氧传感器的故障检测方法

使 用 ・ 修 维
忑
全保 持混 合 气在 理论 空燃 比是 不 可能 的 ， 以氧传 感器 的 空 燃 比 一 旦 偏 离 理 论 空 燃 比 ， 三 元 催 化 转 化 器 刈‘ 所
对 喷 油脉 宽 的调节 也 是动 态 的 ， 只能 使混 合气 在理 论 空 Ｃ Ｏ、Ｈ Ｃ和 ＮＯ ｘ的净 化 能力 将 急剧下 降 。
率 ， 大程 度地 降低 尾气 有 害物 质排放 量 ， 最 减少 排气 对 明混合 气偏 浓 ，Ｅ Ｕ 指 令减 少喷 油脉 宽 ，实 时将氧 浓 Ｃ 大 气 环境 的污 染 。 度 信 号 回馈 给 Ｅ Ｕ，以适应 汽车 的加 减速 需 要 。在 铂 Ｃ 的催 化 作用 下 ， 传感 器输 出电压将 在理 论空 燃 比 （ 氧 过 量 空气 系数 ＝ ）时发 生突 变 ，见 图 ２ １ ，即混合 气浓 时 产 生 高 电压 （ 接近 １ ，混合 气稀 时产 生低 电压 （ Ｖ） 接
２ 氧 传 感 器 的结 构 及 原 理
２ １ 氧化 锆 式氧传 感器 ．二
氧 传感 器 安装在 发 动机 的排 气管 上 ， 于三 元催 化 近 ０１ 。发动 机控 制单 元 收到一 个输 入信 号 时，判 断 位 ． Ｖ） 转 化器 之 前 。 目前 汽 车上 使用 最多 的是 加热 型 二氧化 锆 此 时混 合气浓 度 并 向喷油 器发 出执 行信 号 ， 修正 喷油 器
重要 的作 用 ，其 故 障形 式 多种 多样 ，诊 断难度 较 大 。文章通 过对 氧传 感 器典 型故 障分析 ，有 针对 性地 提
出 了实用 的故 障检 测方 法 。
关键 词 ：氧传 感器 ；故 障 ；检 测
高于 ３ ０ 时 ，氧 气发 生 电离 ，由于 锆管 内外表 面存 在 ０℃
１ 氧传 感器 的作用
势 低 ，只 能输 出大 约 ０１ 的 电压 ；而 当混合 气 的实 际 ．Ｖ 氧 传 感 器 的 作用 就 是 监 测 发动 机 排 气 中的氧 气 浓 空燃 比小于 理 论空燃 比时 ， 废气 中所 含 的氧较 少 ， 化 氧 度， 并将 氧气 浓 度信 号 的变化 转换 成 电压信 号 回馈给 发 锆两 侧铂膜 的氧气浓 度落 差 大 ， 生 的 电压较 高 ， 以 产 可
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氧传感器 的故障检 测方法
姚鑫 程 瑶
西安 ７０１） １０８ （ 西交通 职业 技术 学 院汽 车工 程系 陕西 陕
摘
要 ：氧传 感器 是 电控 发动机 Ｏ Ｄ 系统 的重 要部 件 ，对 发 动机 的 正常工 作和 尾气排 放 控制起 着 至关 Ｂ
Ｉ７ｉ ４ ｛ 》 ｆ㈨ Ｆ ２ 二氧化锆 式氧传感器特性 曲线
３ 氧传感器的常见故障
３１氧传 感 器 中毒 ． 氧传 感 器 中毒 是经常 出现 的且难 以预防 的故 障 ， 儿 其 是使 用 含铅汽 油 的汽车 ，即使是 新 的氧传 感 器 ，也 只 能 工作 几 公里 。 使用 含 铅汽 油 ， 使 铅侵 入氧 传 感 器 会 内部 ， 塞基 准侧 和排 气 侧之 间氧 离 子的流动 ， 氧传 堵 使 感 器 ＿ 效 。轻微 的铅 … 毒 ，使用 一 不 含铅 的汽 油 ，就 欠 ｔ 箱 能 消除氧 传 感器 表 面 的铅 ， 其恢 复 正常 Ｊ作 ； 果铅 使 Ｆ 如 中毒 严重 ，就 只能更 换氧 传感 器 了。
前 言
氧 浓度 差 ，使氧 离子 从高浓 度 向低浓 度扩 散 ，因而在 铂
