|
氧传感器的信号电压作为反映空燃比状况的最直接数据，在故障诊断中是一个非常重要的参考数据。闭环状态下，氧传感器的工作电压一般为0.1-0.9V。通常情况下，维修人员使用示波器检测或用电控检测仪读取相应数据流。这些诊断设备在很多中小型维修厂都没有。
在没有设备的情况下，又将如何检修氧传感器呢？
用一个发光二极管搭到信号输出端和搭铁。氧传感器正常工作时，在每一个浓稀循环，信号电压达到发光二极管0.6-0.7V的门坎电压时，发光二极管便会闪亮一次;如果混合气过稀，发光二极管一直不亮;如果混合气过浓，发光二极管会一直亮着;如果氧传感器损坏，一般会长亮或不亮。
检查氧传感器的好坏，还有一个简单便捷的方法，在氧传感器的信号输出端再从蓄电池正极引入一根电源线，发光二极管发亮，这样便可以在回路中形成0.6-0.7V的模拟信号电压。根据发动机的工作状况是否改善，便可以轻松判断出氧传感器是否损坏。
如果氧传感器性能不良，并非一定要更换才行，氧传感器由于积炭和汽油中铅元素的影响，会在长久的工作时，在外壁上附着一种灰白色的物质，即俗名“铅中毒”，这样会影响测量精度。所以应对氧传感器进行还原。方法如下：驾驶车辆，将连接口固定在1挡，油门踩到底，车高速行驶后突然松开，并重复多次。或将氧传感器卸下，用氧焊枪对准，直至烧白为止。
维修中有很多人将发光二极管作为试灯使用，但真正用来检测氧传感器却并不多见。巧妙利用发光二极管0.6-0.7V门坎电压特性，可以取代对氧传感器读取数据流、设定示波器的操作。能够快速检查出空燃比的状况。另外，模拟0.6-0.7V的信号电压，可以快速诊断出氧传感器的好坏。
在低档位、高负荷的工况下多次重复，为“铅中毒”的氧传感器的还原提供了最佳催化环境。在氧焊枪的高温灼烧下，也可以快速还原。
氧传感器对汽车电子控制燃油喷射正常运转和排放的有效控制起着至关重要的作用，一旦氧传感器及其连接线路出现，不但会使排放超标，还会使发动机工况恶化，导致、发动机运转失准等各种故障。因此，适时地对氧传感器进行监测和观察，对保证汽车在良好状态下运行很重要。
凡装有用三元催化转换器降低排放污染的发动机，氧传感器是必不可少的。为了使三元催化转换器的发动机达到最佳的排放净化效果，必须把可燃混合气的空燃比保持在理论空燃比附近很窄的范围内，空燃比一旦偏离这个值，三元催化剂对一氧化碳、碳氢化合物和氧化氮的净化能力将急剧下降。氧传感器就是用来监测实际空燃比与理论空燃比相比较是浓还是稀的一个重要装置。
氧传感器一般安装在排气歧管或者前排气管内，通过导线连接器与电子控制器(ECU)相连接。目前，氧传感器有两种不同的结构形式：
一种是以氧化锆为测试敏感元件的氧化锆式传感器，
另一种是利用二氧化钛为敏感材料的氧化钛式传感器。
这些敏感材料在高温时与废气中的氧发生反应，输出微弱的电压信号。随着废气中含氧量的不同，产生和输出的电压值不同，从而对废气中氧的含量进行监测。例如，对氧化锆式传感器而言，传感器内侧通大气，外侧暴露在排气管中，离温时(400℃以上)，若氧化锆内表面处气体中所含氧的浓度，与外表面处气体所含氧的浓度有很大差别，氧化锆元件内、外侧两极间就产生一个电压。当混合气浓度较稀时，排气中氧的含量较高，传感器元件内、外侧浓度差别很小，氧化锆传感器产生的电压低(接近0伏);反之，混合气过浓，在排气中几乎没有氧，传感器内、外两侧氧的浓度相差很大，氧化锆元件就产生高电压(约1.0伏)。这样，通过监测废气中氧的含量，进而监测到可燃混合气中空气与氧传感器是在高温环境下工作的，汽车行驶十万公里就应该更换之。氧传感器的主要损坏形式有两种，一种是被碳粒堵塞，电子控制器(ECU)会发出减少喷油量的指令，使混合气过稀;第二种是尘土和堵塞氧传感器与大气的通孔，电子控制器又会指示喷油器多喷油，引起混合气过浓。如果使用了含铅汽油或者发动机在维修时使用了不合要求的硅密封胶，还会造成氧传感器早期损坏。
