氧传感器的故障分析

一、 氧传感器的故障分析与诊断

1、氧传感器在电控发动机排放控制中的重要性

在使用三元催化转换器以减少排气污染的发动机上，氧传感器是必不可少的元件。由于混合气的空燃比一旦偏离理论空燃比，三元催化器对CO、HC和NOX的净化能力将急剧下降，故在排气管中安装氧传感器，用以检测排气中氧的浓度，并向ECU发出反馈信号，再由ECU控制喷油器喷油量的增减，从而将混合气的空燃比控制在理论值附近。

2、氧传感器的种类及氧传感器在汽车上安装的重要性

目前，实际应用的氧传感器有氧化锆式氧传感器和氧化钛式氧传感器两种。而常见的氧传感器又有单引线、双引线、三引线及四引线之分，；单引线的为氧化锆式氧传感器；双引线的为氧化钛式氧传感器；三引线和四引线的为加热型氧化锆式氧传感器，原则上四种引线方式的氧传感器是不能替代使用的。 氧传感器一旦出现故障，将使电子燃油喷射系统的电脑不能得到排气管中氧浓度的信息，因而不能对空燃比进行反馈控制，会使发动机油耗和排气污染增加，发动机出现怠速不稳、缺火、喘振等故障现象。因此，必须及时的排除故障或更换。 空燃比对排气中碳氢化合物（HC）和一氧化碳（CO）的含量有很大影响，在空燃比低于14.7：1时，HC及CO含量降低；如果空燃比高于14.7：1时，HC及CO含量迅速上升。但是，降低空燃比会导致燃烧温度升高，排气中的氮氧化合物（NOX）升高。所以，理想的空燃比应在接近14.7：1的很小范围内。另外三元催化转化器的转化效率只有在空气系数为1的很小范围内最高。如图1所示 三元催化转化器对发动机的排放控制具有极其重要的意义。没有三元催化转化器就不可能满足欧洲排放法规。第二代车载故障诊断系统(OBD-Ⅱ) 具1有对三元催化转化器进行故 障诊断的功能。

图1 三元催化转换效率图

而为了对三元催化转化器进行故障诊断，必须在它的前和后各装一个氧传感器(图2)。

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图2 发动机闭环控制系统

正常运行的三元催化转化器因其储氧能力而使后氧传感器的动态响应与前氧传感器相比明显差，后氧传感器动态响应曲线的振幅非常小(图3a)。反之，如果后氧传感器信号电压的波形非常接近前氧传感器，只不过相位略滞后(图3b)，则ECU认为三元催化转化器效率过低。因此通过观察前氧传感器和后氧传感器的波形就能判断三元催化转化器是否失效。

图3a 正常图形 图3b 非正常图形 3、氧传感器的故障诊断

3.1 前氧传感器信号电压超出可能范围

氧传感器信号电压在空气过量因数λ=1处发生阶跃。如图4 所示 ，ECU为氧传感器提供了一个450mV电压。在稳定工况下，如果λ＜1，则氧传感器信号电压约为1000mV；如果λ＞1，则此信号电压约为100mV。如前所述，当ECU进入闭环控制后，氧传感器信号电压应在1000mV和100mV之间不断地波动(图5a)。在加速和减速工况下退出闭环控制，加速工况下混合气加浓，该信 号电压应接近1000mV； 减速工况下混合气变稀，该信号电压应按近100mV。如果在ECU进入闭环控制后该信号电压保持低于175mV达15s，或者在加速工况下该信号电压保持低于600mV达15s，则ECU认为该传感器信号电压偏低，不可信。如果在ECU

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进入闭环控制后信号电压保持高于800mV达15s，或者在减速工况下该信号电压保持高于110mV达15s，则ECU认为该传感器信号电压偏高，不可信。此时，在满足下列条件的情况下ECU将设置前氧传感器信号电压超出可能范围的故障信息记录：没有节气门位置传感器、燃油蒸发排放控制系统、缺火、进气温度传感器、进气歧管绝对压力传感器、燃油调节、喷油器、废气再循环阀位置传感器、冷却液温度传感器、曲轴位置传感器和空气流量传感器的故障信息记录。

二、 图4 氧传感器电压输出特性图

3.2 前氧传感器信号电压响应速度过低

如图5b和图5c所示，随着氧传感器的老化，其信号电压响应速度越来越低，表现为动态响应曲线趋于平缓。

在ECU进入闭环控制的情况下，ECU连续监测氧传感器一段时间(例如100s)，记录其信号电压，每次从低于300mV到高于600mV(混合气从稀到浓)和从高于600mV到低于 300mV(混合气从浓到稀)跳变所经历的时间及跳变的次数，简单的说氧传感器输出电压的跳变数量每10秒钟变化不少于8次，如达不到则ECU认为该氧传感器已老化。在此以特别注意：如果缺少以下几种信号，ECU将设置前氧传感器信号电压响应速度过低的故障信息记录：节气门位置传感器、燃油蒸发排放控制系统、缺火、进气温度传感器、进气歧管绝对压力传感器、燃油调节、喷油器、废气再循环阀位置传感器、冷却液温度传感器、曲轴位置传感器和空气流量传感器的故障信息记录。

