汽車氧傳感器的作用及氧傳感器故障實例分析

前言

汽車給人們的生活帶來了很大的便利，但是汽車尾氣又污染了我們的生活環(huán)境。隨著汽車排放法規(guī)的出臺，能夠有效減排的汽車氧傳感器就這樣產(chǎn)生了。汽車氧傳感器的作用是使發(fā)動機(jī)得到最佳濃度的混合氣，從而達(dá)到降低有害氣體的排放量和節(jié)約燃油之目的。本文介紹汽車氧傳感器的作用并結(jié)合實例對汽車氧傳感器故障作出分析。

1、汽車氧傳感器的作用

汽車氧傳感器的作用是測定發(fā)動機(jī)燃燒后的排氣中氧是否過剩的信息，即氧氣含量，并把氧氣含量轉(zhuǎn)換成電壓信號傳遞到發(fā)動機(jī)計算機(jī)，使發(fā)動機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)以過量空氣因數(shù)(λ=1)為目標(biāo)的閉環(huán)控制;確保三效催化轉(zhuǎn)化器對排氣中的碳?xì)浠衔?HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化合物(NOX)三種污染物都有最大的轉(zhuǎn)化效率，最大程度地進(jìn)行排放污染物的轉(zhuǎn)化和凈化。

汽車氧傳感器用于檢測進(jìn)入三元催化轉(zhuǎn)換裝置的排氣氣體狀態(tài)，是使用三元催化轉(zhuǎn)換裝置發(fā)動機(jī)上必不可少的傳感器。發(fā)動機(jī)的空燃比一旦偏離理論空燃比，三元催化劑對CO、HC和NOx的凈化能力將急劇下降。所以為了使裝有三元催化轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)動機(jī)達(dá)到最佳的排氣凈化性能，必須把混合氣的空燃比控制在理論空燃比附近很窄的范圍內(nèi)。目前已在汽車上使用的氧傳感器有氧化鋯式和氧化鈦式兩種。

2、汽車氧傳感器在電動汽車中的作用

氧傳感器隨時檢測排氣中的氧濃度，并隨時向微機(jī)控制裝置反饋信號。微機(jī)則根據(jù)反饋來的信號及時調(diào)整噴油量(噴油脈寬)，如信號反映混合氣較濃，則減少噴油時間;反之，如信號反映較稀，則延長噴油時間。從而使混合氣的空燃比始終保持在理論空燃比始終保持在理論空燃比附近。這就是燃料閉環(huán)控制或稱燃料反饋控制。

常用的氧傳感器有氧化鋯式和氧化鈦式兩種。以氧化鋯式為例，正常情況下當(dāng)閉環(huán)控制時氧傳感器的電壓信號大約在0至1 V之間波動，平均值約450 mV。當(dāng)混合氣體濃度稍濃于理論空燃比時，氧傳感器產(chǎn)生約800 mV的高電壓信號;當(dāng)混合氣濃度稍稀于理論空燃比時，氧傳感器產(chǎn)生接近100 mV的低電壓信號。因此可以說，氧傳感器是一個隨時向微機(jī)反饋空燃比信息的“通信員”。

3、汽車氧傳感器檢測

發(fā)動機(jī)ECU監(jiān)視氧傳感器信號并根據(jù)氧傳感器信號電壓調(diào)節(jié)供油量。如果氧傳感器信號有異常，則設(shè)置故障碼。在檢修氧傳感器時需要注意的是主氧傳感器的電壓值在0.1V~0.9V之間變化，副氧傳感器的電壓值在0.5V~0.7V之間波動。氧傳感器信號有異常并不一定是氧傳感器的故障。不要盲目地就更換氧傳感器。檢查氧傳感器信號電壓或波形是否正常是這類故障判斷的關(guān)鍵。應(yīng)該先用示波器觀察氧傳感器信號波形，當(dāng)發(fā)動機(jī)燃燒濃混合氣時氧傳感器電壓能達(dá)到0.8V以上，當(dāng)發(fā)動機(jī)燃燒稀混合氣時氧傳感器電壓能下降到0.2V以下，則可確定氧傳感器的性能良好。

汽車氧傳感器故障實例分析

在實踐修理中，會經(jīng)常遇到關(guān)于氧傳感器的故障例子，下面就結(jié)合自己在工作中遇到的一個案例，介紹氧傳感器故障的檢測與維修方法。

3.1 故障現(xiàn)象

一輛豐田L(fēng)EXUS LS400轎車，已經(jīng)跑了10萬多公里，車主反映車子加速沒有以前順暢，松油門時怠速有輕微的振動，發(fā)動機(jī)故障燈時亮?xí)r不亮，油耗也明顯增加。于是來到我廠進(jìn)行檢測、維修。

