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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.知知道道氧氧传传感感器器的的作作用用、种种类类和和工作原理；工作原理；2.2.分分析析发发动动机机开开环环控控制制和和闭闭环环控控制对发动机的影响；制对发动机的影响；3.3.正正确确检检测测氧氧传传感感器器的的波波形形并并根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检
2、测1.1.氧传感器的安装位置氧传感器的安装位置氧氧传传感感器器多多数数安安装装在在排排气气歧歧管管上上，但但具具体体的的安安装装位位置置和和安安装装数数量量随随发发动动机机的的不不同同而而不不同同。氧氧传传感感器器的的安安装装位位置置如下图所示。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氧化化锆锆式式氧氧传传感感器器的的基基本本元元件件是是氧氧化化锆锆陶陶瓷瓷管（固体电解质），亦
3、称锆管（下图）。管（固体电解质），亦称锆管（下图）。1-1-保保护护套套管管；2-2-内内表表面面铂铂电电极极层层；3-3-氧氧化化锆锆陶陶瓷瓷体体；4-4-外外表表面面铂铂电电极极层层；5-5-多多孔孔氧氧化铝保护层；化铝保护层；6-6-线束接头线束接头早早期期使使用用的的氧氧传传感感器器靠靠排排气气加加热热，这这种种传传感感器器必必须须在在发发动动机机起起动动运运转转数数分分钟钟后后才才能能开开始始工工作作，它它只只有有1根根接接线线与与ECU相相连连（图图a）。现现在在，大大部部分分汽汽车车使使用用带带加加热热器器的氧传感器（图的氧传感器（图b）。）。1-1-保护套管；保护套管；2-2-
4、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-加热器加热器锆锆管管的的陶陶瓷瓷体体是是多多孔孔的的，渗渗入入其其中中的的氧氧气气，在在温温度度较较高高时时发发生生电电离离。由由于于锆锆管管内内、外外侧侧氧氧含含量量不不一一致致，存存在在浓浓度度差差，因因而而氧氧离离子子从从大大气气侧侧向向排排气气一一侧侧扩扩散散，从从而而使使锆锆管管成成为为一一个个微微电电池池，在在两两铂铂极极间间
5、产产生生电电压压（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氧化化钛钛式式氧氧传传感感器器是是利利用用二二氧氧化化钛钛材材料料的的电电阻阻值值随随排排气气中中氧氧含含量量的的变变化化而而变变化化的的特特性性制制成成的的，又又称称电电阻阻型型氧氧传传感感器器。二二氧氧化化钛钛式式氧氧传传感感器器的的前前端端的的护护罩罩内内是是一一个个二二氧氧化钛厚膜元件（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化钛厚膜元件二氧化钛式氧传感器工作原理二氧化钛
6、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）氧传感器加热器电阻的检测点点火火开开关关置置于于“OFF
7、”，拔拔下下氧氧传传感感器器的的导导线线连连接接器器，用用万万用用表表挡挡测测量量氧氧传传感感器器接接线线端端中中加加热热器器端端子子与与自自搭搭铁铁端端子子（上上页页图图的的端端子子1和和2）间间的的电电阻阻（下下图图），其其电电阻阻值值应应符符合合标标准准值值440。测测量量后后，接接好好氧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器反馈电压检测。将将发发动动机机热热车车至至正正常常工工作作温
8、温度度（或或起起动动后后以以2500r/min的转速连续运转的转速连续运转2min）。）。把把电电压压表表的的负负极极测测笔笔接接故故障障诊诊断断插插座座内内的的E1插插孔孔或或蓄蓄电电池池负负极极，正正极极测测笔笔接接故故障障检检测测插插座座内内的的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。让让发发动动机机以以2500r/min左左右右的的转转速速保保持持运运转转，同同时时检检查查电电压压表表指指针针能能否否在在01V之之间间来来回回摆摆动动，记记下下10s内内电电压压表表指指针针摆摆动动次次数数。在在正正常常情情况况下下，随随着着
9、反反馈馈控控制制的的进进行行，氧氧传传感感器器的的反反馈馈电电压压将将在在0.4V上上下下不不断断变变化化，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。若若电电压压表表指指针针在在10s内内的的摆摆动动次次数数等等于于或或多多于于8次次，则则说说明明氧氧传传感感器器及及反反馈馈控控制制系系统统工工作作正正常常；电电压压表表指指针针若若在在10s内内的的摆摆动动次次数数少少于于8次次，则则说说明明氧氧传传感感器器或或反反馈馈控控制制系系统统工工作作不不正正常常；若若电电压压表表指指针针变变化化依依旧旧缓缓慢慢，则则为为氧氧传传感感器器损损坏或坏或ECU反馈控制电路有故
