氧傳感器的工作原理與檢測方法

1、氧傳感器的工作原理與檢測方法氧傳感器安裝在發(fā)動機的排氣管上，位于三效催化轉(zhuǎn)化器之前，用于測量廢氣中的氧含量。如果廢氣中的 氧含量高，說明混合氣偏稀，氧傳感器將這一信息輸入發(fā)動機電控單元（ECU），ECU 指令噴油器增加噴油量；如果廢氣中的氧含量低，說明混合氣偏濃，ECU 指令噴油器減少噴油量，從而幫助ECU 把混合氣的空燃比控制在理論值（ 14.7 ）附近。因此，氧傳感器相當(dāng)于一個混合氣的濃度開關(guān)，它是電噴發(fā)動機實行閉 環(huán)控制不可缺少的重要部件。1 氧傳感器是一種熱敏電壓型傳感器氧傳感器間接地反映進入氣缸中混合氣的濃度，這種信息是以波動的電壓傳遞給電控單元（ECU的，因此判斷氧傳感器性能的主要

2、方法是檢測氧傳感器輸出的信號電壓值及其波動的范圍和波動的頻率。另一方面，發(fā)動機只有達到一定的溫度才能激活氧傳感器。因此，檢測氧傳感器前，必須對發(fā)動機充分預(yù)熱，在氧傳 感器達到正常工作溫度 300 C350C以后才能進行檢測，在此之前，氧傳感器的電阻大，如同開路，氧傳 感器不產(chǎn)生任何電壓信號；若發(fā)動機的排氣溫度超過800 C，氧傳感器的控制也將中斷。目前有的車型采用主、副 2 個氧傳感器，主氧傳感器（在前）通常帶有加熱器，副氧傳感器不帶加熱器，要依* 廢氣預(yù)熱，溫度超過300 C才能正常工作。對于加熱型氧傳感器，其加熱電阻的阻值一般為5Q 7Q。如果加熱電阻被燒蝕（電阻為無窮大），氧傳感器很難快

3、速達到正常的工作溫度，此時應(yīng)當(dāng)更換氧傳感器。2 氧傳感器的故障確認采取“時域判定法”所謂“時域判定法”，是指某傳感器的輸出信號是否在一定的時間內(nèi)發(fā)生變化以及變化的范圍、頻率是否 符合標準值，如果不發(fā)生這種變化，自診斷系統(tǒng)即確認其有故障。氧傳感器提供的信號電壓標準為0.1 V1.0V，并且在這個范圍內(nèi)快速波動，其波動頻率標準為30次/min。當(dāng)氧傳感器輸出的信號電壓在0.1 V0.3V 之間波動時， ECU 判定為混合氣偏??；當(dāng)氧傳感器的信號電壓在0.6 V 0.9V 之間波動時， ECU 判定為混合氣偏濃； 當(dāng)信號電壓為 0.45V 左右時屬最佳。 如果氧傳感器在一定的時間內(nèi)沒有 0.45V

4、左右的基 準信號電壓輸出，或者信號電壓波動的頻率不符合標準，即確認氧傳感器已經(jīng)失效。正因為如此，檢測氧 傳感器的反饋信號，目前沒有其他設(shè)備比示波器更加快捷和有效。3 氧傳感器是一種多元故障的“報警器”氧傳感器及其線路發(fā)生的故障會被電控單元（ECU存儲并且報警。一旦氧傳感器輸入ECU的信號電壓v0.45 V，或者信號電壓波動的頻率v20次/min時，ECU就判定為可燃混合氣太稀，并且增加噴油量，使油耗增大，故障燈點亮，同時存儲故障代碼。這種故障屬于氧傳感器的“自生性故障”。事實上，不僅氧傳感器發(fā)生自生性故障時會報警，而且發(fā)生他生性故障也會報警。所謂“他生性故障”，是指電控組件本 身沒有故障，是相

5、關(guān)組件工作不良的影響而引起控制系統(tǒng)報警。例如電動燃油泵、燃油濾清器、噴油器、 三效催化轉(zhuǎn)化器等發(fā)生了臟堵，嚴重影響了空燃比（A / F）的大小，故障燈也點亮，故障碼顯示為“氧傳感器故障”，此時氧傳感器本身其實并沒有損壞。從這個意義上說，氧傳感器是發(fā)動機多元故障的“代言 人”。 因此，當(dāng)電噴發(fā)動機出現(xiàn)怠速不穩(wěn)、缺火、喘抖或者油耗增加等故障時，都應(yīng)當(dāng)調(diào)取并且解讀故障代碼，很可能顯示“氧傳感器故障”。但是，顯示“氧傳感器故障”故障代碼并不一定就是氧傳感器本身 損壞，線路短路、斷路或者 ECU 內(nèi)部控制電路有問題也會輸出同樣的故障代碼。因此，當(dāng)顯示“氧傳感器 損壞”故障碼時，應(yīng)當(dāng)進行綜合分析和判斷，辨

