申小勛

摘 要：氧傳感器作為減少排放污染，提高汽車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性能的設(shè)備，已廣泛裝配在安裝三元催化劑的汽車(chē)上。如果燃燒室內(nèi)可燃混合氣燃燒不充分，廢氣中含有大量CO、HC和NOX有害氣體，三元催化劑的凈化能力將急劇下降，降低汽車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性能和污染大氣，所以在排氣管中和三元催化劑后端（有的是單氧傳感器，只在排氣管中安有氧傳感器）安裝氧傳感器，通過(guò)氧傳感器檢測(cè)排氣中氧的濃度，向發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元發(fā)出信號(hào)，再由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元控制噴油脈寬，增減噴油量，把可燃合氣控制在空燃比理論值附近。文章主要介紹了氧傳感器類(lèi)型，工作原理，以及對(duì)它故障的簡(jiǎn)單判斷、檢測(cè)與分析。

關(guān)鍵詞：氧傳感器；空燃比；檢測(cè)；分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TK407 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）05-0183-02

Abstract： As a device for reducing emission pollution and improving the economic performance of automobile fuel， oxygen sensors have been widely assembled on vehicles with three yuan catalyst. If the combustion chamber combustible mixed gas incomplete combustion， gas containing large amounts of CO， HC and NOX harmful gas purification capacity of three yuan catalyst will decline sharply， reducing the fuel economy performance and air pollution. Therefore， in the exhaust pipe and three element catalyst back-end （some single oxygen sensor， only in the exhaust pipe is installed oxygen sensor） oxygen sensor is installed， the concentration of oxygen in the exhaust oxygen sensor， sends a signal to the engine control unit， then the engine control unit controls the fuel injection pulse width， increase or decrease the amount of fuel injection， the combustible gas burning near the control than the theoretical value in the air. This article mainly introduces the type of oxygen sensor， the working principle， and the simple judgment， detection and analysis of its fault.

Keywords： oxygen sensor； air fuel ratio； detection； analysis

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生活水平的提高，汽車(chē)已經(jīng)進(jìn)入到千家萬(wàn)戶(hù)，成為生產(chǎn)生活的必需品。同時(shí)，汽車(chē)尾氣排放作為大氣的主要污染源，近幾年，越來(lái)越被人們所關(guān)注。汽車(chē)尾氣已經(jīng)成為大氣主要污染源之一，其有害成分一氧化碳CO、碳?xì)浠衔颒C、氮氧化物NO、硫化物SO以及微粒物質(zhì)給人們生產(chǎn)生活帶了嚴(yán)重影響；其中CO、HC和NO是汽車(chē)污染控制的主要大氣污染成分。汽車(chē)尾氣凈化的主要方法是利用催化劑將其有害成分CO、HC和NO 通過(guò)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成為無(wú)害的CO2、H2O和N2。為了減少有害氣體排放，必須把空燃比控制在理論值（14.7：1），實(shí)際上，可燃混合氣不可能絕對(duì)在這一比例，所以利用氧傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、燃油噴射系統(tǒng)構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng)成為關(guān)鍵。同時(shí)，使用三元催化劑進(jìn)一步減少有害氣體的排放。

1 氧傳感器結(jié)構(gòu)

1.1 二氧化鋯式氧傳感器

二氧化鋯式氧傳感器是將氧化鋯燒結(jié)成試管狀并在內(nèi)側(cè)和外側(cè)鍍鉑金電極，其內(nèi)側(cè)注入大氣并使氧濃度保持一定，而外側(cè)則處于接觸排氣的狀態(tài)。如圖1。

氧化鋯傳感器內(nèi)側(cè)通大氣，外側(cè)裸露在排氣中。如果陶瓷體內(nèi)側(cè)大氣中含氧量與陶瓷體外側(cè)的氧含量不同時(shí)，在氧化鋯內(nèi)、外兩側(cè)電極間就產(chǎn)生一個(gè)電壓。當(dāng)混合氣稀時(shí)，排氣中氧含量多，兩側(cè)氧濃度差小，只產(chǎn)生小的電壓；相反，混合氣濃時(shí)電壓增大。在理論空燃比附近，電壓有突變，氧傳感器起到一個(gè)濃、稀開(kāi)關(guān)的作用。

1.2 二氧化鈦式氧傳感器

二氧化鈦式氧傳感器是利用TiO2材料的電阻值隨排氣中的氧含量的變化而變化的特性制成的，故又稱(chēng)電阻型氧傳感器。

當(dāng)排出的廢氣中氧濃度隨發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣濃度變化而變化時(shí)，氧傳感器的電阻隨之改變， 輸出電壓降也隨著變化?；旌蠚膺^(guò)濃，輸出電壓低；混合氣過(guò)稀，輸出電壓高?；旌蠚庀∨c濃所對(duì)應(yīng)的電壓和氧化鋯式氧傳感器的輸出電壓相反。濃的混合氣對(duì)應(yīng)低的輸出電壓，稀的混合氣對(duì)應(yīng)高的輸出電壓。輸出信號(hào)電壓的范圍有兩種，一種是在0～1V之間變化，另一種在0～5V之間變化。

