1、学习任务十六学习任务十六氧传感器的检测与更换氧传感器的检测与更换理论知识理论知识任务要求任务要求1.1.知道氧传感器的作用、种类和知道氧传感器的作用、种类和工作原理；工作原理；2.2.分析发动机开环控制和闭环控分析发动机开环控制和闭环控制对发动机的影响；制对发动机的影响；3.3.正确检测氧传感器的波形并根正确检测氧传感器的波形并根据波形判断氧传感器是否损坏；据波形判断氧传感器是否损坏；4.4.分析由氧传感器引起的故障分析由氧传感器引起的故障理论知识理论知识1.1.氧传感器的安装位置氧传感器的安装位置2.2.氧传感器作用、种类和工作原理氧传感器作用、种类和工作原理3.3.氧传感器的检测氧传感器的
2、检测1.1.氧传感器的安装位置氧传感器的安装位置氧传感器多数安装在排气歧管上，但氧传感器多数安装在排气歧管上，但具体的安装位置和安装数量随发动机具体的安装位置和安装数量随发动机的不同而不同。氧传感器的安装位置的不同而不同。氧传感器的安装位置如下图所示。如下图所示。奥迪奥迪A6A6的氧传感的氧传感器安装位置图器安装位置图2.2.氧传感器作用、种类和工作原理氧传感器作用、种类和工作原理1 1）氧化锆式氧传感器）氧化锆式氧传感器2 2）氧化钛式氧传感器）氧化钛式氧传感器1 1）氧化锆式氧传感器）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
3、），亦称锆管（下图）。管（固体电解质），亦称锆管（下图）。1-1-保护套管；保护套管；2-2-内表面铂电极层；内表面铂电极层；3-3-氧化氧化锆陶瓷体；锆陶瓷体；4-4-外表面铂电极层；外表面铂电极层；5-5-多孔氧多孔氧化铝保护层；化铝保护层；6-6-线束接头线束接头早期使用的氧传感器靠排气加热，这种传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，它只有开始工作，它只有1根接线与根接线与ECU相连相连（图（图a）。现在，大部分汽车使用带加热）。现在，大部分汽车使用带加热器的氧传感器（图器的氧传感器（图b）。）。1-1-保
4、护套管；保护套管；2-2-废气；废气；3-3-锆管；锆管；4-4-电极；电极；5-5-弹簧；弹簧；6-6-绝缘体；绝缘体；7-7-信号输出导线；信号输出导线；8-8-空空气；气；9-9-搭铁；搭铁；10-10-加热器接线端；加热器接线端；11-11-信号输信号输出端；出端；12-12-加热器加热器锆管的陶瓷体是多孔的，渗入其中的氧气，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，存在浓度差，因而氧离侧氧含量不一致，存在浓度差，因而氧离子从大气侧向排气一侧扩散，从而使锆管子从大气侧向排气一侧扩散，从而使锆管成为一个微
5、电池，在两铂极间产生电压成为一个微电池，在两铂极间产生电压（下图）。（下图）。氧传感器的工作原理氧传感器的工作原理2 2）氧化钛式氧传感器）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电阻值随排气中氧含量的变化而变化的特性制成的，又称电阻型氧传感器。二氧化性制成的，又称电阻型氧传感器。二氧化钛式氧传感器的前端的护罩内是一个二氧钛式氧传感器的前端的护罩内是一个二氧化钛厚膜元件（下图）。化钛厚膜元件（下图）。氧化钛式氧传感器氧化钛式氧传感器1-1-保护套管；保护套管；2-2-连接线；连接线；3-3-二氧化钛厚膜元件二氧
6、化钛厚膜元件二氧化钛式氧传感器工作原理二氧化钛式氧传感器工作原理1-1-氧化钛式氧传感器；氧化钛式氧传感器；2-1V2-1V电压端子电压端子；3-ECU3-ECU；4-4-输出电压端子输出电压端子3.3.氧传感器的检测氧传感器的检测1 1）氧传感器加热器电阻的检测）氧传感器加热器电阻的检测2 2）氧传感器反馈电压的检测）氧传感器反馈电压的检测3 3）氧传感器信号波形的检测及分析）氧传感器信号波形的检测及分析氧传感器的基本电路如下图所示。氧传感器的基本电路如下图所示。1-1-主继电器；主继电器；2-2-氧传感器；氧传感器；3-3-发动发动ECUECU1 1）氧传感器加热器电阻的检测）氧传感器加热
