氧传感器的故障检测与诊断

氧传感器的故障检测与诊断关键词：氧传感器故障诊断检测一、氧传感器结构：氧传感器采用二氧化锆（是一种在有氧气的情况下能产生小电压的陶瓷材料）作敏感元件，即在传感器端部有一个由二氧化锆做成的试管状的套管，传感器内侧通大气，外侧暴露在排气中。发动机排出的废气，穿过装在排气歧管中的氧传感器的端部，与二氧化锆的外侧接触。空气从传感器的另一端进入，与套管的内侧接触。套管的内外表面覆盖了薄层多孔铂（白金）作为电极，内表面是负极，外表面是正极。铂起催化作用，使排气中的氧与一氧化碳反应，减少排气中的含氧量，提高传感器的灵敏度。一般在外侧电极表面还有一个多孔氧化铝陶瓷保护层，它可以防止废气烧蚀电极，但废气能够渗进保护层与电极接触。二，氧传感器工作原理：车用氧传感器是汽车电子燃油喷射系统（ECU）的核心器件，用来检测发动机排气中的氧含量，并根据所侧得数据输出信号电压，反馈给ECU，从而控制喷油量的大小，使汽车空燃比达到最近状态，提高燃烧效率，降低有害气体（如：CO、HC和NOX）的排放，从而达到减少环境污染及节约能源的目的。该传感器的基本元件是氧化锆（ZRO2）固体电解质。氧化锆制成试管试的管状，亦称锆管，固定在带有安装螺纹的固定套中，内外表面都覆盖着一层电极，内表面与大气相通，外表面与废气接触。氧传感器安装在排气管上，为了防止废气中的杂质腐蚀电极，在锆管外表的电极上覆盖着一层保护层，并且还加装有防护套管，套管上开有槽口，这样既可以防止废气烧蚀电极，又可保证废气渗进保护层，与电极接触。氧化锆是一种具有氧离子传导性的固体电解质，氧化锆在高温下具有这样一种特性，既当内外侧的氧浓度差较大时，就会产生电动势。大气一侧和汽车排放废气一侧的氧气浓度既氧分压是不同的。氧传感器的工作原理与干电池相似，传感器中的氧化锆元素起类似电解液的作用。其基本工作原理是：在一定条件下（高温和铂催化），利用氧化锆内外两侧的氧化浓度程度差，产生电位差，且浓度差越大，电位越大。大气中氧的含量为20%，浓混合气燃烧后的废气实际上不含氧稀混合气燃烧后生成的废气或因却火产生的废气中含有较多的氧，但仍比大气中的氧少得多。在高温及铂的催化下，带负电的氧离子吸附在氧化锆套管的内外表面上。由于大气中的氧气比废气中的氧气多,套管上与大气相同一侧比废气一次吸附更多的负离子，两侧离子的浓度差产生电动势。当套管废气一侧的氧浓度低时,在电极之间产生一个高电压（0.3～1V）,这个电压信号被送到ECU放大处理，ECU把高电压信号看作浓混合气,而把低电压信号看作稀混合气。根据氧传感器的电压信号，电脑按照尽可能接近14.7：1的理论最佳空燃比来稀释或加浓混合气.因此氧传感器是电子控制燃油计量的关键传感器.氧传感器只有在高温时（端部达到300°C以上）其特性才能充分体现,才能输出电压。它在约800°C时,对混合气的变化反应最快,而在低温时这种特性会发生很大变化。在使用三元催化转化器降低排放污染的发动机上，氧传感器是比不可少的。三元催化转化器安装在排气管的中段，它能净化排气中CO、HC和NOx三种主要的有害成分，但只在混合气的空燃比处于接近理论空燃比的一个窄小范围内，三元催化转化器才能有效地起到净化作用。故在排气管中插入氧化传感器，借检测废气中的氧浓度测定空燃比。并将其转换成电压信号或电阻信号，反馈给ECU。ECU控制空燃比收敛于理论值。三，氧传感器的常见故障：1.氧传感器中毒氧化传感器是经常出现的且较难防治的一种故障，尤其是经常使用含铅汽油的汽车，即使是新的氧传感器，也只能工作几千公里。如果只是轻微的铅中毒，接着使用一箱不含铅的汽油就能消除氧传感器表面的铅，使其恢复正常工作。但往往由于过高的排气温度，而使铅侵入其内部,阻碍了氧离子的扩散，使氢传感器失效，这时就只能更换了。另外，氧传感器发生硅中毒也是常有的事。一般来说，汽油和润滑油中含有的硅化合物燃烧后生成的二氧化硅硅橡胶密封垫圈使用不当散发出的有机硅气体，都会使氧传感器失效，因而要使用质量好的燃油和润滑油。修理时要正确选用和安装橡胶垫圈，不要在传感器上涂敷制造厂规定使用以外的溶剂和防粘剂等。2．积碳由于发动机燃烧不好，在氧传感器表面形成积碳，或氧传感器内部进入了油污或尘埃等沉积物，会阻碍或阻塞外部空气进入氧传感器内部，使氧传感器输出的信号失准，ECU不能及时地修正空燃比。产生积碳，主要表现为油耗上升，排放浓度明显增加。此时，若将沉积物清除，就会恢复正常工作。3.氧传感器陶瓷碎裂氧传感器的陶瓷硬而脆，用硬物敲击或用强烈气流吹洗，都可能使其碎裂而失效。因此，处理时要特别小心，发现问题及时更换。4.加热器电阻丝烧断对于加热型氧传感器，如果加热器电阻丝烧蚀，就很难使传感器达到正常的工作温度而失去作用。5.氧传奇内部线路段脱。四、氧化传感器的检查方法1.氧化传感器加热器电阻的检查拔下氧化传感器线束插头，用万用表电阻挡测量氧化传感器接线端中加热器接柱与搭铁住之间的电阻，其阻值为4-40Ω（参考具体车型说明说）。