OBD车载诊断系统故障诊断与案例分析(十一)

宽带氧传感器能够提供准确的空燃比反馈信号给ECU,从而ECU精确地控制喷油时间,使汽缸内混合气浓度始终保持理论空燃比值。宽带氧传感器的使用提高了ECU的控制精度,最大限度地发挥了三元催化器的作用,来控制发动机的燃烧,使排放废气的量减少,优化了发动机的性能,并且可以节省大约15%的燃油消耗,更加有效地降低了有害气体的排放。     

宽带型氧传感器的结构原理及故障分析

<正>一、故障现象氧传感器也称气体浓度传感器,是电控发动机控制系统中一个非常重要的传感器,其功能是通过监测排气中氧离子的含量来获得混合气的空燃比信号,并将空燃比信号转变为电信号输入发动机电子控制单元(ECU)。ECU根据氧传感器信号对喷油时间进行修正,实现空燃比(A/F)反馈控制(闭环控制),从而将空燃比控制在14.7左右(过量空气系数约为1),使发动机在最佳混合气浓度下工作,从而达到降低有害气体的排放和节油的目的。氧传感器出现故障     

宽带氧传感器的工作原理与检测方法

随着汽车排放限值要求的不断提高,传统开关型氧传感器已不能满足需要,取而代之的是控制精度更高的线性宽带氧传感器（Universal Exhaust Gas Oxygen Sensor,简称UEGO）。宽带氧传感器能够提供更准确的空燃比反馈信号给ECU,ECU依此信号精确地控制喷油时间。     

氧传感器的结构原理与检测

氧传感器是进行闭环反馈控制的主要元件之一。用于检测发动机的燃烧状况。通过测定发动机排气管内废气中的氧含量（浓度）判定空燃比。电子控制单元ECU据此发出反馈信号不断修正喷油量。使空燃比收敛于理论值（λ=1）。其性能的好坏直接影响汽车的使用,因此,应及时检测、诊断并排除氧传感器的故障,从而保障汽车的使用性能。     

盯紧氧传感器诊断电喷发动机故障

1氧传感器的作用和分类 在使用三元催化转换器以减少排气污染的发动机上,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NO_x的净化能力将急剧下降,故在排气管中安装氧传感器,用以检测排气中氧的浓度,并向ECU发出反馈信号,再由ECU控制喷油器喷油量的增减,从而将混合气的空燃比控制在理论值附近。     

氧传感器的常见故障及安全检查方法

在使用三元催化转换器以减少排气污染的发动机上，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，用以检测排气中氧的浓度，并向ECU发出反馈信号，再由ECU控制喷油器喷油量的递减，从而将混合气的空燃比控制在理论值附近。     

基于氧传感器模型的空燃比精确控制器开发

氧传感器在发动机运行过程中由于长期使用或环境恶劣等因素将导致其信号失真,为此提出模型算法替代氧传感器实物的思路,根据模型设计理念,设计一种实现空燃比精确控制的控制器。在Matlab/Simulink环境下,搭建空燃比控制器算法模型,主要包括氧传感器信号计算模块、模式调度模块和PI控制器模块。将由空燃比算法模型所得空燃比输入氧传感器模型,得到氧传感器信号值,将该信号值反馈到PI控制器模块中,进行喷油量修正,使空燃比控制在14.7附近。试验结果表明,该控制系统在没有使用氧传感器的条件下可将空燃比精确控制在14.31~15.01范围内。与装有氧传感器的电控原机相比,排放性能相似。     

利用氧传感器波形分析发动机运行状态故障

现代轿车都装有氧传感器以监测发动机排气中氧的含量,从而判断发动机的燃烧状况,并通过ECU监测到的信号反馈控制空燃比,以达到最理想的尾气排放。文中通过检测汽车氧传感器的波形,分析发动机的燃烧状态是否良好,进而判断发动机运行状态的故障。     

夏利汽车传感器的故障分析与检测

在电子汽油喷射式发动机上进行反馈控制的传感器是氧传感器。它安装在发动机的排气管上位于三元催化转化器前。它的作用是通过检测排放气体中氧的含量来获得混合气的空燃比稀浓信号．并将检测结果转变成电压信号输入ECU，ECU根据氧传感器输入的信号．不断地对喷油脉宽进行修正，使混合气浓度保持在理想范围内．实现空燃比的反馈控制，即闭环控制。     

氧传感器故障状态补偿控制方法的研究

在Hendricks提出的汽油机平均值模型的基础上增加了空燃比模型、氧传感器模型和PI控制器,建立了系统仿真模型,并通过台架试验进行了验证.在系统仿真模型上模拟了氧传感器的响应延迟故障,研究其不同故障程度对发动机喷油规律和排放的影响.同时提出了一种基于Elman神经网络的虚拟氧传感器,根据Elman神经网络的基本理论构建了网络模型,以模型输出作为网络的训练样本,并对该网络模型进行了训练和测试.结果表明,该模型能较好地预测空燃比信号,并利用预测信号进行氧传感器故障状态下的补偿控制;基于Elman神经网络和虚拟氧传感器信号的喷油规律与正常状态下的喷油规律一致,能满足实际空燃比控制需求.     

