電控發(fā)動機(jī)氧傳感器故障分析

摘 要：汽車中普遍裝有氧傳感器，也是汽車傳感器中的易損件，該文主要介紹了電控發(fā)動機(jī)氧傳感器的結(jié)構(gòu)類型及常見的故障現(xiàn)象，并對氧傳感器的故障現(xiàn)象和檢測方法進(jìn)行了簡要分析。

關(guān)鍵詞：汽車 氧傳感器 故障

中圖分類號： TP212.9文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-098X（2013）05（a）-0055-02

目前，汽車上普遍裝有氧傳感器。氧傳感器裝在汽車排氣管道內(nèi)，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)，形成閉環(huán)控制，來微調(diào)燃料的噴射量，使 A/F 控制在最佳狀態(tài)，既大大降低了污染，又節(jié)省了能源。[1]

1 氧傳感器的種類

目前在汽車上使用的氧傳感器有氧化鈦式和氧化鋯式兩種。不過隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，有些車型也用到了新型的氧傳感器，新型氧傳感器包括平面型氧傳感器和寬頻帶型氧傳感器。氧傳感器一般有單線、雙線、三線、四線4種引線形式。單線為氧化鋯式氧傳感器；雙線為氧化鈦式氧傳感器；三線和四線為氧化鋯式氧傳感器。三線和四線的區(qū)別：三線氧傳感器的加熱器負(fù)極和信號輸出負(fù)極共用一根線，四線氧傳感器的加熱器負(fù)極和信號負(fù)極分別各用一根線[2]。

（1）氧化鋯氧傳感器。氧化鋯式氧傳感器元件是一陶瓷管，外側(cè)通排氣，內(nèi)側(cè)通大氣。當(dāng)陶瓷管的溫度較高（高于300～40 ℃）時，氧氣發(fā)生電離成為氧離子，即具有固態(tài)電解質(zhì)的特性，在氧分子濃度差的作用下產(chǎn)生電動勢[3]。

（2）氧化鈦型氧傳感器是高電阻半導(dǎo)體，當(dāng)表面缺氧時，電阻變小與發(fā)動機(jī)冷卻液溫度傳感器（ECT）相似，氧化鈦氧傳感器的電阻值則隨其周圍氧含量的變化而變化。

（3）新型氧傳感器平面型傳感器（線性）。核心為陶瓷材料，兩邊有涂層。涂層的優(yōu)點是對尾氣中的氧濃度更敏感，兩邊涂層的氧濃度不同，產(chǎn)生電壓信號。

（4）寬帶型氧傳感器是以普通氧化鋯型氧傳感器為基礎(chǔ)擴(kuò)展而來。寬域氧傳感器是在普通開關(guān)型氧傳感器的基礎(chǔ)上增加了一個泵氧膜片。當(dāng)發(fā)動機(jī)排放氣體流經(jīng)寬域氧傳感器頭部時，它將反饋一個電壓信號給控制器，告知控制器氣缸內(nèi)混合氣是稀了還是濃了；之后控制器將產(chǎn)生一個泵電流流經(jīng)寬域氧傳感器泵氧膜片，從而消耗過量的氧氣或燃料，使氣缸內(nèi)混合氣的濃度始終維持在理論值附近。

2 氧傳感器的常見故障

氧傳感器故障會使發(fā)動機(jī)ECU不能得到排氣管中氧濃度的信息，因而不能對空燃比進(jìn)行反饋控制，會使發(fā)動機(jī)油耗和排氣污染增加，發(fā)動機(jī)出現(xiàn)怠速不穩(wěn)、缺火、喘振等故障現(xiàn)象，因此，必須及時地排除故障或更換。氧傳感器常見故障主要有以下幾種。

（1）氧傳感器中毒

鉛、硅等雜質(zhì)會使氧傳感器和三元催化轉(zhuǎn)換器中毒，使氧傳感器輸出信號電壓發(fā)生變化，不能正常工作。鉛、硅對氧傳感器輸出特性的影響如圖1所示。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(fù)正常工作。另外因為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(dāng)散發(fā)出的有機(jī)硅氣體，都會使氧傳感器失效，因而要使用質(zhì)量好的燃油和潤滑油。

（2）積碳

由于某種原因，致使發(fā)動機(jī)燃燒性能不好，將會在氧傳感器端部形成積碳，油污或塵埃等沉積物進(jìn)入氧傳感器內(nèi)部，會影響外部空氣進(jìn)入氧傳感器內(nèi)部，使氧傳感器輸出的信號失準(zhǔn)，燃油系統(tǒng)控制電腦將會按照錯誤的信號修正空燃比，從而產(chǎn)生積碳。

（3）氧傳感器陶瓷碎裂

氧傳感器端部由陶瓷制成，材質(zhì)硬而脆，用硬物敲擊或用強(qiáng)烈氣流吹洗，都可能使氧傳感器碎裂而失效。因此，處理時要特別小心，發(fā)現(xiàn)問題及時更換。