图5氧传感器动态响应曲线

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3.3 前氧传感器信号电压跳变频率过低

由图5不难看出，随着氧传感器的老化，信号电压跳变的频率逐渐减小，如果在闭环控制的情况下，100s的监测期间中信号电压从低到高和从高到低的跳变次数均小于45次，则ECU认为该氧传感器已老化。 3.4 前氧传感器活性不足

如前所述，在闭环控制的情况下，氧传感器信号电压应在100mV-1000mV不断地跳变，这是氧传感器有活性的表现。如果该信号电压稳定在450mV附近，即在400mV和500mV之间达30s以上，则不论ECU是否进行闭环控制，均表明该传感器活性不足或信号电路为开路。此时，在满足下列条件的情况下ECU将设置前氧传感器活性不足的故障信息记录：没有节气门位置传感器、燃油蒸发排放控制系统、缺火、进气温度传感器、进气歧管绝对压力传感器、燃油调节、喷油器、废气再循环阀位置传感器、冷却液温度传感器、曲轴位置传感器和空气流量传感器的故障信息记录。 3.5 前氧传感器加热器加热过慢 发动机起动后，氧传感器的加热器通电加热氧传感器，使它很快得到活性，也就是很快令其信号电压或者低于300mV，或者高于600mV，而不会停留在300mV-600mV。不论ECU是否进行闭环控制，只要发动机起动后前氧传感器信号电压停留在300mV-600mV的时间超出规定值(45s)，ECU记录氧传感器故障。在满足下列条件的情况下，ECU将设置前氧传感器加热器加热过慢的故障信息记录：没有节气门位置传感器、燃油蒸发排放控制系统缺火、进气温度传感器、进气歧管绝对压力传感器、燃油调节、喷油器、废气再循环阀位置传感器、冷却液温度传感器，曲轴位置传感器和空气流量传感器的故障信息记录；在有些系统中，例如BOSCH公司的Motronic系统中，ECU直接监测氧传感器加热器的电阻值并检验其可信度。 3.6 后氧传感器故障诊断

在三元催化转化器后加设一个氧传感器，这是OBD-Ⅱ区别于OBD-Ⅰ的重要标志之一。后氧传感器的首要任务是与前氧传感器相配合，对三元催化转化器进行故障监测。其次才是作为前氧传感器的补充，进行闭环控制。 由于三元催化转化器对废气中的氧有储存作用，后氧传感器的动态响应曲线自然与前氧传感器不同，所以故障的判别标准也有区别。 3.7 后氧传感器信号电压超出可能范围

与前氧传感器信号电压过低或过高故障监测程序的差别在于，后氧传感器的无故障判别标准较为宽松，被判为故障的指示数值范围更小，即信号电压在ECU进行闭环控制情况下低于75mV达150s，才算过低；高于999mV或在减速工况下须高于200mV达105s，才算过高。 3.8 后氧传感器活性不足

后氧传感器被判为活性不足的指标数值范围也比前氧传感器小。如果说前氧传感器信号电压在400mV-500mV保持达30s为活性不足的话，那么后氧传感器信号电压在425mV -475mV，保持100s才是活性不足。 3.9 后氧传感器加热器加热过慢

发动机起动后后氧传感器得到活性前所经历的时间超过215s才算加热器有故障。 4.故障实例

捷达5气门发动机，行驶里程1万公里

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故障现象：怠速抖动、冒黑烟，最高车速60km/h 故障原因：氧传感器失效 故障排除：阅读故障码，读得三个故障码 00533（怠速自适应超限）、00553（空气流量计信号不可靠-偶发）、00518（节起门控制组件故障-偶发）。清除故障码后发动机恢复正常运转，不再冒黑烟，再次读码没有故障码。可不到一个月又出现上述故障，接上示波器观察氧传感器波形，发现氧传感波形已没有明显变化，电压脉冲在0.11v左右。

诊断到此，故障已明了，由于氧传感器输出脉冲信号很低， 这样就使发动机电脑认为混合器太稀而加大喷油量，而当混合器过浓造成怠速调节超限时，发动机控制单元便认为空气流量计信号不可靠，即空气流量计信号点压过低，不可信。而捷达5阀汽车为直动式怠速控制系统，它是通过怠速电机通过传动机构直接控制节气门的开度的，而发动机电脑发出了控制指令，而执行机构不能很好的执行，电脑认为节气门控制组件出现故障，从而在发动机控制单元生成上述三个故障码。由于氧传感器的失效是要经过一个过程的，随着时间的推移氧传感器的故障现象表现的明朗起来，更换氧传感器后故障彻底排除。

