汽车氧传感器白板检修

目前，大部分汽车使用带加热器的氧传感器，这种传感器在原来传感器的基础上，增加了一个陶瓷加热元件用于加热传感器，可在发动机起动后的20～30s内迅速将氧传感器加热至工作温度，扩大了空燃比闭环控制的工作范围，故又称为加热型氧传感器。

图7-1所示为三线制加热式二氧化锆氧传感器的结构图。

图7-1 三线制加热式二氧化锆氧传感器的结构

1—加热电阻电缆 2—陶瓷管支承 3—壳体 4—带槽的保护套 5—二氧化锆 6—接触部 7—外保护套 8—加热元件 9—电加热插头 10—弹簧垫圈 11—氧传感器信号

氧传感器有一线制、两线制、三线制、四线制四种类型。一线制只有一根信号线与发动机ECU连接，传感器的另一极直接搭铁。两线制的两根线均与ECU相连，一根为信号线，另一根进入ECU后搭铁。三线制、四线制均属于加热式氧传感器，由于添加了两根加热电阻的接线，和氧传感器信号线组合成为三线制或四线制。加热电阻的两根接线，一根直接接控制继电器或主继电器，接受12V加热电源，一根由ECU控制搭铁端，控制加热电阻加热时间。

1.二氧化锆式氧传感器的结构与原理

二氧化锆式氧传感器（非加热型）的结构如图7-2所示。

图7-2 二氧化锆式氧传感器（非加热型）的结构

氧化锆式传感器的基本元件是专用陶瓷体，即氧化锆（ZrO₂）固体电解质，如图7-2所示。陶瓷体制成管状，亦称锆管，固定在带有安装螺纹的固定套中，锆管表面装有透气铂电极并配有护管及电插头，其内表面与大气相通，外表面与废气相通，并且在其外表面还加装了一个防护套管，套管上开有通气槽。锆管的陶瓷体是多孔的，允许氧渗入该固体电解质内，温度较高时（高于300℃），氧气发生电离，如果在陶瓷体内（大气）外（废气）侧的氧气浓度不同，就会在两个铂电极表面产生电压降，如图7-3所示。含氧量高的一侧为高电位。当混合气稀时，排气中所含氧多，两侧浓度小，只产生小的电压；反之，当混合气浓时，产生高电压。二氧化锆式传感器的电压输出特性如图7-4所示。

随着排放法规越来越严格，现在，越来越多的车辆都在三元催化转化器的前后端分别安装了氧传感器，称为双氧传感器系统，一个在三元催化转化器之前，称作为主氧传感器或上游氧传感器，用于混合气反馈控制，发动机ECU根据主氧传感器的反馈信号，增加或减少喷油量，将实际空燃比控制在理论空燃比附近；另一个位于三元催化转化器之后，称作副氧传感器或下游氧传感器，用于监测三元催化转化器的催化净化效率。

图7-3 二氧化锆式氧传感器（非加热型）的工作原理

1—陶瓷体 2—铂电极 3、5—电极引线点 4—大气 6—陶瓷防护层 7—排气 8—排气管

图7-4 二氧化锆式氧传感器（非加热型）的电压输出特性

2.氧传感器的检测

要准确地完全保持混合气浓度为理论空燃比是不可能的。实际上，氧传感器对喷油器的反馈调节是动态的，只能使混合气在理论空燃比附近一个较小的范围内波动，氧传感器的输出电压在0.1～0.8V之间不断变化（通常每10s内变化8次以上）。如果氧传感器输出电压变化过缓（每10s内少于8次）或电压保持不变（不论保持在高电位或低电位），则表明氧传感器本体或线路有故障，需检查线路或更换传感器。

检测氧传感器好坏的方法较多，通常可用万用表对其进行检查，也可用专用仪器检测。

（1）万用表测电压法

采用万用表测压法检查二氧化锆式氧传感器时，应先使氧传感器处于工作状态，也就是使ZrO₂处于400℃以上的温度。

检测方法如下：

使发动机转速在2500r／min运行约90s，用万用表测氧传感器信号输出端电压。当发动机尾气浓时，氧传感器输出电压应为0.9～1V；当发动机尾气稀时，氧传感器输出电压应为0～0.1V；当氧传感器工作温度低于360℃时，氧传感器呈开路状态，无信号输出。

（2）氧传感器检测仪检测法

用氧传感器检测仪检测氧传感器时，检测方法同上，仅是用氧传感器检测仪代替上述的万用表。由氧传感器检测仪上指示灯的闪和灭情况，即可知其是否处于正常工作状态。

（3）万用表测电阻法

万用表测阻法是利用氧传感器的电阻特性来判断其在暖机状态和非暖机状态下的电阻值。正常氧传感器的电阻值：充分暖机状态时电阻值约为300kΩ；不在暖机状态时电阻值约为无穷大。

