汽车发动机氧传感器信号波形分析

汽车发动机氧传感器信号波形分析(图)

2011-04-13 15:25:18 来源：易拓软件浏览：309次

内容提要：着汽车排放法规的逐渐严格和对汽车排气污染控制的重视，“电喷

随着汽车排放法规的逐渐严格和对汽车排气污染控制的重视，“电喷”加三元催化器的发动机正成为普遍配置。这种发动机采用了混合气成分的闭环控制和三元催化反应装置的联合使用技术，是汽油机有效的排气净化方法。在这一系统中，氧传感器是进行闭环反馈控制的主要元件之一，必不可少。正常工作时，氧传感器随时测定发动机排气管中的氧含量(浓度)，以检测发动机燃烧状况。因此，当发动机出现燃烧故障时，必然引起氧传感器电压信号的变化，这就为通过观察氧传感器的信号波形判断发动机某些故障提供可能。很多资料显示其效果很好。

1. 氧传感器的一般作用

如图1所示，要使三元催化转化器全面净化CO、HC和NOX这三种有害气体，必须保证混合气浓度始终保持在理论空燃比(14.7)附近的狭小范围内。一旦混合气浓度偏离了这个狭小范围，则三元催化转化器净化能力便急剧下降。保证混合气浓度在理论空燃比附近，“电喷”系统和氧传感器的配合是很好的解决方案。

图1 转换效率随空燃比变化曲线

氧传感器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，则减少喷油时间；反之，如

信号反映混合气较稀，则延长喷油时间。这样使混合气的空燃比始终保持在理论空燃比附近(见图2)，这就是燃料闭环控制或称燃料反馈控制。

图2 反馈控制原理图

2. 氧传感器的正常波形

常用的汽车氧传感器有氧化锆式和氧化钛式两种。以氧化锆式为例，正常情况下当闭环控制时(见图3)，氧传感器的电压信号大约在0至1V之间波动，平均值约450mV。当混合气浓度稍浓于理论空燃比时，氧传感器产生约800mV的高电压信号；当混合气浓度稍稀于理论空燃比时，氧传感器产生接近100mV的低电压信号。当然，不同类型的氧传感器其实际波形并不完全相同。朱军老师曾总结说：“一般亚洲和欧洲车氧传感器(博世)信号电压波形上的杂波要少，尤其是丰田凌志车氧传感器信号电压波形的重复性好，而且对称、清楚，美国车（不是采用亚洲的发动机和电子反馈控制系统）杂波要多。”但需要指出，氧化钛型氧传感器反馈给发动机电控单元的电压，一般是1V范围内变化，也有少数的是5V范围内变化的。