故障原因：由于这个车辆经常去外地，经常去一些小加油站加油，加了含铅的汽油，因此造成氧传感器铅中毒致而导致失效。

总结：对于氧传感器器的故障直接的表现形式就是尾气排放超标，引起排放超标的故障原因有很多种，只要掌握其基本的工作原理才能对汽车电控部分的故障进行分析、判断以及排除。

二、氧传感器故障及原因分析

1）氧传感器的故障及原因

当氧传感器或线路有故障时，容易产生下列故障：①废气排放超标；②怠速不稳；③空燃比不正确；④油耗上升。

氧传感器失效后，会使发动机怠速运转不稳，油耗增加，排气管冒黑烟。常见故障是氧传感器因堵塞中毒而失效。

产生上述故障的原因主要有以下几点。

a.氧传感器的陶瓷硬而脆，用硬物敲击或用强烈气流吹洗都可能使其碎裂而失效。处理时要特别小心，发现问题要及时更换。

b．氧传感器内部进入油污或尘埃等沉积物时，阻碍外部空气进入氧传感器内部，会使传感器的输出信号改变，不能正确修正空燃比。表现为油耗上升，排放浓度明显增加，此时将沉积物除净就会使其恢复正常工作。

c．氧传感器中毒，尤其是在以前使用加铅汽油，使氧传感器铅中毒而失效。另外，氧传感器发生硅中毒也是常有的事。汽油和润滑油中含有的硅化合物燃烧后生成的二氧化硅，硅橡胶密封垫圈使用不当散发出的有机硅气体，都会使传感器失效。因此，要使用质量高的燃油和润滑油。修理时要正常选用和安装橡胶胶垫，传感器上涂制造厂规定使用的溶剂和防粘剂等。

d．对于加热型氧传感器，如果加热器电阻烧蚀，很难使传感器达到正常工作温度而失去作用。一般加热电阻的阻值为5～7Ω，如果电阻值为无穷大，则应更换传感器。 2）氧传感器的就车检查

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①外观法。通过观察氧传感器的颜色，可简易判断氧传感器的故障。

a．淡灰色顶尖，是氧传感器的正常颜色。

b．白色顶尖，由硅污染造成的，此时必须更换氧传感器。 c．棕色顶尖，由铅污染所致。

d.黑色顶尖，由积炭造成。在排除发动机积炭故障后，一般可以自动清除氧传感器上的

积炭。

氧传感器有加热式（三线式）和非加热式（单线式）两种。对于加热式，应检查其加热器电阻。

②氧传感器电阻的检查。其检查方法是：拔下氧传感器的线束插头，用万用表测量其接线端中加热器的两根接线柱之间的电阻，其值应为4～40Ω。否则应更换氧传感器。 ③氧传感器电压的检查。在接线良好时，使发动机处于工作温度并高怠速运转，用内阻大于10MΩ的数字式万用表测量氧传感器的输出电压。良好的传感器，电压应在0～1V之间切换。如果电压保持0V和1V不变，则反复使发动机转速升高或下降，此时若测得的电压仍为0V，则传感器已坏。若测得电压为1V左右但不切换，可拆去制动器的真空助力软管，真空大量泄漏后混合气变稀，此时若产生电压切换则传感器良好，否则，说明氧传感器发生中毒，应予以更换。

氧化钛式氧传感器会发生中毒等故障，在采用上述方法检测时，良好的氧传感器输出端的电压应以2.5V为中心上下波动，否则可拆下氧传感器并暴露在空气中，冷却后测量其电阻值。若电阻值很大，说明传感器是好的；否则，传感器已损坏，应予以更换。

三、氧传感器的故障原因

氧传感器产生故障会造成其反馈信号出现异常，从而使电脑失去对混合气空燃比的调节。若混合气控制比不精确，会使排气净化恶化，因而必须及时排除故障或更换。 导致氧传感器出现故障的原因如下：氧传感器破碎失效；氧传感器内部进入油污或尘埃等沉积物，使传感器信号失真；使用含铅汽油使传感器中毒，而使其失效；此外，传感器橡胶垫及涂剂也会使传感器失效；电加热器故障也可能造成传感器在发动机起动及低温时不工作[6]。

4.氧传感器的检测

氧传感器一般有单线、双线、三线、四线4种引线形式。单线为氧化锆式氧传感器；双线为氧化钛式氧传感器；三线和四线为氧化锆式氧传感器。三线和四线的区别：三线氧传感器的加热器负极和信号输出负极共用一根线，四线氧传感器的加热器负极和信号负极分别各用一根线。图4为四线氧化锆式氧传感器与ECU的连接电路图。

图4.四线氧化锆式氧传感器与ECU的连接图

4.1氧传感器加热电阻丝电阻的检测 点火开关置于“OFF”位置，拔下氧传感器的导线连接器，用万用表的Ω档测量氧传感器接线端中加热器端子和搭铁端子问的电阻，应为4～40Ω，若过大或过小，表示加热元件已损坏，应更换传感器。

