發(fā)動(dòng)機(jī)氧傳感器失效故障診斷與維修

1、 發(fā)動(dòng)機(jī)氧傳感器失效故障診斷與維修摘 要在使用三元催化轉(zhuǎn)換器以減少排氣污染的發(fā)動(dòng)機(jī)上，氧傳感器是必不可少的元件。本文主要介紹一輛豐田汽車氧傳感器的失效讓汽車不能準(zhǔn)確檢測(cè)廢氣中的氧含量，更加反饋錯(cuò)誤信號(hào)給電腦控制噴油量,使發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)怠速不穩(wěn),發(fā)動(dòng)機(jī)中高速抖動(dòng)和冒黑煙的診斷與排除的過(guò)程。關(guān)鍵詞：氧傳感器失效控制前言:在使用三元催化轉(zhuǎn)換器以減少排氣污染的發(fā)動(dòng)機(jī)上，氧傳感器是必不可少的元件。由于混合氣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，故在排氣管中安裝氧傳感器，用以檢測(cè)排氣中氧的濃度，并向ECU發(fā)出反饋信號(hào)，再由ECU控制噴油器噴油量的增減，從而將混合氣的空

2、燃比控制在理論值附近。目前，實(shí)際應(yīng)用的氧傳感器有氧化鋯式氧傳感器和氧化鈦式氧傳感器兩種。而常見(jiàn)的氧傳感器又有單引線、雙引線和三根引線之分，；單引線的為氧化鋯式氧傳感器；雙引線的為氧化鈦式氧傳感器；三根引線的為加熱型氧化鋯式氧傳感器，原則上三種引線方式的氧傳感器是不能替代使用的。一、故障現(xiàn)象一輛豐田車，發(fā)動(dòng)機(jī)為1ZZ B61858，YK50BD電控汽油噴射系統(tǒng)。行駛了才三千多公里出現(xiàn)怠速不穩(wěn),發(fā)動(dòng)機(jī)中高速抖動(dòng),冒黑煙。使用專業(yè)解碼器OBD2檢測(cè),沒(méi)有故障碼,細(xì)看動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流。發(fā)現(xiàn)氧傳感器數(shù)據(jù)流不正常。二、氧傳感器功用與工作原理氧傳感器分為二氧化鋯(ZrO2)和二氧化鈦(TiO2)兩種結(jié)構(gòu)形式。此車

3、的氧傳感器為二氧化鋯式圖1（日立加熱式氧傳感器）。如圖2圖1圖2氧傳感器是實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制的電控汽油噴射系統(tǒng)的主要部件,它用于檢測(cè)廢氣中氧含量,實(shí)現(xiàn)空燃比的閉環(huán)反饋控制。氧傳感器通常安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管上，用來(lái)檢測(cè)排氣中氧離子的含量以獲得混合氣的空燃比信號(hào)，并將該信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸入到燃油噴射系統(tǒng)的控制電腦（ECU）根據(jù)氧傳感器的信號(hào)，對(duì)噴油時(shí)間進(jìn)行修正，使噴油量保持在最佳值，令發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性.經(jīng)濟(jì)性.排氣凈化達(dá)到最佳狀態(tài)。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，廢氣從傳感器外表面即工作面流過(guò)，因高溫使氧分子發(fā)生電離，由于鋯管內(nèi)外表面的兩個(gè)電極之間產(chǎn)生一個(gè)微小的電壓，正常工作時(shí)氧傳感器輸出電壓在0.1V-0.9V之間。當(dāng)發(fā)

4、動(dòng)機(jī)燃燒濃混合氣時(shí)，廢氣中含氧量較少，鋯管中氧離子移動(dòng)較快，產(chǎn)生電壓約0.8V1V；當(dāng)燃燒稀混合氣時(shí)，廢氣便有一定量的氧分子，使鋯管中氧氣移動(dòng)能力減弱，只產(chǎn)生0.1V的電壓。即噴油量偏少空燃比大廢氣中氧含量大氧傳感器產(chǎn)生0.1V電壓ECU控制噴油量增大噴油量偏大空燃比小廢氣中氧含量少氧傳感器產(chǎn)生0.9V電壓ECU控制噴油量減少氧傳感器就是將所檢測(cè)到的電壓信號(hào)傳送（信息反饋）給ECU，ECU根據(jù)氧傳感器的信號(hào)來(lái)不斷調(diào)整噴油脈沖寬度，改變噴油量，使噴油量始終在理想值（14.7：1）附近上下波動(dòng)，以達(dá)到理想空燃比的要求。計(jì)算機(jī)根據(jù)氧傳感器的信號(hào)對(duì)噴油器的噴油量進(jìn)行修正。它將氧傳感器信號(hào)以0.5V為界