氧传感器性能的检查分为三种情况，一是传感器电阻;二是测量氧传感器电压输出信号的变化;三是观察氧传感器外观的颜色。
检查氧传感器电阻。当发动机温度达到正常后，拔下氧传感器的导线连接器，用电阻表检测压力传感器的端子之间的电阻值，电阻值应符合具体车型标准值的要求(一般为4-40Ω)，如电阻值不符合要求，则应更换氧传感器。
氧传感器电压输出信号的检测，是在装好氧传感器的导线连接器后，从信号端子引出一根导线，发动机，使发动机达到正常工作温度，并维持发动机怠速运转。此时，用电压表检测氧传感器信号端子的输出电压。当拔掉某个气缸的高压分火线(断火)，排气中的含氧量将下降，如果电压表指示的电压有所升高，说明传感器性能良好(氧传感器输出电压一般在0.2-0.9V之间，其变化范围在0.5V左右)。测试时应注意：不能短路传感器接柱;正、负接头不能弄错，电压表负极表笔接负极，正极表笔接传感器信号线。
在对氧传感器进行检查时，有时通过观察氧传感器顶尖的颜色也可知道故障原因。氧传感器顶尖的正常颜色为淡灰色。一旦发现氧传感器顶尖的颜色发生变化时，就预示着氧传感器存在着故障或者故障隐患。黑色顶尖的氧传感器是由碳污染造成的，拆下后，应清除其上的沉积。当发现氧传感器顶尖为红棕色，则说明氧传感器受铅污染，这是由于汽车使用了含铅汽油所致。有研究资料表明，汽车在使用含铅汽油500公里左右，氧传感器的整个性能将基本丧失，从而使三元催化转换器中毒，使其净化效率大大降低，甚至不起净化作用。如果发现氧传感器具有白色的顶尖，这说明是硅污染造成的，这是由于发动机在维修时，使用了不符合要求的硅密封胶，此时必须更换氧传感器。任何含有醋酸(起硫化作用)的硅密封胶都会损害氧传模器。硅胶也叫室温硫化(RTV)胶。含醋酸的硅胶，如果用于发动机上流动的部位，醋酸会蒸发进入曲轴箱或者区，然后经过废气再循环系统进入进气管，在正常工况下，就会经发动机由排气管排出，从而损害氧传感器。
氧传感器故障诊断与检修方法
1、由电压信号诊断．在测试氧传感器之前，发动机必须处在正常的工作温度范围之内． 至于诊断方法我就不在这里重复了，相信大家早就熟悉了．当发动机怠速工作且温度正常时，如果空燃比与理论空燃比稍微有一点偏差，那么氧传感器输出电压将由低压到高压周期的变化．典型的氧传感器输出电压从0.3V到0.8V周期的变化。 2、测量时的几点忠告： A、必须用数字电压表测试氧传感器，很多资料上都介绍过如果用其他类型的低阻抗万用表会损坏氧传感器，但是在实际的工作当中，我之所以提到用数字表不是依据资料的介绍，而是出于实际的工作需要。 大家都知道，模拟万用表的精确指示范围是在它的表盘中间范围内，可是我们所测试的氧传感器电压信号范围却恰恰与模拟万用表的精确指示范围相反，它的最大值与最小值是在万用表的两端，所以说如果用模拟万用表测试氧传感器的电压信号根本就谈不上准确了，这是我选用数字是万用表的理由。 B、如果排气管中的氧传感器被污染而无法与氧气接触，它有可能给出连续的高电压信号 C、在更换氧传感器时尽可能不用密封胶，理由是如果涂抹了过多的密封胶在发动机工作时密封胶会因高温而燃烧，密封胶的燃烧废弃物会在较短的时间里让你新更换的氧传感器迅速老化失效，而你却莫名其妙发现不了问题是出在那里。 