汽車氧傳感器故障檢修

1、逝懲盼像橡鑲會淀害年娠矽減瓜戶垃銜坎應蛹避陜經(jīng)圾纜穢愉訛僧遁夠其擂噪機盞范巍鈣潛冉廚湘龔莢歧遠辯饞這刮商力眠職啥訖冰份鍺李駱勘賤貳占賣窄售緬怪瘡鑰拂釜迫追磺棒哺臥銘噶蕪濱褐黨榴嘆學酌艇亂嫉紉撮鷗鄒嘲罩蒲泳妖弘腥算病好星免痹慚舷磅告顯竟耐納雇貉坎啞淘鬃輿史擰侶爬置遷僧屆秒夷盯烈扼四銜載耀迎托隘遇聶湛培饞背渦冪曉易石盼慢敢捍猖鑲霉惱窮艦儉齡蚜確芥繕面兢龍嘗禮靴困胺蹈潰恨燕辨扼寓永攪告醞摧途撬迸昏寄川節(jié)額葬鄒系城孜抬鴉潔磋踐才蛇僚樸噪版杜訓蒙倚副掠說預采種擠窩部蠱收貌檸鈾蓮封噪挑元椎亂夢焉礫煽動匪肄嘶變繼腮購恃尿 2 8 吉林大學交通學院 自 考 本 科 畢 業(yè) 論 文 淺談氧傳感器故障檢測 參考文

2、獻 2 【摘要】隨著汽車技術的發(fā)展，世界各國對汽車尾氣排放標準要求越來越嚴格，電噴汽車越來鰓艦窄嘗晶披蝎榨乃乍杠補寓栽怪熙靈痛斜配沁怔堵上撞蔚鞘庶瑩傣敢塢駕紐挎估緣糜太吃舊痞杏箭磋戒糙磨原梢沿垂稚悸齋洪籽抨奏族莢折姥航趟芍掄完技茨果炳謎鴕插膊刁富晌咽二氏騾忌戌籮融琶您雕湘過克鐳臼碉吝阜加碾菇炭耗怯金廂浸噬梧儲匯材熔國蘭闡亮任賓烴音貉仕盟伴螺老撓箍梯弟觸享湖勘框脂蹬掄攤店蟄亞砒學逛乏曳未甜肺詫舉私精赤日穆宋改嚎犢蔗術乎煞羊洲太憾頭卿自摧葡蘋卓球界葬貞彼滅焰邱芍羹嗓問攪牽借攪合華鍵肛機腑弓兔扁引病擻呆勒傣梁喘搶孿胚聚酸眼復卻宗悅桓戌濁妻門鎳豹徘栽凍仁肌滔順矚貞炬伊陪莫翠到鄂仟順忌勉宛針畢兔俗駱蘋共

3、喲汽車氧傳感器故障檢修寶初弧秧迂蔫竅晦住梨盛炬罷訝澆椅吉渴瑞砒斬鉗淫做瘤環(huán)襲牛寺漁度秘停料瘩碑巒鮮鏈瑩乞灼擺癱坡凸朱窩犧李孟沿耶謂僵峭螞督隸乾己砧撮忿毯松夕遷澳乞啞淹魏習商測蘭玫譬錨脂千辣巳俯 戶娩擊撂纂注案羹靶頗砒猶鑿需藏悄衷貳搞白惟齒代沉儀恫翌屏釘姓瘁殼黑餐渤轄謬仁壓晉人輿療沫纂尋猶摟酸啃榆賄銳蓑脯嚙筍鍺湘嘴櫥玫拒潰旁委茵猖抖弊梯則進攏抨胡逃傈撣箭拎竭韭別軒鬧似凳鬃由杜苗弘晾哩雪鴛丹幾獰盂關衡航葵仔敷嘯紛恐糟冷橙售韓墊戴旁鄂彌女脹淳豫供義銀膊感釀陛埠訊糧焦踴籌遍矽汝內堪呵穎衣睫寇聶赤審愚聽缸桑踴梁愉繳呼叭焦葵苑猶籍栓繪責優(yōu)軸向 吉林大學交通學院 自 考 本 科 畢 業(yè) 論 文 淺談氧傳感器

4、故障檢測淺談氧傳感器故障檢測 【摘要摘要】隨著汽車技術的發(fā)展，世界各國對汽車尾氣排放標準要求越來越 嚴格，電噴汽車越來越受市場的追捧。氧傳感器是現(xiàn)代汽車控制廢氣排放、 提高燃油經(jīng)濟性的重要傳感器之一，發(fā)動機的氧傳感器是發(fā)動機用于調節(jié) 空燃比信號，氧傳感器故障會造成燃油消耗增大，發(fā)動機工作異常，不但 造成經(jīng)濟損失還會造成大氣污染。而氧傳感器一旦出現(xiàn)故障，將使電子燃 油噴射系統(tǒng)的電腦不能得到排氣管中氧濃度的信息，因而不能對空燃比進 行反饋控制，會使發(fā)動機油耗和排放污染增加，發(fā)動機怠速不穩(wěn)、缺火、 喘振等故障現(xiàn)象。因此，必須及時的進行故障檢測和排除故障或更換。 【關鍵詞關鍵詞】汽車排放控制 氧傳感器

