发动机氧传感器失效故障诊断与维修

发动机氧传感器失效故障诊断与维修

摘要

在使用三元催化转换器以减少排气污染的发动机上，氧传感器是必不可少的元件。本文主要介绍一辆丰田汽车氧传感器的失效让汽车不能准确检测废气中的氧含量，更加反馈错误信号给电脑控制喷油量,使发动机出现怠速不稳,发动机中高速抖动和冒黑烟的诊断与排除的过程。

关键词：氧传感器失效控制

前言:在使用三元催化转换器以减少排气污染的发动机上，氧传感器是必不可少的元件。由于混合气的空燃比一旦偏离理论空燃比，三元催化剂对CO、HC和NOX的净化能力将急剧下降，故在排气管中安装氧传感器，用以检测排气中氧的浓度，并向ECU发出反馈信号，再由ECU控制喷油器喷油量的增减，从而将混合气的空燃比控制在理论值附近。

目前，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、双引线和三根引线之分，；单引线的为氧化锆式氧传感器；双引线的为氧化钛式氧传感器；三根引线的为加热型氧化锆式氧传感器，原则上三种引线方式的氧传感器是不能替代使用的。

一、故障现象

一辆丰田车，发动机为1ZZ B61858，YK50BD电控汽油喷射系统。行驶了才三千多公里出现怠速不稳,发动机中高速抖动,冒黑烟。使用专业解码器OBD2检测,没有故障码,细看动态数据流。发现氧传感器数据流不正常。

二、氧传感器功用与工作原理

氧传感器分为二氧化锆(ZrO2)和二氧化钛(TiO2)两种结构形式。此车的氧传感器为二氧化锆式图1（日立加热式氧传感器）。如图2

图1

图2

氧传感器是实现闭环控制的电控汽油喷射系统的主要部件,它用于检测废气中氧含量,实现空燃比的闭环反馈控制。氧传感器通常安装在发动机的排气管上，用来检测排气中氧离子的含量以获得混合气的空燃比信号，并将该信号转换成电压信号输入到燃油喷射系统的控制电脑（ECU）根据氧传感器的信号，对喷油时间进行修正，使喷油量保持在最佳值，令发动机动力性.经济性.排气净化达到最佳状态。

发动机工作时，废气从传感器外表面即工作面流过，因高温使氧分子

发生电离，由于锆管内外表面的两个电极之间产生一个微小的电压，正常工作时氧传感器输出电压在0.1V-0.9V之间。当发动机燃烧浓混合气时，废气中含氧量较少，锆管中氧离子移动较快，产生电压约0.8V－1V；当燃烧稀混合气时，废气便有一定量的氧分子，使锆管中氧气移动能力减弱，只产生0.1V的电压。即

喷油量偏少—＞空燃比大—＞废气中氧含量大—＞氧传感器产生0.1V电压—＞ECU控制喷油量增大

喷油量偏大—＞空燃比小—＞废气中氧含量少—＞氧传感器产生0.9V电压—＞ECU控制喷油量减少

氧传感器就是将所检测到的电压信号传送（信息反馈）给ECU，ECU 根据氧传感器的信号来不断调整喷油脉冲宽度，改变喷油量，使喷油量始终在理想值（14.7：1）附近上下波动，以达到理想空燃比的要求。

计算机根据氧传感器的信号对喷油器的喷油量进行修正。它将氧传感器信号以0.5V为界进行划分,＞0.5V为混合气过浓，＜0.5V为混合气过稀。在发动机运转过程中，若混合气较浓，使实际空燃比小于理论空燃比，即反馈电压＞0.5V，计算机便控制喷油器减少喷油量。使混合气逐渐变稀，空燃比升高；反之则反。其反馈控制过程下图所示：

图3

在反馈控制过程中，由于从喷油行程开始，至氧传感器检测排出的氧分子浓度止，要经过进气、压缩、做功、排气及氧传感器响应等过程,需要一定的时间。因此，要准确地保持混合气浓度在理论空燃比附近一个狭小的范围内波动，氧传感器的输出电压也要在0.1V-0.9V间不断变化,通常每10s变化8次以上。如果没有氧传感器，发动机就不知道混合气的混合情况，在进行修正喷油时也就不知道该修正多少喷油时间才合适，这就会造成混合气过浓或过稀，所以氧传器信号不良常常会造成发动机怠速不稳、加速不良、排气冒黑烟、耗油量大、发动机故障灯亮等故障现象。

三、故障的原因分析

一般车辆的氧传感器及线路故障，ECU会以故障代码存储记忆并控制故障警告灯闪烁。当故障代码显示为氧传感器问题时，故障原因除了氧传感器损坏外，线路短路、断路或ECU内控制电路有问题也会输出同样的故障代码，因此必须通过全面检测去查出故障的真正原因在使用氧传感过程中，会因多种因素导致其工作不良或损坏，使发动机出现怠速不稳，缺火、震抖、加速不良和油耗增加等故障。当氧传感器本身发生故障时，我们可