劉良 劉福華 王詩平 陳丹

摘 要：氧傳感器是發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)中監(jiān)測和監(jiān)控發(fā)動機(jī)排放性能的重要傳感器，該傳感器的數(shù)據(jù)能真實反映混合氣的濃度和燃燒情況是否良好，因此，在現(xiàn)代汽車檢測與維修中，合理分析氧傳感器的數(shù)據(jù)流更容易找出汽車故障原因，對診斷與排除發(fā)動機(jī)燃油控制方面的故障有比較重要的意義。

關(guān)鍵詞：氧傳感器；數(shù)據(jù)流；故障

數(shù)據(jù)流是電子控制單元（ECU）與傳感器和執(zhí)行器之間交流的數(shù)據(jù)參數(shù)，在某個特定時間汽車工作狀況的數(shù)據(jù)塊，又稱保持幀。電控發(fā)動機(jī)中氧傳感器隨時監(jiān)測著廢氣中的氧濃度，將電信號反饋給ECU，ECU則根據(jù)反饋來的信號及時修正噴油量（噴油脈寬），使得混合氣的空燃比始終保持在理論空燃比始終保持在理論空燃比14.7附近。如果供入氣缸的混合氣空燃比偏濃或者偏稀，廢氣中的氧濃度就會偏少或者偏多，氧傳感器信號就會有所變化。

除此之外，燃燒狀況也會影響氧傳感器的信號，氧傳感器自身故障或者控制系統(tǒng)故障也會導(dǎo)致氧傳感器信號異常。氧傳感器信號電壓是能直接反映混合氣空燃比大小或者燃燒過程完善程度，因此，通過解碼器讀取氧傳感器的數(shù)據(jù)流并加以分析，對診斷和排除電控發(fā)動機(jī)相關(guān)故障有重要意義。

1 氧傳感器的結(jié)構(gòu)和原理

氧傳感器有氧化鋯式和氧化鈦式兩種結(jié)構(gòu)。車用的氧化鋯式傳感器就是一個微電池，其基本工作原理是：在一定條件下，利用氧化鋯內(nèi)外兩側(cè)（內(nèi)側(cè)為大氣，外側(cè)為廢氣）的氧濃度差，產(chǎn)生電位差，且濃度差越大，電位差越大。

當(dāng)混合氣較濃時，內(nèi)外側(cè)氧濃度差大，在電極之間產(chǎn)生大約為0.6～1V的高電壓，ECU經(jīng)過放大處理后，可得知噴油量偏多，為濃混合氣；當(dāng)混合氣較稀時，內(nèi)外側(cè)氧濃度差較小，在電極之間產(chǎn)生大約為0.1～0.3V的低電壓，ECU經(jīng)過放大處理后，可得知噴油量偏少。

由于氧傳感器只有在高溫時（端部達(dá)到300℃以上）才能正常工作并輸出電壓，所以目前氧傳感器都有加熱裝置以便其快速進(jìn)入工作狀態(tài)。

2 氧傳感器數(shù)據(jù)流分析在發(fā)動機(jī)故障診斷中的應(yīng)用

2.1 氧傳感器數(shù)據(jù)分析

氧傳感器的數(shù)據(jù)流是對廢氣中氧濃度的實時監(jiān)測，能真實反映空燃比濃度并及時作出修正，當(dāng)λ值為0.97～1.04時，廢氣中的氧（O2）含量在1%～2%范圍內(nèi)，CO2在13.8%～14.8%，正常的氧傳感器信號電壓應(yīng)該在0.1～0.9V之間變化，并10秒內(nèi)應(yīng)變化8次以上。下游氧傳感器的信號電壓正常值一般大于0.7V，否則說明發(fā)動機(jī)處理廢氣的三元催化器轉(zhuǎn)換裝置失效。

