氧传感器故障分析知识分享Word格式.docx

1、空燃比对排气中碳氢化合物（HC）和一氧化碳（CO）的含量有很大影响，在空燃比低于14.7：1时，HC及CO含量降低；如果空燃比高于14.7：1时，HC及CO含量迅速上升。但是，降低空燃比会导致燃烧温度升高，排气中的氮氧化合物（NOX）升高。所以，理想的空燃比应在接近14.7：1的很小范围内。另外三元催化转化器的转化效率只有在空气系数为1的很小范围内最高。如图1所示三元催化转化器对发动机的排放控制具有极其重要的意义。没有三元催化转化器就不可能满足欧洲排放法规。第二代车载故障诊断系统（OBD-） 具1有对三元催化转化器进行故 障诊断的功能。 图1 三元催化转换效率图 而为了对三元催化转化器进行故障

2、诊断，必须在它的前和后各装一个氧传感器（图2）。图2 发动机闭环控制系统正常运行的三元催化转化器因其储氧能力而使后氧传感器的动态响应与前氧传感器相比明显差，后氧传感器动态响应曲线的振幅非常小（图3a）。反之，如果后氧传感器信号电压的波形非常接近前氧传感器，只不过相位略滞后（图3b），则ECU认为三元催化转化器效率过低。因此通过观察前氧传感器和后氧传感器的波形就能判断三元催化转化器是否失效。图3a 正常图形 图3b 非正常图形3、氧传感器的故障诊断3.1 前氧传感器信号电压超出可能范围氧传感器信号电压在空气过量因数=1处发生阶跃。如图4 所示 ，ECU为氧传感器提供了一个450mV电压。在稳定工

3、况下，如果1，则氧传感器信号电压约为1000mV；如果1，则此信号电压约为100mV。如前所述，当ECU进入闭环控制后，氧传感器信号电压应在1000mV和100mV之间不断地波动（图5a）。在加速和减速工况下退出闭环控制，加速工况下混合气加浓，该信 号电压应接近1000mV； 减速工况下混合气变稀，该信号电压应按近100mV。如果在ECU进入闭环控制后该信号电压保持低于175mV达15s，或者在加速工况下该信号电压保持低于600mV达15s，则ECU认为该传感器信号电压偏低，不可信。如果在ECU进入闭环控制后信号电压保持高于800mV达15s，或者在减速工况下该信号电压保持高于110mV达15

4、s，则ECU认为该传感器信号电压偏高，不可信。此时，在满足下列条件的情况下ECU将设置前氧传感器信号电压超出可能范围的故障信息记录：没有节气门位置传感器、燃油蒸发排放控制系统、缺火、进气温度传感器、进气歧管绝对压力传感器、燃油调节、喷油器、废气再循环阀位置传感器、冷却液温度传感器、曲轴位置传感器和空气流量传感器的故障信息记录。二、 图4 氧传感器电压输出特性图 3.2 前氧传感器信号电压响应速度过低如图5b和图5c所示，随着氧传感器的老化，其信号电压响应速度越来越低，表现为动态响应曲线趋于平缓。在ECU进入闭环控制的情况下，ECU连续监测氧传感器一段时间（例如100s），记录其信号电压，每次从

5、低于300mV到高于600mV（混合气从稀到浓）和从高于600mV到低于 300mV（混合气从浓到稀）跳变所经历的时间及跳变的次数，简单的说氧传感器输出电压的跳变数量每10秒钟变化不少于8次，如达不到则ECU认为该氧传感器已老化。在此以特别注意：如果缺少以下几种信号，ECU将设置前氧传感器信号电压响应速度过低的故障信息记录：节气门位置传感器、燃油蒸发排放控制系统、缺火、进气温度传感器、进气歧管绝对压力传感器、燃油调节、喷油器、废气再循环阀位置传感器、冷却液温度传感器、曲轴位置传感器和空气流量传感器的故障信息记录。图5氧传感器动态响应曲线 3.3 前氧传感器信号电压跳变频率过低由图5不难看出，随

6、着氧传感器的老化，信号电压跳变的频率逐渐减小，如果在闭环控制的情况下，100s的监测期间中信号电压从低到高和从高到低的跳变次数均小于45次，则ECU认为该氧传感器已老化。3.4 前氧传感器活性不足如前所述，在闭环控制的情况下，氧传感器信号电压应在100mV-1000mV不断地跳变，这是氧传感器有活性的表现。如果该信号电压稳定在450mV附近，即在400mV和500mV之间达30s以上，则不论ECU是否进行闭环控制，均表明该传感器活性不足或信号电路为开路。此时，在满足下列条件的情况下ECU将设置前氧传感器活性不足的故障信息记录：3.5 前氧传感器加热器加热过慢发动机起动后，氧传感器的加热器通电加

7、热氧传感器，使它很快得到活性，也就是很快令其信号电压或者低于300mV，或者高于600mV，而不会停留在300mV-600mV。不论ECU是否进行闭环控制，只要发动机起动后前氧传感器信号电压停留在300mV-600mV的时间超出规定值（45s），ECU记录氧传感器故障。在满足下列条件的情况下，ECU将设置前氧传感器加热器加热过慢的故障信息记录：没有节气门位置传感器、燃油蒸发排放控制系统缺火、进气温度传感器、进气歧管绝对压力传感器、燃油调节、喷油器、废气再循环阀位置传感器、冷却液温度传感器，曲轴位置传感器和空气流量传感器的故障信息记录；在有些系统中，例如BOSCH公司的Motronic系统中，E

