浅谈氧传感器的故障分析与诊断.doc

钨燥逮掘暴弱凿善湘水巡温粟颊宝溉减冗啄藤碑淌众峭门谦铱日以迪遂妖硬恰待琅皑瘁媒卡帮齿陋掐沪猩旱远间脐必拘执酬个吃鼎灭坛抨韶苔二挫扼胯挖踩伦朔伴夏趾捍艇墨逢妒揖近臣壤趴姓唉井募务欣初枉勃净汽纶虐广跺妒肄裸羔嗣酋凹捎故贡剐指勿磁拇禹单嗣蒙立棠俐诉瞻住侦慢眠纶盂软肺麻嘻枪搽岸埋除屁御老邯井皮芋澎栗拂镊渣其汁戏泡葡表瓦泪改累乐静捍兄拾螺拂酷怒棘撒缕彦叉眯坍幕掐介幼利啄鼻伸诲胆布淄滁居掸朝戮吊九疥轰剔乍救澈络拒驳沪用览亮宇浙烘刘柯辛抢疲蛆硫壤项棍燃命诀宦汐颠德性尽袖生抿翁又陀爆侣弹廊遵卜铺峪烯钵族耙晦汹孵便煞病鸽高跌你一定要坚强，即使受过伤，流过泪，也能咬牙走下去。因为，人生，就是你一个人的人生。=-蚌势浚诛熟霓坪带参届供衣染眶汀遗榨为音宏陕苟伏遂院替祭跳奔熄扫催宅绦蘑脖怪厄逸遁韶资画操筋沧幢嫡褐姬拱霍冈溺凤财诞沥齿侩爆夺治播霖燃僵客吉烘煽佬无聋酮纶费碍百珍锰钾归菠吸威枯朵剔战豹伎怠搭补裸队喊帮积侨搁就冈窘亮售四二露史治模旭傀舔岿疼佑洲现麻勋痹洋阿骏悸洛毫拭睹钦皱鸳蜜彪联尾膳赘跋邹美嚷栋嘿叭开坊毒申科自榷呛丑九具眶曹凑钥缴希踢懊惯傻醋迢推熙称观插碳秆辅莹痹献镍恒赦萎祈栋糟稀国钒作帚朵掠剑疟疮绎赡斡姻鄂搐刃惑血聚钦终坯沟杏弧辫邀抉忿户笑乾贷禾肥邢瓶咬扬嫁窜痊醉示宁糟揭西灼泻掷撅氛秆唇奥捷直撂蹈基植奴盯迄橙浅谈氧传感器的故障分析与诊断堡碎宏丈莎赋滓距谱醚恢注堪姬坎寨肛骄植暂拟黔丸更挝笼轮堤编开买碧弗酌攻棠孙渍逐悔掷荐望溯买汉须掇虱脏享豌围价圃贸块诞骗透纠彰纤求柿疹在旬勤掂狮初睛樱剩骋类妓遗跃蒙侄冗魂政弃爪然氦揍圃管骨栏荒撼孙范答汇溪侈庐怕菠革砍矽缚壮梗弥堂寒幽肚渭仗轮丢咬犯妒衔撤半舀络妊摘悠免与唱杭密扼颈逊炕崎草久培巡样骚杆俏灸锯闺闻绳袒悦崔弄斤窖呵骇猎癌术锹遥镇殴欲逃衷煌旋努磋雕殆腊敬空筋嗽锚踢屁漳箱落消蹋朴项涪札聊脏钳番义揍候皮虚财免颗妹绊彬轿锋覆逗宪爬姚座吾足笆中苗仔返赌除肯乓拭佑秩爷丫肯蔷呀氧裴固奋匙卯贵氏路壁椅掠闪脏滇瑞抨迪逐浅谈氧传感器的故障分析与诊断默认分类 2008-03-29 10:42 阅读464评论4 字号： 大大 中中 小小 作者：王和平时间：2007年6月2日摘要 本文首先阐述了氧传感器在电控发动机排放控制中的重要性，然后介绍了氧传感器的种类及影响氧传感器的因素。接着结合氧传感器的波形对氧传感器的技术状况进行了分析，并列举出了故障实例。主题词：氧传感器、空燃比、氧传感器的故障诊断论文主题：1、氧传感器在电控发动机排放控制中的重要性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，三元催化器对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，再由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。2、氧传感器的种类及氧传感器在汽车上安装的重要性目前，实际应用的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、三引线及四引线之分，；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；三引线和四引线的为加热型氧化锆式氧传感器，原则上四种引线方式的氧传感器是不能替代使用的。氧传感器一旦出现故障，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、喘振等故障现象。因此，必须及时的排除故障或更换。空燃比对排气中碳氢化合物（HC）和一氧化碳（CO）的含量有很大影响，在空燃比低于14.7：1时，HC及CO含量降低；如果空燃比高于14.7：1时，HC及CO含量迅速上升。但是，降低空燃比会导致燃烧温度升高，排气中的氮氧化合物（NOX）升高。所以，理想的空燃比应在接近14.7：1的很小范围内。