汽车氧传感器的作用及氧传感器故障实例分析

前言

汽车给人们的生活带来了很大的便利，但是汽车尾气又污染了我们的生活环境。随着汽车排放法规的出台，能够有效减排的汽车氧传感器就这样产生了。汽车氧传感器的作用是使发动机得到最佳浓度的混合气，从而达到降低有害气体的排放量和节约燃油之目的。本文介绍汽车氧传感器的作用并结合实例对汽车氧传感器故障作出分析。

1、汽车氧传感器的作用

汽车氧传感器的作用是测定发动机燃烧后的排气中氧是否过剩的信息，即氧气含量，并把氧气含量转换成电压信号传递到发动机计算机，使发动机能够实现以过量空气因数(λ=1)为目标的闭环控制;确保三效催化转化器对排气中的碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化合物(NOX)三种污染物都有最大的转化效率，最大程度地进行排放污染物的转化和净化。

汽车氧传感器用于检测进入三元催化转换装置的排气气体状态，是使用三元催化转换装置发动机上必不可少的传感器。发动机的空燃比一旦偏离理论空燃比，三元催化剂对CO、HC和NOx的净化能力将急剧下降。所以为了使装有三元催化转换装置的发动机达到最佳的排气净化性能，必须把混合气的空燃比控制在理论空燃比附近很窄的范围内。目前已在汽车上使用的氧传感器有氧化锆式和氧化钛式两种。

2、汽车氧传感器在电动汽车中的作用

氧传感器随时检测排气中的氧浓度，并随时向微机控制装置反馈信号。微机则根据反馈来的信号及时调整喷油量(喷油脉宽)，如信号反映混合气较浓，则减少喷油时间;反之，如信号反映较稀，则延长喷油时间。从而使混合气的空燃比始终保持在理论空燃比始终保持在理论空燃比附近。这就是燃料闭环控制或称燃料反馈控制。

常用的氧传感器有氧化锆式和氧化钛式两种。以氧化锆式为例，正常情况下当闭环控制时氧传感器的电压信号大约在0至1 V之间波动，平均值约450 mV。当混合气体浓度稍浓于理论空燃比时，氧传感器产生约800 mV的高电压信号;当混合气浓度稍稀于理论空燃比时，氧传感器产生接近100 mV的低电压信号。因此可以说，氧传感器是一个随时向微机反馈空燃比信息的“通信员”。

3、汽车氧传感器检测

发动机ECU监视氧传感器信号并根据氧传感器信号电压调节供油量。如果氧传感器信号有异常，则设置故障码。在检修氧传感器时需要注意的是主氧传感器的电压值在0.1V~0.9V之间变化，副氧传感器的电压值在0.5V~0.7V之间波动。氧传感器信号有异常并不一定是氧传感器的故障。不要盲目地就更换氧传感器。检查氧传感器信号电压或波形是否正常是这类故障判断的关键。应该先用示波器观察氧传感器信号波形，当发动机燃烧浓混合气时氧传感器电压能达到0.8V以上，当发动机燃烧稀混合气时氧传感器电压能下降到0.2V以下，则可确定氧传感器的性能良好。

汽车氧传感器故障实例分析

在实践修理中，会经常遇到关于氧传感器的故障例子，下面就结合自己在工作中遇到的一个案例，介绍氧传感器故障的检测与维修方法。

3.1 故障现象

一辆丰田LEXUS LS400轿车，已经跑了10万多公里，车主反映车子加速没有以前顺畅，松油门时怠速有轻微的振动，发动机故障灯时亮时不亮，油耗也明显增加。于是来到我厂进行检测、维修。

3.2 故障检测与诊断

我接到车后根据车主反映的情况，先对车进行了初步的检查。进行自诊断，读取故障码。故障代码显示为混合气过浓或过稀，从而得到大概的故障部位在进气系统、燃油供给系统、点火系统。可能的主要故障部件为空气流量计、水温传感器、节气门位置传感器、油压调节器、点线圈、高压线、火花塞及氧传感器。本着先易后难的原则逐一进行检测，推断故障所在。

因为空气流量计、水温传感器、节气门位置传感器都有一个确定的故障码，如有问题，都会被控制单元记录下来，会有故障码读出，根据故障自诊断情况，这些部件都没有故障代码，基本可以确定上诉部件没有故障。而氧传感器是受其它因素影响较多的元件，应该先检测其它的元件，最后检查氧传感器。

a) 进气系统的检修

进气系统中最常见的故障是空气滤清器堵塞，这会引起进气量不足，使可燃混合气过浓而引起发动机加速无力，油耗增加等等故障现象。拆开检查后，发现有点脏，但不太严重，把它吹干净后装回，起动发动机，测量怠速进气歧管真空度，测得为62kPa。符合要求。说明进气系统密封良好，发动机密封性正常。排除了发动机机械故障的可能性。

b) 燃油供给系统检修

如果燃油压力过高或过低，喷油器工作不良，都会引起上述故障。用汽油压力表测量燃油压力怠速为225kPa。停车后短接电动汽油泵两检查端子Fp和+B6，测得的静态油压为304kPa，5分钟后燃油系统的保持压力为196kPa。说明电动汽油泵工作良好，喷油器无泄漏。拆下喷油器台试，喷油量和喷油状况都没问题，故障也不在此。

c) 点火系统检修

点火系统工作不正常会引起燃烧不充分，发动机动力下降，油耗增加。拆下火花、分缸线、分火头、高压线圈进行检查，发现除了铂金火花塞有点黑和电极烧蚀外，其它的都在技术要求的范围之内。车辆行驶了10多万Km，火花塞烧蚀不足为奇，但发黑则为燃烧不充分或混合气过浓引起。再进一步检查发现，8个火花塞都是一样，很均匀，这就可能是发动机喷油量控制不好而引起的问题了。

d) 氧传感器的检修

根据电路图，断开发动机ECU与氧传感器的联接，对氧传感器进行检测，测量左右两边的主氧传感器加热元件的电阻，都在5.1~6.3Ω之间，没有问题，接着测量ECU端子HTL和HTR对搭铁的电压在9~14V之间，也没有问题。只有检查氧传感器的工作情况了。按要求装好拆下的拆下的部件，起动发动机，并热车到正常的工作温度，连接诊断插座上的E1和te1端子，用万用表的正极表棒连接到插座的VF1和VF2端子，负极表棒连接到E1，高怠速(2500r/min)运转2分钟以加热氧传感器，然后将发动机速保持在2500r/min。分别计算电表在0~5V之间的波动次数(正常应在每10秒内波动8次左右)，测得的波动次数为零。始终保持在0V，问题可能是氧传感器信号问题。再测量端子OX1、OX2端子跟E1之间的电压在0.5V以下，只有0.1~0.2V(正常应在0.5V以上)，这就说明氧传感器不工作，问题终于找到了。由于氧传感器不能正常地把信号反馈给发动机ECU，不能对喷油器的喷油肪宽进行控制和修正，产生混合气过稀、过浓现象，导致出现了前诉问题。最后更换2个氧传感器和火花塞后，试车故障再也没有出现。

结语

氧传感器的作用是测定发动机燃烧后的排气中氧是否过剩，最大程度地进行排放污染物的转化和净化。由于氧传感器安装在高温的排气管上,工作环境恶劣,时间长了就会造成其输出信号不准确,所以氧传感器到一定时间必须进行检查,否则燃油控制系统也得不到精确的控制。