最詳細的氧感測器工作原理與檢測方法

2022-05-07 22:00:03 字數 4212 閱讀 1487

氧感測器安裝在發動機的排氣管上,位於三效催化轉化器之前,用於測量廢氣中的氧含

量。如果廢氣中的氧含量高,說明混合氣偏稀,氧感測器將這一資訊輸入發動機電控單元

(ecu),ecu 指令噴油器增加噴油量;如果廢氣中的氧含量低,說明混合氣偏濃,ecu 指

令噴油器減少噴油量,從而幫助ecu 把混合氣的空燃比控制在理論值(14.7)附近。因此,

氧感測器相當於乙個混合氣的濃度開關,它是電噴發動機實行閉環控制不可缺少的重要部

件。1 氧感測器是一種熱敏電壓型感測器

氧感測器間接地反映進入氣缸中混合氣的濃度,這種資訊是以波動的電壓傳遞給電控單

元(ecu)的,因此判斷氧感測器效能的主要方法是檢測氧感測器輸出的訊號電壓值及其波

動的範圍和波動的頻率。另一方面,發動機只有達到一定的溫度才能啟用氧感測器。因此,

檢測氧感測器前,必須對發動機充分預熱,在氧感測器達到正常工作溫度300℃~350℃以後

才能進行檢測,在此之前,氧感測器的電阻大,如同開路,氧感測器不產生任何電壓訊號;

