氧传感器的故障分析与诊断

氧传感器的故障分析与诊断

发表时间：2014-05-12T14:02:37.483Z 来源：《中国科技教育·理论版》2014年第3期供稿作者：孙爱霞

[导读] 在电子燃油喷射的发动机中，都实现了闭环控制，进行反馈的传感器是氧传感器。

孙爱霞烟台市工贸技师学院 264000

摘要在电子燃油喷射的发动机中，都实现了闭环控制，进行反馈的传感器是氧传感器，通过检测尾气中氧的含量，来获取空燃比的信息，电脑依次对喷油器的喷油脉宽调制修正，使发动机在各种工作工况中获取最佳空燃比的混合气，减少汽车的污染排放，当氧传感器出现故障时，我们必须采用先进的维修方式，如通信式诊断、在线式诊断，从而节省了维修时间，提高了维修效率。

关键词空燃比闭环控制通信式诊断在线式诊断

【前言】自2000年以后，在我国的电喷车型取代了化油器车型，并且在电控系统中都实现了带有学习功能的闭环控制，即在原来的开环控制的基础上增设了氧传感器，对系统进行有效的控制，并及时的反馈信息，电脑接收了良好的空燃比修正参数，使发动机在工作工况中得到了理想空燃比，同时当氧传感器出现故障时，给原来的维修带来了相当大的难度，从而使维修效率低下，因此我们必须转换和更新维修方式，本文通过对氧传感器的故障诊断，从而掌握通信式诊断、在线式诊断的应用方式。

一、汽车氧传感器的简介

汽车氧传感器是电喷发动机控制系统中关键的传感部件，是控制汽车尾气排放、降低汽车对环境污染、提高汽车发动机燃油燃烧质量的关键零件，氧传感器均安装在发动机排气管上。

二、氧传感器的作用

1、监测尾气中氧的浓度，并将信息反馈给ECU，调整喷油量和点火时间，从而实现发动机的最佳空燃比闭环控制。

2、确保三效催化转换器对排气中（HC）、（CO）和（NOX）三种染物有最大的转化效率。

三：氧传感器的分类构成

目前汽车采用的氧传感器有氧化钛(TiO2)和氧化锆(ZrO2)两种形式。并且氧传感器又分加热式和非加热式。现代车辆大部分采用加热式氧化锆四线制的氧传感器。

1、氧化钛式氧传感器

氧化钛式氧传感器的内部结构中,有2个氧化钛元件,1个是多孔性的二氧化钛陶瓷,用来检测汽车尾气中的氧的含量。另1个是实心的二氧化钛陶瓷,用来加热调节,补偿温度的误差,在传感器外面套有带孔槽的金属防护套,传感器接线端子用橡胶作密封材料,防止外界气体渗入,它一般安装在排气歧管或排气尾管上。

氧化钛式氧传感器有2个电极信号,1个是正电极信号,1个是负电极信号,为了使氧传感器迅速达到工作温度300℃左右,而正常的投入工作,在氧传感器内部有热敏电阻加热元件,对它进行加热以保持氧化钛式氧传感器在发动机工作中的温度保持恒定。

2、氧化锆式氧传感器

氧化锆式氧传感器主要有二氧化锆(ZrO2)陶瓷(固体电解体或称锆管)电极和护套组成,氧化锆式的氧传感器有加热和非加热式两种,现代轿车上大部分采用加热式氧化锆氧传感器。

加热式氧化锆氧传感器一般有3根或4根接线端子，其中两根为加热线，其余两根与电脑相连，是信号线束，加热元件受电脑的控制，无论排气温度为多少，只要不超过工作温度的极限，则陶瓷体的温度保持不变化。

四、氧传感器常见的故障表现

1、工作环境造成氧传感器失效

氧传感器设置在排气管中，使氧传感器的工作环境极其恶劣，严重影响氧传感器的使用寿命，一般无加热的氧传感器的使用寿命为5—8万km，有加热的氧传感器的使用寿命为10万Km左右，氧传感器的失效过程是缓慢进行的，首先是它的响应速度开始变慢，即向电脑输入的信号频率开始放缓。其次，信号的电压幅值变小，到最后是输出的信号不变化或无信号输出。这时，电脑会通过逻辑判定的方式确定氧传感器失效，会点亮警示系统中的警示灯，提示要尽快进行维修。

2、含铅或其他杂质的燃油导致氧传感器的失效

除了由于使用年限或行驶里程的增加而导致氧传感器的正常失效外，燃油中含铅或质量不高含有其他杂质，在使用燃烧的过程中,废气中的铅或其他离子被氧化形成固体杂质，附着在氧传感器的表面，会堵塞多空性的铂层，甚至会侵入氧化锆的内部，阻碍氧离子的扩散，使氧传感器的灵敏度下降，最终失效。这种现象又称氧传感器的中毒现象。

五、氧传感器的故障检测方式

氧传感器失效后，发动机的电脑会启动开环控制模式，并且点亮发动机的故障指示灯。发动机因此失去了空燃比的监控修正，会使得发动机正常怠速时，出现抖动的现象，油耗加大，经济性变差。必须进行故障诊断，确诊后更换，消除故障，确保车辆的正常运行。

1、氧传感器的通信式诊断

伴随着电控发动机的发展，车辆上诞生了车载诊断系统OBD,目前，OBD系统采用了第二代，出现了诊断标准化。如；DLC形状的标准化、诊断链路的标准化、制造商对制定故障码及描述的标准化以及通信速率的高速化。这样我们对通信检测设备要求更加专用、功能更加强大、通信速率更加快速。

当发动机故障指示灯被点亮以后，我们首先要找到OBD中的DLC进行与我们的诊断设备对接，实现与发动机电脑的通信对话。当诊断设备与发动机电脑通信协议达成一致时，故障码及内容描述会显示在诊断设备上，为氧传感器故障或空燃比不当。

2、氧传感器的在线式故障诊断

在线式诊断方式经常采用的设备为示波器，也就是我们常说的发动机故障分析仪，我们对氧传感器进行在线诊断时，首先找到传感器的线束，找出信号线，挂接上示波器。这样氧传感器的工作状况以电压的波动图形显示在仪器的屏幕上。我们可以通过波形的幅值、周期、频率以及形状的完整程度、杂波出现的状况对传感器的运行做出一个正确的评定。

氧传感器电压信号波形的杂波现象，通常是由发动机点火不良、燃油雾化不良（如喷油器不同程度的堵塞）和一些其他的故障引起的。一般氧传感器的杂波有三种类型，第一种是增幅杂波，它是氧传感器电压波形中经常出现300—600mv的一些不重要的杂波，一般是由

传感器自身的化学特性引起的，而不是发动机的故障引起的。

六、结论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，会使发动机油耗和排气污染增加，发动机出现怠速不稳、缺火、喘振等故障现象。因此，必须及时地排除故障或更换。参考文献

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