氧传感器故障诊断与分析论文

毕业设计(论文)

题目：氧传感器故障诊断与分析

学院汽车交通学院

年级

专业汽车运用技术

学号

学生姓名

指导教师

2013 年月

毕业设计(论文)鉴定表

院系汽车交通学院专业汽车运用

年级姓名

题目氧传感器故障诊断与分析

指导教师

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评语

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年月日

毕业设计(论文)任务书

班级学生姓名学号

发题日期：年月日完成日期：月日题目氧传感器故障诊断与分析

1、本论文的目的、意义

2、学生应完成的任务

3、论文各部分内容及时间分配：(共 20 周)

第一部分( 周) 第二部分( 周) 第三部分( 周) 第四部分( 周) 第五部分( 周) 评阅及答辩( 周)

备注

指导教师：年月日

审批人：年月日

摘要

本文主要介绍汽车氧传感器及引起的各种故障的诊断与分析，氧传感器在电控汽车中为使混合气的空燃比达到最佳，有氧传感器修正的实际喷油时间比预先设定的基本喷油时间延长或缩短的时间的百分比。范围在—10%——10%之间。氧传感器在车辆发生故障多是老化、线路故障和燃油质量问题造成，本人根据实际工作的体会，浅谈氧传感器的故障诊断并分析造成故障的原因。

关键词：汽车; 氧传感器; 故障; 诊断

目录

第一章绪论 (7)

1.1、两种材料的氧传感器的发展 (7)

1.1.1、氧传感器应用在汽车上的意义 (7)

第二章、氧传感器的结构和工作原理 (9)

2.1、氧化锆式氧传感器 (9)

2.1.1、氧化钛式氧传感器 (11)

第三章、氧传感器的检测 (13)

3.1、氧传感器的基本电路 (13)

第四章、氧传感器的常见故障 (15)

4.1主要故障和引起原因 (15)

第五章、氧传感器的检测与清洗方法 (17)

5.1、电阻电压法检测 (17)

5.1.1、氧传感器的清洗方法如下： (19)

第六章、案例分析 (20)

结论 (22)

致谢 (23)

参考文献： (24)

第一章绪论

随着汽车技术的发展，世界各国对汽车尾气排放标准要求越来越严格，电喷汽车越来越受市场的追捧。氧传感器是现代汽车控制废气排放、提高燃油经济性的重要传感器之一，发动机的氧传感器是发动机用于调节空燃比信号，氧传感器故障会造成燃油消耗增大，发动机工作异常，不但造成经济损失还会造成大气污染。汽车用传感器主要分为氧化锆和氧化钛型。本文主要介绍这两种传感器。

1.1、两种材料的氧传感器的发展

（1）二氧化锆传感器发展

二氧化锆的离子导电性最早研究是在1900 年，而真正将氧传感器应用于汽车上则是在1976 年，由德国博世BOSCH 公司首先在瑞典VOLVO 汽车上装用了氧化锆氧传感器，实现了汽车尾气空燃比的反馈

控制。之后通用、福特、丰田、日产等汽车都先后开发了氧传感器并应用于汽车上来控制汽车尾气。目前二氧化锆传感器已是应用在汽车上较成熟的氧传感器。（2）二氧化钛传感器发展

二氧化钛（TiO2）属N 型半导体材料，其阻值大小取决于材料温度及周围环境中氧离子的浓度，因此可以检测排气中的氧离子浓度。氧化物半导体表面可选择性地吸附某种气体，利用其氧化物薄膜的电阻率变化可制成气敏元件是由日本的清山哲郎在1962年。

而二氧化钛传感器在汽车上的应用是日本于1982 年才开始使用，丰田公司于1984 年研制成功了管芯式氧化钛传感器，1985 年研制成功厚膜式氧化钛传感器并批量生产，并且之后在全球得到迅速的发展。氧化钛式一般都为加热型传感器，由于价格便宜，且不易受到硅离子的腐蚀，因此随着新技术，特别是纳米加工技术发展，二氧化钛传感器将更具有广阔的前景。

1.1.1、氧传感器应用在汽车上的意义

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。

第二章、氧传感器的结构和工作原理

在讨论氧传感之前，我们先来研究引擎燃烧后所产生的有害废气。一般汽车所排放的废气特别是对人体有害的，主要有三种：一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化合物（NOx）、其中CO、HC只要使汽油完全地燃烧即可将这两者废气减到最低，然而当汽油达到完全燃烧时温度容易升高，连带的也就使得NOx剧增，在这部份可利用EGR来减少其发生量。但这对于废气的管制显然还不够的，要使引擎所有的运转范围皆达到其控制标准，因此加入了三元触媒转化器的控制，其内部有着极为细微的孔洞并含有大量的金属：铂、铑、钯。它能将上述三种有害的气体进行氧化及还原的作用，转化成无害的气体或是一般的废气。然而触媒转化器的使用条件相当严苛，除了需达到较高工作温度外，最重要的是它最大净化率是发生在理论混合比附近14.7: 1，也就是说引擎的燃烧须控制在14.7: 1空燃混合比之下，要达到此细微之标准并不容易，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。

2.1、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。如图2-1所示。