5、進(jìn)行劃分,0.5V為混合氣過(guò)濃，0.5V為混合氣過(guò)稀。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，若混合氣較濃，使實(shí)際空燃比小于理論空燃比，即反饋電壓0.5V，計(jì)算機(jī)便控制噴油器減少噴油量。使混合氣逐漸變稀，空燃比升高；反之則反。其反饋控制過(guò)程下圖所示：圖3在反饋控制過(guò)程中，由于從噴油行程開始，至氧傳感器檢測(cè)排出的氧分子濃度止，要經(jīng)過(guò)進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣及氧傳感器響應(yīng)等過(guò)程,需要一定的時(shí)間。因此，要準(zhǔn)確地保持混合氣濃度在理論空燃比附近一個(gè)狹小的范圍內(nèi)波動(dòng)，氧傳感器的輸出電壓也要在0.1V-0.9V間不斷變化,通常每10s變化8次以上。如果沒(méi)有氧傳感器，發(fā)動(dòng)機(jī)就不知道混合氣的混合情況，在進(jìn)行修正噴油時(shí)也就不知道該修正

6、多少噴油時(shí)間才合適，這就會(huì)造成混合氣過(guò)濃或過(guò)稀，所以氧傳器信號(hào)不良常常會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)怠速不穩(wěn)、加速不良、排氣冒黑煙、耗油量大、發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈亮等故障現(xiàn)象。三、故障的原因分析一般車輛的氧傳感器及線路故障，ECU會(huì)以故障代碼存儲(chǔ)記憶并控制故障警告燈閃爍。當(dāng)故障代碼顯示為氧傳感器問(wèn)題時(shí)，故障原因除了氧傳感器損壞外，線路短路、斷路或ECU內(nèi)控制電路有問(wèn)題也會(huì)輸出同樣的故障代碼，因此必須通過(guò)全面檢測(cè)去查出故障的真正原因在使用氧傳感過(guò)程中，會(huì)因多種因素導(dǎo)致其工作不良或損壞，使發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)怠速不穩(wěn)，缺火、震抖、加速不良和油耗增加等故障。當(dāng)氧傳感器本身發(fā)生故障時(shí)，我們可以通過(guò)觀察其頂端工作面的顏色來(lái)判斷故障。（1）

7、頂端呈棕色。此特征是由鉛污染所引起的?，F(xiàn)在的汽油已升級(jí)沒(méi)有含鉛所以氧傳感器鉛中毒現(xiàn)象應(yīng)不會(huì)發(fā)生。（2）頂端呈白色。此特征大多是由于發(fā)動(dòng)機(jī)在維修時(shí)使用了硅密封膠所致。當(dāng)硅污染導(dǎo)致氧傳感器失效或損壞時(shí)，一般應(yīng)更換氧傳感器。（3）頂端呈黑色。積炭引起頂端呈黑色，屬于正常現(xiàn)象。但積炭沉積過(guò)多，會(huì)影響信息反饋的靈敏度。對(duì)此，應(yīng)定期清除積炭，并按照規(guī)定進(jìn)行更換。根據(jù)氧傳感器的工作原理分析，氧傳感器數(shù)據(jù)反映的是發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)系統(tǒng)燃燒的情況，它的故障代碼有兩種含義：“自身故障碼，”即氧傳感器本身?yè)p壞或線路短路、斷路；“他身故障碼”，即混合氣過(guò)濃或過(guò)稀影響到氧傳感器的電壓反饋。所以有氧傳感器故障碼存儲(chǔ)不一定說(shuō)明氧傳

8、感器就壞了，應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。其實(shí)氧傳感器的數(shù)據(jù)分析不僅可以分析其本身的故障，用它的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)還可以分析發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣的燃燒情況。氧傳感器線路故障診斷有如下幾方面：（1）氧傳感器電壓正常。大多數(shù)車輛一般都可以通過(guò)國(guó)產(chǎn)通用型解碼器，讀出發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)傳輸數(shù)據(jù)流，如果動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)在0.5V左右跳動(dòng)，在0.10.9V之間變化，且在0.5V上下跳動(dòng)的頻率基本相等，那么氧傳感器是正常的，混合氣燃燒比較好。（2）氧傳感器電壓過(guò)高。如果氧傳感器的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)一直在0.5V以上跳動(dòng)，說(shuō)明混氣太濃，發(fā)動(dòng)機(jī)自診斷系統(tǒng)一般輸出氧傳感器故障或混合氣過(guò)濃故障碼，進(jìn)入閉環(huán)工作時(shí)間長(zhǎng)，發(fā)動(dòng)機(jī)故障警告燈會(huì)亮。造成混合氣濃的故障原因有：噴油漏

