现代高档汽车将氧传感器置于非常重要的地位,以适应越来越苛刻的环境保护要求。过
去那种认为“氧传感器对喷油量的修正只有±10%,氧传感器信号中断也不会有加速不畅的感觉”,已经不适应当今电控汽车的实际,因此对氧传感器的认识需要与时俱进。
氧传感器的工作原理类似于干电池(见图5-32),该传感器中的氧化锆起着电解液的作用。氧传感器的性能对汽车发动机控制空燃比具有至关重要的影响。
下面介绍氧传感器检测维修的10个小技巧,希望对检修氧传感器工作有所帮助。
1.开环控制期间故障与氧传感器无关：
对于非加热型氧传感器,只在闭环控制条件下起反馈调节作用,而在开环控制期间,不参与混合气的调节。因此,当发动机起动、节气门全开(大负荷、高转速)、冷却液温度较低、起动后暖机、燃油供应中断、氧传感器信号过大或信号过小的持续时间超过10s、氧传感器温度在300℃以下等情况时,电喷发动机产生的故障一般与氧传感器无关。
在开环控制期间,发动机ECU在没有氧传感器信号输入的情况下,根据其他传感器的信号来控制喷油;在发动机闭环控制条件下,发动机ECU在计算中加入了氧传感器信号和炭罐电磁阀的信号,以确定短期和长期燃油修正值。
辆福克斯轿车,配置手/自一体4F27E变速器,冷机时利用手动增减档开关换档正常,热机后发生换档冲击现象。连接故障诊断仪,调取故障码,为上游氧传感器加热器损坏。由此可见,凡是冷机时正常,热机时出现故障时,应当考虑氧传感器是否失常。
2.氧传感器失常对发动机性能影响的分析：
(1)氧传感器失常对不同车系的影响各不相同：从发动机管理系统的控制策略看,美国汽车一般以氧传感器信号作为比对参数来修正喷油量的多少。而氧传感器失常对早期的日本汽车车况的影响比较小。氧传感器出现故障后,日本汽车发动机的工况看不出有多大变化,最多故障指示灯点亮,但可以照常行驶。了解这两者的区别,对于诊断有关混合气调节失常的故障很有帮助。
(2)没有氧传感器故障码并不等于氧传感器不存在故障：若氧传感器反馈信号的精确度降低,会引起发动机性能不佳,如怠速不稳、加速不良、油耗增大、污染排放增加等,可能不设置故障码;若氧传感器的信号失常,使ECU对空燃比的总修正量超出调整极限,则
会设置故障码,ECU将启用备用喷油模式,此时发动机的性能会受到明显影响。以上两种情况只是氧传感器损坏的程度存在些许差异,由此可见,没有故障码并不等于氧传感器不存在故障。
(3)注意前、后氧传感器的不同影响对于采用OBD-Ⅱ车载诊断系统的汽车,各排气系统一般设置两个氧传感器,一个位于三元催化转化器之前,称为“上游氧传感器”,另一个位于三元催化转化器之后,称为“下游氧传感器”(见图5-33)。在分析数据流时应注意,前、后氧传感器信号的变化频率是不一样的,通常后氧传感器信号的变化频率至少低于前氧
传感器变化频率的一半。这是因为后氧传感器所接触的废气已经三元催化转化器处理过了,尾气中的氧气已很少了。监测和对比前、后氧传感器信号波形的变动情况,可以判断三元催化转化器是否失效。如果前、后氧传感器的信号变化频率基本一样,说明三元催化转化器的工作效能已经大大降低。
在大多数情况下,前氧传感器发生故障不会触发发动机故障灯点亮,它对发动机的起动影响也不大。
