氧传感器的效率测试_氧传感器_测试

氧传感器的效率测试

2013/2/19 15:05:35

　氧传感器的根本作用是用来检测尾气中含氧浓度，然后ECU(发动机系统控制电脑)会通过氧传感器提供的氧浓度信号来判定发动机的燃烧状况(前氧)或者催化器的工作效率(后氧)。前氧信号用于闭环控制的输入信号，如果判断燃烧时混合气过稀则进行喷油加浓，过浓则进行喷油减稀，以此来控制燃烧更为充分，使燃油经济性及发动机工作状况更好。后氧信号用来判断催化器转化效率，如果催化器严重老化或者失效，则无法对尾气进行有效催化，影响到催化器后的排气中氧气浓度，通过此时的氧浓度可以判断催化器是否工作正常。另外根据催化器后的排气中氧气浓度可以对燃油喷射进行修正(微调)，使燃油经济性及排放更好。

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。也有许多汽车修理文章也这样写到：“起动发动机在2500rpm下运转2-3分钟，直到氧传感器产生可变电压”，这恐怕是个误导。许多技术人员认为氧传感器自己会产生可变电压，而事实是发动机要在稳定的转速和负荷下氧传感器在读废气及由废气导致的电压信号，发动机控制电脑(PCM)通过喷油脉冲宽度变化或混合比控制命令来改变排气成份。

　　氧传感器安装在排气流中报告它的读数，它只是一个报告者。如果只是因为氧传感器电压偏离，并不意味就必须更换氧传感器，这只是因为测试氧传感器只是O2FB试验的第一步，如果排气的成份不变化，不管怎样“运转加热发动机”，氧传感器的电压也不会变。

　　当诊断汽车时，如果发现氧传感器的输出电压不正常或根本不变，那可能有两个原因，一个是由于氧传器本身的问题造成的，而不是对排气成份正确性测量的问题，另一个可能是由于上流动系统故障造成的，而不是混合比改变的问题，这是因为上流动系统中的一些部件有故障。

　现在回到要接触到的事情的要害，“要害”就是氧传感器信号在燃料反馈控制系统中的地位，在汽车示波器的显示屏上，氧传感波形，就相当于医院手术室里的电起搏器(EKG)，事实上，在医院的急救室里，最主要的判断设备就是起搏器(EKG)，它所以看到病人脉搏的波形。汽车行驶能力和排放诊断的实际任务就是恢复汽车的脉搏(FFCS的脉搏)，而这个脉搏是就是氧传感器波形。观察传感器的波形能说明什么样的燃料反馈控制系统是“进入活动”或“进入闭环”状态。

　　起动时，传感器输出电压达到450mV时开始进入浓和稀的循环。与医院的电起搏器相似，氧传感器波形只有当氧传感器是好的时才是可信的，如果装在病人皮肤上的电起搏器的传感器不好，那么实在不能相信它产生的波形，但是由于氧传感器所处的环境要比电脉搏的传感器在卫生的病房里所处的环境差得多。所以在开始依靠氧传感器工作之前，必须测试氧传感器本身，如果将氧传感器波形用于诊断目的，必须十分确信它的精确性。如果用一个坏的氧传感器，那就会既不能进行有效地进行氧反馈平衡诊断，也不能让发动机控制电脑(PCM)正常运行。这就是为什么诊断工序的第一步就要测试它的原因。

　　2.测试氧传感器的具体方法

　　由两个通用的方法可以测试氧传感器：丙烷法和速动油门法。

　　①用丙烷法测试氧感器

　　一个氧传感器有三个方面需要检查，如果在这三个方面中任何一方面发生故障，都需要更换新的氧传感器，并对新的氧传感器进行检查。

　　这些步骤和规格适用于由世界最大的氧传感器制造厂生产出来的氧化钛传感器，同时它也适用于汽车生产厂的OBD-II 诊断仪所显示的氧化锆传感器规格。

　　a.连接和设置加浓丙烷工具；

　　把加浓的丙烷接到真空管入口处(有曲轴箱强制通风或制动助力系统应连接完好的条件下工作)；

　　b.接上并设置好汽车示波器；

　　c.起动发动机转速在2500rpm下运转两三分钟；

　　d.让发动机运转，注意必须在30秒内完成准确的振幅和反应结果；

　　e.慢慢加丙烷，直至氧传感器输出电压升高(变浓)，一个运行正常的系统将在加丙烷的氧传感器信号电压会继续缓慢地加注丙烷直到系统失去反馈过浓混合比的能力，然后继续加注丙烷直至发动机转速下降一、二百转，这是因为混合比浓的原因，这个步骤如果操作正确应该在20-5秒内完成；

