氧传感器波形分析

汽车氧传感器的工作原理及应用作者：刘踊来源：《中国新技术新产品精选》2009年第21期摘要:本文对氧传感器波形在电控汽车、维修检测中的应用进行了分析。

关键词:波形检测;氧传感嚣;工作原理;应用技术0前言随着汽车排放法规的逐渐严格和人们对汽车排污控制的日渐重视,“电喷”加三元催化器的发动机正在我国普及。

这种发动机采用了混合气成分的闭环控制和三效催化反应装置联合使用的技术,这是当今汽油机最有效的排气净化方法,氧传感器是实现这一闭环控制必不可少的重要部件。

它不但对发动机排放控制有着重要的作用,还可以通过示波器读取其波形进而分析判断发动机的多种故障。

在汽车维修之后,还可以通过检测氧传感器波形判断发动机是否真正修好,作为向客户交车之前的一项检验。

在维修检测方面,氧传感器波形某种程度上类似于人体诊断的心电图。

1 氧传感器的工作原理氧化锆是一种多孔性的固体电解质,当温度较高时,允许渗入该固体电解质内的氧气发生电离,电离后的氧离子能够由氧浓度高的内侧向浓度低的外侧扩散,使两电极之间产生电动势,形成微电池,因此可以检测出排气中氧的含量,从而能检测出混合气的浓度。

图1是氧化锆氧传感器的工作原理示意图。

三元催化转化器处理能有效地全面净化CO、HC和NOx这三种有害气体,但其净化效率依赖于混合气浓度,一般要求保持在理论空燃比为(14.7)左右的狭小范围内。

一旦混合气体浓度偏离了这个狭小的范围,则三效催化转化器全面净化上述有害气体的能力急剧下降。

由于混合气空燃比的变化会引起排气中氧浓度相应的变化,因此,在排气管中设置了氧传感器,氧传感器随时检测排气中的氧浓度,并随时向微机控制装置反馈信号,微机则根据反馈来的信号及时调整喷油量(喷油脉宽),如信号反映混合气较浓,则减少喷油延续;反之,如信号反映混合气较稀,则延长喷油延续时间,从而使混燃气的空燃比始终保持在理论空燃比附近,这就是空燃比闭环反馈控制系统。

2 氧传感器的波形检测与波形分析2.1 氧传感器的波形检测氧传感器的波形检测方法很多,笔者用汽车示波器进行波形检测。

氧传感器测试1.如何测试一个氧传感器的效率首先明确几个名词用语。

上流动系统指所有的传感器、执行器、发动机控制电脑及氧传感器以上的发动机系统。

换言之，上流动系统是所有产生排气及有助于加热氧传感器的机械和电子部件。

上流动系统包括发动机，连同所有的帮助系统--进气系统，排气再循环EGR、空气等、传感器、执行器、发动机控制电脑和(PCM)和电路。

下流动系统是指位于氧传感器后面的不运动的废气系统部件--也就是催化反应及它的内部的全部工作内容和排气系统。

其次，为了区别当今发动机管理系统不同的闭环控制系统，这里不使用一般的闭环控制系统、怠速控制闭环系统、废气再循环闭环控制系统等等。

一般解码器显示的闭环是燃料反馈的系统闭环控制，这里所讲的闭环则不是单指燃料反馈控制系统的闭环控制。

这是因为有一些汽车当燃料反馈控制系统不正常时，它的控制电脑(PCM)仍然告诉解码器说系统是处在闭环控制状态。

在氧传感器平衡(O2FB)测试中第一步就是测量氧传感器的输出信号。

这样做有几个原因，首先看原因，然后再看试验步骤。

氧传感器工作在一个有关排气系统通过的极端恶劣的环境之中，一个不需加热的氧传感器寿命为30000至50000英哩，而加热氧传感器寿命比不加热氧感器延长寿命长20000英哩。

