汽車氧傳感器的作用、工作原理、檢測方法!

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氧傳感器的作用

氧傳感器用於檢測廢氣中的氧含量並獲得混合氣的空燃比濃稀信號,該信號輸入ECM後,ECM 根據該信號調整發動機的噴油量,實現閉環控制,使催化轉換器更好地發揮淨化作用。

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氧傳感器的安裝位置

氧傳感器安裝在排氣管上,如下圖所示。

汽車氧傳感器的作用、工作原理、檢測方法!

現在的汽車上主要運用的氧傳感器有二氧化鋯氧傳感器、二氧化鈦氧傳感器及寬域型氧傳感器三種,下面將重點介紹二氧化鋯氧傳感器結構、原理以及檢測方法。

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二氧化鋯氧傳感器的結構

二氧化鋯氧傳感器由鋯管(傳感元件)、電極和防護套管等組成,如下圖所示。鋯管是由含有少量釔的二氧化鋯(ZrO2)製成的固態電解質元件,在鋯管內、外兩側塗覆一層多孔性鉑膜電極。鋯管內側通大氣,外側與排氣接觸。

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二氧化鋯氧傳感器的構造(單線)

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二氧化鋯氧傳感器的工作原理

工作時,在高溫廢氣沖刷下,氧氣發生電離,由於鋯管內側氧離子濃度高,外側氧離子濃度低,在氧濃差作用下,氧離子從大氣側向排氣側擴散,從而形成了氧濃度差電池,如下圖所示。

汽車氧傳感器的作用、工作原理、檢測方法!

當混合氣稀時,排氣中含氧量高,鋯管內外兩側濃度差小,產生的電動勢小,大約為100mV。

當混合氣濃時,排氣中含氧量低,濃度差大,產生的電動勢高,大約為900mV。電動勢的高低以理論空燃比為界限發生突變,如下圖。

汽車氧傳感器的作用、工作原理、檢測方法!

氧傳感器輸出特性曲線

氧傳感器的輸出特性與排氣溫度有關,當排氣溫度低於300℃時,氧傳感器的輸出特性不穩定。

發動機剛剛啟動後,由於排氣溫度偏低,氧傳感器不工作,發動機在開環狀態下工作。只有排氣溫度升高後,氧傳感器才工作。所以,氧傳感器的安裝位置應在排氣溫度較高處。

有的車型上安裝有排氣溫度傳感器,當排氣溫度傳感器的信號達到一定值後ECU 才根據氧傳感器的信號進行空燃比反饋修正一調整噴油量、控制混合氣的濃度,即發動機開始進行閉環控制。

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二氧化鋯氧傳感器的檢測方法

以桑塔納2000GSi為例,介紹二氧化鋯氧傳感器的檢測。

桑塔納2000GSi使用二氧化鋯氧傳感器G39,其接線圖和端子佈置、端子功能如下圖。

二氧化鋯氧傳感器G39接線圖和端子佈置 ▼

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傳感器端子功能說明 ▼

汽車氧傳感器的作用、工作原理、檢測方法!

當氧傳感器或其連接線路出現故障時,可能會出現排放超標、回火、放炮、怠速熄火、發動機運轉失準、油耗增大等故障,使發動機工況惡化。

檢測方法1:解碼器檢測氧傳感器

氧傳感器異常工作,都會在ECU 中存儲故障碼。因此,通過專用或通用解碼器,可以查出氧傳感器的故障代碼00525會在ECU 氧傳感器(G39)無信號,或氧傳感器(G39)對正極短路。通過讀取數據流,如果氧傳感器示數長時間停滯在一個數值不變或變化緩慢,說明氧傳感器有故障。

檢測方法2:檢測加熱元件的電阻

在常溫下,拔下氧傳感器線束插頭,用萬用表電阻擋測量插頭端子1與端子2之間的電阻,在常溫下阻值應為1~5Ω。若常溫下阻值為無窮大,則說明加熱元件斷路,應更換氧傳感器。

檢測方法3:檢測加熱元件的電源電壓

檢測加熱元件的電壓時,拔下氧傳感器插頭,啟動發動機,檢測連接器插座上的端子1與2之間的電壓。電壓值應不低於11V。如電壓為零,說明熔斷比斷路或燃油泵電路觸點接觸不良,分別檢修即可。

檢測方法4:檢測傳感器的信號電壓

因為氧傳感器正常的工作溫度在300℃以上,沒有達到正常工作溫度,則傳感器無信號輸出。所以應在二氧化鋯式氧傳感器處於300℃以上工作狀態時測量其輸出電壓。

萬用表檢測二氧化鋯式氧傳感器的信號電壓的具體方法是讓發動機轉速在2500r/min運行約90s左右,插頭與插座連接,將萬用表連接到氧傳感器3#端子與4#端子的導線上,當混合氣體濃(即節氣門全開)時,信號電壓應為0.7~1.0V;當混合氣體稀(拔下空氣流量傳感器至發動機之間的真空管)時,信號電壓應為0.1~0.3V。否則說明氧傳感器失效,應更換。

檢測方法5:示波器檢測

用示波器檢測氧傳感器輸出的信號波形,可以很直觀說明氧傳感器是否良好。測試方法:啟動發動機,讓傳感器預熱到300℃以上,發動機處於閉環工作狀態時,用探針連接到傳感器連接器3#和4#信號端子上。從怠速開始增大轉速,觀察氧傳感器輸出信號波形,並與標準波形比較,判斷傳感器的好壞。氧傳感器在怠速和2500r/min時的正常波形如下圖所示。

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汽車傳感器識別·檢測·拆裝·維修:雙色圖解精華版


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