汽车发动机氧传感器常见故障及诊断方法
金宜南
【期刊名称】《内江科技》
【年(卷),期】2018(039)012
【总页数】2页(P48-49)
【作 者】金宜南
【作者单位】西安汽车科技职业学院
【正文语种】中 文
汽车发动机氧传感器是电子控制发动机燃料系统用于闭环控制的一个重要电子元件，也是多种故障信号的报警元件，传感器信号的准确性及反应率直接影响排放的多少。精准的传感器故障诊断有利于减少汽车发动机的排放，缓解大气污染。本文针对氧传感器常见故障及诊断方法进行论述，供有关人员参考。
氧传感器是通过监测废气中的氧离子含量来获得混合物的空燃比信号，并将该信号转换成电信号到电子燃油喷射系统ECU。ECU基于氧传感器输入的信号确定混合物的浓度，并校正喷油脉宽，实施空燃比反馈控制以控制接近理论值14.7的空燃比，获得最佳燃油混合气进入发动机，以减少有害气体排放并节省燃料。由于其反应灵敏，并能对汽车排放实时监测及反馈，因此是汽车常见传感器之一，被广泛应用于现代轿车上。如果氧气传感器发生故障，将导致发动机燃油消耗增加，污染排放增加，并可能导致汽车失火，怠速不稳定和喘振等故障，影响汽车发动机正常运转。
1 氧传感器常见故障
氧传感器有两个主要的故障原因。一个是积碳堵塞传感器，发动机EFI系统ECU会控制喷油器少喷油，这样将会使混合气过稀；另一个是灰尘和油堵塞氧气传感器和大气的通孔，电子燃油喷射系统ECU指示喷油器喷射更多油，导致混合气过浓。如果使用含铅汽油，或在修理发动机的过程中使用了不符合标准的硅橡胶垫圈，氧传感器的寿命将会缩短。
（1）氧传感器中毒。氧传感器中毒是一种经常发生在发动机电子控制系统中的故障。
一种是铅中毒，一种是硅中毒。铅中毒是由铅污染引起的，传感器尖端会出现红褐物质。使用含铅汽油、发动机油或其他化学品如各种添加剂会导致空燃比从开始的略有变化，到最终传感器完全失灵。当驾驶员注意到时，一般情况氧传感器已经严重中毒或完全失灵，已导致燃油经济性或驾驶性能恶化。例如，在约900 ℃的高温下，氧传感器侵入铅，这相当于在传感器上喷涂一层高温涂料。它将阻止传感器的参考侧和排气侧之间的氧离子流动。如果你使用含铅汽油，即使它是一个新的传感器，它也可以在不太恶劣的环境中工作，服务期仅为20000～30000公里。严重的，只行驶几千公里的里程，铅化物就会粘在氧传感器工作面上，使氧传感器的信息反馈功能基本上丢失了。
硅中毒。由于硅污染，氧气传感器显示为白顶部。如果使用不当，使用硅橡胶垫圈会释放出有机硅气体，润滑剂和汽油中含有的硅化合物会在燃烧后产生二氧化硅。这些都将造成氧传感器失效。一般，企业在汽车修理过程中，如果使用不符合标准的硅橡胶垫，例如进气歧管、气门罩、油底壳上的密封圈，都将造成传感器中硅中毒。
（2）积碳。如果燃料混合物没有完全燃烧，则排出的气体将含有碳，并且碳将附着在氧传感器的表面上以形成碳沉积物。此时，氧传感器显示为黑。碳沉积后，发动机排放污染
显著增加，燃料消耗增加。碳沉积物将堵塞或阻塞外部新鲜空气进入氧传感器，导致氧传感器输出失准信号，并且ECU不会及时校正空燃比。在消除发动机碳沉积故障之后，通常自动移除氧传感器上的碳沉积物。如果及时清除沉积物，氧传感器将恢复正常操作。
（3）氧传感器陶瓷碎裂。氧传感器陶瓷具有高硬度但特别脆。因此，处理时要小心，如果发生碎裂则更换问题。
（4）加热器电阻丝烧断。加热型氧传感器，如果加热丝被烧蚀，传感器将由于难以达到正常工作温度而失去其功能。
（5）氧传感器内部断线。如果氧气传感器内部的接线未被汽车紧密焊接或撞击，则内部电路将断开。
（6）氧传感器操作不当造成的损坏。通过小心处理氧传感器可以避免损坏。它不能用扳手或摇杆敲击，因为氧传感器的陶瓷很硬而且很脆，即使强烈的吹气也会破坏它。防锈层不能喷射到氧气传感器内部，也不能用溶剂，因为它会阻挡或阻挡外部新鲜空气进入传感器并导致其失效。其他泄漏流体（比如转向液或制动液）也会这样做。除制造商规定外，不能在氧传感器的螺纹处使用脱模剂或溶剂。
2 氧传感器故障诊断