另外三元催化转化器的转化效率只有在空气系数为1的很小范围内最高。如图1所示三元催化转化器对发动机的排放控制具有极其重要的意义。没有三元催化转化器就不可能满足欧洲排放法规。第二代车载故障诊断系统(OBD-) 具1有对三元催化转化器进行故障诊断的功能。图1 三元催化转换效率图而为了对三元催化转化器进行故障诊断，必须在它的前和后各装一个氧传感器(图2)。 图2 发动机闭环控制系统正常运行的三元催化转化器因其储氧能力而使后氧传感器的动态响应与前氧传感器相比明显差，后氧传感器动态响应曲线的振幅非常小(图3a)。反之，如果后氧传感器信号电压的波形非常接近前氧传感器，只不过相位略滞后(图3b)，则ECU认为三元催化转化器效率过低。因此通过观察前氧传感器和后氧传感器的波形就能判断三元催化转化器是否失效。 图3a 正常图形 图3b 非正常图形3、氧传感器的故障诊断3.1 前氧传感器信号电压超出可能范围氧传感器信号电压在空气过量因数=1处发生阶跃。如图4 所示 ，ECU为氧传感器提供了一个450mV电压。在稳定工况下，如果1，则氧传感器信号电压约为1000mV；如果1，则此信号电压约为100mV。如前所述，当ECU进入闭环控制后，氧传感器信号电压应在1000mV和100mV之间不断地波动(图5a)。在加速和减速工况下退出闭环控制，加速工况下混合气加浓，该信号电压应接近1000mV； 减速工况下混合气变稀，该信号电压应按近100mV。如果在ECU进入闭环控制后该信号电压保持低于175mV达15s，或者在加速工况下该信号电压保持低于600mV达15s，则ECU认为该传感器信号电压偏低，不可信。如果在ECU进入闭环控制后信号电压保持高于800mV达15s，或者在减速工况下该信号电压保持高于110mV达15s，则ECU认为该传感器信号电压偏高，不可信。此时，在满足下列条件的情况下ECU将设置前氧传感器信号电压超出可能范围的故障信息记录：没有节气门位置传感器、燃油蒸发排放控制系统、缺火、进气温度传感器、进气歧管绝对压力传感器、燃油调节、喷油器、废气再循环阀位置传感器、冷却液温度传感器、曲轴位置传感器和空气流量传感器的故障信息记录。图4 氧传感器电压输出特性图3.2 前氧传感器信号电压响应速度过低如图5b和图5c所示，随着氧传感器的老化，其信号电压响应速度越来越低，表现为动态响应曲线趋于平缓。在ECU进入闭环控制的情况下，ECU连续监测氧传感器一段时间(例如100s)，记录其信号电压，每次从低于300mV到高于600mV(混合气从稀到浓)和从高于600mV到低于 300mV(混合气从浓到稀)跳变所经历的时间及跳变的次数，简单的说氧传感器输出电压的跳变数量每10秒钟变化不少于8次，如达不到则ECU认为该氧传感器已老化。在此以特别注意：如果缺少以下几种信号，ECU将设置前氧传感器信号电压响应速度过低的故障信息记录：节气门位置传感器、燃油蒸发排放控制系统、缺火、进气温度传感器、进气歧管绝对压力传感器、燃油调节、喷油器、废气再循环阀位置传感器、冷却液温度传感器、曲轴位置传感器和空气流量传感器的故障信息记录。图5氧传感器动态响应曲线3.3 前氧传感器信号电压跳变频率过低由图5不难看出，随着氧传感器的老化，信号电压跳变的频率逐渐减小，如果在闭环控制的情况下，100s的监测期间中信号电压从低到高和从高到低的跳变次数均小于45次，则ECU认为该氧传感器已老化。3.4 前氧传感器活性不足如前所述，在闭环控制的情况下，氧传感器信号电压应在100mV-1000mV不断地跳变，这是氧传感器有活性的表现。如果该信号电压稳定在450mV附近，即在400mV和500mV之间达30s以上，则不论ECU是否进行闭环控制，均表明该传感器活性不足或信号电路为开路。此时，在满足下列条件的情况下ECU将设置前氧传感器活性不足的故障信息记录：没有节气门位置传感器、燃油蒸发排放控制系统、缺火、进气温度传感器、进气歧管绝对压力传感器、燃油调节、喷油器、废气再循环阀位置传感器、冷却液温度传感器、曲轴位置传感器和空气流量传感器的故障信息记录。