　　f．迅速把丙烷从真空管处移开，造成极大的真空，如果发动机失速是正常的，它并不影响检测，然后关闭丙烷开关阀；

　　g.等到波形移动到示波器屏幕上的中央位置时，定位波形，这项检查就完成了。现在通过分析波形来判断氧传感器是否合格了。

如果氧传感器是好的应符合下面的结果：

　　氧传感器测试--可以从显示屏上直接读取最大或最小电压，并用示波器游标读出延迟时间。

　　如果这三项中任何一项不符合上表要求，氧传感器均不合格，应更换新的并对新氧传感器采取同样的方法予以检查。

　　一个好的传感器必须是三项要求全部符合，如果在关闭丙烷开关阀并产生较大真空度之前，发动机怠速运转时间过长，上述测试时间超过了20-25秒，这可能是由于氧感器温度太低，可能会使输出电压信号的幅值降低，并使输出电压信号下降沿的时间延长，这就造成氧传感器不合格的假象。如果在关闭丙烷开关阀并造成最大真空度之前，发动机不能在怠速运转充分长的时间。那么氧传感器保持燃料反馈闭环控制的能力就不能适当地测试出来，检测氧传感器应充分预热(在2500rpm运转2-3分钟)，如果只做5秒钟的怠速运转的话，那么就可能有一个或多个参数项不合格。这就是为什么要使丙烷加浓20-25秒的原因。

　　有些汽车用真空降稀的办法来控制氧传感器是非常困难的，甚至是不可能的，这时就应该换一种方法来检测氧传感器，这就是油门急加速方式测试氧传感器。

　　如果从波形上还无法准确断定氧传感器的好坏，可以用示波器上的游标读出最大最小电压和响应时间，大多数坏的氧传感器都可以从波形明显地分辨出来。

　　②用急加速油门方法测试氧传感器

　　对有些1988年或更新的汽车，用丙烷加浓和真空泄漏变稀法来做氧传感器试验是非常困难的，这是因为这里汽车已经写了快速补偿真空泄露的功能，在一些新的汽车上安装有速度--密度方式空气流量计系统，还有一些汽车装有质量空气流量计的系统，在这两种系统中氧传感器信号想要足够的下降(变稀)是非常困难，甚至是不可能的。透常，比较新的发动机控制系统能够非常快的补偿比较大的真空，所以氧传感器信号决不会变稀(在排放中氧的不同部分压强，不足产生在最大的氧传感器响应信号)。有几个可能的变通办法就是在测试氧传感器的手动真空泵使传进压力传感器(MAP)的真空压力稳定，是用急加油门的办法来测试氧传感器的。

　　用急加速油门的方法有三个步骤(示波器设定方法与丙烷测试方法相同)：

　　a.以2500rpm预热发动机和氧传感器2-6分钟，让发动机怠速运转20秒钟；

　　b.在两秒内将油门从怠速加至节气门完全打开5-6次，注意，不要超速，没有必要让发动机转速超过4000rpm，只要得到一个节气门急加速和全减速就可以了；

　　c.定住屏幕上的波形以便检查，按照丙烷测试方法时的波形图来检查氧传感器的最大最小电压以及响应时间，必要时可以用游标测量，汽车示波器通常会自动显示最大值和最小电压值。

　　d.5V氧化钛传感器系统

　　配置氧化钛传感器系统--5V或1V可变电阻。氧化钛传感器与氧化锆不同。氧化钛传感器的工作原理与发动要冷却液温度传感器(ECT)和进气温度(IAT)传感器一样，它们包含一个可变电阻器。这个可变电阻根据条件的改变(例如：温度)来改变电阻值。但是与发动机冷却水温度或进气温度不同的是，氧化钛传感器在传感器四周空气/燃油混合比变化时改变电阻值，而发动机控制电脑(PCM)则是读取电阻两端电压降，通常要提供给氧化钛传感器一个工作电压(一般是1V，但吉普4.0L直到1991年用的是5V)。然后传感器送回一个较低的变化电压，这个电压是根据空气/燃油混合比的情况回送的。

　　大多数氧化钛传感器系统是在多点喷油系统中使用，在4.0L切诺基和wsanglers(1991年以前)吉普，一些3.0L的克莱斯勒Eahie，Summit，1986年以后的日产300ZX和Stanza 4WD，1982年以后日产千里马和Sentre，1983年和以后日产D21卡车和一些1988年更新的丰田汽车，例如4-Runner，4.0L的吉普系统(1991年以前)用5V电压电源，其它用1V电压电源。并不是所有的吉普5V氧化钛传感器系统与氧化锆传感器的性能相同。在吉普公司4.0L轿车上有一些统一差别。