汽車氧傳感器的故障診斷與檢測

隨著汽車工業的發展和汽車數量的急劇增加，汽車廢氣排放對大氣的污染加劇，惡化了人類的生存環境，影響了人們的身體健康，已成為嚴重的社會問題。在一些大城市，汽車廢氣排放已經接近或超過環保標準。為了保護日益惡化的地球環境，世界各國先后出臺了汽車污染物排放標準，進行嚴格控制；汽車生產商在汽車的生產設計過程中，加設了減少空氣污染的輔助裝置。

如在電控燃油噴射技術的基礎上，采用三元催化器，就可以獲得更高凈化率的排放控制。但是為了能最有效地使用三元催化器，必須精確地控制空燃比，使它始終接近理論空燃比。因此，在排氣管上增加一個氧傳感器，經常性地檢測排氣的質量，并將其轉換成電信號傳給ECU。ECU根據氧傳感器提供的信號，不斷檢測和調整發動機噴油器的噴油量，使發動機在多數情況下都工作在理論空燃比附近，實現了噴油的閉環控制，也有效地提高了發動機性能及整車的經濟性。可以說，氧傳感器起著至關重要的

作用。

一、氧傳感器概述

氧傳感器是排氣氧傳感器EGO（Exhaust Oxygen Sensor）的簡稱，其功能是通過檢測排氣中氧離子的含量來獲得混合氣的空燃比信號，并將該信號轉變為電信號輸入ECU。ECU根據（入）控制在0.98～1.02之間的范圍內，使發動機得到最佳濃度的混合氣，從而達到降低有害氣體排放量和節約燃油之目的。

自1976年德國博世公司率先在瑞典沃爾沃（VOLVO）轎車上裝用氧傳感器之后，通用、福特、豐田、日產等汽車公司相繼完成了氧傳感器的開發與應用工作。汽車發動機燃油噴射系統采用的氧傳感器分為氧化鋯（Zr02）式和氧化鈦（Ti02）式兩種類型。氧化鋯式氧傳感器又分為加熱型和非加熱型兩種，氧化鈦式一般都為加熱型傳感器。在實際的維修作業中，通常將氧傳感器分為1線、2線、3線及4線四種類型，主要由鋼質殼體、鋯管（或二氧化鈦傳感器元件）、加熱元件、電極引線、防水護套和線束插頭等組成。其中1線和2線沒有加熱元件，只有3線和4線才有。加熱元件是受電控單元ECU控制的，它的作用是當空氣進氣量小（排氣溫度低）的時候，ECU控制加熱元件通電加熱氧傳感器，使其工作在正常的工作溫度，從而能夠精確地檢測排氣中氧離子濃度的變化。

氧傳感器安裝在汽車的排氣管上，頭部裝進排氣管內，尾部暴露在空氣中。空氣可以從尾部流入傳感器內部（氧化鋯式），傳感器外部跟廢氣直接接觸，這樣當氧離子在鋯管中擴散時，鋯管內外表面之間的電位差將隨可燃混合氣濃度變化而變化，即鋯管相當于一個氧濃差電池，傳感器的信號源相當于一個可變電源。當可燃混合氣濃度低時，排氣中氧離子含量多，因此傳感器內、外氧離子濃度沒有多大差別，兩個鉑電極間的電位差較低，約為0.1V；相反，如果可燃混合氣濃度高，排氣中的氧離子含量很少，傳感器內、外氧離子濃度差別很大，兩個鉑電極間的電位差也大，約為0.9V。發動機ECU根據來自氧傳感器的電動勢信號判別可燃混合氣的濃度，并相應地修正噴油時間，控制噴油量，使混合氣濃度接近理論空燃比。通過閉環控制，再利用三元催化器，從而可以最大限度地減少尾氣排放，使發動機性能處于最佳狀態，提高燃燒效率，使汽車更節能、更環保。

