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汽车氧传感器常见故障
[ 录入者:龙魂 | 时间:2013-01-13 13:20:20 | 作者: | 来源: | 浏览:7205次 ]
氧化锆式氧传感器的构造及原理

    发动机上采用的氧传感器有氧化式和氧化钛式两种。除结构上有差异外,在外形上也有所不同,其接线有单线、双线、三线和四线之分,几种引线方式的氧传感器是不能替代使用的,本文主要介绍氧化式氧传感器。

      在使用三元催化转化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。氧传感器位于排气管的第一节,在催化转化器的前面。氧传感器有个二氧化错(一种陶瓷)制造的元件,其里外都镀有一层很薄的铂金。陶瓷化错体在一端用镀薄铂层来封闭。后者被插到保护套中,并安装在一个金属体内。保护套起到进一步保护作用并使传感器得以安装到排气歧管上。陶瓷体外部暴露在排气中,而内部与环境大气相通。

    这个元件低温时有很高的电阻,所以温度低时不允许电流通过。但高温时,由于空气中与废气中氧的浓度差异,氧离子却能通过这个元件。这就产生了电位差,铂金将其放大。这样,空燃比低于理论空燃比(较浓)时,在氧传感器元件内(大气)外(废气)之间有较大的氧气浓度差。于是,传感器产生相对较强的电压。另一方面,如果混合气稀,大气和废气之间氧浓度差很小,传感器也就只产生相对较弱的电压(接近0V )

    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,HCNOx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。

二、汽车氧传感器的常见故障

    氧传感器一旦出现故障,将使ECU不能接收到氧传感器输送的正确信号,因而不能对空燃比进行反馈控制,会使发动机油耗和排气污染增加,发动机出现怠速不稳、缺火、喘振等故障现象。因此,必须及时地排除故障或更换,保证发动机正常工作。

    1.氧传感器中毒
    氧传感器中毒是经常出现的且较难防治的一种故障,亮色的沉积物表明燃油中含铅。铅中毒的氧传感器典型的特征是表面有发亮的生锈层,如图1所示。含铅汽油会损害氧传感器和三元催化器。大多数的氧传感器经过含铅汽油的侵蚀后,寿命会急剧下降。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。如果只是轻微的铅中毒,接着使用一箱不含铅的汽油,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,而使铅侵入其内部,阻碍了氧离子的扩散,使氧传感器失效,这时就只能更换了。


    另外,氧传感器发生硅中毒也是常有的事,如图2所示。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,不要在传感器上涂敷制造厂规定使用以外的溶剂和防粘剂等。
2.积碳
    积碳的氧传感器顶端工作面是碳黑色的。积碳粘附在氧传感器表面,使氧敏感材料不能与排气充分接触,输出信号失准,当积碳过多时,氧传感器就完全失效了。积碳是不可避免的,因为,即使正常工作的发动机,在起动之后,为快速暖机或者是发动机大功率输出时,需要供给浓的混合气,过剩的燃油在排气管继续燃烧产生高温,在氧传感器表面产生积碳,加速老化;如果发动机其他一些组件,如喷油器滴漏等使空燃比发生大的变化,而导致发动机不正常燃烧的话,积碳就更严重,使用寿命也更短了。对于积碳还不是很严重的氧传感器,在排除导致发动机积碳的故障后,通过排气高温能清除氧传感器表面上的积碳,使其恢复正常工作。
    3.氧传感器陶瓷碎裂    氧传感器的陶瓷硬而脆,在安装或维修过程中避免用硬物敲击或用强烈气流吹洗,这样都可能使其碎裂而失效,因此要特别注意。
    4.加热器电阻丝烧断
      加热器电阻丝是给氧传感器进行加热,让其提前投入工作,如果加热器电阻丝烧蚀,就很难使传感器达到正常的工作温度而失去作用。
5.氧传感器内部线路断脱
通过观察氧传感器顶尖部位的颜色也可以判断故障:              (1)淡灰色顶尖:这是氧传感器的正常颜色;
              (2)白色顶尖:由硅污染造成,此时必须更换氧传感器;              (3)棕色顶尖:由铅污染造成,如果严重,也必须更换氧传感器;
              (4)黑色顶尖:由积碳造成,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、汽车氧传感器的检查
1.氧传感器加热器电阻的检查
    断开点火开关,拔下氧传感器线束插头,用万用表电阻挡测量氧传感器接线端中加热器接柱与搭铁接柱之间的电阻,其阻值为4—40Ω(参考具体车型说明书)。如电阻值为∞ ,说明其内部断路,应更换氧传感器。
2.氧传感器反馈电压的测量
    检测氧传感器反馈电压的方法有多种,一种最基本的方法是:起动发动机,使水温达80℃以上,使发动机再以2500r/min的转速运转,此时用低量程、高阻抗的指针式万用表测量信号电压,如果氧传感器正常,就可以直观地看到万用表指针在0.1-1.0V之间波动,波动次数10s内不小于8次。还可以采用“快速踩下加速踏板一马上松开”的方法改变混合气浓度。踩下踏板时,混合气加浓,反馈电压跳变上升;松开时,混合气变稀,反馈电压应跳变下降。也就是说万用表指针应在约0.1-1.0V范围内跳动一次,否则说明氧传感器已经失效了。此时可尝试使发动机高速运转,以清除氧传感器上的铅或积碳,然后再测试。如果反馈电压能按上述规律变化,说明还可以使用。否则,氧传感器已经失效只能更换。
      3.电子示波器测波形法
      用电子示波器检测氧传感器输出的信号波形,可以很直观地确定氧传感器是否良好。正常的氧传感器信号波形如图3所示,图4所示是氧传感器不良时的波形,供检测时参考。


四、结束语
      为了节能和防止汽车尾气污染,电控燃油喷射发动机都装有氧传感器,氧传感器工作性能的好坏直接影响汽车性能和尾气净化。因此,掌握氧传感器的结构、工作原理和工作性能的检查方法很有必要。
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