论文导读：随着汽车排放法规的逐渐严格和社会对汽车排气污染控制的重视，电喷加三效催化转化器被认为是当今汽油机最有效的减少排放污染的方法，而氧传感器是实现这一控制的必不可少的重要部件，它不但对发动机排放控制起着不可缺少的作用，而且通过示波器测量其波形还可以分析判断发动机的多种故障，并且在维修之后，通过检测氧传感器的波形可以判断发动机是否修好。下列故障可导致燃烧不正常进而引起氧传感器信号波形不正常。
关键词：排放，故障，检测波形
随着汽车排放法规的逐渐严格和社会对汽车排气污染控制的重视，电喷加三效催化转化器被认为是当今汽油机最有效的减少排放污染的方法，而氧传感器是实现这一控制的必不可少的重要部件，它不但对发动机排放控制起着不可缺少的作用，而且通过示波器测量其波形还可以分析判断发动机的多种故障，并且在维修之后，通过检测氧传感器的波形可以判断发动机是否修好。
1.氧传感器的一般作用
 三效催化转化器后处理装置能有效地净化发动机排气中的CO、HC和NOx这三种有害气体，但其净化效率依赖于混合气空燃比必须保持在理论空燃比(14．7：1)附近的狭小范围内，一旦混合气空燃比偏离了这个狭小的范围，则三效催化转化器净化上述有害气体的能力将急剧下降，如图1所示。由于混合气空燃比的变化会引起尾气中氧浓度相应的变化，因此，在排气管中设置了氧传感器。氧传感器随时检测尾气中的氧浓度，并随时向ECU反馈信息。ECU则根据反馈来的信息及时调整喷油量(喷油脉宽)，如氧传感器信号反映的混合气较浓，ECU则减小喷油脉宽，反之，则增大喷油脉宽，从而使混合气的空燃比始终保持在理论空燃比附近。
常用的氧传感器有氧化锆式和氧化钛式两种，目前一些车辆上还采用了宽带型氧传感器。以氧化锆式氧传感器为例，如图2所示，正常情况下，闭环控制时氧传感器的信号电压在0V至1V之间波动，平均值约为450 mV。当混合气浓时，氧传感器产生约800 mV的高信号电压；当混合气稀时，氧传感器产生接近100 mV的低信号电压。因此可见，氧传感器是一个随时向ECU反馈空燃比信息的“通信员”。
2.氧传感器在车辆故障检测中的作用
发动机闭环控制时氧传感器随时监测着尾气中的氧浓度，如果进人气缸的混合气空燃比不正常，尾气中的氧浓度亦不正常，氧传感器信号就会有所反映。但尾气中氧浓度不仅受混合气空燃比的影响，而且也受气缸中混合气燃烧状况的影响。一旦燃烧不充分或个别缸出现缺火，气缸中的部分氧“未经消化”便排出气缸，排气中的氧浓度便会发生变化。众所周知，发动机正常燃烧需要3方面的条件，即，合适的混合气空燃比和配气相位；足够的点火能量和适当的点火提前角；正常的气缸压缩压力和压缩温度。上述条件中如有一条不满足，就有可能造成燃烧不正常，进而使排气中的氧含量异常，氧传感器的信号波形即出现异常。下列故障可导致燃烧不正常进而引起氧传感器信号波形不正常。
(1)点火系故障造成的燃烧不正常或缺火，例如，某缸火花塞损坏，某缸高压线损坏，分电器损坏或点火线圈损坏等。这些故障可使部分氧“不经消化”即排出气缸，从而使排气中的氧含量升高。对此，可用示波器检测，以排除这类故障的可能性或确认这类故障。
(2)由机械原因引起的混合气泄漏使正常的压缩比遭到破坏。例如，气门烧损、活塞环断裂或磨损过度等造成的混合气泄漏使点火之前的压缩温度、压缩压力不够，造成燃烧不完全，甚至缺火。论文检测。这也可使部分氧“不经消化”即排出气缸，引起尾气中的氧含量升高。
(3)真空泄漏造成的空燃比不正常，例如进气道、进气管上的真空软管等处存在泄漏。如果真空泄漏使混合气空燃比达到17以上，可引起因混合气过稀而缺火，造成尾气中氧含量增高。
(4)各缸喷油不均衡造成的空燃比不正常(对于多点喷射)。个别缸喷油器的喷油量过多或过少(喷油器卡在开的位置或被堵塞)，造成混合气过浓或过稀，当个别缸的混合气空燃比达到13以下或17以上时，可能发生缺火现象，从而导致排气中氧含量异常。
3．利用氧传感器波形分析电控发动机故障
3．1 个别气缸喷油器堵塞造成各气缸喷油不均衡的氧传感器波形
 (1)故障现象。论文检测。发动机怠速非常不稳、加速迟缓、动力下降。在冷起动后或重新热起动后的开环控制期间情况稍好，一旦系统进入闭环控制，故障症状就变得异常显著。
(2)氧传感器波形。用示波器检测发动机在2500 r／min和其他稳定转速下的氧传感器波形，典型的氧传感器波形如图3所示，由图可知，氧传感器波形在所有的转速、负荷下都有严重的杂波。
(3)故障分析。严重的杂波表明尾气中的氧不均衡或存在缺火。这些杂波彻底破坏了燃料反馈控制系统对混合气空燃比的控制能力。
通常可以采用排除其他故障可能性的方法(排除法)来判定喷油不均衡。包括用示波器检查、判断点火系统和气缸压力以排除其可能性；用人为加浓或配合其他仪器等方法排除真空泄漏的可能性。总之，对于多点喷射式发动机，如果没有点火不良、气体泄漏或真空泄漏问题引起的缺火，则可判定为是喷油不均衡引起的缺火。此例中，进一步检查了上述点火、压缩、真空的各方面情况，结果表明可以排除这些方面问题的可能性。因此，判断为喷油器损坏。还应注意到，其实故障现象中的“在冷起动后或重新热起动后的开环控制期间情况稍好”，也进一步说明了存在个别缸喷油器存在堵塞的问题。这是因为，在当时情况下，喷油脉宽稍长，加浓了混合气，多少起到一些补偿作用。论文检测。
当更换喷油器后，故障现象消失，用示波器检查氧传感器波形也恢复正常。
3．2 间歇性点火系缺火故障的氧传感器波形
 图4所示为发动机在2500 r／min时存在间歇I生缺火故障的氧传感器波形。波形两边部分显示正常，但波形中段严重的杂波显示燃烧极不正常甚至缺火。如前所述，虽然进入气缸的混合气空燃比没有问题，但由于缺火时气缸内的氧“未经消化”即排出气缸，致使氧传感器波形出现一系列的低压尖峰，形成严重的杂波。同时，整个波形显示空燃比反馈控制系统的反应是正常的。此类故障也可按3．1中的“排除法”进行检查，但其数秒钟的间歇表明气体泄漏或真空泄漏的可能性较小。
参考文献：
（1）《汽车检测诊断技术与设备》 主编：仇雅丽 电子工业出版社
（2）《汽车电气设备构造与维修》主编：王勇 机械工业出版社
（3）《现代汽车检测》主编：赵福堂 北京理工大学出版社
（4）《汽车电子技术》主编：申荣卫 机械工业出版社
（5）《发动机电控技术》主编：刘越琪 机械工业出版社
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