氧传感器故障诊断案例分析

氧传感器故障诊断案例分析

引论

本人在泰成集团泉州辖区凯迪拉克车间做机电实习生，我们岗位的主要任务是汽车的故障诊断，包括机修跟电路。我在这里现在的主要任务是做汽车保养，其余的正在学习中，比如我也开始更换火花塞，跟师傅一起拆装后桥洗油箱，跟换轮心总成，开始学习基本的故障诊断等等。我觉得我们要进步应该脚踏实地地做，不能自己会的东西就不想去做了，更不能不求上进，有些东西是靠自己去看去争取的。

氧传感器故障的排除对于我们维修人员来说也是非常重要的，前一阶段我们凯迪拉克轿车CTS就是因为氧传感器的故障导致汽车不能正常运转。但是，我们本着认真负责的态度，最终把故障解决了。

报告主体

一、氧传感器介绍

1.类型及工作原理

现在汽车上常用的

氧传感器主要有二氧化锆与二氧化钛氧传感器，不过随着技术的发展，比较好的车型也用到了新型的氧传感器，新型氧传感器有平面型氧传感器和宽频带型氧传感器。

⑴.氧化锆氧传感器是具有传导性的固体电解质，在氧分子浓度差的作用下产生电动势。（如图）

⑵.氧化钛型氧传感器是高电阻半导体，当表面缺氧时，电阻变小与发动机冷却液温度传感器(ECT)相似，氧化钛氧传感器的电阻值则随其周围氧含量的变化而变化。

（如下图）

⑶.新型氧传感器平面型传感器(线性) ①.核心为陶瓷材料，两边有涂层。

②.涂层的优点是：对尾气中的氧浓度更敏感。 ③.两边涂层的氧浓度不同，产生电压信号。 ④.外形没有改变。（如下图） ⑤.插脚为4个

⑷.新型氧传感器宽频带型 Wide band O2 sensor ①.Nernst cell 感应室 ②.Reference cell 参考室 ③.Heater 加热组件 ④.Diffusion gap 扩散孔

1V/5V 搭

大

O 2

O O 2

2

O 2 O 2 H C

C O

NO X 尾

O2

⑤.Pump cell加压室

⑥.Exhaust pipe排气管（如下图）

①.插头为6脚。

②.调整更精确、更精细。

③.通过单元泵工作，可将尾气中的氧吸入

④.测量室，单元泵工作所用电流，即为传递

⑤.给控制单元的电信号。

⑥.控制的电压值在450mv附近（如下图）

外部大气排气歧管

单元泵

测量室

传感器电压

单元泵电流

扩散

通道

新型氧传感器宽频带型工作原理：

㈠混合气过稀时，泵在原来的转速下会泵入较多的氧，测试室中氧的含量较多，电压值下降。加大喷油量。同时减少单元泵的工作电流。（如下图）

为能使电压值尽快恢复到450mv的电压值，减小单元泵的工作电流，使泵入测试室的氧量减少。单元泵的工作电流传递给控制单元，控制单元将其折算成电压值信号。（如下图）

㈡混合气过浓时，电压值超过450mv。单元泵以原来的工作电流工作，泵入测试室的氧量少。（如下图）

控制单元增大单元泵的工作电流，使单元泵旋转速度增加，增加泵氧速度。单元泵泵入测试室中的氧量增加，使电压值恢复到450mv。（如下图）

①喷油器

②氧传感器

③发动机电脑

2.作用

①闭环控制的重要标志性零件。 ②使三元催化器达到最佳的转换效率。

③调整和保持理想的空燃比。

㈠闭换环控制：电脑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。燃油反馈控制补偿误差，不稳定燃油修正触媒监测。（如下图）

㈡发动机起动后的氧传感器输出的信号电压波形（下图）：

① 喷油器 ② 氧传感器 ③ 发动机电脑

系统进入闭环

0.45

①、氧传感器的工作温度

②、急加速中高负荷

③、快怠速

④、强制怠速

⑤、水温没达到正常水温

⑥、氧传感器损坏

⑦、断油

㈢使三元催化器达到最佳的转换效率（如下图）

㈣三元催化器前后氧传感器各自的作用

我们凯迪拉克车都是分两个缸组的，所以也就有两个三元催化器了，但是氧传感器是一样的。三元催化器前的氧传感器是五线式氧传感器，作用是通过检测废气中的氧含量的多少，获得上次喷油时间过长或不够的信号，供ECU对本次喷油时间的修正。在发动机混合气闭环控制

过程中，氧传感器起到了氧浓度开关的作用，根据混合气的空燃比向ECU输出脉冲变化的电压脉冲信号。ECU根据氧传感器的输入信号控制喷油器的增减，把空燃比精确地控制在理论值空燃比附近。三元催化器后的氧传感器是四线式的，作用是检测经三元催化器转换之后排出的气体的氧含量，从而判断三元催化器是否工作良好。

3.信号控制及路线图

氧传感器是检测废气中的氧浓度，并随时向微机控制装置反馈信号。微机则根据反馈来的信号及时调整喷油量（喷油脉宽），如果信号反馈混合气较浓，则就缩短喷油时间；反之，如果信号反馈混合气较稀，则就延长喷油时间。这样使混合气的空燃比始终保持在理论值附近（14.7:1）。这就是所谓的闭环控制。

氧传感器由ECU控制，它其实就相当于是一个低电压、低电流的小发电机，当它的内外表面所接触的氧分子浓度不同时，便形成一个电位差，它的外表面伸入排气管中直接与发动机排气相接触，它的内表面与大气接触，大气中氧分子的浓度是不变的。而排气中氧分子的浓度是随混合气浓度的变化而变化的。当混合气的实际空燃比高于理论空燃比14.7：1，即稀混合气时，废气中剩余的氧分子浓度相对较高，这时氧传感器内外氧分子浓度相差较小，只能输出大约0.1V的电压;而当混合气的实际空燃比小于理论空燃比，即浓混合气时，废气中剩余的氧分子非常少，这时氧传感器内外表面氧分子浓度相差较大，可以输出大约1.0V 左右的电压。这样，电脑就可以通过氧传感器输出的信号了解当前混合气浓度相对于理论值的微小偏差，于是根据这个信号相应调整喷油器的喷油脉宽，以弥补这个微小偏差，从而提高了控制的精度。

下图是凯迪拉克CTS、SRX和XLR三款车上采用的宽频带型氧传感器的控制路线图。