氧传感器波形分析

1、 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 蒋科军蒋科军 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile

2、Training Base 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 电喷发动机电子控制系统的工作原理是电控电喷发动机电子控制系统的工作原理是电控 单元通过接收各个传感器输入的电信号单元通过接收各个传感器输入的电信号, ,识别其识别其 电子信号特征电子信号特征, ,并依据内存信息和这些电子信号并依据内存信息和这些电子信号 特征来控制不同的执行器动作特征来控制不同的执行器动作, ,从而保证汽车的从而保证汽车的 正常运转。正常运转。 当某些电信号发生异常时当某些电信号发生异常时, ,表明汽车存在着表明汽车存在着 与之相对应的某些故障与之相对应的某些故障, ,因此可以通过因此可以通过汽车示波汽车示波 器

3、器检测这些电信号的波形、幅值和频率检测这些电信号的波形、幅值和频率, , 分析其分析其 信号的变化特征，从而进行发动机故障的诊断。信号的变化特征，从而进行发动机故障的诊断。 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 波形分析法波形分析法就是利用汽车示波器获得汽车电子就是利用汽车示波器获得汽车电子 控制系统中的传感器、执行器等电子设备的

4、波形信控制系统中的传感器、执行器等电子设备的波形信 号号( (即电压随时间变化的电信号即电压随时间变化的电信号),),然后把这些实测然后把这些实测 信号与这些电子设备的正常波形信号进行对比信号与这些电子设备的正常波形信号进行对比, ,分分 析找出其中的差异析找出其中的差异, ,最后操作者根据自己的理论知最后操作者根据自己的理论知 识找出故障发生部位的方法。识找出故障发生部位的方法。 利用检测设备中的示波器功能不仅可以快速捕利用检测设备中的示波器功能不仅可以快速捕 捉汽车电路信号捉汽车电路信号, ,还可以用较慢的速度来显示这些还可以用较慢的速度来显示这些 波形信号波形信号, ,以便我们一面观察以

5、便我们一面观察, ,一面分析。此外一面分析。此外, ,汽汽 车示波器还具有存储功能车示波器还具有存储功能, ,可以显示已发生过的信可以显示已发生过的信 号波形号波形, , 为我们分析判断故障提供了极大方便。为我们分析判断故障提供了极大方便。 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 信号的判定依据信号的判定依据: : 汽车发动机电控单

6、元是通过分辨各类电子信号的特征来识别各汽车发动机电控单元是通过分辨各类电子信号的特征来识别各 个传感器输入的各种信息个传感器输入的各种信息, ,并依据这些特征来发出各种命令并依据这些特征来发出各种命令, ,指挥不同指挥不同 的执行器动作。当这些电子信号的特征发生变化时的执行器动作。当这些电子信号的特征发生变化时, ,电控单元即可诊电控单元即可诊 断出汽车的故障部位。我们把这些汽车电子信号的基本特征断出汽车的故障部位。我们把这些汽车电子信号的基本特征幅度、幅度、 频率、脉冲宽度、形状和陈列频率、脉冲宽度、形状和陈列, ,称为称为5 5种判定依据。具体内容如下种判定依据。具体内容如下: : 1)1

7、)幅度。电子信号在一定点上的瞬时电压。幅度。电子信号在一定点上的瞬时电压。 2)2)频率。信号的循环时间频率。信号的循环时间, ,即电子信号在两个事件或循环之间的时间即电子信号在两个事件或循环之间的时间, ,一一 般指每秒的循环次数般指每秒的循环次数(Hz)(Hz)。 3)3)脉冲宽度。电子信号所占的时间或占空比。脉冲宽度。电子信号所占的时间或占空比。 4)4)形状。电子信号的外形特征形状。电子信号的外形特征, ,如它的曲线、轮廓、上升沿、下降沿等。如它的曲线、轮廓、上升沿、下降沿等。 5)5)陈列。组成专门信息信号的重复方式陈列。组成专门信息信号的重复方式, ,如同步脉冲或串行数据等。如同步