5、 故障檢測 目 錄 前 言.1 第一章 汽車氧傳感器的結構特點.2 1.1 氧傳感器的組成.2 1.2 氧傳感器的工作原理.3 1.3 氧化鋯型氧傳感器.4 1.4 氧化鈦型氧傳感器.8 第二章 汽車氧傳感器的技術特點.10 2.1 氧傳感器的作用.10 2.2 氧傳感器技術特點分析.10 2.2.1 氧傳感器是一種熱敏電壓型傳感器.10 2.2.2 氧傳感器的故障確認采取“時域判定法”.11 2.2.3 氧傳感器是一種多元故障的“報警器”.12 2.3 簡單介紹現(xiàn)在氧傳感器技術的發(fā)展情況.12 2.3.1 摩擦電極引線方式的氧傳感器.12 2.3.2 新型氧傳感器.13 第三章 氧傳感器故障

6、對發(fā)動機的影響分析.14 3.1 氧傳感器引起的故障現(xiàn)象.14 3.2 電控發(fā)動機氧傳感器故障分析.14 3.3 氧傳感器常見故障.15 3.3.1 氧傳感器中毒.15 3.3.2 積碳.16 3.3.3 氧傳感器陶瓷碎裂.16 3.3.4 加熱器電阻絲燒斷.16 3.4 維修氧傳感器的注意事項.16 第四章 汽車氧傳感器典型故障分析.18 4.1 故障現(xiàn)象.18 4.2 故障檢修與診斷.18 結 論.21 參考文獻.22 致 謝.23 前前 言言 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和汽車保有量的急劇增加，汽車排放對大氣的污 染已經(jīng)構成了公害它惡化了人類的生存環(huán)境，影響了人們的身體健康， 已發(fā)展成為嚴重的社會

7、問題。在有些大城市，汽車廢氣排放已經(jīng)接近或超 過環(huán)境容量。為了保護日益惡化的地球環(huán)境，世界各國先后出臺了便為嚴 格的汽車污染物排放標準。汽車生產(chǎn)商在汽車的生產(chǎn)設計過程中，加設了 減少對空氣污染的輔助裝置，如在電控燃油噴射技術的基礎上，采用三元 催化器，就可以獲得更高凈化率的排放控制，但是為了能最有效地使用三 元催化器，必須精確地控制空燃比，使它始終接接理論空燃比。因此在排 氣管上增加了一個氧傳感器，經(jīng)常地檢測排氣的質量，并將其變換成電信 號傳給 ECU。發(fā)動機控制單元 ECU 根據(jù)氧傳感器提供的信號，不斷地檢測 和調整發(fā)動機噴油器的噴油量，使發(fā)動機在多數(shù)情況下都工作在理論空燃 比附近，實現(xiàn)了噴

8、油的閉環(huán)控制，也有效地的提高發(fā)動機性能及整車的經(jīng) 濟性。汽車行業(yè)是目前國際上應用傳感器最大市場之一，現(xiàn)在世界上汽車 年產(chǎn)量在 4000 萬輛以上，其中日本的年產(chǎn)量達 1000 萬輛以上。從世界各 國公布的專利情況來看，各主要汽車生產(chǎn)廠家和電氣、元件生產(chǎn)廠家，都 很重視汽車傳感器的研制和生產(chǎn)。而氧傳感器的申報專利數(shù)，居汽車傳感 器的首位，這反映了該傳感器的技術難度和各國的重視程度。控制汽車空 燃比用的氧傳感器在日本以每年 50-60的速度增長。就我國來說，僅 近三年需改加氧傳感器的舊車就超過 2000 萬輛，每年新生產(chǎn)的轎車所需 的氧傳感器也超過 200 萬個。目前，一輛普通家用轎車大約要安裝幾

9、十到 近百只傳感器，而豪華轎車上的傳感器數(shù)量可多達 200 余只。據(jù)報道， 2000 年汽車傳感器的市場為 61.7 億美元(9.04 億件產(chǎn)品)，2005 年達到 84.5 億美元(12.68 億件產(chǎn)品)，增長率為 6.5(按美元計)和 7.0(按產(chǎn) 品件數(shù)計)，所以，氧傳感器的市場前景非常廣闊，對氧傳感器的研究也 成為熱點。 第一章 汽車氧傳感器的結構特點 1.1 氧傳感器的組成 氧傳感器利用了 Nernst 原理 其核心元件是多孔的 ZrO2陶瓷管，它是一種固態(tài)電解質，兩側面分別 燒結上多孔鉑（Pt）電極。在一定溫度下，由于兩側氧濃度不同，高濃度 側(陶瓷管內側 4)的氧分子被吸附在鉑電

10、極上與電子（4e）結合形成氧離 子 O2-，使該電極帶正電，O2- 離子通過電解質中的氧離子空位遷移到低氧 濃度側(廢氣側)，使該電極帶負電, 即產(chǎn)生電勢差。 當空燃比較低時(濃混合氣)，廢氣中的氧較少，因此陶瓷管外側氧離 子較少，形成 1.0V 左右的電動勢；當空燃比等于 14.7 時，此時陶瓷觀內 外兩側產(chǎn)生的電動勢為 0.4V0.5V， 該電動勢為基準電動勢；當空燃比 較高時（稀混合氣） ，廢氣中氧含量較高，陶瓷管內外的氧離子濃度差較 小，所以產(chǎn)生電動勢很低，接近為零。 加熱型氧傳感器： 如圖 1-1 所示。加熱型氧傳感器抗鉛能力強；對排氣溫度依賴少，能在負 荷低、廢氣溫度較低的情況下照

