氧传感器的信号电压作为反映空燃比状况的最直接数据,在故障诊断中是一个非常重要的参考数据。闭环状态下,氧传感器的工作电压一般为0.1—0.9V。通常情况下,维修人员使用示波器检测或用电控检测仪读取相应数据流。这些诊断设备在很多中小型维修厂都没有。在没有设备的情况下,又将如何检修氧传感器呢?
用一个发光二极管搭到信号输出端和搭铁。氧传感器正常工作时,在每一个浓稀循环,信号电压达到发光二极管0.6—0.7V的门坎电压时,发光二极管便会闪亮一次;如果混合气过稀,发光二极管一直不亮;如果混合气过浓,发光二极管会一直亮着;如果氧传感器损坏,一般会长亮或不亮。
检查氧传感器的好坏,还有一个简单便捷的方法,在氧传感器的信号输出端再从蓄电池正极引入一根电源线,发光二极管发亮,这样便可以在回路中形成0.6—0.7V的模拟信号电压。根据发动机的工作状况是否改善,便可以轻松判断出氧传感器是否损坏。
如果氧传感器性能不良,并非一定要更换才行,氧传感器由于积炭和汽油中铅元素的影响,会在长久的工作时,在外壁上附着一种灰白色的物质,即俗名“铅中毒”,这样会影响测量精度。所以应对氧传感器进行还原。方法如下:驾驶车辆,将连接口固定在1挡,油门踩到底,车高速行驶后突然松开,并重复多次。或将氧传感器卸下,用氧焊枪对准,直至烧白为止。
点评:维修中有很多人将发光二极管作为试灯使用,但真正用来检测氧传感器却并不多见。巧妙利用发光二极管0.6~0.7V门坎电压特性,可以取代对氧传感器读取数据流、设定示波器的操作。能够快速检查出空燃比的状况。另外,模拟0.6~0.7V的信号电压,可以快速诊断出氧传感器的好坏。
在低档位、高负荷的工况下多次重复,为“铅中毒”的氧传感器的还原提供了最佳催化环境。在氧焊枪的高温灼烧下,也可以快速还原。
(二)
氧传感器对汽车电子控制燃油喷射正常运转和排放的有效控制起着至关重要的作用,一旦氧传感器及其连接线路出现,不但会使排放超标,还会使发动机工况恶化,导致、发动机运转失准等各种故障。因此,适时地对氧传感器进行监测和观察,对保证汽车在良好状态下运行很重要。
凡装有用三元催化转换器降低排放污染的发动机,氧传感器是必不可少的。为了使三元催化转换器的发动机达到最佳的排放净化效果,必须把可燃混合气的空燃比保持在理论空燃比附近很窄的范围内,空燃比一旦偏离这个值,三元催化剂对一氧化碳、碳氢化合物和氧化氮的净化能力将急剧下降。氧传感器就是用来监测实际空燃比与理论空燃比相比较是浓还是稀的一个重要装置。
氧传感器一般安装在排气歧管或者前排气管内,通过导线连接器与电子控制器(ECU)相连接。目前,氧传感器有两种不同的结构形式:
一种是以氧化锆为测试敏感元件的氧化锆式传感器,
另一种是利用二氧化钛为敏感材料的氧化钛式传感器。
这些敏感材料在高温时与废气中的氧发生反应,输出微弱的电压信号。随着废气中含氧量的不同,产生和输出的电压值不同,从而对废气中氧的含量进行监测。例如,对氧化锆式传感器而言,传感器内侧通大气,外侧暴露在排气管中,离温时(400℃以上),若氧化锆内表面处气体中所含氧的浓度,与外表面处气体所含氧的浓度有很大差别,氧化锆元件内、外侧两极间就产生一个电压。当混合气浓度较稀时,排气中氧的含量较高,传感器元件内、外侧浓度差别很小,氧化锆传感器产生的电压低(接近0伏);反之,混合气过浓,在排气中几乎没有氧,传感器内、外两侧氧的浓度相差很大,氧化锆元件就产生高电压(约1.0伏)。这样,通过监测废气中氧的含量,进而监测到可燃混合气中空气与氧传感器是在高温环境下工作的,汽车行驶十万公里就应该更换之。氧传感器的主要损坏形式有两种,一种是被碳粒堵塞,电子控制器(ECU)会发出减少喷油量的指令,使混合气过稀;第二种是尘土和堵塞氧传感器与大气的通孔,电子控制器又会指示喷油器多喷油,引起混合气过浓。如果使用了含铅汽油或者发动机在维修时使用了不合要求的硅密封胶,还会造成氧传感器早期损坏。
氧传感器性能的检查分为三种情况,一是传感器电阻;二是测量氧传感器电压输出信号的变化;三是观察氧传感器外观的颜色。
