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氧傳感器的使用與維修
王玉龍 2006/9/13
電噴發(fā)動機控制系統(tǒng)中的氧傳感器是現(xiàn)代汽車中一個非常重要的傳感器，用來監(jiān)測發(fā)動機排氣中氧的含量或濃度，并根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)輸出一個信號電壓，反饋給電腦，從而控制噴油量的大小，它通常安裝在排氣系統(tǒng)中，直接與排氣氣流接觸。
一、結(jié)構(gòu)及原理
氧傳感器采用二氧化鋯（一種在有氧氣的情況下能產(chǎn)生小電壓的陶瓷材料)作敏感元件，即在傳感器端部有一個由二氧化鋯做成的試管狀的套管，傳感器內(nèi)側(cè)通大氣，外側(cè)暴露在排氣中。發(fā)動機排出的廢氣，穿過裝在排氣歧管中的氧傳感器的端部，與二氧化鋯的外側(cè)接觸�？諝鈴膫鞲衅鞯牧硪欢诉M入，與套管的內(nèi)側(cè)接觸。套管的內(nèi)外表面覆蓋了薄層多孔鉑(白金)作為電極，內(nèi)表面是負極，外表面是正極。鉑起催化作用，使排氣中的氧與一氧化碳反應(yīng)，減少排氣中的含氧量，提高傳感器的靈敏度。一般在外側(cè)電極表面還有一個多孔氧化鋁陶瓷保護層，它可以防止廢氣燒蝕電極，但廢氣能夠滲進保護層與電極接觸。
氧傳感器的工作原理與干電池相似，傳感器中的氧化鋯元素起類似電解液的作用。其基本工作原理是：在一定條件下(高溫和鉑催化)，利用氧化鋯內(nèi)外兩側(cè)的氧濃度差，產(chǎn)生電位差，且濃度差越大，電位差越大。大氣中氧的含量為21％，濃混合氣燃燒后的廢氣實際上不含氧，稀混合氣燃燒后生成的廢氣或因缺火產(chǎn)生的廢氣中含有較多的氧，但仍比大氣中的氧少得多。
在高溫及鉑的催化下，帶負電的氧離子吸附在氧化鋯套管的內(nèi)外表面上。由于大氣中的氧氣比廢氣中的氧氣多，套管上與大氣相通一側(cè)比廢氣一側(cè)吸附更多的負離子，兩側(cè)離子的濃度差產(chǎn)生電動勢。當套管廢氣一側(cè)的氧濃度低時，在電極之間產(chǎn)生一個高電壓(0。6～1V)，這個電壓信號被送到ECU放大處理，ECU把高電壓信號看作濃混合氣，而把低電壓信號看作稀混合氣。根據(jù)氧傳感器的電壓信號，電腦按照盡可能接近14.7：1的理論最佳空燃比來稀釋或加濃混合氣。因此氧傳感器是電子控制燃油計量的關(guān)鍵傳感器。氧傳感器只有在高溫時(端部達到300°C以上)其特性才能充分體現(xiàn)，才能輸出電壓。它在約800°C時，對混合氣的變化反應(yīng)最快，而在低溫時這種特性會發(fā)生很大變化。
二、使用及檢修
氧傳感器有多種形式，接線有一根、二根或者三根、四根。后兩種是裝有加熱元件的加熱式氧傳感器。使用時需要按照規(guī)定里程或時間間隔定期檢測或更換。新型的能保證行駛8～11萬km。檢測時有的要求用掃描儀器來測量氧傳感器的輸出，有的可用數(shù)字電壓表檢測輸出電壓信號隨混合氣濃度變化的情況，以及ECU對電壓信號的反應(yīng)。發(fā)動機在正常工作溫度時，氧傳感器如不能隨混合氣的濃度輸出相應(yīng)的電壓，則證明已失效需更換。氧傳感器失效會導(dǎo)致混合氣過濃或過稀，產(chǎn)生怠速不穩(wěn)、油耗過大、排放過高等故障，此時發(fā)動機故障自診斷系統(tǒng)將點亮汽車儀表板上的發(fā)動機警告燈，提示要立即檢修。
氧傳感器失效一般原因有二：
一是已到使用期限(正常壽命約為11萬km)；
二是碳煙、鉛化物、硅膠、機油等物質(zhì)沉積在氧傳感器上，造成失效。更換氧傳感器時應(yīng)先用絲錐等工具清除排氣管上安裝螺紋孔內(nèi)的臟物和毛刺，在安裝時還需用特殊的防粘劑(其中含有石墨和玻璃粉，石墨燒掉后留下玻璃粉在螺紋上易于拆卸)。安裝擰緊力矩為15～25N.m。
注意：在氧傳感器附近應(yīng)避免使用橡膠潤滑劑、皮帶油或者含硅的噴劑。硅化合物會堆集在傳感器通大氣一側(cè)，造成不正確電壓信號，使電腦誤以為是稀混合氣信號，而將混合氣調(diào)整過淡。使用含鉛汽油則效果正相反，鉛化合物堆集在傳感器通廢氣一側(cè)，使電腦誤以為是濃混合氣信號，而將混合氣調(diào)整過稀。檢測時不要用模擬(指針)式電壓表，因其內(nèi)阻小，通過的檢測電流足以燒壞傳感器。不要使用電阻表，以防輸入檢測電流燒壞。不要短接二線式氧傳感器兩接柱，或?qū)尉�式的輸出導(dǎo)線接地，以免造成損壞。
三、桑塔納2000氧傳感器的檢測
線路控制原理。氧傳感器有4根導(dǎo)線，兩根白色導(dǎo)線之間是加熱線圈，受油泵繼電器的控制，氧傳感器將信號電壓通過黑色和灰色導(dǎo)線送至ECU。油泵繼電器線圈一端接點火開關(guān)，一端接ECU接腳3，當點火開關(guān)ON，未起動發(fā)動機時，ECU控制油泵繼電器只通電1s左右，油泵供油1s左右，為起動作準備；當起動后，ECU控制油泵繼電器線圈始終通電，此時油泵繼電器觸點吸合，氧傳感器加熱線圈通電加熱，位于中央接線板的5號保險片(20A)，即F3串接在加熱線路中。線路檢測分靜態(tài)檢測和動態(tài)檢測兩種。
1．靜態(tài)檢測
檢測加熱線圈供電電壓(插頭1—2)：點火開關(guān)0FF，拔下電插，檢測1—2之間供電電壓，打開點火開關(guān)不起動，供電電壓瞬顯12V，或短時起動發(fā)動機，供電電壓應(yīng)為12V，否則檢查油泵繼電器線路。
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