6、明是氧傳感器的自生性故障還是他生性故障，以確定故障 的具體部位。4 氧傳感器最怕鉛中毒和硅中毒氧傳感器的正常顏色是淡灰色，通過觀察氧傳感器頂端工作面的顏色，可以判斷氧傳感器是否因鉛中毒、 硅中毒或者積碳沉積過多而損壞。頂端工作面呈棕色。這是由“鉛中毒”引起的顏色。有資料顯示，使用含鉛汽油只要行駛500 km,鉛化物就會粘附在氧傳感器的工作面上，使氧傳感器基本喪失信息反饋功能。無論氧化鋯式氧傳感器還是氧化 鈦式氧傳感器，都怕廢氣中的鉛化物和碳化物的污染和覆蓋。汽車一旦使用了含鉛汽油或者發(fā)動機“燒機 油”，由于鉛化物和碳化物的覆蓋，氧傳感器的信號電壓突變特性立即失準，響應(yīng)速度降低到10s 內(nèi)少于8

7、 次，并且報警顯示，此時只能更換新的氧傳感器。頂端工作面呈白色。這是由于在維修發(fā)動機時使用了硅密封膠、硅密封圈等引起的“硅中毒”。硅膠中 含有醋酸（它起硫化作用），當(dāng)醋酸硅膠應(yīng)用在有機油流動的部位，醋酸蒸發(fā)，進入曲軸箱，經(jīng)過廢氣再 循環(huán)系統(tǒng)又進入氣缸，最終經(jīng)過排氣管排出而損壞氧傳感器。另外，如果汽油和機油中含有的硅化合物過多，燃燒后生成二氧化硅（SiO2）,也會使氧傳感器“中毒”失效。一輛大宇王子（PRINCE轎車大修發(fā)動機以后，試車時一切正常，只是排氣管接口墊有點漏氣，自制了一個厚石棉墊，裝車后排氣管不再漏氣， 可是發(fā)動機預(yù)熱后聞到一種怪味，之后又出現(xiàn)怠速不穩(wěn)和加速不良現(xiàn)象，同時故障燈點亮。

8、經(jīng)過檢查，顯示故障碼 13，即氧傳感器故障。 更換氧傳感器和火花塞都無效， 還用尾氣分析儀檢測了尾氣各成分的含量。考慮到故障是在更換了排氣管接口石棉墊后出現(xiàn)的，該墊片位于氧傳感器的前方，而且相距很近，懷疑石 棉中的某種成分污染了氧傳感器，于是換回原來的排氣管墊片試驗，結(jié)果故障不再出現(xiàn)。這說明石棉墊在 高溫條件下有二氧化硅（SiO2）或者其他有機硅氣體散發(fā)出來，造成氧傳感器硅中毒。頂端工作面呈黑色。這是由積碳引起的顏色，當(dāng)積碳沉積過多時，會影響氧傳感器反饋信息的靈敏度。5 氧傳感器的 3 種檢測方法分工況檢測：氧傳感器輸出的信號電壓（指ECU導(dǎo)線側(cè)連接器端子對地的電壓）應(yīng)當(dāng)符合下面的要求a.點火

9、開關(guān)位于 ON位置時，信號電壓大約為 OV; b.發(fā)動機冷機怠速運轉(zhuǎn)時，信號電壓大約為 OV; c. 發(fā)動機預(yù)熱后怠速運轉(zhuǎn)時，信號電壓大約為 0 V1.0V ； d. 發(fā)動機預(yù)熱后加速運轉(zhuǎn)時，信號電壓大約為 0.5 V1.OV; e. 發(fā)動機預(yù)熱后減速運轉(zhuǎn)時，信號電壓大約為 O VO.4V 。靈敏度檢測：起動發(fā)動機，讓發(fā)動機以2500 r/min 的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)3min，使氧傳感器達到工作溫度。發(fā)動機繼續(xù)以 25OOr/min 的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，同時測量氧傳感器的信號電壓，如果信號電壓在 O.1 V1.OV 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。

10、模擬檢測：拔下一根發(fā)動機的真空軟管，模擬混合氣變稀，若氧傳感器的信號電壓下降到0.1 V0.3V ；堵住空氣濾清器的進氣口，模擬混合氣變濃，若氧傳感器的信號電壓上升到0.8 V1.0V ，說明氧傳感器工作正常。如果氧傳感器的信號電壓不發(fā)生上述變化，說明氧傳感器有故障，應(yīng)該予以更換。6 維修氧傳感器的其他注意事項ECU對氧傳感器“混合氣過稀”信號的修正范圍是有限的（標準系數(shù)為1 20%，不能克服點火時刻偏晚帶來的危害。因此，對“空燃比”的調(diào)整不能過份依賴氧傳感器，還需要對相關(guān)的系統(tǒng)進行檢查。由于氧傳感器所形成的電動勢的能量非常小，所以用普通的萬用表是無法測定的，必須使用示波器或者 高阻抗的數(shù)字式萬用表才行。一部分老車型的電控單元 （ECU在怠速狀態(tài)下會忽略氧傳感器的信號，只有在發(fā)動機轉(zhuǎn)速達到 1800r/min時 ECU 才對混合氣進行閉環(huán)控制。因此，對這類汽車必須先將轉(zhuǎn)速提高到1800r/min ，然后再對氧傳感器進行檢測。由于氧傳感器始終處在高溫廢氣之中，與其他傳感器相比，它的故障率較高，使用壽命較短（普通型氧傳感器的壽命為58萬Km加熱型氧傳感器的壽命大約10萬Km）。氧傳感器損壞后應(yīng)當(dāng)及時更換，采取將氧傳感器斷路或者短路的辦法是不可取的，因為此時實行的是“開路控制”，對空燃比的調(diào)節(jié)不精確， 會帶來動力性、經(jīng)濟性和排氣凈化性的惡化。氧傳感器柄部套下有通氣孔，外界空氣由