如果λ值小于1時，混合氣偏濃，導(dǎo)致燃燒不充分，使得廢氣中含有大量的HC及CO，O2含量小于1%，氧傳感器信號電壓大于0.45V，ECU由此判斷混合氣過濃，從而控制噴油器減小噴油脈寬，此時混合比λ控制值或短期燃油修正系數(shù)將為負(fù)數(shù)，部分車輛會存儲混合氣濃的故障碼。

當(dāng)λ值大于1時，混合氣偏稀，燃燒較完全，使得廢氣中的CO及CO2含量較低，HC及O2含量高，O2含量大于2%，氧傳感器信號電壓小于0.45V。

ECU由此判斷混合氣稀，從而控制噴油器增加噴油脈寬，此時混合比λ控制值或短期燃油修正系數(shù)為正值。當(dāng)混合氣過稀時，燃燒速度過緩，導(dǎo)致燃燒過程太長，在進(jìn)氣門打開時進(jìn)入進(jìn)氣管燃燒，也就是回火故障。

同時，HC在排氣管中的發(fā)生二次燃燒，使排氣中的O含量極低，氧傳感器輸出電壓偏高，ECU判斷出混合氣過濃，從而控制噴油器減小噴油脈寬，使得實際混合氣更稀的惡性狀況出現(xiàn)。

當(dāng)發(fā)動機(jī)點火系統(tǒng)故障造成缺火時，汽缸內(nèi)的混合氣燃燒不完全，廢氣中HC及O2含量較高，氧傳感器輸出電壓值低于0.45V，ECU由此得知混合氣偏稀，則會增加噴油器噴油脈寬，使得工作正常的汽缸混合氣偏濃，發(fā)動機(jī)反而會出現(xiàn)工作不穩(wěn)定故障。

2.2 故障診斷分析

氧傳感器的工作電壓不正?？赡芤鸺铀俨涣?、發(fā)沖、冒黑煙和有時熄火等故障。在發(fā)動機(jī)水溫達(dá)到正常以中速（1500～

2000r/min）運(yùn)轉(zhuǎn)時，氧傳感器信號電壓應(yīng)該在0.1～0.9V之間，并10秒內(nèi)應(yīng)變化8次以上。若該信號電壓變化緩慢或不變化或數(shù)值異常，則說明氧傳感器或控制系統(tǒng)有故障。

如果氧傳感器工作電壓過高，一直顯示在0.6V以上，則表明混合氣一直偏濃，應(yīng)該進(jìn)一步檢查和排除以下問題：

1）噴油器是否泄漏；

2）燃油壓力是否過高；

3）活性炭罐的電磁閥是否常開；

4）空氣質(zhì)量計或進(jìn)氣壓力傳感器是否信號偏高；

5）傳感器加熱故障或氧傳感器是否臟污。

如果氧傳感器工作電壓過高，即一直顯示在0.3V以下，則表明混合氣一直偏稀，應(yīng)該進(jìn)一步檢查和排除以下問題：

1）噴油器是否堵塞；

2）空氣質(zhì)量計或進(jìn)氣壓力傳感器是否信號偏低；

3）燃油壓力是否過低；

4）進(jìn)氣系統(tǒng)是否有漏氣；

5）傳感器加熱故障或氧傳感器是否臟污。

3 總結(jié)

氧傳感器是發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)重要的傳感器之一，是正確反映混合氣濃度是否恰當(dāng)，并閉環(huán)控制發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行短期燃油修正值與長期燃油修正值。氧傳感器數(shù)據(jù)流分析的關(guān)鍵是認(rèn)識數(shù)據(jù)流異常的原因，也就是說要認(rèn)識數(shù)據(jù)流的本質(zhì)問題。只有正確分析氧傳感器的數(shù)據(jù)流，才能找到真正的故障所在，科學(xué)合理并快速查找到故障。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：劉良（1981-），男，漢族，四川高縣人，2005年6月畢業(yè)于重慶大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院車輛工程專業(yè)，2010年12月西華大學(xué)在職研究生畢業(yè)，工程碩士，講師，研究方向：汽車檢測維修、汽車電控技術(shù)。