8、脉冲或串行数据等。 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 第一节第一节 氧传感器波形分析氧传感器波形分析 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Auto

9、mobile Training Base 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 1 1、氧传感器简介、氧传感器简介 氧传感器是电喷发动机闭环控制系统的重要部件，氧传感器是电喷发动机闭环控制系统的重要部件， 发动机电脑利用氧传感器的输出信号来控制混合气的空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燃比，即令空燃比总是在理论空燃比14.714.7的上下波动。的上下波动。 这不仅是发动机进行最优燃烧的要求，也是三元催化器这不仅是发动机进行最优燃烧的要求，也是三元催化器 中两种主要化学反应（氧化和还原）的需要。中两种主要化学反应（氧化和还原）的需要。 好的氧传感

10、器是非常灵敏的，但其信号也极易受干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，氧传感器电信号的波形分析可以用在汽车发应。所以，氧传感器电信号的波形分析可以用在汽车发 动机的故障诊断中。动机的故障诊断中。 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 电喷发动机波形分析

11、电喷发动机波形分析 氧传感器的失效过程是缓慢进行的，首先是响应速度氧传感器的失效过程是缓慢进行的，首先是响应速度 变慢，输出信号幅度变低，最后是输出信号不变化或完全变慢，输出信号幅度变低，最后是输出信号不变化或完全 没有信号输出。这时就会有故障代码出现，故障指示灯也没有信号输出。这时就会有故障代码出现，故障指示灯也 会亮。会亮。 氧传感器的失效原因很多，除了正常失效外，氧传感氧传感器的失效原因很多，除了正常失效外，氧传感 器还可能因汽油中含铅或冷却液中的硅胶腐蚀而提前失效，器还可能因汽油中含铅或冷却液中的硅胶腐蚀而提前失效， 氧传感器的衬垫在维修过程中被拆掉所造成的尾气泄漏也氧传感器的衬垫在维

12、修过程中被拆掉所造成的尾气泄漏也 会导致氧传感器提前失效。还有一些潜在的因素，例如燃会导致氧传感器提前失效。还有一些潜在的因素，例如燃 油压力过高、喷油器损坏、发动机电脑和传感器损坏以及油压力过高、喷油器损坏、发动机电脑和传感器损坏以及 操作不当等，也都可能导致氧传感器提前失效。操作不当等，也都可能导致氧传感器提前失效。 然而，导致氧传感器提前失效的首要原因是由发动机然而，导致氧传感器提前失效的首要原因是由发动机 混合气过浓所造成的积炭堵塞。混合气过浓所造成的积炭堵塞。 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training

13、Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 汽车氧传感器的工作条件极其恶劣。一般无汽车氧传感器的工作条件极其恶劣。一般无 加热器的氧传感器的寿命约为加热器的氧传感器的寿命约为5 58 8万公里，而有万公里，而有 加热器的氧传感器的寿命比无加热器的氧传感器加热器的氧传感器的寿命比无加热器的氧传感器 长长3 3万公里。万公里。 在汽车示波器上进行氧传感器信号电压波形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（分析，通常称为氧反馈平衡测试

14、（Oxygen Oxygen Sensor Feedback BalanceSensor Feedback Balance），简称），简称O O2 2FBFB。 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 2 2、氧传感器结构、氧传感器结构 目前使用的氧传感器有氧化锆式和氧化钛式目前使用的氧传感器有氧化锆式和氧化钛式 两种，其中应用最多

15、的是氧化锆式氧传感器。两种，其中应用最多的是氧化锆式氧传感器。 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 （1 1）氧化锆式氧传感器）氧化锆式氧传感器 氧化锆式氧传感器的基氧化锆式氧传感器的基 本元件是氧化锆陶瓷管（固本元件是氧化锆陶瓷管（固 体电解质），亦称锆管。锆体电解质），亦称锆管。锆 管固定在带有安装螺纹的固管固定在带有安装螺

