分析及檢修寬帶型氧傳感器故障

www.gzyongxun.cn 來源：互聯網作者：俠名類別：汽車電器維修時間：2012-08-25

寬帶型氧傳感器故障如何維修?
傳統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。所以產生了寬帶型氧傳感器，他的輸出信號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發展而來。利用了氧化鋯的兩個特性：
第一個特性是當氧化鋯兩側的含氧量不同時，在氧化鋯兩側的電極上產生電動勢。

第二個特性當在氧化鋯兩側的電極上加上電壓時，可以使氧離子移動。

為了準確控制空燃比，現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測排氣中氧的含量。

1．寬帶型氧傳感器的基本構造
根據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型和利用氧化物半導體電阻變化型兩大類；根據傳感器的結構不同，寬帶型氧傳感又可分為電池型、臨界電流型及泵電池型。

構成寬帶型氧傳感器的組件有兩個部分：一部分為感應室，另一部分是泵氧元。

感應室的一面與大氣接觸，而另一面是測試腔，通過擴散孔與排氣接觸，與普通氧化鋯傳感器一樣，由于感應室兩側的氧含量不同而產生一個電動勢。一般的氧化鋯傳感器將此電壓作為控制單元的輸入信號來控制混合比，而寬帶型氧傳感器與此不同的是：發動機控制單元要把感應室兩側的氧含量保持一致，讓電壓值維持在0.45V，這個電壓只是電腦的參考標準值，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鍵部件———泵氧元，泵氧元一邊是排氣，另一邊與測試腔相連。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，這樣會造成氧離子的移動。把排氣中的氧泵入測試腔當中，使感應室兩側的電壓值維持在0.45V。這個施加在泵氧元上變化的電壓，才是我們要的氧含量信號。如果混合氣太濃，那么排氣中含氧量下降，此時從擴散孔溢出的氧較多，感應室的電壓升高。為達到平衡發動機控制單元，增加控制電流使泵氧元增加泵氧效率，使測試腔的氧含量增加，這樣可以調節感應室的電壓恢復到0.45V；相反混合氣太稀，則排氣中的含氧量增加，這時氧要從擴散孔進入測試腔，感應室電壓降低，此時泵氧元向外排出氧來平衡測試腔中的含氧量，使感應室的電壓維持在0.45V。總而言之，加在泵氧元上的電壓可以保證當測試腔內的氧多時，排出腔內的氧，這時發動機控制單元的控制電流是正電流；當腔內的氧少時，進行供氧，此時發動機控制單元的控制電流是負電流。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。

寬帶型氧傳感器的特點是工作曲線平滑，能夠連續檢測空燃比從10 ~20，相當于過量空氣系數從0.686~1.405 的寬范圍，當線性電壓在2.5V 時，就達到了理論空燃比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。而這樣又可以對混合氣成分進行即時、持續的控制。持續空燃比的確定意味著可實現較小的控制振幅，這是實現高質量控制的決定性因素。除此之外，寬帶型氧傳感器還能根據需要執行不同于λ＝1 的控制過程，如在發動機預熱階段在排氣管內進行二次空氣噴射。此調節總是達到規定的燃燒室空燃比時進行，以最終確保空氣噴射不會使混合氣濃度過高。

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。
（2）產生泵電流控制信號。
（3）通過采集泵電流流經某一特定電阻產生的電壓，得知泵電流的大小，再通過AD 轉換輸入到控制芯片。
（4）測量傳感器的內阻變化，通過AD轉換輸入到控制芯片，從而產生一個控制傳感加熱器的信號，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注意事項：
（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，避免因空氣進入排氣系統和尾氣泄漏影響氧傳感器的調節靈敏度。
（3）加熱器不能加熱，就不能燒到探頭上的積碳和殘留物，影響對排放氣體的測量準確性。
（4）氧傳感器要垂直于尾氣流向中，在10～2 點位置之間。防止尾氣中的潮氣冷凝作用而損壞氧傳感器的內部陶瓷部分。
（5）禁止使用清洗劑、油性液體或揮發性固體，也不能使用硅密封膠。由于硅膠中含有醋酸，若硅密封膠應用在有機油流動的部位，其中的醋酸蒸發，進入曲軸箱，經通風系統進入氣缸，最終排入排氣系統損害氧傳感器，表現在部件頂端工作面呈現“白色”，俗稱“硅中毒”。
（6）對于V 形排列的發動機，左右兩列氣缸排氣管上的氧傳感器不能裝反，同時導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械震動。
（8）在安裝寬帶型氧傳感器時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，以免于再次維修時造成與排氣管螺紋燒結損傷而便于拆卸。新的氧傳感器的螺紋上已經涂有這種防黏劑，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處于張緊狀態，其撓度應大于15mm。防止由于引出線彎曲或者拉力作用導致的損壞。
（10）在電器連接器要保證密封墊或保護套能夠耐壓大于1 個大氣壓，以保證插接件處的氣密性，防止濕氣與水的滲入造成腐蝕損傷或線路短路故障。
（11）在發動機組維修中，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，因為其中的陶瓷絕緣體可能破裂。
3．寬帶型氧傳感器的檢測
檢測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行配合檢查。如果解碼器的空燃比參數與廢氣分析儀的值不匹配，則需要進行進一步的檢查。可根據以下4 個步驟進行檢查診斷。
（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，它的值應該在2.4～2.7V 之間。
（4）檢查泵單元和氧化鋯單元信號。用一個雙通道示波器，連接示波器的地線到參考地，接著連接一個通道到氧化鋯單元信號線，另一個通道連接泵單元輸入信號。氧化鋯單元信號電壓應該一直保持在0.45V。如果不是首先檢查電路，接著檢查輸入泵單元。泵單元電壓會以0.5～0.6V 的幅度波動，示波器要設置為AC 耦合，這樣才顯示得出負的電壓值。在混合氣從最濃變為稀時，會產生一個大于1.0V 的電壓變化。

