收稿日期 9 " :: ;# ! " ;"! 基金项目 9 山东省交通厅资助项目 作者简介 9 斌 松 < = # 男 @ 王贝 山东理工大学副教授 @ 博士生 @ 从事发动机故障诊断研究 A : # ;@ 山东德州人 @
万方数据
第 )期 化钛型两种 !
王斌松T 利用氧传感器诊断电控发动机故障 贝
A R
" " 氧化锆型氧传感器 # 氧 化 锆 型 氧 传 感 器 的 基 本 元 件 是 专 用 陶 瓷 体$ 即氧化锆 % ' )* 如图 +所示 ! 陶瓷体制 &( 固体电解质 $ 成管状 $ 称为锆管 ! 锆管内表面与大气相通 $ 外表面 与废气相通 ! 锆管内外表面覆盖一层多孔性铂膜作 允 温 为 电极 $ 许 氧 渗 入 该 固 体 电 解 质 内 $ 度 较 高 时 $ 氧气发生电离 !
图 氧传感器电压特性 ,. 0 2M N . 1 '62- - 8 ) -/ 1 74 26 FF4' 4 F 3 67 ( <
图 + 氧化锆型氧传感器的结构 ,. + 0 23'6527 &()7 : 2 2 3'() * -/ 1 45 4' 8 ' 9 . ;3; 7% <
若陶瓷体内 % 气 * % 气 * 氧 含 量 不 一 致 $ 大 外 废 侧 固体电解质内部氧离子自大气一侧向排气一侧扩 散$ 锆管便成了一个微电池 $ 在锆管两铂极间产生电
图 A 氧传感器输出信号 ,. A 0 27 45 3 ; N 8 ) -/ 1 5G 4 - F 7 ( = 电 极 > @ = 极 引 线 点 > = 气 管 > = 瓷 防 护 层 > = )铂 A电 B排 C陶 D排气 > = = E大气 图 ) 氧传感器在排气管中的布置 ,. ) 0 2F'; 27 () ;2 .; 9 F 3 GG -/ 1 'F . 8 反 $ 合 气 浓 时 只 相 混 电压增大 ! 氧传感器电压在过量空气系数 H 时产 I+ 生 突 变 $ J +时 输 出 电 压 几 乎 为 零 $ K +时 输 出 电 H H 如图 所示 ! 在发动机混合气空燃比闭 压 接近 +L$ 环控制的过程中 $ 氧传感器相当于一个浓稀开关 $ 根 据混合气空燃比变化向电脑输送脉冲宽度变化的电 压脉冲信号 $ 如图 A所示 ! 氧化锆型氧传感器输出信号的强弱与工作温度 有关$ 有些氧传感 器 采 用 加 热 的 方 式 来 保 证 其 正 常 工作温度 $ 称之为加热式氧传感器 $ 它与不加热式的 区别仅在于增加了一个陶瓷加热元件 ! 加热式氧传 感器安装灵活性大 $ 同时扩大 万方数据不受极端温升的影响 $ 了混合气闭环控制的工作范围 !
图 B 氧化钛型氧传感器的结构 ,. B 0 23'6527 0 ()7 : 2 2 3'() * -/ 1 45 4' 8 - 9 . ;3; 7% <
O 氧传感器的检测
汽 车 示 波 器 不 但 可 以 快 速 捕 捉 电 信 号$ 可 以 还 慢速显示波形 ! 因此 $ 汽车示波器象一把尺子 $ 可以 测量发 动机 控制 系 统 工 作 状 况 $ 而 确 定 发 动 机 电 进 气零部件 @ 电子电路或整机的运行情况 ! 本文实验用 汽车示 波器是 作 者 自 行 开 发 的 @ 用 虚 拟 仪 器 技 术 利 能 记 显 构建的 汽 车 故 障 诊 断 仪 器 $ 连 续 检 测 @ 录 @ 示 和存储各种电子部件波形 $ 并迅速 @ 准确确定故障部
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件! 通过存储正常波形 " 用户很容易建立自己的波形 数据库 " 以备积累经验 ! 该检测仪不仅能检测电喷汽 而且能检 测 普 通 化 油 器 式 汽 车 传 统 电 气 系 车 电路 " 统# 不仅能当万用表使用 " 而且还可以作为专用汽车 不仅具有 普 通 测 试 仪 即 时 测 量 即 时 显 示 的 示 波器 # 功能 " 而且还具有强大的记录功能和存储功能 ! 它配 有神经网络专家系统 " 在显示波形的同时 " 并直接给 出 诊 断结果即指 示 故 障 部 件 并 说 明 原 因 " 而 是 一 因 种理想的汽车在线故降诊断工具 ! 检测氧传感器必 须使用汽车示波器 ! $ & 氧传感器失效原因分析 % 在失效初期 " 其 氧传感器的失效是缓慢进行的 " 响 应 速度 慢 " 出 电 压 较 低 # 最 后 阶 段 " 产 生 不 输 在 则 变化的电压信号甚至无信号 " 此时汽车出现故障码 " 故 障灯点 亮!失 效 原 因 有' 用 年 限 或 行 驶 里 程 增 使 燃料中含铅或冷却液中的硅胶腐蚀 # 发动机经常 加# 在 较浓的混 合气 工 况 下 运 行 时 造 成 碳 阻 塞 # 油 压 燃 力过高 # 喷油器损坏 # 控制电脑出现故障等 ! 需 要 指 出 的 是" 传 感 器 并 不 直 接 产 生 可 变 电 氧 而是在发动机 稳 定 工 况 下 不 断 读 取 因 排 气 中 氧 压" 含量变化而产生电压信号 " 该信号反馈到电脑 " 电脑 再通过喷油脉宽变化或混合气控制命令改变排气成 分 ! 因此 " 氧传感器输出电压不正常有两个原因 ' 一 是 氧 传感器本身 有 故 障 # 是 发 动 机 其 它 零 部 件 如 二 传感器 ( 执行器 ( 电脑 ( * 等引起的故障 ! ) + $ $ 氧传感器的检测 % 氧传感器的好坏可以用以下两种方法检测 ' , , - 加注丙烷法 %% 该方法需要专门的丙烷加注工具 " 步骤如下 ' 即把用于加浓的丙烷接 ./ - 连接丙烷加注工具 " 到真空管入口处 # ./ , 连接汽车示波器 # 并 . / 动 发 动 机 " 使 其 在 , 2 4 7下 运 转 0起 1 2356 , 8056# 7 氧 变 ./ 9 慢慢加 注 丙 烷 " 传 感 器 输 出 电 压 升 高 . 最 浓 / 系统逐渐失 去 反 馈 信 号 的 能 力 " 后 使 发 动 机 " 转速下降 - 2 2 4 7 此步骤必须在 , 8, 2 8, 2356! 2 1: 内完成 ! 使造成极大的 ./ 1 迅速将丙烷从真空管处移开 " 真空度 " 此时若出现发动机失速是正常的 ! 关闭丙烷 开关阀 ! 定住波形 " 并进 行分 析 " 图 ; 如 ./ ; 操作示波器 " 所示 !

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