发动机氧传感器检测与分析

申小勋

摘 要：氧传感器作为减少排放污染，提高汽车燃油经济性能的设备，已广泛装配在安装三元催化剂的汽车上。如果燃烧室内可燃混合气燃烧不充分，废气中含有大量CO、HC和NOX有害气体，三元催化剂的净化能力将急剧下降，降低汽车燃油经济性能和污染大气，所以在排气管中和三元催化剂后端（有的是单氧传感器，只在排气管中安有氧传感器）安装氧传感器，通过氧传感器检测排气中氧的浓度，向发动机控制单元发出信号，再由发动机控制单元控制喷油脉宽，增减喷油量，把可燃合气控制在空燃比理论值附近。文章主要介绍了氧传感器类型，工作原理，以及对它故障的简单判断、检测与分析。

关键词：氧传感器；空燃比；检测；分析

中图分类号：TK407 文献标志码：A 文章编号：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

随着经济发展和人们生活水平的提高，汽车已经进入到千家万户，成为生产生活的必需品。同时，汽车尾气排放作为大气的主要污染源，近几年，越来越被人们所关注。汽车尾气已经成为大气主要污染源之一，其有害成分一氧化碳CO、碳氢化合物HC、氮氧化物NO、硫化物SO以及微粒物质给人们生产生活带了严重影响；其中CO、HC和NO是汽车污染控制的主要大气污染成分。汽车尾气净化的主要方法是利用催化剂将其有害成分CO、HC和NO 通过化学反应转化成为无害的CO2、H2O和N2。为了减少有害气体排放，必须把空燃比控制在理论值（14.7：1），实际上，可燃混合气不可能绝对在这一比例，所以利用氧传感器、发动机控制单元、燃油喷射系统构成的闭环控制系统成为关键。同时，使用三元催化剂进一步减少有害气体的排放。

1 氧传感器结构

1.1 二氧化锆式氧传感器

二氧化锆式氧传感器是将氧化锆烧结成试管状并在内侧和外侧镀铂金电极，其内侧注入大气并使氧浓度保持一定，而外侧则处于接触排气的状态。如图1。

氧化锆传感器内侧通大气，外侧裸露在排气中。如果陶瓷体内侧大气中含氧量与陶瓷体外侧的氧含量不同时，在氧化锆内、外两侧电极间就产生一个电压。当混合气稀时，排气中氧含量多，两侧氧浓度差小，只产生小的电压；相反，混合气浓时电压增大。在理论空燃比附近，电压有突变，氧传感器起到一个浓、稀开关的作用。

1.2 二氧化钛式氧传感器

二氧化鈦式氧传感器是利用TiO2材料的电阻值随排气中的氧含量的变化而变化的特性制成的，故又称电阻型氧传感器。

当排出的废气中氧浓度随发动机混合气浓度变化而变化时，氧传感器的电阻随之改变， 输出电压降也随着变化。混合气过浓，输出电压低；混合气过稀，输出电压高。混合气稀与浓所对应的电压和氧化锆式氧传感器的输出电压相反。浓的混合气对应低的输出电压，稀的混合气对应高的输出电压。输出信号电压的范围有两种，一种是在0～1V之间变化，另一种在0～5V之间变化。

2 氧传感器的故障检测

以一辆2011款捷达轿车，发动机故障灯点亮，发动机抖动，并伴随油耗升高为例。此车采用双氧传感器系统，上游和下游氧传感器均为四线式。氧传感器一般有单线、2线、3线、4线几种形式。单线为氧化锆式氧传感器，输出线为信号线（通过外壳搭铁）；2线为氧化钛式氧传感器，其中一根线为信号线，另一根线为搭铁钱；3线和4线为氧化锆式氧传感器。3线和4线的区别是：3线通过外壳搭铁，4线有专门的搭铁线。endprint

2.1 解码器检测

通过专用解码器或通用解码器检测故障码，一般为氧传感器电位过高或信号缺失，也可以通过电脑检测数据流。

2.2 检测加热元件

在室温下，用万用表检测插头上T4c/1与T4c/2之间的电阻，在常温下该阻值应为1-5Ω。如果常温下该阻值为零或无穷大，则说明加热元件有短路和断路现象，应该更换氧传感器。

2.3 检测传感器加热元件的电源电压

加热元件的电压为蓄电池电压，打开点火开关后，检测插头上T4c/1与T4c/2之间的电压，电压值应不低于11V。

2.4 检测传感器的信号电压

氧传感器正常工作必须使发动机温度高于60℃，自身温度高于300℃，且发动机在怠速工况和部分负荷工况下工作。使发动机在高速运行2分钟左右，用数字万用表检测T4c/3与T4c/4的输出电压，应在0～1之间变换。否则，氧传感器故障，应予以更换。

2.5 检测氧传感器的信号变化频率

由于氧传感器输出信号为0～1伏的电压，可用一个二级管测试。将一个二级管和一个300Ω的电阻串联在传感器T4c/3与T4c/4端子连接的导线，氧传感器正常工作时，二级管会不停的闪烁，且闪烁频率每分钟应不低于10次，否则说明氧传感器失效，应更换传感器。在检测过程中，要适当选用数字式万用表和指针式万用表。

在对2011款捷达轿车按如上检测方法进行检测，T4c/1与T4c/2端子电阻阻值为118Ω，不在标准值范围内，更换氧传感器后试车，故障指示灯熄灭，发动机运转正常。

3 氧传感器的故障分析总结

氧传感器出现故障时，时常会伴随发动机抖动，发动机故障指示灯点亮，且油耗升高等现象。当出现如上故障现象时，应首先用解码器进行检测，查出氧传感器故障码后，再对氧传感器进行检测。但有些情况下，ECU会误以为是氧传感器的故障，把氧传感器的故障码储存起来。所以在对氧传感器进行检测的同时，还应从其他因素进行考虑。例如，发动机在怠速状态下，节气门开度增大，节气门开度传感器便向ECU输入一个当前节气门开度的实际信号电压，ECU控制燃油系统增大喷油脉宽，提高喷油量，而如果有节气门脏污的情况，实际的进气量小于理论进气量，混合气过浓不能充分燃烧，废气中的含氧量增大。当氧传感器检测到废气，输出大的电压值，ECU会误认为是氧传感器出了问题，将故障码存储在ECU中。当我们用解码器检测后，就会误以为是氧传感器的故障，这时候，即便我们更換氧传感器，故障依旧。

参考文献：

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