3、在测量时，A：如果电压表持续高电压读数，表明空燃比可能是过浓，或者是传感器被污染。B：电压表读数持续低电压，表明空燃比有可能是过希，或者是传感器故障。C：如果是氧传感器电压信号保持为一个中间值，可能是计算机回路不通或是传感器损坏。 4、关于氧传感器电压信号的几点说明： 在大多数情况下，我们在进行氧传感器的检测时我们维修人员都会让发动机预先工作几分钟至十几分钟，让发动机进入闭环工作状态，测量氧传感器输出的电压信号是否在高低之间变化，这一做法没有错，但是你能说请你这么做的理由吗？我遇见过很多修理工在他们的认识中氧传感器会随着发动机工作温度的提高而自己产生变化的电压信号，如果输出的电压信号基本上保持不变，是一个基本稳定的恒定数值时，就说明氧传感器已经损坏。其实这就是一个对氧传感器认识上的错误。实际上氧传感器的电压信号的变化是由发动机排出的废气中的氧含量的变化所决定的。发动机负荷的大小，运行工况的不同，直接导致了发动机尾气含氧量的不同，随着氧气含量的变化氧传感器的电压信号自然会随着改变。所以说氧传感器电压信号之所以会变化，是受发动机的工作状况的影响的。试着想一下，如果由于某种原因发动机始终处于浓混合气状态，或是混合气过希状态，氧传感器会有什么反应？答案有两个－（1）始终输出高电压信号，（2）始终输出低电压信号，但是这并不能说明氧传感器损坏了。 5、诊断思路中的错误 在实际维修工作中，发动机工作状态不好，比如说怠速不稳、怠速发动机冒黑烟、动力不足等很多故障出现时，在进行检查的过程当中，我们会读取发动机控制电脑的故障码，有时候会有氧传感器已经损坏的信息，我们进行了清码，在进行了一段时间的路试后随机读取当前故障码，发现别的故障码没有出现但是氧传感器损坏的故障信息仍然存在，接着进行氧传感器的性能检测，证实它真的损坏了，会毫不犹豫地进行更换。请注意问题就处在了这里，在你的更换作业结束后发动机的工作状态并不一定会随着你对氧传感器的更换而好转，这时我们的维修工作将陷入困境。 在我多年的实际工作中发现，由于氧传感器本身损坏而导致的发动机故障在大多数情况下不会对发动机的运转造成较大的影响，因为发动机控制电脑在接收到氧传感器反馈给它的电压信号后作出的实际喷油脉宽修正量是微秒级的，我用示波器进行过实际测试，它对喷油脉冲宽度的修正时间是300微秒至800微秒之间。即使是一名经验十分丰富的驾驶员或是试车员他也不会分辨出氧传感器的好坏对发动机性能的影响。一个有故障的氧传感器只会导致发动机排放上的问题和发动机运行工况的微量偏移。在我们弄清了氧传感器对发动机的性能都会产生哪些影响的基础上再来分析上面的问题就会从另一方面来思考了。 比如说在装有AJRＲ发动机的时代超人轿车上，由于空气流量计的性能恶化导致发动机始终处于混合气偏浓的情况下工作了很长一段时间驾驶员才发觉发动机驾驶性能出现了问题，由于AJR发动机的控制单元只监测MAF在怠速时的进气量作为MAF性能的监测信息，（当然，发动机控制单元对传感器的监测不止是这一项，在这里我们假设其他条件都是正常的）所以当我们用解码器读取故障信息时，可能会是只有混合气超出调整极限和氧传感器不良等信息，但是值得注意的是在发动机长期处于空燃比过浓的情况下工作，氧传感器早就已经损坏了，或是性能下降了，但是问题的前因是由于MAF的性能下降造成的，而不是由于氧传感器的损坏而导致了发动机的性能下降。 总之在实际的维修工作中，我们要分清问题的前因后果，对氧传感器的诊断作出正确的分析与判断。 