浅谈氧传感器故障的诊断与排除

-1-浅谈氧传感器故障的诊断与排除世界各国对汽车尾气排放标准要求越来越严格，电喷汽车越来越受市场的追捧。氧传感器是现代汽车控制废气排放，提高燃油经济型的重要传感器之一。在国外规定，一般汽车行驶8-10万KM氧传感器就应更换。因为氧传感器失效或其线路有故障，会导致发动机喷油过浓或过稀，令电喷汽车性能下降和油耗增大。一、故障现象一辆日本三菱公司生产的轿车，行驶中出现怠速不稳，加速不良，发动机转速在2500R/min时提速缓慢，要踩下油门踏板2-3S后转速才能提升的现象。使用故障检测仪VGA1551检测，提取的故障代码含义为‘氧传感器信号不良：。二、氧传感器功用与工作原理氧传感器是实现闭环控制的电控汽油喷射系统的主要部件，如图所示。它用于检测废气中氧含量，实现空燃比的闭环反馈控制。氧传感器通常安装在发动机的排气管上，用来检测排气中氧离子的含量以获-2-得混合气的空燃比信号，并将该信号转换成电压信号输入到燃油喷射系统的控制电脑ECU中，ECU根据氧传感器的信号，对喷油时间进行修正，使喷油量保持在最佳值，令发动机动力性、经济性、排气净化达到最佳状态。发动机工作时，废气从氧传感器外表面即工作面流过，因高温使氧分子发生电离，由于锆管内外表面的两个电极之间产生一个微小的电压，正常工作时氧传感器输出电压在0.1-0.9V之间。当发动机燃烧浓混合气时，废气中含氧量较少，锆管中氧离子移动较快，产生电压约1v；当燃烧稀混合气时，废气便有一定量的氧分子，使锆管中氧气移动能力减弱，只产生0—0.1v的电压。即喷油量偏少→空燃比大→废气中氧含量大→氧传感器产生0.1v电压→ECU控制喷油量增大;喷油量偏大→空燃比小→废气中氧含量少→氧传感器产生0.9v电压→ECU控制喷油量减少氧传感器就是将所检测到的电压信号传送信息反馈给ECU。ECU根据氧传感器的信号来不断调整喷油脉冲宽度，改变喷油量，使喷油量始终在理想值14.7:1附近上下波动，以达到理想空燃比的要求。计算机根据氧传感器的信号对喷油器的喷油量进行修正。它将氧传感器信号以0.5v为界进行划分，大于0.5v为混合气过浓，小于0.5v为混合气过稀。在发动机运转过程中，若混合气较浓，使实际空燃比小于理论空然比，即反馈电压大于0.5v，计算机便控制喷油器减少喷油量，使混合气逐渐变稀，空燃比升高；反之则反。其反馈控制过程下图所示；在反馈控制过程中，由于从喷油器喷油过程开始，至氧传感器检测排出的氧分子浓度止，要经过进气、压缩、做功、排气及氧传感器响应等过程，需要一定的时间。因此，要准确地保持混合气浓度在理论空燃比附近一个狭小的范围内波动，氧传感器的输出电压也要在-3-0.1-1.0v间不断变化，通常每10s变化8次以上。如果没有氧传感器，发动机就不知道混合气的混合情况，在进行修正喷油时也就不知道该修正多少喷油时间才合适，这就会造成混合气过浓或过稀，所以氧传感器信号不良常常会造成发动机怠速不稳、加速不良、排气冒黑烟、耗油量大、发动机故障灯亮等故障现象。三、故障的原因分析一般车辆的氧传感器及线路故障，ECU会以故障代码储存记忆并控制故障灯警告灯闪烁。当故障代码显示为氧传感器问题时，故障原因除了氧传感器损坏外，线路短路。断路或ECU内控制电路有问题也会输出同样的故障代码，因此必须通过全面检测去查出故障的真正原因。在使用氧传感器过程中，会因多种因素导致其工作不良或损坏，使发动机出现怠速不稳，缺火、震抖、加速不良和油耗增加等故障。当氧传感器本身发生故障时，我们可以通过观察其顶端工作的颜色来判断故障。(1)顶端呈棕色。此特征是由铅污染所引起。资料显示。使用含铅汽油行驶500KM左右，就会使铅黏附在传感器工作面而发生铅中毒，使氧传感器灵敏度下降，造成输出信号偏差，丧失信息反馈功能。