電控汽車波形分析__氧傳感器波形分析ppt課件

1、電控汽車波形分析 氧傳感器波形分析.根本概念上流動(dòng)系統(tǒng)(Upstream System) 上流動(dòng)系統(tǒng)是指位于氧傳感器前的，包括傳感器、執(zhí)行器和發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的發(fā)動(dòng)機(jī)各系統(tǒng)(包括輔助系統(tǒng))，即在氧傳感器之前的影響尾氣的一切機(jī)械部件和電子部件，例如：進(jìn)氣系統(tǒng)、廢氣再循環(huán)系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)等。下流動(dòng)系統(tǒng)(Downstream System) 下流動(dòng)系統(tǒng)是指位于氧傳感器后面的排氣系統(tǒng)部件，包括三效催化轉(zhuǎn)化器、排氣管和消聲器等。.閉環(huán)(Close Loop)閉環(huán)是指發(fā)動(dòng)機(jī)ECU根據(jù)氧傳感器的反響信號不斷地調(diào)整混合氣的空燃比，使其值符合規(guī)定。根據(jù)氧傳感器的信號波形可以判別系統(tǒng)能否曾經(jīng)進(jìn)入閉環(huán)控制形狀。

2、用波形測試設(shè)備測得的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后的氧傳感器輸出的信號電壓波形如下圖。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后的氧傳感器輸出的信號電壓波形.由圖可以看出發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后氧傳感器輸出的信號電壓先逐漸升高到450 mV，然后進(jìn)入升高和下降(混合氣變濃和變稀)的循環(huán)(右側(cè)圖形)，后者表示燃油反響控制系統(tǒng)進(jìn)入了閉環(huán)形狀。當(dāng)然，只需當(dāng)氧傳感器在無缺點(diǎn)的時(shí)候氧傳感器的信號電壓波形才干反映燃油反響控制系統(tǒng)的情況；假設(shè)氧傳感器有缺點(diǎn)，那么它所產(chǎn)生的波形就不反映燃油反響控制系統(tǒng)的情況。.氧傳感器信號波形的檢測測試氧傳感器信號波形有2種常用的方法：丙烷加注法和急加速法。按照波形測試設(shè)備運(yùn)用手冊銜接好波形測試設(shè)備丙烷加注法檢測氧傳感器信號波形 氧傳

3、感器信號測試中有3個(gè)參數(shù)(最高信號電壓、最低信號電壓和混合氣從濃到稀時(shí)信號的呼應(yīng)時(shí)間)需求檢查，只需在這3個(gè)參數(shù)中有1個(gè)不符合規(guī)定，氧傳感器就必需予以改換。改換氧傳感器以后還要對新氧傳感器的這3個(gè)參數(shù)進(jìn)展檢查，以判別新的氧傳感器能否完好。.測試步驟(氧化鈦型傳感器和氧化鋯型傳感器都適用)是：1.銜接并安裝加注丙烷的工具。2.把丙烷接到真空管入口處(對于有PCV系統(tǒng)或制動(dòng)助力系統(tǒng)的汽車應(yīng)在其銜接完好的條件下進(jìn)展測試)。3.接上并設(shè)置好波形測試設(shè)備。4.起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，并讓發(fā)動(dòng)機(jī)在2 500 r/min下運(yùn)轉(zhuǎn)2 min3 min。5.使發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)。.6.翻開丙烷開關(guān)，緩慢加注丙烷，直到氧傳感器輸出

4、的信號電壓升高(混合氣變濃)，此時(shí)一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)正常的燃油反響控制系統(tǒng)會試圖將氧傳感器的信號電壓向變小(混合氣變稀)的方向拉回；然后繼續(xù)緩慢地加注丙烷，直到該系統(tǒng)失去將混合氣變稀的才干；接著再繼續(xù)加注丙烷，直到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速因混合氣過濃而下降100 r/min200 r/min。這個(gè)操作步驟必需在20 s25 s內(nèi)完成。7.迅速把丙烷輸入端移離真空管，以呵斥極大的瞬時(shí)真空走漏(這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)失速是正常景象，并不影響測試結(jié)果)，然后封鎖丙烷開關(guān)。.8.待信號電壓波形挪動(dòng)到波形測試設(shè)備顯示屏的中央位置時(shí)鎖定波形，測試完成。接著就可以經(jīng)過分析信號電壓波形來確定氧傳感器能否合格。 一個(gè)好的氧傳感器應(yīng)輸出如下圖的信號