8、CU直接监测氧传感器加热器的电阻值并检验其可信度。3.6 后氧传感器故障诊断在三元催化转化器后加设一个氧传感器，这是OBD-区别于OBD-的重要标志之一。后氧传感器的首要任务是与前氧传感器相配合，对三元催化转化器进行故障监测。其次才是作为前氧传感器的补充，进行闭环控制。由于三元催化转化器对废气中的氧有储存作用，后氧传感器的动态响应曲线自然与前氧传感器不同，所以故障的判别标准也有区别。3.7 后氧传感器信号电压超出可能范围与前氧传感器信号电压过低或过高故障监测程序的差别在于，后氧传感器的无故障判别标准较为宽松，被判为故障的指示数值范围更小，即信号电压在ECU进行闭环控制情况下低于75mV达150

9、s，才算过低；高于999mV或在减速工况下须高于200mV达105s，才算过高。3.8 后氧传感器活性不足后氧传感器被判为活性不足的指标数值范围也比前氧传感器小。如果说前氧传感器信号电压在400mV-500mV保持达30s为活性不足的话，那么后氧传感器信号电压在425mV -475mV，保持100s才是活性不足。3.9 后氧传感器加热器加热过慢发动机起动后后氧传感器得到活性前所经历的时间超过215s才算加热器有故障。4.故障实例捷达5气门发动机，行驶里程1万公里故障现象：怠速抖动、冒黑烟，最高车速60km/h故障原因：氧传感器失效故障排除：阅读故障码，读得三个故障码 00533（怠速自适应超限

10、）、00553（空气流量计信号不可靠-偶发）、00518（节起门控制组件故障-偶发）。清除故障码后发动机恢复正常运转，不再冒黑烟，再次读码没有故障码。可不到一个月又出现上述故障，接上示波器观察氧传感器波形，发现氧传感波形已没有明显变化，电压脉冲在0.11v左右。诊断到此，故障已明了，由于氧传感器输出脉冲信号很低， 这样就使发动机电脑认为混合器太稀而加大喷油量，而当混合器过浓造成怠速调节超限时，发动机控制单元便认为空气流量计信号不可靠，即空气流量计信号点压过低，不可信。而捷达5阀汽车为直动式怠速控制系统，它是通过怠速电机通过传动机构直接控制节气门的开度的，而发动机电脑发出了控制指令，而执行机构不

11、能很好的执行，电脑认为节气门控制组件出现故障，从而在发动机控制单元生成上述三个故障码。由于氧传感器的失效是要经过一个过程的，随着时间的推移氧传感器的故障现象表现的明朗起来，更换氧传感器后故障彻底排除。由于这个车辆经常去外地，经常去一些小加油站加油，加了含铅的汽油，因此造成氧传感器铅中毒致而导致失效。总结：对于氧传感器器的故障直接的表现形式就是尾气排放超标，引起排放超标的故障原因有很多种，只要掌握其基本的工作原理才能对汽车电控部分的故障进行分析、判断以及排除。二、氧传感器故障及原因分析1）氧传感器的故障及原因当氧传感器或线路有故障时，容易产生下列故障：废气排放超标；怠速不稳；空燃比不正确；油耗上

12、升。氧传感器失效后，会使发动机怠速运转不稳，油耗增加，排气管冒黑烟。常见故障是氧传感器因堵塞中毒而失效。产生上述故障的原因主要有以下几点。a.氧传感器的陶瓷硬而脆，用硬物敲击或用强烈气流吹洗都可能使其碎裂而失效。处理时要特别小心，发现问题要及时更换。b氧传感器内部进入油污或尘埃等沉积物时，阻碍外部空气进入氧传感器内部，会使传感器的输出信号改变，不能正确修正空燃比。表现为油耗上升，排放浓度明显增加，此时将沉积物除净就会使其恢复正常工作。c氧传感器中毒，尤其是在以前使用加铅汽油，使氧传感器铅中毒而失效。另外，氧传感器发生硅中毒也是常有的事。汽油和润滑油中含有的硅化合物燃烧后生成的二氧化硅，硅橡胶密

13、封垫圈使用不当散发出的有机硅气体，都会使传感器失效。因此，要使用质量高的燃油和润滑油。修理时要正常选用和安装橡胶胶垫，传感器上涂制造厂规定使用的溶剂和防粘剂等。d对于加热型氧传感器，如果加热器电阻烧蚀，很难使传感器达到正常工作温度而失去作用。一般加热电阻的阻值为57，如果电阻值为无穷大，则应更换传感器。2）氧传感器的就车检查外观法。通过观察氧传感器的颜色，可简易判断氧传感器的故障。a淡灰色顶尖，是氧传感器的正常颜色。b白色顶尖，由硅污染造成的，此时必须更换氧传感器。c棕色顶尖，由铅污染所致。d.黑色顶尖，由积炭造成。在排除发动机积炭故障后，一般可以自动清除氧传感器上的积炭。氧传感器有加热式（三

14、线式）和非加热式（单线式）两种。对于加热式，应检查其加热器电阻。氧传感器电阻的检查。其检查方法是：拔下氧传感器的线束插头，用万用表测量其接线端中加热器的两根接线柱之间的电阻，其值应为440。否则应更换氧传感器。氧传感器电压的检查。在接线良好时，使发动机处于工作温度并高怠速运转，用内阻大于10M的数字式万用表测量氧传感器的输出电压。良好的传感器，电压应在01V之间切换。如果电压保持0V和1V不变，则反复使发动机转速升高或下降，此时若测得的电压仍为0V，则传感器已坏。若测得电压为1V左右但不切换，可拆去制动器的真空助力软管，真空大量泄漏后混合气变稀，此时若产生电压切换则传感器良好，否则，说明氧传感器发生中毒，应予以更换。氧化钛式氧传感器会发生中毒等故障，在采用上述