汽车氧传感器的故障检

汽车氧传感器的故障检

院别

专业 汽车检测与维修 学生姓名 成 绩

指导教师

摘 要

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。而氧传感器一旦出现故障，将使电子燃油喷射系统的电脑不能得到排气管中氧浓度的信息，因而不能对空燃比进行反馈控制，会使发动机油耗和排放污染增加，发动机怠速不稳、缺火、喘振等故障现象。因此，必须及时的进行故障检测和排除故障或更换。

汽车氧传感器的故障检测 目 录

前 言……………………………………………

1 汽车氧传感器的结构特点 ........................................

1.1 氧传感器的组成 .........................................

1.2 氧传感器的工作原理 .....................................

1.3 氧化钛型氧传感器 .......................................

2 汽车氧传感器的技术特点 ........................................

2.1 氧传感器的作用 .........................................

2.2 氧传感器技术特点分析 ...................................

2.2.1 氧传感器是一种热敏电压型传感器 ...................

2.2.2 氧传感器的故障确认采取“时域判定法” .............

2.2.3. 氧传感器是一种多元故障的“报警器” ..............

2.3 简单介绍现在氧传感器技术的发展情况 ....................

2.3.1. 摩擦电极引线方式的氧传感器 .....................

2.3.2. 新型氧传感器 ...................................

3 氧传感器故障对发动机的影响分析 ...............................

3.1 氧传感器引起的故障现象 ................................

3.2 电控发动机氧传感器故障分析 ............................

3.3 氧传感器常见故障 ......................................

3.3.1. 氧传感器中毒 ...................................

3.3.2. 积碳 ...........................................

3.3.3. 氧传感器陶瓷碎裂 ..............................

3.3.4. 加热器电阻丝烧断 ...............................

3.4 维修氧传感器的注意事项 ................................

4 汽车氧传感器典型故障分析 .....................................

4.1 故障现象 ..............................................

4.2 故障检修与诊断 ........................................

结 论..........................................................

参考文献.......................................................

前 言

随着汽车工业的发展和汽车保有量的急剧增加，汽车排放对大气的污染已经构成了公害．它恶化了人类的生存环境，影响了人们的身体健康，已发展成为严重的社会问题。在有些大城市，汽车废气排放已经接近或超过环境容量。为了保护日益恶化的地球环境，世界各国先后出台了便为严格的汽车污染物排放标准。汽车生产商在汽车的生产设计过程中，加设了减少对空气污染的辅助装置，如在电控燃油喷射技术的基础上，采用三元催化器，就可以获得更高净化率的排放控制，但是为了能最有效地使用三元催化器，必须精确地控制空燃比，使它始终接接理论空燃比。因此在排气管上增加了一个氧传感器，经常地检测排气的质量，并将其变换成电信号传给ECU。发动机控制单元ECU根据氧传感器提供的信号，不断地检测和调整发动机喷油器的喷油量，使发动机在多数情况下都工作在理论空燃比附近，实现了喷油的闭环控制，也有效地的提高发动机性能及整车的经济性。汽车行业是目前国际上应用传感器最大市场之一，现在世界上汽车年产量在4000万辆以上，其中日本的年产量达1000万辆以上。从世界各国公布的专利情况来看，各主要汽车生产厂家和电气、元件生产厂家，都很重视汽车传感器的研制和生产。而氧传感器的申报专利数，居汽车传感器的首位，这反映了该传感器的技术难度和各国的重视程度。控制

汽车空燃比用的氧传感器在日本以每年50％-60％的速度增长。就我国来说，仅近三年需改加氧传感器的旧车就超过2000万辆，每年新生产的轿车所需的氧传感器也超过200万个。目前，一辆普通家用轿车大约要安装几十到近百只传感器，而豪华轿车上的传感器数量可多达200余只。据报道，2000年汽车传感器的市场为61.7亿美元(9.04亿件产品)，2005年达到84.5亿美元(12.68亿件产品)，增长率为6.5％(按美元计)和7.0％(按产品件数计)，所以，氧传感器的市场前景非常广阔，对氧传感器的研究也成为热点。