5、電壓波形，其3個(gè)參數(shù)值必需符合表所列的值。氧傳感器規(guī)范信號電壓波形.氧傳感器信號波形參數(shù)規(guī)范序號 丈量參數(shù) 允許范圍1 最高信號電壓 850mV 左側(cè)波形2 最低信號電壓 75175mV 右側(cè)波形 混合氣從濃到稀的 100ms(波形中在3003 最大允許呼應(yīng)時(shí)間 600mV之間的下降 波形的中間部分 段應(yīng)該是上下垂直的.一個(gè)已損壞的氧傳感器能夠輸出如下圖的信號電壓波形，其中，最高信號電壓下降至427 mV，最低信號電壓0 V，混合氣從濃到稀時(shí)信號的呼應(yīng)時(shí)間卻延伸為237 ms，所以這3個(gè)參數(shù)均不符合規(guī)范。已損壞的氧傳感器信號電壓波形.用汽車波形測試設(shè)備對氧傳感器進(jìn)展測試時(shí)可以從顯示屏上直接讀取

6、最高和最低信號電壓值，并且還可以用波形測試設(shè)備游動(dòng)標(biāo)尺讀出信號的呼應(yīng)時(shí)間(這是汽車波形測試設(shè)備特有的功能)。汽車波形測試設(shè)備還會同時(shí)在其屏幕上顯示測試數(shù)據(jù)值，這對分析波形非常有協(xié)助。假設(shè)在封鎖丙烷開關(guān)之前，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間(即混合氣到達(dá)過濃形狀的時(shí)間)超越25 s，那么能夠是氧傳感器的溫度太低，這不僅會使信號電壓的幅值過低而且還會使輸出信號下降的時(shí)間延伸，呵斥氧傳感器不合格的假象。因此，在檢測前應(yīng)將氧傳感器充分預(yù)熱(即讓發(fā)動(dòng)機(jī)在2 500 r/min下運(yùn)轉(zhuǎn)2 min3 min)。.假設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)僅怠速運(yùn)轉(zhuǎn)5 s，就能夠有1個(gè)或多個(gè)參數(shù)不合格，而這個(gè)不合格并不闡明氧傳感器是壞的，只是測試條件沒有滿

7、足的緣故。多數(shù)損壞的氧傳感器都可以從其信號電壓波形上明顯地分辨出來。假設(shè)從信號電壓波形上還無法準(zhǔn)確地?cái)喽ㄑ鮽鞲衅鞯暮脡?，那么可以用波形測試設(shè)備上的游動(dòng)標(biāo)尺讀出最大和最小信號電壓值以及信號的呼應(yīng)時(shí)間，然后用這3個(gè)參數(shù)來判別氧傳感器的好壞。.急加速法檢測氧傳感器信號電壓波形對有些汽車，用丙烷加注法測試氧傳感器信號電壓波形是非常困難的，由于這些汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)具有真空走漏補(bǔ)償功能(采用速度密度方式進(jìn)展空氣流量的計(jì)量或安裝了進(jìn)氣壓力傳感器等)，可以非?？斓匮a(bǔ)償較大的真空走漏，所以氧傳感器的信號電壓決不會降低。這時(shí)，在測試氧傳感器的過程中就要用手動(dòng)真空泵使進(jìn)氣壓力傳感器內(nèi)的壓力穩(wěn)定，然后再用急加速法

8、來測試氧傳感器。.急加速法測試步驟如下：1.以2 500 r/min的轉(zhuǎn)速預(yù)熱發(fā)動(dòng)機(jī)和氧傳感器2 min6 min。然后再讓發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)20 s。2.在2 s內(nèi)將發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門從全閉(怠速)至全開1次，共進(jìn)展5次6次。特別提示：不要使發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速超越4 000 r/min，只需用節(jié)氣門進(jìn)展急加速和急減速就可以了。.3.定住屏幕上的波形(圖)，接著就可根據(jù)氧傳感器的最高、最低信號電壓值和信號的呼應(yīng)時(shí)間來判別氧傳感器的好壞。在信號電壓波形中，上升的部分是急加速呵斥的，下降的部分是急減速呵斥的。急加速法測試時(shí)氧傳感器的信號電壓波形.氧化鈦型氧傳感器氧化鈦型氧傳感器是用于輸出信號為5 V或1 V的可