二、氧傳感器故障診斷與檢測實例

1.案例一

（1）故障現象。一輛捷達GTX電噴發動機轎車，在使用過程中出現排氣管冒黑煙、油耗高、怠速不穩等故障。

（2）故障排除過程。用專用儀器VAG1552檢查發動機電控系統，顯示空氣流量計有故障，但測量空氣流量計的線路及電阻都正常，進一步檢查“08讀取測量數據塊”中的顯示組033的第二區，檢查氧傳感器的電壓值在0.1～0.2V之間變動（正常情況應該在0.1～0.9V間變動）電壓變動范圍很小說明氧傳感器未起作用。拆卸后發現氧傳感器頂尖部位的顏色為棕色。

（3）故障原因分析。這種現象是氧傳感器中毒，經常使用含鉛汽油的汽車更容易出現這種情況，所以即使更換了新的氧傳感器，汽車行駛幾千公里后還需要再次更換氧傳感器。根本原因是：由于過高的排氣溫度，使鉛侵入氧傳感器內部，阻礙了氧離子的擴散，使氧傳感器失效，失效后的氧傳感器不能把真實的混合氣濃度信號傳給發動機控制單元，造成噴油量不準確，就會導致上述故障現象。

2.案例二

（1）故障現象。一輛寶來1.6AWB的發動機在無負荷踩下加速踏板時無反應，車主稱因加速無力更換了三元催化轉換器。

（2）故障排除過程。以VAG1552進行故障檢查發現，故障代碼18030油門踏板1-G79（1號油門踏板傳感器）信號過低、18041油門踏板傳感器2-G185（2號油門踏板傳感器）不可靠信號、17510氧傳感器加熱線路對正極短路和17511氧傳感器加熱電路功率太低。由于是加速問題，先檢查油門踏板傳感器，以儀器進行發動機數據流08-062檢查時發現，踩下油門踏板時1～4區都沒任何反應，又根據線路圖進行油門踏板傳感器1-G79和2-G285的元件和線路檢測，并沒有發現問題，此時，判斷故障可能在氧傳感器上。

拔下氧傳器的4線插頭，根據線路圖顯示，氧傳感器上1號線是來自燃油繼電器的87號的電源線，2號線是氧傳感器加熱電阻到ECU121／4的接地回路。用萬用表量取氧傳感器1和2號的電阻為無窮大，可以判斷氧傳感器的加熱電阻已斷路，必須更換氧傳感器。在拔下氧傳感器的情況下啟動發動機，不能加速的故障依然存在，為了盡可能把故障一次排除，又對加熱線路進行了仔細檢查。量取傳感器1號線，來自87的電源線與車輛接地有12V電壓，但與2號線跨接時并沒有電壓值，再進行氧傳感器2號線與ECU（220）的T121／4號線線路檢查，測到電阻為0.5Ω連接線路正常，現可判斷除氧傳感器故障外，發動機電腦也出現故障，不能正常給氧傳感器接地，因此對ECU和氧傳感器進行了更換，故障排除。

（3）故障原因分析。三元催化轉換器堵塞后，維修人員更換了三元催化轉換器，而拆卸氧傳感器時，氧傳感器的線束與傳感器沒有一起轉（拆卸時只旋轉傳感器外體，并沒有注意需要與連接線一起轉動），氧傳感器外殼用于固定線束的固定環已松動，傳感器加熱電阻的連接線束被人為損壞造成傳感器內短路，但并未被當時的維修人員發現。而更換三元催化轉換器時裝回了已損壞的氧傳感器，由于線路短路使ECU的線路板在傳感器回路處嚴重損壞（形成短路情況時已使熔絲熔斷，因發現S243／10A熔絲已被更換成25A），而剛好ECU損壞的線路板處焊接位置與油門踏板傳感器的回路線路焊接位置很接近，使油門踏板回路導線也嚴重燒毀，數據檢測不連通，以致檢測故障時誤認為是油門故障，而真正原因是氧傳感器線路故障。

三、結束語

氧傳感器老化、線路故障和燃油質量引起的綜合性故障，對發動機的工作、汽車的燃油經濟性及環保影響很大。維修人員在維修前要先分析車輛的使用運行情況，更重要的是要借助儀器、結合原理進行分析判斷，以此來提高維修效率，節省維修時間及費用。維修人員在平時還要加強新知識、新技術的學習，緊跟汽車技術發展的步伐。

（作者單位：肇慶汽車技工學校）