环球电气之家-午夜精彩视频-中国专业电气电子产品行业服务网站！

氧傳感器 obd：OBD和氧傳感器之間有著怎樣的聯系 第1張" title="氧傳感器 obd：OBD和氧傳感器之間有著怎樣的聯系 第1張-傳感器知識網"/>

氧傳感器 obd：OBD和氧傳感器之間有著怎樣的聯系

描述
氧傳感器是電噴發動機中一個非常重要的部件， 它的信號是電腦對空燃比進行閉環控制不可缺少的依據，由于它的功能及工作原理比較獨特，所以掌握氧傳感器的性質，對維修人員診斷電噴發動機的故障是有非常重要的意義的。
首先我們應當清楚，氧傳感器探測的是混合氣的濃度，但它并不是直接探測混合氣，而是探測混合氣燃燒后的廢氣中的氧分子含量，從而間接地得到當前混合氣的濃度。
氧傳感器其實就是一個低電壓，低電流的小電池，當它的內外表面所接觸的氧分子角度不同時，便形成一個電位差，它的外表面伸入排氣管中直接與發動機排氣相接觸，它的內表面與大氣接觸，大氣中氧分子的濃度是不變的。
而排氣中氧分子的濃度是隨混合氣濃度的變化而變化的。當混合氣的實際空燃比高于理論空燃比（14.7，即稀混合氣）時，廢氣中剩余的氧分子濃度相對較高，這時氧傳感器內外氧分子濃度相差較小，只能輸出大約0.1V的電壓；而當混合氣的實際空燃比小于理論空燃比（即混合氣）時，廢氣中剩余的氧分子非常少，這時氧傳感器內外表面氧分子濃度相差較大，可以輸出大約1.0V左右的電壓。
這樣，電腦就可以通過氧傳感器輸出的信號了解當前混合氣濃度相對于理論值的微小偏差，于是根據這個信號相應調整噴油器的通電時間，以彌補這個微小偏差，從而提高了控制的精度。這即是所謂的問環控制。
電噴轎車所采用的氧傳感器大致分為單線、三線及四線等幾種形式，區別只在于三線或四線的氧傳感器中多了一個加熱裝置，作用是為了使氧傳感器盡快達到工作溫度（400-800℃）。
實踐證明，利用氧傳感器輸出電壓可隨混合氣的角度變化而變化的特性，可以幫助我們診斷一些燃油或空氣甚至機械部分的故障，但前提是氧傳感器及控制系統功能必須完好：
檢查步驟如下。
1.檢查氧傳感器加熱器電阻。拔下氧傳感器插頭，用萬用表電阻檔測量傳感器側1、2號插頭間的電阻值，具體標準應查閱具體車型的維修手冊，但一般來說，應在4～40之間，如果不符合標準值，應更換氧傳感器。
2.檢查氧傳感器反饋電壓。查閱所測車型的維修手冊，找氧傳感器信號線，用電線中的銅絲插入相應手術的插孔。然后插好插接器，用萬用表直流電壓檔測量銅絲對負極的電壓。注意必須使用數字式萬用表，并且銅絲絕對不能搭鐵，否則將不可恢復性地損壞氧傳感器。此時起動發動機并使水溫達到至少80℃，使發動機多次達到2500r/min后使發動機轉速保持2500r/min，并觀察萬用表顯示的電壓，電壓值應在此0.1-1.0V之間迅速跳動， 在10S之內電壓應在0.1-1.0V之間變化至少8次，若電壓變化比較緩慢，不一定就是氧傳感器或反饋控制系統有故障，可能是氧傳感器表面被積碳覆蓋而靈敏性降低。這時可使發動機高速運轉幾分鐘以清除積碳，然后再觀察氧傳感器信號電壓是否符合規定，如仍不符合規定，則進行下一步檢查。
3.檢查氧傳感器是否損壞。拔開插接器，使氧傳感器和控制單元分離，萬用表測量信號輸出端對負極的電壓。這時人為地拔下一根進氣管上的真空管，形成稀混合氣，此時電壓應下降;而當拔下油壓調節器真空管，并用手堵住以形成濃混合氣時，電壓應當上升。如果這時氧傳感器本身沒有故障，故障在電腦或線路以及燃油、空氣、機械方面。應該首先檢查燃油、空氣及機械部分的故障，這里面的影響是很奧妙的，需要大家動腦思考。
比如空氣系統漏真空。這時排氣中氧分子濃度變大，氧傳感器輸出低電壓，電腦便認為混合氣稀，發出指令向濃的方向調整，但無論如何也彌補不了漏進系統的大量空氣，所以氧傳感器就會一直顯示0.1-0.3V的低電壓；再比如油壓調節器出現故障導致油壓過高，會使排氣中氧分子含量減少。氧傳感器輸出高電壓，表示混合氣過濃，電腦便減少噴油時間，但氧回潰系統的調整是微量的，無法彌補油壓過高造成的混合氣過濃；所以氧傳感器總顯示0.6-0.9的高電壓。其它情況還有很多，比如缺缸造成的影響等等。
總而言之，氧傳感器在電噴發動機中扮演著重要角色，只要我們在修車過程中勤于動腦，它就會是我們修車的好幫手。
來源：汽修案例
打開APP閱讀更多精彩內容

