汽車(chē)氧傳感器的作用及氧傳感器故障實(shí)例分析

前言

汽車(chē)給人們的生活帶來(lái)了很大的便利，但是汽車(chē)尾氣又污染了我們的生活環(huán)境。隨著汽車(chē)排放法規(guī)的出臺(tái)，能夠有效減排的汽車(chē)氧傳感器就這樣產(chǎn)生了。汽車(chē)氧傳感器的作用是使發(fā)動(dòng)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(chē)氧傳感器的作用并結(jié)合實(shí)例對(duì)汽車(chē)氧傳感器故障作出分析。

1、汽車(chē)氧傳感器的作用

汽車(chē)氧傳感器的作用是測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒后的排氣中氧是否過(guò)剩的信息，即氧氣含量，并把氧氣含量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算機(jī)，使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)以過(guò)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(duì)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(chē)氧傳感器用于檢測(cè)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(dòng)機(jī)上必不可少的傳感器。發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比一旦偏離理論空燃比，三元催化劑對(duì)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(dòng)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(chē)上使用的氧傳感器有氧化鋯式和氧化鈦式兩種。

2、汽車(chē)氧傳感器在電動(dòng)汽車(chē)中的作用

氧傳感器隨時(shí)檢測(cè)排氣中的氧濃度，并隨時(shí)向微機(jī)控制裝置反饋信號(hào)。微機(jī)則根據(jù)反饋來(lái)的信號(hào)及時(shí)調(diào)整噴油量(噴油脈寬)，如信號(hào)反映混合氣較濃，則減少?lài)娪蜁r(shí)間;反之，如信號(hào)反映較稀，則延長(zhǎng)噴油時(shí)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(chēng)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(shí)氧傳感器的電壓信號(hào)大約在0至1 V之間波動(dòng)，平均值約450 mV。當(dāng)混合氣體濃度稍濃于理論空燃比時(shí)，氧傳感器產(chǎn)生約800 mV的高電壓信號(hào);當(dāng)混合氣濃度稍稀于理論空燃比時(shí)，氧傳感器產(chǎn)生接近100 mV的低電壓信號(hào)。因此可以說(shuō)，氧傳感器是一個(gè)隨時(shí)向微機(jī)反饋空燃比信息的“通信員”。

3、汽車(chē)氧傳感器檢測(cè)

發(fā)動(dòng)機(jī)ECU監(jiān)視氧傳感器信號(hào)并根據(jù)氧傳感器信號(hào)電壓調(diào)節(jié)供油量。如果氧傳感器信號(hào)有異常，則設(shè)置故障碼。在檢修氧傳感器時(shí)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(dòng)。氧傳感器信號(hào)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(hào)電壓或波形是否正常是這類(lèi)故障判斷的關(guān)鍵。應(yīng)該先用示波器觀(guān)察氧傳感器信號(hào)波形，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒濃混合氣時(shí)氧傳感器電壓能達(dá)到0.8V以上，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒稀混合氣時(shí)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(chē)氧傳感器故障實(shí)例分析

在實(shí)踐修理中，會(huì)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(gè)案例，介紹氧傳感器故障的檢測(cè)與維修方法。

3.1 故障現(xiàn)象

一輛豐田L(fēng)EXUS LS400轎車(chē)，已經(jīng)跑了10萬(wàn)多公里，車(chē)主反映車(chē)子加速?zèng)]有以前順暢，松油門(mén)時(shí)怠速有輕微的振動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈時(shí)亮?xí)r不亮，油耗也明顯增加。于是來(lái)到我廠(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)、維修。

3.2 故障檢測(cè)與診斷

我接到車(chē)后根據(jù)車(chē)主反映的情況，先對(duì)車(chē)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(guò)濃或過(guò)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(diǎn)火系統(tǒng)。可能的主要故障部件為空氣流量計(jì)、水溫傳感器、節(jié)氣門(mén)位置傳感器、油壓調(diào)節(jié)器、點(diǎn)線(xiàn)圈、高壓線(xiàn)、火花塞及氧傳感器。本著先易后難的原則逐一進(jìn)行檢測(cè)，推斷故障所在。