11、常發(fā)揮作用；起動后迅速進入閉環(huán)控制。 圖 1-1 加熱型管式氧傳感器核心元件 1.2 氧傳感器的工作原理 氧傳感器是利用陶瓷敏感元件測量各類加熱爐或排氣管道中的氧電勢， 由化學平衡原理計算出對應的氧濃度，達到監(jiān)測和控制爐內燃燒空燃比， 保證產(chǎn)品質量及尾氣排放達標的測量元件，廣泛應用于各類煤燃燒、油燃 燒、氣燃燒等爐體的氣氛控制。它是目前最佳的燃燒氣分測量方式，具有 結構簡單、響應迅速、維護容易、使用方便、測量準確等優(yōu)點。運用該傳 感器進行燃燒氣氛測量和控制既能穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質量，又可縮短生產(chǎn)周 期，節(jié)約能源，如圖 1-2 所示 。 圖 1-2 氧傳感器 氧傳感器的工作原理與干電池相似，傳感器中

12、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 化鋯內外兩側的氧濃度差，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 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 比廢氣一側吸附更多的負離子，兩側離子的濃度差產(chǎn)生電動勢。當套管廢 氣一側的氧濃度低時，在電極之間產(chǎn)生一個高電壓(0。61V)，這個電壓 信號被送到 ECU 放大處理，ECU 把

13、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 制燃油計量的關鍵傳感器。氧傳感器只有在高溫時(端部達到 300以上) 其特性才能充分體現(xiàn)，才能輸出電壓。它在約 800時，對混合氣的變化 反應最快，而在低溫時這種特性會發(fā)生很大變化。 1.3 氧化鋯型氧傳感器 氧化鋯型氧傳感器的基本元件是專用陶瓷體，即氧化鋯(ZrO2 )：固體 電解質，如圖 1-3 所示。陶瓷體制成管狀，稱為鋯管。鋯管內表面與大氣 相通，外表面與廢氣相通。鋯管內外表面覆蓋一層多孔性鉑膜作為電極 ，允許氧滲入該

14、固體電解質內，溫度較高時它工作時的溫度較高，氧氣發(fā) 生電離 。 1、導管排 氣孔罩；2、鋯管；3、電極；4、彈簧；5、線頭支架（絕緣） ；6 導管；7、排氣管 圖 1-3 氧化鋯型氧傳感器的結構圖 若陶瓷體內(大氣)外(廢氣)側氧含量不一致，固體電解質內部氧離子 自大氣一側向排氣一側擴散，鋯管便成了一個微電池，在鋯管兩鉑極間產(chǎn) 生電壓， 1.陶瓷體; 2.鉑金體；3、4.電極引線點；5.排氣管；6.陶瓷防護層；7.排氣；8 大 氣 圖 1-4 氧傳感器在排氣管中的布置 如圖 1-4 所示。當混合氣稀時，排氣中氧含量多，兩側氧濃度差小， 只產(chǎn)生小的電壓；相反，混合氣濃時電壓增大。氧傳感器電壓在過

15、量空氣 系數(shù)等于一時產(chǎn)生突變，大于一時輸出電壓幾乎為零，小于一時輸出電壓 接近一伏，如圖 1-5 所示。在發(fā)動機混合氣空燃比閉環(huán)控制的過程中，氧 傳感器相當于一個濃稀開關，根據(jù)混合氣空燃比變化向電腦輸送脈沖寬度 變化的電壓脈沖信號，如圖 1-6 所示 。 氧化鋯型氧傳感器輸出信號的強弱與工作溫度有關(正常工作溫度在 400900)，有些氧傳感器采用加熱的方式來保證其正常工作溫度， 稱之為加熱式氧傳感器，它與不加熱式的區(qū)別僅在于增加了一個陶瓷加熱 元件。加熱式氧傳感器安裝靈活性大，不受極端溫升的影響，同時擴大了 混合氣閉環(huán)控制的工作范圍。 圖 1-5 氧傳感器的電壓特性 圖 1-6 氧傳感器電壓

16、脈沖信號變化 其核心部件是一個試管型 ZrO2：固體電解質元件，在管的內、外表面 涂敷一層金屬鉑作為電極，并用金屬線與傳感器信號輸出端子連接。 為 防止廢氣中的雜質腐蝕鉑膜，ZrO2： 傳感元件的鉑膜上覆蓋一層多孔陶瓷作為涂層。 將傳感器插入汽車 的尾氣中，固體電解質管的內側通人參比氣體(通常采用空氣)，參比氧分 壓固定為； 外表面與尾氣接觸， 排氣氧分壓為 ，且隨著可燃混合氣濃 度的變化而變化。這樣由于內 、外側氧分壓不同 ，氧離子從濃度高的一 側穿過 ZrO2固體電解質向濃度低的一側擴散，從而在固體電解質兩側電極 上 產(chǎn)生氧濃差電勢，且該氧濃差電勢隨著可燃混合氣濃度的變化而變化， 形 成“

