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分析及檢修寬帶型氧傳感器故障

www.guilinhy.com 來源：互聯(lián)網(wǎng) 作者：俠名類別：汽車電器維修時(shí)間：2012-08-25

寬帶型氧傳感器故障如何維修?
傳統(tǒng)氧傳感器只能反饋混合氣濃或稀，至于精確的空燃比卻不能反饋。所以產(chǎn)生了寬帶型氧傳感器，他的輸出信號(hào)可以精確地反饋混合氣的空燃比，提高ECU 的控制精度，最大限度地發(fā)揮三元催化器的作用，降低有害氣體的排放。

寬帶型氧傳感器的基本控制原理就是以普通氧化鋯型氧傳感器為基礎(chǔ)發(fā)展而來。利用了氧化鋯的兩個(gè)特性：
第一個(gè)特性是當(dāng)氧化鋯兩側(cè)的含氧量不同時(shí)，在氧化鋯兩側(cè)的電極上產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。

第二個(gè)特性當(dāng)在氧化鋯兩側(cè)的電極上加上電壓時(shí)，可以使氧離子移動(dòng)。

為了準(zhǔn)確控制空燃比，現(xiàn)在大量的車輛都裝有寬帶型氧傳感器。普通加熱型氧傳感器只用作下游來監(jiān)測(cè)排氣中氧的含量。

1．寬帶型氧傳感器的基本構(gòu)造
根據(jù)氧傳感器的制造材料不同，寬帶型氧傳感器可分為以ZrO2為基體的固化電解質(zhì)型和利用氧化物半導(dǎo)體電阻變化型兩大類；根據(jù)傳感器的結(jié)構(gòu)不同，寬帶型氧傳感又可分為電池型、臨界電流型及泵電池型。

構(gòu)成寬帶型氧傳感器的組件有兩個(gè)部分：一部分為感應(yīng)室，另一部分是泵氧元。

感應(yīng)室的一面與大氣接觸，而另一面是測(cè)試腔，通過擴(kuò)散孔與排氣接觸，與普通氧化鋯傳感器一樣，由于感應(yīng)室兩側(cè)的氧含量不同而產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì)。一般的氧化鋯傳感器將此電壓作為控制單元的輸入信號(hào)來控制混合比，而寬帶型氧傳感器與此不同的是：發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元要把感應(yīng)室兩側(cè)的氧含量保持一致，讓電壓值維持在0.45V，這個(gè)電壓只是電腦的參考標(biāo)準(zhǔn)值，它就需要傳感器的另一部分來完成。

寬帶型氧傳感器的另一部分是傳感器的關(guān)鍵部件———泵氧元，泵氧元一邊是排氣，另一邊與測(cè)試腔相連。泵氧元就是利用氧化鋯傳感器的反作用原理，將電壓施加于氧化鋯組件（泵氧元）上，這樣會(huì)造成氧離子的移動(dòng)。把排氣中的氧泵入測(cè)試腔當(dāng)中，使感應(yīng)室兩側(cè)的電壓值維持在0.45V。這個(gè)施加在泵氧元上變化的電壓，才是我們要的氧含量信號(hào)。如果混合氣太濃，那么排氣中含氧量下降，此時(shí)從擴(kuò)散孔溢出的氧較多，感應(yīng)室的電壓升高。為達(dá)到平衡發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，增加控制電流使泵氧元增加泵氧效率，使測(cè)試腔的氧含量增加，這樣可以調(diào)節(jié)感應(yīng)室的電壓恢復(fù)到0.45V；相反混合氣太稀，則排氣中的含氧量增加，這時(shí)氧要從擴(kuò)散孔進(jìn)入測(cè)試腔，感應(yīng)室電壓降低，此時(shí)泵氧元向外排出氧來平衡測(cè)試腔中的含氧量，使感應(yīng)室的電壓維持在0.45V。總而言之，加在泵氧元上的電壓可以保證當(dāng)測(cè)試腔內(nèi)的氧多時(shí)，排出腔內(nèi)的氧，這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的控制電流是正電流；當(dāng)腔內(nèi)的氧少時(shí)，進(jìn)行供氧，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的控制電流是負(fù)電流。以上過程供給泵氧元的電流就反映了排氣中的剩余空氣含量系數(shù)。

