氧傳感器故障分析與排除

摘要：汽車中普遍裝有氧傳感器，也是汽車傳感器中的易損件。依據氧傳感器的特性，能及時合理的找出故障所在。BOSCH公司所生產的氧傳感器被廣泛用在國內外很多車型上，其氧傳感器有四引線和六引線等多種類型。依據不同類型的氧傳感器，其檢測方法也略有差異，文章主要對氧傳感器的故障分析及故障排除進行探討。

關鍵詞：四引線氧傳感器；雙氧傳感器；故障；檢查

中圖分類號：U472 文獻標識碼：A 文章編號：1006—8937（2012）23—0111—02

目前，汽車上普遍裝有氧傳感器。氧傳感器裝在汽車排氣管道內，用它來檢測廢氣口的氧含量。因而可根據氧傳感器所得到的信號，把它反饋到控制系統，形成閉環控制，來微調燃料的噴射量，使A/F控制在最佳狀態，既大大降低了污染，又節省了能源。而現在國內汽車大多數使用為單雙線、三線單氧傳感器，而四、六線氧傳感器及雙氧傳感器在國外汽車中已普遍采用。文章主要介紹比較少見四線、雙氧傳感器的故障分析與排除。

1 故障現象

一輛2005年產型號為DC7164D 標致307轎車，行駛98 000 km，其發動機排放故障燈常亮，且日常行車油耗過高，加速無力。

2 故障分析

接車后，連接標致專用故障診斷儀，調取發動機故障代碼，顯示為氧傳感器故障。客戶反映，曾經在80 000 km時，更換過氧傳感器，但是行駛18 000 km后，故障依舊。

查看標致307電噴系統資料得知：307轎車采用雙氧傳感器系統。其氧傳感器編號：上游氧傳感器為LSF4.2（BOSCH），如圖1所示，下游氧傳感器也為LSF4.2（BOSCH），兩者皆為加熱型氧化鋯式氧傳感器。

上游氧傳感器置于排氣歧管上，催化器入口處，它持續向計算機發出電壓信號，該信號代表排放氣體的氧含量。計算機分析這個電壓值并借此調整噴射時間。

濃混合氣：傳感器電壓從0.6～0.9 V。

稀混合氣：傳感器電壓從0.1～0.3 V。

內部再加熱裝置可使其快速達到工作溫度，即通常情況下為350℃以上，該溫度可在15 s達到。

加熱電阻是由計算機借助氧傳感器溫度控制終端中的進位信號末端控制的。

為使排氣溫度達到800℃以上，氧傳感器的調控臨時中斷。

下游氧傳感器位于催化器之后，并用于校核催化器的效能。

下游氧傳感器的各項特性及其再加熱裝置與上游氧傳感器相同，如圖2所示。

計算機負責分析由下游氧傳感器發出的電壓信號，這個電壓值反映了從催化器出口排出氣體的氧含量。

由上游氧傳感器和下游氧傳感器發出的電壓信號有所錯開，是因為排放氣體在抵達下游氧傳感器之前要通過催化器。

對于另一個新的催化器，其化學反應在理論上是完全充分的，氧在化學反應中被充分利用，而從催化器出口排出的微量氧轉換成電壓值在0.5～0.7 V為下游氧傳感器臨界值，以上值發動機熱態。

實際情況是：盡管催化器狀態良好其表現出的信號仍會有輕度波動，而后隨時間推移催化器功能下降。根據該電壓信號計算機分析催化器的功效和燃燒質量，既此推斷是否需要調整混合氣來改善上述情況。

標致307所采用的氧傳感器為四引線加熱型氧化鋯式，其接線定義分別為：

①內部加熱元件電源，只要點火開關接通，就會持續施加12 V電壓。

②加熱元件接地。發動機控制模塊（ECM）向加熱型氧傳感器的加熱器控制電路提供脈寬調制（PWM）的接地電壓，以此控制傳感器的預熱速度。

③發送給發動機控制模塊（ECM）的傳感器信號。

④傳感器接地。

LSF4.2氧傳感器測量是采用能斯脫（Nernst）原理，通過將排氣中的氧含量與參考氣體（外部空氣）的氧含量進行比較來測量。排氣中的氧分子聚積在外電極上，參考氣體中的氧分子聚積在內電極上。從而，在能斯脫單元兩端的兩個電極之間形成一個電壓差，該電壓差就是提供給發動機控制模塊（ECM）的信號電壓。

分別拔下上游及下游氧傳感器線束插頭，用萬用表電阻檔測量氧傳感器接線端中1～4間電阻，發現兩個氧傳感器電阻均在標準范圍之內（標準范圍為4～40 Ω）。從上游氧傳感器3端子處引出一條細導線，然后插好線束插頭，將發動機熱車至正常工作溫度，將萬用表負表筆接蓄電池負極，正表筆接氧傳感器線束插頭上的引出線，讓發動機以2500 r/min左右的轉速保持運轉，同時檢查電壓表指針擺動情況。在正常情況下，隨著反饋控制的進行，氧傳感器的反饋電壓將在0.45 V上下不斷變化，且10 s內反饋電壓的變化次數應不少于8次。測得上游氧傳感器反饋電壓變化次數明顯過少，而用同樣方法測得下游氧傳感器則工作正常。

通過以上分析可知，上游氧傳感器工作異常。而由于標致307是采用雙氧傳感器，須根據上游及下游氧傳感器傳回的參數對比分析，給出閉環控制信號，并且由上、下游氧傳感器的參數差檢測控制三元催化器的工作狀態，所以出現了文章開頭所提的發動機排放故障燈常亮和油耗明顯增高，加速無力的現象。

從排氣管上拆下上游氧傳感器，發現上游氧傳感器頂尖為黑色（見圖3），因此判斷為發動機積碳所造成。但是，該款BOSCH LSF4.2氧傳感器帶自加熱，正常使用很少出現積碳情況。

再次詢問車主得知，車主由于前幾天出差外地，路上停車加油發現加油站無93#汽車，于是加了90#汽油。而標致307規定用油為93#以上，且由于該車行駛里程數較長，從未做過發動機積碳清理工作所導致。

3 故障排除

將該車做了次發動機積碳清理，重新裝上兩個氧傳感器，熱車10 min后，故障排除，各項性能恢復正常。

綜上所述，在使用三元催化轉換器以減少排氣污染的發動機上，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和氮氧化合物的凈化能力將急劇下降，造成發動機排放控制燈報警。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，從而將混合氣的空燃比控制在理論值附近。而且氧傳感器一旦出現故障，將使電子燃油噴射系統的電腦不能正確得到排氣管中氧濃度的信息，因而不能對空燃比進行反饋控制，會使發動機油耗和排氣污染增加，發動機出現怠速不穩、缺火、喘振、加速不良、油耗增加等故障現象。因此，必須及時地排除故障或更換。

參考文獻：

[1] 董輝.汽車電子技術與傳感器[M].北京：北京理工大學出版社，1995.

[2] 關文達，王耀斌.汽車修理工[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2002.