9、變電阻，其任務(wù)原理與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器(ECT)和進(jìn)氣溫度傳感器(IAT)類似。ECT和IAT都是一個(gè)可變電阻器，其電阻值隨著溫度的變化而變化；氧化鈦型氧傳感器的電阻值那么隨其周圍氧含量的變化而變化。發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元為讀取這個(gè)可變電阻兩端的電壓降，通常都要給它提供一個(gè)參考任務(wù)電壓，普通是1 V(也有的是5 V)，氧化鈦型氧傳感器保送給發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元的是一個(gè)稍低的反映混合氣空燃比變化的變化電壓(信號電壓)。.大多數(shù)氧化鈦型氧傳感器用在多點(diǎn)燃油放射系統(tǒng)中，氧傳感器用5 V電源，在其他汽車上用1 V電源。除了少數(shù)5 V氧化鈦型氧傳感器系統(tǒng)以外，多數(shù)汽車氧化鈦型氧傳感器都具有與氧化鋯型氧傳感器一樣的

10、性能。少數(shù)與氧化鋯型氧傳感器信號波形不同的5 V氧化鈦型氧傳感器信號波形有2個(gè)特點(diǎn)：1.信號電壓的變化是從0 V到5 V，而不是從0 V到1 V。2.信號電壓與其他氧傳感器的信號電壓相反：混合氣濃時(shí)電壓低，混合氣稀時(shí)電壓高(圖)。.氧化鈦型氧傳感器和氧化鋯型氧傳感器的信號呼應(yīng)時(shí)間普通是一樣的。氧化鈦型氧傳感器的信號電壓波形.不同燃油放射系統(tǒng)中的氧傳感器波形通常有2種不同的燃油放射系統(tǒng)：節(jié)氣門體燃油放射(TBI)系統(tǒng)和多點(diǎn)式燃油放射(MFI)系統(tǒng)。由于它們的構(gòu)造、原理不同，其氧傳感器的信號也稍有不同。節(jié)氣門體燃油放射系統(tǒng)氧傳感器信號電壓波形節(jié)氣門體燃油放射系統(tǒng)(又稱單點(diǎn)式燃油放射系統(tǒng))只需一個(gè)噴

11、油器，由于系統(tǒng)的機(jī)械元件少了，所以它只需用較少的時(shí)間就可以呼應(yīng)系統(tǒng)的燃油控制命令，較迅速地改動(dòng)噴油器的噴油量。.因此，在一樣的時(shí)間內(nèi)，該系統(tǒng)氧傳感器信號電壓變化的頻率較高，其頻率為0.2 Hz(怠速時(shí))3 Hz(2 500 r/min時(shí))，如下圖。典型單點(diǎn)式燃油放射系統(tǒng)氧傳感器的信號電壓波形.多點(diǎn)式燃油放射(MFI)系統(tǒng)氧傳感器信號電壓波形多點(diǎn)式燃油放射系統(tǒng)由于大大改動(dòng)了電子與機(jī)械部分設(shè)計(jì)，因此性能超越節(jié)氣門體單點(diǎn)式燃油放射系統(tǒng)。該系統(tǒng)的進(jìn)氣通道明顯縮短，從節(jié)氣門體燃油放射系統(tǒng)的噴油器到進(jìn)氣門的間隔沒有了，氧傳感器信號電壓變化的頻率為0.2 Hz(怠速時(shí))5 Hz (2 500 r/min時(shí))

12、，如下圖。.因此，該系統(tǒng)對燃油的控制更準(zhǔn)確，氧傳感器的信號電壓波形更規(guī)范，三效催化轉(zhuǎn)化器的效果更好。但因該系統(tǒng)分配至各氣缸的燃油也不完全相等，所以氧傳感器的信號電壓波形會產(chǎn)生雜波或尖峰。典型多點(diǎn)式燃油放射系統(tǒng)氧傳感器的信號電壓波形.雙氧傳感器信號電壓波形分析在許多汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油反響控制系統(tǒng)中，安裝了2只氧傳感器。為順應(yīng)美國環(huán)境維護(hù)署(EPA)對廢氣控制的要求，從1994年起有些汽車在三效催化轉(zhuǎn)化器的前后都裝有1只氧傳感器，這種構(gòu)造在裝有OBD的汽車上可用于檢查三效催化轉(zhuǎn)化器的性能，在一定情況下還可以提高對混合氣空燃比的控制精度。由于氧傳感器信號的反響速度快，其信號電壓波形就成為最有價(jià)值的判別