寬帶型氧傳感器的特點(diǎn)是工作曲線平滑，能夠連續(xù)檢測(cè)空燃比從10 ~20，相當(dāng)于過量空氣系數(shù)從0.686~1.405 的寬范圍，當(dāng)線性電壓在2.5V 時(shí)，就達(dá)到了理論空燃比14.7 的控制。安裝寬帶型氧傳感器后，泵電流可用來直接確定廢氣空燃比。而這樣又可以對(duì)混合氣成分進(jìn)行即時(shí)、持續(xù)的控制。持續(xù)空燃比的確定意味著可實(shí)現(xiàn)較小的控制振幅，這是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量控制的決定性因素。除此之外，寬帶型氧傳感器還能根據(jù)需要執(zhí)行不同于λ＝1 的控制過程，如在發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱階段在排氣管內(nèi)進(jìn)行二次空氣噴射。此調(diào)節(jié)總是達(dá)到規(guī)定的燃燒室空燃比時(shí)進(jìn)行，以最終確保空氣噴射不會(huì)使混合氣濃度過高。

寬帶型氧傳感器的主要工作要求：
（1）采集傳感器的反饋信號(hào)。
（2）產(chǎn)生泵電流控制信號(hào)。
（3）通過采集泵電流流經(jīng)某一特定電阻產(chǎn)生的電壓，得知泵電流的大小，再通過AD 轉(zhuǎn)換輸入到控制芯片。
（4）測(cè)量傳感器的內(nèi)阻變化，通過AD轉(zhuǎn)換輸入到控制芯片，從而產(chǎn)生一個(gè)控制傳感加熱器的信號(hào)，使傳感器始終保持在最佳工作溫度。

