在汽車排放控制上，現(xiàn)代轎車上普遍采取了多種排放控制系統(tǒng)來(lái)減少汽車的排放污染，目前汽油機(jī)最為有效的排氣凈化方法是在汽車上加裝三元催化轉(zhuǎn)換器，為了實(shí)現(xiàn)催化轉(zhuǎn)換器的聯(lián)合控制，少不了核心部件——氧傳感器。氧傳感器本身不僅是排放控制的關(guān)鍵，其波形還可以作為分析判斷發(fā)動(dòng)機(jī)故障的依據(jù)，并可通過(guò)檢測(cè)波形判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否修復(fù)，作為交車之前的一項(xiàng)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。本文將介紹氧傳感器如何在維修故障檢測(cè)中發(fā)揮作用。

1.氧傳感器對(duì)維修檢測(cè)發(fā)揮了哪些作用？：

三元催化轉(zhuǎn)換器能夠十分有效的凈化尾氣中的有害氣體，但可燃混合氣的濃度是影響三元催化器凈化效果的關(guān)鍵因素，三元催化轉(zhuǎn)換器與可燃混合氣的關(guān)系如圖1所示。

圖1燃?xì)獗扰c轉(zhuǎn)換效率的關(guān)系

由圖1可知，當(dāng)混合氣濃度處于理論空燃比附近區(qū)間時(shí)，三元催化轉(zhuǎn)換器對(duì)CO、HC、NOx三種污染氣體的處理效果較佳，一旦混合氣的濃度偏離這個(gè)范圍，三元催化器的轉(zhuǎn)化效率將迅速下降，尾氣中有害氣體的排放增加，為降低污染，提高環(huán)保效果，需要提高三元催化器的轉(zhuǎn)化效率，必須要將可燃混合氣的濃度控制在理論空燃比（14.7：1附近。為了有效控制混合氣濃度，將氧傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管上，氧傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中氧濃度的變化，并依據(jù)氧濃度計(jì)算空燃比，將空燃比轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)傳遞給發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，該信號(hào)作為控制單元調(diào)整空燃比的主控信號(hào)，再結(jié)合其它修正信號(hào)，如冷卻水溫度信息，及時(shí)的調(diào)整噴油器的噴油時(shí)間，調(diào)整空燃比。當(dāng)ECU判斷混合氣過(guò)濃時(shí)，則減小噴油器的通電時(shí)間，即減少噴油量。當(dāng)ECU判定混合氣過(guò)稀時(shí)，則增加噴油器的通電時(shí)間，即增加噴油量。發(fā)動(dòng)機(jī)的閉環(huán)控制如圖2所示。

圖2發(fā)動(dòng)機(jī)的閉環(huán)控制

2.氧傳感器在維修檢測(cè)上如何發(fā)揮作用？

發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)行閉環(huán)控制時(shí)，氧傳感器時(shí)刻監(jiān)測(cè)尾氣中氧濃度的變化，當(dāng)可燃混合氣和尾氣中氧氣的含量波動(dòng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致氧傳感器的信號(hào)發(fā)生變化。尾氣中的氧含量不僅受可燃混合氣空燃比的影響，同時(shí)還受氣缸中燃燒狀況的影響。如果混合氣燃燒不充分或個(gè)別氣缸斷火，將會(huì)使廢氣中的氧濃度產(chǎn)生變化。氧傳感器自身?yè)p壞或者電子控制裝置故障也會(huì)導(dǎo)致氧傳感器的信號(hào)異常。發(fā)動(dòng)機(jī)正常燃燒需滿足三個(gè)條件：

①合適的空燃比；

②足夠的點(diǎn)火能量和適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)火提前角；

③適當(dāng)?shù)臍飧讐毫蜏囟取Ｉ鲜鰲l件如不能同時(shí)滿足將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不正常進(jìn)而導(dǎo)致尾氣中氧濃度異常和氧傳感器波形異常。

引起氧傳感器波形異常的原因主要有：

①點(diǎn)火系統(tǒng)故障導(dǎo)致的燃燒不正常。如果在燃燒過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)某氣缸存在火花塞油污、間隙過(guò)大、點(diǎn)火線圈故障等，這樣將使一部分可燃混合氣未經(jīng)燃燒即排出發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸，從而使尾氣中氧氣的濃度增加。

②機(jī)械原因?qū)е碌目扇蓟旌蠚鉂舛炔徽?。如氣門由于長(zhǎng)期磨損造成氣門關(guān)閉不嚴(yán)，活塞環(huán)彈性性能降低，使氣缸密封不嚴(yán)，使燃燒性能下降，一部分未經(jīng)燃燒的混合氣直接排出氣缸，使排氣中氧的濃度增加。

③各缸噴油不均衡。個(gè)別缸的噴油量過(guò)多或過(guò)少，造成可燃混合氣的濃度過(guò)稀或過(guò)濃，當(dāng)濃度在極限范圍以外時(shí)，將會(huì)造成個(gè)別氣缸斷火，從而使排氣中的氧濃度異常。

圖3：氧化鋯式氧傳感器的工作原理

3.可以進(jìn)行怎樣的案例？

一輛別克轎車，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)偶爾抖動(dòng)，起動(dòng)后發(fā)動(dòng)機(jī)故障指示燈點(diǎn)亮。我們首先要確認(rèn)故障現(xiàn)象，試車時(shí)，發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)故障指示燈點(diǎn)亮，使用診斷儀對(duì)車輛進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)有“4809AB—混合氣調(diào)節(jié)，混合氣過(guò)濃”的故障碼存在。故障分析：使用示波器檢測(cè)氧傳感器波形，測(cè)試不同階段的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)現(xiàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)在2500r/min以及其它穩(wěn)定轉(zhuǎn)速下氧傳感器的波形如圖4所示。

圖4氧傳感器的信號(hào)波形

觀察圖4可知，無(wú)論發(fā)動(dòng)機(jī)處于任何轉(zhuǎn)速和負(fù)荷，氧傳感器的波形均存在嚴(yán)重的雜波，表明發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)廢氣中氧濃度不均衡，圖中氧傳感器信號(hào)的平均電壓為672mV，該值偏離理論空燃比的基準(zhǔn)電壓450mV，表明混合氣偏濃。故障排除：使用診斷儀檢測(cè)，結(jié)果顯示混合氣過(guò)濃，首先檢查氧傳感器電壓，發(fā)現(xiàn)后氧傳感器的電壓變化異常，一直在調(diào)節(jié)噴油量。在更換氣門室蓋時(shí)，發(fā)現(xiàn)高壓燃油泵出現(xiàn)了泄露，燃油泵泄露的汽油進(jìn)入氣缸，導(dǎo)致混合氣過(guò)濃，更換高壓燃油泵后故障排除。用示波器再次檢查氧傳感器波形，氧傳感器的波形恢復(fù)正常。

小結(jié)

氧傳感器在對(duì)汽車的故障檢測(cè)方面有極大的應(yīng)用，可控制可燃混合氣的濃度，可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能、燃油經(jīng)濟(jì)性及有害氣體的排放等有重大的影響，因此，掌握氧傳感器的結(jié)構(gòu)、原理以及故障分析方法對(duì)于汽車維修檢測(cè)有著重要的意義，掌握氧傳感器的原理及應(yīng)用非常有必要的。