2 氧傳感器的故障檢測(cè)

以一輛2011款捷達(dá)轎車(chē)，發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈點(diǎn)亮，發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)，并伴隨油耗升高為例。此車(chē)采用雙氧傳感器系統(tǒng)，上游和下游氧傳感器均為四線式。氧傳感器一般有單線、2線、3線、4線幾種形式。單線為氧化鋯式氧傳感器，輸出線為信號(hào)線（通過(guò)外殼搭鐵）；2線為氧化鈦式氧傳感器，其中一根線為信號(hào)線，另一根線為搭鐵錢(qián)；3線和4線為氧化鋯式氧傳感器。3線和4線的區(qū)別是：3線通過(guò)外殼搭鐵，4線有專(zhuān)門(mén)的搭鐵線。endprint

2.1 解碼器檢測(cè)

通過(guò)專(zhuān)用解碼器或通用解碼器檢測(cè)故障碼，一般為氧傳感器電位過(guò)高或信號(hào)缺失，也可以通過(guò)電腦檢測(cè)數(shù)據(jù)流。

2.2 檢測(cè)加熱元件

在室溫下，用萬(wàn)用表檢測(cè)插頭上T4c/1與T4c/2之間的電阻，在常溫下該阻值應(yīng)為1-5Ω。如果常溫下該阻值為零或無(wú)窮大，則說(shuō)明加熱元件有短路和斷路現(xiàn)象，應(yīng)該更換氧傳感器。

2.3 檢測(cè)傳感器加熱元件的電源電壓

加熱元件的電壓為蓄電池電壓，打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)后，檢測(cè)插頭上T4c/1與T4c/2之間的電壓，電壓值應(yīng)不低于11V。

2.4 檢測(cè)傳感器的信號(hào)電壓

氧傳感器正常工作必須使發(fā)動(dòng)機(jī)溫度高于60℃，自身溫度高于300℃，且發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速工況和部分負(fù)荷工況下工作。使發(fā)動(dòng)機(jī)在高速運(yùn)行2分鐘左右，用數(shù)字萬(wàn)用表檢測(cè)T4c/3與T4c/4的輸出電壓，應(yīng)在0～1之間變換。否則，氧傳感器故障，應(yīng)予以更換。

2.5 檢測(cè)氧傳感器的信號(hào)變化頻率

由于氧傳感器輸出信號(hào)為0～1伏的電壓，可用一個(gè)二級(jí)管測(cè)試。將一個(gè)二級(jí)管和一個(gè)300Ω的電阻串聯(lián)在傳感器T4c/3與T4c/4端子連接的導(dǎo)線，氧傳感器正常工作時(shí)，二級(jí)管會(huì)不停的閃爍，且閃爍頻率每分鐘應(yīng)不低于10次，否則說(shuō)明氧傳感器失效，應(yīng)更換傳感器。在檢測(cè)過(guò)程中，要適當(dāng)選用數(shù)字式萬(wàn)用表和指針式萬(wàn)用表。

在對(duì)2011款捷達(dá)轎車(chē)按如上檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)，T4c/1與T4c/2端子電阻阻值為118Ω，不在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，更換氧傳感器后試車(chē)，故障指示燈熄滅，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

3 氧傳感器的故障分析總結(jié)

氧傳感器出現(xiàn)故障時(shí)，時(shí)常會(huì)伴隨發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)故障指示燈點(diǎn)亮，且油耗升高等現(xiàn)象。當(dāng)出現(xiàn)如上故障現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)首先用解碼器進(jìn)行檢測(cè)，查出氧傳感器故障碼后，再對(duì)氧傳感器進(jìn)行檢測(cè)。但有些情況下，ECU會(huì)誤以為是氧傳感器的故障，把氧傳感器的故障碼儲(chǔ)存起來(lái)。所以在對(duì)氧傳感器進(jìn)行檢測(cè)的同時(shí)，還應(yīng)從其他因素進(jìn)行考慮。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速狀態(tài)下，節(jié)氣門(mén)開(kāi)度增大，節(jié)氣門(mén)開(kāi)度傳感器便向ECU輸入一個(gè)當(dāng)前節(jié)氣門(mén)開(kāi)度的實(shí)際信號(hào)電壓，ECU控制燃油系統(tǒng)增大噴油脈寬，提高噴油量，而如果有節(jié)氣門(mén)臟污的情況，實(shí)際的進(jìn)氣量小于理論進(jìn)氣量，混合氣過(guò)濃不能充分燃燒，廢氣中的含氧量增大。當(dāng)氧傳感器檢測(cè)到廢氣，輸出大的電壓值，ECU會(huì)誤認(rèn)為是氧傳感器出了問(wèn)題，將故障碼存儲(chǔ)在ECU中。當(dāng)我們用解碼器檢測(cè)后，就會(huì)誤以為是氧傳感器的故障，這時(shí)候，即便我們更換氧傳感器，故障依舊。

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