随着 汽车 电子技术 的 快速 发展 ， 代汽 车 发动机 燃 电极 问产 生 电压 ，即氧传 感器输 出电压信 号 。随着废 气 现 油供给 系 统普 遍采 用 电控燃 油喷 射技 术 ， 传感 器 已经 中氧浓 度 的不 同 ， 生和输 出的 电压 值 不 同，从而对 废 氧 产 是 电控燃 油 喷射 发动机 的一个 必不 可少 的组 件 ， 发动 气 中氧 的含 量 进行 实 时监测 。 对 当混合 气 的实 际空燃 比高 机 的正 常工作 和尾 气排 放控 制起 着 至关 重要 的作 用 。 于 理 论空燃 比 （ ４７ １ ．）时 ，废气 中剩 余 的氧 浓度 相对 较 高， 氧化 锆 两侧 铂膜 的氧气 浓度 落 差小 ， 产 生 的电动 所
铂膜 一 方面起 到催化 作用 ， 一方 面作 为 电极 。 管 外 波形 将 随空燃 比的改变 而 改变 ， 常情 况下 氧传 感器 输 另 锆 正
部暴 露 在废 气 中 ，内表面 与大 气相 通 。当汽 车排气 温 度 出的标准 波 形如 图 ３ 所 示 ，因为 在实 际 中 Ｅ Ｕ 要 完 Ｃ
式氧 传 感器 ， 图 １ 如 所示 ， 其基 本 组件 是二 氧化 锆陶 瓷 的喷油 脉 宽， 以使 发动机 混合 气尽 量保 持在 理论 空燃 比 管 ，即锆 管 ，锆管 内外 表面 都覆 盖 多层 多孔 性 的铂 膜 ， 附近 ，即对 空燃 比进行 死循 环控 制 ， 以氧 传感 器输 出 所
动机排 放 气体 流经 宽域 氧传 感 器头 部 时 ， 它将 回馈 一个
鬻骛 ； 塑媛 ： ３｝ ０线 经 躐 薅 ５ 气管： 择 螽多奠 瓷 支善 ； 气
图 １ 二 氧 化 锆 式 氧传 感器 工 作 原 理 图
电压信 号给控 制器 ， 告知 控制 器气 缸 内混 合气 足稀 了还
动机 电控 单元 ， 为判断 混合 气浓 度 并对其 进行 修 正 的 输 出大约 １ Ｖ左 右 的 电压 。 作 ． Ｏ
重要 参考 信 号 ， 以实现 发 动机 实 时死循 环控 制 ， 保 用 确 发 动机 正 常工 作 ，降低燃 油 消耗 ；同 时使得 三元 催化 转 氧 传 感 器 将 这 一 电压 信 号 输 入 发 动 机 电控 单 元 （Ｃ ， Ｃ Ｅ Ｕ） Ｅ Ｕ根据 该信 号 了解 当前 混合气 浓度 相对 于
燃 比附近 的较 小 范 围［。 ¨ ２２宽域 氧传 感 器 ．
㈣
晒 ¨ 雌 ０ 图
随着 对 汽车 尾气 排放 要求 的不断提 高 ， 统 的 开关 传
型氧 传感 器 已不能满 足 高排放 标准 的要求 ， 取而 代 之 的 是控 制精 度 更高 的线 性 宽域氧 传感 器 。
图 ３ 氧传感器信号波形
另 外 ， 使嗣 小 合乎 要 求 的碓 密 封 胶 或硅 橡 胶 密封
会 冈此 ， 要 确 选 用和 安装 橡胶 毽 圈， 另外 ， 传感 器 是装 配有 三元 催化 转换 器 发动 机上 挚 ， 引起 硅 中毒 。 氧 不使 ｝ 含 仃醋 酸 的硅 密封 胶 或硅 ＇ ｝ Ｊ 必不 可 少 的传感 器 。 了使 装 有三 元催 化转 换装 置 的发 有润 滑油 流动 的部位 ， 为 除有 动机 达 到最 佳 的排气 净 化性 能 ， 须把 混合 气 的空燃 比 胶密 封垫 。 ＿ 厂 商规 定者 外 ，不要 氧 传 感器 的 螺纹 必 控 制在 理 论 空燃 比 （ ４７ １ ．）附近 很 窄的 范 围 内。发动 机 使用 密封 胶或 溶剂 。
宽域 氧 传 感 器 能够 提供 准 确 的 空 燃 比回馈 信 弓给 ‘ Ｅ Ｕ，从 而 Ｅ Ｃ ＣＵ精 确地 控制 喷 油脉 宽 ，使气 缸 内混 和
气 浓度 始 终保 持理 论 空燃 比值 。 宽域氧 传 感器 是在 普通
氧化 锆型 氧传 感器 的 基础 上增 加 了一 个 泵 氧膜 片 。 当发
化 器对 尾 气 中的碳 氢化 合物 （ ＨＣ ） 、一氧 化碳 （ Ｏ ） 理 论值 的偏 差 ， Ｃ 来相 应调 整 喷油脉 宽 ， 从而 调整 喷油 量 ，
和 氮 氧化 合物 （ Ｘ ）三种 污染 物都 最 大 的转化 效 提 高 了对 混 合气 浓度 控制 的精度 。 果氧 气浓 度低 ，说 ＮＯ 如