16、纹的固 定套中，内外表面均覆盖着定套中，内外表面均覆盖着 一层多孔性的铅膜，其内表一层多孔性的铅膜，其内表 面与大气接触，外表面与废面与大气接触，外表面与废 气接触。氧传感器的接线端气接触。氧传感器的接线端 有一个金属护套，其上开有有一个金属护套，其上开有 一个用于锆管内腔与大气相一个用于锆管内腔与大气相 通的孔，电线将锆管内表面通的孔，电线将锆管内表面 铂极经过缘套接线端引出。铂极经过缘套接线端引出。 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-Ger

17、man Know-How Automobile Training Base 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 氧化锆式氧传感器在温度超过氧化锆式氧传感器在温度超过300300后才能正常工作。早后才能正常工作。早 期使用的氧传感器靠排气加热，现在大部分汽车使用带加热器期使用的氧传感器靠排气加热，现在大部分汽车使用带加热器 的氧传感器，这种传感器内有一个电加热元件，可在发动机起的氧传感器，这种传感器内有一个电加热元件，可在发动机起 动后的动后的20-30s20-30s内迅速将氧传感器加热至工作温度。它有四（三内迅速将氧传感器加热至工作温度。它有四（三 根）根接线，一根信号线接根）根接线，一根信

18、号线接ECUECU，一根是搭铁线，另外两根分，一根是搭铁线，另外两根分 别连接加热器的两端。别连接加热器的两端。 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 锆管的陶瓷体是多孔的，渗入其中锆管的陶瓷体是多孔的，渗入其中 的氧气在温度较高时发生电离。由于锆的氧气在温度较高时发生电离。由于锆 管内、外侧氧浓度不一致，存在浓差，管内、外侧氧浓

19、度不一致，存在浓差， 氧离子会从大气侧向排气侧扩散，从而氧离子会从大气侧向排气侧扩散，从而 使锆管成为一个微电池，在两铂极间产使锆管成为一个微电池，在两铂极间产 生电压。当混合气的实际空燃比小于理生电压。当混合气的实际空燃比小于理 论空燃比，即发动机以较浓的混合气运论空燃比，即发动机以较浓的混合气运 转时，排气中氧含量少，但转时，排气中氧含量少，但COCO、HCHC等较等较 多。这些气体在锆管外表面的铅催化作多。这些气体在锆管外表面的铅催化作 用下与氧发生反应，将耗尽排气中残余用下与氧发生反应，将耗尽排气中残余 的氧，使锆管外表面氧气浓度变为零，的氧，使锆管外表面氧气浓度变为零， 这就使得锆管

20、内、外侧氧浓差加大，两这就使得锆管内、外侧氧浓差加大，两 铅极间电压陡增。因此，铅极间电压陡增。因此，锆管氧传感器锆管氧传感器 产生的电压将在理论空燃比时发生突变：产生的电压将在理论空燃比时发生突变： 稀混合气时，输出电压几乎为零；浓混稀混合气时，输出电压几乎为零；浓混 合气时，输出电压接近合气时，输出电压接近1V1V。 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 电喷发动

21、机波形分析电喷发动机波形分析 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 （2 2）氧化钛式氧传感器）氧化钛式氧传感器 氧化钛式氧传感器是利用二氧化钛材料的电阻值随氧化钛式氧传感器是利用二氧化钛材料的电阻值随 排气中氧含量的变化而变化的特性制成的，故又称电阻排气中氧含量的变化而变化的特性制成的，故又称电阻 型氧传感器。型氧传感器。 二氧