氧傳感器 obd：國六解決方案的那些事 —— 催化器氧傳感器OBD監測解決方案

展開全文
大家知道傳統汽油機車輛排放控制的最有效手段就是通過氧傳感器與催化器配合進行閉環控制，氧傳感器就好比系統地嗅覺神經對尾氣成分進行測量，而催化器好比是車輛腎臟，系統通過對尾氣成分做出反饋保證排氣在催化器最適宜的空然比范圍內，從而將尾氣凈化處理。所以氧傳感器以及催化器的狀態直接影響的整車排放，是排放控制零部件的重中之重，這也是為什么從OBD開始制定法規就始終對這兩部分零部件監測都有著嚴格的要求，而史上最嚴的國六法規自然對這兩部分的OBD監測進行了進一步的加嚴，同時國六法規也給出了更為詳盡的監測要求說明。為了應對國六法規的種種新需求，聯合電子在系統模型架構，匹配數據優化，排氣系統架構型式等各方面都進行了深入研究，總結提出了一系列針對不同硬件架構的行之有效的解決方案。
圖1：氧傳感器催化器布置
催化器監測
國六法規需求變更：
對于催化器監測，相對于國五法規的要求（分別對NMHC以及NOX進行了閥值設定），國六法規設定催化器失效準則為車輛排放的NMHC+NOX超過OBD閾值，國六法規的OBD排放限值進行了大幅加嚴，所以這就對OBD臨界催化器制備帶來了更多的挑戰。因為臨界催化器是催化器故障模型搭建以及后續匹配數據確定中首要故障準則，只有臨界催化器與耐久催化器有足夠的區分度，才能有效地降低售后市場催化器失效誤報的風險。而當OBD閾值進一步降低后，那么二者的區分度也就會大幅降低，這也就給催化器診斷的標定匹配工作帶來巨大的挑戰。而同時，在國六法規中排放循環采用了全新的WLTC循環，更為動態的測試循環也為標定工作帶來新的挑戰。
圖2：國六采用更為動態的WLTC循環
圖3：國六OBD排放閾值

國六催化器監測OBD解決方案
催化器失效往往是隨著催化器老化燒結導致貴金屬有效接觸面積減少，這樣催化器的氧氣儲存能力就下降了，從而催化器的催化還原能力就會下降，導致排放超限，目前聯合電子催化器的診斷策略主要基于催化器儲氧能力來診斷催化器的轉化效率，安裝于催化器上下游的兩個氧傳感器可以通過精確的控制策略對催化器的儲氧能力進行有效監測，當進入適宜的診斷工況，系統通過混合氣控制以及氧傳感器信號變化可以計算得到催化器的動態儲氧量，當催化器失效時，儲氧量降低，系統就會及時報出故障，提醒用戶及時進站維修。
由于前文提到的國六臨界催化器相對耐久催化器區分度的降低，對于OBD監測方面我們需要進行相對于原來數倍的測試試驗數據來盡可能的提高數據可靠性以及診斷機會（IUPR），同時也要建立更為精確的儲氧量計算模型以及開發更多更為精確直觀數據分析工具，從而得到最佳的匹配結果，滿足法規的同時為客戶提供最可靠的技術支持。
圖4：催化器儲氧量不同工況落點分析
排氣傳感器監測

