(1)功能解析。后氧传感器安装在三元催化器下游的排气管道上,目前应用比较普遍的是四线制跳跃式氧传感器,如图6-51所示。 四线制跳跃式氧传感器是传统的氧传感器,它主要由两部分组成:加热器和氧传感器。 加热器不仅能够使氧传感器快速升温并达到正常工作温度(如349℃左右),而且能够使氧传感器凝结的水汽快速蒸发掉,从而延长部件的使用寿命。 后氧传感器于1996年首次采用,这与OBD Ⅱ法规要求有关。随着排放控制技术的不断完善,后氧传感器承担的任务不仅局限于三元催化器工作效能的监测。总体而言,后氧传感器具有以下两大功能。 ①监测三元催化器工作效能,以满足OBD Ⅱ法规要求。如果三元催化器工作正常那么其出口的废气含氧量波动要明显低于入口。因此,在特定工作条件下,发动机控制模块通过对比后氧传感器信号与前氧传感器信号的转换速率,能够判定三元催化器工作效能是否正常。一旦上游至下游转换速率超过阈值,就会存储与三元催化器效能相关的故障码。 发动机控制模块扩大上游氧传感器的浓和稀转换点,促使空燃比浓和稀的摆动幅度更大并超过三元催化器的界限。当后氧传感器信号通过并高于浓阈值或低于稀阈值时,监视器会增加一个计数。后氧传感器转换值除以前氧传感器的转换值以确定转换率。转换率越低,则催化器效率越高;反之亦然。 如图6-52所示,10%的转换率表示后氧传感器在前氧传感器每转换10次时转换1次,此时三元催化器能够其内部载体的大部分氧气。 如图6-53所示,后氧传感器的转换频率与前氧传感器几乎相同,前氧传感器每转换10次,后氧传感器转换8次,它说明三元催化器无法存储足够的氧气,三元催化器出口的氧信号电压波动幅度几乎与进口的一致,三元催化器性能老化。
②下游燃油修正功能。该功能也称为后氧传感器监测功能,与国六排放法规相关,仅在下游闭环模式下启用。根据后氧传感器信号状态,发动机控制模块能够对前氧传感器信号电压的目标阈值进行修正,通过这种控调措施,可以控制三元催化器的含氧总量,延长三元催化器的使用寿命。
如图6-54所示:目标设定的前氧传感器信号,其上、下阈值距离目标电压是相等的三元催化器储氧充足,转换效率正常,因此后氧传感器信号的上、下阈值距离目标电压也是相等的,只是变化缓慢。
但是在系统实际工作中,有可能出现这种情况:前氧传感器测量的混合气浓度是正常的,即信号上、下阈值距离目标电压相等,但后氧传感器测量的混合气浓度偏稀。为此需要向上调整前氧传感器信号开关转换点的电压(阙值),进行加浓控制,从而使三元催化器保持足够的充氧状态,如图6-55所示。
此外,系统在实际工作中也有可能出现另一种情况:前氧传感器测量的混合气浓度是正常的,即信号上、下阈值距离目标电压是相等,但后氧传感器测量的混合气浓度偏浓。为此需要向下调整前氧传感器信号的上、下阈值,进行减稀控制,从而使三元催化器保持足够的充氧状态,如图6-56所示。
(2)减速燃油切断(DFsO)监测程序。后氧传感器使用从浓到稀监测策略。该策略分为两个部分:一是验证传感器是否检测到足够稀的排气(高氧含量);二是在减速燃油截断(DFSO)事件中是否快速响应。如果后氧传感器信号高于启动电压校准值达到一定时间(通常为数秒),则说明进入DFSO工况状态,该监测程序被启动①斜率测试。在斜率测试过程中,高电压校准值和低电压校准值之间的电压变化除以信号通过两者之间所需的时间,该值会在多个行程中被过滤,并与校准阈值比对。短时间内的更快传感器信号下降意味着传感器能够快速响应并通过监测程序测试;长时间内的更慢信号下降意味着传感器响应慢,发动机控制模块设定相关故障码并点亮故障灯。
②空气流量测试。从燃油截断开始,发动机控制模块以后氧传感器信号到达低电压校准值为结束点的区间内计算通过系统的空气流量。如果后传感器无法切换为稀状态,以及气流超过校准阈值,则发动机控制模块记录一个软性故障。如果软性故障条件在每次DFSO事件时出现,则软性故障变为硬性故障。
(3)下游氧传感器监测程序。在启动下游氧传感器监测程序前,必须累积最小里程(三元催化器里程),此为校准值,但通常小于6437km。该校准值按照排放法规进行标定,能够确保监测程序结果准确(4)数据流解析。如某品牌博世电控系统,在怠速工况的闭环控制模式下,后氧传感器信号动态变化,如图6-57所示。
如某品牌德尔福电控系统,在怠速工况的闭环控制模式下,后氧传感器信号也动态变化,但参数显示方式有所不同,如图6-58所示。
如果诊断仪具备OBD诊断菜单,那么选取该菜单,可以查看更为详细的后氧传感器相关数据流,如图6-59所示。
(5)故障诊断流程。根据后氧传感器的故障类型及严重程度,发动机控制模块判断是否设定故障、点亮故障灯及启用故障运行模式。在实际维修工作中,可以使用诊断仪,结合故障码、数据流及具体的故障症状,参照维修手册内容,进行相应的检修工作。