（4）加熱器燒斷

對于加熱型氧傳感器，如果加熱器燒斷，就很難使傳感器達(dá)到正常的工作溫，導(dǎo)致傳感器失去作用。

（5）氧傳感器內(nèi)部線路斷脫

氧傳感器由于生產(chǎn)時接線焊接不牢、汽車顛簸或遭受過碰撞，內(nèi)部線路會出現(xiàn)脫落，使傳感器失效。

3 氧傳感器的檢測

汽車氧傳感器及相關(guān)線路故障，發(fā)動機(jī)控制電腦會以故障碼的形式存儲起來，并控制故障警告燈閃爍。當(dāng)故障碼顯示為氧傳感器問題時，故障原因除了氧傳感器損壞外，氧傳感器相關(guān)線路問題或ECU內(nèi)控制電路有問題，控制電腦也會顯示同樣的故障代碼，因此必須要仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)故障的真正原因。

氧傳感器的檢測一般從以下3個方面進(jìn)行：

檢測傳感器電阻、測量氧傳感器電壓輸出信號的變化和觀察氧傳感器外觀的顏色。

（1）檢查氧傳感器電阻

當(dāng)發(fā)動機(jī)溫度達(dá)到正常后，拔下氧傳感器的導(dǎo)線連接器，用電阻表檢測壓力傳感器的端子之間的電阻值，電阻值應(yīng)符合具體車型標(biāo)準(zhǔn)值的要求，如電阻值不符合要求，則應(yīng)更換氧傳感器。

（2）電壓檢測

氧傳感器的輸出電壓信號可以通過解碼器、高阻抗的電壓表或示波器來進(jìn)行檢測。

①氧傳感器電壓正常。大多數(shù)車輛一般都可以通過國產(chǎn)通用型解碼器，讀出發(fā)動機(jī)的動態(tài)傳輸數(shù)據(jù)流，如果動態(tài)數(shù)據(jù)在0.5 V左右跳動，在0.1～0.9 V之間變化，且在0.5 V上下跳動的頻率基本相等，那么氧傳感器是正常的，混合氣燃燒比較好。

起動發(fā)動機(jī)，讓發(fā)動機(jī)以2500 r/min 的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)3 min，使氧傳感器達(dá)到工作溫度。發(fā)動機(jī)繼續(xù)以2500 r/min的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，同時測量氧傳感器的信號電壓，如果信號電壓在0.1 V～1.0 V之間波動的次數(shù)為10 s內(nèi)大于8次，說明氧傳感器的靈敏度正常。否則，應(yīng)當(dāng)更換氧傳感器。

②氧傳感器電壓過高。如果氧傳感器的動態(tài)數(shù)據(jù)一直在0.5 V以上跳動，說明混氣太濃，發(fā)動機(jī)自診斷系統(tǒng)一般輸出氧傳感器故障或混合氣過濃故障碼，進(jìn)入閉環(huán)工作時間長，發(fā)動機(jī)故障警告燈會亮。造成混合氣濃的故障原因有：噴油漏油、空氣濾清器堵塞、點火正時不良、其他影響混合氣變濃的傳感器工作不良等。

③氧傳感器電壓過低。如果氧傳感器的動態(tài)數(shù)據(jù)一直在0.5 V以下跳動，說明混合氣太稀，發(fā)動機(jī)自診斷系統(tǒng)一般會輸出氧傳感器故障碼或混合氣過稀故障碼，發(fā)動機(jī)故障警告燈亮。此時應(yīng)檢查造成混合氣過稀的故障原因，如噴油嘴是否堵塞、進(jìn)氣歧管是否漏氣、燃油壓力是否過低等。

④如果數(shù)據(jù)為0 V。說明氧傳感器已損壞或信號線路有問題，應(yīng)進(jìn)一步檢查氧傳感器本身及其線路連接。特別說明，為了防止傳感器損壞，有些電噴發(fā)動機(jī)電腦專門設(shè)計了傳感器替代信號。傳感器的替代信號是中間固定值，它不能反應(yīng)發(fā)動機(jī)的實際工況，此時發(fā)動機(jī)工作于應(yīng)急狀態(tài)，即處于非常狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)。氧傳感器替代信號一般為0.5 V左右，如果檢測電壓值為0.45 V且不跳動，則說明氧傳感器沒有信號輸入，對氧傳感器及其線路進(jìn)行檢查。

（3）氧傳感器外觀的顏色

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(yīng)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(yán)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(jī)積碳故障后，一般可以自動清除氧傳感器上的積碳。

4 結(jié)語

汽車電控系統(tǒng)技術(shù)日新月異的發(fā)展使傳統(tǒng)的經(jīng)驗診斷逐步被現(xiàn)代儀器的數(shù)值診斷取代。這就要求汽車維修技術(shù)人員熟悉發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及控制策略，合理使用各種檢測診斷儀器，將故障碼、數(shù)據(jù)流、波形分析等手段綜合運(yùn)用，并能對檢測數(shù)據(jù)去偽存真，科學(xué)判斷。

參考文獻(xiàn)

[1]潘永剛.氧傳感器的分析與排除[J].汽車技術(shù)開發(fā)，2012（8）：111-112.

[2]蔣晶.汽車氧傳感器的研究[J].廣西輕工業(yè)，2007（3）：57-58.

[3]孫晟新.氧傳感器在電控汽車故障診斷中的應(yīng)用[J].黑龍江交通科技，2012（9），126-127.