４３锆 管 电 阻检 测 法 。 氧 化锆 型 氧传 感器 在 室温和 高温 （ ９ ３ ０Ｃ）情 况 下 ｏ
氧传 感器 的外表 面 是 陶瓷材 料 。陶瓷 硬而 脆 ， 有 锆 管 的 电阻值 相差 甚大 ，前者 其 电阻值 应 为无穷 大 ， 若 后 硬物 敲击 或 强烈 气流 吹 洗 ， 可能使其 碎 裂而 失效 。因 者 其 电 阻值 约 ３ ０ Ｑ， 体数 据应 查 阅汽 车 维修 手册 ， 都 ０ｋ 具 此 ，检 查或 维护 时要 特 别小 心 ，发现 问题 及 时更 换 。
能 自动清 除 氧 传 感 器表 面 上 的 积碳 ，使 其 恢 复 正常 工 电阻 ，其 阻值 为 ４ ４ ０Ｑ （ 考具体 车 型 明书 ） — 参 。如 果 作 ；如 果积 碳 过于 严 重 ，氧 传感 器就 完全 失 效 了，必须 过 大 或过 小 ，应更 换氧 传感 器 。 更换 新 的氧传 感 器 。 ３３氧传 感 器 陶瓷碎 裂 ．
Ｅ Ｕ不 能 及 时地修 正 空燃 比。 Ｃ 气 充 分接 触 ， 么 氧传 感器 输 出的信号 电压 失准 ， 使 纹 有无 损伤 ，通气 孔有 无堵 塞 ，陶瓷有 无破 裂 ，电极 引 那 致
如 或是 积碳 是 不可 避 免的 ， 因为 即使正 常工 作 的发动 机 ， 颜 色应 为淡 灰色 ， 果是 由于 硅污 染所 造成 白色 ， 在 起 动之 后 ，为快 速 暖机 或者 发动 机 大功 率输 出 时 ， 需 由于铅 污染 造 成 的棕 色 ，则应 更换 氧传 感器 ，如果 是 由 在 要供 给浓 的混合 气 ， 剩 的燃 油在排 气 管继 续燃 烧产 生 于 而造 成 的黑 色 ， 排 除发动 机积碳 故 障后 ，一般 可 以 过 高温 ， 会在 氧传 感器 表 面产 生积 碳 ；如果 发动 机其 它 自动清 除氧 传 感器 上 的积碳 。 就
传 感 器一 日 Ｈ现 故 障 ， ．Ｊ 将使 电子燃 油喷 射 系统 的 电控 单 元 不 能得 剑排气 管 中氧浓 度 的信 息 ， 向不能对 空 燃 比 因
进 行 回馈 控 制 ， 使 发动 机油 耗和 排气 污染 增 加 ，发动 会 机 出现 怠速 稳 、缺 火 、喘 振 等故 障现 象 。 因此 ，必 须 及 时地排 除 故障 或更 换 。
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３＿ 碳 ２积
时 间 ，提高 诊 断的准 确性 。 从 排气 管上 拆 下氧传 感器 ， 查 氧传 感器 壳上 的螺 检
接 线端 子等 有无 破损 ； 察氧 传感器 顶 端 的颜 色 ，正常 观
由于 发动 机燃 烧 不好 ， 就会 在氧 传感 器表 面 形成 积 ４１外 观检 测法 ． 碳 。 碳粘 附在 氧 传感 器表 面 ， 积 使氧 敏感 材料 不 能与 尾
是浓 了 ； 之后 控制 器将 产 牛 一 个泵 电流 流 经 宽域氧 传感
器 泵氧 膜 片 ， 而消耗过 量 的氧气 或 燃料 ， 从 使气 缸 内混
合 气 的浓度 始 终维 持在 理论 值 附近 【。 ２ 】 因此 ， 传 感器 相 当于 一个 混合 气 的浓 度 开关 ，它 氧
是 电控 发 动机 实行 死循 环控 制 不 可缺少 的重要 部件 。 氧
一
些 组件 ， 喷油 器 滴漏 等使 空燃 比发 生 大 的变化 ，而 ４２加 热 器 电阻检 测法 如 ． 通 过 电路 图 了解 氧 传感 器各 端子 ， 确 定位氧 传感 准
导致 发动 机 不 正常燃 烧 的话 ， 碳就 更严 重 。 生积碳 ， 积 产
主要 表现 为油耗 上升 ， 放污 染物 浓度 明显增 加 。 于 器 测量 点 。拔下 氧传 感器 线束 插头 ， 排 对 用万 用表 电阻档测 积碳 不严 重 的氧 传感 器 ，在排 除 故障后 ， 过排 气 高温 量 氧 传 感 器接 线 端 中加 热 器 接 线柱 与 搭 铁接 线 柱 问 的 通