帕薩特新領(lǐng)馭寬量程氧傳感器原理與檢測

王春生，張亞楠

（1．鶴壁市高級(jí)技校，河南 鶴壁 458030；2．焦作市職業(yè)技術(shù)學(xué)校，河南 焦作 454150）

帕薩特新領(lǐng)馭寬量程氧傳感器原理與檢測

王春生1，張亞楠2

（1．鶴壁市高級(jí)技校，河南 鶴壁 458030；2．焦作市職業(yè)技術(shù)學(xué)校，河南 焦作 454150）

現(xiàn)在有些轎車采用稀薄燃燒技術(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元對(duì)燃油的反饋控制愈加精確。然而普通的氧傳感器無法滿足這一要求。本文詳細(xì)闡述寬量程氧傳感器的工作原理與檢測方法。

寬量程氧傳感器；檢測；故障判斷

CLC NO.: U463.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)02-98-03

前言

前言帕薩特新領(lǐng)馭2.0LBNL發(fā)動(dòng)機(jī)和1.8TCED發(fā)動(dòng)機(jī)前氧傳感器都采用了6線寬量程新型氧傳感器。該寬量程氧傳感器的基本控制原理是以普通氧化鋯型氧傳感器為基礎(chǔ)擴(kuò)展而來。但是它和普通氧傳感器又有如下區(qū)別：首先測量范圍不同。普通的氧化鋯型氧傳感器氧化鋯式和氧化鈦式氧傳感器相當(dāng)與一個(gè)混合氣的濃稀開關(guān)，只能判斷混合氣是濃的還是稀的，不能判斷出濃多少還是稀多少，而寬量程氧傳感器能在λ從0.7到接近空氣成分的很寬的范圍內(nèi)精確地給出連續(xù)的特征變化曲線，所以測量范圍廣。其次寬量程氧傳感器縮短進(jìn)入閉環(huán)控制的時(shí)間（小于20s）和響應(yīng)時(shí)間（小于100ms）。故而6線寬量程氧傳感器在現(xiàn)在稀薄燃燒技術(shù)的車上大量應(yīng)用。

1、六線寬量程氧傳感器的工作原理（如圖1）

它總體分為兩個(gè)部分，一個(gè)是感應(yīng)室，它的一面與大氣接觸而另一面是測試腔與尾氣相連和普通氧化鋯氧傳感器一樣，由于感應(yīng)室兩側(cè)的氧含量不同而產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢Us，一般的氧化鋯傳感器將此電壓作為控制單元的輸入信號(hào)來控制空燃比。而寬域型氧傳感器與此不同的是：發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元要使感應(yīng)室兩側(cè)的氧含量保持一致，讓電壓值維持0.45V。為了維持參考電壓在0.45V之間，就需要另一部分泵氧元把排氣中的氧泵入測試腔當(dāng)中，使感應(yīng)室兩側(cè)的電壓值維持在0.45V.這個(gè)施加在泵氧元上變化的電壓，才是我們要的氧含量信號(hào)。具體過程如下混合氣濃時(shí)，尾氣中氧含量下降，參考電壓升高（而參考電壓必須維持0.45v），為了達(dá)到平衡，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元增加控制電流從而增加泵氧效率，使測試腔的氧含量增加，這樣可以使參考電壓恢復(fù)到0.45v。控制單元根據(jù)增加的電流（折算成電壓值）減少噴油量。

混合氣過稀時(shí)，尾氣中氧含量增加，參考電壓下降（低于0.45v），為了達(dá)到平衡，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元減少控制電流從而降低泵氧效率，使測試腔的氧含量減少，這樣可以使參考電壓恢復(fù)到0.45v?？刂茊卧鶕?jù)減少的電流（折算成電壓值）增加噴油量。

2、帕薩特1.8TCED發(fā)動(dòng)機(jī)前氧六線寬量程傳感器實(shí)物（圖2a,零件編號(hào)06F 906 262 AC）和電路（如圖2b）

2.1 端子編號(hào)

T6t:6針插頭，黑色，在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)排水槽左側(cè)

