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1、学习任务十六氧传感器的检测与更换,理论知识,任务要求1.知道氧传感器的作用、种类和工作原理；2.分析发动机开环控制和闭环控制对发动机的影响；3.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；4.分析由氧传感器引起的故障,理论知识,1.氧传感器的安装位置2.氧传感器作用、种类和工作原理3.氧传感器的检测,1.氧传感器的安装位置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的不同而不同。氧传感器的安装位置如下图所示。,奥迪A6的氧传感器安装位置图,2.氧传感器作用、种类和工作原理1）氧化锆式氧传感器2）氧化钛式氧传感器,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
2、锆陶瓷管（固体电解质），亦称锆管（下图）。,1-保护套管；2-内表面铂电极层；3-氧化锆陶瓷体；4-外表面铂电极层；5-多孔氧化铝保护层；6-线束接头,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1根接线与ECU相连（图a）。现在，大部分汽车使用带加热器的氧传感器（图b）。,1-保护套管；2-废气；3-锆管；4-电极；5-弹簧；6-绝缘体；7-信号输出导线；8-空气；9-搭铁；10-加热器接线端；11-信号输出端；12-加热器,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，存在浓度差，因而氧离子从大气侧向排
3、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（下图）。,氧传感器的工作原理,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，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化钛厚膜元件（下图）。,氧化钛式氧传感器1-保护套管；2-连接线；3-二氧化钛厚膜元件,二氧化钛式氧传感器工作原理1-氧化钛式氧传感器；2-1V电压端子；3-ECU；4-输出电压端子,3.氧传感器的检测1）氧传感器加热器电阻的检测2）氧传感器反馈电压的检测3）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。1-主继电器；2-氧传感器；
4、3-发动ECU,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（上页图的端子1和2）间的电阻（下图），其电阻值应符合标准值440。测量后，接好氧传感器线束连接器，以便作进一步的检测。,测量氧传感器加热电阻,2）氧传感器反馈电压的检测（1）丰田V形六缸发动机氧传感器反馈电压检测。将发动机热车至正常工作温度（或起动后以2500r/min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E1插孔或蓄电池负极，正极测笔接故障检测插座内的OX1或OX2插孔或接氧传感器线束插头上的引出线,如下图。,让发动机以2
5、500r/min左右的转速保持运转，同时检查电压表指针能否在01V之间来回摆动，记下10s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，氧传感器的反馈电压将在0.4V上下不断变化，10s内反馈电压的变化次数应不少于8次。,若电压表指针在10s内的摆动次数等于或多于8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10s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常；若电压表指针变化依旧缓慢，则为氧传感器损坏或ECU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：拔下氧传感器的线束插头，使氧传感器不再与ECU连接，将电压表的正极测笔直接与氧传感器反馈电压
6、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0.10.3V。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48k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。,（2）丰田COROLLA车4A-C、4A-GE和4A-FE发动机氧传感器的检测。将发动机在2500r/min的转速下运转90s以上，使发动机热车至正常工作温度，并将电压表的正极测笔和4A-C发动机的故障诊断插座的OX插孔（4A-
7、GE发动机故障诊断插座的E1插孔）连接，负极测笔和E（4A-GE发动机故障诊断插座的VF插孔）连接，如下图所示。,氧传感器的测试a）4A-GE发动机；b）4A-C发动机,对4A-C发动机，应在保持发动机转速为2500r/min时检测，电压表指针若在10s内和06V范围内摆动8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。对4A-GE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T和E1插孔，然后用电压表测量。,对4A-FE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，并清洁导线以便识别导线的颜色（下图）；然后，使发动机以1200r/mi
8、n的转速运转2min以上，并保持这一转速。,1-氧传感器；2-接头；3-发动机搭铁线；4-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面，电压表的负极测笔搭铁，此时，电压表读数应在01V之间，如果电压不在01V范围内，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，再用电压表测量，读数应小于0.2V。,（3）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。它与ECU的连接如下图所示。,1-氧传感器；2-ECU；3-比较器；4-燃油泵继电器；5-加热元件,该传感器可用DRBII或DRB测试仪进行测试，如果没有则可采用下述测试方法：用高阻抗数字式万用表挡对氧
9、传感器进行测试，拔下氧传感器线束插头，测试传感器A、B端子间的电阻值。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，当发动机处于正常工作温度且稳定运转时，氧传感器端子C、D间的电压值应为01V。,3）氧传感器信号波形的检测及分析（1）基本概念：上流动系统（UpstreamSystem）。上流动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。,下流动系统（DownstreamSystem）。下流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。闭环（CloseLoop）。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，
10、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,（2）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2种常用的方法：丙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析。按照波形测试设备使用手册连接好波形测试设备。,测试步骤：a.连接并安装加注丙烷的工具。b.把丙烷接到真空管入口处（对于有PCV系统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）。c.接上并设置好波形测试设备。d.起动发动机，并使发动机在2500r/min下运转23min。,e.使发动机怠速运转。f.打开丙烷开关，加注丙烷，
11、直到氧传感器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；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2025s内完成。,g.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。h.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。一个好的氧传感器应输出如下图所示的信号电压波形，其3个参数值须符合下表所列的值。,氧传感器信号波形参数标准,氧传感器标准信号电压波形A-最高信号电压（1.1V）；B-信号的响应时间（40ms）
12、；C-最低信号电压（0V）,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427mV，最低信号电压小于0V，混合气从浓到稀时信号的响应时间延长约237ms，所以这3个参数均不符合标准。,A-最高信号电压（427mV）；B-信号的响应时间（237ms）；C-最低信号电压（-130mV）,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。,急加速法测试步骤如下：a.以2500r/min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20s；b.在2s内将发动机节气门从全闭（怠速）至全开1次，共进行56次；c.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,小提示不要使发动机空转转速超过4000r/min，只要用节气门进行急加速和急减速就可以了。,相关链接a）开环控制；b）闭环控制,想一想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？,本章结束,
