氧傳感器如何在維修故障檢測中發(fā)揮作用

在汽車排放控制上，現(xiàn)代轎車上普遍采取了多種排放控制系統(tǒng)來減少汽車的排放污染，目前汽油機最為有效的排氣凈化方法是在汽車上加裝三元催化轉換器，為了實現(xiàn)催化轉換器的聯(lián)合控制，少不了核心部件——氧傳感器。氧傳感器本身不僅是排放控制的關鍵，其波形還可以作為分析判斷發(fā)動機故障的依據(jù)，并可通過檢測波形判斷發(fā)動機是否修復，作為交車之前的一項檢驗標準。本文將介紹氧傳感器如何在維修故障檢測中發(fā)揮作用。

1.氧傳感器對維修檢測發(fā)揮了哪些作用？：

三元催化轉換器能夠十分有效的凈化尾氣中的有害氣體，但可燃混合氣的濃度是影響三元催化器凈化效果的關鍵因素，三元催化轉換器與可燃混合氣的關系如圖1所示。

圖1燃氣比與轉換效率的關系

由圖1可知，當混合氣濃度處于理論空燃比附近區(qū)間時，三元催化轉換器對CO、HC、NOx三種污染氣體的處理效果較佳，一旦混合氣的濃度偏離這個范圍，三元催化器的轉化效率將迅速下降，尾氣中有害氣體的排放增加，為降低污染，提高環(huán)保效果，需要提高三元催化器的轉化效率，必須要將可燃混合氣的濃度控制在理論空燃比（14.7：1附近。為了有效控制混合氣濃度，將氧傳感器安裝在發(fā)動機的排氣管上，氧傳感器實時監(jiān)測發(fā)動機尾氣中氧濃度的變化，并依據(jù)氧濃度計算空燃比，將空燃比轉換為電子信號傳遞給發(fā)動機控制單元，該信號作為控制單元調(diào)整空燃比的主控信號，再結合其它修正信號，如冷卻水溫度信息，及時的調(diào)整噴油器的噴油時間，調(diào)整空燃比。當ECU判斷混合氣過濃時，則減小噴油器的通電時間，即減少噴油量。當ECU判定混合氣過稀時，則增加噴油器的通電時間，即增加噴油量。發(fā)動機的閉環(huán)控制如圖2所示。

圖2發(fā)動機的閉環(huán)控制

2.氧傳感器在維修檢測上如何發(fā)揮作用？

發(fā)動機實行閉環(huán)控制時，氧傳感器時刻監(jiān)測尾氣中氧濃度的變化，當可燃混合氣和尾氣中氧氣的含量波動時，會導致氧傳感器的信號發(fā)生變化。尾氣中的氧含量不僅受可燃混合氣空燃比的影響，同時還受氣缸中燃燒狀況的影響。如果混合氣燃燒不充分或個別氣缸斷火，將會使廢氣中的氧濃度產(chǎn)生變化。氧傳感器自身損壞或者電子控制裝置故障也會導致氧傳感器的信號異常。發(fā)動機正常燃燒需滿足三個條件：

①合適的空燃比；

②足夠的點火能量和適當?shù)狞c火提前角；

③適當?shù)臍飧讐毫蜏囟?。上述條件如不能同時滿足將導致發(fā)動機燃燒不正常進而導致尾氣中氧濃度異常和氧傳感器波形異常。

引起氧傳感器波形異常的原因主要有：

①點火系統(tǒng)故障導致的燃燒不正常。如果在燃燒過程中，發(fā)動機某氣缸存在火花塞油污、間隙過大、點火線圈故障等，這樣將使一部分可燃混合氣未經(jīng)燃燒即排出發(fā)動機氣缸，從而使尾氣中氧氣的濃度增加。

②機械原因?qū)е碌目扇蓟旌蠚鉂舛炔徽！Ｈ鐨忾T由于長期磨損造成氣門關閉不嚴，活塞環(huán)彈性性能降低，使氣缸密封不嚴，使燃燒性能下降，一部分未經(jīng)燃燒的混合氣直接排出氣缸，使排氣中氧的濃度增加。

③各缸噴油不均衡。個別缸的噴油量過多或過少，造成可燃混合氣的濃度過稀或過濃，當濃度在極限范圍以外時，將會造成個別氣缸斷火，從而使排氣中的氧濃度異常。

圖3：氧化鋯式氧傳感器的工作原理

3.可以進行怎樣的案例？

一輛別克轎車，發(fā)動機啟動時偶爾抖動，起動后發(fā)動機故障指示燈點亮。我們首先要確認故障現(xiàn)象，試車時，發(fā)現(xiàn)發(fā)動機故障指示燈點亮，使用診斷儀對車輛進行檢測，發(fā)現(xiàn)有“4809AB—混合氣調(diào)節(jié)，混合氣過濃”的故障碼存在。故障分析：使用示波器檢測氧傳感器波形，測試不同階段的發(fā)動機轉速發(fā)現(xiàn)，發(fā)動機在2500r/min以及其它穩(wěn)定轉速下氧傳感器的波形如圖4所示。

圖4氧傳感器的信號波形

觀察圖4可知，無論發(fā)動機處于任何轉速和負荷，氧傳感器的波形均存在嚴重的雜波，表明發(fā)動機工作時廢氣中氧濃度不均衡，圖中氧傳感器信號的平均電壓為672mV，該值偏離理論空燃比的基準電壓450mV，表明混合氣偏濃。故障排除：使用診斷儀檢測，結果顯示混合氣過濃，首先檢查氧傳感器電壓，發(fā)現(xiàn)后氧傳感器的電壓變化異常，一直在調(diào)節(jié)噴油量。在更換氣門室蓋時，發(fā)現(xiàn)高壓燃油泵出現(xiàn)了泄露，燃油泵泄露的汽油進入氣缸，導致混合氣過濃，更換高壓燃油泵后故障排除。用示波器再次檢查氧傳感器波形，氧傳感器的波形恢復正常。

小結

氧傳感器在對汽車的故障檢測方面有極大的應用，可控制可燃混合氣的濃度，可以對發(fā)動機的工作性能、燃油經(jīng)濟性及有害氣體的排放等有重大的影響，因此，掌握氧傳感器的結構、原理以及故障分析方法對于汽車維修檢測有著重要的意義，掌握氧傳感器的原理及應用非常有必要的。