淺談氧傳感器的故障檢測

1、目錄摘要1關鍵詞1前言1一、氧傳感器的組成及工作原理1（一）氧傳感器的組成2（二）氧傳感器的工作原理2二、氧傳感器的故障與檢測3（一）氧傳感器的作用3（二）氧傳感器的常見故障5（三）氧傳感器的檢查方法6三、帕薩特汽車廢氣排放超標9（一）故障現(xiàn)象9（二）故障分析與排除的方法 10四、結論 10參考文獻 11氧傳感器的故障檢測摘要：汽車工業(yè)越來越重視綠色環(huán)保。氧傳感器作為燃油噴射系統(tǒng)的一部分。其對排放污染性，燃油經(jīng)濟性發(fā)揮了重要作用。而氧傳感器申報的專利數(shù),居汽車傳感器的首位。氧傳感器裝在汽車排氣管道內，用它來檢測廢氣口的氧含量。因而可根據(jù)氧傳感器所得到的信號，把它反饋到控制系統(tǒng)，來微調燃料的噴射

2、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。本文介紹了氧傳感器的工作原理和檢測方法，并通過故障案例分析總結了維修診斷經(jīng)驗。關鍵詞：氧傳感器；電壓；檢測；故障診斷 前言：隨著科學技術的進步，汽車工業(yè)的發(fā)展和汽車保有量的急劇增加，汽車排放對大氣的污染已經(jīng)構成了公害它惡化了人類的生存環(huán)境，影響了人們的身體健康，已發(fā)展成為嚴重的社會問題。在有些大城市，汽車廢氣排放已經(jīng)接近或超過環(huán)境容量。為了保護日益惡化的地球環(huán)境，世界各國先后出臺了嚴格的汽車污染物排放標準。氧傳感器是現(xiàn)代汽車控制廢氣排放提高燃油經(jīng)濟性的重要傳感器之一。氧傳感器是閉環(huán)燃油控制系統(tǒng)的一個重要標志性零件，它調整和保持理想

3、的空燃比，使三元催化器達到最佳的轉換效率。使得發(fā)動機排氣中的三種主要有毒成份，碳氫化合物HC，一氧化碳CO和氮氧化合物NOx都能在三元催化器中得到最大的轉化和凈化后排放到到大氣中。 一、氧傳感器的組成及工作原理氧傳感器是利用陶瓷敏感元件測量各類加熱爐或排氣管道中的氧電勢，由化學平衡原理計算出對應的氧濃度，達到監(jiān)測和控制爐內燃燒空然比，保證產品質量及尾氣排放達標的測量元件，廣泛應用于各類煤燃燒、油燃燒、氣燃燒等爐體的氣氛控制。它是目前最佳的燃燒氣氛測量方式，具有結構簡單、響應迅速、維護容易、使用方便、測量準確等優(yōu)點。運用該傳感器進行燃燒氣氛測量和控制既能穩(wěn)定和提高產品質量，又可縮短生產周期，節(jié)約

4、能源。（一）氧傳感器的組成 圖1 氧傳感器結構圖氧傳感器結構圖（如圖1所示）包括一根加熱氧化鋯元件的熱棒，加熱棒受（ECU）電腦控制，當空氣進量?。ㄅ艢鉁囟鹊停╇娏髁飨蚣訜岚艏訜醾鞲衅鳎鼓芫_檢測氧氣濃度。在試管狀態(tài)化鋯元素（ZRO2）的內外兩側，設置有白金電極，為了保護白金電極，用陶瓷包覆電機外側，內側輸入氧濃度高于大氣，外側輸入的氧濃度低于汽車排出氣體濃度。應當指出采用三元催化器后，必須使用無鉛汽油，否則三元催化器和氧傳感器會很快失效。再注意，氧傳感器在油門穩(wěn)定，配制標準混合時較為重要的作用，而在頻繁加濃或變稀混合時，（ECU）電腦將忽略氧傳感器的信息，氧傳感器就不能起作用。（二）氧傳感

5、器的工作原理氧化鋯氧傳感器是利用氧化鋯陶瓷敏感元件測量排氣管道中的氧電勢：陶瓷材料表面多孔，能夠允許空氣的氧分子在其中擴散。陶瓷在溫度較高時成為導電體。如果電極兩面上的氧含量不一樣的話，電極兩側就會有一個電壓形成。當=1時，混合氣完全燃燒，外側電極面無氧分子存在，這時輸出電壓就會產生一個突變。氧傳感器通過探測廢氣中含氧量的多少，能獲得上次噴油時間過長或過短的信號，并將該信號修正。氧傳感器是完成混合氣閉環(huán)控制的重要組件，它又稱傳感器，其外側電極面暴露在廢氣流中，而其內側電極面與外界空氣相接觸。該傳感器由一個特殊陶瓷體（ZiO2或TiO2）構成，在它的表面涂有透氣性好的鉑電極?；旌蠚馔ㄟ^氧傳感器閉

