汽车氧传感器的常见故障与检查

1、河南职业技术学院毕业设计（论文）题目汽车氧传感器的常见故障与检查系（分院）汽车工程系学生姓名 张杰学 号 07184231 专业名称汽车检测与维修 指导教师 董继明2010年10月30日河南职业技术学院汽车工程系毕业设计（论文）任务书姓名张杰专业汽车检测与维修班级汽修081毕业幣论文）汽车氧传感器的常见故障与检查题 s毕业设计（论文）选题的目的与意义毕业设计（论文）的资料收集情况（含指定参考资料）毕业设计（论文）工作进度计划接受任务日期2010年10月20 h要求完成日期2010年11月30日学生签名:张杰指导教师签名：年月日系（分院）主任（院长）签名：年月口年月日毕业设计（论文）指导教师评阅

2、意见表姓 名张杰学号07184231性别 男专 业汽车检测与维修班级汽修081毕业设计（论 文）题目汽车氧传感器的常见故障与检查评阅见成绩指导教师签字年月日毕业设计（论文）答辩意见表口丨性姓名张杰学号07184231男别专业汽车检测与维修班级汽修081毕业设计（论文） 题目汽车氧传感器的常见故障与检查答辩吋间地 卢答 辩 小 组 成 员姓名职称学历从事专业组长成员秘书答辩 小 组见答辩成绩：答辩小组组长签名：年月日汽车氧传感器的常见故障及检查张杰摘要:汽车行业是目前在国际上应用传感器最大的市场之一，而氧传感器申报的专利数，居汽 车传感器的首位。氧传感器装在汽车排气管道内，用它来检测废气口的氧含

3、量。因而可根据氧传 感器所得到的信号，把它反馈到控制系统，来微调燃料的喷射量，使a/f控制在佳状态，既大大 地降低了排污量，又节省了能源。关键词：氧传感器故障检查自2000年以來随着对环保要求的逐渐提高，化油器汽车在市场中逐渐被淘汰取 而代之的是电控燃油喷射发动机，能够精确控制喷油量和点火吋刻提高发动机的动力 性，经济性，减少废气排放对保护环境具有重大意义。然而氧传感器在其中就发挥着 重大作用。一、闭环控制的工作原理氧传感器主要对发动机实行闭环控制，闭环是指发动机ecu根据氧传感器的反 馈信号不断地调整混合气的空燃比，使其值符合规定。根据氧传感器的信号波形可以 判断系统是否已经进入闭环控制状态

4、。用波形测试设备测得的发动机起动后的氧传感 器输出的信号屯压波形如图所示。由图可感器输出的450 mv,然后进入升高和下降（混合气变浓和变稀）的循环（右侧图形），后者表示燃油 反馈控制系统进入了闭环状态。当然，只冇当氧传感器在无故障的时候氧传感器的信号电压波形才能反映燃油反 馈控制系统的状况；如果氧传感器有故障，那么它所产生的波形就不反映燃油反馈控制系统的状况。口前，实际应用的氧传感器有氧化钳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，；单引线的为氧化诰式氧传感器; 双引线的为氧化钛式氧传感器；三根引线的为加热型氧化错式氧传感器，原则上三种 引线方式的

5、氧传感器是不能替代使用的。其中应用最多的是氧化链式氧传感器。二、氧化错式氧传感器的构造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。氧传感器位于排气管的笫一节，在催化转化器的前面。氧传感器有个二氧化钻（- 种陶瓷）制造的元件，其里外都镀冇一层很薄的白金。陶瓷化鉛体在一端用镀薄钳层 来封闭。后者被插到保护套中，并安装在一个金属体内。保护套起到进一步保护作用 并使传感器得以安装到排气歧管上。陶瓷体外部暴露在排气中，而内部与环境大气相 通。这个元件低温时有很高的电阻，所以温度低时不允许电流通过。但高温时，由于 空气屮和废气屮氧的浓度差异，氧离子却能通过这个元件。这就产生了

6、电位差，白金 将其放大。这样，空燃比低于理论空燃比（较浓）时，在氧传感器元件内（废气）外 （大气）之间有较大的氧气浓度差。于是，传感器产生一相对较强的电压（约1伏）。 另一方面，如果混合气稀，大气和废气之间氧浓度差很小，传感器也就只产生一相对 较弱的电压（接近0伏）。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，用以检测排气中氧的浓度，并向 ecu发出反馈信号，再曲ecu控制喷油器喷油量的增减，从而将混合气的空燃比控 制在理论值附近。三、汽车氧传感器的工作原理氧传感器安装在排气歧管上，它可以检测废气中的氧气浓度，据此计算空

