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1、 毕业设计（论文）发证学校： 浙江交通技师学院 题目名称：卡罗拉轿车氧传感器的故障诊断与维修系 别： 汽车技术系 专 业： 汽车维修（机电一体化） 班 级： 技师轿修 0906 姓 名： 王尔康 学 号： 16 指导教师： 交稿时间： 2 0 1 4 年 1 月 4 日 卡罗拉轿车氧传感器的故障诊断与维修摘 要 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。通过概述氧传感器的结构及原理、常见故障、诊断方法，在装有排气氧传感器的电控燃油喷射发动
2、机，如果运转中出现怠速不稳、加速无力、油耗增加及尾气超标等故障，应注意检查一下氧传感器。关键词 氧传感器 故障 诊断 维修随着人类文明的进步，对生活质量的提高，会对氧传感器的特性提出更高的要求，就激励汽车修理技术不断地进行研究讨论，开发出性能更为优异的氧传感器以满足汽车修理技术的要求。1 卡罗拉氧传感器的结构及原理1.1 卡罗拉氧传感器的结构卡罗拉氧传感器主要由外壳、固体电解质（氧化锆元件） 、 铂电极、加热器、涂层（陶瓷）等组成，如图 1 所示。图 1 卡罗拉轿车氧传感器结构示意图1.2 卡罗拉氧传感器的原理氧传感器当空燃比变稀时，废气中的氧浓度变浓。加热型氧传感器会通知 ECM，空燃比过稀
3、（低电压，即低于 0.45V 的电压） ； 反之，当空燃比比理论空燃比浓时，废气中氧浓度变稀。加热型氧传感器会通知 ECM，空燃比过浓（高电压，即高于 0.45V） 的电压当空燃比接近理论空燃比时，加热型氧传感器的输出电压会急剧变化。ECM 利用来自加热型氧传感器的补充信息，判断空燃比是否浓稀，并相应地调整燃油喷射时间。因此，如果加热型氧传感器由于内部故障工作不正常，ECM 就不能补偿主空燃比控制中出现的偏差。2 卡罗拉氧传感器的常见故障氧传感器的常见故障主要有氧传感器中毒、积碳、陶瓷碎裂、加热器电阻丝烧断、氧传感器内部线路断脱等。2.1 氧传感器中毒目前，燃料汽油中含有铅成分，一旦侵入其内部
4、，阻碍了氧离子的扩散，改变其组成成分，使氧传感器完全失效。失效后不可修复，必须更换。由于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，即硅中毒。因而在汽车维修过程中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。2.2 积碳由于发动机混合气过浓，燃烧不完全，氧传感器表面容易形成积碳；或者有油污或尘埃等沉积物进入氧传感器内部，会阻碍或阻塞外部空气进入氧传感器内部；从而使氧传感器输出信号失准，ECU 不能及时修正空燃比，导致油耗升高，排放浓度增加。及时清除沉积物，就可恢复正常工作。形成积碳，会使油耗上升
5、，排放污染增加。2.3 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，拆解检修处理时要特别小心，发现问题及时更换。2.4 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效。2.5 氧传感器内部线路断脱氧传感器内部的线路短路或接触不良，也会使氧传感器无法达到工作状态，从而无法正常工作。3 卡罗拉氧传感器的诊断氧传感器的常见的诊断方法有测量氧传感器加热电阻、测量反馈电压、检查氧传感器有无损坏、检查氧传感器外观颜色、氧传感器的波形诊断、氧传感器数据流分析等。图 2 氧化锆传感器特性曲线3.1 测量氧传感器加热电阻
6、拔下氧传感器线束插头，用万用表电阻挡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 1.83.4(参考卡罗拉轿车说明书)。如不符合标准，应更换氧传感器。3.2 测量反馈电压测量氧传感器的反馈电压时，先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。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(内阻大干 1OM）的指针型万用表。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，反馈电压的变化次数见表 1。表 1 反馈电压工作情况表条件