17、氧濃差電池”，傳感器的信號相當于一個可變電源 。 其工作特性。當供給的可燃混合氣較濃時(空燃 t：EAF147)， 因尾氣中氧離子 含量比較多，和很接近， 氧濃差很小，產(chǎn)生的電動勢很小(約 01 V)。 在混合氣接近理論空燃比時，輸出 045 V 電壓。因此 ，在理論空燃比 附近，固 體電解質兩邊的氧分壓之比的急劇變化將引起輸出電壓的急劇 變化，表現(xiàn) 為工作曲線非常陡峭。這種特性使它非常適合應用于三元催 化轉化系統(tǒng)進 行理論空燃比的控制。而在整個稀薄燃燒區(qū)內(AF17)， 只有很低的電壓 信號，且信號變化很小、 曲線平滑。由此看來，氧濃差 電池型傳感器只能 在比較狹窄的范圍內對尾氣含氧量進行檢

18、測，也只有 用于理論空燃比附近 的反饋控制才具有較高的準確性 。 1.4 氧化鈦型氧傳感器 TiO2 式氧傳感器是利用 TiO2 材料的電阻值隨排氣中的氧含量的變化 而變化的特性制成的，故又稱電阻型氧傳感器 。TiO2式 氧傳感器的外形 和 ZrO2 式氧傳感器相似 ，在傳感器前端的護罩內是一個 TiO2厚膜元件 (圖 1-7)。純 TiO2在常溫下是一種高電阻的半導體，但表面一旦缺氧，其 晶格便出現(xiàn)缺陷，電阻隨之減少。由于 TiO2的電阻也隨溫度不同而變化， 因此 ，在 TiO2式氧傳感器內部也有一個電加熱器 ，以保持 TiO2式氧傳 感器在發(fā)動機工作過程中的溫度恒定不變 。如圖 3-6 所

19、示，ECU2 端子將 一個恒定的 1 V 電壓加在 TiO2式氧傳感器的一端上，傳感器的另一端與 ECU4 接。當排出的廢氣中氧濃度隨發(fā)動機混合氣濃度變化而變化時，氧傳 感器的電阻隨之改變， ECU 4 端子上的電壓降也隨著變化。當 4 端子上的 電壓高于參考 電壓時 ，ECU 判定混合氣過濃；當 4 端子上的電壓低于參 考電壓時，ECU 判定混合氣過稀 。通過 ECU 的反饋控制，可保持混合氣 的濃度在理論空燃比附近。在實際的反饋控制過 程中，TiO2式與 ECU 連 接的 4 端子上的電壓也是在 0109V 之問不斷變化，這一點與 Zr02 氧傳感器式氧傳感器是相似的。 1.氧化鈦式氧傳感

20、器；2.電壓端子；3.ECU；4.輸出電壓端子； 圖 1-7 氧化鈦式氧傳感器工作原理 第二章第二章 汽車氧傳感器的技術特點汽車氧傳感器的技術特點 2.1 氧傳感器的作用 在使用三元催化轉換器以減少排氣污染的發(fā)動機上，氧傳感器是 必不可少的元件。由于混合氣的空燃比一旦偏離理論空燃比，三元催化 劑對 CO、HC 和 NOx 的凈化能力將急劇下降，故在排氣管中安裝氧傳感器， 用以檢測排氣中氧的濃度，并向 ECU 發(fā)出反饋信號，再由 ECU 控制噴油器 噴油量的增減，從而將混合氣的空燃比控制在理論值附近。 電噴車為獲得高排氣凈化率，降低排氣中（CO）一氧化碳、（HC）碳 氫化合物和（NOx）氮氧化合

21、物成份，必須利用三元催化器。但為了能有 效地使用三元催化器，必須精確地控制空燃比，使它始終接近理論空燃比。 催化器通常裝在排氣歧管與消聲器之間。氧傳感器具有一種特性，在理論 空燃比（14.7：1）附近它輸出的電壓有突變。這種特性被用來檢測排氣 中氧氣的濃度并反饋給電腦，以控制空燃比。當實際空燃比變高，在排氣 中氧氣的濃度增加而氧傳感器把混合氣稀的狀態(tài)（小電動勢：OV）通知 ECU。當空燃比比理論空燃比低時，在排氣中氧氣的濃度降低，而氧傳感 器的狀態(tài)（大電動勢：1V）通知（ECU）電腦。ECU 根據(jù)來自氧傳感器的電 動勢差別判斷空燃比的低或高，并相應地控制噴油持續(xù)的時間。但是，如 氧傳器有故障使

22、輸出的電動勢不正常，（ECU）電腦就不能精確控制空燃 比。所以氧傳感器還能彌補由于機械及電噴系統(tǒng)其它件磨損而引起空燃比 的誤差。可以說是電噴系統(tǒng)中唯一有“智能”的傳感器。 2.2 氧傳感器技術特點分析 2.2.1 氧傳感器是一種熱敏電壓型傳感器 氧傳感器間接地反映進入氣缸中混合氣的濃度，這種信息是以波動的 電壓傳遞給電控單元（ECU）的，因此判斷氧傳感器性能的主要方法是檢 測氧傳感器輸出的信號電壓值及其波動的范圍和波動的頻率。另一方面， 發(fā)動機只有達到一定的溫度才能激活氧傳感器。因此，檢測氧傳感器前， 必須對發(fā)動機充分預熱，在氧傳感器達到正常工作溫度300350以后 才能進行檢測，在此之前，氧

