电控发动机氧传感器故障分析

摘 要：汽车中普遍装有氧传感器，也是汽车传感器中的易损件，该文主要介绍了电控发动机氧传感器的结构类型及常见的故障现象，并对氧传感器的故障现象和检测方法进行了简要分析。

关键词：汽车 氧传感器 故障

中图分类号： TP212.9 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（a）-0055-02

目前，汽车上普遍装有氧传感器。氧传感器装在汽车排气管道内，用它来检测废气口的氧含量。因而可根据氧传感器所得到的信号，把它反馈到控制系统，形成闭环控制，来微调燃料的喷射量，使 A/F 控制在最佳状态，既大大降低了污染，又节省了能源。[1]

1 氧传感器的种类

目前在汽车上使用的氧传感器有氧化钛式和氧化锆式两种。不过随着汽车工业的发展，有些车型也用到了新型的氧传感器，新型氧传感器包括平面型氧传感器和宽频带型氧传感器。氧传感器一般有单线、双线、三线、四线4种引线形式。单线为氧化锆式氧传感器；双线为氧化钛式氧传感器；三线和四线为氧化锆式氧传感器。三线和四线的区别：三线氧传感器的加热器负极和信号输出负极共用一根线，四线氧传感器的加热器负极和信号负极分别各用一根线[2]。

（1）氧化锆氧传感器。氧化锆式氧传感器元件是一陶瓷管，外侧通排气，内侧通大气。当陶瓷管的温度较高（高于300～40 ℃）时，氧气发生电离成为氧离子，即具有固态电解质的特性，在氧分子浓度差的作用下产生电动势[3]。

（2）氧化钛型氧传感器是高电阻半导体，当表面缺氧时，电阻变小与发动机冷却液温度传感器（ECT）相似，氧化钛氧传感器的电阻值则随其周围氧含量的变化而变化。

（3）新型氧传感器平面型传感器（线性）。核心为陶瓷材料，两边有涂层。涂层的优点是对尾气中的氧浓度更敏感，两边涂层的氧浓度不同，产生电压信号。

（4）宽带型氧传感器是以普通氧化锆型氧传感器为基础扩展而来。宽域氧传感器是在普通开关型氧传感器的基础上增加了一个泵氧膜片。当发动机排放气体流经宽域氧传感器头部时，它将反馈一个电压信号给控制器，告知控制器气缸内混合气是稀了还是浓了；之后控制器将产生一个泵电流流经宽域氧传感器泵氧膜片，从而消耗过量的氧气或燃料，使气缸内混合气的浓度始终维持在理论值附近。

2 氧传感器的常见故障

氧传感器故障会使发动机ECU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。氧传感器常见故障主要有以下几种。

（1）氧传感器中毒

铅、硅等杂质会使氧传感器和三元催化转换器中毒，使氧传感器输出信号电压发生变化，不能正常工作。铅、硅对氧传感器输出特性的影响如图1所示。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。另外因为汽油和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油。

（2）积碳

由于某种原因，致使发动机燃烧性能不好，将会在氧传感器端部形成积碳，油污或尘埃等沉积物进入氧传感器内部，会影响外部空气进入氧传感器内部，使氧传感器输出的信号失准，燃油系统控制电脑将会按照错误的信号修正空燃比，从而产生积碳。

（3）氧传感器陶瓷碎裂

氧传感器端部由陶瓷制成，材质硬而脆，用硬物敲击或用强烈气流吹洗，都可能使氧传感器碎裂而失效。因此，处理时要特别小心，发现问题及时更换。

（4）加热器烧断

对于加热型氧传感器，如果加热器烧断，就很难使传感器达到正常的工作温，导致传感器失去作用。

（5）氧传感器内部线路断脱

氧传感器由于生产时接线焊接不牢、汽车颠簸或遭受过碰撞，内部线路会出现脱落，使传感器失效。

3 氧传感器的检测

汽车氧传感器及相关线路故障，发动机控制电脑会以故障码的形式存储起来，并控制故障警告灯闪烁。当故障码显示为氧传感器问题时，故障原因除了氧传感器损坏外，氧传感器相关线路问题或ECU内控制电路有问题，控制电脑也会显示同样的故障代码，因此必须要仔细检查，发现故障的真正原因。