（4）用汽车万用表检测法

将汽车专用万用表（以美国OTC公司300型万用表为例）功能开关置于4V量程，按动DC／AC按钮于DC状态，万用表COM插孔中的黑色线搭铁，红色测试线接氧传感器的信号线。

将汽车发动机置于快怠速（2000r／min）预热发动机，使氧传感器工作温度达360℃以上。当发动机尾气浓时，氧传感器输出电压为0.8～0.9V；排出的废气稀时，输出电压为0.1～0.2V。在氧传感器工作温度低于360℃时，呈开路状态，无信号输出。

如果测得的电压符合要求，则说明氧传感器正常；反之，则说明该传感器已损坏，应更换。

（5）电子示波器测波形法

用电子示波器检测氧传感器输出的信号波形，可以很直观地确定氧传感器是否良好。氧传感器信号标准波形、混合气偏稀时的波形和混合气偏浓时的波形，见图7-5。

图7-5 氧传感器的正常与故障波形示意图

3.氧传感器检测示例(www.xing528.com)

（1）本田思域轿车氧传感器检测方法

本田思域轿车氧传感器安装在排气歧管上，正常工作温度约为318℃。当氧传感器或其电路产生故障时，ECM工作在“开环”模式，即ECM以其内部的程序设计值来代替氧传感器的反馈信号来控制燃油喷射。氧传感器的检测方法如下：

1）检查氧传感器

①将一根长钢针插入氧传感器配线插接器的B端子（白色配线端）。插接器各端子位置如图7-6所示。

②将万用表正表笔与长钢针相接，负表笔可靠搭铁，起动发动机并查看电压表，测量氧传感器输出信号电压。冷态时（开环）其电压值应为0.1～0.2V。约2min后，发动机达到正常工作温度（闭环）时，其电压值应开始在0.1～0.9V间变动。

如果氧气传感器不能进入闭环模式，或者到达转入闭环模式所需要的时间过长（氧传感器反应迟钝），应更换氧传感器。

2）检查配线及配线插接器

图7-6 插接器各端子示意图

①断开（OFF）点火开关，拔下氧传感器配线插接器，用万用表电阻档测量相关端子间的电阻。

a.对于D15Z1型发动机（除加利福尼亚车型外），A与B两端子间的电阻值应为2～3Ω。

b.对于D15B8、D15B17、D16Z6型和D15Z1（加利福尼亚车型）发动机，C与D两端子间的电阻值应为10～14Ω。

②对于D15Z1型发动机（除加利福尼亚车型外），用万用表R×1kΩ档检查端子A与C两端子之间均不应导通。如导通，应更换氧传感器。

③接通点火开关，用万用表电压档测量配线插接器黄或黑色线端子的电压，其电压值应为蓄电池电压。如果没有电压，应检查主继电器、ECU和氧传感器间的电路是否断路。

（2）广州本田雅阁轿车二氧化锆式氧传感器的检测方法

广州本田雅阁轿车也使用二氧化锆式氧传感器，在四缸发动机上只配备了一个氧传感器，安装在三元催化装置的上游排气管上；在V6发动机上配备了两个氧传感器，在三元催化装置前后各安装了一个，如图7-7所示。

图7-7 二氧化锆式氧传感器安装位置

本田雅阁轿车使用二氧化锆式氧传感器检测废气中氧含量，并把氧含量的信号输入给ECU系统。在发动机闭环控制中，ECU根据氧传感器输入的信号调节燃油喷射的脉冲宽度，使混合气的空燃比保持在最佳的范围内。该型氧传感器的结构与特性如图7-8所示。

本田雅阁轿车的二氧化锆式氧传感器与ECU（ECU／PCU）的连接电路如图的7-9所示。

图7-8 二氧化锆式氧传感器结构与特征

图7-9 二氧化锆式氧传感器与ECU的连接电路

C16—白色，信号线 C18—绿/黑，搭铁线 C1—黑/白，加热器搭铁线

传感器的检测方法：

1）检测传感器的信号电压。起动发动机，让发动机以2500r/min左右转速运转。用万用表测量氧传感器的信号线（白）与搭铁线（绿/黑）之间的电压值，如图7-10所示，该值应在0～1V之间摆动，且10s内摆动次数不应少于8次。当发动机转速迅速升高至4500r/min时，该测量电压不应小于0.6V。

图7-10 检测氧传感器的信号电压和电源电压

2）检测氧传感器的电阻值。关闭点火开关，拔下氧传感器的4芯插头。测量氧传感器的两端子3、4之间的电阻值，该值应在10～40Ω之间，如图7-11所示。

3）检测氧传感器的线束导通性。关闭点火开关，拔下ECU的C插头（31芯），拔下氧传感器的4芯插头。分别测量氧传感器4芯插头的1、2、3号端子与C18、C16、C1之间的导通性，如图7-12所示。所测的各端子间电阻值应小于1.5Ω；若为无穷大，则说明断路。

图7-11 检测氧传感器的电阻

图7-12 检测氧传感器的线束的导通性