22、化钛式氧传感器的外形和氧化锆式氧传感器相二氧化钛式氧传感器的外形和氧化锆式氧传感器相 似，在传感器前端护罩内是一个二氧化钛厚膜元件。纯似，在传感器前端护罩内是一个二氧化钛厚膜元件。纯 二氧化钛在常温下是一种高电阻的半导体，但表面一旦二氧化钛在常温下是一种高电阻的半导体，但表面一旦 缺氧，其品格便出现缺陷，电阻随之减小。由于二氧化缺氧，其品格便出现缺陷，电阻随之减小。由于二氧化 钛的电阻也随温度不同而变化，因此，在二氧化钛式氧钛的电阻也随温度不同而变化，因此，在二氧化钛式氧 传感器内部也有一个电加热器，以保持氧化钛式氧传感传感器内部也有一个电加热器，以保持氧化钛式氧传感 器在发动机工作过程中的温

23、度恒定不变。器在发动机工作过程中的温度恒定不变。 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 如图所示，如图所示，ECU2ECU2号端子将一个恒定的号端子将一个恒定的1V1V（5V5V）电压加在氧化钛式）电压加在氧化钛式 氧传感器的一端上，传感器的另一端与氧传感器的一端上，传感器的另一端与ECU4ECU4号端子相接。当排出的废号端子相接

24、。当排出的废 气中氧浓度随发动机混合气浓度变化而变化时，氧传感器的电阻随之气中氧浓度随发动机混合气浓度变化而变化时，氧传感器的电阻随之 改变，改变，ECU4ECU4号端子上的电压降也随着变化。号端子上的电压降也随着变化。 当当4 4号端子上的电压高于参考号端子上的电压高于参考 电压时，电压时，ECUECU判定混合气过浓；当判定混合气过浓；当4 4 号端子上的电压低于参考电压时，号端子上的电压低于参考电压时， ECUECU判定混合气过稀。通过判定混合气过稀。通过ECUECU的反的反 馈控制，可保持混合气的浓度在理馈控制，可保持混合气的浓度在理 论空燃比附近。在实际的反馈控制论空燃比附近。在实际的

25、反馈控制 过程中，二氧化钛式氧传感器与过程中，二氧化钛式氧传感器与 ECUECU连接的连接的4 4号端子上的电压是在号端子上的电压是在0-0- 0-1V0-1V（0-5V0-5V）之间不断变化。）之间不断变化。 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 （3 3）宽带型氧传感器）宽带型氧传感器 宽带型氧传感器是以氧化锆氧传感器为基础加

26、以改进宽带型氧传感器是以氧化锆氧传感器为基础加以改进 而产生的，常见的宽带型氧传感器主要有平面式和嵌环式而产生的，常见的宽带型氧传感器主要有平面式和嵌环式 两种，其原理相似。两种，其原理相似。 宽带型氧传感器是由泵单元与常规氧传感器单元所组宽带型氧传感器是由泵单元与常规氧传感器单元所组 成，其功能由这两个单元相互作用而实现，一方面电脑设成，其功能由这两个单元相互作用而实现，一方面电脑设 定常规氧传感器的目标电压为定常规氧传感器的目标电压为0.45V0.45V，另一方面利用泵单元，另一方面利用泵单元 的泵氧功能，使常规氧传感器的输出电压趋近目标值，这的泵氧功能，使常规氧传感器的输出电压趋近目标值

27、，这 一过程中泵单元的电流要发生变化，电脑通过这个电流的一过程中泵单元的电流要发生变化，电脑通过这个电流的 变化和常规氧传感器的电压推算出尾气中氧的含量，并决变化和常规氧传感器的电压推算出尾气中氧的含量，并决 定增加或减少喷油量。定增加或减少喷油量。 常规氧传感器的结构与氧化锆氧传感器相似，不再详常规氧传感器的结构与氧化锆氧传感器相似，不再详 述，下面讲泵单元的原理和结构。述，下面讲泵单元的原理和结构。 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-Ger

28、man Know-How Automobile Training Base 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 泵单元并不是我们想象中传统水泵的形式，但它具有泵单元并不是我们想象中传统水泵的形式，但它具有 泵氧气的功能。我们知道在二氧化锆泵氧气的功能。我们知道在二氧化锆ZrOZrO2 2元件

