氧傳感器測試

www.sail-shipping.com 來源：互聯網作者：138866886 類別：汽車電器維修時間：2007-12-26

氧傳感器測試
   1.如何測試一個氧傳感器的效率
    首先明確幾個名詞用語。上流動系統指所有的傳感器、執行器、發動機控制電腦及氧傳感器以上的發動機系統。換言之，上流動系統是所有產生排氣及有助于加熱氧傳感器的機械和電子部件。上流動系統包括發動機，連同所有的幫助系統--進氣系統，排氣再循環EGR、空氣等、傳感器、執行器、發動機控制電腦和(PCM)和電路。下流動系統是指位于氧傳感器后面的不運動的廢氣系統部件--也就是催化反應及它的內部的全部工作內容和排氣系統。
    其次，為了區別當今發動機管理系統不同的閉環控制系統，這里不使用一般的閉環控制系統、怠速控制閉環系統、廢氣再循環閉環控制系統等等。一般解碼器顯示的閉環是燃料反饋的系統閉環控制，這里所講的閉環則不是單指燃料反饋控制系統的閉環控制。這是因為有一些汽車當燃料反饋控制系統不正常時，它的控制電腦(PCM)仍然告訴解碼器說系統是處在閉環控制狀態。
    在氧傳感器平衡(O2FB)測試中第一步就是測量氧傳感器的輸出信號。這樣做有幾個原因，首先看原因，然后再看試驗步驟。氧傳感器工作在一個有關排氣系統通過的極端惡劣的環境之中，一個不需加熱的氧傳感器壽命為30000至50000英哩，而加熱氧傳感器壽命比不加熱氧感器延長壽命長20000英哩。
    任何一種氧傳感器的時效，都是慢慢地失去的，開始它的響應速度變慢，能夠產生的輸出信號幅度變低，在失效的最后階段，它產生一個不變化的信號或根本沒有信號輸出，這時就會出現故障碼，隨后發動機檢查燈或故障指示燈就亮了。除了由于使用年限和行駛里程導致氧傳感器正常的失效外，氧傳感器還有可能因汽油中含鉛或冷卻液中的硅膠腐蝕而導致提前失敗，滲漏頭墊破裂也使許多氧傳感器失效。但是，使氧傳感器提前失效的首要原因是發動機在較濃的混合比狀態下運行時所造成碳阻塞，還有各種潛在原因都可能成為使氧傳感器失效的禍首，例如燃油壓力過高，噴油嘴壞損或控制電腦傳感器損壞以及操作不當等。
    在把握一件事情的核心以前，為了檢查時能穩妥一些，先暫停一下，講一個問題，在診斷燃料反饋控制系統(FFCS)之前，經常被告之，應起動發動機直至它進入“閉環”狀態。也有許多汽車修理文章也這樣寫到：“起動發動機在2500rpm下運轉2-3分鐘，直到氧傳感器產生可變電壓”，這恐怕是個誤導。許多技術人員認為氧傳感器自己會產生可變電壓，而事實是發動機要在穩定的轉速和負荷下氧傳感器在讀廢氣及由廢氣導致的電壓信號，發動機控制電腦(PCM)通過噴油脈沖寬度變化或混合比控制命令來改變排氣成份。
    氧傳感器安裝在排氣流中報告它的讀數，它只是一個報告者。如果只是因為氧傳感器電壓偏離，并不意味就必須更換氧傳感器，這只是因為測試氧傳感器只是O2FB試驗的第一步，如果排氣的成份不變化，不管怎樣“運轉加熱發動機”，氧傳感器的電壓也不會變。
    當診斷汽車時，如果發現氧傳感器的輸出電壓不正常或根本不變，那可能有兩個原因，一個是由于氧傳器本身的問題造成的，而不是對排氣成份正確性測量的問題，另一個可能是由于上流動系統故障造成的，而不是混合比改變的問題，這是因為上流動系統中的一些部件有故障。
    現在回到要接觸到的事情的要害，“要害”就是氧傳感器信號在燃料反饋控制系統中的地位，在汽車示波器的顯示屏上，氧傳感波形，就相當于醫院手術室里的電起搏器(EKG)，事實上，在醫院的急救室里，最主要的判斷設備就是起搏器(EKG)，它所以看到病人脈搏的波形。汽車行駛能力和排放診斷的實際任務就是恢復汽車的脈搏(FFCS的脈搏)，而這個脈搏是就是氧傳感器波形。觀察傳感器的波形能說明什么樣的燃料反饋控制系統是“進入活動”或“進入閉環”狀態。

