全面、准确检测氧传感器的最新方法

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全面、准确检测氧传感器的最新方法

氧传感器是电喷发动机中一个非常重要的部件，它的信号是电脑对空燃比进行闭环控制不可缺少的依据；在OBD-II系统的大部分监控项目中，如：三元催化装置、二次空气喷射系统、燃油蒸汽控制装置等，也都是利用氧传感器的信号来作为判断依据的。由于氧传感器的功能及工作原理比较独特，所以掌握氧传感器的工作特性以及准确的检测方法，对维修人员快速准确地诊断电喷发动机的故障是有着非常重要意义的。

一、有关氧传感器的几个重要概念
探测方式 氧传感器探测的是混合气的浓度，但它并不是直接探测混合气，而是探测混合气燃烧后的废气中的氧分子含量，从而间接地得到当前混合气的浓度。

信号特征 氧传感器其实就是一个低电压，低电流的小电池，当它的内外表面所接触的氧分子角度不同时，便形成一个电位差，它的外表面伸入排气管中直接与发动机排气相接触，它的内表面与大气接触，大气中氧分子的浓度是不变的。而排气中氧分子的浓度是随混合气浓度的变化而变化的。当混合气的实际空燃比高于理论空燃比（14.7，即稀混合气）时，废气中剩余的氧分子浓度相对较高，这时氧传感器内外氧分子浓度相差较小，只能输出大约0.1V的电压；而当混合气的实际空燃比小于理论空燃比（即混合气）时，废气中剩余的氧分子非常少，这时氧传感器内外表面氧分子浓度相差较大，可以输出大约1.0V左右的电压。
工作特性 目前大部分车型采用的都是锆式氧传感器，这类传感器在设计时就有一个重要的技术指标，即信号上升时间和下降时间，均要求小于250ms。其输出特性如下图所示：

如果这个变化时间大于250ms，虽然混合气浓时最大电压和稀时最小电压有时都是正常的，但在实际应用中则表现为氧信号反应迟钝，不能为发动机电脑提供实时的混合器信息而导致燃油反馈系统失调，一些软性故障大都是由于这个原因造成的。
控制原理 发动机电脑通过氧传感器输出的信号了解当前混合气浓度相对于理论值的微小偏差，于是根据这个信号相应调整喷油器的通电时间，以弥补这个微小偏差，从而提高了控制的精度。这即是所谓的闭环控制。
二、氧传感器的常见故障
加热单元失效（一般都为开路）；
 信号电压一直为稀时最小电压（失效）；
 信号反应迟钝（浓稀电压变化时间大于250ms）。
三、氧传感器的一般检测方法
1.检查氧传感器加热器电阻。拔下氧传感器插头，用万用表电阻档测量传感器侧1、2号插头间的电阻值，具体标准应查阅具体车型的维修手册，但一般来说，应在4～40之间，如果不符合标准值，应更换氧传感器。
2.检查氧传感器反馈电压。查阅所测车型的维修手册，找氧传感器信号线，用电线中的铜丝插入相应手术的插孔。然后插好插接器，用万用表直流电压档测量铜丝对负极的电压。注意必须使用数字式万用表，并且铜丝绝对不能搭铁，否则将不可恢复性地损坏氧传感器。此时起动发动机并使水温达到至少80℃，使发动机多次达到2500r/min后使发动机转速保持2500r/min,并观察万用表显示的电压，电压值应在此0.1-1.0V之间迅速跳动，在10S之内电压应在0.1-1.0V之间变化至少8次，若电压变化比较缓慢，不一定就是氧传感器或反馈控制系统有故障，可能是氧传感器表面被积碳覆盖而灵敏性降低。这时可使发动机高速运转几分钟以清除积碳，然后再观察氧传感器信号电压是否符合规定，如仍不符合规定，则进行全面的特性分析检查。

四、传统检测方法的局限性
多少年来，业界同人大都是采用上述方法对氧传感器进行在车测试，或者使用一个好的氧传感器来做对比试验，在一般情况下，也都可以判断出故障所在。但是，上述方法存在着以下一些问题，这些因素往往也制约了检测的准确性：
1、要求被测车辆的发动机工况良好，才能达到所需要的检测结果。如果发动机工况不好，混合气或浓或稀，氧传感器就不能准确地按给定测试条件实现浓稀信号间的变化；
2、不能直接检测出氧信号浓稀电压变化时间，只是由10S之内信号电压应在0.1-1.0V之间变化至少8次这样一种间接的方式，来评估氧信号浓稀电压变化时间，在实际应用中随意性较大；
3、由于无法做到离车测试，上述方法很有局限性，对一些较为复杂的隐性故障不能做到有效的故障定位。就是采用“对比法”解决了故障，往往也是“知其然，不知所以然”。
五、全面、准确的最新检测方法
针对上述情况，我们提出了一个较为全面的氧传感器检测的新方案，该方案有在车与离车两种方式，为汽车技师诊断有关氧传感器的发动机故障提供了极为便利的手段。
1、在车检测方式特点及功能：
使用传统的测试方式结合准确的氧信号浓稀变化时间测试，快速评估氧传感器的工作性能。
 氧传感器信号模拟 —— 为发动机电脑模拟混合气浓稀信号；
 氧传感器浓稀信号检测 —— 准确检测氧传感器输出电压；
 氧传感器信号过低检测 —— 准确检测氧传感器输出电压是否小于0.1V；
 氧传感器信号变化次数检测—— 10S内电压信号变化次数检测；
 氧传感器输出特性分析 —— 在氧信号变化的一个周期内，以50ms的分辨率测量混合气信号由浓到稀或由稀到浓的变化时间。
2、离车检测方式特点及功能：
一个精心设计的氧传感器工况模拟装置，使在工作台上准确测试氧传感器成为可能。该方式是全面分析氧传感器工作性能的实用方案，同样也是汽修教学单位、氧传感器生产与经营机构的最佳选择。
 氧传感器信号模拟 —— 为发动机电脑模拟混合气浓稀信号；
 氧传感器浓稀信号检测 —— 准确检测氧传感器输出电压；
 氧传感器实际工况模拟 —— 在工作台上实现氧传感器富氧与缺氧工况的模拟；
 氧信号起始响应时间检测 —— 为氧传感器是否符合欧III或欧IV标准提供检测手段；
 氧传感器信号过低检测 —— 准确检测氧传感器输出电压是否小于0.1V；
 氧传感器信号变化次数检测—— 10S内电压信号变化次数检测；

 氧传感器工作特性分析 —— 在氧信号变化的一个周期内，以50ms的分辨率测量混合气信号由浓到稀或由稀到浓的变化时间。