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汽车氧传感器常见故障的判断与检查方法
摘要：氧传感器是排气氧传感器（Exhaust Gas Oxygen Sensor）的简称，其主要作用是通过监测排气中氧离子的含量来获得混合气的空燃比信号，并将该信号转换为电信号输入ECU。ECU根据氧传感器信号，对喷油时间进行修正，实现空燃比反馈控制（闭环控制），从而将过量空气系数λ控制在0.98～1.02范围内（空燃比约为14.7），使发动机得到最佳浓度的混合气，从而达到降低有害气体的排放量和节约燃油的目的。本文是在根据平时的教学实践过程当中遇到的一些相关问题，就氧传感器的常见故障及检查方法作一个简单的介绍。
关键词：污染 氧传感器 氧的浓度 故障 宽频氧传感器
正文：目前市场上面，实际应用的氧传感器有氧化锆式氧传感器和氧化钛式氧传感器两种。而常见的氧传感器又有单引线式，双引线式，三引线式和六引线宽频式之分；单引线式为氧化锆式氧传感器；双引线式为氧化钛式氧传感器；三引线式为加热型氧化锆式氧传感器；六引线式为氧化锆式宽频氧传感器。氧传感器一旦出现故障，将会使电子燃油喷射系统的电脑不能得到排气管中氧浓度的信息，因而不能对空燃比进行反馈控制，会使发动机油耗和排放污染增加，发动机出现怠速不稳，缺火，喘抖等故障现象。因此，必须及时地排除故障或者更换。
在教学过程当中我发现，在跟学生详细地讲解了各种氧传感器的工作原理以及控制过程以后，面对实训当中的实际问题时，学生依然很难正确使用工具，用一套完整严谨的维修思路顺利地解决实际问题。其根本原因，我认为只要是实际经验的缺乏和理论联系实践过程的转换角度的问题。
一、 氧传感器的常见故障
1、 氧传感器中毒
氧传感器中毒是一种经常出现且较难防治的故障，尤其是经常使用含铅汽油的汽车，即使是新的氧传感器，也只能工作几千公里。如果是轻微的铅中毒，接着使用一种不含铅的汽油，就能消除氧传感器表面的铅，使其恢复正常工作。但往往由于过高的排气温度，而使铅侵入内部，阻碍了氧离子的扩散，使氧传感器失效，这时就只能更换氧传感器了。
另外，氧传感器发生硅中毒也是常有的事。一般来说，汽油和润滑油中含有的硅化合物燃烧后生成的二氧化硅，硅橡胶密封垫圈使用不当散发出的有机硅气体，都会使氧传感器失效，因而要使用质量好的燃油和润滑油。修理时要正确选用和安装橡胶垫圈，不要在传感器上涂覆制造厂规定以外的溶剂和防粘剂等。
2、 积碳
由于发动机燃烧不好，在氧传感器表面形成积炭，或氧传感器内部进入油污或尘埃等沉积物，会阻碍或阻塞外部空气进入氧传感器内部，使氧传感器输出的信号失准，ECU不能即使地修正空燃比。氧传感器产生积碳，主要表现为油耗上升，排放浓度明显增加。此时，若将沉积物清除，氧传感器就会恢复正常工作。
3﹑氧传感器陶瓷碎裂
氧传感器的陶瓷硬而脆，用硬物敲击或用强烈气流清洗，都可使其碎裂而失效。因此，处理时要特别小心，发现问题及时更换。
4﹑加热电阻丝烧断
对于加热型氧传感器，如果加热器电阻丝烧断，就很难使传感器达到正常温度而失去作用。
5﹑氧传感器内部电路断脱
6﹑氧传感器外部接线或插接器出现线束故障（接触不良、短路、断路等）
二、 氧传感器的检测方法
1、 氧传感器加热电阻的检查
拔下氧传感器线束插头，用万用表电阻挡（0—200Ω）测量氧传感器加热电阻丝接线柱与搭铁接线柱之间的电阻，其阻值为4—40Ω（具体数值参考具体车型说明书），如果不符合标准，应更换氧传感器。
2﹑氧传感器信号电压的检测
测量氧传感器的信号电压时，应拔下氧传感器的线束插头，对照车型的电路图，从氧传感器的信号电压输出接线柱上引出一根细导线，然后插好线束插头，在发动机运转过程当中测出信号电压。
对氧传感器信号电压进行检测时，最好使用低量程（通常使用0—2V）和高阻抗的（内阻大于10MΩ）的指针型万用表。具体的测量方法如下：
1） 将发动机热车至正常温度（或起动后以2500r∕min的转速运行2min）；
2） 将万用表的负表笔接蓄电池的负极或直接搭铁，正表笔接氧传感器信号线的引出线；
3） 让发动机以2500r∕min左右的转速保持运转，同时检查电压表指针能不能在0—1V之间来回摆动，记下10s内电压表指针摆动的次数。在正常情况下，随着反馈控制的进行，氧传感器的反馈电压应该在0.45V上下不断变化，10s内反馈电压的变化次数应该不小于8次。如果小于8次，则说明氧传感器或者反馈控制系统工作不正常，其原因可能是因为氧传感器表面有积碳，使其灵敏度降低所致。对此，应让发动机以2500r∕min的转速运行2min，以清除表面的积碳，然后再检查反馈信号电压。如果在清除积碳后电压表指针依然变化缓慢，则说明氧传感本身出现故障，或者反馈控制系统有故障。
3﹑检查氧传感器有无损坏