9、油、空氣濾清器堵塞、點(diǎn)火正時(shí)不良、其他影響混合氣變濃的傳感器工作不良等。（3）氧傳感器電壓過(guò)低。如果氧傳感器的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)一直在0.5V以下跳動(dòng)，說(shuō)明混合氣太稀，發(fā)動(dòng)機(jī)自診斷系統(tǒng)一般會(huì)輸出氧傳感器故障碼或混合氣過(guò)稀故障碼，發(fā)動(dòng)機(jī)故障警告燈亮。此時(shí)應(yīng)檢查造成混合氣過(guò)稀的故障原因，如噴油嘴是否堵塞、進(jìn)氣歧管是否漏氣、燃油壓力是否過(guò)低等。（4）如果數(shù)據(jù)為0V。說(shuō)明氧傳感器已損壞或信號(hào)線路有問(wèn)題，應(yīng)進(jìn)一步檢查氧傳感器本身及其線路連接。特別說(shuō)明，為了防止傳感器損壞，有些電噴發(fā)動(dòng)機(jī)電腦專門設(shè)計(jì)了傳感器替代信號(hào)。傳感器的替代信號(hào)是中間固定值，它不能反應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際工況，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)工作于應(yīng)急狀態(tài)，即處于非常狀態(tài)運(yùn)

10、轉(zhuǎn)。氧傳感器替代信號(hào)一般為0.5V左右，如果檢測(cè)電壓值為0.45V且不跳動(dòng)，則說(shuō)明氧傳感器沒(méi)有信號(hào)輸入，對(duì)氧傳感器及其線路進(jìn)行檢查。四、故障的診斷與處理根據(jù)氧傳感器動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流來(lái)分析，雖然跳動(dòng)的頻率符合（8次以上/10s）可一直以0.32V左右跳動(dòng),電壓過(guò)低不正常。氧傳感器的正常電壓應(yīng)在0.45V0.65為中心跳動(dòng),在0.10.9V之間變化且在0.45V0.65V上下跳動(dòng)的頻率基本相等。表明氧傳感器的反饋信號(hào)不正常。逐步檢查。拔下氧傳感器線束插頭，測(cè)量接線端中加熱線正極與負(fù)極之間的電阻13歐（標(biāo)準(zhǔn)為100歐電壓為12V。表示氧傳感器正常。拆掉進(jìn)氣歧管上的一條真空管，以此來(lái)制造稀混合氣狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)其

11、信號(hào)也沒(méi)有太多的改變，為0.35V左右，說(shuō)明氧傳感器正常。影響氧傳感器信號(hào)電壓過(guò)低的故障原因。噴油器堵塞空氣流量計(jì)故障燃油壓力太低空氣流量計(jì)和節(jié)氣門之間的未計(jì)量空氣排氣歧管襯墊處泄漏，有未計(jì)量的空氣氧傳感器加熱故障或其本身臟污。進(jìn)行過(guò)路試，車加速性能良好，發(fā)動(dòng)機(jī)只是間隔性抖動(dòng)，不見(jiàn)喘、抖。理論上講，0.5V說(shuō)明含氧量多說(shuō)明空燃比大說(shuō)明噴油量偏少，可為什么會(huì)冒黑煙？車冒黑煙說(shuō)明燃燒不完全說(shuō)明混合氣過(guò)濃產(chǎn)生0.5V電壓。理論與實(shí)際產(chǎn)生了矛盾，只好集中影響氧傳感器電壓信號(hào)過(guò)高與過(guò)低故障的共同點(diǎn)，逐步排除，1從數(shù)據(jù)流上來(lái)講看。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速749.9rpm,空氣流量傳感器259.8mv發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速2026.

12、3rpm,空氣流量傳感器334.0mv?？床怀隹諝庥?jì)流量計(jì)有問(wèn)題。測(cè)量汽油壓力，裝上汽油壓力表，300KPa（標(biāo)準(zhǔn)為285KPa320KPa）說(shuō)明汽油壓力沒(méi)問(wèn)題。3拆下噴油嘴，用噴油嘴清冼機(jī)清冼，噴油嘴霧化良好，測(cè)試噴油嘴泄漏，在300KPa的汽油壓力下，5分鐘也沒(méi)漏滴半點(diǎn)。表明噴油嘴良好。4只剩下氧傳感器了，拆下了見(jiàn)到氧傳感器頭黑也沒(méi)太多積碳，用化清劑清冼一下裝上，也沒(méi)見(jiàn)好轉(zhuǎn)。只好換個(gè)新的，裝上新的氧傳感器一試故障立刻消失，用X431看氧傳感器動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流一切正常圖4氧傳感器輸出特性曲線圖看圖分析濃空燃比稀結(jié)束語(yǔ)通過(guò)上述方法終于排除了，這輛豐田車怠速發(fā)抖中高速發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)抖的故障。從中得出結(jié)論，是氧傳感器的失效，反饋錯(cuò)誤信號(hào)給電腦，誤導(dǎo)電腦的修正噴油量，做任何事都要具體分析，找到要點(diǎn)，進(jìn)而解決。致謝以上是