在电子控制燃油喷射发动机中，氧传感器故障会导致其反馈信号的异常。将使汽车发动机电子燃油喷射系统ECU无法获得排气管中氧气浓度的信息，这样空燃比不能被闭环控制，这将增加发动机燃油消耗，造成严重的排气污染，并且氧传感故障也将导致TWC寿命减少。因此，必须及时地排除故障或更换。发动机预热
2.1 ZrO2氧传感器的检测
常见的氧化锆传感器故障是表面被含铅或含碳物质覆盖，导致气体不可渗透并且氧离子不会扩散而失效。当故障灯报警时，在读取故障代码后，有必要进行诊断，因为氧传感器报警并不一定意味着传感器故障，影响其报警信号的因素可能是：进气系统密封性能；排气系统是否堵塞；点火系工作状况；喷油器工作状况；供油系统油压高低。因此，在维护过程中，出现氧传感器报警信号，应该通过计算机和人脑对故障进行全面分析，正确判断和合理修复。
研究氧化锆氧传感器的特性曲线知道：当空燃比保持在14.7时，信号参考电压为0.4 V～0.5
V；当空燃比小于14.7时，电压值将逐渐增加到0.8 V～1.0 V，表明混合物过浓；当空燃比大于14.7时，电压值将逐渐降低至约0.2 V，表明混合物太稀。这是判断氧传感器是否有故障的重要依据。诊断方法如下所示。
2.2 TiO2氧传感器的检测
二氧化钛传感器的工作原理：二氧化钛型传感器内有一个可变电阻器，可变电阻器的电阻根据周围混合物的浓度而变化。它的工作原理是改变电压并将电阻上的电压发送到控制单元。随着混合物的浓度周期性变化，二氧化钛的电阻也相应地改变。当混合气体稀薄时，氧气浓度高，二氧化钛的电阻大，输出到控制单元的电压低。当混合气体较浓时，氧气浓度低，二氧化钛的电阻小，并且到控制单元的输出电压信号高；在冷启动发动机之后，二氧化钛型氧传感器通常立即向控制单元提供令人满意的信号。这在发动机热车期间提供了更好的空燃比控制。
（1）测加热器电阻。使用数字万用表的欧姆档测量氧传感器的加热电阻。首先，拔下氧传感器的线束接头，测量氧传感器两端之间的电阻。一般应该是5～7，如果太大，说明加热器电阻已经损坏。
（2）检查氧传感器和加热器的电源电压。打开点火开关，用万用表电压档测量传感器的电源电压，通常其值为1 V。测量加热器的电源电压，其标准值为12 V。
（3）测氧传感器的反馈电压。打开点火开关启动发动机，并以怠速运转。测量其值应在0.2 V～0.8 V内变动。当发动机转速增加时，电压值应为0.6 V～1.0 V。否则应更换氧传感器。
（4）动态测试。在发动机完全预热时，拔下燃油压力调节器真空软管。插入进气歧管使混合物更浓（空燃比降低）。在怠速状态下，测量电子控制单元ECU连接器的端电压，氧传感器上的电压值应大于0.5 V，否则应更换氧传感器。
2.3 根据外观判断故障
通过观察氧传感器顶面的颜，普通氧传感器的颜应为浅灰。还可以判断氧传感器是否被过量的碳沉积，铅中毒和硅中毒损坏。
（1）顶端工作面呈白。这是“硅中毒”引起的传感器失效。
（2）顶端工作面呈棕。“铅中毒”引起的就是这种颜。氧化钛型氧传感器和氧化锆型氧传感器都害怕铅化合物和废气中的碳化物的污染和粘附。如果汽车使用含铅汽油或发动机“燃烧油”，由于含铅和含碳化合物的附着，氧传感器的电压信号的突然变化立即失准，并且响应速度在10秒内减少到小于8次。且有报警提示，此时应更换氧传感器。
（3）如果发动机排气中有更多的烟雾和碳沉积物，氧气传感器顶部会留下黑碳沉积物。
传感器电极中毒带来了新的研究课题。一方面，可以使用新的电极材料，例如IrO2电极、In2O 3电极和掺杂有这种材料的Pt电极；另一方面，电极受到保护，例如喷保护层。
2.4 用LED检查氧传感器
LED的两极分别连接到信号输出端和接地端。当氧传感器工作时，在每个集中循环中，当信号电压大于发光二极管的导通电压（0.6 V到0.7 V）时，是正常的，LED会亮起一次；如果LED始终不亮，则混合物太稀；如果LED一直亮着，混合物太浓了；如果LED长时间亮起或未点亮，则氧传感器损坏。
当氧传感器长时间工作，如果又有积炭或汽油中含有铅元素，在氧传感器外壁上就会覆盖
一种灰白的物质，造成氧传感器工作性能及测量精度下降，此时不一定非要更换新的氧传感器，可以进行还原氧传感器。采取方法：将齿轮悬挂在一档并将油门踏板踩到底驱动车辆，行驶速度升高后再松开油门，并进行多次，也可以取下氧传感器并将其与氧气喷对准，直到它被烧成白。