1汽车氧传感器的结构特

1.1氧传感器的组成

氧传感器利用了Nernst原理。

其核心元件是多孔的ZrO2陶瓷管，它是一种固态电解质，两侧面分别烧结上多孔铂（Pt）电极。在一定温度下，由于两侧氧浓度不同，高浓度侧(陶瓷管内侧4)的氧分子被吸附在铂电极上与电子（4e）结合形成氧离子O2- ，使该电极带正电，O2- 离子通过电解质中的氧离子空位迁移到低氧浓

度侧(废气侧)，使该电极带负电, 即产生电势差。

当空燃比较低时(浓混合气)，废气中的氧较少，因此陶瓷管外侧氧离子较少，形成1.0V左右的电动势；当空燃比等于14.7时，此时陶瓷观内外两侧产生的电动势为0.4V～0.5V， 该电动势为基准电动势；当空燃比较高时（稀混合气），废气中氧含量较高，陶瓷管内外的氧离子浓度差较小，所以产生电动势很低，接近为零。

加热型氧传感器： 如图1-1所示。加热型氧传感器抗铅能力强；对排气温度依赖少，能在负荷低、废气温度较低的情况下照常发挥作用；起动后迅速进入闭环控制。

图1-1 加热型管式氧传感器核心元件

1.2氧传感器的工作原理

氧传感器是利用陶瓷敏感元件测量各类加热炉或排气管道中的氧电势，由化学平衡原理计算出对应的氧浓度，达到监测和控制炉内燃烧空燃比，保证产品质量及尾气排放达标的测量元件，广泛应用于各类煤燃烧、油燃烧、气燃烧等炉体的气氛控制。它是目前最佳的燃烧气分测量方式，具有结构简单、响应迅速、维护容易、使用方便、测量准确等优点。运用该传感器进行燃烧气氛测量和控制既能稳定和提高产品质量，又可缩短生产周期，节约能源，如图1-2所示 。

图1-2 氧传感器

汽车氧传感器的故障检

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摘 要

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。而氧传感器一旦出现故障，将使电子燃油喷射系统的电脑不能得到排气管中氧浓度的信息，因而不能对空燃比进行反馈控制，会使发动机油耗和排放污染增加，发动机怠速不稳、缺火、喘振等故障现象。因此，必须及时的进行故障检测和排除故障或更换。

汽车氧传感器的故障检测 目 录

前 言……………………………………………

1 汽车氧传感器的结构特点 ........................................

1.1 氧传感器的组成 .........................................

1.2 氧传感器的工作原理 .....................................

1.3 氧化钛型氧传感器 .......................................

2 汽车氧传感器的技术特点 ........................................

2.1 氧传感器的作用 .........................................

2.2 氧传感器技术特点分析 ...................................

2.2.1 氧传感器是一种热敏电压型传感器 ...................

2.2.2 氧传感器的故障确认采取“时域判定法” .............

2.2.3. 氧传感器是一种多元故障的“报警器” ..............

2.3 简单介绍现在氧传感器技术的发展情况 ....................

2.3.1. 摩擦电极引线方式的氧传感器 .....................

2.3.2. 新型氧传感器 ...................................

3 氧传感器故障对发动机的影响分析 ...............................

3.1 氧传感器引起的故障现象 ................................

3.2 电控发动机氧传感器故障分析 ............................

3.3 氧传感器常见故障 ......................................

3.3.1. 氧传感器中毒 ...................................

3.3.2. 积碳 ...........................................

3.3.3. 氧传感器陶瓷碎裂 ..............................

3.3.4. 加热器电阻丝烧断 ...............................

3.4 维修氧传感器的注意事项 ................................

4 汽车氧传感器典型故障分析 .....................................

4.1 故障现象 ..............................................

4.2 故障检修与诊断 ........................................

结 论..........................................................

参考文献.......................................................

