(1)氧传感器概述。氧传感器用于测量发动机排气的氧含量,发动机控制模块根据该信号判断混合气浓度,对混合气浓度进行调控,确保三元催化器对排气中的HC、CO和NOx转化效率最大。 氧传感器有两种类型： 种是跳跃式氧传感器,适用于歧管喷射发动机及三元催化器后氧传感器的功能特性;另一种宽线性氧传感器,也称为宽域氧传感器,适用于缸内直喷发动机及三元催化器前氧传感器的功能特性。 发动机控制模块根据跳跃式氧传感器的信号电压来识别氧含量,其电压信号特性如图6-17所示。
发动机控制模块根据宽域氧传感器的泵电流来识别氧含量,其泵电流信号特性如图6-18所示。
氧传感器是监测发动机排放系统的非常重要的传感器,该传感器作为一个综合部件受到监测,监测内容包括状态变化和氧传感器加热器性能。典型的跳跃式氧传感器外观结构如图6-19所示。
(2)氧传感器加热器监测程序。氧传感器使用正温度系数加热器(PTC)。当发动机启动后,加热器能够使氧传感器快速上升至工作温度,加热器通常由主继电器提供蓄电池电压,其控制端由发动机控制模块控制,目前许多品牌采用脉宽调制(PWM)方式来控制加热器的加热程度。
为确定加热器电路的工作温度,发动机控制模块会关闭氧传感器加热器驱动器,然后在12V供电电路和氧传感器加热器之间形成10KΩ的电阻。发动机控制模块测量该电阻两端的电压降,然后根据已知10kg预定值来计算实际的加热器电阻,再断开10KΩ电阻并启动加热器驱动器。该过程每秒重复一次,验证加热器电路是否工作正常,并通过间接方式确定氧传感器温度。
发动机控制模块会持续维持理想的氧传感器加热器温度,氧传感器加热器和电路同样被视为一个综合部件,这些电路会受到持续监测是否开路、对地短路或对电源短路。氧传感器加热器监测程序属于每行程进行一次的监测程序,该监测程序在行驶循环中有可能出现失败。氧传感器加热器会以两种方式失败:第一种为电路故障,为此会生成与加热器电路故障相关的故障码,故障类型为单行程故障;第二种为监测程序故障,因性能故障生成相关故障码,故障类型为双行程故障。
(3)氧传感器状态变化监测程序。氧传感器提供反馈信号,使发动机控制模块维持在14.7:1的理论空燃比。氧传感器工作时相当于一个可产生0~1V电压信号的原电池,发动机控制模块内部的偏置电压会改变信号电压并在2.5~3.5V范围内波动当实际空燃比大于理论值时,氧传感器产生的电压会呈连续高压;而空燃比小于理论值时,所产生的电压会呈连续低压。该传感器信号电压在到达理论空燃比时会显著变化。该传感器信号电压在所有其他空燃比时相对不变。
通过改变喷油量,发动机控制模块会交替增加和降低排气内的氧含量,这就会导致更高和更低的氧传感器电压。空燃比和排气氧含量的变化会造成氧传感器信号输出不断在高压低压高压之间来回波动,由此产生类似正弦波形的氧传感器信号良好的氧传感器信号波形会在浓和稀转换点的上方及下方摆动,氧传感器输出一个可快速响应的信号电压,氧传感器状态变化监测程序就是用于确定氧传感器是否能够快速响应或响应迟滞。在监测期间,发动机控制模块每10ms采集一次氧传感器信号电压并进行计数,如图6-20所示。
连续10ms的计数值放在五个一组的单元格内。各单元格基于歧管绝对压力和发动机转速模型,与长期自适应单元格类似,如图6-21所示。
各单元格的和乘以加权系数,然后将五个加权系数的单元格数值相加,并除以总测试时间。该结果为平均电压变化值,如果该值超过校准值,那么监测程序通过测试。