29、两端的氧气元件两端的氧气 浓度不均，就会在浓度不均，就会在ZrOZrO2 2元件两端产生微小电压。反过来我元件两端产生微小电压。反过来我 们在们在ZrOZrO2 2元件两端加上电压就能控制氧气的扩散。元件两端加上电压就能控制氧气的扩散。 尾气中的氧气通过扩尾气中的氧气通过扩 散栅渗透到电源负极。在散栅渗透到电源负极。在 负极氧气分子得到负极氧气分子得到4个电个电 子变成氧离子，氧离子在子变成氧离子，氧离子在 电离作用下，在电解质电离作用下，在电解质 ZrOZrO2 2中运动到正极，在正中运动到正极，在正 极中和掉极中和掉4个电子又还原个电子又还原 成氧气。这就是泵单元的成氧气。这就是泵单元的

30、泵氧原理。泵氧原理。 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 电喷

31、发动机波形分析电喷发动机波形分析 宽带型氧传感器的工作过程宽带型氧传感器的工作过程 1、混合气过稀时，尾气中氧含量、混合气过稀时，尾气中氧含量 增高，泵单元在原来电压下会泵入增高，泵单元在原来电压下会泵入 较多的氧，参考气室中氧含量升高，较多的氧，参考气室中氧含量升高， 常规传感器电压下降。常规传感器电压下降。 2、电脑加大喷油量，为了使常规、电脑加大喷油量，为了使常规 传感器电压恢复到传感器电压恢复到0.45V，减少泵，减少泵 单元的工作电流，使参考气室中氧单元的工作电流，使参考气室中氧 含量降低。含量降低。 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How

32、 Automobile Training Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 3、混合气过浓时，尾气中氧含量降、混合气过浓时，尾气中氧含量降 低，泵单元在原来电压下泵入的氧减低，泵单元在原来电压下泵入的氧减 少，参考气室中氧含量降低，常规传少，参考气室中氧含量降低，常规传 感器电压上升并超过感器电压上升并超过0.45V。 4、电脑减少喷油量，为了使常规、电脑减少喷油量，为了使常规 传感器电压恢复到传感器电压恢复到0.45V，控制单，控制单 元增加泵单

33、元的工作电流，使参考元增加泵单元的工作电流，使参考 气室中氧含量上升，常规传感器电气室中氧含量上升，常规传感器电 压恢复到压恢复到0.45V 。 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 3、氧传感器的波形分析、氧传感器的波形分析 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile

34、 Training Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 氧传感器的信号电压的变化是由尾气中氧含量的变化引起的，下氧传感器的信号电压的变化是由尾气中氧含量的变化引起的，下 图为发动机起动后燃油反馈控制系统进入闭环时氧传感器的信号电压图为发动机起动后燃油反馈控制系统进入闭环时氧传感器的信号电压 波形波形, ,由图可见波形先逐渐升高到由图可见波形先逐渐升高到450mV,450mV,然后进入升高和下降然后进入升高和下降( (混合气混合气 变浓和变稀变浓和变稀

35、) )的循环。后面波形的波动表示燃油反馈控制系统进入闭的循环。后面波形的波动表示燃油反馈控制系统进入闭 环状态，环状态， 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 要准确地保持混合气浓度为理论空燃比是不可能要准确地保持混合气浓度为理论空燃比是不可能 的。实际上反馈控制只能使混合气在理论空燃比附近的。实际上反馈控制只能使混合气在理论空燃

36、比附近 一个狭小范围内波动，故氧传感器的输出电压在一个狭小范围内波动，故氧传感器的输出电压在0.1-0.1- 0.9V0.9V之间不断变化（通常每之间不断变化（通常每10s10s内变化内变化8 8次以上）。如次以上）。如 果氧传感器输出电压变化过缓（每果氧传感器输出电压变化过缓（每1Os1Os少于少于8 8次）或电次）或电 压保持不变（不论保持在高电位或低电位），则表明压保持不变（不论保持在高电位或低电位），则表明 氧传感器有故障，需检修。氧传感器有故障，需检修。 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Bas