任何一种氧传感器的时效，都是慢慢地失去的，开始它的响应速度变慢，能够产生的输出信号幅度变低，在失效的最后阶段，它产生一个不变化的信号或根本没有信号输出，这时就会出现故障码，随后发动机检查灯或故障指示灯就亮了。

除了由于使用年限和行驶里程导致氧传感器正常的失效外，氧传感器还有可能因汽油中含铅或冷却液中的硅胶腐蚀而导致提前失败，渗漏头垫破裂也使许多氧传感器失效。

但是，使氧传感器提前失效的首要原因是发动机在较浓的混合比状态下运行时所造成碳阻塞，还有各种潜在原因都可能成为使氧传感器失效的祸首，例如燃油压力过高，喷油嘴坏损或控制电脑传感器损坏以及操作不当等。

在把握一件事情的核心以前，为了检查时能稳妥一些，先暂停一下，讲一个问题，在诊断燃料反馈控制系统(FFCS)之前，经常被告之，应起动发动机直至它进入“闭环”状态。

氧传感器故障诊断案例分析引论本人在泰成集团泉州辖区凯迪拉克车间做机电实习生,我们岗位的主要任务是汽车的故障诊断，包括机修跟电路。

我在这里现在的主要任务是做汽车保养，其余的正在学习中,比如我也开始更换火花塞，跟师傅一起拆装后桥洗油箱，跟换轮心总成，开始学习基本的故障诊断等等。

我觉得我们要进步应该脚踏实地地做，不能自己会的东西就不想去做了，更不能不求上进，有些东西是靠自己去看去争取的。

氧传感器故障的排除对于我们维修人员来说也是非常重要的，前一阶段我们凯迪拉克轿车CTS就是因为氧传感器的故障导致汽车不能正常运转。

但是，我们本着认真负责的态度，最终把故障解决了.报告主体一、氧传感器介绍1.类型及工作原理现在汽车上常用的氧传感器主要有二氧化锆与二氧化钛氧传感器，不过随着技术的发展，比较好的车型也用到了新型的氧传感器，新型氧传感器有平面型氧传感器和宽频带型氧传感器。

⑴。

氧化锆氧传感器是具有传导性的固体电解质，在氧分子浓度差的作用下产生电动势。

（如图)⑵.氧化钛型氧传感器是高电阻半导体，当表面缺氧时，电阻变小与发动机冷却液温度传感器(ECT)相似，氧化钛氧传感器的电阻值则随其周围氧含量的变化而变化。

(如下图）⑶。

新型氧传感器平面型传感器（线性) ①。

核心为陶瓷材料,两边有涂层.②.涂层的优点是：对尾气中的氧浓度更敏感。

③。

两边涂层的氧浓度不同,产生电压信号。

④。

外形没有改变.（如下图) ⑤.插脚为4个⑷。

新型氧传感器宽频带型 Wide band O2 sensor ①。

Nernst cell 感应室 ②.Reference cell 参考室 ③.Heater 加热组件 ④.Diffusion gap 扩散孔1V/5V 搭大O 2O O 22O 2 O 2 H CC ONO X 尾O2⑤。

Pump cell加压室⑥.Exhaust pipe排气管（如下图)①.插头为6脚。

②。

调整更精确、更精细。

③。

通过单元泵工作，可将尾气中的氧吸入④。

一、氧传感器简介1. 氧传感器燃油反馈控制系统氧传感器是燃油反馈控制系统的重要部件，用汽车示波器观察到的氧传感器的信号电压波形能够反映出发动机的机械部分、燃油供给系统以及发动机电脑控制系统的运行情况，并且，所有汽车的氧传感器信号电压的基本波形都是一样的，利用波形进行故障判断的方法也相似。