前 言

随着汽车工业的发展和汽车保有量的急剧增加，汽车排放对大气的污染已经构成了公害．它恶化了人类的生存环境，影响了人们的身体健康，已发展成为严重的社会问题。在有些大城市，汽车废气排放已经接近或超过环境容量。为了保护日益恶化的地球环境，世界各国先后出台了便为严格的汽车污染物排放标准。汽车生产商在汽车的生产设计过程中，加设了减少对空气污染的辅助装置，如在电控燃油喷射技术的基础上，采用三元催化器，就可以获得更高净化率的排放控制，但是为了能最有效地使用三元催化器，必须精确地控制空燃比，使它始终接接理论空燃比。因此在排气管上增加了一个氧传感器，经常地检测排气的质量，并将其变换成电信号传给ECU。发动机控制单元ECU根据氧传感器提供的信号，不断地检测和调整发动机喷油器的喷油量，使发动机在多数情况下都工作在理论空燃比附近，实现了喷油的闭环控制，也有效地的提高发动机性能及整车的经济性。汽车行业是目前国际上应用传感器最大市场之一，现在世界上汽车年产量在4000万辆以上，其中日本的年产量达1000万辆以上。从世界各国公布的专利情况来看，各主要汽车生产厂家和电气、元件生产厂家，都很重视汽车传感器的研制和生产。而氧传感器的申报专利数，居汽车传感器的首位，这反映了该传感器的技术难度和各国的重视程度。控制

汽车空燃比用的氧传感器在日本以每年50％-60％的速度增长。就我国来说，仅近三年需改加氧传感器的旧车就超过2000万辆，每年新生产的轿车所需的氧传感器也超过200万个。目前，一辆普通家用轿车大约要安装几十到近百只传感器，而豪华轿车上的传感器数量可多达200余只。据报道，2000年汽车传感器的市场为61.7亿美元(9.04亿件产品)，2005年达到84.5亿美元(12.68亿件产品)，增长率为6.5％(按美元计)和7.0％(按产品件数计)，所以，氧传感器的市场前景非常广阔，对氧传感器的研究也成为热点。

1汽车氧传感器的结构特

1.1氧传感器的组成

氧传感器利用了Nernst原理。

其核心元件是多孔的ZrO2陶瓷管，它是一种固态电解质，两侧面分别烧结上多孔铂（Pt）电极。在一定温度下，由于两侧氧浓度不同，高浓度侧(陶瓷管内侧4)的氧分子被吸附在铂电极上与电子（4e）结合形成氧离子O2- ，使该电极带正电，O2- 离子通过电解质中的氧离子空位迁移到低氧浓

度侧(废气侧)，使该电极带负电, 即产生电势差。

当空燃比较低时(浓混合气)，废气中的氧较少，因此陶瓷管外侧氧离子较少，形成1.0V左右的电动势；当空燃比等于14.7时，此时陶瓷观内外两侧产生的电动势为0.4V～0.5V， 该电动势为基准电动势；当空燃比较高时（稀混合气），废气中氧含量较高，陶瓷管内外的氧离子浓度差较小，所以产生电动势很低，接近为零。

加热型氧传感器： 如图1-1所示。加热型氧传感器抗铅能力强；对排气温度依赖少，能在负荷低、废气温度较低的情况下照常发挥作用；起动后迅速进入闭环控制。

图1-1 加热型管式氧传感器核心元件

1.2氧传感器的工作原理

氧传感器是利用陶瓷敏感元件测量各类加热炉或排气管道中的氧电势，由化学平衡原理计算出对应的氧浓度，达到监测和控制炉内燃烧空燃比，保证产品质量及尾气排放达标的测量元件，广泛应用于各类煤燃烧、油燃烧、气燃烧等炉体的气氛控制。它是目前最佳的燃烧气分测量方式，具有结构简单、响应迅速、维护容易、使用方便、测量准确等优点。运用该传感器进行燃烧气氛测量和控制既能稳定和提高产品质量，又可缩短生产周期，节约能源，如图1-2所示 。

图1-2 氧传感器