37、e 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 氧传感器的波形检测方法很多，常用的是用汽车示波氧传感器的波形检测方法很多，常用的是用汽车示波 器进行波形检测，检测方法是启动发动机且处于闭环控制器进行波形检测，检测方法是启动发动机且处于闭环控制 状态状态, ,将示波器的测试探头连接至传感器的连接插头，下图将示波器的测试探头连接至传感器的连接插头，下图 是实测氧传感器波形。其三要素为是实测氧传感器波形。其三要素为: :最高电压、最低电压、最高电压、最低电压、 响应时间。响

38、应时间。 最高电压允许范围：最高电压允许范围： 大于大于850mV850mV 最低电压允许范围：最低电压允许范围： 7575175mV175mV 浓到稀允许响应时间：浓到稀允许响应时间： 少于少于100ms100ms 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 单点喷射单点喷射TBITBI多点喷射多点喷射MFIMFI 中德诺浩汽车实训基

39、地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 氧传感器信号电压波形上都会有杂波，如果氧传感器信号电压波氧传感器信号电压波形上都会有杂波，如果氧传感器信号电压波 形上的杂波比较明显，则它通常与发动机的故障有关，在发动机修理形上的杂波比较明显，则它通常与发动机的故障有关，在发动机修理 后应消失。后应消失。 需要学会区分正常的杂波和不正常杂波的方法，而最好的学习

40、方需要学会区分正常的杂波和不正常杂波的方法，而最好的学习方 法就是观察在不同行驶里程下不同类型轿车氧传感器的信号电压波形。法就是观察在不同行驶里程下不同类型轿车氧传感器的信号电压波形。 氧传感器信号电压波形上的杂波通常是由发动机点火不良、燃油氧传感器信号电压波形上的杂波通常是由发动机点火不良、燃油 雾化不好雾化不好(如喷油器堵塞如喷油器堵塞)、结构原因、结构原因(如各缸的进气管道长度不同如各缸的进气管道长度不同)、零、零 件老化及其他各种故障件老化及其他各种故障(如进气管堵塞、进气门卡滞等如进气管堵塞、进气门卡滞等)引起的，其中点引起的，其中点 火不良引起的杂波呈高频毛刺状。在判断点火不良的原

41、因时，应首先火不良引起的杂波呈高频毛刺状。在判断点火不良的原因时，应首先 检查点火系统本身是否有故障，然后检查气缸压力是否正常，再检查检查点火系统本身是否有故障，然后检查气缸压力是否正常，再检查 是否有气缸真空泄漏现象。如三项均正常，则对于多点式燃油喷射发是否有气缸真空泄漏现象。如三项均正常，则对于多点式燃油喷射发 动机来说动机来说,点火不良的原因一般就是各喷油器的喷油量不一致。点火不良的原因一般就是各喷油器的喷油量不一致。 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训

42、基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 实例：实例： 故障现象：一辆别克轿车，发动机怠速不稳，加速缓慢，故障现象：一辆别克轿车，发动机怠速不稳，加速缓慢， 动力不足。对汽车进行路试，观察汽车的故障情况，在冷动力不足。对汽车进行路试，观察汽车的故障情况，在冷 启动或热车启动后的开环控制期间，故障情况稍好些；当启动或热车启动后的开环控制期间，故障情况稍好些；当 燃油反馈控制系统进入闭环控制时，故障情况变得严重。燃油反馈控制系统进入闭环控制时，故障情况变得严重。 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地

43、Sino-German Know-How Automobile Training Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 故障诊断过程：首先将汽车示波器与发动机氧传感器连接，故障诊断过程：首先将汽车示波器与发动机氧传感器连接， 然后然后 改变发动机的转速，改变发动机的转速， 测试在测试在 2500min 和其它稳定转速下的氧和其它稳定转速下的氧 传感器波形，传感器波形， 氧传感器波形如图所示。由图可知，氧传感器波形如图所示。由图可知， 氧传感器波形氧传感