波形圖(參見圖2 <http://www.qclt.com/wego/wavform/krbxt/t2.htm>)所示：起動時，傳感器輸出電壓達到450mV時開始進入濃和稀的循環。圖2與醫院的電起搏器相似，氧傳感器波形只有當氧傳感器是好的時才是可信的，如果裝在病人皮膚上的電起搏器的傳感器不好，那么實在不能相信它產生的波形，但是由于氧傳感器所處的環境要比電脈搏的傳感器在衛生的病房里所處的環境差得多。所以在開始依靠氧傳感器工作之前，必須測試氧傳感器本身，如果將氧傳感器波形用于診斷目的，必須十分確信它的精確性。如果用一個壞的氧傳感器，那就會既不能進行有效地進行氧反饋平衡診斷，也不能讓發動機控制電腦(PCM)正常運行。這就是為什么診斷工序的第一步就要測試它的原因。
    2.測試氧傳感器的具體方法
    由兩個通用的方法可以測試氧傳感器：丙烷法和速動油門法。
①用丙烷法測試氧感器(參見圖<http://www.qclt.com/wego/wavform/krbxt/t3.htm>、圖 <http://www.qclt.com/wego/wavform/krbxt/t4.htm><http://www.qclt.com/wego/wavform/krbxt/t4.htm>)
    一個氧傳感器有三個方面需要檢查，如果在這三個方面中任何一方面發生故障，都需要更換新的氧傳感器，并對新的氧傳感器進行檢查。
    這些步驟和規格適用于由世界最大的氧傳感器制造廠生產出來的氧化鈦傳感器，同時它也適用于汽車生產廠的OBD-II 診斷儀所顯示的氧化鋯傳感器規格。
    a.連接和設置加濃丙烷工具；
    把加濃的丙烷接到真空管入口處(有曲軸箱強制通風或制動助力系統應連接完好的條件下工作)；
    b.接上并設置好汽車示波器；
    c.起動發動機轉速在2500rpm下運轉兩三分鐘；
    d.讓發動機運轉，注意必須在30秒內完成準確的振幅和反應結果；
    e.慢慢加丙烷，直至氧傳感器輸出電壓升高(變濃)，一個運行正常的系統將在加丙烷的氧傳感器信號電壓會繼續緩慢地加注丙烷直到系統失去反饋過濃混合比的能力，然后繼續加注丙烷直至發動機轉速下降一、二百轉，這是因為混合比濃的原因，這個步驟如果操作正確應該在20-5秒內完成；
    f．迅速把丙烷從真空管處移開，造成極大的真空，如果發動機失速是正常的，它并不影響檢測，然后關閉丙烷開關閥；
    g.等到波形移動到示波器屏幕上的中央位置時，定位波形，這項檢查就完成了。現在通過分析波形來判斷氧傳感器是否合格了。
    如果氧傳感器是好的應符合下面的結果：
表 1
檢測參測序號測量參數描述允許范圍
1 最高電壓(左側波形) 大于850mV
2 最低電壓(右側波形) 75mV-175mV
3 從濃到稀的允許響應中間(允許下降值) 小于100Ms(波形垂直下降300-600mV應該垂直下降)
    氧傳感器測試--可以從顯示屏上直接讀取最大或最小電壓，并用示波器游標讀出延遲時間。
    如果這三項中任何一項不符合上表要求，氧傳感器均不合格，應更換新的并對新氧傳感器采取同樣的方法予以檢查。
    一個好的傳感器必須是三項要求全部符合，如果在關閉丙烷開關閥并產生較大真空度之前，發動機怠速運轉時間過長，上述測試時間超過了20-25秒，這可能是由于氧感器溫度太低，可能會使輸出電壓信號的幅值降低，并使輸出電壓信號下降沿的時間延長，這就造成氧傳感器不合格的假象。如果在關閉丙烷開關閥并造成最大真空度之前，發動機不能在怠速運轉充分長的時間。那么氧傳感器保持燃料反饋閉環控制的能力就不能適當地測試出來，檢測氧傳感器應充分預熱(在2500rpm運轉2-3分鐘)，如果只做5秒鐘的怠速運轉的話，那么就可能有一個或多個參數項不合格。這就是為什么要使丙烷加濃20-25秒的原因。
    有些汽車用真空降稀的辦法來控制氧傳感器是非常困難的，甚至是不可能的，這時就應該換一種方法來檢測氧傳感器，這就是油門急加速方式測試氧傳感器。
    如果從波形上還無法準確斷定氧傳感器的好壞，可以用示波器上的游標讀出最大最小電壓和響應時間，大多數壞的氧傳感器都可以從波形明顯地分辨出來。
    ②用急加速油門方法測試氧傳感器(參見圖 <http://www.qclt.com/wego/wavform/krbxt/t5.htm><http://www.qclt.com/wego/wavform/krbxt/t5.htm>)