如不符合标准，应更换氧化传感器。2.氧化传感器反馈电压的测量测量氧化传感器的反馈电压时，应拔下氧化传感器的线束插头，对照车型的电路图，从氧化传感器的反馈电压输出接线柱上引出一条细导线，然后插好线束插头，在发动机运转中，从引出线上测出反馈电压（有些车型也可以由故障检测插座内的OXI或OX2端子内直接测得氧化传感器的反馈电压）。对氧化传感器的反馈电压进行检测时，最好使用具有低量程（通常为2V）和高阻抗（内阻大于10MΩ）的指针型万用表。具体的检测方法如下：（1）将发动机热车至正常工作温度（或启动后以2500r/2min）:（1）将万用表电压挡的负表笔接故障检测插座内的E1或许电池负极，正表笔接故障检测插座内的OX1或OX2插孔，或接氧传感器线束插头上的引出线：（3）让发动机以2500r/min左右的转速保持运转，同时检查电压表指针能否在0-1V之间来回摆动，记下10S内电压表指针摆动的次数。在正常情况下，随着反馈控制的进行，氧化传感器的反馈电压将在0.45V上下不断变化，10s内反馈电压的变化次数应不少于8次，如果少于8次，则说明氧化传感器或反馈控制系统工作不正常，其原因可能是氧化传感器表面有积碳，使灵敏度降低所致。对此，应让发动机以2500k/min的转速运转约2min，以清除氧化传感器表面的积碳，然后再检查反馈电压。如果在清除积碳后电压表指针变化依旧缓慢，则说明氧换传感器损坏，或电脑反馈控制电路有故障：（4）检查氧化传感器有无损坏拔下氧化传感器的线束插头，使氧化传感器不再与电脑连接反馈控制系统处于开环控制状态。将万用表电压挡的正表笔直接与氧化传感器反馈电压输出接线柱链接，负表笔良好搭铁。在发动机运转中测量反馈电压，先脱开接在进气管上的曲轴箱强制通风管或其他真空软管，人为地行程稀混合气，同时观看电压表，其指针读数应下降。然后接上脱开的管路，在拔下水温传感器接头，用一个4～8kΩ的电阻代替水温传感器，人为地形成浓混合气，同时观看电压表，其指针读书应上升。也可以用突然踩下或松开加速器踏板的方法来改变混合气的浓度，在突然踩下加速踏板时，混合气浓，反馈电压应上升：突然松开加速踏板时，混合气变稀，反馈电压应下降。如果氧化传感器的反馈电压无上述变化，表明氧化传感器已损坏。五、氧化传感器的诊断1、计算机电源线故障会使汽车发动机的性能变差，经济性下降，所以在进行汽车电脑的更换作业之前应该首先检查计算机的电源线。（电源线中应该是包括了底线才算是完整的电源线）。2、如果氧化传感器的电压信号高于标准值，有可能是传感器被污染，很多时候在这种情况下它会使空燃比变浓的。3、如果传感器的电压信号低于标准值，则可能是传感器出现故障，它会导致发动机的空燃比变稀。4、在检查氧传感器时必须用数字式万用表，或示波器。5、如果氧传感器的加热器有故障，它有可能会延长发动机的开环工作时间，使油耗量升高。6、发动机冷却液温度传感器可以用数字表或是模拟表来检查它的特性。7、某些计算机的ECT电路中，在发动机的某一温度时会控制一个内部电阻器，改变传感器上的电压，在测量中如果遇见这时的电压异常，并不能说明传感器有故障。8、测试发动机冷却液温度传感器和进气温度传感器可以使用完全相同的操作程序，唯一需要注意的是它们的温度变化曲线不同，所以在相同的温度时不会有相同的电压信号。9、在节气门打开，检查节气门位置传感器电压信号时，可以通过适当力度的震动来检查传感器的稳定性，某些电路虚接的故障用这种方法很有效。10、许多四线式节气门位置传感器中包含一个怠速位置开关，用来在节气门处于怠速位置时向发动机控制单元提供发动机的工作状态信息。11、有些情况下，可以松开节气门位置传感器的固定螺丝，转动传感器的壳体来调节节气门处于怠速位置时的电压信号。12、如果进气歧管绝对压力传感器输出的是频率信号，就不能用普通的万用表来测试它了。13、许多进气歧管绝对压力传感器输出的都是由大气压力转换成的电压信号，这类信号可以用接通点火开关的方法来检查它的好坏。（这种方法只能证明传感器还能工作，如果是输出精度下降用这种方法是检查不出来的。）14、在检查进气歧管绝对压力传感器的输出电压信号时，传感器内应该有一定的真空度。大多数情况下每隔10签帕检测一次它的输出信号就能做出判断。15、测量翼板式进气流量传感器的电压信号时可以在传感器的翼板从全转到全开的过程中进行检查，观察输出信号的电压值和连续性。16。、有些热阻式或是热线式的进气流量传感器由发动机电脑提供频率变化的电压信号，这类的传感器只能用可以测试频率的万用表来检查它的电压。17、排气在循环阀位置传感器的电压信号将在阀关闭是的0.8v到阀全开时的4.5v之间变化。18、计算机用车速传感器的信号来控制变矩器的离合器、形势时换档、以及行车电脑的数据采集。总结氧传感器是目前最佳的燃烧气氛测量方法，具有结构简单。响应速度，维护容易，使用方便，测量正确等优点。运用该传感器进行燃烧气氛测量和控制即能稳定和提高产品质量，又可缩短生产周期，节约能源。