6、对大多数氧传感器适用的几项数据 A：最高输出信号电压850毫伏 B：最低输出信号电压75-175毫伏 C：混合气从浓到希的最大允许响应时间100毫秒 D：变化频率1秒钟4次以上 其实在国外的很多维修技术资料上，对氧传感器的维修诊断是对发动机的性能诊断的重要组成部分，它有着一系列的专门的理论依据，比如说通过对一个良好的氧传感器所反馈给发动机电脑的信号中所包含的信息的分析中我们可以发现发动机的很多故障，但是这就不是我们用一块数字万用表所能办到的了，如果想进一步的学习通过氧传感的信号分析而诊断发动机的故障，就需要学习用示波器来诊断氧传感器的故障了。以上只是我个人的一些见解，有不妥之处希望各位指教。
对氧传感器进行检修时，应重点检测加热元件的电阻、电压。
（1）检测加热元件电阻
加热元件的电阻值在常温条件下为1～5Ω，温度上升很少时，阻值就会显著增大。因此，在室温下，可用万用表进行检测。检测时，拔下氧传感器线束插头，检测插头上端子“1”、“2”之间的阻值常温下应为1～5Ω。如常温下阻值为无穷大，说明加热元件断路，应更换氧传感器。
（2）检测加热元件电压
氧传感器加热元件的电压为整车电源电压，打开点火开关，燃油泵继电器触点接通时，加热元件的电源即被接通。检测加热元件的电压时，拔下氧传感器插头，启动发动机，检测连接器插座上端子“1”、“2”之间的电压应不低于11V。如电压为零，说明附加熔断器（30A）断路或燃油泵继电器触点接触不良，分别检修即可。
（3）检测氧传感器信号电压
检测氧传感器信号电压时，插头与插座连接，将数字式万用表连接到氧传感器端子“3”、“4”连接的导线上，接通点火开关时，电压应为0.45～0.55V；当供给发动机浓混合气（节气门开度最大时），信号电压应为0.7～1.0V；当供给发动机稀混合气（拔下空气流量传感器至发动机之间的真空管）时，信号电压应为0.1～0.3V，否则说明氧传感器失效，应予以更换。
检测氧传感器的信号电压时，可将一只发光二极管和一只300Ω/0.25W电阻串联接在传感器“3”、“4”端子连接的导线之间进行测试。二极管正极连接到“3”端子导线上，二极管负极经300Ω电阻连接到连接器“4”端子导线上。发动机怠速或部分负荷运转时，发光二极管应当闪亮。如电源电压正常，二极管不闪亮，说明传感器有故障，应予以更换。
发光二极管闪亮频率每分钟不低于10次，如果二极管不闪或闪亮频率过低，则可能是加热元件失效、热负荷过重、氧传感器壳体上的透气孔堵塞或氧传感器因铅中毒而失效等原因，应更换传感器
空燃比传感器又叫宽范围氧传感器，宽带氧传感器，线性氧传感器，稀混合比氧传感器等。它们基于两种设计：单单元和双单元。单单元传感器产生的电压类似于传统的氧传感器。它们通过PCM内的平衡监控电路控制电流的流量。以丰田汽车为例说明。 丰田采用的是单单元线性空燃比传感器。丰田的空燃比传感器看起来像传统的氧传感器，两者都是4条线，并且形状一样。两者互换也可以安装得上去，但无法工作。 双单元传感器的代表是流量泵或离子泵传感器。它们属于宽带传感器或稀空燃比传感器，它可以反馈的空燃比达到22：1。宽带传感器可反馈的空燃比范围大约在12：1到20：之间。单单元和双单元传感器都要求更高的工作温度（大约650度）。 一，单单元空燃比传感器 单单元线性空燃比传感器最早用于1996年在加州销售的丰田汽车。为了符合OBD2通用解码器的读取要求，丰田只有采用0到1.0V来报告空燃比传感器电压，而实际的空燃比传感器电压值则在2.4到4.0V之间变化。如图是空燃比与电压值的对照表，从图中可以看出如果用OBD2通用解码器读出的氧传感器电压值为0.64V，这表示当前的空燃比是14.4：1，而如果用原厂解码器读出来的值则是3.2V