2. 氧传感器与三元催化器发动机电脑利用氧传感器的输出信号来控制混合气的空燃比，即令空燃比总是在理论空燃比14.7的上下波动。

这不仅是发动机进行安全燃烧的要求，也是三元催化器中两种主要化学反应（氧化和还原）的需要。

要想优化氧化过程，就必须有足够的氧，也就是三元催化器需要稍稀的混合气；而为了优化还原过程，氧气量又必须少，为此，三元催化器又需要稍浓的混合气。

但混合气不可能同时既是浓的又是稀的，所以，汽车工程师在设计燃油反馈控制系统时将混合气设计成从稍浓至稍稀，再从稍稀至稍浓这样的循环变化，使碳氢化合物（HC）和一氧化碳（CO）氧化反应过程的需要和氮氧化合物（NOx）还原反应过程的需要都能得到满足。

由此可知，为了使燃油反馈控制系统正常工作，氧传感器输出的信号电压必须能够高、低变化。

发动机工作时，发动机电脑根据各种传感器（例如：空气流量计、进气压力传感器、节气门位置传感器等）的输入信号来计算混合气的空燃比并控制喷油器喷油，使空燃比十分接近14.7。

随后，发动机电脑又根据氧传感器的信号发出加浓或减稀的命令，这就使三元催化器的效率大大提高，同时又延长了它的使用寿命。

好的氧传感器是非常灵敏的，但其信号也极易受干扰。

若发动机有故障，氧传感器的输出信号一定会有反应。

所以，当氧传感器的信号电压波形正常时就可以断定整个发动机控制系统的工作是正常的或对发动机的修理是成功的。

在汽车示波器上进行氧传感器信号电压波形分析，通常称为氧反馈平衡测试（Oxygen Sensor Feedback Balance），简称O2FB。

二、氧传感器波形分析1. 基本概念：a.上流动系统（Upstream System）上流动系统是指位于氧传感器前的，包括传感器、执行器、发动机电脑的发动机各系统（包括辅助系统），即在氧传感器之前的影响尾气的所有机械部件和电子部件。

汽车电控燃油控制的波形分析引言在现代汽车中，电控燃油系统起着至关重要的作用。

燃油控制是维持引擎正常运行的关键，而波形分析那么是诊断问题的有力工具。

本文将对汽车电控燃油控制的波形进行分析，帮助了解燃油系统的工作原理、故障诊断方法以及解决问题的技巧。

1. 汽车电控燃油系统简介汽车电控燃油系统主要由燃油泵、进气系统、点火系统、喷油器、传感器等组成。

整个系统通过电子控制单元〔ECU〕协调工作，确保燃油供应的精确控制，并实时调整以满足引擎的需求。

2. 汽车电控燃油控制的波形分析原理燃油控制是通过ECU对燃油喷射时机和量进行精确控制来实现的。

波形分析是诊断燃油控制系统的有效方法之一，主要通过观察和分析传感器和执行器的输出信号波形来判断系统的工作状态和是否存在故障。

在波形分析中，一些常用的输入信号包括： - 氧传感器输出信号 - 空气流量传感器输出信号 - 曲轴位置传感器输出信号 - 进气歧管绝对压力传感器输出信号一些常用的输出信号包括： - 燃油喷射器驱动脉冲信号 - 点火系统的点火脉冲信号 - 燃油泵驱动信号 - 长时燃油修正信号通过对这些信号波形的观察和分析，可以给出诊断结果，判断系统是否正常工作。

3. 汽车电控燃油控制的常见问题和解决方法3.1. 燃油喷射器故障燃油喷射器是汽车燃油系统中的关键部件之一。

当喷油器出现故障时，会导致燃油供应缺乏或过量，引发引擎失火或工作不稳定的问题。

在波形分析中，观察燃油喷射器驱动脉冲信号的波形可以判断其工作状态。

正常情况下，喷油器应该有规律的脉冲信号，且脉冲的持续时间和频率应该符合规格要求。

如果喷油器的脉冲信号出现异常，如持续时间过短或过长，频率异常等，可能需要更换或维修燃油喷射器。

3.2. 传感器故障汽车燃油控制系统中的传感器起着收集和反应关键信息的作用。

常见的传感器包括氧传感器、进气歧管绝对压力传感器和曲轴位置传感器。

通过观察传感器的输出信号波形，可以判断传感器是否工作正常。