因?yàn)榭諝饬髁坑?jì)、水溫傳感器、節(jié)氣門(mén)位置傳感器都有一個(gè)確定的故障碼，如有問(wèn)題，都會(huì)被控制單元記錄下來(lái)，會(huì)有故障碼讀出，根據(jù)故障自診斷情況，這些部件都沒(méi)有故障代碼，基本可以確定上訴部件沒(méi)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(cè)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(jiàn)的故障是空氣濾清器堵塞，這會(huì)引起進(jìn)氣量不足，使可燃混合氣過(guò)濃而引起發(fā)動(dòng)機(jī)加速無(wú)力，油耗增加等等故障現(xiàn)象。拆開(kāi)檢查后，發(fā)現(xiàn)有點(diǎn)臟，但不太嚴(yán)重，把它吹干凈后裝回，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，測(cè)量怠速進(jìn)氣歧管真空度，測(cè)得為62kPa。符合要求。說(shuō)明進(jìn)氣系統(tǒng)密封良好，發(fā)動(dòng)機(jī)密封性正常。排除了發(fā)動(dòng)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(guò)高或過(guò)低，噴油器工作不良，都會(huì)引起上述故障。用汽油壓力表測(cè)量燃油壓力怠速為225kPa。停車(chē)后短接電動(dòng)汽油泵兩檢查端子Fp和+B6，測(cè)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(shuō)明電動(dòng)汽油泵工作良好，噴油器無(wú)泄漏。拆下噴油器臺(tái)試，噴油量和噴油狀況都沒(méi)問(wèn)題，故障也不在此。

c) 點(diǎn)火系統(tǒng)檢修

點(diǎn)火系統(tǒng)工作不正常會(huì)引起燃燒不充分，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力下降，油耗增加。拆下火花、分缸線(xiàn)、分火頭、高壓線(xiàn)圈進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)除了鉑金火花塞有點(diǎn)黑和電極燒蝕外，其它的都在技術(shù)要求的范圍之內(nèi)。車(chē)輛行駛了10多萬(wàn)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(guò)濃引起。再進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，8個(gè)火花塞都是一樣，很均勻，這就可能是發(fā)動(dòng)機(jī)噴油量控制不好而引起的問(wèn)題了。

d) 氧傳感器的檢修

根據(jù)電路圖，斷開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)ECU與氧傳感器的聯(lián)接，對(duì)氧傳感器進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)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(méi)有問(wèn)題，接著測(cè)量ECU端子HTL和HTR對(duì)搭鐵的電壓在9~14V之間，也沒(méi)有問(wèn)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(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，并熱車(chē)到正常的工作溫度，連接診斷插座上的E1和te1端子，用萬(wàn)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(yùn)轉(zhuǎn)2分鐘以加熱氧傳感器，然后將發(fā)動(dòng)機(jī)速保持在2500r/min。分別計(jì)算電表在0~5V之間的波動(dòng)次數(shù)(正常應(yīng)在每10秒內(nèi)波動(dòng)8次左右)，測(cè)得的波動(dòng)次數(shù)為零。始終保持在0V，問(wèn)題可能是氧傳感器信號(hào)問(wèn)題。再測(cè)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(shuō)明氧傳感器不工作，問(wèn)題終于找到了。由于氧傳感器不能正常地把信號(hào)反饋給發(fā)動(dòng)機(jī)ECU，不能對(duì)噴油器的噴油肪寬進(jìn)行控制和修正，產(chǎn)生混合氣過(guò)稀、過(guò)濃現(xiàn)象，導(dǎo)致出現(xiàn)了前訴問(wèn)題。最后更換2個(gè)氧傳感器和火花塞后，試車(chē)故障再也沒(méi)有出現(xiàn)。

結(jié)語(yǔ)

氧傳感器的作用是測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒后的排氣中氧是否過(guò)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(shí)間長(zhǎng)了就會(huì)造成其輸出信號(hào)不準(zhǔn)確,所以氧傳感器到一定時(shí)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。