若發動機的排氣溫度超過800℃,氧感測器的控制也將中斷。

目前有的車型採用主、副2 個氧感測器,主氧感測器(在前)通常帶有加熱器,副氧傳

感器不帶加熱器,要依*廢氣預熱,溫度超過300℃才能正常工作。對於加熱型氧感測器,

其加熱電阻的阻值一般為5ω~7ω。如果加熱電阻被燒蝕(電阻為無窮大),氧感測器很難快

速達到正常的工作溫度,此時應當更換氧感測器。

2 氧感測器的故障確認採取「時域判定法」

所謂「時域判定法」,是指某感測器的輸出訊號是否在一定的時間內發生變化以及變化的

範圍、頻率是否符合標準值,如果不發生這種變化,自診斷系統即確認其有故障。

氧感測器提供的訊號電壓標準為0.1 v ~1.0v,並且在這個範圍內快速波動,其波動頻率

標準為30 次/min。當氧感測器輸出的訊號電壓在0.1 v ~0.3v 之間波動時,ecu 判定為混合

氣偏稀;當氧感測器的訊號電壓在0.6 v ~0.9v 之間波動時,ecu 判定為混合氣偏濃;當信

號電壓為0.45v 左右時屬最佳。如果氧感測器在一定的時間內沒有0.45v 左右的基準訊號電

壓輸出,或者訊號電壓波動的頻率不符合標準,即確認氧感測器已經失效。

正因為如此,檢測氧感測器的反饋訊號,目前沒有其他裝置比示波器更加快捷和有效。

3 氧感測器是一種多元故障的「報警器」

氧感測器及其線路發生的故障會被電控單元(ecu)儲存並且報警。一旦氧感測器輸入

ecu 的訊號電壓<0.45 v,或者訊號電壓波動的頻率<20 次/min 時,ecu 就判定為可燃混

合氣太稀,並且增加噴油量,使油耗增大,故障燈點亮,同時儲存故障**。這種故障屬於

氧感測器的「自生性故障」。

事實上,不僅氧感測器發生自生性故障時會報警,而且發生他生性故障也會報警。所謂「他

生性故障」,是指電控元件本身沒有故障,是相關元件工作不良的影響而引起控制系統報警。

例如電動燃油幫浦、燃油濾清器、噴油器、三效催化轉化器等發生了髒堵,嚴重影響了空燃比

(a / f)的大小,故障燈也點亮,故障碼顯示為「氧感測器故障」,此時氧感測器本身其實並

沒有損壞。從這個意義上說,氧感測器是發動機多元故障的「代言人」。

因此,當電噴發動機出現怠速不穩、缺火、喘抖或者油耗增加等故障時,都應當調取並

且解讀故障**,很可能顯示「氧感測器故障」。但是,顯示「氧感測器故障」故障**並不一

定就是氧感測器本身損壞,線路短路、斷路或者ecu 內部控制電路有問題也會輸出同樣的

故障**。因此,當顯示「氧感測器損壞」故障碼時,應當進行綜合分析和判斷,辨明是氧傳

感器的自生性故障還是他生性故障,以確定故障的具體部位。

4 氧感測器最怕鉛中毒和矽中毒

氧感測器的正常顏色是淡灰色,通過觀察氧感測器頂端工作面的顏色,可以判斷氧感測

器是否因鉛中毒、矽中毒或者積碳沉積過多而損壞。

⑴頂端工作面呈棕色。這是由「鉛中毒」引起的顏色。有資料顯示,使用含鉛汽油只要行

駛500 km,鉛化物就會粘附在氧感測器的工作面上,使氧感測器基本喪失資訊反饋功能。

無論氧化鋯式氧感測器還是氧化鈦式氧感測器,都怕廢氣中的鉛化物和碳化物的汙染和覆

蓋。汽車一旦使用了含鉛汽油或者發動機「燒機油」,由於鉛化物和碳化物的覆蓋,氧感測器

的訊號電壓突變特性立即失準,響應速度降低到10s 內少於8 次,並且報警顯示,此時只能

更換新的氧感測器。

⑵頂端工作面呈白色。這是由於在維修發動機時使用了矽密封膠、矽密封圈等引起的「矽

中毒」。矽膠中含有醋酸(它起硫化作用),當醋酸矽膠應用在有機油流動的部位,醋酸蒸發,

進入曲軸箱,經過廢氣再迴圈系統又進入氣缸,最終經過排氣管排出而損壞氧感測器。另外,

如果汽油和機油中含有的矽化合物過多,燃燒後生成二氧化矽(sio2),也會使氧感測器「中

毒」失效。

一輛大宇王子(prince)轎車大修發動機以後,試車時一切正常,只是排氣管介面墊有點

漏氣,自製了乙個厚石棉墊,裝車後排氣管不再漏氣,可是發動機預熱後聞到一種怪味,之

後又出現怠速不穩和加速不良現象,同時故障燈點亮。經過檢查,顯示故障碼13,即氧傳

感器故障。更換氧感測器和火花塞都無效,還用尾氣分析儀檢測了尾氣各成分的含量。考慮

到故障是在更換了排氣管介面石棉墊後出現的,該墊片位於氧感測器的前方,而且相距很近,