7、器电阻的检测点火开关置于点火开关置于“OFF”，拔下氧传感器的导，拔下氧传感器的导线连接器，用万用表线连接器，用万用表挡测量氧传感器接挡测量氧传感器接线端中加热器端子与自搭铁端子（上页图线端中加热器端子与自搭铁端子（上页图的端子的端子1和和2）间的电阻（下图），其电阻）间的电阻（下图），其电阻值应符合标准值值应符合标准值440。测量后，接好氧。测量后，接好氧传感器线束连接器，以便作进一步的检测。传感器线束连接器，以便作进一步的检测。测量氧传感器加热电阻测量氧传感器加热电阻2 2）氧传感器反馈电压的检测）氧传感器反馈电压的检测（1）丰田）丰田V形六缸发动机氧传感器反馈电压检测。形六缸发动机氧传感
8、器反馈电压检测。将发动机热车至正常工作温度（或起动后以将发动机热车至正常工作温度（或起动后以2500r/min的转速连续运转的转速连续运转2min）。）。把电压表的负极测笔接故障诊断插座内的把电压表的负极测笔接故障诊断插座内的E1插孔插孔或蓄电池负极，正极测笔接故障检测插座内的或蓄电池负极，正极测笔接故障检测插座内的OX1或或OX2插孔或接氧传感器线束插头上的引出线插孔或接氧传感器线束插头上的引出线,如下图。如下图。让发动机以让发动机以2500r/min左右的转速保持运左右的转速保持运转，同时检查电压表指针能否在转，同时检查电压表指针能否在01V之间来之间来回摆动，记下回摆动，记下10s内电压
9、表指针摆动次数。内电压表指针摆动次数。在正常情况下，随着反馈控制的进行，氧传在正常情况下，随着反馈控制的进行，氧传感器的反馈电压将在感器的反馈电压将在0.4V上下不断变化，上下不断变化，10s内反馈电压的变化次数应不少于内反馈电压的变化次数应不少于8次。次。若电压表指针在若电压表指针在10s内的摆动次数等于或多内的摆动次数等于或多于于8次，则说明氧传感器及反馈控制系统工作次，则说明氧传感器及反馈控制系统工作正常；电压表指针若在正常；电压表指针若在10s内的摆动次数少于内的摆动次数少于8次，则说明氧传感器或反馈控制系统工作不正次，则说明氧传感器或反馈控制系统工作不正常；若电压表指针变化依旧缓慢，
10、则为氧传感常；若电压表指针变化依旧缓慢，则为氧传感器损坏或器损坏或ECU反馈控制电路有故障。反馈控制电路有故障。氧传感器是否损坏，可按下述方法检查：氧传感器是否损坏，可按下述方法检查：拔下氧传感器的线束插头，使氧传感器不再拔下氧传感器的线束插头，使氧传感器不再与与ECU连接，将电压表的正极测笔直接与氧传连接，将电压表的正极测笔直接与氧传感器反馈电压输出端连接（下图）感器反馈电压输出端连接（下图）发动机正常运转时脱开接在进气管上的曲发动机正常运转时脱开接在进气管上的曲轴箱强制通风管或其他真空软管，人为地形轴箱强制通风管或其他真空软管，人为地形成稀混合气，此时，电压表读数应下降到成稀混合气，此时，
11、电压表读数应下降到0.10.3V。接上脱开的曲轴箱通风管或真空软管，再接上脱开的曲轴箱通风管或真空软管，再拔下冷却液温度传感器接头，且用一个拔下冷却液温度传感器接头，且用一个48k的电阻代替冷却液温度传感器（或堵的电阻代替冷却液温度传感器（或堵住空气滤清器的进气口），人为地形成浓混住空气滤清器的进气口），人为地形成浓混合气，此时，电压表读数应上升到合气，此时，电压表读数应上升到0.81.0V。氧传感器的检测程序如下图所示。氧传感器的检测程序如下图所示。（2）丰田）丰田COROLLA车车4A-C、4A-GE和和4A-FE发动机氧传感器的检测。发动机氧传感器的检测。将发动机在将发动机在2500r/
12、min的转速下运转的转速下运转90s以以上，使发动机热车至正常工作温度，并将电压上，使发动机热车至正常工作温度，并将电压表的正极测笔和表的正极测笔和4A-C发动机的故障诊断插座发动机的故障诊断插座的的OX插孔（插孔（4A-GE发动机故障诊断插座的发动机故障诊断插座的E1插孔）连接，负极测笔和插孔）连接，负极测笔和E（4A-GE发动机故发动机故障诊断插座的障诊断插座的VF插孔）连接，如下图所示。插孔）连接，如下图所示。氧传感器的测试氧传感器的测试a a）4A-GE4A-GE发动机；发动机；b b）4A-C4A-C发动机发动机对对4A-C发动机，应在保持发动机转速为发动机，应在保持发动机转速为25
