發布日期：2022-10-09 點擊率：139
氧傳感器的波形圖：.汽車發動機氧傳感器信號波形分析(圖) 第1張" title="氧傳感器的波形圖：.汽車發動機氧傳感器信號波形分析(圖) 第1張-傳感器知識網"/>
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隨著汽車排放法規的逐漸嚴格和對汽車排氣污染控制的重視，“電噴”加三元催化器的發動機正成為普遍配置。這種發動機采用了混合氣成分的閉環控制和三元催化反應裝置的聯合使用技術，是汽油機有效的排氣凈化方法。在這一系統中，氧傳感器是進行閉環反饋控制的主要元件之一，必不可少。正常工作時，氧傳感器隨時測定發動機排氣管中的氧含量(濃度)，以檢測發動機燃燒狀況。因此，當發動機出現燃燒故障時，必然引起氧傳感器電壓信號的變化，這就為通過觀察氧傳感器的信號波形判斷發動機某些故障提供可能。很多資料顯示其效果很好。
1. 氧傳感器的一般作用
如圖1所示，要使三元催化轉化器全面凈化CO、HC和NOX這三種有害氣體，必須保證混合氣濃度始終保持在理論空燃比(14.7)附近的狹小范圍內。一旦混合氣濃度偏離了這個狹小范圍，則三元催化轉化器凈化能力便急劇下降。保證混合氣濃度在理論空燃比附近，“電噴”系統和氧傳感器的配合是很好的解決方案。
圖1 轉換效率隨空燃比變化曲線
氧傳感器檢測排氣中的氧濃度，并隨時向微機控制裝置反饋信號。微機則根據反饋來的信號及時調整噴油量(噴油脈寬)，如信號反映混合氣較濃，則減少噴油時間；反之，如信號反映混合氣較稀，則延長噴油時間。這樣使混合氣的空燃比始終保持在理論空燃比附近(見圖2)，這就是燃料閉環控制或稱燃料反饋控制。
圖2 反饋控制原理圖
2. 氧傳感器的正常波形
常用的汽車氧傳感器有氧化鋯式和氧化鈦式兩種。以氧化鋯式為例，正常情況下當閉環控制時(見圖3)，氧傳感器的電壓信號大約在0至1V之間波動，平均值約450mV。當混合氣濃度稍濃于理論空燃比時，氧傳感器產生約800mV的高電壓信號；當混合氣濃度稍稀于理論空燃比時，氧傳感器產生接近100mV的低電壓信號。當然，不同類型的氧傳感器其實際波形并不完全相同。朱軍老師曾總結說：“一般亞洲和歐洲車氧傳感器(博世)信號電壓波形上的雜波要少，尤其是豐田凌志車氧傳感器信號電壓波形的重復性好，而且對稱、清楚，美國車（不是采用亞洲的發動機和電子反饋控制系統）雜波要多。”但需要指出，氧化鈦型氧傳感器反饋給發動機電控單元的電壓，一般是1V范圍內變化，也有少數的是5V范圍內變化的。
圖3 正常的多點噴射發動機氧傳感器波形
3. 引起氧傳感器的信號波形出現異常的原因
當氧傳感器及微機控制裝置無故障，而氧傳感器信號波形異常，如果不是在某些特殊工況下由于發動機控制策略所引起的，一般表明發動機有故障。這些故障造成汽缸內混合氣燃燒不正常，進而使排氣中的氧含量變化，氧傳感器的信號波形就出現異常。一般發動機的下列故障會引起氧傳感器信號波形產生嚴重雜波。
（1）點火系故障，如某缸火花塞損壞、某缸高壓分線損壞或分電器、分電器轉子、點火線圈等損壞。這些故障可使部分氧“不經消化”即排出缸外，從而使排氣中的氧含量升高。
（2）由機械原因引起的壓縮泄漏，如氣門燒損、活塞環斷裂或磨損過度等造成的壓縮泄漏，使點火之前的壓縮溫度、壓縮壓力不夠，造成燃燒不完全甚至缺火。