7、 工作情况(s) 正常/10s 内 不正常/10s 内反馈电压 V 0.45V 0.45V变化次数 8 83.3 检查氧传感器有无损坏(1)系统开环控制检查拔下氧传感器的连接插头，使氧传感器不再与电脑连接，反馈控制系统处在开环控制状态。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，负表笔搭铁。在发动机运转中测量反馈电压，先断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 4-8K 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。(2)松紧加速踏板检查
8、除了上述方法，还可用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。3.4 检查氧传感器外观颜色通过观察氧传感器顶尖部位的颜色可以判断故障：淡灰色顶尖：这是氧传感器的正常颜色；白色顶尖：由硅污染造成的，此时必须更换氧传感器；棕色顶尖：由铅污染造成的，如果严重，也必须更换氧传感器；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。检查过程如图 3 所示。图 3 检查流程图3.5 氧传感器的波形诊断法氧传感器的波形诊断方
9、法可以从其反馈电压波形观察出是否存在故障，并且可从变化表上看出混合气过稀或过浓，如表 2 所示。表 2 氧化锆式氧传感输出电压随混合气变化表混合气 输出电压 00.4V 0.81V混合气浓度 稀 浓氧传感器的波形还可以诊断真空漏气、点火不良、喷油不平衡、气缸压力等故障。此外，还可以根据不同混合气浓度的波形判断氧传感器是否发生故障。突然踩下加速踏板，使混合气变浓，然后观测输出波形，若与图 4 相差明显，则说明氧传感器已损坏，应更换；拔下节气门附近的真空软管，使混合气变稀，观测输出波形，若与图 5 相差明显，则说明氧传感器已损坏，应更换。氧传感器信号电压波形上的杂波通常是由发动机点火不良、喷油器滴
10、油、结构原因、零件老化及其他各种故障引起的。图 4 混合气过浓时电压输出波形 图 5 混合气过稀时电压输出波形 3.6 氧传感器数据流分析检测氧传感器时应保证发动机冷却液温度至少为 80；怠速检测正常；排气系统无泄漏且氧传感器的加热元件供电正常。用故障诊断仪 VAG1551 检测氧传感器的步骤如下：(1)接上故障诊断仪 VAG1551，选择“发动机控制单元”（地址指令 01）。(2)输入“基本设定”功能指令码，并按下确认键。(3)输入显示 01 分组的代码 01，并按下确认键。14 为显示区，只有当第 4 显示区显示 00000000 时，才能继续检测。如果显示区 4 显示数字 1 或者若干个
11、 1，则表示检测条件没有满足。(4)按下“ ”键，重新输入“读取测量数据组”功能指令码，并按下确认键。(5)输入显示 01 分组的代码 01，并按下确认键。14 为显示区,若第 4 显示区显示数字为若干个 1，并不表示检测条件没有满足，而是含义尚未定义。(6)将发动机转速提高到大约为 2500r/min，运行 1min，然后让发动机进入怠速运转。(7)读取显示区 3 上的氧传感器电压。其波动量必须大于 0.3V。按下“ ”键，输入“结束输出”功能指令 06，并按下确认键。(8)如果在显示去 3 上显示 0.00V，从氧传感器上拔下 4 端子插头。若在显示区 3 上显示拔下的插头有 0.4V 左
12、右的电压，则应更换氧传感器。若在显示区 3 上显示拔下的插头电压为 0.00V，应进行部件检测，必要时更换 ECU。(9)若氧传感器电压（在转速升高后检测）的波动量小于 0.3V，进行部件检测，必要时更换氧传感器。综上所述，对于氧传感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，只有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。但是，今后还要进一步完善实验条件，得到更准确的故障图像；同时将该研究项目进一步与实际结合，以给汽车修理人员带来帮助。参考文献1胡亚,杨学成、王建、范少军.氧传感器故障诊断与维修J.汽车工程师 20102吕秋霞.汽车发动机构造与维修M.北京：人民交通出版社,2005.103肖言庆,曹永臣.电控发动机氧传感器常见故障及检查方法J.汽车电器,20044赵志刚.电控发动机试验台上氧传感器故障诊断方法J.当代农机,2010