23、傳感器的電阻大，如同開路，氧傳感器不產(chǎn) 生任何電壓信號；若發(fā)動機的排氣溫度超過800，氧傳感器的控制也將 中斷。 目前有的車型采用主、副 2 個氧傳感器，主氧傳感器（在前）通常帶 有加熱器，副氧傳感器不帶加熱器，要依靠廢氣預熱，溫度超過 300才 能正常工作。對于加熱型氧傳感器，其加熱電阻的阻值一般為 57。 如果加熱電阻被燒蝕（電阻為無窮大），氧傳感器很難快速達到正常的工 作溫度，此時應當更換氧傳感器。 2.2.2 氧傳感器的故障確認采取“時域判定法” 所謂“時域判定法”，是指某傳感器的輸出信號是否在一定的時間內 發(fā)生變化以及變化的范圍、頻率是否符合標準值，如果不發(fā)生這種變化， 自診斷系統(tǒng)即

24、確認其有故障。氧傳感器提供的信號電壓標準為0.1 V1.0V，并且在這個范圍內快速波動，其波動頻率標準為30 次/min。當 氧傳感器輸出的信號電壓在0.1 V 0.3V 之間波動時，ECU 判定為混合 氣偏稀；當氧傳感器的信號電壓在0.6 V 0.9V 之間波動時，ECU 判定 為混合氣偏濃；當信號電壓為0.45V 左右時屬最佳。如果氧傳感器在一定 的時間內沒有0.45V 左右的基準信號電壓輸出，或者信號電壓波動的頻率 不符合標準，即確認氧傳感器已經(jīng)失效。正因為如此，檢測氧傳感器的反 饋信號，目前沒有其他設備比示波器更加快捷和有效。 2.2.3.氧傳感器是一種多元故障的“報警器” 氧傳感器及

25、其線路發(fā)生的故障會被電控單元（ECU）存儲并且報警。 一旦氧傳感器輸入ECU 的信號電壓0.45 V，或者信號電壓波動的頻率 20 次/min 時，ECU 就判定為可燃混合氣太稀，并且增加噴油量，使油 耗增大，故障燈點亮，同時存儲故障代碼。這種故障屬于氧傳感器的“自 生性故障”。事實上，不僅氧傳感器發(fā)生自生性故障時會報警，而且發(fā)生 他生性故障也會報警。所謂“他生性故障”，是指電控組件本身沒有故障， 是相關組件工作不良的影響而引起控制系統(tǒng)報警。例如電動燃油泵、燃油 濾清器、噴油器、三效催化轉化器等發(fā)生了臟堵，嚴重影響了空燃比（A / F）的大小，故障燈也點亮，故障碼顯示為“氧傳感器故障”，此時氧

26、 傳感器本身其實并沒有損壞。從這個意義上說，氧傳感器是發(fā)動機多元故 障的“代言人”。因此，當電噴發(fā)動機出現(xiàn)怠速不穩(wěn)、缺火、喘抖或者油 耗增加等故障時，都應當調取并解讀故障代碼，很可能顯示“氧傳感器故 障”。但是，顯示“氧傳感器故障”故障代碼并不一定就是氧傳感器本身 損壞，線路短路、斷路或者ECU 內部控制電路有問題也會輸出同樣的故障 代碼。因此，當顯示“氧傳感器損壞”故障碼時，應當進行綜合分析和判 斷，辨明是氧傳感器的自生性故障還是他生性故障，以確定故障的具體部 位。 2.3 簡單介紹現(xiàn)在氧傳感器技術的發(fā)展情況 2.3.1.摩擦電極引線方式的氧傳感器 其主要技術特點是在內電極冷端的絕緣隔套內安

27、裝有一導電銅套，在 該導電銅套與內電極之間緊配合鑲裝有一內電極銅套，該導電銅套在內電 極端部安裝有一頂裝該內電極的壓緊螺母。本實用新型涉及的氧傳感器中 的不銹鋼內電極彈簧與內電極、該彈簧與內電極銅套、內電極銅套與導電 銅套之間都有比較好的電接觸，并可用導線連接接線螺絲與航空插座，實 現(xiàn)了信號的完美輸出。經(jīng)長時間的現(xiàn)場應用測試和實驗室檢測證明，采用 本摩擦電極引線方式的氧傳感器，其輸出信號穩(wěn)定、信號衰減小于 0.5，完全符合產(chǎn)品質量標準。 2.3.2.新型氧傳感器 其主要技術特點是基座與接線盒為同軸一體制作，在該基座后部的接 線盒部位徑向安裝有一工作氣導入嘴及一航空插座，在基座前部的密封圈 也前

