卡罗拉轿车氧传感器故障分析

卡罗拉轿车氧传感器故障分析

【摘要】随着节能减排的技术要求越来越高，世界各国对汽车尾气排放标准要求越来越严格。氧传感器是现代汽车控制废气排放、提高燃油经济性，电喷汽车实现闭环控制的重要传感器之一，发动机的氧传感器是发动机用于调节空燃比信号，氧传感器故障会造成燃油消耗增大，发动机工作异常，不但造成经济损失还会造成大气污染。而氧传感器一旦出现故障，将使电子燃油喷射系统的电脑不能得到排气管中氧浓度的信息，因而不能对空燃比进行反馈控制，发动机进入开环控制。会使发动机油耗和排放污染增加因此，必须及时的进行故障检测和排除故障或更换。

【关键词】氧传感器；排放；空燃比

绪论

汽车给人们的生活带来了很大的便利，但是汽车尾气又污染了我们的生活环境。随着汽车排放法规的出台，能够有效减排的汽车氧传感器就这样产生了。汽车氧传感器的作用是使发动机得到最佳浓度的混合气，从而达到降低有害气体的排放量和节约燃油之目的。本文介绍汽车氧传感器的作用并结合实例对汽车氧传感器故障作出分析。

1.汽车氧传感器的作用

为最大程度的发挥有三元催化器发动机的排气净化性能，必须将空燃比保持在理论空燃比附近很窄的范围内。氧传感器能探测出排气内氧气的浓度是否较理论空燃比时较浓或者较稀。次传感器多数安装在排气歧管中，但是安装位置和安装数量随发动机而不同。

氧传感器内含有一件用陶瓷型材料二氧化锆元件制成的元件。此元件的内测和外侧都包有一层铂的薄覆盖层。环境大气被引导至传感器的内测，传感器的外侧则直接暴露在排期中。

出于高温时（400℃），如果锆元件内部表面上氧气浓度与外部表面上的氧气浓度相差太大时，此锆元件将产生电压。

而且，铂是有催化作用，它能促使废弃中氧气和一氧化碳之间产生化学反应。这样可减少废弃中含氧量。增加了传感器敏感性。当空气-燃油混合气较稀时，废气中氧气甚多。因为传感器内、外氧气浓度就没有多大差别，锆元件产生的电压很小（接近0V）。相反，当空气-燃油混合气较浓时，废弃中几乎无氧。正因如此，传感器内、外侧氧气浓度之差很大，锆元件就产生相对而言的大电压（约1V）。

根据此传感器输出的OX信号，发动机ECU去增加或减少燃油喷射量，使

平均空燃比保持在理论空燃比附近。有些锆制的氧传感器配有加热器来加热锆元件。此加热器也是由发动机ECU控制。当进气量低时（就是排气温度低），就向加热器输送电流来加热传感器。

2.氧传感器的安装

前氧传感器的位置如图1所示。

图1

拆卸氧传感器：断开氧传感器连接器（图2），使用专用工具拆下氧传感器。

图2

安装顺序与拆卸相反，安装时注意力矩。

后氧传感器的位置如图3所示。

图3

3.氧传感器的检测

氧传感器的电路图如图4：

图4

1）对氧传感器加热电阻的检查，传感器侧线束如图5

图5

检测仪链接条件状态

B15-1--B15-2 20℃5-10Ω

B15-1--B15-4 始终10kΩ或更大

2）对氧传感器加热电源的检查，如图6

图6

检测仪链接条件状态

B15-2--车身搭铁点火开关置于ON位置9-14V

3）对氧传感器加热线束的检查，如图7

图7

标准电阻值（断路检查）

检测仪链接条件状态

B15-1--B31-109 始终小于1Ω

B15-3--B31-112 始终小于1Ω

B15-1--B31-90 始终小于1Ω

标准电阻值（短路检查）

检测仪链接条件状态

B15-1或B31-109--车身搭铁始终10kΩ或更大

B15-3或B31-112--车身搭铁始终10kΩ或更大

B15-1或B31-90--车身搭铁始终10kΩ或更大

4.故障案例

案例1：

1）故障现象

一辆卡罗拉轿车，行驶里程8万多公里，车主讲述车辆加速没有以前顺畅，车辆怠速有轻微的振动，发动机故障灯时亮时不亮，油耗增多。

2）故障检测与诊断

接车后据车主反映情况，对车辆初步检查。通过解码仪读取故障。故障数据显示混合气过浓或过稀，从而得到大概的故障部位在进气系统、燃油供给系统、点火系统。可能部件为空气流量计、水温传感器、节气门位置传感器、油压调节器、点线圈、高压线、火花塞及氧传感器。本着先易后难的原则逐一进行检测，推断故障所在。

a）进气系统的检修

空气滤清器无堵塞，各真空管路，曲轴箱强制通风管路五泄露。

b）燃油供给系统检修

如果燃油压力过高或过低，喷油器工作不良，都会引起上述故障。用汽油压力表测量燃油压力怠速为225kPa。停车后短接电动汽油泵，测得的静态油压为304kPa，5分钟后燃油系统的保持压力为196kPa。说明电动汽油泵工作良好，喷油器无泄漏。拆下喷油器台试，喷油量和喷油状况都没问题，故障也不在此。

c）点火系统检修

点火系统工作不正常会引起燃烧不充分，发动机动力下降，油耗增加。拆下火花、点火线圈进行检查，发现除了火花塞有点黑和电极烧蚀外，其它的都在技术要求的范围之内。车辆行驶了8多万Km，火花塞烧蚀不足为奇，但发黑则为燃烧不充分或混合气过浓引起。再进一步检查发现，各个火花塞都是一样，很均匀，这就可能是发动机喷油量控制不好而引起的问题了。d）氧传感器的检修

根据电路图，断开发动机ECU与氧传感器的联接，对氧传感器进行检测，测量左右两边的主氧传感器加热元件的电阻，都在5～10Ω之间，没有问题，接着测量B15-2对搭铁的电压在9～14V之间，也没有问题。读取氧传感器数据流，发现数据无变化，怀疑氧传感器不工作，拆卸氧传感器进行检查，发现氧传感器表面发黑。由于氧传感器不能正常地把信号反馈给发动机ECU，不能对喷油器的喷油肪宽进行控制和修正，产生混合气过稀、过浓现象，导致出现了前诉问题。最后更换2个氧传感器和火花塞后，试车故障再也没有出现。

案例2：

1）故障现象

有一辆卡罗拉轿车，行驶过程中出现排气管冒黑烟、油耗高、怠速不稳等故障现象。

2）故障检测与诊断

用专用解码仪检查发动机故障码与数据流，出现空气流量传感器故障码，怀疑空气流量传感器有故障，但测量空气流量传感器的线路及电阻都正常，动作测试显示空气流量传感器数据正常。进一步检查数据流，查氧传感器的电压值为0.1V～0.2V间变动，（正常的应该是电压在0.1～0.9V之间来回变动）电压变动范围很小，就说明氧传感器未起效用。拆卸后发现氧传感器顶尖部位的颜色是“棕色”。

这种现象是氧传感器中毒，尤其是经常使用含铅的汽车，即使新的氧传感器，也只能工作几千公里。但往往是由于过高的排气温度，而使铅侵入其内部，阻碍了氧离子的扩散，使氧传感器失效，失效后的氧传感器不能把真实的混合气浓度信号传给发动机控制单元，造成喷油量不准确，就会造成上述故障现象。发动机