13、00r/min时检测，电压表指针若在时检测，电压表指针若在10s内和内和06V范围内摆动范围内摆动8次以上，则氧传感器工作正次以上，则氧传感器工作正常。否则，应仔细地检查系统的导线和接头。常。否则，应仔细地检查系统的导线和接头。对对4A-GE发动机，在保持发动机发动机，在保持发动机2500r/min的同时，用导线跨接故障诊断插座上的的同时，用导线跨接故障诊断插座上的T和和E1插孔，然后用电压表测量。插孔，然后用电压表测量。对对4A-FE发动机，其检测方法如下：从传发动机，其检测方法如下：从传感器起，顺着导线找到第一个接头，并清洁感器起，顺着导线找到第一个接头，并清洁导线以便识别导线的颜色（下图
14、）；然后，导线以便识别导线的颜色（下图）；然后，使发动机以使发动机以1200r/min的转速运转的转速运转2min以上，以上，并保持这一转速。并保持这一转速。1-1-氧传感器；氧传感器；2-2-接头；接头；3-3-发动机搭发动机搭铁线；铁线；4-4-电子控制单元电子控制单元将电压表的正极测笔插入黑色导线接头的背将电压表的正极测笔插入黑色导线接头的背面，电压表的负极测笔搭铁，此时，电压表面，电压表的负极测笔搭铁，此时，电压表读数应在读数应在01V之间，如果电压不在之间，如果电压不在01V范围范围内，则脱开氧传感器接头，用一根跨接导线内，则脱开氧传感器接头，用一根跨接导线将黑色导线和搭铁线连接起来
15、，再用电压表将黑色导线和搭铁线连接起来，再用电压表测量，读数应小于测量，读数应小于0.2V。（3）北京切诺基氧传感器的检测。北京）北京切诺基氧传感器的检测。北京切诺基采用的是带加热元件的氧传感器。切诺基采用的是带加热元件的氧传感器。它与它与ECU的连接如下图所示。的连接如下图所示。1-1-氧传感器；氧传感器；2-ECU2-ECU；3-3-比较器；比较器；4-4-燃油泵继电器；燃油泵继电器；5-5-加热元件加热元件该传感器可用该传感器可用DRBII或或DRB测试仪进行测试仪进行测试，如果没有则可采用下述测试方法：测试，如果没有则可采用下述测试方法：用高阻抗数字式万用表用高阻抗数字式万用表挡对氧传
16、感器进行挡对氧传感器进行测试，拔下氧传感器线束插头，测试传感器测试，拔下氧传感器线束插头，测试传感器A、B端子间的电阻值。端子间的电阻值。对氧传感器的输出电压进行测试，良好的对氧传感器的输出电压进行测试，良好的氧传感器，在接线正常情况下，当发动机处氧传感器，在接线正常情况下，当发动机处于正常工作温度且稳定运转时，氧传感器端于正常工作温度且稳定运转时，氧传感器端子子C、D间的电压值应为间的电压值应为01V。3 3）氧传感器信号波形的检测及分析）氧传感器信号波形的检测及分析（1）基本概念：）基本概念：上流动系统（上流动系统（UpstreamSystem）。上流动）。上流动系统是指在氧传感器之前的影
17、响尾气的所有机系统是指在氧传感器之前的影响尾气的所有机械部件和电子部件。械部件和电子部件。下流动系统（下流动系统（DownstreamSystem）。下流）。下流动系统是指位于氧传感器后面的排气系统部件，动系统是指位于氧传感器后面的排气系统部件，包括三元催化转换器、排气管和消声器等。包括三元催化转换器、排气管和消声器等。闭环（闭环（CloseLoop）。闭环是指发动机）。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。用波形测试设备测空燃比，使其值符合规定。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电压得的发
18、动机起动后的氧传感器输出的信号电压波形如下图所示。波形如下图所示。发动机起动后的氧传感器输出的信号电压波形发动机起动后的氧传感器输出的信号电压波形（2）氧传感器信号波形的检测与分析。测）氧传感器信号波形的检测与分析。测试氧传感器信号波形有试氧传感器信号波形有2种常用的方法：丙种常用的方法：丙烷加注法和急加速法。烷加注法和急加速法。丙烷加注法检测氧传感器信号波形及波形分丙烷加注法检测氧传感器信号波形及波形分析。按照波形测试设备使用手册连接好波形测析。按照波形测试设备使用手册连接好波形测试设备。试设备。测试步骤：测试步骤：a.连接并安装加注丙烷的工具。连接并安装加注丙烷的工具。b.把丙烷接到真空管
19、入口处（对于有把丙烷接到真空管入口处（对于有PCV系统系统或制动助力系统的汽车应在其连接完好的条件或制动助力系统的汽车应在其连接完好的条件下进行测试）。下进行测试）。c.接上并设置好波形测试设备。接上并设置好波形测试设备。d.起动发动机，并使发动机在起动发动机，并使发动机在2500r/min下运下运转转23min。e.使发动机怠速运转。使发动机怠速运转。f.打开丙烷开关，加注丙烷，直到氧传感器打开丙烷开关，加注丙烷，直到氧传感器输出的信号电压升高，此时一个运行正常的输出的信号电压升高，此时一个运行正常的燃油反馈控制系统会试图将氧传感器的信号燃油反馈控制系统会试图将氧传感器的信号电压向变小的方向