4.2氧传感器反馈电压的检测

拔下氧传感器插头。使发动机以2500r／min转速运转。电压应在0～1V变换(频率约50次／min)如电压保持在0V或1V不变，可用改变油门开度的办法人为地改变混合气浓度：突然踏下油门踏板时产生浓混合气，反馈电压应上升；突然松开油门时产生稀混合气，反馈电压应下降。如果没有变化，说明氧传感器已损坏，应更换。在检测氧传感器的反馈电压时，最好使用指针式万用表，以便直观地反应出反馈电压的变化情况，此外，电压表应是低量程

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和高阻抗的(阻抗太低会损坏传感器)。

氧传感器是否损坏，还可用简易方法判断：拔下氧传感器的插头，从插头处引入2根导线，一根接线路的信号线电路，另一根接控制单元供应电压，两只手分别拿住线路两头，如果发动机的转速发生变化即为氧传感器损坏，否则，为其它部位故障[7]。 4.3氧化钛式氧传感器的检测

在采用上述方法检测时，良好的氧化钛式氧传感器输出端电压应以2.5V为中心上下波动，否则可拆下传感器并暴露在空气中，冷却后测量其电阻值。若阻值很大，说明传感器良好；反之，则传感器已损坏，应予更换。

四、利用尾气分析发动机的故障

由此可以断定，故障部位就在氧传感器排气取样孔。由于从气缸内排出的废气处于高速流动状态，行至氧传感器取样孔处时形成涡流，导致排出的废气不能及时在此处更新，使氧传感器不能准确地向发动机电脑反馈同步信号，造成发动机电脑不能根据实际工况对喷油脉宽进行正确修正，最终出现发动机工作异常，尾气排放严重超标的故障。

有一个时期，曾有一批车出现过此类故障，都是由于进行尾气改造后，氧传感器取样孔打得不合适，导致氧传感器不能有效采集尾气，造成信号失准。 一辆装备5S—FE发动机的丰田佳美轿车，发动机怠速不稳，经常熄火。

该车采用TCCS发动机电子控制系统。首先调取故障代码，仪表板上的发动机故障指示灯显示为正常代码。用四气尾气分析仪进行检测，仪器显示的检测结果如表3所示。由检测结果可以看出：HC和02都较高，这是空燃比失衡的一个重要特征；C0值较低，而C02在峰值，这说明可燃混合气已充分燃烧，点火系统应该不会有什么问题；入值较高。综合分析表明，该发动机工作时的混合气偏稀，因此应从进气系统和供油系统着手进行故障检查。

对车辆进行检测：真空管无漏气、错插现象；PCV阀密封良好，机油尺插口良好。起动发动机，将化油器清洗剂喷在进气管垫和EGR阀周围，发现随着转速上升，怠速逐渐稳定。取下EGR阀，发现针阀周围有少量积碳，EGR阀通道上有很多积碳，针阀不能落入阀座，致使进气歧管的混合气被废气稀释，从而怠速不稳，发动机容易熄火。

对EGR阀进行彻底清洗，并换上新垫，起动发动机，一切恢复正常。再次用尾气分析仪进行检测，结果如表4所示，所有数据都在标准范围之内，故障排除。 从这个故障诊断实例可以看出，在对有故障的车辆做完必要的常规检查之后，使用尾气分析仪可以很快发现故障的本质原因，缩小检修范围。

一辆广东三星6510汽车，套装97款克菜斯勒道奇3．3L发动机，行驶里程为140000km。

故障现象：挂档轻加油门至1200r／min时有时熄火，不熄火时怠速降至400—500r／min甚至更低；急加油门没有任何故障，熄火后起动容易。

故障分析：试车过程中，没有明显的断油或断火的感觉，但总感觉进入的空气量不够用。经检查，怠速系统没有任何故障，怠速马达在其它修理厂进行过替换试验，没有问题；节气门体也进行过更换试验，没有问题；用额外补充进气量的办法(断开一个节气门体后面的真空管)，同样没有解决任何问题。原地不挂档加油门试验，无论怎样试验均没有任何故障征兆，发动机转速从1200r／min到800r／min下降非常平稳。怀疑是进气压力传感器有故障，有可能缓加油门时不能很

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好地感知进气量，所以使用检测仪的数据流功能，对各个数据进行实时观察，没发现有错误的数据流，MAP数值正常。对供油系统和点火系统进行仔细检查和测量，均没有发现任何故障。

到现在为止应该说仅是凭经验感觉一点故障线索，那就是感觉好像进气量太少。既然怀疑是因为进气量太少造成的故障，那么通过尾气检测一定可以发现一些线索，所以对尾气进行了测量，怠速时的检测结果如表5所示。 通过测量结果我们可以发现，混合气偏稀(入大于1.03)，燃烧比较好 (CO2较高，接近于15％)。通过上面的分析，可以间接证明该车进气或者供油系统有故障。为了检验这一分析，将所有影响进气量或感知进气量的元件一一列出，采取逐步分析排除的办法确定故障元件。这些元件有：怠速马达、节气门体及其传感器、MAP传感器、EGR阀。前几种元件已经检验和试验过， 目前只剩下EGR阀没进行过检验。

