汽車(chē)氧傳感器故障淺析

姚國(guó)輝

摘 要：氧傳感器可以檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中氧的含量，從而間接反映混合氣的空燃比。氧傳感器裝在汽車(chē)排氣管道內(nèi)，用它來(lái)檢測(cè)廢氣中的氧含量。因而可根據(jù)氧傳感器所得到的信號(hào)，反饋到控制系統(tǒng)，來(lái)微調(diào)燃料的噴射量，使A/F控制在最佳狀態(tài)，既大大地降低了排污量，又節(jié)省了能源。所以在電子控制燃油噴射系統(tǒng)中廣泛使用氧傳感器。本文主要介紹氧傳感器的類(lèi)型、工作原理及故障淺析。

關(guān)鍵詞：氧傳感器 故障 工作原理

中圖分類(lèi)號(hào)：U472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）08（c）-0076-01

廢氣中含有一氧化碳、碳?xì)浠衔锖偷趸衔锏扔卸居泻怏w，因此必須使用三元催化器轉(zhuǎn)換。氧傳感器可以將檢測(cè)到的氧氣濃度反饋給ECU，ECU根據(jù)此信號(hào)判斷空燃比是否偏離目標(biāo)值，若偏離則調(diào)節(jié)噴油量，使空燃比控制在一定的范圍內(nèi)。在閉環(huán)控制的電控燃油噴射汽車(chē)上，氧傳感器是必不可少的一樣重要元件。

1 氧傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理

發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒后所產(chǎn)生的有害廢氣主要有三種：一氧化碳、碳?xì)浠衔?、氮氧化合物。氧傳感器的功用是通過(guò)監(jiān)測(cè)排氣中氧離子的含量來(lái)反饋給電控發(fā)動(dòng)機(jī)的ECU，通過(guò)ECU對(duì)各個(gè)參數(shù)如冷卻液溫度，進(jìn)氣溫度，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，負(fù)荷，爆震等情況進(jìn)行綜合分析后進(jìn)行計(jì)算給出合適的混合氣的空燃比。

用二氧化鋯或二氧化鈦這種材料做成的氧傳感器，如圖（1）它能夠很好的感知發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中氧的濃度并把它轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，因此，在電控發(fā)動(dòng)機(jī)的閉環(huán)控制系統(tǒng)中，都安裝了一只或二只氧傳感器，一般的，氧傳感器的位置越靠近燃燒室，燃油控制的精度就越高，這多數(shù)是由尾氣的流動(dòng)速度，排氣管道的長(zhǎng)度和傳感器的反應(yīng)速度所決定。氧傳感器的工作中有三個(gè)較為重要的參數(shù)；最高信號(hào)電壓、最底信號(hào)電壓、混合氣由濃到稀時(shí)信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間，這三個(gè)參數(shù)中有一個(gè)不符合規(guī)定，氧傳感器就必須更換。正常情況下（冷卻液溫度90℃）發(fā)動(dòng)機(jī)中低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，查看氧傳感器的數(shù)據(jù)流中電壓值的變化頻率為10秒鐘內(nèi)至少在8次以上。氧傳感器輸出的電壓在0.3～1.2 V范圍快速變化，其中怠速及慢加速時(shí)氧傳感器輸出的電壓會(huì)偏向高的一端，在中等負(fù)荷或2000轉(zhuǎn)以上固定轉(zhuǎn)速時(shí)氧傳感器輸出的電壓會(huì)偏向低的一端。特別要注意的是許多電控系統(tǒng)為配合排放控制對(duì)ECU的控制進(jìn)行了一定的設(shè)定（發(fā)動(dòng)機(jī)處于開(kāi)環(huán)工作狀態(tài)），如發(fā)動(dòng)機(jī)在冷卻液溫度較低時(shí)不檢測(cè)氧傳感器；啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)不檢測(cè)氧傳感器；急加速（或超車(chē)）時(shí)不檢測(cè)氧傳感器；因此，在維修檢測(cè)時(shí)不要引起誤判。