2．寬帶型氧傳感器使用與維護(hù)注意事項(xiàng)：
（1）傳感器在尾氣中的溫度不能大于850℃。
（2）氧傳感器前方的排氣管及其連接部位必須保證良好的密封性，避免因空氣進(jìn)入排氣系統(tǒng)和尾氣泄漏影響氧傳感器的調(diào)節(jié)靈敏度。
（3）加熱器不能加熱，就不能燒到探頭上的積碳和殘留物，影響對(duì)排放氣體的測(cè)量準(zhǔn)確性。
（4）氧傳感器要垂直于尾氣流向中，在10～2 點(diǎn)位置之間。防止尾氣中的潮氣冷凝作用而損壞氧傳感器的內(nèi)部陶瓷部分。
（5）禁止使用清洗劑、油性液體或揮發(fā)性固體，也不能使用硅密封膠。由于硅膠中含有醋酸，若硅密封膠應(yīng)用在有機(jī)油流動(dòng)的部位，其中的醋酸蒸發(fā)，進(jìn)入曲軸箱，經(jīng)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)入氣缸，最終排入排氣系統(tǒng)損害氧傳感器，表現(xiàn)在部件頂端工作面呈現(xiàn)“白色”，俗稱“硅中毒”。
（6）對(duì)于V 形排列的發(fā)動(dòng)機(jī)，左右兩列氣缸排氣管上的氧傳感器不能裝反，同時(shí)導(dǎo)線電氣連接不能接反。
（7）安裝前和安裝后，保證氧傳感器不受機(jī)械震動(dòng)。
（8）在安裝寬帶型氧傳感器時(shí)最好要在螺紋部位涂一層由石墨、玻璃膠組成的石墨懸浮液專用防黏劑，在工作中石墨被燒掉，玻璃膠保留下來，以免于再次維修時(shí)造成與排氣管螺紋燒結(jié)損傷而便于拆卸。新的氧傳感器的螺紋上已經(jīng)涂有這種防黏劑，保證其不得與傳感器接頭接觸。
（9）傳感器插座線及引出線在安裝的過程中不應(yīng)處于張緊狀態(tài)，其撓度應(yīng)大于15mm。防止由于引出線彎曲或者拉力作用導(dǎo)致的損壞。
（10）在電器連接器要保證密封墊或保護(hù)套能夠耐壓大于1 個(gè)大氣壓，以保證插接件處的氣密性，防止?jié)駳馀c水的滲入造成腐蝕損傷或線路短路故障。
（11）在發(fā)動(dòng)機(jī)組維修中，需要涂密封膠的較大的部件多。
（12）傳感器如果墜落到地上就有可能不能再使用，因?yàn)槠渲械奶沾山^緣體可能破裂。
3．寬帶型氧傳感器的檢測(cè)
檢測(cè)寬帶型氧傳感器最好的方法是采用解碼器和廢氣分析儀進(jìn)行配合檢查。如果解碼器的空燃比參數(shù)與廢氣分析儀的值不匹配，則需要進(jìn)行進(jìn)一步的檢查。可根據(jù)以下4 個(gè)步驟進(jìn)行檢查診斷。
（1）檢查加熱器電路。采用電流鉗及示波器來檢查電流的變化。
（2）分開傳感器線束接頭。用萬用表檢查泵單元輸出和輸入線路之間的修正電阻，他的值應(yīng)該在30~300Ω之間。
（3）把傳感器的接頭插上，用萬用表檢查參考地電壓，它的值應(yīng)該在2.4～2.7V 之間。
（4）檢查泵單元和氧化鋯單元信號(hào)。用一個(gè)雙通道示波器，連接示波器的地線到參考地，接著連接一個(gè)通道到氧化鋯單元信號(hào)線，另一個(gè)通道連接泵單元輸入信號(hào)。氧化鋯單元信號(hào)電壓應(yīng)該一直保持在0.45V。如果不是首先檢查電路，接著檢查輸入泵單元。泵單元電壓會(huì)以0.5～0.6V 的幅度波動(dòng)，示波器要設(shè)置為AC 耦合，這樣才顯示得出負(fù)的電壓值。在混合氣從最濃變?yōu)橄r(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)大于1.0V 的電壓變化。

4．故障實(shí)例：
故障現(xiàn)象：2005款寶來1.8L 轎車，行駛8 萬km，怠速不穩(wěn)。

故障診斷：讀取故障碼是1缸失火，把1缸的點(diǎn)火線圈同2缸的對(duì)換，故障碼變?yōu)?缸失火，證明原1缸點(diǎn)火線圈已經(jīng)損壞。更換1缸點(diǎn)火線圈后，怠速有所改善，加速有力，但故障還沒有徹底排除，無故障碼。測(cè)量燃油壓力穩(wěn)定，怠速時(shí)油壓為300kPa，正常。更換燃油濾清器，清洗噴油器和節(jié)氣門體，更換火花塞，做了基本匹配。讀取數(shù)據(jù)流，顯示進(jìn)氣量為2.6g/s，節(jié)氣門開度讀數(shù)為1.1%，水溫92℃，均正常。診斷儀數(shù)據(jù)流033 組第2 項(xiàng)，前λ電壓值1.5V不變化，說明氧傳感器有故障。該氧傳感器為寬帶型氧傳感器。于是更換氧傳感器，再次檢測(cè)，氧傳感器已經(jīng)在1.5V 左右變化，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，排氣已經(jīng)正常，故障排除。

