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1、通辽职业学院机电工程学院毕业论文 题 目：浅谈氧传感器故障的诊断与排除 专 业：汽车检测与维修 班 级：09汽车检测与维修 学 号：0902310115 姓 名：齐冀 指导老师：李东锋 完成日期：2012年6月15日 摘要3关键词3第一章氧传感器的工作过程31.13浅3浅谈氧传感器故障的诊断与排除3浅谈氧传感器故障的诊断与排除3浅谈氧传感器故障的诊断与排除3浅谈氧传感器故障的诊断与排除3浅谈氧传感器故障的诊断与排除3浅谈氧传感器故障的诊断与排除3浅谈氧传感器故障的诊断与排除3浅谈氧传感器故障的诊断与排除3浅谈氧传感器故障的诊断与排除3浅谈氧传感器故障的诊断与排除3浅谈氧传感器故障的诊断与排除3
2、浅谈氧传感器故障的诊断与排除3浅谈氧传感器故障的诊断与排除33浅谈氧传感器故障的诊断与排除3浅谈氧传感器故障的诊断与排除3浅谈氧传感器故障的诊断与排除3浅谈氧传感器故障的诊断与排除3摘 要：本文主要介绍一辆昌河浪迪车，由于氧传感器的失效,不能准确检测废气中的氧含量，更加反馈错误信号给电脑控制喷油量,使发动机出现怠速不稳,发动机中高速抖动和冒黑烟的诊断与排除的过程。在提倡环保节能的今天。世界各国对汽车尾气排放标准要求越来越严格,电喷汽车越来越受市场的追棒。氧传感器是现代汽车控制废气排放提高燃油经济性的重要传感器之一。氧传感器是闭环燃油控制系统的一个重要标志性零件，它调整和保持理想的空燃比，使三元
3、催化器达到最佳的转换效率。使得发动机排气中的三种主要有毒成份，碳氢化合物HC，一氧化碳CO和氮氧化合物NOx都能在三元催化器中得到最大的转化和净化。在使用三效催化转化器降低排放污染的发动机上，氧传感器是必不可少的。三效催化转化器安装在好器官的中段，它能净化排气中CO、HC和NOx三种主要的有害成分，但只在混合气的空燃比处于接近理论空燃比的一个窄小范围内，三效催化转化器才能有效地起到净化作用。故在排气管中插入氧传感器，借检测废气中的氧浓度测定空燃比。并将其转换成电压信号或电阻信号，反馈给ECU。ECU控制空燃比收敛于理论值。目前使用的氧传感器有氧化锆式和氧化钛式两种，其中应用最多的是氧化锆式氧传
4、感器。关键词：氧传感器失效； 不能正确控制喷油量； 诊断与排除第一章 氧传感器的工作过程一、氧化锆式氧传感器氧化锆式氧传感器的基本元件是氧化锆瓷管（固体电解质），亦称锆管。锆管固定在带有安装螺纹的固定套中，内外表面均覆盖着一层多孔性的铅膜，其内表面与大气接触，外表面与废气接触。氧传感器的接线端有一个金属护套，其上开有一个用于锆管内腔与大气相通的孔；电线将锆管内表面铂极经绝缘套从此接线段引出氧化锆在温度超过300后，才能进行正常工作。早期使用的氧传感器靠排气加热，这种传感器必须在发动机起动运转数分钟后才能开始工作，它只有一根接线与ECU相连。现在，大部分汽车使用带加热器的氧传感器，这种传感器内有
5、一个电加热元件，可在发动机起动后的20-30s内迅速将氧传感器加热至工作温度。它有三根接线，一根接ECU，另外两根分别接地和电源。锆管的陶瓷体是多孔的，渗入其中的氧气，在温度较高时发生电离。由于锆管内、外侧氧含量不一致，存在浓差，因而氧离子从大气侧向排气一侧扩散，从而使锆管成为一个微电池，在两铂极间产生电压。当混合气的实际空燃比小于理论空燃比，即发动机以较浓的混合气运转时，排气中氧含量少，但CO、HC、H2等较多。这些气体在锆管外表面的铅催化作用下与氧发生反应，将耗尽排气中残余的氧，使锆管外表面氧气浓度变为零，这就使得锆管内、外侧氧浓差加大，两铅极间电压陡增。因此，锆管氧传感器产生的电压将在理