(2)顶端呈白色。此特征大多是由于发动机在维修时使用了硅密封胶所致。实践表明，任何含有醋酸起硫化作用的硅胶都将损害氧传感器。当醋酸硅胶在有润滑油流动的部位时，醋酸蒸发，进入曲轴箱，经过PVU系统进入气缸，最终经排气管排出而损坏氧传感器。另外，汽油和润滑油中含有的硅化合物燃烧生成二氧化硅，发动机使用硅橡胶密封圈散发出有机硅气体，这些都将使氧传感器失效。当硅污染导致氧传感器失效或损坏时，一般应更换氧传感器。(3)顶端呈黑色。，积碳引起顶端呈黑色，属于正常想象。但积碳沉积过多，会影响信息反馈的灵敏度。对此，应定期清除积碳，并按照规定进行更换。根据氧传感器的工作原理分析，氧传感器数据反映的是发动机整个系统燃烧的情况，它的故障代码有两种含义；‘自身故障码’，即氧传感器本身损坏或线路短路，断路；‘他身故障码；，即混合气过稀或过浓影响到氧传感器的电压反馈。所以有氧传感器故障码存储不一定-4-说明氧传感器就坏了，应进行数据分析。其实氧传感器的数据分析不仅可以分析其本身的故障，用它的动态数据还可以分析发动机混合气的燃烧情况。氧传感器线路故障诊断有如下几方面；(1)氧传感器电压正常。大多数车一般都可以通过国产通用型解码器，读出发动机的动态传输数据流，如果动态数据在0.5v左右跳动，在0.1-0.9v之间变化，且在0.5v上下跳动的频率基本相等，那么氧传感器是正常的，混合气燃烧比较好。(2)氧传感器电压过高。如果氧传感器的动态数据一直在0.5v以上跳动，说明混合气太浓，发动机自诊断系统一般输出氧传感器故障码或混合气过稀故障码，发动机故障警告灯亮。造成混合气过浓的故障原因有；喷油嘴漏油，空气滤清器堵塞，点火正时不良，其他影响混合气过浓的传感器工作不良等。(3)氧传感器电压过低。如果氧传感器的动态数据一直在0.5v以下跳动，说明混合气太稀，发动机自诊断系统一般会输出氧传感器故障或混合气过稀故障码，发动机故障警告灯亮。此时应检查造成混合气过稀的故障原因，如喷油嘴是否堵塞，进气歧管是否漏气，燃油压力是否过低等。(4)如果数据为0v。说明氧传感器已损坏或信号线路有问题，应进一步检查氧传感器本身及线路连接。四、故障的诊断与排除根据以上原因分析，我反复研究有关氧传感器维修保养资料，按部就班地进行检测；1检查氧传感器，即拔下氧传感器线束插头，测量氧传感器接线中加热接柱与搭铁柱之间的电阻。为200Ω（标准为4-40Ω），表明传感器正常；2检查氧传感器线路，使发动机处于不工作状态，拔下氧传感器线束的插头，从氧传感器的反馈电压输出端引出一条导线，然后接好线束插头。在发动机运转时从引出线上测量信号电压，发现其信号电压一直为0.45v，拆掉进气支管上的一条真空管以此来制造稀混合气状态，但氧传感器的电压还是无变化。进一步检查氧传感器连接线，发现氧传感器信号线已断线，0.45v为电脑设置的替代信号，此时发动机电脑修正喷油将按固定值修正，而不是按实际检测到的反馈信号去控制修正喷油量。所以最终造成发动机怠速不稳，加速不良的故障。重新接好线后，汽车发动机怠速不稳，加速-5-不良的故障被排除。五、结束语通过上述方法，终于排除了这台三菱车怠速不稳，加速不良的故障。从中得出结论，造成发动机怠速不稳，加速不良的主要原因是氧传感器信号线连接段路，氧传感器反馈信号电压不能输送给电脑，以控制正确的喷油量。由于发动机电脑修正喷油只能按发动机原有设置的替代信号固定值来修正，而不是按实际检测到的反馈信号去控制修正喷油量，故导致了上述故障。参考文献1汪贵平。汽车发动机电控汽油喷射系统故障诊断与排除。北京；人民交通出版社(1995)2林平。汽车电子控制汽油喷射系统。福州；福建科学技术出版社，(1996)