T6t/3與T6t/4: 為加熱電路，其中T6t/3為正極，T6t/4為負(fù)極。T6t/2平衡電路，T6t/6泵電流，T6t/1：能斯特電壓 （即4.5v參考電壓）。T6t/5虛擬接地。這里需要說明的是T6t(T6m公頭)的2＃與6＃之間串聯(lián)了一個(gè)微調(diào)電阻（傳感器側(cè)插頭），大約阻值為125Ω。

2.2 檢修方法

由于六線寬量程氧傳感器將普通氧傳感器的輸出電壓4.5v,送到運(yùn)算放大器，與發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元輸入傳感器的1和5腳（反映在該電路上為T6t/1與T6t/5）比較電壓比較后，運(yùn)算放大器控制泵電流，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元根據(jù)消耗的泵電流計(jì)算出廢氣當(dāng)中的氧含量，從而控制噴油量。所以直接測量六線寬量程氧傳感器的信號(hào)電壓是不能的。必須通過診斷儀讀取數(shù)據(jù)流。此外還可以測量氧傳感的阻值、電壓值。

（1）測量電壓與電阻值（圖2）

帕薩特1.8TCED發(fā)動(dòng)機(jī)六線寬量程傳感器T6t/3與T6t/4之間在常溫下阻值為3.2Ω，（大眾車型一般在2.5-10Ω之間，具體見維修手冊(cè)）

T6t/2與T6t/6微調(diào)電阻大約阻值為125Ω（傳感器側(cè)插頭）。線束側(cè)2＃與6＃阻值為62Ω。

關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，拔下六線寬量程氧傳感器插頭，在打開點(diǎn)火開關(guān)，在線束側(cè)測量各端子靜態(tài)電壓值。1＃與5＃端子之間電壓差應(yīng)為5V。2＃與6＃電壓值相等。3＃端子接燃油泵繼電器87a，故點(diǎn)火開關(guān)打開2s內(nèi)有電，等于12v。

（2）讀取數(shù)據(jù)流

直接測量六線寬量程氧傳感器的信號(hào)電壓是不能的，我們只能利用診斷儀讀取該數(shù)據(jù)流。連接診斷儀VAS5052，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)（01），數(shù)據(jù)流（08）組號(hào)30，則第一區(qū)規(guī)定值顯為111,111分別表示氧傳感器加熱器工作，氧傳感器運(yùn)行狀態(tài)就緒，氧調(diào)節(jié)有效。若其中一條達(dá)不到則該條顯示顯示為0。如110，則代表傳感器加熱器工作，氧傳感器運(yùn)行狀態(tài)就緒，而氧調(diào)節(jié)無效，則要檢查加熱電路。

若正常則進(jìn)入32組，第一區(qū)標(biāo)準(zhǔn)值（該區(qū)含義為發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速工況下六線寬量程氧傳感器的自適應(yīng)值）：-10.0---10.0%。第二區(qū)標(biāo)準(zhǔn)值（含義為發(fā)動(dòng)機(jī)部分負(fù)荷工況下六線寬量程氧傳感器的自適值）：-10.0---10.0%。如圖3第一區(qū)在怠速負(fù)荷下顯示-9.8%，符合標(biāo)準(zhǔn)值，故而該六線寬量程氧傳感器正常。再如圖4第二區(qū)在部分負(fù)荷工況下顯示值為3.0%，符合標(biāo)準(zhǔn)值，故而該六線寬量程氧傳感器正常。

若顯示組32-自適應(yīng)值低（負(fù)值），則可能是因?yàn)椋海ɑ旌蠚鉂猓?，有可能是以下原因造成，需進(jìn)一步檢查，噴油嘴關(guān)閉不嚴(yán)而泄漏或燃油壓力過高或活性碳罐電磁閥常開或空氣流量計(jì)有故障或氧傳感器過臟或其加熱器損壞。

若顯示組32-自適應(yīng)值高：則可能是因?yàn)椋海ɑ旌蠚庀。┯幸韵略蛟斐桑铏z查診斷出具體故障原因，空氣流量計(jì)故障或其與節(jié)流閥體間管路密封不好或排氣岐管密封性不好或噴油嘴打不開或燃油壓力過低或氧傳感器過臟或其加熱器損壞。