10、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：拔拔下下氧氧传传感感器器的的线线束束插插头头，使使氧氧传传感感器器不不再再与与ECU连连接接，将将电电压压表表的的正正极极测测笔笔直直接接与与氧氧传传感感器反馈电压输出端连接（下图）器反馈电压输出端连接（下图）发发动动机机正正常常运运转转时时脱脱开开接接在在进进气气管管上上的的曲曲轴轴箱箱强强制制通通风风管管或或其其他他真真空空软软管管，人人为为地地形形成成稀稀混混合合气气，此此时时，电电压压表表读读数数应应下下降降到到0.10.3V。接接上上脱脱开开的的曲曲轴轴箱箱通通风风管管或或真真空空软软管管
11、，再再拔拔下下冷冷却却液液温温度度传传感感器器接接头头，且且用用一一个个48k的的电电阻阻代代替替冷冷却却液液温温度度传传感感器器（或或堵堵住住空空气气滤滤清清器器的的进进气气口口），人人为为地地形形成成浓浓混混合气，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）丰丰田田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。将将发发动动机机在在2500r/min的的转转速速下下运运转转90s以以上上，使使发发动动机机热热车车至至正正常常工工作作温温度度，并并将将电
12、电压压表表的的正正极极测测笔笔和和4A-C发发动动机机的的故故障障诊诊断断插插座座的的OX插插孔孔（4A-GE发发动动机机故故障障诊诊断断插插座座的的E1插插孔孔）连连接接，负负极极测测笔笔和和E（4A-GE发发动动机机故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发发动动机机，应应在在保保持持发发动动机机转转速速为为2500r/min时时检检测测，电电压压表表指指针针若若在在10s内内和和06V范范围围内内摆摆动动8次次以以上上，则则氧氧传
13、传感感器器工工作作正正常常。否否则则，应应仔仔细细地地检检查查系系统统的的导导线线和和接接头头。对对4A-GE发发动动机机，在在保保持持发发动动机机2500r/min的的同同时时，用用导导线线跨跨接接故故障障诊诊断断插插座座上上的的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发发动动机机，其其检检测测方方法法如如下下：从从传传感感器器起起，顺顺着着导导线线找找到到第第一一个个接接头头，并并清清洁洁导导线线以以便便识识别别导导线线的的颜颜色色（下下图图）；然然后后，使使发发动动机机以以1200r/min的的转转速速运运转转2min以以上上，并保持这一转速。并保持这一转
14、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将电电压压表表的的正正极极测测笔笔插插入入黑黑色色导导线线接接头头的的背背面面，电电压压表表的的负负极极测测笔笔搭搭铁铁，此此时时，电电压压表表读读数数应应在在01V之之间间，如如果果电电压压不不在在01V范范围围内内，则则脱脱开开氧氧传传感感器器接接头头，用用一一根根跨跨接接导导线线将将黑黑色色导导线线和和搭搭铁铁线线连连接接起起来来，再再用用电电压压表表测量，读数应小于测量，读数应小于0.2V。（3）北北京京切切诺诺基基氧氧传传感感器器的的检检测测。北北京京切切诺诺基基
15、采采用用的的是是带带加加热热元元件件的的氧氧传传感感器器。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该传传感感器器可可用用DRBII或或DRB测测试试仪仪进进行行测试，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：用用高高阻阻抗抗数数字字式式万万用用表表挡挡对对氧氧传传感感器器进进行行测测试试，拔拔下下氧氧传传感感器器线线束束插插头头，测测试试传传感感器器A、B端子间的电阻值。端子间的电阻值。对对氧氧传传感感器器的的输输出出电电压压
16、进进行行测测试试，良良好好的的氧氧传传感感器器，在在接接线线正正常常情情况况下下，当当发发动动机机处处于于正正常常工工作作温温度度且且稳稳定定运运转转时时，氧氧传传感感器器端端子子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：上上流流动动系系统统（UpstreamSystem）。上上流流动动系系统统是是指指在在氧氧传传感感器器之之前前的的影影响响尾尾气气的的所所有有机机械部件和电子部件。械部件和电子部件。下下流流动动系系统统（DownstreamSystem）。下下流流动动系系统统是是指指位位于于氧氧传传