44、器波形 在所有的转速和负荷下都有严重的杂波。严重的杂波说明排气管排在所有的转速和负荷下都有严重的杂波。严重的杂波说明排气管排 出的废气中氧不均衡，出的废气中氧不均衡， 这通常是由于结构问题、燃油雾化不好、这通常是由于结构问题、燃油雾化不好、 点火不良等故障引起的。点火不良等故障引起的。 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 从波形

45、上可以发现严重的杂波从波形上可以发现严重的杂波,表明排气中氧不均表明排气中氧不均 衡或存在某些缸缺火衡或存在某些缸缺火;氧传感器信号的平均电压为氧传感器信号的平均电压为672 mV,偏离空燃比控制系统起作用的基准电压偏离空燃比控制系统起作用的基准电压450 mV,混混 合气偏稀合气偏稀,造成发动机怠速不稳造成发动机怠速不稳,加速迟缓等故障加速迟缓等故障,因此由因此由 氧传感器波形可以初步评定是点火不良或各缸喷油量氧传感器波形可以初步评定是点火不良或各缸喷油量 不一致造成。不一致造成。 结合故障现象结合故障现象“在冷启动后或重新热启动后情况稍在冷启动后或重新热启动后情况稍 好好”，进一步说明了个

46、别缸喷油器存在堵塞问题。这，进一步说明了个别缸喷油器存在堵塞问题。这 是因为在启动工况下，喷油脉冲宽度稍长，加浓了混是因为在启动工况下，喷油脉冲宽度稍长，加浓了混 合气。合气。 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 从发动机拆下各缸喷油器后，用清洗喷剂清洗外表，从发动机拆下各缸喷油器后，用清洗喷剂清洗外表， 再用布擦抹干净，对喷油

47、器进行密封性检测再用布擦抹干净，对喷油器进行密封性检测, ,在喷油器关闭在喷油器关闭 的情况下，加上喷油器的正常压力的油压检测喷油器的密的情况下，加上喷油器的正常压力的油压检测喷油器的密 封性，一般要求在封性，一般要求在1 min1 min内喷油不滴漏内喷油不滴漏2 2滴以上；再进一步滴以上；再进一步 检测喷油器的雾化性，检查结果是检测喷油器的雾化性，检查结果是2 2缸喷油器的雾化燃油量缸喷油器的雾化燃油量 很少，其它缸喷油器的雾化质量都较好，可以判断可能存很少，其它缸喷油器的雾化质量都较好，可以判断可能存 在在2 2缸喷油器堵塞；进一步用数字万用电表测量喷油器电磁缸喷油器堵塞；进一步用数字万

48、用电表测量喷油器电磁 线圈电阻值，约线圈电阻值，约13. 413. 414. 2,14. 2,说明喷油器的电磁线圈没说明喷油器的电磁线圈没 有问题有问题, ,所以故障为所以故障为2 2缸喷油器严重堵塞故障。更换缸喷油器严重堵塞故障。更换2 2缸喷油缸喷油 器后器后, ,故障象消失故障象消失, ,氧传感器的波形恢复正常。氧传感器的波形恢复正常。 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Trainin

49、g Base 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 氧传感器的故障波形分析法是用来诊断电喷发动机故氧传感器的故障波形分析法是用来诊断电喷发动机故 障的一个行之有效的方法，在进行故障诊断的过程中，常障的一个行之有效的方法，在进行故障诊断的过程中，常 常要结合其它的方法常要结合其它的方法( (如排除法如排除法) )或仪器或仪器( (如数字万用表如数字万用表) )， 以达到准确判断电喷发动机故障发生的部位及产生的原因。以达到准确判断电喷发动机故障发生的部位及产生的原因。 就是诊断和修理的验证过程，验证燃料反馈控制系统故障就是诊断和修理的验证过程，验证燃料反馈控制系统故障 是否真的已经排除或还需要重新