氧传感器的检测一般从以下3个方面进行：

检测传感器电阻、测量氧传感器电压输出信号的变化和观察氧传感器外观的颜色。

（1）检查氧传感器电阻

当发动机温度达到正常后，拔下氧传感器的导线连接器，用电阻表检测压力传感器的端子之间的电阻值，电阻值应符合具体车型标准值的要求，如电阻值不符合要求，则应更换氧传感器。

（2）电压检测

氧传感器的输出电压信号可以通过解码器、高阻抗的电压表或示波器来进行检测。

①氧传感器电压正常。大多数车辆一般都可以通过国产通用型解码器，读出发动机的动态传输数据流，如果动态数据在0.5 V左右跳动，在0.1～0.9 V之间变化，且在0.5 V上下跳动的频率基本相等，那么氧传感器是正常的，混合气燃烧比较好。

起动发动机，让发动机以2500 r/min 的转速运转3 min，使氧传感器达到工作温度。发动机继续以2500 r/min的转速运转，同时测量氧传感器的信号电压，如果信号电压在0.1 V～1.0 V之间波动的次数为10 s内大于8次，说明氧传感器的灵敏度正常。否则，应当更换氧传感器。

②氧传感器电压过高。如果氧传感器的动态数据一直在0.5 V以上跳动，说明混气太浓，发动机自诊断系统一般输出氧传感器故障或混合气过浓故障码，进入闭环工作时间长，发动机故障警告灯会亮。造成混合气浓的故障原因有：喷油漏油、空气滤清器堵塞、点火正时不良、其他影响混合气变浓的传感器工作不良等。

③氧传感器电压过低。如果氧传感器的动态数据一直在0.5 V以下跳动，说明混合气太稀，发动机自诊断系统一般会输出氧传感器故障码或混合气过稀故障码，发动机故障警告灯亮。此时应检查造成混合气过稀的故障原因，如喷油嘴是否堵塞、进气歧管是否漏气、燃油压力是否过低等。

④如果数据为0 V。说明氧传感器已损坏或信号线路有问题，应进一步检查氧传感器本身及其线路连接。特别说明，为了防止传感器损坏，有些电喷发动机电脑专门设计了传感器替代信号。传感器的替代信号是中间固定值，它不能反应发动机的实际工况，此时发动机工作于应急状态，即处于非常状态运转。氧传感器替代信号一般为0.5 V左右，如果检测电压值为0.45 V且不跳动，则说明氧传感器没有信号输入，对氧传感器及其线路进行检查。

（3）氧传感器外观的颜色

从排气管上拆下氧传感器，检查传感器外壳上的通气孔有无堵塞，陶瓷芯有无破损。如有破损，则应更换氧传感器。

通过观察氧传感器顶尖部位的颜色也可以判断故障：

淡灰色顶尖：这是氧传感器的正常颜色；

白色顶尖：由硅污染造成的，此时必须更换氧传感器；

棕色顶尖：由铅污染造成的，如果严重，也必须更换氧传感器；

黑色顶尖：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。

4 结语

汽车电控系统技术日新月异的发展使传统的经验诊断逐步被现代仪器的数值诊断取代。这就要求汽车维修技术人员熟悉发动机电控系统的结构及控制策略，合理使用各种检测诊断仪器，将故障码、数据流、波形分析等手段综合运用，并能对检测数据去伪存真，科学判断。

参考文献

[1] 潘永刚.氧传感器的分析与排除[J].汽车技术开发，2012（8）：111-112.

[2] 蒋晶.汽车氧传感器的研究[J].广西轻工业，2007（3）：57-58.

[3] 孙晟新.氧传感器在电控汽车故障诊断中的应用[J].黑龙江交通科技，2012（9），126-127.