EGR排气再循环阀的功用是在发动机工作过程中，将一部分废气引到吸入的新鲜空气(或混合气)中返回气缸进行再循环，以减少N0x的排放量。因为N0x主要是在高温富氧条件下生成的，废气为惰性气体，在燃烧过程中吸收热量，这样将降低最高燃烧温度，也减少了N0x的生成量。但是过度的排气再循环会影响发动机的正常运行，特别是在怠速、低速小负荷及发动机冷态运行时，参与再循环的废气会明显降低发动机的性能。因此应根据工况及工作条件的变化，自动调整参与再循环的废气量。根据发动机结构不同，进入进气歧管的废气量一般控制在6％—13％之间。

在EGR系统中，通过一个特殊的通道将排气歧管与进气歧管连通，在该通道上装有EGR阀，通过控制EGR阀的开度来控制参与再循环的废气量(如图1所示)。EGR阀开启或关闭是由阀上方真空气室的真空度来控制的，而真空度则由受ECU控制的EGR真空电磁阀控制。

EGR电磁阀受ECU控制，ECU根据发动机转速、空气流量、进气管压力、温度等信号控制EGR电磁线圈通电时间的长短，以此来控制进入EGR阀真空气室上方的真空度，从而控制EGR阀的开度，改变参与再循环的废气量。

装有背压修正阀的EGR排气再循环系统，在EGR(真空)电磁阀与EGR阀间的真空管路中装有一个背压修正阀，其功用是根据排气歧管中的背压附加控制月F气再循环。即当发动机在小负荷工况，排气背压低时，背压修正阀保持EGR阀处于关闭状态，不进行排气再循环；只有在发动机负荷增大，排气歧管背压增大时，背压修正阀才允许EGR阀打开，进行排气再循环。

排气歧管的背压通过管路作用在背压修正阀的背压气室下方，当发动机处于小负荷工况，排气背压低时，在阀门弹簧的作用下气室膜片向下移动，使修正阀门关闭真空通道，此时EGR阀在其阀门弹簧作用下保持关闭，因而不进行排气再循环；当发动机负荷增大，排气歧管背压升高时，修正阀背压气室下方的背压升高，使膜片克服阀门弹簧弹力向上运动，将修正阀门打开，由EGR电磁阀控制的真空通过背压修正阀进入EGR阀上方真空气室，将EGR阀吸开，月F气再循环通道打开，废气进行再循环。

EGR电磁阀受ECU控市IJ，ECU根据转速信号、进气压力信号、水温信号、空气流量信号等，通过控制EGR电磁阀的开度来控制进入EGR阀的真空度，从而控制EGR阀的开度，改变参与再循环的废气量。

通过上面的EGR阀工作原理分析可知，EGR在怠速工况和小负荷情况下是不参与工作的，否则会有一部分尾气进入燃烧室，不但会降低燃烧室的温度，还会恶化

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燃烧环境，阻碍新鲜空气的进入。

故障排除：更换EGR阀，故障彻底消失。

一辆奥迪A6轿车，装备2．8LJV6电控发动机，怠速时有轻微抖动，并且加速迟缓。

故障检查：检测点火波形基本正常，但稍有不稳。测量尾气，C0为0．3％一0．5％，HC为200一500ppm，且在此范围内波动。用V．A．G1552检测仪检查，无故障代码输出。用V人．G1552故障检测仪进行数据流检测，发动机电控系统运行参数正常。

检测结果分析：根据对客户的询问和加速迟缓的症状，应考虑对喷油器进行清洗；C0值正常，HC值虽然符合排放污染物的限制标准，但该车装有氧传感器和催化转化器，其C0值应低于0．5％，HC应低于100 ppm，而检测结果表明该车HC值高于此，标准且有波动，从出厂标准考虑为不正常，因此考虑发动机可能有失火现象，应进一步检查点火系统是否有轻微断路或短路，特别是短路故障。 故障检修：清洗喷油器，观察各缸喷油器的雾化状况和流星的均匀性，均良好。检查点火系统，发现有一个缸的高压线有轻微短路(漏电)现象，为此更换了高压线。因火花塞间隙偏大，也同时更换了。复检发动机抖动稍有改善，但未彻底消除；尾气检查HC值下降不大，并仍有波动，分析认为故障仍可能是失火所致。 为了进一步诊断故障，分别在左、右两侧月F气歧管氧传感器旁边的尾气检测口(该口通常用一个螺栓密封)进行检测，结果发现：左侧气缸排出的尾气C0值在0．5％左右，HC值在125ppm左右(因在催化转化器前测量，其值会比在月F气民管测量值稍高)，且波动极小；右侧气缸排出的尾气中C0值也在0．5％左右，但HC值却在125—250ppm之间，且时有波动。因此间题应在右侧气缸中。为此检查右侧气缸的高压线和火花塞，发现第2缸火花塞的3个电极中有一个间隙过小，调整后重新安装，故障完全消除，尾气检测值也符合出厂标准。