6、環(huán)調節(jié)后，能將空燃比控制在=0.981.02之間范圍內，從而得到一個最佳的混合氣濃度，同時也使廢氣中的有害物排放量大大減少。氧傳感器在滿足下述條件后才能進行正常調節(jié)：發(fā)動機溫度60；氧傳感器溫度300；發(fā)動機在怠速或部分負荷下工作。為了使氧傳感器迅速加熱，盡早正常工作，在氧傳感器中裝有加熱裝置。當氧傳感器的電動勢經(jīng)ECU內的A/D轉換后（如圖2所示），變?yōu)樾畔⑤斎氲轿C中與判別值進行比較，當電動勢高于判別值時，即空燃比較濃時，反饋控制使其變稀，當電動勢低于判別值時，反饋控制使其變濃。 二、氧傳感器的故障與檢測（一）氧傳感器的作用由于環(huán)保的要求，汽車在排氣系統(tǒng)中裝有三元催化器，以減少汽車的一氧化

7、碳(CO)、碳氫化合物(HC)、氮氧化物(NOx)的排放量。由于三元催化器在理想空燃比（14.7:1）附近時凈化率最高，所以必須控制發(fā)動機工作在理想空燃比很窄的范圍內。發(fā)動機每次工作循環(huán)的噴油由裝在排氣管中的氧傳感器反饋給發(fā)動機的ECU，ECU中微機根據(jù)氧傳感器的反饋信號修正噴油量，達到燃燒最完全。（如圖3所示為氧傳感器的電路）由于汽車尾氣及排氣溫度的原因，使氧傳感器的工作條件極其惡劣。因此造成一般無加熱器的氧傳感器的壽命約為58萬公里，而有加熱器的氧傳感器的壽命比無加熱器長3萬公里。氧傳感器的失效過程都是緩慢進行的，首先是它的響應速度變慢，輸出信號的幅度變低，最后是輸出信號不變化或完全沒有信

8、號輸出。這時就會有故障代碼出現(xiàn)，發(fā)動機檢查燈或故障指示燈也會亮。除了由于使用年限或行駛里程的增加而導致氧傳感器的正常失效外，氧傳感器還可能因汽油中含鉛或冷卻液中的硅膠腐蝕而提前失效，氧傳感器的襯墊在維修過程中被拆掉所造成的尾氣泄漏也會導致氧傳感器提前失效。還有一些潛在的因素，例如燃油壓力過高、噴油器損壞、發(fā)動機電腦和傳感器損壞以及操作不當?shù)?，也都可能導致氧傳感器提前失效。然而，導致氧傳感器提前失效的首要原因是由發(fā)動機混合氣過濃所造成的炭堵塞。由于氧傳感器的失效，微機得不到氧傳感器的反饋信號，也就無法修正噴油量，使怠速時供給發(fā)動機過濃或過稀的混合氣，造成發(fā)動機斷火、工作不穩(wěn)、加速滯后。（二）氧傳

9、感器的常見故障1.氧傳感器中毒氧傳感器中毒是經(jīng)常出現(xiàn)的且較難防治的一種故障，尤其是經(jīng)常使用含鉛汽油的汽車，即使是新的氧傳感器，也只能工作幾千公里。如果只是輕微的鉛中毒，接著使用一箱不含鉛的汽油，就能消除氧傳感器表面的鉛，使其恢復正常工作。但往往由于過高的排氣溫度，而使鉛侵入其內部，阻礙了氧離子的擴散，使氧傳感器失效，這時就只能更換了。另外，氧傳感器發(fā)生硅中毒也是常有的事。一般來說，汽油和潤滑油中含有的硅化合物燃燒后生成的二氧化硅，硅橡膠密封墊圈使用不當散發(fā)出的有機硅氣體，都會使氧傳感器失效，因而要使用質量好的燃油和潤滑油。修理時要正確選用和安裝橡膠墊圈，不要在傳感器上涂敷制造廠規(guī)定使用以外的溶