拔下氧传感器的线束插头，使氧传感器不再与电脑连接，反馈控制系统处于开环控制状态。将万用表电压档的正表笔直接与氧传感器反馈电压输出接线柱连接，负表笔搭铁，在发动机运转中测量反馈电压，先脱开接在进气管道上的曲轴箱强制通风管或者其他真空管，人为地形成稀混合气，同时观看电压表，其指针读数应该下降。然后接上脱开的管路，再拔下水温传感器接头，用一个4—8K欧姆的电阻代替水温传感器，人为地形成浓混合气，同时观察电压表，其指针读数应上升。也可以采用突然踩下或者松开加速踏板的方法改变混合气的浓度，在突然踩下加速踏板时，混合气变浓，反馈电压应上升；突然松开加速踏板时，混合气变稀，反馈电压应下降。如果传感器的反馈电压无上述变化，表明氧传感器已经损坏。
另外，如果是氧化钛式氧传感器在采用上述方法检测时，若良好的氧传感器，输出端的电压应以2.5V为中心上下波动。否则可以拆下传感器并暴露在空气中，冷却后测量其电阻值。若电阻值很大，说明氧传感器是好的，否则应该更换传感器。
4﹑氧传感器外观颜色的检查
从排气管上拆下氧传感器，检查传感器外壳上的通气孔上有无堵塞，陶瓷芯有无破损。如有破损，则应更换传感器。
通过观察氧传感器顶端的颜色也可以判断故障：
① 淡灰色顶端：这是氧传感器的正常颜色
② 白色顶端：这是由硅污染造成的，此时必须更换氧传感器；
③ 棕色顶端：由铅污染造成的，如果严重，也必须更换氧传感器；
④ 黑色顶端：由积碳造成的，在排除发动机积碳故障后，一般可以自动清除氧传感器上的积碳。
三﹑运用示波器检测氧传感器的故障
在电子控制燃油喷射系统的故障检测中，我们经常会使用故障诊断仪来分析具体的故障原因及故障点，氧传感器的故障检测当然也能通过一套完整的检测过程与方法进行检测：
1）﹑安全检查
在对电控发动机进行提取故障码的维修过程当中，第一步是要对发动机的启动环境进行检测，这就包括了机油液位（在机油标尺的min～max之间）和蓄电池电压（一般不低于12V）的检查；
2）﹑仪器的连接
选用合适的接头（根据车型或者电控系统的类型进行选择），将诊断仪器与发动机的诊断插座连接完毕；
当上述过程做完以后，我们就可以根据诊断仪提供的故障代码找到故障元件，从而进行进一步的检测。而对于氧传感器的检查，在前期工作做完以后，我们还要分别检查氧传感器加热电阻器的电源电压（不低于12V）与加热电阻丝的电阻值的大小。
3）﹑波形的检测
若上述检查无故障，我们有必要使用诊断仪中的示波器功能对氧传感器的反馈电压信号进行波形检测了。
虽然氧传感器有其作用电压，但其安培数相当小，也就很容易受到杂讯的干扰，因此在选择探针时应使用10：1的探针。
①首先我们利用最简单的方法：拔下真空管，强迫发动机吸入更多的空气。找出一条真空管必须在节气门之后，这样才有真空吸力存在。另外在选择所要拆下的真空管时，必须注意一点：此条真空管必须不会影响到发动机混合控制，例如燃油压力调节器，如果拆下此真空管的话将会造成较大的燃烧压力，是的怠速测试时混合比会有较高的现象，而造成测量的数据有所误差。当发动机处于较浓的状态，拔下真空管，这时氧传感器的电压会马上下降，当发动机原本处于较稀的状态，氧传感器的电压将维持不变。但必须注意的是，若是翼板式﹑热线式的空气流量计，当拔下真空管不会影响到流量计的电压变化输出变化，因此电脑回馈反应的动作就有所延迟，虽然会将空气过量系数λ调整到1.但速度较慢，所以它的曲线将维持较长时间的低电压，测试结果如图2﹑图3
②相对于上面的做法，我们也可以额外地加入燃料，强迫发动机提高混合比，此方法对于氧传感器长时间低电压有很好的判断效果。一般我们采用市场上销售的化油器清洗剂或者是积碳清洗剂，由于其中含极高易燃﹑氧化的物质，所以能够在短时间内增加发动机供油的浓度。我们可以预先拔开一条真空管并将它塞住，这时可以观察氧传感器的反应电压，如果都一直持续在低混合的状态，这时可以利用喷剂并喷入少许的量与真空管中，此时发动机的混合比将会急速地升高，由于喷剂喷入的量不多，因此高混合维持的时间并不长，稍后将恢复原来的状态。这时，我们即可判断氧传感器是否早工作。测试的结果如下图3（左图为喷一次的结果，右图为喷两次的结果）：
当然，由于示波器上显示的波形图其实就是氧传感器输出给电脑ECU的反馈电压大小的变化，在没有示波器或者诊断仪上面没有示波器功能的时候，我们也能采用前面提到的用万用表测量反馈电压大小的方式来检测氧传感器的工作情况。
四﹑结束语：氧传感器的作用随着人们对环境﹑资源的不断重视而变得越来越重要，学习好氧传感器的检测方法及其判断依据是我们汽修人才必须掌握的。要本着“理论联系实际，实际巩固理论”的指导思想，努力让自己成为一名合格的专业汽修人才。
五﹑参考文献：
1﹑张明 编《大众帕萨特维修手册》 一汽大众公司 2001年6月版
2﹑董辉 编《汽车电子技术与传感器》 北京理工大学出版社 1995年版
3﹑宋福明 编《汽车传感器识别与检测图解》 电子工业出版社 2003年版