目前，安装催化转化器的车型越来越多，测量尾气有时比较困难，在不能很好分析故障的时候，可以尽量在催化转化器前方测量，这样可能更真实地反映发动机的排放情况。同时，还应将催化转化器前、后的测量结果加以比较，以便判断催化转化器的转化效率是否正常。

一辆奔驰S320轿车，发动机怠速不稳，抖动严重，但加速正常。

故障检测：调取该车故障代码，显示为正常代码；用示波器测试点火二次波形，结果正常；对各缸气缸压力进行测试，均在标准范围之内；进气及真空系统不漏气；用四气尾气分析仪检测尾气，发现怠速时数据很不稳定，第1组数据如表6所示，4种气体的检测数值全都较高。再次测试，其数据如表7所示。

检测结果分析：将上述检测结果进行对比分析发现，HC和Co总是同时升高或降低，C02时高时低，燃烧效率很不稳定，02不能充分参与反应，数值一直较高。从而可以判定为混合气的形成与燃烧环境十分恶劣。推测是喷油器堵塞，导致喷油器针阀与阀座配合不密封，各缸喷油器在应该喷油时不喷油或少喷油，而在不需喷油时却持续喷油，因而造成供油不正常，致使4种气体的检测数据极不稳定。 故障检修：做喷油脉冲宽度试验，怠速时为3．5ms，在正常范围内。拆下各缸喷油器检查，果然每个喷油器都有不同程度的堵塞。经过彻底清洗，装复试车，一切恢复正常。

从该故障的检修过程可以看出，在燃油系统的检查中，利用尾气分析仪可以省去一些检修环节，如油压的测试，燃油泵、油压调节器和燃油滤请装置的检测。换个角度来考虑，假如在应急修理中，在未做相关检查之前，就用尾气分析仪进行

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检测，也许在诊断一开始就能找到故障点。

一辆奥迪100型轿车，装备2．6LV6电控发动机，运转时严重抖动，加速无力，排气管排出的气体气味呛人。

故障检测：用V．A．G1552微机故障检测仪对发动机电控系统进行检测，存在故障代码，故障代码的含义是“右侧燃油自适应修正已达极限”。用V．A．G1552微机故障诊断仪对发动机电控系统进行数据流检测，发现左、右两侧的燃油修正因数相差过大，左侧为—3．8％—0％，而右侧为10％—12．9％。用发动机综合分析仪检查点火系统并进行气缸压力分析，发现第3缸点火波形的击穿电压较低，且该缸气缸压力偏低(气缸压力相差过大也会导致发动机抖动)。用尾气分析仪检测尾气，Co为0．9％—1．3％， 而HC高达2800—2900 PPmo

检测结果分析：根据检测结果可认为右侧混合气过稀，控制电脑对右侧燃油系统进行连续加浓且已达到修正极限。为判断是否是由于右侧氧传感器的信号导致这种结果，先对左、右两侧的氧传感器信号及其对空燃比变化的反应、电控单元对氧传感器信号变化的响应能力进行测试。为此，人为地制造混合气过浓和过稀的状态，发现氧传感器和电控单元的功能均正常，因此可以认为故障是控制系统以外的原因导致的。

五、大众/奥迪车系的三种车型氧传感器故障产生时的症状

车型 故障症状

上海桑塔纳2000GLi轿车 ★冷、热车怠速抖动，严重时发动机失速1 大众/奥迪车系的三种车型氧传感器故障产生时的症状

车型 故障症状

上海桑塔纳2000GLi轿车 ★冷、热车怠速抖动，严重时发动机失速 ★急加速回火

★行驶中加速，车辆有后坐现象，严重时难以起步

上海桑塔纳2000GSi轿车（时代超人） ★热车怠速抖动，尾气重 ★急加速尾气冒大量黑烟

★行驶中有轻微后坐现象，但可以照常行驶

奥迪100（1.8L四缸机、配置翼板式空气流量传感器） ★怠速平稳，但尾气较重 ★加速时尾气冒黑烟较重

★行驶中间歇性轻微后坐，加速性能受影响 ★耗油量增大

六、氧传感器的常见故障及检查方法

氧传感器的常见故障及检查方法 氧传感器一旦出现故障，将使电子燃油喷射系统的电脑不能得到排气管中氧浓度的信息，会使发动机油耗和排气污染增加。

在使用三元催化转换器以减少排气污染的发动机上，氧传感器是必不可少的元件。由于混合气的空燃比一旦偏离理论空燃比，三元催化剂对CO、HC和NOX的净化能力将急剧下降，故在排气管中安装氧传感器，用以检测排气中氧的浓度，并向ECU发出反馈信号，再由ECU控制喷油器喷油量的增减，从而将混合气的空燃比控制在理论值附近。