6、论空燃比时发生突变：稀混合气时，输出电压几乎为零；浓混合气时，输出电压接近1V。要准确地保持混合气浓度为理论空燃比是不可能的。实际上的反馈控制只能使混合气在理论空燃比附近一个狭小的范围内波动，故氧传感器的输出电压在0.1-0.8V之间不断变化（通常每10s内变化8次以上）。如果氧传感器输出电压变化过缓（每1Os少于8次）或电压保持不变（不论保持在高电位或低电位），则表明氧传感器有故障，需检修。二、氧化钛式氧传感器氧化钛式氧传感器是利用二氧化钛材料的电阻值随排气中氧含量的变化而变化的特性制成的，故又称电阻型氧传感器。二氧化钛式氧传感器的外形和氧化锆式氧传感器相似，在传感器前端的护罩内是一个二氧化
7、钛厚膜元件。纯二氧化钛在常温下是一种高电阻的半导体，但表面一旦缺氧，其品格便出现缺陷，电阻随之减小。由于二氧化钛的电阻也随温度不同而变化，因此，在二氧化钛式氧传感器内部也有一个电加热，以保持氧化钛式氧传感器在发动机工作过程中的温度恒定不变。ECU 2#端子将一个恒定的1V电压加在氧化钛式氧传感器的一端上，传感器的另一端与ECU4#端子相接。当排出的废气中氧浓度随发动机混合气浓度变化而变化时，氧传感器的电阻随之改变，ECU4#端子上的电压降也随着变化。当4#端子上的电压高于参考电压时，ECU判定混合气过浓；当4#端子上的电压低于参考电压时，ECU判定混合气过稀。通过ECU的反馈控制，可保持混合气
8、的浓度在理论空燃比附近。在实际的反馈控制过程中，二氧化钛式氧传感器与ECU连接的4#端子上的电压也是在0.1-0.9V之间不断变化，这一点与氧化锆式氧传感器是相似的。第二章 氧传感器的故障现象一、故障现象 一辆昌河铃木浪迪车，发动机为K14B，YK50BD电控汽油喷射系统。行驶了才三千多公里出现怠速不稳,发动机中高速抖动,冒黑烟。来我厂维修。使用X431解码器检测,没有故障码,细看动态数据流。发现氧传感器数据流不正常。二、氧传感器功用氧传感器分为二氧化锆(ZrO2)和二氧化钛(TiO2)两种结构形式。此车的氧传感器为二氧化锆式图1（日立加热式氧传感器）。如图2。氧传感器是实现闭环控制的电控汽油
9、喷射系统的主要部件,它用于检测废气中氧含量,实现空燃比的闭环反馈控制。氧传感器通常安装在发动机的排气管上，用来检测排气中氧离子的含量以获得混合气的空燃比信号，并将该信号转换成电压信号输入到燃油喷射系统的控制电脑（ECU）根据氧传感器的信号，对喷油时间进行修正，使喷油量保持在最佳值，令发动机动力性.经济性.排气净化达到最佳状态。 发动机工作时，废气从传感器外表面即工作面流过，因高温使氧分子发生电离，由于锆管内外表面的两个电极之间产生一个微小的电压，正常工作时氧传感器输出电压在0.1V-0.9V之间。当发动机燃烧浓混合气时，废气中含氧量较少，锆管中氧离子移动较快，产生电压约0.8V1V；当燃烧稀混
10、合气时，废气便有一定量的氧分子，使锆管中氧气移动能力减弱，只产生0.1V的电压。即喷油量偏少空燃比大废气中氧含量大氧传感器产生0.1V电压ECU控制喷油量增大喷油量偏大空燃比小废气中氧含量少氧传感器产生0.9V电压ECU控制喷油量减少氧传感器就是将所检测到的电压信号传送（信息反馈）给ECU，ECU根据氧传感器的信号来不断调整喷油脉冲宽度，改变喷油量，使喷油量始终在理想值（14.7：1）附近上下波动，以达到理想空燃比的要求。 计算机根据氧传感器的信号对喷油器的喷油量进行修正。它将氧传感器信号以0.5V为界进行划分,0.5V为混合气过浓，0.5V为混合气过稀。在发动机运转过程中，若混合气较浓，使实