50、测试。是否真的已经排除或还需要重新测试。 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 三元催化转化器故障诊断三元催化转化器故障诊断 三元催化转化器对发动机的排放控制具有极其重要的三元催化转化器对发动机的排放控制具有极其重要的 意义。没有三元催化转化器就不可能满足欧洲排放法规。意义。没有三元催化转化器就不可能满足欧洲排放法规。 车载故障诊

51、断车载故障诊断OBD IIOBD II具有对三元催化转化器进行故障具有对三元催化转化器进行故障 诊断的功能。为了对三元催化转化器进行故障诊断，必须诊断的功能。为了对三元催化转化器进行故障诊断，必须 在它的上游和下游各装一个氧传感器，见下图。在它的上游和下游各装一个氧传感器，见下图。 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 OBD I

52、IOBD II的闭环控制回路的闭环控制回路 1-1-空气流量传感器空气流量传感器 2-2-发动机发动机 3a-3a-上游氧传感器上游氧传感器 3b-3b-下游氧传感器下游氧传感器 4-4-三元催化转化器三元催化转化器 5-5-喷油器喷油器 6-6-电子控制单元电子控制单元 Usa- Usa- 上游氧传感器电压信号上游氧传感器电压信号 Usb-Usb-下游氧传感器电压信号下游氧传感器电压信号 UV-UV-喷油器控制电压喷油器控制电压 VE-VE-喷油量喷油量 ODB ODB 的闭环控制回路的闭环控制回路 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Auto

53、mobile Training Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 三元催化转化器对三元催化转化器对HCHC、COCO和和NONOX X的转化效率与的转化效率与 它的储氧能力有关。它的储氧能力有关。 正常运行的三元催化转化器因其储氧能力而正常运行的三元催化转化器因其储氧能力而 使下游氧传感器的动态响应与上游氧传感器相比使下游氧传感器的动态响应与上游氧传感器相比 受到明显的阻尼，下游氧传感器动态响应曲线的受到明显的阻尼，下游氧传感器动态响应曲线的 振幅

54、将非常小。振幅将非常小。 反之，如果下游氧传感器信号电压的波形非反之，如果下游氧传感器信号电压的波形非 常接近上游氧传感器，只不过相位略滞后，则常接近上游氧传感器，只不过相位略滞后，则 ECUECU认为三元催化转化器效率过低。认为三元催化转化器效率过低。 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 1-上游氧传感器信号 2-三效催化转化

55、器 损坏时的下游氧传 感器信号 3-三效催化转化器完 好时的下游氧传感 器信号 对三效催化转化器的监测（闭环）对三效催化转化器的监测（闭环） 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 中德诺浩汽车实训基地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 中德诺浩汽车实训基

56、地中德诺浩汽车实训基地 Sino-German Know-How Automobile Training Base 电喷发动机波形分析电喷发动机波形分析 在加速和减速工况下退出闭环控制。在加速和减速工况下退出闭环控制。 加速工况下混合气加浓，该信号电压应接近加速工况下混合气加浓，该信号电压应接近1000mV1000mV； 减速工况下混合气变稀，该信号电压应接近减速工况下混合气变稀，该信号电压应接近100mV100mV。 如果在如果在ECUECU进入进入闭环控制之后该信号电压保持低于闭环控制之后该信号电压保持低于 175mV175mV达达15s15s，或者在加速工况下该信号电压保持低于，或者在加速工况下该信号电压保持低于 600mV600mV达达15s15s，则，则ECUECU认为该传感器信号电压偏低，不可认为该传感器信号电压偏低，不可 信。信。 如果在如果在ECUECU进入进入闭环控制之后信号电压保持高于闭环控制之后信号电压保持高于 800mV800mV达达15s,15s,或者在减速工况下该信号电压保持高于或者在减速工况下该信号电压保持高于 110mV110mV达达15s15s，则，则ECUECU认为该传感器信号电压偏高，不可认为该传感器信号电压偏高，不可 信。信。 随着氧传感器的老化，其信号电压响