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目前，实际应用的氧传感器有氧化锆式氧传感器和氧化钛式氧传感器两种。而常见的氧传感器又有单引线、双引线和三根引线之分，;单引线的为氧化锆式氧传感器;双引线的为氧化钛式氧传感器;三根引线的为加热型氧化锆式氧传感器，原则上三种引线方式的氧传感器是不能替代使用的。

氧传感器一旦出现故障，将使电子燃油喷射系统的电脑不能得到排气管中氧浓度的信息，因而不能对空燃比进行反馈控制，会使发动机油耗和排气污染增加，发动机出现怠速不稳、缺火、喘振等故障现象。因此，必须及时地排除故障或更换。

广州本田氧传感器

一、氧传感器的常见故障

1.氧传感器中毒

氧传感器中毒是经常出现的且较难防治的一种故障，尤其是经常使用含铅汽油的汽车，即使是新的氧传感器，也只能工作几千公里。如果只是轻微的铅中毒，接着使用一箱不含铅的汽油，就能消除氧传感器表面的铅，使其恢复正常工作。但往往由于过高的排气温度，而使铅侵入其内部，阻碍了氧离子的扩散，使氧传感器失效，这时就只能更换了。

另外，氧传感器发生硅中毒也是常有的事。一般来说，汽油和润滑油中含有的硅化合物燃烧后生成的二氧化硅，硅橡胶密封垫圈使用不当散发出的有机硅气体，都会使氧传感器失效，因而要使用质量好的燃油和润滑油。修理时要正确选用和安装橡胶垫圈，不要在传感器上涂敷制造厂规定使用以外的溶剂和防粘剂等。

2.积碳

由于发动机燃烧不好，在氧传感器表面形成积碳，或氧传感器内部进入了油污或尘埃等沉积物，会阻碍或阻塞外部空气进入氧传感器内部，使氧传感器输出的信号失准，ECU不能及时地修正空燃比。产生积碳，主要表现为油耗上升，排放浓度明显增加。此时，若将沉积物清除，就会恢复正常工作。

3.氧传感器陶瓷碎裂

氧传感器的陶瓷硬而脆，用硬物敲击或用强烈气流吹洗，都可能使其碎裂而失效。因此，处理时要特别小心，发现问题及时更换。 4.加热器电阻丝烧断 对于加热型氧传感器，如果加热器电阻丝烧蚀，就很难使传感器达到正常的工作温度而失去

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作用。

5.氧传感器内部线路断脱。 二、氧传感器的检查方法 1.氧传感器加热器电阻的检查 拔下氧传感器线束插头，用万用表电阻档测量氧传感器接线端中加热器接柱与搭铁接柱之间的电阻，其阻值为4-40Ω(参考具体车型说明书)。如不符合标准，应更换氧传感器。 2.氧传感器反馈电压的测量

测量氧传感器的反馈电压时，应拔下氧传感器的线束插头，对照车型的电路图，从氧传感器的反馈电压输出接线柱上引出一条细导线，然后插好线束插头，在发动机运转中，从引出线上测出反馈电压(有些车型也可以由故障检测插座内测得氧传感器的反馈电压，如丰田汽车公司生产的系列轿车都可以从故障检测插座内的OX1或OX2端子内直接测得氧传感器的反馈电压)。

对氧传感器的反馈电压进行检测时，最好使用具有低量程(通常为2V)和高阻抗(内阻大于10MΩ)的指针型万用表。具体的检测方法如下：

1)将发动机热车至正常工作温度(或起动后以2500r/min的转速运转2min);

2)将万用表电压档的负表笔接故障检测插座内的E1或蓄电池负极，正表笔接故障检测插座内的OX1或OX2插孔，或接氧传感器线束插头上的号|出线;

3)让发动机以2500r/min左右的转速保持运转，同时检查电压表指针能否在0-1V之间来回摆动，记下10s内电压表指针摆动的次数。在正常情况下，随着反馈控制的进行，氧传感器的反馈电压将在0.45V上下不断变化，10s内反馈电压的变化次数应不少于8次。如果少于8次，则说明氧传感器或反馈控制系统工作不正常，其原因可能是氧传感器表面有积碳，使灵敏度降低所致。对此，应让发动机以2500r/min的转速运转约2min，以清除氧传感器表面的积碳，然后再检查反馈电压。如果在清除积碳可后电压表指针变化依旧缓慢，则说明氧传感器损坏，或电脑反馈控制电路有故障。 4)检查氧传感器有无损坏