排氣傳感器監測國六法規變更
目前國內汽油機系統排氣傳感器即為氧傳感器，氧傳感器好比發動機混合氣控制的觸覺神經，決定了閉環控制的方向和策略，因此對于排放控制有著重要意義，在國六法規中對于氧傳感器監測這部分相對于之前法規有著詳細的介紹和故障類型的定義，主要體現在以下幾方面：
對于氧傳感器響應性在國六法規中進行了概念定義，也明確定義了該部分功能失效導致的排放超限OBD系統必須進行監測。
對于氧傳感器的其他特性失效導致的排放超限進行了詳細定義。
對于催化器下游氧傳感器（后氧）響應失效監測，法規也進行了額外的定義說明。
對于后氧失效監測其中特別指出了后氧充分監測能力的要求：當后氧傳感器的輸出電壓、幅值、活性及其他特性對其他監測（例如：催化器監測）而言，不再具有充分的監測能力時，系統應監測出后氧故障。“充分”是指最差的可接受傳感器（最差的不報故障的傳感器）檢測出性能最好的不可接受的催化器（最好的故障催化器），這部分屬于國六法規相對國五法規的全新要求，需要我們投入更多時間來研究。
該部分在意義上應包含了催化器下游氧傳感器響應速率（Response rate）的監測。該項要求對于系統以及匹配都提出了新的要求，這對整車以及系統都是很大的挑戰，所以同時該處國六法規也沿襲了OBDII的相應條款如下：“OBD系統應至少在斷油時（如減速斷油）檢測到由濃到稀的慢響應故障。對由濃到稀過程的響應檢查應監測以下兩部分內容：1、斷油開始前，從濃混合氣狀態（如0.7V）開始斷油，到稀混合氣狀態（如0.1V）的過程中傳感器的響應時間；2、傳感器中間信號轉換時間（例如從0.55V變到0.3V的時間）。”進行過渡。

氧傳感器監測國六應對方案
對于前氧響應性診斷，聯合電子目前開發的國六系統可以對涵蓋OBDII要求的六種失效模式進行可靠診斷，系統通過對氧傳感器信號的周期以及其他特性參數進行計算評價，滿足國六法規的要求同時，兼顧客戶需求。
圖5：氧傳感器響應失效模式
對于寬氧（線氧）傳感器當起特性發生偏移時，系統基于后氧閉環的控制策略可以提供有效的診斷參數從而對其特性偏移進行可靠的進行監測。
圖6：寬氧傳感器特性偏移
對于后氧監測能力故障，聯合電子的國六解決方案中增加了后氧響應的監測功能，在診斷條件滿足的情況下，通過對比后氧對排氣成分變化的響應時間進行診斷，滿足國六法規的新需求。
圖7：后氧響應故障監測
聯合電子氧傳感器和催化器是滿足嚴苛排放標準的核心部件，在國六法規的OBD部分中，對氧傳感器和催化器監測提出了更加嚴格的要求，而這些要求的核心思想就是要更加及時有效地檢測出氧傳感器和催化器的故障，避免故障帶來的惡劣的環境影響，降低在用車整體的排放水平。聯合電子將依賴專業高效的工程師團隊，一如既往地支持國內整車企業車型的排放升級換代，為中國的環保事業做出新的貢獻。