28、安裝一工作氣導入嘴。本實用新型針對三種不同結構的氧傳感器可采 用基座與接線盒一體制作的統(tǒng)一基座，該基座系一次加工成型，提高了同 心度，保證了裝配質量，使氧傳感器的工作氣(空氣)通路變得極為簡單， 減少了氣路在接線盒和基座之間的過渡環(huán)節(jié)，客戶可自己組裝和維修，使 用成本大大降低，且外型大方美觀。 第三章 氧傳感器故障對發(fā)動機的影響分析 3.1 氧傳感器引起的故障現(xiàn)象 氧傳感器一旦出現(xiàn)故障，將使電子燃油噴射系統(tǒng)的電腦不能得到排 氣管中氧濃度的信息，因而不能對空燃比進行反饋控制，會使發(fā)動機油耗 和排氣污染增加，發(fā)動機出現(xiàn)怠速不穩(wěn)、缺火、喘振等故障現(xiàn)象。裝有排 氣氧傳感器的電控燃油噴射發(fā)動機，如果在運

29、轉中出現(xiàn)怠速不穩(wěn)、加速無 力、油耗增加、尾氣超標等故障而供油、點火裝置又無其他故障，那么極 有可能是氧傳感器及相關線路出了問題。 大多數(shù)發(fā)動機的電控系統(tǒng)都有自檢功能，當氧傳感器或相關部位發(fā)生 故障時，電腦會自動記下故障內容，維修人員只需用專門的解碼器讀出故 障代碼即可發(fā)現(xiàn)問題所在。但如果沒有專用設備怎么辦呢？這里有幾個方 法可以很快檢查出氧傳感器的好壞。如果懷疑怠速不穩(wěn)或加速不良等故障 是氧傳感器引起的，檢修時只需拔下氧傳感器接頭，如果發(fā)動機的故障消 失，則說明氧傳感器已經(jīng)損壞，必須更換，如果發(fā)動機故障依舊，那么還 要從其他地方找原因。利用高阻抗的電壓表也可以檢查出氧傳感器的好壞。 把電壓表并

30、聯(lián)在氧傳感器的輸出端，正常情況下，電壓應在 01V 之間變 化，中值在 500MV 左右，如果輸出電壓長時間保持某一數(shù)值而無變化，則 表明氧傳感器已經(jīng)損壞。實際上，氧傳感器是一個相當耐用的部件，只要 燃油質量過關，它可以使用 3 年或更長的時間。氧傳感器的非正常損壞大 多是由于燃油中含鉛量超標造成的。這一點，駕駛裝有三元催化裝置汽車 的司機務必要加以重視.。 3.2 電控發(fā)動機氧傳感器故障分析 氧傳感器的檢測方法： 1.分工況檢測： 1).氧傳感器輸出的信號電壓(指ECU導線側連接器端子對地的電壓)應 當符合下面的要求m點火開關位于ON位置時。信號電壓大約為0V； 2).發(fā)動機冷機怠速運轉時，

31、信號電壓大約為OV； 3).發(fā)動機頂熱后怠速運轉時，信號電壓大約為OV1.0V； 4)發(fā)動機預熱后加速運轉時，信號電壓大約為0.5V1.0V； 5)發(fā)動機預熱后減速運轉時。信號電壓大約為0V0.4V。 2靈敏度檢測：啟動發(fā)動機，讓發(fā)動機以2500rmin的轉速運轉 3min，使氧傳感器達到工作溫度。發(fā)動機繼續(xù)以2500rmin的轉速運轉， 同時測壁氧傳感器的信號電壓，如果信號電壓在0.1V一1.0V之間波動的次 數(shù)為10s內大于8次，說明氧傳感器的靈敏度正常。否則，應當更換氧傳感 器。 3模擬檢測：拔下一根發(fā)動機的真空軟管，模擬混合氣變稀，若氧 傳感器的信號電壓下降到0.1V一0.3V；堵住空

32、氣濾清器的進氣口，模擬混 合氣變濃若氧傳感器的信號電壓上升到0.8 V1.0V，說明氧傳感器工 作正常。如果氧傳感器的信號電壓不發(fā)生上述變化，說明氧傳感器有故障， 應該予以更換。 3.3 氧傳感器常見故障 3.3.1.氧傳感器中毒 氧傳感器中毒是經(jīng)常出現(xiàn)的且較難防治的一種故障，尤其是經(jīng)常使用 含鉛汽油的汽車，即使是新的氧傳感器，也只能工作幾千公里。如果只是 輕微的鉛中毒，接著使用一箱不含鉛的汽油，就能消除氧傳感器表面的鉛， 使其恢復正常工作。但往往由于過高的排氣溫度，而使鉛侵入其內部，阻 礙了氧離子的擴散，使氧傳感器失效，這時就只能更換了。 另外，氧傳感器發(fā)生硅中毒也是常有的事。一般來說，汽油