13、發(fā)動(dòng)機(jī)性能的根據(jù)之一。對汽車維修人員來說，氧傳感器安裝得越多，益處就越多。.通常，氧傳感器的位置越接近熄滅室，燃油控制的精度就越高，這主要是由尾氣氣流的特性(例如尾氣的流動(dòng)速度，排氣通道的長度和傳感器的呼應(yīng)時(shí)間等)決議的。許多制造廠在每個(gè)氣缸的排氣歧管中都安裝1只氧傳感器，這就使汽車維修人員容易判別出任務(wù)失常的氣缸，減少判別失誤。在許多情況下只需能迅速地判別出大部分無缺點(diǎn)的氣缸(至少為氣缸總數(shù)的1/2以上)，就能縮短缺點(diǎn)診斷時(shí)間。.雙氧傳感器信號電壓波形及分析如下圖雙氧傳感器信號電壓波形分析.一個(gè)任務(wù)正常的三效催化轉(zhuǎn)化器，在配上燃油反響控制系統(tǒng)后就可以保證將尾氣中的有害成分轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬o害的二氧

14、化碳和水蒸氣。但是，三效催化轉(zhuǎn)化器會因溫度過高(如點(diǎn)火不良時(shí))而損壞(催化劑有效外表減少和板塊金屬燒結(jié))，也會因遭到燃油中的磷、鉛、硫或發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液中的硅的化學(xué)污染而損壞。OBD診斷系統(tǒng)的出現(xiàn)改良了三效催化轉(zhuǎn)化器的隨車監(jiān)視系統(tǒng)。在汽車勻速行駛時(shí)，安裝在三效催化轉(zhuǎn)化器后的氧傳感器信號電壓的動(dòng)搖應(yīng)比裝在三效催化轉(zhuǎn)化器前的氧傳感器(前氧傳感器)信號電壓的動(dòng)搖小得多(圖a)，由于正常運(yùn)轉(zhuǎn)的三效催化轉(zhuǎn)化器在轉(zhuǎn)化HC和CO時(shí)要耗費(fèi)氧氣。OBD監(jiān)視系統(tǒng)正是根據(jù)這個(gè)原理來檢測三效催化轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化效率的。.當(dāng)三效催化轉(zhuǎn)化器損壞時(shí)，三效催化轉(zhuǎn)化器的轉(zhuǎn)化效率喪失，這時(shí)在其前后的排氣管中的氧氣量非常接近(幾乎相當(dāng)于沒有

15、安裝三效催化轉(zhuǎn)化器)，前、后兩氧傳感器的信號電壓波形就趨于一樣(圖b)，并且電壓動(dòng)搖范圍也趨于一致。出現(xiàn)這種情況應(yīng)改換三效催化轉(zhuǎn)化器。.氧傳感器的雜波分析雜波能夠是由于熄滅效率低呵斥的，它反映了發(fā)動(dòng)機(jī)各缸任務(wù)性能以及三效催化轉(zhuǎn)化器任務(wù)效率降低的情況。對雜波的分析是尾氣分析中最重要的內(nèi)容，由于雜波會影響燃油反響控制系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，使反響控制程序失去控制精度或“反響節(jié)拍，導(dǎo)致混合氣空燃比超出正常范圍，從而影響三效催化轉(zhuǎn)化器的任務(wù)效率以及尾氣排放和發(fā)動(dòng)機(jī)性能。雜波信號的幅度越大，各個(gè)熄滅過程中氧氣量的差別越大。.在加速方式下，可以與碳?xì)浠衔?HC)相對應(yīng)的氧傳感器雜波波形的峰值毛刺是一種非常重要的

16、信息，由于它表示發(fā)動(dòng)機(jī)在加大負(fù)荷的情況下出現(xiàn)了斷火景象。雜波還闡明由于進(jìn)入三效催化轉(zhuǎn)化器的尾氣中的氧含量升高而呵斥NOx的添加，由于在濃氧環(huán)境(稀混合氣條件)下三效催化轉(zhuǎn)化器中的NOx無法減少。在燃油反響控制系統(tǒng)完全正常時(shí)，氧傳感器信號電壓波形上的少量雜波是允許的，而大量雜波那么是不能忽視的。.需求學(xué)會區(qū)分正常的雜波和不正常雜波的方法，而最好的學(xué)習(xí)方法就是察看在不同行駛里程下不同類型轎車氧傳感器的信號電壓波形。一張所修轎車的規(guī)范氧傳感器信號電壓波形圖，能協(xié)助維修人員了解怎樣的雜波是允許的、正常的，而怎樣的雜波是應(yīng)該留意的。關(guān)于雜波的規(guī)范是：在發(fā)動(dòng)機(jī)性能良好形狀下(沒有真空走漏，尾氣中的HC和氧