20、拉回；再继续缓慢地加注电压向变小的方向拉回；再继续缓慢地加注丙烷，直到该系统失去将混合气变稀的能力；丙烷，直到该系统失去将混合气变稀的能力；再继续加注丙烷，直到发动机转速下降再继续加注丙烷，直到发动机转速下降100200r/min。这个操作步骤须在。这个操作步骤须在2025s内完成。内完成。g.迅速把丙烷输入端移离真空管，以造成极大迅速把丙烷输入端移离真空管，以造成极大的瞬时真空泄漏，再关闭丙烷开关。的瞬时真空泄漏，再关闭丙烷开关。h.待信号电压波形移动到波形测试设备显示屏待信号电压波形移动到波形测试设备显示屏的中央位置时锁定波形，测试完成。的中央位置时锁定波形，测试完成。一个好的氧传感器应输
21、出如下图所示的信号电一个好的氧传感器应输出如下图所示的信号电压波形，其压波形，其3个参数值须符合下表所列的值。个参数值须符合下表所列的值。序号序号 测测 量量 参参 数数 允许允许 范范 围围 1 1最高信号电压最高信号电压 （左侧波形左侧波形 ）大于大于 850mV 850mV 2 2最低信号电压最低信号电压 （右侧波形右侧波形 ）7575175mV 175mV 3 3混合气从浓到稀混合气从浓到稀的最大允许响应的最大允许响应时间时间(波形中间波形中间部分部分)小于小于100ms(100ms(波形中在波形中在 300300600mV 600mV 之间的之间的下降段应该是上下垂下降段应该是上下垂
22、直的直的)氧传感器信号波形参数标准氧传感器信号波形参数标准 氧传感器标准信号电压波形氧传感器标准信号电压波形A-A-最高信号电压（最高信号电压（1.1V1.1V）；）；B-B-信号的响应信号的响应时间（时间（40ms40ms）；）；C-C-最低信号电压（最低信号电压（0V0V）损坏的氧传感器可能输出如下图所示的信号电压损坏的氧传感器可能输出如下图所示的信号电压波形，最高信号电压下降至波形，最高信号电压下降至427mV，最低信号电，最低信号电压小于压小于0V，混合气从浓到稀时信号的响应时间延，混合气从浓到稀时信号的响应时间延长约长约237ms，所以这，所以这3个参数均不符合标准。个参数均不符合标
23、准。A-A-最高信号电压（最高信号电压（427mV427mV）；）；B-B-信号的响应信号的响应时间（时间（237ms237ms）；）；C-C-最低信号电压（最低信号电压（-130mV-130mV）急加速法检测氧传感器信号电压波形及波形急加速法检测氧传感器信号电压波形及波形分析。对有些汽车，在测试氧传感器的过程中分析。对有些汽车，在测试氧传感器的过程中要用手动真空泵使进气压力传感器内的压力稳要用手动真空泵使进气压力传感器内的压力稳定，然后再用急加速法来测试氧传感器。定，然后再用急加速法来测试氧传感器。急加速法测试步骤如下：急加速法测试步骤如下：a.以以2500r/min的转速预热发动机和氧传感
24、器的转速预热发动机和氧传感器26min，然后再让发动机怠速运转，然后再让发动机怠速运转20s；b.在在2s内将发动机节气门从全闭（怠速）至全内将发动机节气门从全闭（怠速）至全开开1次，共进行次，共进行56次；次；c.定住屏幕上的波形（下图）。接着就可根据定住屏幕上的波形（下图）。接着就可根据氧传感器的最高、最低信号电压值和信号的响氧传感器的最高、最低信号电压值和信号的响应时间来判断氧传感器的好坏。在信号电压波应时间来判断氧传感器的好坏。在信号电压波形中，上升的部分是急加速造成的，下降的部形中，上升的部分是急加速造成的，下降的部分是急减速造成的。分是急减速造成的。急加速法测试时氧传感器的信号电压波形急加速法测试时氧传感器的信号电压波形小提示小提示不 要 使 发 动 机 空 转 转 速 超 过不 要 使 发 动 机 空 转 转 速 超 过4000r/min4000r/min，只要用节气门进行急加，只要用节气门进行急加速和急减速就可以了。速和急减速就可以了。相关链接相关链接a a）开环控制；）开环控制；b b）闭环控制）闭环控制想一想想一想氧传感器在什么工况下是开环控氧传感器在什么工况下是开环控制？在什么工况下是闭环控制？制？在什么工况下是闭环控制？本章结束