10、劑和防粘劑等。2.積碳由于發(fā)動機燃燒不好，在氧傳感器表面形成積碳，或氧傳感器內部進入了油污或塵埃等沉積物，會阻礙或阻塞外部空氣進入氧傳感器內部，使氧傳感器輸出的信號失準，ECU不能及時地修正空燃比。產生積碳，主要表現(xiàn)為油耗上升，排放濃度明顯增加。此時，若將沉積物清除，就會恢復正常工作。3.氧傳感器陶瓷碎裂氧傳感器的陶瓷硬而脆，用硬物敲擊或用強烈氣流吹洗，都可能使其碎裂而失效。因此，處理時要特別小心，發(fā)現(xiàn)問題及時更換。4.加熱器電阻絲燒斷對于加熱型氧傳感器，如果加熱器電阻絲燒蝕，就很難使傳感器達到正常的工作溫度而失去作用。5.氧傳感器內部線路斷脫由于各種原因，如老鼠咬斷或其他原因而導致線路斷脫，

11、使發(fā)動機ECU無法接受到傳感器的信號。（三）氧傳感器的檢查方法氧傳感器加熱器電阻的檢查拔下氧傳感器線束插頭，用萬用表電阻檔測量氧傳感器接線端中加熱器接柱和搭鐵接柱之間的電阻，其阻值為4-40(參考具體車型說明書)。如不符合標準，應更換氧傳感器。1.氧傳感器反饋電壓的測量測量氧傳感器的反饋電壓時，應拔下氧傳感器的線束插頭，對照車型的電路圖，從氧傳感器的反饋電壓輸出接線柱上引出一條細導線，然后插好線束插頭，在發(fā)動機運轉中，從引出線上測出反饋電壓(有些車型也可以由故障檢測插座內測得氧傳感器的反饋電壓，如豐田汽車公司生產的系列轎車都可以從故障檢測插座內的OX1或OX2端子內直接測得氧傳感器的反饋電壓)

12、。對氧傳感器的反饋電壓進行檢測時，最好使用具有低量程(通常為2V)和高阻抗(內阻大于10M)的指針型萬用表。具體的檢測方法如下：（1）將發(fā)動機熱車至正常工作溫度(或起動后以2500r/min的轉速運轉2min)； （2）將萬用表電壓檔的負表筆接故障檢測插座內的E1或蓄電池負極，正表筆接故障檢測插座內的OX1或OX2插孔，或接氧傳感器線束插頭上的號|出線；（3）讓發(fā)動機以2500r/min左右的轉速保持運轉，同時檢查電壓表指針能否在0-1V之間來回擺動，記下10s內電壓表指針擺動的次數(shù)。在正常情況下，隨著反饋控制的進行，氧傳感器的反饋電壓將在0.45V上下不斷變化，10s內反饋電壓的變化次數(shù)應不

13、少于8次。如果少于8次，則說明氧傳感器或反饋控制系統(tǒng)工作不正常，其原因可能是氧傳感器表面有積碳，使靈敏度降低所致。對此，應讓發(fā)動機以2500r/min的轉速運轉約2min，以清除氧傳感器表面的積碳，然后再檢查反饋電壓。如果在清除積碳可后電壓表指針變化依舊緩慢，則說明氧傳感器損壞，或電腦反饋控制電路有故障。（4）檢查氧傳感器有無損壞。拔下氧傳感器的線束插頭，使氧傳感器不再和電腦連接，反饋控制系統(tǒng)處于開環(huán)控制狀態(tài)。將萬用表電壓檔的正表筆直接和氧傳感器反饋電壓輸出接線柱連接，負表筆良好搭鐵。在發(fā)動機運轉中測量反饋電壓，先脫開接在進氣管上的曲軸箱強制通風管或其他真空軟管，人為地形成稀混合氣，同時觀看電

14、壓表，其指針讀數(shù)應下降。然后接上脫開的管路，再拔下水溫傳感器接頭，用一個4-8K的電阻代替水溫傳感器，人為地形成濃混合氣，同時觀看電壓表，其指針讀數(shù)應上升。也可以用突然踩下或松開加速踏板的方法來改變混合氣的濃度，在突然踩下加速踏板時，混合氣變濃，反饋電壓應上升；突然松開加速踏板時，混合氣變稀，反饋電壓應下降。如果氧傳感器的反饋電壓無上述變化，表明氧傳感器已損壞。另外，氧化鈦式氧傳感器在采用上述方法檢測時，若是良好的氧傳感器，輸出端的電壓應以2.5V為中心上下波動。否則可拆下傳感器并暴露在空氣中，冷卻后測量其電阻值。若電阻值很大，說明傳感器是好的，否則應更換傳感器。 （5）氧傳感器外觀顏色的檢查