7、燃比， 并将结果传送到ecu。例如：（-）、废气屮氧气浓度高当废气中氧气的百分比很大时，ecu将据此判定空燃比大，即混合气很稀。（二）、废气中氧气浓度低当废气中氧气的百分比很小时，ecu将据此判定空燃比小，即混合气很浓。温度 高于300°c时，所采用的陶瓷材料，用作氧化铁的导体。在此条件下，如果传感器两 侧氧的百分比含量不同，就会在两端产生电压变化。两种环境（空气侧和排气侧） 中不同含氧量的测量值的这种变化告诉ecu,在排气中剩余的氧含量，对保证燃烧有 害废气生成是不合适的百分比。陶瓷材料在低t 300°c温度时是非线性的，因而传感 器不输送有用信号。ecu有一个特殊功能，

8、即在暧机时（开环运转）停止对混合气的 调整。传感器装有加热元件以尽快达到工作温度。当电流流过加热元件时，它缩短了 使陶瓷成为铁的导体的吋间，而且使得传感器可以装在排气管较后的部位。在三元催化净化器中，ecu利用来自氧传感器的数据，调节空燃比，但其方法efi 装置各标准化油器多少冇些不同。在efi装置中，efi的ecu通过增减从喷油喷入气缸的燃油量，调节空燃比。如 果ecu从氧传感器检测到混合气太浓，就会逐渐减少燃油喷射量，于是混合气就变稀 了。实际空燃比因此变得比理论空燃比大些（稀些）。发生这种情况吋，ecu通过氧 传感器测岀这个事实，就会开始逐渐增加喷射量。这样，空燃比就会娈得低些（浓些）

9、直到低于理论空燃比。于是，这样循环反复，ecu主耍以这种方式，不断地增减空燃 比，使实际空燃比接近理论空燃比。在使用化油器的装置中，是用调节进入进气口的空气量调节空燃比。混合气通常 保持略浓理论空燃比。ecu内氧传感器不断得到空燃比的信息，并要据实际空燃比操 纵电控进气阀调节进入化油器进气口的空气量。如果混合气太浓，就允许较多空气进 入，使其变稀：如果混合气太稀，就允许较少空气进入，使其变浓些。四、汽车氧传感器的常见故障氧传感器一旦岀现故障，将使电子燃油喷射系统的电脑不能得到排气管中氧浓度 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气污染增加，发动机 出现怠速不稳、缺火、喘振等故

10、障现象。因此，必须及时地排除故障或更换。（）、氧传感器中毒氧传感器屮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 汽车，即使是新的氧传感器，也只能工作儿千公里。如果只是轻微的铅中毒，接着使 用一箱不含铅的汽油，就能消除氧传感器表而的铅，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，阻碍了氧离了的扩散，使氧传感器失效，这时 就只能更换了。另外，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 中含冇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冇机硅 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。修理吋要正确选用 和安装橡胶垫圈

11、，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（二）、积碳由丁发动机燃烧不好，在氧传感器表面形成积碳，或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，ecu不能及时地修正空燃比。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。（三）、氧传感器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，发现问题及时更换。（四）、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。（五）、氧传

12、感器内部线路断脱。五、汽车氧气传感器的检查方法（-）、氧传感器加热器电阻的检查拔下氧传感器线束插头，用万用表电阻档测量氧传感器接线端中加热器接柱与搭 铁接柱之间的屯阻，其阻值为4-40q （参考具体车型说明书）。如不符合标准，应更换 氧传感器。（-）、氧传感器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屯压（冇些车型也可以由故障检测插座内测得氧传感器 的反馈电压，如丰皿汽车公司生产的系列轿车都可以从故障检测插座内的0x1或0x2 端子内直接测得氧传感器