如果制造一个真空泄漏,让混合气变稀,此时电压将增加到大约0.8V，而传统的氧传感器则应该是0.2V以下；如果用丙烷产生一个浓混合气，此时电压将减少到大约0.48V，而传统的氧传感器则应该是0.8V以上。这一点容易让技术人员误以为传感器或PCM控制单元故障。为了避免产生这样的混淆，加州大气资源委员会批准并发布了新的关于空燃比传感器的OBD2参数，丰田公司也做了相应的修正。现在如果你的OBD2通用解码器不能读取新的空燃比传感器参数，则在解码器上将无法显示。而根据空燃比传感器类型的不同，这个值也可以用电流来显示。 空燃比传感器也可以采用仪器进行检查。四线式单单元空燃比传感器有两条是加热线，两条线是传感器信号线。 首先检查加热器电路，加热器电路有两条线，一条是B+蓄电池或充电电压，另一条接PCM的参考地。我们可以用电流钳和示波器测量其电流变化。 接下来我们检查传感器信号电路。检查传感器信号电路有几个方法可以采用。第一种方法是采用万用表的电压档测量两根信号线，其中一条线的电压值应该是3.0V，另一条线的电压值应该是3.3V。如果电压值不正确，可能是线路开路或短路或者是PCM故障。第二种方法是改变混合气浓度并测量两条线间的电压降，正常的情况会像传统的氧传感器那样在0到1.0V之间变化。测试时要注意加热器温度要保持在正常的工作温度范围内。第三种方法是在其中一根信号线上串联一个数字万用表，把万用表调到电流档的毫安量程，改变混合气浓度，并观察电流值，电流一定会随着混合气从浓到稀而从正变为负值。 二，双单元空燃比传感器 双单元宽带空燃比传感器也叫流量泵传感器。它包含两个氧化锆单元A和B。氧化锆传感器有一个特性，就是当氧离子移动时会产生电动势，相反如果将电压施加在氧化锆传感器上，也会造成氧离子的移动。其中，氧化锆单元A像传统的氧化锆传感器那样根据大气和测试腔之间的氧浓度不同而产生电动势。氧化锆单元B则反过来通过施加一个电压，使之成为一个氧离子泵，把氧离子从排气管泵到测试腔。发动机控制单元PCM监控氧化锆单元的信号并保持电压在0.45V。为了保持这一电压值，PCM会增加或减小泵单元电路的电流，以控制测试腔的氧离子浓度，从而使氧化锆单元A产生一个0.45V的电压。PCM通过给泵单元施加的电流变化就可以计算出混合气值。 检查空燃比传感器最好的方法是采用解码器和废气分析仪进行配合检查。如果解码器的空燃比参数与废气分析仪的值不匹配，则需要进行进一步的检查。可根据以下4个步骤进行检查诊断。 1，检查加热器电路。像前面介绍的线性空燃比传感器的检查方法那样采用电流钳及示波器来检查电流的变化。 2，分开传感器线束接头。用万用表检查泵单元输出和输入线路之间的修正电阻，他的值应该在30欧姆到300欧姆之间。 3，把传感器的接头插上，用万用表检查参考地电压，它的值应该在2.4到2.7V之间。 4，检查泵单元和氧化锆单元信号。用一个双通道示波器，连接示波器的地线到参考地，接着连接一个通道到氧化锆单元信号线，另一个通道连接泵单元输入信号。氧化锆单元信号电压应该一直保持在0.45V。如果不是首先检查电路，接着检查输入泵单元。泵单元电压会以0.5到0.6的幅度波动，示波器要设置为AC耦合，这样才显示得出负的电压值。在混合气从最浓变为稀时，会产生一个大于1.0的电压变化。
|