（3）真空泄漏，例如進氣道、進氣管上的真空軟管等處存在泄漏。如果真空泄漏使混合氣空燃比達到17以上時，就可引起因混合氣過稀而發生的缺火，造成排氣氧含量增大。
（4）噴油系統故障。個別缸噴油器的噴油量過多或過少(噴油器卡在開的位置或堵塞)，造成混合氣過濃或過稀。當個別缸的混合氣空燃比達到13以下或17以上時，將可能引起缺火，亦可造成排氣氧含量異常。
4. 氧傳感器波形異常分析
（1）噴油系統和點火系統故障引起缺火時的氧傳感器波形分析
圖4是本刊2002年第2期第43頁朱軍老師列出的噴油器損壞后的氧傳感器波形，被多篇文章采用。此例中，排氣中氧不均衡或存在缺火使氧傳感器電壓波形產生嚴重雜波，這些雜波徹底毀壞了燃料反饋控制系統對混合氣的控制能力。在圖形上表現為氧傳感器的信號電壓波形的尖峰，覆蓋氧傳感器的整個信號電壓范圍。通過更換噴油器以后，發動機工作恢復正常，且氧傳感器信號波形也恢復正常。但我們的問題是，如果氧傳感器信號波形出現這種嚴重的雜波，能否可以推測是由于噴油系統損壞導致個別缸缺火或各缸噴油器噴油量不一致所引起的發動機故障？我們再看幾個例子。
圖4 噴油器損壞的氧傳感器信號電壓波形故障分析
當引起發動機某缸缺火的原因不一樣時，氧傳感器信號波形會有較大的區別。Mark Warren曾在“氧傳感器探秘”(鐘其水譯)一文中報道他的實驗結果。實驗中利用一輛3.5L V6發動機的Honda Odyssey進行檢測。由于一個點火線圈失效而產生了缺火，氧傳感器波形出現異常。可以注意到氧傳感器在大多數時間里都處于小讀數狀態，但有很多的瞬時是高讀數（如圖5）。理論上，當存在點火失誤時，尾氣中氧含量較高，一般氧傳感器波形應當處在低電壓的狀態，瞬時高讀數可以理解為是由于未燃燒燃油在氧傳感器表面燃燒引起氧含量大大降低以及非平衡氣體（CO、HC、NOX）的作用所致。這里需要明確的是：氧傳感器測量的是其表面的氧氣濃度，而非排氣管中的平均濃度，當然，正常情況下兩者是基本一致的。
圖5 點火故障產生缺火
對同一個發動機汽缸在噴油系統出現故障時進行同樣的試驗，氧傳感器信號波形如圖6所示。可以注意到氧傳感器的讀數與圖5剛好相反，此時更長的時間停留在高讀數狀態。理論上，氧傳感器波形處于高電壓的狀態一般是由于混合氣過濃、排氣中氧含量減少所致，而瞬時低讀數可以理解為各缸噴油不均勻及非平衡氣體的作用所致。
圖6 噴油故障產生缺火（2）真空泄漏故障的氧傳感器波形分析
圖7為某發動機在2500r/min時的氧傳感器波形。故障為個別汽缸的進氣歧管真空泄漏。對圖中波形分析可以得出：真空泄漏使混合氣過稀，每當真空泄漏的汽缸排氣時，氧傳感器就產生一個低電壓尖峰，一系列的低電壓尖峰在波形中形成了嚴重的雜波。而平均電壓高達536mV則說明燃料反饋控制系統的反應是正確的。因為當氧傳感器向微機控制系統反饋低電壓信號時，燃料反饋控制系統使汽缸內的混合氣立即加濃，排氣時氧傳感器對此反映為高電壓信號。
圖7 真空泄漏故障
（3）間歇性缺火故障的氧傳感器波形分析
圖8為某發動機在2500 r/min時的氧傳感器波形。該波形反映出點火系統存在間歇性缺火故障。波形兩邊部分顯示正常，但波形中段嚴重的雜波表明燃燒極不正常，甚至缺火。如前述，由于缺火時汽缸內的氧“未經消化”即排出缸外，致使氧傳感器波形出現一系列的低壓尖峰，形成嚴重的雜波。同時，整個波形顯示燃料反饋控制系統的反應是正常的。從波形上看，其數秒的間歇性雜波表明壓縮泄漏或真空泄漏的可能性較小，應對點火系做進一步檢查，以確定具體故障原因。