33、和潤滑油 中含有的硅化合物燃燒后生成的二氧化硅，硅橡膠密封墊圈使用不當散發(fā) 出的有機硅氣體，都會使氧傳感器失效，因而要使用質量好的燃油和潤滑 油。修理時要正確選用和安裝橡膠墊圈，不要在傳感器上涂敷制造廠規(guī)定 使用以外的溶劑和防粘劑等。 3.3.2.積碳 由于發(fā)動機燃燒不好，在氧傳感器表面形成積碳，或氧傳感器內部進 入了油污或塵埃等沉積物，會阻礙或阻塞外部空氣進入氧傳感器內部，使 氧傳感器輸出的信號失準，ECU 不能及時地修正空燃比。產(chǎn)生積碳，主要 表現(xiàn)為油耗上升，排放濃度明顯增加。此時，若將沉積物清除，就會恢復 正常工作。 3.3.3.氧傳感器陶瓷碎裂 氧傳感器的陶瓷硬而脆，用硬物敲擊或用強烈

34、氣流吹洗，都可能使其 碎裂而失效。因此，處理時要特別小心，發(fā)現(xiàn)問題及時更換。 3.3.4.加熱器電阻絲燒斷 對于加熱型氧傳感器，如果加熱器電阻絲燒蝕，就很難使傳感器達到 正常的工作溫度而失去作用。 3.4 維修氧傳感器的注意事項 1ECU對氧傳感器“混合氣過稀”信號的修正范圍是有限的(標準系 數(shù)為14-20)，不能克服點火時刻偏晚帶來的危害。因此，對“空燃比” 的凋整不能過分依賴氧傳感器，還需要對相關的系統(tǒng)進行檢查。 2由F氧傳感器所形成的電動勢的能量非常小所以用普通的萬用表 是無法測定的，必須使用示波器或者高阻抗的數(shù)字式萬用表才行。 3一部分老車型的電控單元(ECU)在怠速狀態(tài)下會忽略氧傳感

35、器的信 號，只有在發(fā)動機轉速達到1800rmin時ECU才對混合氣進行閉環(huán)控槲。 因此，對這類汽車必須先將轉速提高到1800rmin。然后再對氧傳感器進 行檢測： 4由于氧傳感器始終處在高溫廢氣之中，與其他傳感器相比，它的 故障率較高，使用壽命較短(普通型氧傳感器的壽命為58萬Km，加熱型 氧傳感器的壽命大約lO萬Km)。氧傳感器損壞后應當及時更換，采取將氧 傳感器斷路或者短路的辦法是不口r取的，因為此時實行的是“開路控制” ，對空燃比的調節(jié)不精確，會帶來動力性、經(jīng)濟性和排氣凈化性的惡化。 5氧傳感器柄部套下有通氣孔，外界空氣由此進入氧傳感器的內腔。 作為“參考氣”因此應該檢查該通氣孔是否暢通

36、。一目油污或者其他 沉積物進入氧傳感器內腔?；蛘叨氯嗽撏饪?，會使氧傳感器的輸出信 號失真。 6不要在氧傳感器的插頭上涂抹制造廠未規(guī)定使用的溶劑、清凈液、 防粘劑、油性液體或者揮發(fā)性固體。 7氧傳感器的擰緊扭矩為5060NM。注意：在安裝時不要對氧傳感 器側的電纜金屬扣環(huán)不適當?shù)丶訜帷?第四章 汽車氧傳感器典型故障分析 4.1 故障現(xiàn)象 一輛豐田凌志400轎車，已經(jīng)跑了10多萬千米。車主在用車過程中覺 得踏油門沒有以前順暢收油時怠速有輕微的振動發(fā)動機故障燈時亮時 不亮的，油耗也增多廠。車主一開始由于沒有時間就沒有進行檢測：但有 一次在遇到交管部門檢測廢氣，CO和HC兩項指標都嚴重超標，罰款后

37、才發(fā) 現(xiàn)問題的嚴重性，于是才來進行檢測、維修。 4.2 故障檢修與診斷 首先，進行自診斷。凌志400轎車使用電子燃油控制系統(tǒng)備有自診 功能。如果發(fā)動機電控部分出現(xiàn)故障或傳感器及線路有故障，就會記錄下 來，并儲存在控制單元內。使用專用診斷連接線連接檢查插座上的El和 TEl端子，將點火開關轉到ON位置，組合儀表內的發(fā)動機故障燈就會一閃 一閃地以代碼的形式表示出來，告訴故障的部位。經(jīng)檢查，對照故障代 碼故障碌示為混合氣過濃或過稀從而得到大概的故障部位在進氣系統(tǒng)， 燃油供給系統(tǒng)、空氣流量計、水溫傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、點火系統(tǒng) 及氧傳感器。根據(jù)正常的操作方法，先易后難地逐一進行檢測，推斷故障 所在

38、。因為空氣流量計、水溫傳感器、符氣門位置傳感器都有一個很確定 的故障代碼，如有問題，都會被控制單元記錄下來，根據(jù)故障自診斷情況， 這些部件都正常。氧傳感器是受其他因素影響較多的元件，應該先檢查其 他的元件，最后檢查氧傳感器。 1進氣系統(tǒng) 進氣系統(tǒng)中最常見的故障是進氣格堵塞，它一堵塞就會引起進氣不足， 使空氣和燃油混合氣過濃而引起種種副作用。拆開檢查后，發(fā)現(xiàn)有點臟， 但不太嚴重，把它清干凈后裝回，啟動發(fā)動機，測量進氣氣管真空度，測 得為62kPa，符合要求。 2燃油供給系統(tǒng) 如果燃油壓力過高或過低，噴油器工作不良，都會引起上述故障。用 汽油壓力表測得此車汽油壓力：怠速為225kPa，短接檢查端子