对于采用一个氧传感器(位于三元催化转化器之前)的发动机,当氧传感器失常时,一般不会引起发动机怠速不稳或抖动故障。但是对于采用双氧传感器的发动机,若上游氧传感器损坏,往往会导致发动机怠速不稳并有时抖动。这是因为当氧传感器失常时,单氧传感器发动机ECU会执行开环控制,此时只按实际转速与目标怠速之差来进行调节,因而一般不会引起发动机怠速不稳或抖动现象。而采用双氧传感器的发动机,ECU是根据未经三元催化转化器处理的废气中的氧含量来修正喷油脉宽的。当前氧传感器失效时,发动机ECU改为根据后氧传感器的信号电压及其变化频率来修正喷油脉宽,由于后氧传感器所接触的废气已经三元催化转化器处理过,不能准确地反映发动机混合气的真实浓度,使ECU对喷油脉宽的调节不够准确,所以会出现发动机怠速不稳并有时抖动的现象。
3.氧传感器故障码的特点：
首先,如果读到氧传感器的故障码,可能是氧传感器本身损坏产生的,也可能是由于燃油压力不正常或进气系统泄漏等引起混合气调节不良产生的。在许多情况下,氧传感器的故障码实际由他生性故障所引起。所谓“他生性故障”,是指不是由故障码所指示的那个器件而是由其他部位失常引起的故障。能够引起ECU记录氧传感器故障码的因素比较多,如燃油压力调节器损坏、热线式空气流量传感器脏污、进气系统漏气、冷却液温度传感器信号不良、空气滤清器堵塞、点火线圈或火花塞失常引起“缺缸”等。很
明显,上述情况都会明显影响混合气浓度的调节,从而引起ECU记录氧传感器的故障码。
其次,对于没有配置OBD-Ⅱ诊断系统的发动机,若氧传感器损坏,故障码通常显示为空气流量传感器存在故障。
再次,故障自诊断系统一般不直接记录进气系统漏气的故障码,而是以氧传感器故障码的形式出现。由于氧传感器是专门为修正发动机空燃比而设置的,因此ECU可能判断为氧
传感器故障。
4.注意分清氧传感器的型号：
早期的电控汽车使用非加热型氧传感器,属氧化锆型,它只有2根导线,输出电压通常为0.1~0.9V。桑塔纳2000GLi轿车的AFE发动机的氧传感器后方有一根松动的“线”,其实它是氧传感器内部与外界的沟通孔。若此孔堵塞,会造成氧传感器与大气中“标准氧”的对比功能丧失。
后来的电控汽车大多数采用加热型氧传感器,它有4根线,一根是信号线,一根是接地线,另外两根是加热器的连接线。注意不要将信号线与接地线接错了。
新款丰田、宝来1.8T轿车采用宽带氧传感器,属二氧化钛式氧传感器。宽带氧传感器有6根线,并增加了单元泵,可以将尾气泵入检测室进行精确的检测。宽带氧传感器安装在元催化转化器的前方,发动机ECU对它提供基准电压,正常状态下二氧化钛式氧传感器输出的信号电压为1~2V。若信号电压在1.5V以下,说明尾气中的氧含量较少,混合气过浓;若信号电压在1.5V以上,说明尾气中的氧含量较多,混合气过稀;若信号电压出现恒定值0V、1.5V、4.9V、5V,说明宽带氧传感器本身或线路出现故障。
5.采用“工况模拟法”判断氧传感器性能：
有时用数字式万用表测量某氧传感器的信号电压为0.3V,而且不变动,此时怀疑氧传感器已经损坏。为了验证这一判断,可以向进气管内喷射化油器清洗剂,人为加浓混合气,再观察氧传感器的信号电压是否有变化。如果氧传感器的信号电压几乎不变化,说明氧传感器确实失效。反之,若氧传感器的信号电压发生变化,则说明氧传感器并未损坏。
6.氧传感器的检测方法：
1)读取数据流,如果氧传感器的信号电压显示为0.45V,而且不随发动机负荷的变化而变化,说明氧传感器已经断路。
检测氧传感器信号电压的另外一个作用,是能够判断进气门处的积炭是否过多,其对应关系如表5-8所示。
2)测量尾气成分,如果发现λ值长期处在大于或小于1的状态,就要考虑氧传感器是否已经老化。这是因为ECU对氧传感器的故障采取逻辑判定法,当燃油修正超出限值,氧传感器仍然发出过浓或过稀的信号,ECU将判定氧传感器发生故障。
3)尽量采用专用设备氧传感器分析仪进行检测。
7.氧传感器的波形分析：
氧传感器的信号波形如图5-34所示。