3.2 故障檢測與診斷

我接到車后根據(jù)車主反映的情況，先對車進(jìn)行了初步的檢查。進(jìn)行自診斷，讀取故障碼。故障代碼顯示為混合氣過濃或過稀，從而得到大概的故障部位在進(jìn)氣系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)、點火系統(tǒng)。可能的主要故障部件為空氣流量計、水溫傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、油壓調(diào)節(jié)器、點線圈、高壓線、火花塞及氧傳感器。本著先易后難的原則逐一進(jìn)行檢測，推斷故障所在。

因為空氣流量計、水溫傳感器、節(jié)氣門位置傳感器都有一個確定的故障碼，如有問題，都會被控制單元記錄下來，會有故障碼讀出，根據(jù)故障自診斷情況，這些部件都沒有故障代碼，基本可以確定上訴部件沒有故障。而氧傳感器是受其它因素影響較多的元件，應(yīng)該先檢測其它的元件，最后檢查氧傳感器。

a) 進(jìn)氣系統(tǒng)的檢修

進(jìn)氣系統(tǒng)中最常見的故障是空氣濾清器堵塞，這會引起進(jìn)氣量不足，使可燃混合氣過濃而引起發(fā)動機(jī)加速無力，油耗增加等等故障現(xiàn)象。拆開檢查后，發(fā)現(xiàn)有點臟，但不太嚴(yán)重，把它吹干凈后裝回，起動發(fā)動機(jī)，測量怠速進(jìn)氣歧管真空度，測得為62kPa。符合要求。說明進(jìn)氣系統(tǒng)密封良好，發(fā)動機(jī)密封性正常。排除了發(fā)動機(jī)機(jī)械故障的可能性。

b) 燃油供給系統(tǒng)檢修

如果燃油壓力過高或過低，噴油器工作不良，都會引起上述故障。用汽油壓力表測量燃油壓力怠速為225kPa。停車后短接電動汽油泵兩檢查端子Fp和+B6，測得的靜態(tài)油壓為304kPa，5分鐘后燃油系統(tǒng)的保持壓力為196kPa。說明電動汽油泵工作良好，噴油器無泄漏。拆下噴油器臺試，噴油量和噴油狀況都沒問題，故障也不在此。

c) 點火系統(tǒng)檢修

點火系統(tǒng)工作不正常會引起燃燒不充分，發(fā)動機(jī)動力下降，油耗增加。拆下火花、分缸線、分火頭、高壓線圈進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)除了鉑金火花塞有點黑和電極燒蝕外，其它的都在技術(shù)要求的范圍之內(nèi)。車輛行駛了10多萬Km，火花塞燒蝕不足為奇，但發(fā)黑則為燃燒不充分或混合氣過濃引起。再進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，8個火花塞都是一樣，很均勻，這就可能是發(fā)動機(jī)噴油量控制不好而引起的問題了。

d) 氧傳感器的檢修

根據(jù)電路圖，斷開發(fā)動機(jī)ECU與氧傳感器的聯(lián)接，對氧傳感器進(jìn)行檢測，測量左右兩邊的主氧傳感器加熱元件的電阻，都在5.1~6.3Ω之間，沒有問題，接著測量ECU端子HTL和HTR對搭鐵的電壓在9~14V之間，也沒有問題。只有檢查氧傳感器的工作情況了。按要求裝好拆下的拆下的部件，起動發(fā)動機(jī)，并熱車到正常的工作溫度，連接診斷插座上的E1和te1端子，用萬用表的正極表棒連接到插座的VF1和VF2端子，負(fù)極表棒連接到E1，高怠速(2500r/min)運轉(zhuǎn)2分鐘以加熱氧傳感器，然后將發(fā)動機(jī)速保持在2500r/min。分別計算電表在0~5V之間的波動次數(shù)(正常應(yīng)在每10秒內(nèi)波動8次左右)，測得的波動次數(shù)為零。始終保持在0V，問題可能是氧傳感器信號問題。再測量端子OX1、OX2端子跟E1之間的電壓在0.5V以下，只有0.1~0.2V(正常應(yīng)在0.5V以上)，這就說明氧傳感器不工作，問題終于找到了。由于氧傳感器不能正常地把信號反饋給發(fā)動機(jī)ECU，不能對噴油器的噴油肪寬進(jìn)行控制和修正，產(chǎn)生混合氣過稀、過濃現(xiàn)象，導(dǎo)致出現(xiàn)了前訴問題。最后更換2個氧傳感器和火花塞后，試車故障再也沒有出現(xiàn)。

結(jié)語

氧傳感器的作用是測定發(fā)動機(jī)燃燒后的排氣中氧是否過剩，最大程度地進(jìn)行排放污染物的轉(zhuǎn)化和凈化。由于氧傳感器安裝在高溫的排氣管上,工作環(huán)境惡劣,時間長了就會造成其輸出信號不準(zhǔn)確,所以氧傳感器到一定時間必須進(jìn)行檢查,否則燃油控制系統(tǒng)也得不到精確的控制。