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(一般为4-40Ω),如电阻值不符合要求,则应更换氧传感器。
氧传感器电压输出信号的检测,是在装好氧传感器的导线连接器后,从信号端子引出一根导线,发动机,使发动机达到正常工作温度,并维持发动机怠速运转。此时,用电压表检测氧传感器信号端子的输出电压。当拔掉某个气缸的高压分火线(断火),排气中的含氧量将下降,如果电压表指示的电压有所升高,说明传感器性能良好(氧传感器输出电压一般在0.2-0.9V之间,其变化范围在0.5V左右)。测试时应注意:不能短路传感器接柱;正、负接头不能弄错,电压表负极表笔接负极,正极表笔接传感器信号线。
在对氧传感器进行检查时,有时通过观察氧传感器顶尖的颜色也可知道故障原因。氧传感器顶尖的正常颜色为淡灰色。一旦发现氧传感器顶尖的颜色发生变化时,就预示着氧传感器存在着故障或者故障隐患。黑色顶尖的氧传感器是由碳污染造成的,拆下后,应清除其上的沉积。当发现氧传感器顶尖为红棕色,则说明氧传感器受铅污染,这是由于汽车使用了含铅汽油所致。有研究资料表明,汽车在使用含铅汽油500公里左右,氧传感器的整个性能将基本丧失,从而使三元催化转换器中毒,使其净化效率大大降低,甚至不起净化作用。如果发现氧传感器具有白色的顶尖,这说明是硅污染造成的,这是由于发动机在维修时,使用了不符合要求的硅密封胶,此时必须更换氧传感器。任何含有醋酸(起硫化作用)的硅密封胶都会损害氧传模器。硅胶也叫室温硫化(RTV)胶。含醋酸的硅胶,如果用于发动机上流动的部位,醋酸会蒸发进入曲轴箱或者区,然后经过废气再循环系统进入进气管,在正常工况下,就会经发动机由排气管排出,从而损害氧传感器。 氧传感器故障诊断与检修方法
1、由电压信号诊断.在测试氧传感器之前,发动机必须处在正常的工作温度范围之内.
至于诊断方法我就不在这里重复了,相信大家早就熟悉了.当发动机怠速工作且温度正常时,如果空燃比与理论空燃比稍微有一点偏差,那么氧传感器输出电压将由低压到高压周期的变化.典型的氧传感器输出电压从0.3V到0.8V周期的变化。
2、测量时的几点忠告:
A、必须用数字电压表测试氧传感器,很多资料上都介绍过如果用其他类型的低阻抗万用表会损坏氧传感器,但是在实际的工作当中,我之所以提到用数字表不是依据资料的介绍,而是出于实际的工作需要。
大家都知道,模拟万用表的精确指示范围是在它的表盘中间范围内,可是我们所测试的氧传感器电压信号范围却恰恰与模拟万用表的精确指示范围相反,它的最大值与最小值是在万用表的两端,所以说如果用模拟万用表测试氧传感器的电压信号根本就谈不上准确了,这是我选用数字是万用表的理由。
B、如果排气管中的氧传感器被污染而无法与氧气接触,它有可能给出连续的高电压信号
C、在更换氧传感器时尽可能不用密封胶,理由是如果涂抹了过多的密封胶在发动机工作时密封胶会因高温而燃烧,密封胶的燃烧废弃物会在较短的时间里让你新更换的氧传感器迅速老化失效,而你却莫名其妙发现不了问题是出在那里。
3、在测量时,A:如果电压表持续高电压读数,表明空燃比可能是过浓,或者是传感器被污染。B:电压表读数持续低电压,表明空燃比有可能是过希,或者是传感器故障。C:如果是氧传感器电压信号保持为一个中间值,可能是计算机回路不通或是传感器损坏。
4、关于氧传感器电压信号的几点说明:
在大多数情况下,我们在进行氧传感器的检测时我们维修人员都会让发动机预先工作几分钟至十几分钟,让发动机进入闭环工作状态,测量氧传感器输出的电压信号是否在高低之间变化,这一做法没有错,但是你能说请你这么做的理由吗?我遇见过很多修理工在他们的认识中氧传感器会随着发动机工作温度的提高而自己产生变化的电压信号,如果输出的电压信号基本上保持不变,是一个基本稳定的恒定数值时,就说明氧传感器已经损坏。其实这就是一个对氧传感器认识上的错误。实际上氧传感器的电压信号的变化是由发动机排出的废气中的氧含量的变化所决定的。发动机负荷的大小,运行工况的不同,直接导致了发动机尾气含氧量的不同,随着氧气含量的变化氧传感器的电压信号自然会随着改变。所以说氧传感器电压信号之所以会变化,是受发动机的工作状况的影响的。试着想一下,如果由于某种原因发动机始终处于浓混合气状态,或是混合气过希状态,氧传感器会有什么反应?答案有两个-(1)始终输出高电压信号,(2)始终输出低电压信号,但是这并不能说明氧传感器损坏了。