氧传感器信号出现杂波,一般为“缺缸”所引起。此类故障的排查步骤应当是:点火系统→气缸压力→真空泄漏→喷油系统,因为这几个方面都直接影响气缸内混合气的空燃比,现分述如下。
1)点火系统失常。例如火花塞、高压线、分电器、点火线圈等损坏,这些部件失常会
造成无法点燃混合气,部分氧不经过“消化”就排出气缸外,导致排气中的氧浓度升高。
2)气缸压缩力不足。例如气门烧蚀、活塞环断裂或磨损过度,使点火之前混合气的压缩温度及压力不够,造成“缺缸”。
3)真空泄漏。例如进气管泄漏、真空软管破裂或脱落,造成混合气的空燃比达到17以上,因混合气过稀而“缺缸”。
4)喷油器故障。个别喷油器卡滞在开启位置,造成喷油量过多。
或者个别喷油器堵塞,造成喷油量过少,使某气缸的混合气空燃比达到13以下或者17以上,从而引起“缺缸”,进而造成排气中的氧含量异常。
除了以上4种情况外,还有一个特例-燃烧之外的因素,那就是排气歧管有泄漏。空气漏入排气中就会影响废气中氧气的含量,氧传感器会给出混合气偏稀的信号,ECU将通过加浓混合气进行修正,而事实上这是一个错误的指令。
8.拆下氧传感器试验：
拆下氧传感器试车,是判断氧传感器性能的一种简便方法。特别是旧发动机,氧传感器容易发生“中毒”,其表现为调整紊乱,汽车出现多种性能失常。此时不妨拔下三元催化转化器前方的氧传感器插接器试车,让发动机“开环”工作,部分故障现象有可能会消失。
9.氧传感器的简易修复方法：
更换一只新氧传感器需要几百元,代价较高,可以试着用下面两种土办法进行修复：
①将氧传感器卸下来,清理其外表,除去积炭,确保氧传感器的小孔畅通,然后进行试车;
或者起动发动机,将转速加速到3000r/min左右,找一段路况比较好的道路,在不安装氧传感器的情况下,驾驶汽车行驶10min。②用乙炔火焰对氧传感器进行加热,将传感器的探头烧至暗红色,然后让其自然冷却,再装复试车。如果经过上述处理以后,氧传感器的信号仍然变化缓慢,则只能更换新氧传感器。
10.拆装氧传感器的注意事项：
1)氧传感器前方的排气管及其连接部位必须保持良好的密封性,以免因空气进入排气管而影响氧传感
器检测的准确性。
2)禁止在氧传感器上使用清洗液、油性液体或挥发性固体,也不能使用硅密封胶。这是由于硅胶中含有醋酸,若硅密封胶中的醋酸蒸发,经过废气再循环系统又进入气缸,最终
到达排气管而损害氧传感器。若发生上述情况,则表现为氧传感器的顶端工作面呈现白色,俗称“硅中毒”。
3)氧传感器的感应元件是一个陶瓷管(见图5-35),其外侧接触排气管的废气,内侧通空气。陶瓷管的温度只有达到350℃时才具有固态电解质特性。由于高温的烧结,从排气管上拆卸氧传感器往往比较困难,为此需要在氧传感器的安装螺纹上涂覆专用的防粘剂。这种专用防粘剂是由石墨、玻璃胶等组成的石墨悬浮液。在工作中石墨被烧掉,玻璃胶保留下来,使氧传感器便于拆卸。新氧传感器和维修用氧传感器的螺纹上已经涂有这种防粘剂,若氧传感器从排气管上拆下来,又需要重新装上,则在安装之前应重新涂抹防粘剂。
4)对于V型发动机,左右两列气缸排气管上的氧传感器导线侧插接器不要接反一辆2003款宝马530i型轿车(采用E39底盘),累计行驶10万km,在发动机刚起动的几十秒内运转正常,尔后开始抖动。怀疑故障是在发动机进入闭环控制后出现的,于是拔下两只氧传感器导线侧插接器,然后试车,结果发动机运转恢复正常。最后证实是由于左右两侧排气管的氧传感器导线侧插接器接反了,造成左右两列气缸λ调节紊乱。
5)拆卸旧氧传感器时,如果损坏了排气管上的螺纹,可以使用丝锥进行修复(丰田车系可用M18×1.5丝锥)。