15、。從排氣管上拆下氧傳感器，檢查傳感器外殼上的通氣孔有無堵塞，陶瓷芯有無破損。如有破損，則應更換氧傳感器。通過觀察氧傳感器頂尖部位的顏色也可以判斷故障：淡灰色頂尖：這是氧傳感器的正常顏色；白色頂尖：由硅污染造成的，此時必須更換氧傳感器；棕色頂尖：由鉛污染造成的，如果嚴重，也必須更換氧傳感器；黑色頂尖：由積碳造成的，在排除發(fā)動機積碳故障后，一般可以自動清除氧傳感器上的積碳。2.氧傳感器的故障診斷對氧傳感器的故障診斷，可從以下幾方面入手：發(fā)動機冷態(tài)下怠速運轉時，發(fā)動機ECU加熱器的電源輸出端端子的電壓為12V左右。如果沒有加熱電壓，則氧傳感器必然工作不良。 如果ECU加熱器的電源輸出端端子的電壓正常

16、，則接下來應檢查氧傳感器內加熱電阻的好壞。拔開氧傳感器的導線連接器，用電阻表檢測氧傳感器的端子1和2間的電阻，其電阻值應符合標準值。一般正常值為幾歐姆，如電阻值無窮大或為零，則說明電阻開路或短路，則須更換氧傳感器。 發(fā)動機在中、高速運轉時，發(fā)動機ECU的氧傳感器的信號輸入端的電壓應處于01V的跳躍狀態(tài)，如長時間處于0V或1V時，可能是氧傳感器故障，也可能是發(fā)動機其它部件故障。這時我們要對氧傳感器的基本性能進行測試，以區(qū)分這幾種可能性。測試采用示波器，方法有兩種，增加空氣法和增加燃料法：示波器的接法：雖然氧傳感器有其作用電壓，但其安培數(shù)相當小，也就很容易受到雜訊的干擾，因此在選探針時建議使用10

17、:1的探針。然而你也可以使用1:1的探針，不過很容易有雜訊的產生，再者有些車型的氧傳感器本身即有些微的雜訊電壓存在，容易造成誤判。由于氧傳感器必須與電腦保持訊號的接通，因此我們不可能拔開插頭直接測量。在這里我們使用常見的:背插法，也就是利用類似大頭針的針狀物插入傳感器背后的插座，由于插座與線端通常有防水橡皮，因此只要小心地延著橡膠細縫插入即可，這樣並不會破壞到原線束或插座，此外在這里我們不建議使用線束穿剌法。增加空氣法：首先我們利用最簡單的方法拔開真空管，強迫發(fā)動機吸入更多的空氣。找出一條真空管須在節(jié)氣門之后，這樣才有真空吸力存在。另外在選擇所要拆下的真空管時，須注意一點：此條真空管必須不會影

18、響到發(fā)動機混合控制，例如燃油壓力閥整閥，如果拆下此真空管的話將會造成較大的燃燒壓力，使得怠速測試時混合比會有較高的現(xiàn)象，而造成測試的數(shù)據(jù)有所誤差。當發(fā)動機處于較濃的狀態(tài)，拔開真空管，這時氧傳感器的電壓會馬上下降，當發(fā)動機原本處于較稀的狀態(tài)，氧傳感器的電壓將維持不變。但注意一點，若是翼板式、熱線式的空氣流量計，當拔開真空管較不會影響到流量計的電壓輸出變化，因此電腦回饋反應的動作就有所延遲，雖然會將空氣過量系數(shù)調整到1，但速度較慢，所以它的曲線將維持較長時間的低電壓。此時可額外地加入燃料，強迫發(fā)動機提高混合比，此方法對于氧傳感器長時間低電壓有極佳的判斷。但如何選擇燃料種類呢？一般以市售的化油器清洗劑或是積碳清洗噴劑便是相當適合的選擇，由于其中含極高易燃、氧化的物質，所以能夠在短時間內增加發(fā)動機供油的濃度。我們可預先拔開一條真空管並將它塞住，這時可以觀查氧傳感器的反應電壓，如果都一直持續(xù)在低混合的狀態(tài)，這時可以利用噴劑並噴入少許的量于真空管內，此時發(fā)動機的混合比將會急速地升高，此時氧傳感器電壓也將立即作出反應，由于量不多，因此高混合維持的時間並不長，稍后將恢復原來的狀態(tài)。這時我們即可判斷氧傳感器是否在作用著