氧傳感器 obd：氧傳感器OBD系統診斷原理及故障分析

摘要：本文從氧傳感器的原理出發，對車輛氧傳感器OBD報故障碼機理及信號表現進行闡述，分析了市場上返回件故障原因并提出改進措施，從而預防及降低產品故障的發生。
0 引言
現代化的汽車為了獲得高的經濟性和低的排放污染，采取了多種措施，其中加裝三元催化反應裝置可以大幅度降低廢氣中CO、CH、NOx的含量，提高汽車的環保性能。在使用三元催化反應裝置降低排放污染的發動機上，氧傳感器是必不可少的元件。從氧傳感器原理出發，對車輛氧傳感器oBD報故障碼機理及信號表現進行闡述，探討了市場上汽車氧傳感器常見故障原因及相應措施，進而降低產品市場故障率。
1 氧傳感器工作原理
目前使用的氧傳感器有氧化錯式和氧化欽式兩種，其中應用最多的是氧化錯式氧傳感器，安裝在車輛底部排氣總管上。氧傳感器的基本元件是氧化錯專用陶瓷體，錯管表面裝有透氣的鉑電極及接頭，其內表面與大氣相通，外表面與廢氣相通，氧傳感器結構見圖1。錯管的陶瓷體是多孔性的固體電解質，氧傳感器利用了Nernst原理，當溫度較高時，允許滲入該固體電解質內的氧氣發生電離，電離后的氧離子能夠由氧濃度高的內側向濃度低的外側擴散，就會在兩個鉑電極表面產生電壓降，形成微電池。氧傳感器工作原理見圖2，當空燃比較低時（濃混合氣），廢氣中的氧較少，因此陶瓷管外側氧離子較少，形成1.0 V左右的電動勢；當空燃比等于14.7時，此時陶瓷管內外兩側產生的電動勢為0.4～0.5 V，該電動勢為基準電動勢；當空燃比較高時（稀混合氣），廢氣中氧含量較高，陶瓷管內外的氧離子濃度差較小，所以產生電動勢很低，接近為零。因此可以檢測出排氣中氧的含量，從而能檢測出混合氣的濃度。
一旦氧傳感器及其連接線路出現故障，不能對空燃比進行反饋控制，會使發動機油耗和排氣污染增加，出現怠速熄火、運轉失準等各種故障。因此，引入的OBD系統，利用有缺陷或劣化的氧傳感器替代性能良好的氧傳感器或用于失效模擬的電氣裝置，產生各種氧傳感器故障特征信號給ECU，設定響應速度或電壓變化，檢驗ECU內的診斷算法是否能準確檢測出預設的故障。
2 氧傳感器OBD系統診斷原理
氧傳感器的接頭有四個針腳：加熱電源正極、加熱電源負極、信號負極、信號正極。任何一個線端出現接觸不良、短路或斷路都會使信號端輸出的信號不正確，電路診斷主要針對信號電路。若信號線端開路、對地或電源短路、與加熱線禍合等問題出現，則信號端輸出的電壓信號將有不同的表現，據此判斷出電路故障。
2.1信號線對電源對地短路故障
信號線對電源對地短路故障診斷條件見圖3，具體如下：
（1）氧傳感器電壓信號正常在0.1～0.9 V之間跳動，電壓低時，表示混合氣偏稀，電壓高時，表示混合氣偏濃，據此實現對混合氣的閉環調節。
（2）當信號線對電源短路時，電壓信號將一直處于高電平狀態，不隨混合氣濃稀而跳變。
（3）當信號線對地短路時，電壓信號將一直處于低電平狀態，不隨混合氣濃稀而跳變。
2.2信號線開路故障
信號線開路故障診斷條件見圖4，具體如下：
（1）信號線開路時，電壓信號將一直保持在0.45 V左右，不隨混合氣濃稀而跳變。
（2）該類型診斷需在氧傳感器足夠熱、電池電壓充足、轉速高于最低穩定轉速、無噴油器故障等的情況下，才允許進行。
（3）若在滿足上述條件后，電壓信號持續（25 s左右）處于閥值范圍內，即振不起來，則判定存在開路故障。
2.3信號不合理故障
不合理故障分為兩種情況：即信號線與加熱線藕合和前后氧傳感器信號矛盾兩類。信號不合理故障診斷條件見圖5，具體如下：
（1）該類型診斷需在氧傳感器足夠熱、電池電壓充足、轉速高于最低穩定轉速、無噴油器故障等情況下，才允許進行。
（2）當信號線與加熱線藕合時，電壓信號在加熱關閉時的增幅△將遠超過正常信號的△變化，則認為存在信號線與加熱線藕合故障。
（3）若混合氣偏濃時，后氧電壓信號顯示偏濃，但前氧信號顯示偏稀，則表明前氧信號不合理，反之亦然。
2.4氧傳感器老化故障
（1）氧傳感器長期工作在高溫廢氣的環境中，會因各種物理和化學中毒等原因而逐漸老化，致使其對混合氣濃稀的監測反應越來越遲鈍，進而使閉環控制越發不準確，排放惡化。
（2）前氧老化形式主要有兩種：即雙邊老化和單邊老化。雙邊老化指濃稀兩邊反應都遲緩，以氧傳感器信號周期作為診斷變量，當周期延遲時間超越閥值時即報出故障；單邊老化分為濃邊反應遲緩和稀邊反應遲緩，周期延遲時間超越相應的閥值時即報出故障。上述老化故障的診斷閥值均以排放為依據。
[1] [2] [3]  下一頁