11、际空燃比小于理论空燃比，即反馈电压0.5V，计算机便控制喷油器减少喷油量。使混合气逐渐变稀，空燃比升高；反之则反。在反馈控制过程中，由于从喷油行程开始，至氧传感器检测排出的氧分子浓度止，要经过进气、压缩、做功、排气及氧传感器响应等过程,需要一定的时间。因此，要准确地保持混合气浓度在理论空燃比附近一个狭小的范围内波动，氧传感器的输出电压也要在0.1V-0.9V间不断变化,通常每10s变化8次以上。如果没有氧传感器，发动机就不知道混合气的混合情况，在进行修正喷油时也就不知道该修正多少喷油时间才合适，这就会造成混合气过浓或过稀，所以氧传器信号不良常常会造成发动机怠速不稳、加速不良、排气冒黑烟、耗油量
12、大、发动机故障灯亮等故障现象。第三章 氧传感器诊断过程 一、诊断过程一般车辆的氧传感器及线路故障，ECU会以故障代码存储记忆并控制故障警告灯闪烁。当故障代码显示为氧传感器问题时，故障原因除了氧传感器损坏外，线路短路、断路或ECU内控制电路有问题也会输出同样的故障代码，因此必须通过全面检测去查出故障的真正原因。 在使用氧传感过程中，会因多种因素导致其工作不良或损坏，使发动机出现怠速不稳，缺火、震抖、加速不良和油耗增加等故障。当氧传感器本身发生故障时，我们可以通过观察其顶端工作面的颜色来判断故障。（1）顶端呈棕色。此特征是由铅污染所引起的。现在的汽油已升级没有含铅所以氧传感器铅中毒现象应不会发生。
13、 （2）顶端呈白色。此特征大多是由于发动机在维修时使用了硅密封胶所致。当硅污染导致氧传感器失效或损坏时，一般应更换氧传感器。 （3）顶端呈黑色。积炭引起顶端呈黑色，属于正常现象。但积炭沉积过多，会影响信息反馈的灵敏度。对此，应定期清除积炭，并按照规定进行更换。 根据氧传感器的工作原理分析，氧传感器数据反映的是发动机整个系统燃烧的情况，它的故障代码有两种含义：“自身故障码，”即氧传感器本身损坏或线路短路、断路；“他身故障码”，即混合气过浓或过稀影响到氧传感器的电压反馈。所以有氧传感器故障码存储不一定说明氧传感器就坏了，应进行数据分析。其实氧传感器的数据分析不仅可以分析其本身的故障，用它的动态数据
14、还可以分析发动机混合气的燃烧情况。氧传感器线路故障诊断有如下几方面： （4）氧传感器电压正常。大多数车辆一般都可以通过国产通用型解码器，读出发动机的动态传输数据流，如果动态数据在0.5V左右跳动，在0.10.9V之间变化，且在0.5V上下跳动的频率基本相等，那么氧传感器是正常的，混合气燃烧比较好。 （5）氧传感器电压过高。如果氧传感器的动态数据一直在0.5V以上跳动，说明混气太浓，发动机自诊断系统一般输出氧传感器故障或混合气过浓故障码，进入闭环工作时间长，发动机故障警告灯会亮。造成混合气浓的故障原因有：喷油漏油、空气滤清器堵塞、点火正时不良、其他影响混合气变浓的传感器工作不良等。 （6）氧传感器电压过低。如果氧传感器的动态数据一直在0.5V以下跳动，说明混合气太稀，发动机自诊断系统一般会输出氧传感器故障码或混合气过稀故障码，发动机故障警告灯亮。此时应检查造成混合气过稀的故障原因，如喷油嘴是否堵塞、进气歧管是否漏气、燃油压力是否过低等。 （7）如果数据为0V。说明氧传感器已损坏或信号线路有问题，应进一步检查氧传感器本身及其线路连接。特别说明，为了防止传感器损坏，有些电喷发动机