17、感感器器后后面面的的排排气气系系统统部部件件，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。闭闭环环（CloseLoop）。闭闭环环是是指指发发动动机机ECU根根据据氧氧传传感感器器的的反反馈馈信信号号不不断断地地调调整整混混合合气气的的空空燃燃比比，使使其其值值符符合合规规定定。用用波波形形测测试试设设备备测测得得的的发发动动机机起起动动后后的的氧氧传传感感器器输输出出的的信信号号电电压压波波形形如如下图所示。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）氧氧传传感感器器信信号号波波形形的的检检测测与与分分析析。
18、测测试试氧氧传传感感器器信信号号波波形形有有2种种常常用用的的方方法法：丙丙烷加注法和急加速法。烷加注法和急加速法。丙丙烷烷加加注注法法检检测测氧氧传传感感器器信信号号波波形形及及波波形形分分析析。按按照照波波形形测测试试设设备备使使用用手手册册连连接接好好波波形形测测试设备。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.把把丙丙烷烷接接到到真真空空管管入入口口处处（对对于于有有PCV系系统统或或制制动动助助力力系系统统的的汽汽车车应应在在其其连连接接完完好好的的条条件件下进行测试）。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
19、。d.起起动动发发动动机机，并并使使发发动动机机在在2500r/min下下运运转转23min。e.使发动机怠速运转。使发动机怠速运转。f.打打开开丙丙烷烷开开关关，加加注注丙丙烷烷，直直到到氧氧传传感感器器输输出出的的信信号号电电压压升升高高，此此时时一一个个运运行行正正常常的的燃燃油油反反馈馈控控制制系系统统会会试试图图将将氧氧传传感感器器的的信信号号电电压压向向变变小小的的方方向向拉拉回回；再再继继续续缓缓慢慢地地加加注注丙丙烷烷，直直到到该该系系统统失失去去将将混混合合气气变变稀稀的的能能力力；再再继继续续加加注注丙丙烷烷，直直到到发发动动机机转转速速下下降降100200r/min。这这
20、个个操操作作步步骤骤须须在在2025s内完成。内完成。g.迅迅速速把把丙丙烷烷输输入入端端移移离离真真空空管管，以以造造成成极极大大的瞬时真空泄漏，再关闭丙烷开关。的瞬时真空泄漏，再关闭丙烷开关。h.待待信信号号电电压压波波形形移移动动到到波波形形测测试试设设备备显显示示屏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。一一个个好好的的氧氧传传感感器器应应输输出出如如下下图图所所示示的的信信号号电电压波形，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
21、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-
22、最低信号电压（最低信号电压（0V0V）损损坏坏的的氧氧传传感感器器可可能能输输出出如如下下图图所所示示的的信信号号电电压压波波形形，最最高高信信号号电电压压下下降降至至427mV，最最低低信信号号电电压压小小于于0V，混混合合气气从从浓浓到到稀稀时时信信号号的的响响应应时时间间延延长约长约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）急急加加速速法法检检测测氧氧传传感感器器信信号号
23、电电压压波波形形及及波波形形分分析析。对对有有些些汽汽车车，在在测测试试氧氧传传感感器器的的过过程程中中要要用用手手动动真真空空泵泵使使进进气气压压力力传传感感器器内内的的压压力力稳稳定，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的的转转速速预预热热发发动动机机和和氧氧传传感感器器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内内将将发发动动机机节节气气门门从从全全闭闭（怠怠速速）至至全全开开1次，共进行次，共进行56次；次；c.定定住住屏屏幕幕上上的的波波形形（下下
24、图图）。接接着着就就可可根根据据氧氧传传感感器器的的最最高高、最最低低信信号号电电压压值值和和信信号号的的响响应应时时间间来来判判断断氧氧传传感感器器的的好好坏坏。在在信信号号电电压压波波形形中中，上上升升的的部部分分是是急急加加速速造造成成的的，下下降降的的部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不 要要 使使 发发 动动 机机 空空 转转 转转 速速 超超 过过4000r/min4000r/min，只只要要用用节节气气门门进进行行急急加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氧传传感感器器在在什什么么工工况况下下是是开开环环控控制？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