若達(dá)到規(guī)定數(shù)值則進(jìn)入33組，標(biāo)準(zhǔn)值第一區(qū)為-10.0---10.0%，該顯示值必須波動(dòng)變化,否則說明氧調(diào)節(jié)被關(guān)閉。第二區(qū)標(biāo)準(zhǔn)值為1.0---2.0V ，應(yīng)以20次/min波動(dòng)。若第二區(qū)電壓值0.7-1.0v變化，表明混合氣太濃。若第二區(qū)電壓值0.000—0.30v變化，表明混合氣太稀。若該值恒為1.0v，對(duì)正極短路。該值恒為0.4-0.5V,開路;該值恒為0.00V,對(duì)地短路。則需要進(jìn)一步檢查線路。例如，如上圖5，診斷儀第二區(qū)顯示數(shù)值為0.8，則六線寬量程氧傳感器顯示該混合氣太濃，需要進(jìn)一步檢查相關(guān)燃油供給系統(tǒng)，查出具體故障。

[1] 帕薩特2009款電路圖[z].

[2] 大眾維修資料[Z].

4.3 優(yōu)化方案的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

為了進(jìn)一步驗(yàn)證模擬計(jì)算結(jié)果與實(shí)際結(jié)果的差異，我們根據(jù)優(yōu)化后的排氣歧管墊、排氣歧管和增加缸蓋螺栓數(shù)量，裝配一臺(tái)試驗(yàn)機(jī)，進(jìn)行深度冷熱沖擊試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)后的零件進(jìn)行檢測和評(píng)估。從試驗(yàn)得到結(jié)果顯示，優(yōu)化方案達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，模擬計(jì)算結(jié)果與實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果向符合。

5、結(jié)論

由于排氣歧管與缸蓋連接部位溫度變化大，零件熱變形大，排氣歧管密封墊需在發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況下產(chǎn)生足夠的密封效果。為了達(dá)到設(shè)計(jì)要求，解決排氣歧管墊漏氣的失效模式，通過Hypemesh9.0、Patran2010、Abaqus6.8-1軟件對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣密封位置進(jìn)行分析計(jì)算，進(jìn)而對(duì)排氣側(cè)零件的設(shè)計(jì)優(yōu)化進(jìn)行指導(dǎo)。最終通過臺(tái)架試驗(yàn)與優(yōu)化后的模擬分析結(jié)果進(jìn)行合理性對(duì)比驗(yàn)證，模擬計(jì)算優(yōu)化后的結(jié)果完全滿足設(shè)計(jì)的要求，解決了排氣歧管墊漏氣的失效模式，既節(jié)省了設(shè)計(jì)優(yōu)化成本，又縮短了解決問題的周期，提高了工作效率。

參考文獻(xiàn)

[1] 周龍保，內(nèi)燃機(jī)學(xué)，機(jī)械工業(yè)出版社，1999.5.

[2] 陳家瑞，汽車構(gòu)造（上），機(jī)械工業(yè)出版社，2009.2.

[3] 袁兆成，內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)，機(jī)械工業(yè)出版社，2008.7.

[4] MSC.PATRAN&MSC.NASTRAN 使用指南.

[5] Abaqus6.8-1 Abaqus Analysis User's manual.

The principle and detection of Passat new Lingyu wide range oxygen sensor

Wang Chunsheng1, Zhang Yanan2

（1.Hebi senior technical school, Henan Hebi 458030; 2. Jiaozuo city occupation technical school, Henan Jiaozuo 454150）

now some car adopts the lean combustion technology, the engine control unit for fuel more accuratefeedback control. However, the oxygen sensor can not meet the requirements of ordinary. This paper expoundsthe working principle and testing method of wide rangeoxygen sensor.

wide range oxygen sensor; detection; fault judgment

U463.2

A

1671-7988(2015)02-98-03

王春生，技師，就職于鶴壁市高級(jí)技校，主要從事汽車電器教學(xué)與維修。