13、的反馈电压）。对氧传感器的反馈电压进行检测时，最好使用具冇低量程（通常为2v）和高阻抗 （内阻大于10mq）的指针型万用表。貝体的检测方法如门1、将发动机热车至止常工作温度（或起动后以2500r/min的转速运转2min）；2、将万用表屯压档的负表笔接故障检测插座内的el或蓄屯池负极，正表笔接故 障检测插座内的0x1或0x2插孔，或接氧传感器线朿插头上的号|出线；3、让发动机以2500r/min左右的转速保持运转，同时检查电压表指针能否在0-1v z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

14、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的积碳，然后再检查反馈电压。如果在清除积碳 可后电压表指针变化依旧缓慢，则说明氧传感器损坏，或电脑反馈控制电路冇故障。（三）、检杳氧传感器有无损坏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 笔良好搭铁。在发动机运转中测量反馈电压，先脱开接在进气管上的曲轴箱强制通风 管或其他真空软管

15、，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4-8kq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。也可以用突然踩下或松 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吋，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，表明氧传感器己损坏。另外，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 的屯压应以2. 5v为中心上下波动。否则可拆下传感器并暴霜在空气中，冷却后测量 其电阻值。若电阻值很大，说明传感器是好的

16、，否则应更换传感器。（四）、氧传感器外观颜色的检查从排气管上拆下氧传感器，检查传感器外壳上的通气孔冇无堵塞，陶瓷芯冇无破 损。如有破损，则应更换氧传感器。通过观察氧传感器顶尖部位的颜色也可以判断故障：1、淡灰色顶尖：这是氧传感器的正常颜色；2、白色顶尖：由硅污染造成的，此时必须更换氧传感器；3、棕色顶尖：由铅污染造成的，如果严重，也必须更换氧传感器；4、黑色顶尖：由积碳造成的，在排除发动机积碳故障后，一般可以口动清除氧 传感器上的积碳。六、使用示波器通过波形分析诊断氧传感器的工作情况可以使用示波器通过波形显示出來、波形故障主要有以卜-常 见的三种类型：（一）、增幅杂波增幅杂波是指在氧传感器的信

17、号电压波形中经常出现在300 mv600 mv的一些 不重要的杂波（如下图）。r/»由于增幅杂波大多是由氧传感器自身的化学特性引起的，而不是由发动机的故障 引起的，因此它乂称为开关型杂波。由此可见，所谓明显的杂波是指高于600 mv和低于300 mv的杂波。（二）、中等朵波0 2 4 6 8 _ 10t/s中等杂波是指在信号电压波形的高电压段部分向下冲的尖峰。中等杂波尖峰幅度 不大于150 mv（图）。当氧传感器的波形通过450 mv时，中等杂波会人到200 mv（见 上图）。屮等杂波对特定的故障诊断可能有用，它与燃油反馈系统的类型、发动机的运 行方式（如在发动机怠速运转时氧传感器信

18、号电压波形上的杂波比较多）、发动机的系 列或氧传感器的类型有很大关系。（三）、严重杂波严重杂波是指振幅人于200 mv的杂波，在波形测试设备上表现为从氧传感器的 信号电压波形顶部向下冲（冲过200 mv或达到信号电压波形的底部）的尖峰，并且在 发动机持续运转期间它会覆盖氧传感器的整个信号电压范围。发动机处在稳定的运行 方式时，例如稳定在2 500 r/min时，如果严垂杂波能够持续几秒，则意味着发动机冇 故障，通常是点火不良或齐缸喷油器喷油量不一致（如卜图）。因此，这类杂波必须予i/s综上所述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、结构原因 （如各缸的进气管道长度不同）、零件老化及

19、其他各种故障（如进气管堵塞、进气门卡滞 等）引起的。（四）、各种汽车氧传感器信号电压波形上的杂波规律这里仅就正常运行的汽车进行一般性的讨论。1、通常与美国车和比，亚洲和欧洲（博世）车氧传感器信号电压波形上的杂波要 少得多。2、丰田凌志车氧传感器信号电压波形的重复性好，而且对称、清楚。3、只耍福特车发动机的喷油器无故障，其氧传感器信号电压波形上的朵波一般 要比通用车或其他带三效催化转化器的美国车少得多。4、在福特汽车发动机（采用多点式燃油喷射系统的v 6和v 8型）上各喷油器的 喷油量比较一致。5、克莱斯勒的迷你旅行车（装冇三菱3.0 l、v 6型发动机）在正常行驶时，氧传 感器的信号电压波形十分清楚而且不