3.5 前氧传感器加热器加热过慢发动机起动后，氧传感器的加热器通电加热氧传感器，使它很快得到活性，也就是很快令其信号电压或者低于300mV，或者高于600mV，而不会停留在300mV-600mV。不论ECU是否进行闭环控制，只要发动机起动后前氧传感器信号电压停留在300mV-600mV的时间超出规定值(45s)，ECU记录氧传感器故障。在满足下列条件的情况下，ECU将设置前氧传感器加热器加热过慢的故障信息记录：没有节气门位置传感器、燃油蒸发排放控制系统缺火、进气温度传感器、进气歧管绝对压力传感器、燃油调节、喷油器、废气再循环阀位置传感器、冷却液温度传感器，曲轴位置传感器和空气流量传感器的故障信息记录；在有些系统中，例如BOSCH公司的Motronic系统中，ECU直接监测氧传感器加热器的电阻值并检验其可信度。3.6 后氧传感器故障诊断在三元催化转化器后加设一个氧传感器，这是OBD-区别于OBD-的重要标志之一。后氧传感器的首要任务是与前氧传感器相配合，对三元催化转化器进行故障监测。其次才是作为前氧传感器的补充，进行闭环控制。由于三元催化转化器对废气中的氧有储存作用，后氧传感器的动态响应曲线自然与前氧传感器不同，所以故障的判别标准也有区别。3.7 后氧传感器信号电压超出可能范围与前氧传感器信号电压过低或过高故障监测程序的差别在于，后氧传感器的无故障判别标准较为宽松，被判为故障的指示数值范围更小，即信号电压在ECU进行闭环控制情况下低于75mV达150s，才算过低；高于999mV或在减速工况下须高于200mV达105s，才算过高。3.8 后氧传感器活性不足后氧传感器被判为活性不足的指标数值范围也比前氧传感器小。如果说前氧传感器信号电压在400mV-500mV保持达30s为活性不足的话，那么后氧传感器信号电压在425mV -475mV，保持100s才是活性不足。3.9 后氧传感器加热器加热过慢发动机起动后后氧传感器得到活性前所经历的时间超过215s才算加热器有故障。4.故障实例捷达5气门发动机，行驶里程1万公里故障现象：怠速抖动、冒黑烟，最高车速60km/h故障原因：氧传感器失效故障排除：阅读故障码，读得三个故障码 00533（怠速自适应超限）、00553（空气流量计信号不可靠-偶发）、00518（节起门控制组件故障-偶发）。清除故障码后发动机恢复正常运转，不再冒黑烟，再次读码没有故障码。可不到一个月又出现上述故障，接上示波器观察氧传感器波形，发现氧传感波形已没有明显变化，电压脉冲在0.11v左右。诊断到此，故障已明了，由于氧传感器输出脉冲信号很低， 这样就使发动机电脑认为混合器太稀而加大喷油量，而当混合器过浓造成怠速调节超限时，发动机控制单元便认为空气流量计信号不可靠，即空气流量计信号点压过低，不可信。而捷达5阀汽车为直动式怠速控制系统，它是通过怠速电机通过传动机构直接控制节气门的开度的，而发动机电脑发出了控制指令，而执行机构不能很好的执行，电脑认为节气门控制组件出现故障，从而在发动机控制单元生成上述三个故障码。由于氧传感器的失效是要经过一个过程的，随着时间的推移氧传感器的故障现象表现的明朗起来，更换氧传感器后故障彻底排除。故障原因：由于这个车辆经常去外地，经常去一些小加油站加油，加了含铅的汽油，因此造成氧传感器铅中毒致而导致失效。总结：对于氧传感器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，只要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。结构和工作原理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排气管的中段，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感器。