基于UEGO传感器的空燃比自学习控制策略研究

从传统的开关型氧传感器和宽域氧传感器的物理特性和基本工作原理出发,提出了基于宽域氧传感器的电控增压稀燃CNG发动机的空燃比自学习算法策略,并将所编写的控制代码用于试验发动机上。台架标定试验表明,所设计的算法能够有效补偿发动机出现的磨损、疲劳、老化等状态,可提高实际空燃比的控制精度。     

稀燃增压CNG发动机起动及怠速控制试验研究

根据稀燃增压点燃电控调压式CNG发动机的特点,设计了起动及怠速控制策略,对目标怠速、节气门开度、废气旁通阀开度、燃气供给压差、点火提前角、点火能量、空燃比等参数进行控制。在6缸直列单一CNG发动机上进行了起动及怠速调速试验。试验结果表明:通过优化起动燃气供给量、初始节气门开度、起动点火提前角等参数,可以实现CNG发动机快速、可靠起动;通过标定怠速节气门调速和点火提前角调速控制参数,实现了怠速工况稳定运行。     

增压稀燃天然气掺氢发动机稳态标定

以东风EQD210N—20天然气发动机为原型机,在燃用体积掺氢比为20%的HCNG燃料的条件下,根据某公司电控系统的相关资料,分析了电控系统内部的控制策略,结合HCNG燃料自身的特点,对HCNG发动机进行稳态工况标定。外特性和其他工况采用不同的空燃比控制策略以使标定后的电控系统可以同样适用于HC-NG发动机,并且标定后的HCNG发动机满足国Ⅲ排放标准,其动力性和经济性与原型机水平相当。     

基于柴油机的电控天然气发动机设计

在某柴油机基础上通过改进燃烧系统和进气系统,设计高能点火系统、燃料供给系统、电控单元、传感器及执行器,并加装三元催化转换器,采用闭环空燃比控制等措施,研制了压缩天然气(CNG)单燃料电控多点顺序喷射发动机。试验结果表明,天然气发动机的动力性能与排放性能达到了设计要求。     

当量比对CNG发动机动力及排放性能的影响

为了研究缸内直喷稀燃CNG发动机在不同当量比条件下的动力及NO排放性能,利用AVL Fire建立了发动机仿真模型,通过样机试验确定了仿真初始参数和边界条件;通过软件仿真发现了气缸内微观三维物理场与缸内压力、燃烧放热率和NO生成量间的内在联系,总结出了CNG发动机中导致NO快速生成的因素,并给出了能够在保证发动机动力性提升的同时降低NO生成量的最优当量比范围。     

天然气发动机控制器驱动软件设计

分析了天然气发动机电控系统结构和功能,开发了天然气发动机ECU的驱动软件。设计了天然气发动机ECU硬件抽象层,其中可配置的输入输出硬件抽象可以实现ECU匹配不同的传感器。可配置的发动机运行时序对机械系统具有通用性;实现了ECU通信程序的复用以及对程序空间的合理分配。设计的天然气发动机控制器在天然气发动机台架上进行了试验验证,试验结果表明ECU驱动软件稳定可靠,可以实现稳定的控制功能,发动机在中高速大负荷工况经济性好,适合重型车的需求。     

单ECU两用燃料发动机试验研究

为提高车用压缩天然气(CNG)发动机的性能,设计了采用单电控单元(ECU)控制的CNG/汽油两用燃料发动机燃气供给系统,研究了空燃比控制、密度补偿及燃料切换的控制策略,并进行了发动机台架及整车试验。结果表明,采用单ECU的CNG/汽油两用燃料发动机,其性能指标均优于采用主从式双ECU控制的两用燃料发动机。     

基于GPC的稀燃天然气发动机空燃比自适应控制

建立了电控单点喷射稀燃天然气发动机的CARIMA模型,设计了广义预测自适应空燃比控制器。采用Matlab/Simulink建立了仿真模型,并进行了仿真对比。结果表明,与PID控制算法相比,基于GPC的自适应算法稳态性能优良,能明显改善空燃比瞬态跟随精度,对系统扰动具有更强的鲁棒性。     

Combustion stabilization of a spark ignition natural gas engine

Natural gas is very different from liquid fuels, such as gasoline and diesel fuel, in ignition characteristics, mixture formation process, combustion speed and so on. These characteristics greatly influence the cycle variation in the engine. The influence on lean-burn combustion is larger than that on stoichiometric combustion and the influence has not yet been sufficiently studied. In this paper, several factors for the stabilization of combustion of spark ignition natural gas lean-burn engines are clarified by means of experimental investigations using such parameters as ignition condition, swirl and compression ratio.     

Effects of the throttle opening ratio and the injection timing of CNG on the combustion characteristics of a DI engine

We investigated the effects of the fuel injection timing — both for early and late injection — in conjunction with the throttle opening ratio on the fuel-air mixing characteristics, engine power, combustion stability and emission characteristics of a DI CNG spark engine and control system that had been modified and designed according to the author’s original idea. We verified that the combustion characteristics were affected by the fuel injection timing and that the engine conditions were affected by the throttle opening ratios and the rpm. The combustion characteristics were greatly improved for a complete open throttle ratio with an early injection timing and for a partial throttle ratio with a late injection timing. The combustion duration was governed by the duration of flame propagation in late injection timing scenarios and by the duration of early flame development in cases of early injection timing. As the result, the combustion duration is shortened, the lean limit is improved, the air-fuel mixing conditions are controlled, and the emissions are reduced through control of the fuel injection timing and vary according to ratio of the throttle opening.