4．故障實例：
故障現象：2005款寶來1.8L 轎車，行駛8 萬km，怠速不穩。

故障診斷：讀取故障碼是1缸失火，把1缸的點火線圈同2缸的對換，故障碼變為2缸失火，證明原1缸點火線圈已經損壞。更換1缸點火線圈后，怠速有所改善，加速有力，但故障還沒有徹底排除，無故障碼。測量燃油壓力穩定，怠速時油壓為300kPa，正常。更換燃油濾清器，清洗噴油器和節氣門體，更換火花塞，做了基本匹配。讀取數據流，顯示進氣量為2.6g/s，節氣門開度讀數為1.1%，水溫92℃，均正常。診斷儀數據流033 組第2 項，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，氧傳感器已經在1.5V 左右變化，發動機運轉平穩，排氣已經正常，故障排除。

故障總結：由于不能按要求的里程正常保養和燃油品質不良等因素，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 根導線，其中端子1 是信號輸出、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。檢測寶來轎車三元催化器的前、后氧傳感器時，可以通過讀取數據流的方法進行診斷分析，寬帶型氧傳感器的電壓比值應在1～1.5～2.0V 之間來回變化。當電壓信號出現在1.5V 以下時，說明混合氣過濃；當電壓信號出現在1.5V 以上時，說明混合氣過稀；當電壓出現恒定值0V、1.5V、4.9V、5V時，說明寬帶型氧傳感器或線路出現故障。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）。當電壓出現恒定值0V、1.1V 、0.4V、0.5V 時，都說明氧傳感器或線路出現故障。

為什么單氧傳感器的發動機，氧傳感器損壞時不易引起發動機怠速不穩或發抖，而雙氧傳感器的前氧傳感器損壞會導致怠速不穩并有時發抖呢？因為發動機閉環控制的根本條件是根據來自前（上游）氧傳感器反饋的電壓信號調節噴油脈寬。當前氧傳感器信號停止時，電腦根據后（下游）氧傳感器電壓信號執行閉環控制來調節噴油脈寬。由于后氧傳感器裝在三元催化轉化器后，它對已經三元催化轉化器處理的排氣中氧含量的感知是不能準確反映混合氣實際濃稀的，這就使得電腦對噴油脈寬的調節既緩慢又不準確，所以會出現怠速不穩，甚至有時發抖的故障。而當前氧傳感器電壓信號正常后，電腦對發動機又進入可靠的閉環控制了，噴油脈寬調節準確、快速、量小，怠速也就穩定了。而單氧傳感器的車，當氧傳感器損壞時，電腦執行發動機開環控制。此時只按實際轉速與目標怠速差來調節怠速，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，不易引起怠速不穩，而雙氧傳感器的車前氧傳感器損壞就會引起怠速不穩的原因。

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室進行精確的檢測。不同車系，氧傳感器輸出的信號方式不同，有電流、電壓型。有的電壓標準范圍在1.0～2.0V，有的在2.0～3.0V。有4根線、6 根線、7 根線。只有在實際維修中積累經驗和數據，維修才能得心應手。

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。在排除發動機積碳、混合氣過濃故障后，可以讓車在高擋位、經濟車速跑一跑，一般可以通過自潔清除氧傳感器上的積碳。