各个国家为了节能和防止污染想尽办法,目前欧美和日本等发达国家高档摩托车大都装有氧传感器,我国《摩托车电子控制燃油喷射系统(EFI)技术条件》标准有要求,安装摩托车电喷必须用氧传感器,而摩托车行业马上要执行国四了,电喷是很快要普及了。氧传感在摩托车的领域会大发神威。如今厂家们纷纷转型生产电喷车,维修中遇到的电喷车也越来越多了,现在厂家生产的电喷系统主要是闭环电喷系统,其中一个重要的传感器安装在排气管前段,这就是氧传感器。因为学习和了解氧传感的相关知识,对维护保养电喷摩托车非常重要了。
什么是氧传感器?
氧传感器(Oxygen sensor,摩托车用氧传感器)是现代闭环反馈式电喷(EFI)摩托车上必不可少的元件,是EFI电脑ECU监控发动机混合气空燃比始终收敛于理论空燃比(14.7:1)附近的唯一控制依据;同时也是OBD(On-Board Diagnostics,车载自动诊断系统)中必不可少的关键性部件,是确保摩托车在整个使用寿命期内排放不超标的关键传感器,为监管摩托车排放达标和维修提供了极大的方便。
我国出台的《摩托车电子控制燃油喷射系统(EFI)技术条件》标准中,已将OBD系统中的氧传感器作为摩托车EFI系统的重要组成部分和重要因素予以考虑,并提出了氧传感器的基本性能要求。氧传感器一旦损坏或出现故障,EFI电脑ECU便得不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,从而导致摩托车油耗增大、排放超标、怠速不稳、失火、加速无力等诸多故障;更为重要的是不能监测三元催化转换器和发动机的工作状态,导致三元催化转换器失效或发动机出现故障后,仍然继续行驶,严重污染环境。
由于氧传感器安装在排气管内,工作环境极其恶劣。既要承受400℃~900℃的正常工作温度,又要承受强烈的排气冲击,高温高压排气给氧传感器带来诸多不利的影响,诸如积碳、腐蚀、烧结、断裂等等。复杂而严酷的工作环境,对氧传感器在机械强度、热负荷和耐蚀方面提出了很高的要求。
a、结构简单、体积小、质量轻、维护容易、使用方便。
b、在高温下具有较高的绝热绝缘强度,响应迅速,输出波形准确。
c、耐热耐腐蚀。
d、能承受高压力和频繁冲击负荷。
e、旋入排气管或三元催化转换器内应保证不漏气。
f、正常使用寿命大于5年或50000~80000km。
这个配件很重要,不管是摩托车还是汽车,都离不开它,这是电喷发动机控制系统中关键的反馈传感器,是控制尾气排放、降低机动车对环境污染、提高机动车发动机燃油燃烧质量的关键零件
氧传感器的工作原理与电池相似,传感器中的氧化锆元素起类似电解液的作用。其基本工作原理是:在一定条件下(高温和铂催化),利用氧化皓内外两侧的氧浓度差,产生电位差,且浓度差越大,电位差越大。大气中氧的含量21%,浓混合气燃烧后的废气实际上不含氧,稀混合气燃烧后生成的废气或因缺火产生的废气中含有较多的氧,但仍比大气中的氧少得多。氧传感器的作用是测定发动机燃烧后的排气中氧是否过剩的信息,即氧气含量,并把氧气含量转换成电压信号传递到ECU,使发动机能够实现以过量空气因数为目标的闭环控制;确保三元催化转化器对排气中的碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化合物(NOX)三种污染物都有最大的转化效率,最大程度地进行排放污染物的转化和净化。
而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。
氧传感器的分类:
目前,氧传感器主要按使用固体电解质类型、加热方式和引线的数量3种方式分类。
1、按使用固体电解质的类型分类
可分为氧化锆式氧传感器和氧化钛式氧传感器2种。其中应用最多的是氧化锆式氧传感器。
2、按加热方式分类
可分为加热式和非加热式2种。非加热式氧传感器依靠排气温度加热,一般需要发动机启动数分钟后,才开始工作,且采用单线式连接。加热式氧传感器依靠自带的加热器工作,发动机启动后20s~30s内迅速发挥作用,且采用三线式连接。
3、按引线的数量分类
(1)可分为单引线、双引线和三根引线3种。单引线的为氧化锆式氧传感器;
(2)双引线的为氧化钛式氧传感器;
(3)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。
常见故障及排除方法
氧传感器一旦出现故障,将使电子燃油喷射系统的电脑ECU得不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放急剧增加,发动机出现怠速不稳、加速无力、缺火、喘震、排气管冒黑烟等诸多故障。
大多数电喷摩托车都有自检功能,当氧传感器或相关部位发生故障时,电脑会自动记录故障代码,维修人员只需用专门的解码器读出故障代码即可发现问题所在。但如果没有专用设备怎么办呢?因此,有必要介绍氧传感器的5种常见故障及排除方法,供大家参考。
1.中毒
(1)铅中毒
氧传感器铅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车,即使是新的氧传感器,也只能行驶几千千米。如果只是轻微的铅中毒,接着使用一箱无铅汽油,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。
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)硅中毒