有示波器是最好的,可以用示波器测量汽车氧传感器。氧传感器也叫λ(Lambda)传感器,和空气流量计传感器相比,虽然都对喷油量有影响,但是作用还是不同的。
空气流量计主要是控制检测汽车发动机进气量的,发动机电脑主要根据这个信号来计算得出喷油量的多少,是主要的喷油量计算信号。而氧传感器是用来检查喷油器喷油之后的结果的,是喷多了还是喷少了,如果是喷多了,那么电脑会根据这个信号重新将喷油量减少,如果喷少了,电脑就会增加喷油量,主要是为了降低发动机的排放,防止发动机过度污染。
汽车上的氧传感器一般分锆氧和钛氧的,二氧化锆氧传感器是通过电压变化反映可燃混合气浓度的变化,二氧化钛氧传感器则是通过电阻变化反映可燃混合气变化的。早期使用的氧传感器是靠排气加热的,这种传感器必须在发动机起动运转数分钟后才能开始工作。 现在,大部分汽车使用带加热器的氧传感器,这种传感器内部有一个电加热元件,发动机启动后可以迅速将氧传感器加热至工作温度。
今天我们就来教大家用示波器测量锆氧带加热器的氧传感器信号。如下图就是一个带加热器的氧传感器:
可以看到这个氧传感器一共是四根线,其中2根黑色线是加热器元件的正负极,蓝色线是传感器信号,白色线是传感器接地。不同的厂家会有差异,测量时记得查阅相关资料。
通过示波器测量,可以检测氧传感器的加热元件和通过发动机控制模块(ECM)的控制工作是否正常。
下面来讲示波器怎么连:
将示波器其中一个通道接上电流探头,将电流钳夹在氧传感器的其中一条黑色线上,用于测量加热器电流信号。图中连接的是通道三。
将示波器另外一个通道接上BNC转香蕉头线,然后接上刺针和鳄鱼夹,鳄鱼夹接地,刺针探测蓝色传感器信号线。图中连接的是通道二。
下面是一个示例波形:
通道三显示的是加热器的电流信号,它是一个脉冲宽度调制(PWM)或方波类型的信号。温度上升后,加热器的阻抗增加。加热器的电压是来自ECM的恒定蓄电池电压(就是图中通道一测量的值),所以当加热器的阻抗增加,电流就会下降。这个波形最重要的特征不是电流脉冲的高度,而是它们的宽度。发动机的ECM通过调节每一个脉冲的宽度来控制加热器的能量。
通道二显示的就是传感器的电压信号了,代表着排气里的氧气含量。
如果你使用的是ATO系列的示波器,可以打开汽车包,直接选择对应的测量项传感器-氧传感器-锆氧(加热),即可自动完成示波器各项设置。
1、氧传感器:当氧传感器故障时,ECU无法获取这些信息,就不知道喷射的汽油量是否正确,而不合适的油气空燃比会导致发动机功率降低,增加排放污染;
2、轮速传感器:它主要是收集汽车的转速来判断汽车有没有打滑的征兆,所以,就有一一个专门收集汽车轮速的传感器来完成这项工作,一般安装在每个车轮的轮毂上,而一旦传感器损坏,ABS会失效;
3、水温传感器:当水温传感器故障后,往往冷车启动时显示的还是热车时的温度信号,ECU得不到正确的信号,只能供给发动机较稀薄的混合气,所以发动机冷车不易启动,且还会伴随怠速运转不稳定,加速动力不足的问题;
4、电子油门踏板位置传感器:当传感器失效后,ECU无法测得油门位置信号,无法获得油门门踏板的正确位置,所以会出现发动机加速无力的现象,甚至出现发动机不能加速的情况;
5、进气压力传感器:进气压力传感器顾名思义就是随着发动机不同的转速负荷,感应一系列的电阻和压力变化,转换成电压信号,供ECU修正喷油量和点火正时角度。一般安装在节气门边上,假如故障了会引起点火困难、怠速不稳、加速无力等问题。
氧传感器的最常见的故障是失效,其原因主要有两种:
第一种是被炭粒堵塞,此时氧传感器的信号电压会偏高,发动机电脑会因此发出减少喷油量的指令,使混合气过稀
第二种是尘土和机油堵塞氧传感器与大气的通孔,此时氧传感器的信号电压会偏低,发动机电压又会指示喷油器多喷油,引起混合气过浓。
通常是四条线,一二脚为电源线,三四脚为信号线,信号线着车后电压很小必须要用万用表
检查