一、氧传感器的功能:
测定发动机排气中氧气含量,确定汽油与空气是否完全燃烧。电子控制器根据这一信息实现以过量空气系数λ=1为目标的闭环控制,以确保三元催化转化器对排气中HC、CO和NOX三种污染物都有最大的转化效率。
氧传感器安装在发动机的排气管上,位于三效催化转化器之前,用于测量废气中的氧含量。如果废气中的氧含量高,说明混合气偏稀,氧传感器将这一信息输入发动机电控单元(ECU),ECU指令喷油器增加喷油量;
后氧传感器(安装在三元后面)前氧传感器(安装在三元催化前面)如果废气中的氧含量低,说明混合气偏浓,ECU指令喷油器减少喷油量,从而帮助ECU把混合气的空燃比控制在理论值(14.7)附近。
气缸内燃烧空气与燃油质量比值因此,氧传感器相当于一个混合气的浓度开关,它是电喷发动机实行闭环控制不可缺少的重要部件。
二、氧传感器工作原理:
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),利用氧化锆骨外两侧的氧浓度差,产生电位差,且浓度差越大,电位差越大。大气中氧的含量为21%,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缺火产生的废气中含有较多的氧,但仍比大气中的氧少得多。目前用的最多的氧传感器是氧化锆式的氧传感器,它的内腔与大气接触,外表面与废气接触,℃时可将气体中氧气电离成氧离子,利用内外两侧氧离子溶度差向外输出电压给发动机控制单元。
氧化锆式氧传感器电离原理发动机只有达到一定的温度才能激活氧传感器。因此,检测氧传感器前,必须对发动机充分预热,在氧传感器达到正常工作温度℃~℃以后才能进行检测,在此之前,氧传感器的电阻大,如同开路。这也是我们冬天为啥要预热发动机的原因之一。
目前有的车型采用主、副2个氧传感器,主氧传感器(在前)通常带有加热器,副氧传感器不带加热器,要依靠废气预热,温度超过℃才能正常工作。但是大多数车型还是主副氧传感器都带加热器,都是4线式的。
对于加热型氧传感器,其加热电阻的阻值一般为5Ω~7Ω。如果加热电阻被烧蚀(电阻为无穷大),氧传感器很难快速达到正常的工作温度,此时应当更换氧传感器。
三、氧传感器的常见故障
氧传感器故障分析氧传感器中*
氧传感器中*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*,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,使氧传感器失效,这时就只能更换了。
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。
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。
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。
四、氧传感器的检查方法
1、氧传感器的故障确认采取“时域判定法”
所谓“时域判定法”,是指某传感器的输出信号是否在一定的时间内发生变化以及变化的范围、频率是否符合标准值,如果不发生这种变化,自诊断系统即确认其有故障。
氧传感器提供的信号电压标准为0.1V~1.0V,并且在这个范围内快速波动,其波动频率标准为10秒内不少于8次。当氧传感器输出的信号电压在0.1V~0.3V之间波动时,ECU判定为混合气偏稀;当氧传感器的信号电压在0.6V~0.9V之间波动时,ECU判定为混合气偏浓;
信号角检测当信号电压为0.45V左右时属最佳。如果氧传感器在一定的时间内没有0.45V左右的基准信号电压输出,或者信号电压波动的频率不符合标准,即确认氧传感器已经失效。正因为如此,检测氧传感器的反馈信号,目前没有其他设备比示波器更加快捷和有效。
2、氧传感器是一种多元故障的“报警器”
氧传感器及其线路发生的故障会被电控单元(ECU)存储并且报警。一旦氧传感器输入ECU的信号电压<0.45V,或者信号电压波动的频率<20次/min时,ECU就判定为可燃混合气太稀,并且增加喷油量,使油耗增大,故障灯点亮,同时存储故障代码。这种故障属于氧传感器的“自生性故障”。事实上,不仅氧传感器发生自生性故障时会报警,而且发生他生性故障也会报警。所谓“他生性故障”,是指电控组件本身没有故障,是相关组件工作不良的影响而引起控制系统报警。例如电动燃油泵、燃油滤清器、喷油器、三效催化转化器等发生了脏堵,严重影响了空燃比(A/F)的大小,故障灯也点亮,故障码显示为“氧传感器故障”,此时氧传感器本身其实并没有损坏。从这个意义上说,氧传感器是发动机多元故障的“代言人”。因此,当电喷发动机出现怠速不稳、缺火、喘抖或者油耗增加等故障时,都应当调取并且解读故障代码,很可能显示“氧传感器故障”。但是,显示“氧传感器故障”故障代码并不一定就是氧传感器本身损坏,线路短路、断路或者ECU内部控制电路有问题也会输出同样的故障代码。因此,当显示“氧传感器损坏”故障码时,应当进行综合分析和判断,辨明是氧传感器的自生性故障还是他生性故障,以确定故障的具体部位。
3、氧传感器的3种检测方法⑴分工况检测:氧传感器输出的信号电压(指ECU导线侧连接器端子对地的电压)应当符合下面的要求——
a.点火开关位于ON位置时,信号电压大约为0V;
b.发动机冷机怠速运转时,信号电压大约为0V;
c.发动机预热后怠速运转时,信号电压大约为0V~1.0V;
d.发动机预热后加速运转时,信号电压大约为0.5V~1.0V;e.发动机预热后减速运转时,信号电压大约为0V~0.4V。
⑵灵敏度检测:起动发动机,让发动机以r/min的转速运转3min,使氧传感器达到工作温度。发动机继续以r/min的转速运转,同时测量氧传感器的信号电压,如果信号电压在0.1V~1.0V之间波动的次数为10s内大于8次,说明氧传感器的灵敏度正常。否则,应当更换氧传感器。
波形图⑶模拟检测:拔下一根发动机的真空软管,模拟混合气变稀,若氧传感器的信号电压下降到0.1V~0.3V;堵住空气滤清器的进气口,模拟混合气变浓,若氧传感器的信号电压上升到0.8V~1.0V,说明氧传感器工作正常。如果氧传感器的信号电压不发生上述变化,说明氧传感器有故障,应该予以更换。