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,因而使用质量好的燃油和润滑油是防止氧传感器硅中毒的最好方法。修理时也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。例如装配德尔福氧传感器时,需要涂敷工厂指定的干式防咬合螺纹粘结剂,不可使用湿式防咬合粘结剂,以防引发偶发传感器污染。
2.积碳
由于发动机燃烧不好,在氧传感器表面形成积碳,或者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,导致ECU不能及时修正空燃比。 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.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,发现问题应及时更换。
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作用。一般加热器的电阻值为5~7Ω,如果为无穷大,则应更换传感器。
5.氧传感器内部电路断路
由于氧传感器长期处于高温下工作,内部电路易于烧蚀断裂,导致氧传感器输出信号无法传递给电脑ECU而失去控制。如果氧传感器输出端与地之间的电阻值为无穷大,则应更换氧传感器。
检查及排除方法
1.检查注意事项
a、线路连接的那一端应经常用一个保护套加以保护,保护套与氧传感器之间应有间隙,以便空气流动。传感器上的小孔和通向传感器元件的通道,应始终保持通畅,不能被油污堵塞。
b、对于带软套的氧传感器,不能把软套贴到氧传感器体上,以防软套过热而熔化。
c、不能使用任何溶剂来清洗氧传感器。
d、不要把氧传感器接地,更不要用欧姆表连接传感器线头和地线,这样会导致氧传感器损坏。只有一种情况例外,数字式高阻抗(至少10MΩ)电压表可以接在氧传感器接头和地(传感器体)之间。
e、如果需要重装氧传感器,应仔细检查清理安装螺纹孔内的积碳油污等,如有必要,可用相同螺纹的螺母(如M18火花塞)清理之。在重装之前,螺纹上要涂上防粘剂,最好是液体石墨和玻璃球,替代品也许上面已有防粘剂。
f、建议在发动机热的时候取下氧传感器,以防氧传感器螺纹损坏,此时要戴上皮手套,以免烫伤。
g、如果怀疑怠速不稳或加速不良等故障是氧传感器引起的,检修时只需拔下氧传感器接头,如果发动机的故障消失,则说明氧传感器已经损坏,必须更换,如果发动机故障依旧,那么还要从其他地方找原因。
2.加热器电阻的检测
加热器电阻的检测方法,首先将点火开关置于“OFF”位置,然后,拔下氧传感器的导线连接器,用万用表Ω挡测量氧传感器接线端中加热器端子与自搭铁端子间的电阻,其阻值应为4~40Ω(参考具体车型说明书)。如不符,应更换氧传感器。测量后,接好氧传感器线束连接器,以便作进一步的检测。
3.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(有些车型也可以从故障检测插座内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。具体检测方法如下。
a、将发动机热车至正常工作温度(或启动后以2500r/min的转速运转2min)。
b、将万用表电压挡的负表笔接故障检测插座内的E1或蓄电池负极,正表笔接氧传感器线束插头上的输出端。
c、让发动机以2500r/min左右的转速稳定运转,同时检查电压表指针能否在0V~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积碳,然后再检查反馈电压。如果清除积碳之后,电压表指针变化依旧缓慢,则说明氧传感器损坏。如果更换氧传感器后,故障依旧,说明电脑反馈控制电路有故障。
d、损坏情况检查
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。将万用表电压挡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,采用突然加大或关闭油门的方法来改变混合气的浓度,在突然加大油门时,混合气变浓,反馈电压应上升;突然关闭油门时,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。
此外,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,冷却后再测量电阻值。若电阻值很大,说明氧传感器是好的,否则应更换氧传感器。
e、外观检查
将氧传感器从排气管上拆下,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。
4.颜色检查
从排气管上拆下氧传感器,通过观察氧传感器顶尖部位颜色,也可以判断故障原因:
a、淡灰色顶尖:这是氧传感器的正常颜色;
b、白色顶尖:由硅污染造成,此时必须更换氧传感器;
c、棕色顶尖:由铅污染造成,如果严重,也必须更换氧传感器;
d、黑色顶尖:由积碳造成,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。
需要注意的事项:
1、氧传感器包括一根加热氧化锆元件的热棒,加热棒受ECU控制,当空气进量小(排气温度低)时用加热棒加热传感器,使其能精确检测氧气浓度。
2、如果机动车采用三元催化器后,必须使用无铅汽油,否则三元催化器和氧传感器会很快失效。
3、氧传感器只在油门稳定时有效,而在油门变化大,或者使混合气频繁加浓或变稀时,ECU将自动忽略氧传感器的信息。