故障總結(jié)：由于不能按要求的里程正常保養(yǎng)和燃油品質(zhì)不良等因素，致使寬帶型氧傳感器損壞的故障率增加。寶來轎車三元催化器的前面安裝的是寬量程空燃比傳感器，即寬帶型氧傳感器，三元催化器的后面安裝的是普通型氧傳感器。寬帶型氧傳感器共有6 根導(dǎo)線，其中端子1 是信號(hào)輸出、端子2 是電流輸入、端子3 和端子4 是加熱器，端子5 和端子6是參考電壓。檢測(cè)寶來轎車三元催化器的前、后氧傳感器時(shí)，可以通過讀取數(shù)據(jù)流的方法進(jìn)行診斷分析，寬帶型氧傳感器的電壓比值應(yīng)在1～1.5～2.0V 之間來回變化。當(dāng)電壓信號(hào)出現(xiàn)在1.5V 以下時(shí)，說明混合氣過濃；當(dāng)電壓信號(hào)出現(xiàn)在1.5V 以上時(shí)，說明混合氣過稀；當(dāng)電壓出現(xiàn)恒定值0V、1.5V、4.9V、5V時(shí)，說明寬帶型氧傳感器或線路出現(xiàn)故障。三元催化器后的老式氧化鋯氧傳感器的電壓值一般在0.5～0.8V 之間稍微變化（而不是在0.1 ～0.9V之間快速來回變化）。當(dāng)電壓出現(xiàn)恒定值0V、1.1V 、0.4V、0.5V 時(shí)，都說明氧傳感器或線路出現(xiàn)故障。

為什么單氧傳感器的發(fā)動(dòng)機(jī)，氧傳感器損壞時(shí)不易引起發(fā)動(dòng)機(jī)怠速不穩(wěn)或發(fā)抖，而雙氧傳感器的前氧傳感器損壞會(huì)導(dǎo)致怠速不穩(wěn)并有時(shí)發(fā)抖呢？因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)閉環(huán)控制的根本條件是根據(jù)來自前（上游）氧傳感器反饋的電壓信號(hào)調(diào)節(jié)噴油脈寬。當(dāng)前氧傳感器信號(hào)停止時(shí)，電腦根據(jù)后（下游）氧傳感器電壓信號(hào)執(zhí)行閉環(huán)控制來調(diào)節(jié)噴油脈寬。由于后氧傳感器裝在三元催化轉(zhuǎn)化器后，它對(duì)已經(jīng)三元催化轉(zhuǎn)化器處理的排氣中氧含量的感知是不能準(zhǔn)確反映混合氣實(shí)際濃稀的，這就使得電腦對(duì)噴油脈寬的調(diào)節(jié)既緩慢又不準(zhǔn)確，所以會(huì)出現(xiàn)怠速不穩(wěn)，甚至有時(shí)發(fā)抖的故障。而當(dāng)前氧傳感器電壓信號(hào)正常后，電腦對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)又進(jìn)入可靠的閉環(huán)控制了，噴油脈寬調(diào)節(jié)準(zhǔn)確、快速、量小，怠速也就穩(wěn)定了。而單氧傳感器的車，當(dāng)氧傳感器損壞時(shí)，電腦執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)開環(huán)控制。此時(shí)只按實(shí)際轉(zhuǎn)速與目標(biāo)怠速差來調(diào)節(jié)怠速，更為靈活、便捷。這就是為什么裝配單氧傳感器的車氧傳感器損壞時(shí)，不易引起怠速不穩(wěn)，而雙氧傳感器的車前氧傳感器損壞就會(huì)引起怠速不穩(wěn)的原因。

寬帶型氧傳感器一般有6 根線，主要是增加了單元泵，可以將尾氣泵入檢測(cè)室進(jìn)行精確的檢測(cè)。不同車系，氧傳感器輸出的信號(hào)方式不同，有電流、電壓型。有的電壓標(biāo)準(zhǔn)范圍在1.0～2.0V，有的在2.0～3.0V。有4根線、6 根線、7 根線。只有在實(shí)際維修中積累經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，維修才能得心應(yīng)手。

另外，氧傳感器頭部泛白，說明是受到硅污染，必須更換氧傳感器。淡灰色頂尖才是氧傳感器的正常顏色。還有，棕色頂尖說明是鉛污染造成的，一般也需要更換氧傳感器；要是黑色頂尖，說明是積碳、混合氣過濃。在排除發(fā)動(dòng)機(jī)積碳、混合氣過濃故障后，可以讓車在高擋位、經(jīng)濟(jì)車速跑一跑，一般可以通過自潔清除氧傳感器上的積碳。

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