發(fā)動機氧傳感器失效故障診斷與維修

1、 發(fā)動機氧傳感器失效故障診斷與維修摘 要在使用三元催化轉換器以減少排氣污染的發(fā)動機上，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確檢測廢氣中的氧含量，更加反饋錯誤信號給電腦控制噴油量,使發(fā)動機出現(xiàn)怠速不穩(wěn),發(fā)動機中高速抖動和冒黑煙的診斷與排除的過程。關鍵詞：氧傳感器失效控制前言:在使用三元催化轉換器以減少排氣污染的發(fā)動機上，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，用以檢測排氣中氧的濃度，并向ECU發(fā)出反饋信號，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，實際應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)動機為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)動機中高速抖動,冒黑煙。使用專業(yè)解碼器OBD2檢測,沒有故障碼,細看動態(tài)數(shù)據流。發(fā)現(xiàn)氧傳感器數(shù)據流不正常。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)兩種結構形式。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,它用于檢測廢氣中氧含量,實現(xiàn)空燃比的閉環(huán)反饋控制。氧傳感器通常安裝在發(fā)動機的排氣管上，用來檢測排氣中氧離子的含量以獲得混合氣的空燃比信號，并將該信號轉換成電壓信號輸入到燃油噴射系統(tǒng)的控制電腦（ECU）根據氧傳感器的信號，對噴油時間進行修正，使噴油量保持在最佳值，令發(fā)動機動力性.經濟性.排氣凈化達到最佳狀態(tài)。發(fā)動機工作時，廢氣從傳感器外表面即工作面流過，因高溫使氧分子發(fā)生電離，由于鋯管內外表面的兩個電極之間產生一個微小的電壓，正常工作時氧傳感器輸出電壓在0.1V-0.9V之間。當發(fā)

4、動機燃燒濃混合氣時，廢氣中含氧量較少，鋯管中氧離子移動較快，產生電壓約0.8V1V；當燃燒稀混合氣時，廢氣便有一定量的氧分子，使鋯管中氧氣移動能力減弱，只產生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生0.9V電壓ECU控制噴油量減少氧傳感器就是將所檢測到的電壓信號傳送（信息反饋）給ECU，ECU根據氧傳感器的信號來不斷調整噴油脈沖寬度，改變噴油量，使噴油量始終在理想值（14.7：1）附近上下波動，以達到理想空燃比的要求。計算機根據氧傳感器的信號對噴油器的噴油量進行修正。它將氧傳感器信號以0.5V為界

5、進行劃分,0.5V為混合氣過濃，0.5V為混合氣過稀。在發(fā)動機運轉過程中，若混合氣較濃，使實際空燃比小于理論空燃比，即反饋電壓0.5V，計算機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。其反饋控制過程下圖所示：圖3在反饋控制過程中，由于從噴油行程開始，至氧傳感器檢測排出的氧分子濃度止，要經過進氣、壓縮、做功、排氣及氧傳感器響應等過程,需要一定的時間。因此，要準確地保持混合氣濃度在理論空燃比附近一個狹小的范圍內波動，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。如果沒有氧傳感器，發(fā)動機就不知道混合氣的混合情況，在進行修正噴油時也就不知道該修正

6、多少噴油時間才合適，這就會造成混合氣過濃或過稀，所以氧傳器信號不良常常會造成發(fā)動機怠速不穩(wěn)、加速不良、排氣冒黑煙、耗油量大、發(fā)動機故障燈亮等故障現(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會以故障代碼存儲記憶并控制故障警告燈閃爍。當故障代碼顯示為氧傳感器問題時，故障原因除了氧傳感器損壞外，線路短路、斷路或ECU內控制電路有問題也會輸出同樣的故障代碼，因此必須通過全面檢測去查出故障的真正原因在使用氧傳感過程中，會因多種因素導致其工作不良或損壞，使發(fā)動機出現(xiàn)怠速不穩(wěn)，缺火、震抖、加速不良和油耗增加等故障。當氧傳感器本身發(fā)生故障時，我們可以通過觀察其頂端工作面的顏色來判斷故障。（1）

7、頂端呈棕色。此特征是由鉛污染所引起的?，F(xiàn)在的汽油已升級沒有含鉛所以氧傳感器鉛中毒現(xiàn)象應不會發(fā)生。（2）頂端呈白色。此特征大多是由于發(fā)動機在維修時使用了硅密封膠所致。當硅污染導致氧傳感器失效或損壞時，一般應更換氧傳感器。（3）頂端呈黑色。積炭引起頂端呈黑色，屬于正?，F(xiàn)象。但積炭沉積過多，會影響信息反饋的靈敏度。對此，應定期清除積炭，并按照規(guī)定進行更換。根據氧傳感器的工作原理分析，氧傳感器數(shù)據反映的是發(fā)動機整個系統(tǒng)燃燒的情況，它的故障代碼有兩種含義：“自身故障碼，”即氧傳感器本身損壞或線路短路、斷路；“他身故障碼”，即混合氣過濃或過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不一定說明氧傳

