一、氧传感器的作用
使用三元催化转换器可以有效降低车辆排放,减少污染。在使用三元催化转换器的车辆上,氧传感器是必不可少的元件。由于混合气的空燃比一旦偏离理论空燃比,三元催化剂对CO、HC和NOx的净化能力将急剧下降,故在排气管中安装氧传感器,用以监测排气中氧的浓度,并向ECU发出反馈信号,再由ECU调节喷油量,从而将混合气的空燃比控制在理论值附近。一般情况下,装配电控燃油喷射发动机的车辆安装有前、后2个氧传感器。前氧传感器的作用就是在“闭环控制”的时候,向发动机ECU反馈排放废气中氧含量,发动机ECU根据此信号修正喷油量。后氧传感器安装在三元催化转换器的后方,后氧传感将三元催化转换器后方的氧含量反馈给发动机ECU,发动机ECU将2个氧传感器的信号进行对比,判断三元催化转换器的转化效率。空燃比对排气中碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)的含量有很大影响,在空燃比低于14.7:1时,HC及CO含量降低;如果空燃比高于14.7:1时,HC及 CO含量迅速上升。但是,降低空燃比会导致燃烧温度升高,排气中的氮氧化合物(NOx)升高。所以,理想的空燃比应在接近14.7:1的很小范围内。另外三元催化转换器的转化效率只有在空气系数为1的很小范围内才能达到最高。三元催化转换效率图如图1所示。
二、前、后氧传感器的波形差异
三元催化转换器对发动机的排放控制具有极其重要的意义。第二代车载故障诊断系统(OBD- II)具有对三元催化转换器进行故障诊断的功能。
正常运行的三元催化转换器因其具备储氧能力,其后氧传感器的动态响应与前氧传感器相比明显变差,后氧传感器动态响应曲线的振幅非常小(如图2a所示)。如果后氧传感器信号电压的波形非常接近前氧传感器,只不过相位略滞后(如图2b所示),则ECU认为三元催化转换器效率过低。因此通过观察前氧传感器和后氧传感器的波形就能判断三元催化转换器是否失效。
三、后氧传感器常见故障排除
氧传感器一旦出现故障,将使发动机ECU不能得到排气管中氧浓度信息,因而不能对空燃比进行反馈控制,会使发动机油耗和排气污染增加,发动机会出现怠速不稳、缺火、喘振等故障现象。因此,必须及时排除故障。现对后氧传感器的相关故障进行讲解。
1.P0137/P0138/P0140音吕分
运行条件:发动机运转并经过充分预热;排气温度在300~800℃范围内;氧传感器处于全功率加热状态下。
修复条件:满足上述运行条件;氧传感器信号电路电压正常;无任何相关故障发生。(1)P0137后氧传感器信号电路电压过低故障(图3)。故障条件:发动机经过充分冷却后进行重新起动时,系统发现后氧传感器信号电路电压<0A V;闭环控制时,系统发现后氧传感器信号电路电压长时间<0.1V。
故障原因:后氧传感器电路对地短路等。
(2)P0138后氧传感器信号电路电压过高故障(图4)。