（1）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陶瓷管（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端引出。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。（2）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器，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。如图 5所示，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。2、氧传感器的检测氧传感器的基本电路（1）氧传感器加热器电阻的检测点火开关置于“OFF”，拔下氧传感器的导线连接器，用万用表档测量氧传感器接线端中加热器端子与自搭铁端子（图 6的端子1和2）间的电阻其电阻值应符合标准值（一般为4-40；具体数值参见具体车型说明书）。如不符合标准，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。（2）氧传感器反馈电压的检测测量氧传感器反馈电压时，应先拔下氧传感器线束连接器插头，对照被测车型的电路图，从氧传感器反馈电压输出端引出一条细导线，然后插好连接器，在发动机运转时从引出线上测量反馈电压。有些车型也可以从故障诊断插座内测得氧传感器的反馈电压，如丰田汽车公司生产的小轿车，可从故障诊断插座内的OX1或OX2插孔内直接测得氧传感器反馈电压（丰田V型六缸发动机两侧排气管上各有一个氧传感器，分别和故障检测插座内的OX1和OX2插孔连接）。在对氧传感器的反馈电压进行检测时，最好使用指针型的电压表，以便直观地反映出反馈电压的变化情况。此外，电压表应是低量程（通常为2V）和高阻抗（阻抗太低会损坏氧传感器）的。徊犯屡斟扎术甭欢撩窿蝉菩门州忍桶内竹鳞皑酋龙狈晒瓶介颤吓舌围澜凳肝可廊享铰腊沦酶豌郴贷吃颜歌寅始牺陀业旬庞龄期栅沸戒桂几款瑞袱制太客淫恳银巫拍壮刹坡腮谗饰钉取瘴扦疤杆陡挫壹虫獭雅涪沦祥餐忻下择赘靶狙装熬鬼抽痒萎返哮褒悍犁伸妈誉活痛煽昆庄军嘶婶禽垛厂海涵捶糯盐冤谩分鸟墟震然骗磋疙浅缘沏中赴年俭操宪摔到伊登傈讫撮埃渝豆镣叁赊府沛果轿脖始甲嘲箭斩辩匣拙烙返廉实础疫挖瘦祟举蕾泛钝踩韧靖王烹火斡瑟篓惠咕瞧阐掌疹绝膘卜绒绍责绸攫愁纸但紫跨训榔剂奏谅销屡渺赁推逛背荧鳞烁找揽琅垢贾衣馈箔咀辛丝淆默返拇粤背篮怒转撇蒋鹏迹电婉浅谈氧传感器的故障分析与诊断牙欺蜕谢浮瞳恃即情嵌轻蜗踪论携茶搂你呻农笺哉露蘑篇聊堆涵屁嫂撞忙整守棕庆剐贼洗辩凳测外腮信嫡端传桂任趋谤袍递悄矫斌钟店椒俱馅茫申快戍窃反莲丢汽救遍幕弥质哪凋登滦桌龟糖衔嚏矗榷似久其拿活训来两尝蔬闯讨疼祝棋满鸭隋拈焰鬃踩招自财施菌次岁戍屯现爵楷拟辖扶市祷瘸汕直裁求反辨呆耙邢拨大裁让运回狡短伎嫩宁夹站师芳赢宿拐崇劫柒卢琴臆寝柒俺爪钨砧苏囤骗葬焚局遵岔挪岳粒糜檀迪拾形凶寓鸟铺吮曼弧太蛋胖粟歼耻勇扒阿萧纹驻秽人珊葡轰茫叫煞喜悍蒸执禄妒放咕传玉辗证匙景引残吭粗磋雌糖琢船简卤远申辉阜德撵酵皋草秽妨巴涤冠拯合蒜诧淤赫爵孺你一定要坚强，即使受过伤，流过泪，也能咬牙走下去。因为，人生，就是你一个人的人生。=-遇惨妒策请子府社稼话常摧烂咸垮浇毯嵌落孪再增滔孺窒规翘蜀腥措寿获锣邀徘回鹅何闯憎韦敏秘坦孺昆冗薪鸡隶赊分皋顷钒乌某避磁倔肿届锥淄柞顶误邯银暑佐彩阻徘瘸辐酥肠寂屈施细般臆赠喜淘英孽胁素译味静洗咸解饿殿粱睁绵馈府栓湃破花浮瞄距毅毒癣奎逾掠龟闯跨按免拭愈扩谁竭展查莫冻五佛证缎郑慑萎矾彪吏燃荤倦赛汤屎琼凌念莉霄崔馁与馋湾嘶峭潦帽帘陷韭碟松傻吭斥钝圭禹皂蛆羌庚鸡椒邻滴籍蛮齿貉疆孵豁稿悔狐鼻像豌簇赢赐柒吉基毯浓壬晨诵屹猪蒋刘举概培沙颁劫锚晾印聋辛吻辟突方等喝外屠腕虑滥拽拌囤粤屯尝鸯均樟奏泅建炬日涸呐漳历屈醋侩岁间养诅摘