氧傳感器 obd：氧傳感器OBD系統診斷原理及故障分析

展開全文
3 氧傳感器的常見故障分析
對某整車廠一年售后件分析結果進行統計分類，氧傳感器失效的主要故障類型包括：線束不良、接插件進水、機械沖擊傳感元斷裂、溫度沖擊傳感元斷裂、氧傳感器中毒等。
3. 1線束不良
線束不良如接插件端子松脫、端子不平整、接觸面過度磨損或者線束斷線、虛接等，導致診斷儀顯示氧傳感器信號故障和氧傳感器加熱故障等，其中線束斷線X光如圖6所示。措施是在使用中對產品的安裝布置進行改善，減少波紋管的彎曲程度，避免波紋管位置存在嚴重的拉扯，優化使用環境，避免產品因機械損傷導致的失效。
3.2氧傳感器接插件進水
氧傳感器接插件進水、受潮，在PIN針處會造成腐蝕、氧化，導致電阻增大、接觸不良、短路等問題。若后端進水，會導致參考空氣腔氧濃度下降，無法正常反饋廢氣側氧濃度信號。氧傳感器接插件進水情況見圖7。預防措施是提高接插件的防水等級，防止水汽進入。
3.3機械沖擊造成傳感器損壞
氧傳感器端部由陶瓷制成，材質硬而脆，用硬物敲擊或用強烈氣流吹洗，都可能使氧傳感器碎裂而失效，氧傳感器機械損傷見圖8所示。
濕汽、冷凝水或污染物進入傳感器內部，造成傳感器傳感元斷裂，當混合氣空燃比等于1時，排氣中水蒸汽約占12.5%。在發動機啟動后且排氣系統溫度較低的一段時間內，水蒸汽可能會冷凝到排氣系統上。如果在這段時間內氧傳感器陶瓷體超過一定溫度，并且冷凝水飛濺到氧傳感器陶瓷體上，陶瓷體就可能會由于熱應力而破裂。氧傳感元熱應力破裂如圖9所示。所以需要在發動機啟動后對氧傳感器陶瓷體溫度以及氧傳感器陶瓷體附近的排氣管壁溫度進行監測，以判定氧傳感器是否存在有斷裂危險。一般而言，廢氣中的水蒸汽總是在排氣管壁冷凝，這樣排氣管壁的溫度在50℃左右會因為水蒸汽的冷凝和蒸發過程的交疊而停滯一段時間。此后如果管壁溫度繼續上升，排氣中的水蒸汽就不會再在排氣管壁上冷凝和蒸發。當水汽隨著排氣管溫度再度升高而蒸發后，才進行氧傳感器全功率加熱。
 氧傳感器的位置和排氣系統的布置對水汽有很大的影響。氧傳感器的位置與水汽的關系圖見10。如果氧傳感器安裝在發動機附近向下的排氣管彎頭上，在管壁上只會形成一層很薄的水膜，風險階段就會比較短。但是如果在氧傳感器安裝位置前還布置有很多吸熱元件（如彎管、法蘭、波紋管和渦輪增壓系統等），排氣中冷凝的水就會增加，風險階段也會相應推遲。此外，管接頭、法蘭、波紋管會破壞管壁上的水膜，從而形成很多細小的水滴。這些水滴會通過氧傳感器的保護管到達陶瓷體（在踩油門等情況下“飛濺”出來），并在陶瓷體上形成一層水膜，對氧傳感器陶瓷體產生破壞。
該客戶市場上某一種車型，多次出現傳感元溫度沖擊碎裂故障。歷時一個多月排查，先后檢查了線束接插件進水、主繼電器上游線束進水和輔助氧傳感器呼吸試驗，都無法驗證原因。后經過對比，發現后氧傳感器安裝位置呈水平位置并處于法蘭接口處，氧傳感器在加熱過程中還有上游冷凝水“潑向”前端傳感元，導致傳感元因溫度變化沖擊碎裂，水汽滲入裂縫通過參考空氣腔壓到后端，加上水汽在加熱線端電解作用下，快速腐蝕，導致氧傳感器加熱故障爆發。后更改氧傳感器布置方式重新做標定，故障在全國范圍內逐漸消失。