汽車氧傳感器故障淺析

姚國輝

摘 要：氧傳感器可以檢測發動機尾氣中氧的含量，從而間接反映混合氣的空燃比。氧傳感器裝在汽車排氣管道內，用它來檢測廢氣中的氧含量。因而可根據氧傳感器所得到的信號，反饋到控制系統，來微調燃料的噴射量，使A/F控制在最佳狀態，既大大地降低了排污量，又節省了能源。所以在電子控制燃油噴射系統中廣泛使用氧傳感器。本文主要介紹氧傳感器的類型、工作原理及故障淺析。

關鍵詞：氧傳感器 故障 工作原理

中圖分類號：U472 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（c）-0076-01

廢氣中含有一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化合物等有毒有害氣體，因此必須使用三元催化器轉換。氧傳感器可以將檢測到的氧氣濃度反饋給ECU，ECU根據此信號判斷空燃比是否偏離目標值，若偏離則調節噴油量，使空燃比控制在一定的范圍內。在閉環控制的電控燃油噴射汽車上，氧傳感器是必不可少的一樣重要元件。

1 氧傳感器的結構和工作原理

發動機燃燒后所產生的有害廢氣主要有三種：一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物。氧傳感器的功用是通過監測排氣中氧離子的含量來反饋給電控發動機的ECU，通過ECU對各個參數如冷卻液溫度，進氣溫度，發動機轉速，負荷，爆震等情況進行綜合分析后進行計算給出合適的混合氣的空燃比。

用二氧化鋯或二氧化鈦這種材料做成的氧傳感器，如圖（1）它能夠很好的感知發動機尾氣中氧的濃度并把它轉化為電信號，因此，在電控發動機的閉環控制系統中，都安裝了一只或二只氧傳感器，一般的，氧傳感器的位置越靠近燃燒室，燃油控制的精度就越高，這多數是由尾氣的流動速度，排氣管道的長度和傳感器的反應速度所決定。氧傳感器的工作中有三個較為重要的參數；最高信號電壓、最底信號電壓、混合氣由濃到稀時信號的響應時間，這三個參數中有一個不符合規定，氧傳感器就必須更換。正常情況下（冷卻液溫度90℃）發動機中低負荷運行時，查看氧傳感器的數據流中電壓值的變化頻率為10秒鐘內至少在8次以上。氧傳感器輸出的電壓在0.3～1.2 V范圍快速變化，其中怠速及慢加速時氧傳感器輸出的電壓會偏向高的一端，在中等負荷或2000轉以上固定轉速時氧傳感器輸出的電壓會偏向低的一端。特別要注意的是許多電控系統為配合排放控制對ECU的控制進行了一定的設定（發動機處于開環工作狀態），如發動機在冷卻液溫度較低時不檢測氧傳感器；啟動發動機時不檢測氧傳感器；急加速（或超車）時不檢測氧傳感器；因此，在維修檢測時不要引起誤判。

2 氧傳感器常見故障

許多氧傳感器的故障與發動機的工作狀態或某些元件的工作有關，如氧傳感器的輸出電壓持續偏低，反映為混合氣偏稀，有可能是由進氣系統出現漏氣，空氣流量計損壞，個別噴油器堵塞或不噴油；如氧傳感器的輸出電壓持續偏高，反映為混合氣偏濃，有可能是由于空氣濾清器過臟、空氣流量計損壞，少數噴油器漏油或關閉不嚴；因油品不符合要求造成的氧傳感器故障：油品的質量問題會造成氧傳感器“中毒”現象，用解碼器查看氧傳感器的數據流可以看到電壓輸出的變化十分緩慢， 一旦氧傳感器的表面被嚴重污染會造成氧傳感器檢測不到正常的氧的濃度，同時ECU不能獲得正確的反饋，從而給出不正確的空燃比濃度（極濃），這種情況往往引起排氣消聲器被炸，同時遭到損壞的還有三元催化器。由點火系引起的氧傳感器故障，因為點火系工作中的點火過早、點火過遲、缺火也會造成氧傳感器的高溫損壞或性能的降低。ECU與氧傳感器之間的線路出現問題而不正常，這種情況多出現在事故車或老舊車型，多數時候需更換線束總成。氧傳感器本身的問題，氧傳感器的正常工作溫度為300℃-500℃加上工作時排氣管尾氣的持續高溫環境非常惡劣，通常有3線或4線的氧傳感器其內部有大功率的加熱電阻工作到一定時間容易被燒毀，過高的溫度也容易使鋯或鈦材料失效。

3 案例

一桑塔納2000GSI行駛120000 km后出現怠速非常不穩，加速遲緩，動力下降。在冷起動后或重新熱起動后的開環控制期間情況稍好，但反饋控制系統進入閉環控制，工作就明顯惡化。

在冷卻液溫度90℃以上，用解碼器查看發動機工作時的氧傳感器數據流電壓在2500 r/min時比正常值低得多，約0.3～0.4 V且變化幅度很小，再試其他工況電壓均偏低。

分析：由于從數據流的直觀表面看好像是氧傳感器本身的問題，但是從氧傳感器工作的特點，“電壓值的變化頻率為10秒鐘內至少在8次以上及正常工作溫度為300℃～500℃。”可以判斷氧傳感器正常這些都可以從數據流內容查看，從氧傳感器數據流電壓在2500 r/min時比正常值低得多，約0.3～0.4 V且變化幅度很小，再試其他工況電壓均偏低的情況初步判斷混合氣偏稀。

檢查與排除：熄火查看發動機的進氣系統，空氣流量計的線路連接及曲軸箱通風系統均正常，發動機起動后查看故障碼為第2缸失火（缺缸），進一步檢查點火系正常，檢查噴油器時發現該噴油器通斷電時無反應，更換噴油器后啟動，各數據流參數正常。

通過以上過程我們可以看出，汽車氧傳感器故障故障是屬于較為復雜的汽車故障分析時必須綜合各種因素加以考慮，猶其像上述案例更是要對氧傳感器的材料結構、工作特點、正常的工作溫度有較深入的了解，并熟練運用現代化的診斷工具如示波器、解碼儀進行分析判斷才能真正找到問題所在。

參考文獻

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