2 氧傳感器常見(jiàn)故障

許多氧傳感器的故障與發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)或某些元件的工作有關(guān)，如氧傳感器的輸出電壓持續(xù)偏低，反映為混合氣偏稀，有可能是由進(jìn)氣系統(tǒng)出現(xiàn)漏氣，空氣流量計(jì)損壞，個(gè)別噴油器堵塞或不噴油；如氧傳感器的輸出電壓持續(xù)偏高，反映為混合氣偏濃，有可能是由于空氣濾清器過(guò)臟、空氣流量計(jì)損壞，少數(shù)噴油器漏油或關(guān)閉不嚴(yán)；因油品不符合要求造成的氧傳感器故障：油品的質(zhì)量問(wèn)題會(huì)造成氧傳感器“中毒”現(xiàn)象，用解碼器查看氧傳感器的數(shù)據(jù)流可以看到電壓輸出的變化十分緩慢， 一旦氧傳感器的表面被嚴(yán)重污染會(huì)造成氧傳感器檢測(cè)不到正常的氧的濃度，同時(shí)ECU不能獲得正確的反饋，從而給出不正確的空燃比濃度（極濃），這種情況往往引起排氣消聲器被炸，同時(shí)遭到損壞的還有三元催化器。由點(diǎn)火系引起的氧傳感器故障，因?yàn)辄c(diǎn)火系工作中的點(diǎn)火過(guò)早、點(diǎn)火過(guò)遲、缺火也會(huì)造成氧傳感器的高溫?fù)p壞或性能的降低。ECU與氧傳感器之間的線路出現(xiàn)問(wèn)題而不正常，這種情況多出現(xiàn)在事故車(chē)或老舊車(chē)型，多數(shù)時(shí)候需更換線束總成。氧傳感器本身的問(wèn)題，氧傳感器的正常工作溫度為300℃-500℃加上工作時(shí)排氣管尾氣的持續(xù)高溫環(huán)境非常惡劣，通常有3線或4線的氧傳感器其內(nèi)部有大功率的加熱電阻工作到一定時(shí)間容易被燒毀，過(guò)高的溫度也容易使鋯或鈦材料失效。

3 案例

一桑塔納2000GSI行駛120000 km后出現(xiàn)怠速非常不穩(wěn)，加速遲緩，動(dòng)力下降。在冷起動(dòng)后或重新熱起動(dòng)后的開(kāi)環(huán)控制期間情況稍好，但反饋控制系統(tǒng)進(jìn)入閉環(huán)控制，工作就明顯惡化。

在冷卻液溫度90℃以上，用解碼器查看發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的氧傳感器數(shù)據(jù)流電壓在2500 r/min時(shí)比正常值低得多，約0.3～0.4 V且變化幅度很小，再試其他工況電壓均偏低。

分析：由于從數(shù)據(jù)流的直觀表面看好像是氧傳感器本身的問(wèn)題，但是從氧傳感器工作的特點(diǎn)，“電壓值的變化頻率為10秒鐘內(nèi)至少在8次以上及正常工作溫度為300℃～500℃?！笨梢耘袛嘌鮽鞲衅髡＿@些都可以從數(shù)據(jù)流內(nèi)容查看，從氧傳感器數(shù)據(jù)流電壓在2500 r/min時(shí)比正常值低得多，約0.3～0.4 V且變化幅度很小，再試其他工況電壓均偏低的情況初步判斷混合氣偏稀。

檢查與排除：熄火查看發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)，空氣流量計(jì)的線路連接及曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)均正常，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后查看故障碼為第2缸失火（缺缸），進(jìn)一步檢查點(diǎn)火系正常，檢查噴油器時(shí)發(fā)現(xiàn)該噴油器通斷電時(shí)無(wú)反應(yīng)，更換噴油器后啟動(dòng)，各數(shù)據(jù)流參數(shù)正常。

通過(guò)以上過(guò)程我們可以看出，汽車(chē)氧傳感器故障故障是屬于較為復(fù)雜的汽車(chē)故障分析時(shí)必須綜合各種因素加以考慮，猶其像上述案例更是要對(duì)氧傳感器的材料結(jié)構(gòu)、工作特點(diǎn)、正常的工作溫度有較深入的了解，并熟練運(yùn)用現(xiàn)代化的診斷工具如示波器、解碼儀進(jìn)行分析判斷才能真正找到問(wèn)題所在。

參考文獻(xiàn)

[1] 張子波.汽車(chē)故障診斷技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[2] 張民編.大眾捷達(dá)維修手冊(cè)[M].一汽—大眾有限公司，2003.

[3] 李偉.新型汽車(chē)傳感器.執(zhí)行器原理與故障檢測(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2012.endprint