圖8 間隙性故障
（4）對氧傳感器異常波形的分析結論
對于噴油系統和點火系統故障以及真空泄漏、壓縮泄漏引起的氧傳感器的信號波形嚴重雜波，其形態會有一定的區別。但對不同的車型，明確區分是比較困難的。要想學會區分不同雜波所對應的故障，最好的方法就是觀察在不同行駛里程下同一類型汽車氧傳感器的信號電壓波形，并加以分析比較。不過，可以肯定的是如果你檢測出氧傳感器信號波形出現非常嚴重的雜波，就可以推測這可能是缺火所引起的發動機故障。一般來說，點火失誤引起的嚴重雜波，氧傳感器波形大多處在低電壓位置；噴油器損壞引起噴油滴漏和各缸噴油不均勻則可能使氧傳感器電壓波形大多處于高電壓位置。
5. 氧傳感器波形異常的一般檢查步驟
當氧傳感器波形出現嚴重雜波，而不是氧傳感器本身及控制系統故障時，必須對發動機進行檢查以確定故障部位。
（1）檢查、判斷點火系統是否有故障；
（2）檢查汽缸壓力以判斷是否有壓縮泄漏的可能性；
（3）用人為加濃或配合其他儀器等方法判斷是否有真空泄漏的可能性；
（4）檢查噴油系統是否有故障
前后氧傳感器電壓一直偏高，圖一顯示前氧傳感器勻速行駛的時候電壓?概在0.9V左右，松油門滑行的時候電壓降至接近0V，圖?后氧傳感器?論加減速電壓基本在0.8-0 .9V徘徊。有沒有了解的?神幫忙分析?什么原因？
前段時間車子涉水熄火進修理廠，出來后被告知前氧傳感器損?，之后開了500公里，發現油耗?增，偶爾會熄火。換過新的氧傳感器后，油耗基本正常了，但?P0132氧傳感器電壓偏高的的故障燈?氧傳感器加熱電阻故障燈偶爾會亮，車子尾氣味道重，排氣管積碳，排氣有凸凸聲音。已經換過火花塞（換?的火花塞嚴重積碳），洗過節氣門，但上述問題還存在
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1. 氧傳感器的一般作用
如圖1所示_要使三元催化轉化器全面凈化CO、HC和NOX這三種有害氣體_必須保證混合氣濃度始終保持在理論空燃比(14.7)附近的狹小范圍內.一旦混合氣濃度偏離了這個狹小范圍_則三元催化轉化器凈化能力便急劇下降.保證混合氣濃度在理論空燃比附近_“電噴”系統和氧傳感器的配合是很好的解決方案.
圖1 轉換效率隨空燃比變化曲線
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圖2 反饋控制原理圖
2. 氧傳感器的正常波形
常用的汽車氧傳感器有氧化鋯式和氧化鈦式兩種.以氧化鋯式為例_正常情況下當閉環控制時(見圖3)_氧傳感器的電壓信號大約在0至1V之間波動_平均值約450mV.當混合氣濃度稍濃于理論空燃比時_氧傳感器產生約800mV的高電壓信號；當混合氣濃度稍稀于理論空燃比時_氧傳感器產生接近100mV的低電壓信號.當然_不同類型的氧傳感器其實際波形并不完全相同.朱軍老師曾總結說：“一般亞洲和歐洲車氧傳感器(博世)信號電壓波形上的雜波要少_尤其是豐田凌志車氧傳感器信號電壓波形的重復性好_而且對稱、清楚_美國車（不是采用亞洲的發動機和電子反饋控制系統）雜波要多.”但需要指出_氧化鈦型氧傳感器反饋給發動機電控單元的電壓_一般是1V范圍內變化_也有少數的是5V范圍內變化的.
圖3 正常的多點噴射發動機氧傳感器波形
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