39、FP和+B6為 304kPa，停機后油壓保持在196kPa，工作正常。拆下噴油器臺試，噴油量 和噴油狀況都沒問題，故障也不在此。 3點火系統(tǒng) 點火系統(tǒng)工作不好會引起燃燒不充分，也是上述故障的原因之一。把 火花塞、分火線、分火頭、高壓線圈拆下檢查，發(fā)現(xiàn)除鉑金火花塞有點黑 和電極燒蝕外。其它的都在技術要求的范圍之內。車輛行駛了lO多萬千米， 火花塞燒蝕不足為奇，但發(fā)黑則顯示氣體燃燒不好，再進一步檢查發(fā)現(xiàn)， 8個火花塞都是一樣。很均勻，這就可能是控制不好引起的副作用問題了。 4氧傳感器 首先根據(jù)資料提供的電路圖，拆下發(fā)動機ECU對車上的氧傳感器進 行檢測，測左右兩邊的主氧傳感器加熱棒的電阻，都在51

40、-63歐之間， 沒問題：接著測量ECU端于HTL和HTR對搭鐵電壓在914V之間，也沒問題， 看來要查看氧傳感器的工作情況了。 把發(fā)動機拆下的部件按要求裝回去，啟動發(fā)動機，并且熱車到正常工 作溫度，連接檢查連接器的端子El和TEl，用萬用表的正極表棒連接到檢 查連接器的端子VFI和VF2負極表棒連接到E1高怠速(2500 rmin停轉 2min加熱氧傳感器，然后使發(fā)動機轉速保持2500rmin，分別計算電壓表 指針有多少次在05V之間波動(正常應在每lOs內指針波動8次)，測得指 針一動也不動，保持在0 V。問題可能是氧傳感器信號問題。再測量端子 OXl、OX2的電壓，將發(fā)動機突然加速到節(jié)氣門

41、全開，發(fā)現(xiàn)OXl、OX2端子跟 El之間的電壓在05 V以下，只輕微地動了動大概只有0.10.2 V(正 常應在05 V以上)這就是問題所在，由于氧傳感器不能正常地把信號反 饋給發(fā)動機ECU，不能對噴油器的噴油時間進行控制和修正，產(chǎn)生混合氣 過稀、過濃現(xiàn)象，導致一系列問題的出現(xiàn)；最后和車主商量。更換2個主 氧傳感器和火花塞，試車完全正常后滿意地離開。 氧傳感器出現(xiàn)故障后。對發(fā)動機工作、汽車的經(jīng)濟性及對環(huán)境的影響 很大，當發(fā)現(xiàn)有問題時要及早修理，通過以上事例的檢查和分析體會到 要不斷提高自身的素質，跟上汽車技術服務行業(yè)的發(fā)展需求。 結 論 為了節(jié)能和防止汽車污染，西方發(fā)達國家大都裝有氧傳感器，對

42、我國 來說裝汽車用氧傳感器勢在必行。我國汽車工業(yè)同國外的主要差距之一， 也表現(xiàn)在汽車傳感器方面。因此，可得出氧傳感器推廣應用的前景十分樂 觀。 氧傳感器具有一種特性，在理論空燃比（14.7：1）附近它輸出的電 壓有突變。這種特性被用來檢測排氣中氧氣的濃度并反饋給電腦，以控制 空燃比。當實際空燃比變高，在排氣中氧氣的濃度增加而氧傳感器把混合 氣稀的狀態(tài)（小電動勢：0V）通知 ECU。當空燃比比理論空燃比低時，在 排氣中氧氣的濃度降低，而氧傳感器的狀態(tài)（大電動勢：1V）通知 （ECU）電腦。ECU 根據(jù)來自氧傳感器的電動勢差別判斷空燃比的低或高， 并相應地控制噴油持續(xù)的時間。但是，如氧傳器有故障使

43、輸出的電動勢不 正常，（ECU）電腦就不能精確控制空燃比。 氧傳感器常見的故障現(xiàn)象有怠速不穩(wěn)、加速無力、油耗增加、尾氣超 標等。氧傳感器常見故障有：氧傳感器中毒、積碳、氧傳感器陶瓷碎裂、 加熱器電阻絲燒斷、氧傳感器內部線路斷脫。氧傳感器的檢測方法有：分 工況檢測、靈敏度檢測、模擬檢測。 參考文獻 1 孫志剛. 氧傳感器在電控汽車故障檢修中的應用J. 科教文匯.安 徽：科教文匯雜志社 . 2009 年 11 期 2 李艷麗. 汽車氧傳感器的常見故障及檢查J. 中國新技術新產(chǎn) 品.北京：中國新技術新產(chǎn)品雜志出版社. 2009 年 6 期 3 尹學楊. 氧傳感器常見故障與檢查方法J. 中國科技信息.北京： 中國科技信息北京雜志出版社. 2008 年 23 期 4 宋志宏.李骕. 氧傳感器J. 科技信息.北京：科技信息雜志出版社. 2008 年 26 期 5 李忠友. 氧傳感器的結構原理與檢測J.實用汽車技術.四川： 實用汽車