8、感器就壞了，應進行數(shù)據分析。其實氧傳感器的數(shù)據分析不僅可以分析其本身的故障，用它的動態(tài)數(shù)據還可以分析發(fā)動機混合氣的燃燒情況。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國產通用型解碼器，讀出發(fā)動機的動態(tài)傳輸數(shù)據流，如果動態(tài)數(shù)據在0.5V左右跳動，在0.10.9V之間變化，且在0.5V上下跳動的頻率基本相等，那么氧傳感器是正常的，混合氣燃燒比較好。（2）氧傳感器電壓過高。如果氧傳感器的動態(tài)數(shù)據一直在0.5V以上跳動，說明混氣太濃，發(fā)動機自診斷系統(tǒng)一般輸出氧傳感器故障或混合氣過濃故障碼，進入閉環(huán)工作時間長，發(fā)動機故障警告燈會亮。造成混合氣濃的故障原因有：噴油漏

9、油、空氣濾清器堵塞、點火正時不良、其他影響混合氣變濃的傳感器工作不良等。（3）氧傳感器電壓過低。如果氧傳感器的動態(tài)數(shù)據一直在0.5V以下跳動，說明混合氣太稀，發(fā)動機自診斷系統(tǒng)一般會輸出氧傳感器故障碼或混合氣過稀故障碼，發(fā)動機故障警告燈亮。此時應檢查造成混合氣過稀的故障原因，如噴油嘴是否堵塞、進氣歧管是否漏氣、燃油壓力是否過低等。（4）如果數(shù)據為0V。說明氧傳感器已損壞或信號線路有問題，應進一步檢查氧傳感器本身及其線路連接。特別說明，為了防止傳感器損壞，有些電噴發(fā)動機電腦專門設計了傳感器替代信號。傳感器的替代信號是中間固定值，它不能反應發(fā)動機的實際工況，此時發(fā)動機工作于應急狀態(tài)，即處于非常狀態(tài)運

10、轉。氧傳感器替代信號一般為0.5V左右，如果檢測電壓值為0.45V且不跳動，則說明氧傳感器沒有信號輸入，對氧傳感器及其線路進行檢查。四、故障的診斷與處理根據氧傳感器動態(tài)數(shù)據流來分析，雖然跳動的頻率符合（8次以上/10s）可一直以0.32V左右跳動,電壓過低不正常。氧傳感器的正常電壓應在0.45V0.65為中心跳動,在0.10.9V之間變化且在0.45V0.65V上下跳動的頻率基本相等。表明氧傳感器的反饋信號不正常。逐步檢查。拔下氧傳感器線束插頭，測量接線端中加熱線正極與負極之間的電阻13歐（標準為100歐電壓為12V。表示氧傳感器正常。拆掉進氣歧管上的一條真空管，以此來制造稀混合氣狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)其

11、信號也沒有太多的改變，為0.35V左右，說明氧傳感器正常。影響氧傳感器信號電壓過低的故障原因。噴油器堵塞空氣流量計故障燃油壓力太低空氣流量計和節(jié)氣門之間的未計量空氣排氣歧管襯墊處泄漏，有未計量的空氣氧傳感器加熱故障或其本身臟污。進行過路試，車加速性能良好，發(fā)動機只是間隔性抖動，不見喘、抖。理論上講，0.5V說明含氧量多說明空燃比大說明噴油量偏少，可為什么會冒黑煙？車冒黑煙說明燃燒不完全說明混合氣過濃產生0.5V電壓。理論與實際產生了矛盾，只好集中影響氧傳感器電壓信號過高與過低故障的共同點，逐步排除，1從數(shù)據流上來講看。發(fā)動機轉速749.9rpm,空氣流量傳感器259.8mv發(fā)動機轉速2026.

12、3rpm,空氣流量傳感器334.0mv。看不出空氣計流量計有問題。測量汽油壓力，裝上汽油壓力表，300KPa（標準為285KPa320KPa）說明汽油壓力沒問題。3拆下噴油嘴，用噴油嘴清冼機清冼，噴油嘴霧化良好，測試噴油嘴泄漏，在300KPa的汽油壓力下，5分鐘也沒漏滴半點。表明噴油嘴良好。4只剩下氧傳感器了，拆下了見到氧傳感器頭黑也沒太多積碳，用化清劑清冼一下裝上，也沒見好轉。只好換個新的，裝上新的氧傳感器一試故障立刻消失，用X431看氧傳感器動態(tài)數(shù)據流一切正常圖4氧傳感器輸出特性曲線圖看圖分析濃空燃比稀結束語通過上述方法終于排除了，這輛豐田車怠速發(fā)抖中高速發(fā)動機發(fā)抖的故障。從中得出結論，是氧傳感器的失效，反饋錯誤信號給電腦，誤導電腦的修正噴油量，做任何事都要具體分析，找到要點，進而解決。致謝以上是本人在汽車維修實踐中對汽車排放系統(tǒng)故障的一點淺見，工作好干，但用文字