17、含量正常)，氧傳感器信號電壓波形中所含的雜波是正常的。.雜波產(chǎn)生的緣由氧傳感器信號電壓波形上的雜波通常是由發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火不良、構(gòu)造緣由(如各缸的進(jìn)氣管道長度不同)、零件老化及其他各種缺點(diǎn)(如進(jìn)氣管堵塞、進(jìn)氣門卡滯等)引起的。其中，由點(diǎn)火不良引起的雜波呈高頻毛刺狀，呵斥點(diǎn)火不良的緣由有：1.點(diǎn)火系統(tǒng)本身有缺點(diǎn)(如火花塞、高壓線、分電器蓋、分火頭和點(diǎn)火線圈一次側(cè)繞組的損壞等)。2.混合氣過濃(空燃比約為13)或過稀(空燃比約為17)。.3.發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械缺點(diǎn)(如氣門燒損、活塞環(huán)斷裂或磨損、凸輪磨損和氣門卡住等)引起氣缸壓力過低。4.1個(gè)氣缸或幾個(gè)氣缸有真空走漏缺點(diǎn)。(真空走漏會呵斥混合氣過稀。)5.在多

18、點(diǎn)式燃油放射發(fā)動(dòng)機(jī)中各噴油器噴油量不一致(噴油器堵塞或卡死)，呵斥個(gè)別氣缸內(nèi)的混合氣過濃或過稀。.在判別點(diǎn)火不良的緣由時(shí)，應(yīng)首先檢查點(diǎn)火系統(tǒng)本身能否有缺點(diǎn)，然后檢查氣缸壓力能否正常，再檢查能否有氣缸真空走漏景象。假設(shè)這三項(xiàng)均正常，那么對于多點(diǎn)式燃油放射發(fā)動(dòng)機(jī)來說，點(diǎn)火不良的緣由普通就是各噴油器的噴油量不一致。點(diǎn)火系統(tǒng)本身的缺點(diǎn)和氣缸壓力過低缺點(diǎn)可以用汽車示波器檢查，而氣缸真空走漏缺點(diǎn)可以經(jīng)過在所疑心的區(qū)域或周圍加丙烷的方法檢查(察看汽車示波器上的氧傳感器信號電壓波形能否變多且尖峰消逝)。.氧傳感器雜波的判別原那么假設(shè)氧傳感器信號電壓波形上的雜波比較明顯，那么它通常與發(fā)動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)有關(guān)，在發(fā)動(dòng)機(jī)修

19、繕后應(yīng)消逝；假設(shè)氧傳感器信號電壓波形上的雜波不明顯，并且可以斷定進(jìn)氣歧管無真空走漏，排氣中的HC和氧的含量正常，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)或怠速運(yùn)轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)，那么該雜波是正常的，在發(fā)動(dòng)機(jī)修繕中普通不能夠消除。.雜波的三種類型a.增幅雜波增幅雜波是指在氧傳感器的信號電壓波形中經(jīng)常出如今300 mV600 mV的一些不重要的雜波(圖)。發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況時(shí)氧傳感器信號電壓中的增幅雜波由于增幅雜波大多是由氧傳感器本身的化學(xué)特性引起的，而不是由發(fā)動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)引起的，因此它又稱為開關(guān)型雜波。由此可見，所謂明顯的雜波是指高于600 mV和低于300 mV的雜波。.b.中等雜波中等雜波是指在信號電壓波形的高電壓段部分向下沖的尖

20、峰。中等雜波尖峰幅度不大于150 mV(圖)。當(dāng)氧傳感器的波形經(jīng)過450 mV時(shí)，中等雜波會大到200 mV(見上圖)。發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況時(shí)單點(diǎn)式燃油放射系統(tǒng)中等雜波氧傳感器信號電壓波形中.中等雜波對特定的缺點(diǎn)診斷能夠有用，它與燃油反響系統(tǒng)的類型、發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方式(如在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)氧傳感器信號電壓波形上的雜波比較多)、發(fā)動(dòng)機(jī)的系列或氧傳感器的類型有很大關(guān)系。c.嚴(yán)重雜波嚴(yán)重雜波是指振幅大于200 mV的雜波，在波形測試設(shè)備上表現(xiàn)為從氧傳感器的信號電壓波形頂部向下沖(沖過200 mV或到達(dá)信號電壓波形的底部)的尖峰，并且在發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)期間它會覆蓋氧傳感器的整個(gè)信號電壓范圍。.發(fā)動(dòng)機(jī)處在穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)方式時(shí)，例如穩(wěn)定在2 500 r/min時(shí)，假設(shè)嚴(yán)重雜波可以繼續(xù)幾秒，那么意味著發(fā)動(dòng)機(jī)有缺點(diǎn)，通常是點(diǎn)火不良或各缸噴油器噴油量不一致(圖)。因此，這類雜波必需予以排除。由損壞的噴油器導(dǎo)致的