懷疑石棉中的某種成分汙染了氧感測器,於是換回原來的排氣管墊片試驗,結果故障不再出

現。這說明石棉墊在高溫條件下有二氧化矽(sio2)或者其他有機矽氣體散發出來,造成

氧感測器矽中毒。

⑶頂端工作面呈黑色。這是由積碳引起的顏色,當積碳沉積過多時,會影響氧感測器反

饋資訊的靈敏度。

5 氧感測器的3 種檢測方法

⑴分工況檢測:氧感測器輸出的訊號電壓(指ecu 導線側聯結器端子對地的電壓)應當

符合下面的要求——a.點火開關位於on 位置時,訊號電壓大約為0v;b.發動機冷機怠速運

轉時,訊號電壓大約為0v;c.發動機預熱後怠速運轉時,訊號電壓大約為0 v~1.0v;d.發

動機預熱後加速運轉時,訊號電壓大約為0.5 v~1.0v;e.發動機預熱後減速運轉時,訊號電

壓大約為0 v~0.4v。

⑵靈敏度檢測:起動發動機,讓發動機以2500 r/min 的轉速運轉3min,使氧感測器達到

工作溫度。發動機繼續以2500r/min 的轉速運轉,同時測量氧感測器的訊號電壓,如果訊號

電壓在0.1 v~1.0v 之間波動的次數為10 s 內大於8 次,說明氧感測器的靈敏度正常。否則,

應當更換氧感測器。

⑶模擬檢測:拔下一根發動機的真空軟管,模擬混合氣變稀,若氧感測器的訊號電壓下

降到0.1 v~0.3v;堵住空氣濾清器的進氣口,模擬混合氣變濃,若氧感測器的訊號電壓上公升

到0.8 v~1.0v,說明氧感測器工作正常。如果氧感測器的訊號電壓不發生上述變化,說明氧

感測器有故障,應該予以更換。

6 維修氧感測器的其他注意事項

⑴ecu 對氧感測器「混合氣過稀」訊號的修正範圍是有限的(標準係數為1±20%),不能

克服點火時刻偏晚帶來的危害。因此,對「空燃比」的調整不能過份依賴氧感測器,還需要對

相關的系統進行檢查。

⑵由於氧感測器所形成的電動勢的能量非常小,所以用普通的萬用表是無法測定的,必

須使用示波器或者高阻抗的數字式萬用表才行。

⑶一部分老車型的電控單元(ecu)在怠速狀態下會忽略氧感測器的訊號,只有在發動

機轉速達到1800r/min 時ecu 才對混合氣進行閉環控制。因此,對這類汽車必須先將轉速

提高到1800r/min,然後再對氧感測器進行檢測。

⑷由於氧感測器始終處在高溫廢氣之中,與其他感測器相比,它的故障率較高,使用壽

命較短(普通型氧感測器的壽命為5~8 萬km,加熱型氧感測器的壽命大約10 萬km)。氧

感測器損壞後應當及時更換,採取將氧感測器斷路或者短路的辦法是不可取的,因為此時實

行的是「開路控制」,對空燃比的調節不精確,會帶來動力性、經濟性和排氣淨化性的惡化。

⑸氧感測器柄部套下有通氣孔,外界空氣由此進入氧感測器的內腔,作為「參考氣」,因

此應該檢查該通氣孔是否暢通。一旦油汙或者其他沉積物進入氧感測器內腔,或者堵塞了該

通氣孔,會使氧感測器的輸出訊號失真。

⑹不要在氧感測器的插頭上塗抹製造廠未規定使用的溶劑、清淨液、防粘劑、油性液體

或者揮發性固體。

⑺氧感測器的擰緊扭矩為50~60 n/m。注意:在安裝時不要對氧感測器側的電纜金屬扣

環不適當地加熱。

氧感測器的檢測方法

氧感測器的基本電路如下圖六所示。圖六氧感測器的電路圖 1.主繼電器 2.氧感測器 3.發動機ecu 1 氧感測器加熱器電阻的檢測 點火開關置於 off 檔,拔下氧感測器的導線聯結器,用萬用表 檔測量氧感測器接線端中加熱器端子與自搭鐵端子間的電阻 其電阻值應符合標準值 一般為4 40 具體數值參見具體...

氧感測器的結構和工作原理

1.氧感測器的功用與型別 排氣中的氧感測器濃度可以反映空燃比的大小,所以在電子控制燃油噴射系統中廣泛使用氧感測器。氧感測器將檢測到的氧氣濃度反饋給ecu,ecu根據此訊號判斷空燃比是否偏離理論值,若偏離則調節噴油量,使空燃比控制在理論允許的範圍之內。常見的氧感測器有二氧化鋯和二氧化鈦型氧感測器兩種。...

感測器工作原理

感測器工作原理的分類物理感測器應用的是物理效應,諸如壓電效應,磁致伸縮現象,離化 極化 熱電 光 電 磁電等效應。被測訊號量的微小變化都將轉換成電訊號。化學感測器包括那些以化學吸附 電化學反應等現象為因果關係的感測器,被測訊號量的微小變化也將轉換成電訊號。向感測器提供 15v電源,激磁電路中的晶體振...