    對有些1988年或更新的汽車，用丙烷加濃和真空泄漏變稀法來做氧傳感器試驗是非常困難的，這是因為這里汽車已經寫了快速補償真空泄露的功能，在一些新的汽車上安裝有速度--密度方式空氣流量計系統，還有一些汽車裝有質量空氣流量計的系統，在這兩種系統中氧傳感器信號想要足夠的下降(變稀)是非常困難，甚至是不可能的。透常，比較新的發動機控制系統能夠非常快的補償比較大的真空，所以氧傳感器信號決不會變稀(在排放中氧的不同部分壓強，不足產生在最大的氧傳感器響應信號)。有幾個可能的變通辦法就是在測試氧傳感器的手動真空泵使傳進壓力傳感器(MAP)的真空壓力穩定，是用急加油門的辦法來測試氧傳感器的。
    用急加速油門的方法有三個步驟(示波器設定方法與丙烷測試方法相同)：
    a.以2500rpm預熱發動機和氧傳感器2-6分鐘，讓發動機怠速運轉20秒鐘；
    b.在兩秒內將油門從怠速加至節氣門完全打開5-6次，注意，不要超速，沒有必要讓發動機轉速超過4000rpm，只要得到一個節氣門急加速和全減速就可以了；
    c.定住屏幕上的波形以便檢查，按照丙烷測試方法時的波形圖來檢查氧傳感器的最大最小電壓以及響應時間，必要時可以用游標測量，汽車示波器通常會自動顯示最大值和最小電壓值。
    d.5V氧化鈦傳感器系統
    配置氧化鈦傳感器系統--5V或1V可變電阻。氧化鈦傳感器與氧化鋯不同。氧化鈦傳感器的工作原理與發動要冷卻液溫度傳感器(ECT)和進氣溫度(IAT)傳感器一樣，它們包含一個可變電阻器。這個可變電阻根據條件的改變(例如：溫度)來改變電阻值。但是與發動機冷卻水溫度或進氣溫度不同的是，氧化鈦傳感器在傳感器四周空氣/燃油混合比變化時改變電阻值，而發動機控制電腦(PCM)則是讀取電阻兩端電壓降，通常要提供給氧化鈦傳感器一個工作電壓(一般是1V，但吉普4.0L直到1991年用的是5V)。然后傳感器送回一個較低的變化電壓，這個電壓是根據空氣/燃油混合比的情況回送的。
    大多數氧化鈦傳感器系統是在多點噴油系統中使用，在4.0L切諾基和wsanglers(1991年以前)吉普，一些3.0L的克萊斯勒Eahie，Summit，1986年以后的日產300ZX和Stanza 4WD，1982年以后日產千里馬和Sentre，1983年和以后日產D21卡車和一些1988年更新的豐田汽車，例如4-Runner，4.0L的吉普系統(1991年以前)用5V電壓電源，其它用1V電壓電源。并不是所有的吉普5V氧化鈦傳感器系統與氧化鋯傳感器的性能相同。在吉普公司4.0L轎車上有一些統一差別。
    a.傳感器信號從0-5V變化，而不是0-1V；
    b.傳感器與其它傳感器的輸出信號電壓相反，濃時輸出電壓低，稀時輸出電壓高。
    氧化鈦和氧化鋯傳感器的響應時間一般是一樣的。
    吉普(JEEP)氧化傳感器波形測試例子
    氧化鈦傳感器運行特征
    怠速參見圖 <http://www.qclt.com/wego/wavform/krbxt/t6.htm><http://www.qclt.com/wego/wavform/krbxt/t6.htm>

    在2500RPM時參見圖 <http://www.qclt.com/wego/wavform/krbxt/t7.htm><http://www.qclt.com/wego/wavform/krbxt/t7