拔下氧传感器的线束插头，使氧传感器不再与电脑连接，反馈控制系统处于开环控制状态。将万用表电压档的正表笔直接与氧传感器反馈电压输出接线柱连接，负表笔良好搭铁。在发动机运转中测量反馈电压，先脱开接在进气管上的曲轴箱强制通风管或其他真空软管，人为地形成稀混合气，同时观看电压表，其指针读数应下降。然后接上脱开的管路，再拔下水温传感器接头，用一个4-8KΩ的电阻代替水温传感器，人为地形成浓混合气，同时观看电压表，其指针读数应上升。也可以用突然踩下或松开加速踏板的方法来改变混合气的浓度，在突然踩下加速踏板时，混合气变浓，反馈电压应上升;突然松开加速踏板时，混合气变稀，反馈电压应下降。如果氧传感器的反馈电压无上述变化，表明氧传感器已损坏。

另外，氧化钛式氧传感器在采用上述方法检测时，若是良好的氧传感器，输出端的电压应以2.5V为中心上下波动。否则可拆下传感器并暴露在空气中，冷却后测量其电阻值。若电阻值很大，说明传感器是好的，否则应更换传感器。 5)氧传感器外观颜色的检查

从排气管上拆下氧传感器，检查传感器外壳上的通气孔有无堵塞，陶瓷芯有无破损。如有破损，则应更换氧传感器。

通过观察氧传感器顶尖部位的颜色也可以判断故障： ①淡灰色顶尖：这是氧传感器的正常颜色;

②白色顶尖：由硅污染造成的，此时必须更换氧传感器;

③棕色顶尖：由铅污染造成的，如果严重，也必须更换氧传感器;

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④黑色顶尖：由积碳造成的，在排除发动机积碳故障后，一般可以自动清除氧传感器上的积碳。

七、氧传感器故障诊断与检修方法

1、传感器 一、氧传感器的故障诊断

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。

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５、诊断思路中的错误 在实际维修工作中，发动机工作状态不好，比如说怠速不稳、怠速发动机冒黑烟、动力不足等很多故障出现时，在进行检查的过程当中，我们会读取发动机控制电脑的故障码，有时候会有氧传感器已经损坏的信息，我们进行了清码，在进行了一段时间的路试后随机读取当前故障码，发现别的故障码没有出现但是氧传感器损坏的故障信息仍然存在，接着进行氧传感器的性能检测，证实它真的损坏了，会毫不犹豫地进行更换。请注意问题就处在了这里，在你的更换作业结束后发动机的工作状态并不一定会随着你对氧传感器的更换而好转，这时我们的维修工作将陷入困境。

在我多年的实际工作中发现，由于氧传感器本身损坏而导致的发动机故障在大多数情况下不会对发动机的运转造成较大的影响，因为发动机控制电脑在接收到氧传感器反馈给它的电压信号后作出的实际喷油脉宽修正量是微秒级的，我用示波器进行过实际测试，它对喷油脉冲宽度的修正时间是３００微秒至８００微秒之间。即使是一名经验十分丰富的驾驶员或是试车员他也不会分辨出氧传感器的好坏对发动机性能的影响。一个有故障的氧传感器只会导致发动机排放上的问题和发动机运行工况的微量偏移。在我们弄清了氧传感器对发动机的性能都会产生哪些影响的基础上再来分析上面的问题就会从另一方面来思考了。 比如说在装有ＡＪＲ发动机的时代超人轿车上，由于空气流量计的性能恶化导致发动机始终处于混合气偏浓的情况下工作了很长一段时间驾驶员才发觉发动机驾驶性能出现了问题，由于ＡＪＲ发动机的控制单元只监测ＭＡＦ在怠速时的进气量作为ＭＡＦ性能的监测信息，（当然，发动机控制单元对传感器的监测不止是这一项，在这里我们假设其他条件都是正常的）所以当我们用解码器读取故障信息时，可能会是只有混合气超出调整极限和氧传感器不良等信息，但是值得注意的是在发动机长期处于空燃比过浓的情况下工作，氧传感器早就已经损坏了，或是性能下降了，但是问题的前因是由于ＭＡＦ的性能下降造成的，而不是由于氧传感器的损坏而导致了发动机的性能下降。

总之在实际的维修工作中，我们要分清问题的前因后果，对氧传感器的诊断作出正确的分析与判断。

６、对大多数氧传感器适用的几项数据 Ａ：最高输出信号电压８５０毫伏

Ｂ：最低输出信号电压７５－１７５毫伏

Ｃ：混合气从浓到希的最大允许响应时间１００毫秒 Ｄ：变化频率１秒钟４次以上

其实在国外的很多维修技术资料上，对氧传感器的维修诊断是对发动机的性能诊断的重要组成部分，它有着一系列的专门的理论依据，比如说通过对一个良好的氧传感器所反馈给发动机电脑的信号中所包含的信息的分析中我们可以发现发动机的很多故障，但是这就不是我们用一块数字万用表所能办到的了，如果想进一步的学习通过氧传感的信号分析而诊断发动机的故障，就需要学习用示波器来诊断氧传感器的故障了。以上只是我个人的一些见解，有不妥之处希望各位指教。

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