奥迪汽车氧传感器的故障诊断与分析.doc

1、奥迪汽车氧传感器故障诊断与分析奥迪汽车氧传感器的故障诊断与分析摘 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Analysis and fault diagnosis ofAudiautomotive oxygen sensorAbstact:This paper intro

2、duces the diagnosis and analysis of automotive oxygen sensor and caused by various faults. The oxygen sensor in automotive electronic control to enable gas mixture air-fuel ratio to achieve the best, correction of the oxygen sensor of the actual injection time than the percentage of preset basic inj

3、ection time lengthen or shorten the between - 10% - 10%.Oxygen sensor in vehicle malfunction is caused by aging, the fault line and fuel quality, I according to the actual work experience, on oxygen sensor fault diagnosis and analysis caused by the fault of the reasons.Keywords： Automotive；oxygensen

4、sor；fault diagnosis目 录中文摘要 中文关键词1英文摘要 英文关键词1前 言1第一章 奥迪汽车氧传感器两种材料的发展与应用1 1.1 奥迪汽车氧传感器的特点11.2 两种材料的汽车氧传感器的发展21.3 氧传感器应用在汽车上的意义21.4 汽车氧传感器的结构和工作原理41.4.1 氧化锆式氧传感器61.4.2 氧化钛式氧传感器7第二章 奥迪汽车氧传感器的检测与常见故障102.1 奥迪汽车氧传感器的基本电路102.2 奥迪汽车氧传感器主要故障和引起的原因10第三章 氧传感器的检测和清洗方法18 3.1 电阻电压法检测18 3.2 汽车氧传感器的清洗方法18第四章 结束语18参考

5、文献19致 谢20前 言 为了满足日益严格的汽车排放法规，从20世纪60年代后期就开始了汽车排气净化措施的研究，采用了多种机内、机外的净化措施。其中电子燃油喷射闭环控制系统加三效催化转化器的净化措施的净化效果最佳，随着其技术发展可满足不同阶段的排放标准，氧传感器作为发动机电子闭。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

6、文主要介绍这两种传感器。近年来，随着汽车行业的高速发展和各国对汽车尾气排放控制的日益严苛，汽车氧传感器的应用也得到了快速展。汽车氧传感器是汽车电控燃油喷射系统（EFI）中的重要部件，一般用于采用电喷系统的汽油车中。汽车氧传感器是一种固体电解质氧传感器，其输出信号稳定可靠，抗干扰性能强，安装在汽车排气管中用于测量汽车排放尾气中的氧含量，并将其转化成电信号，然后反馈给控制电元，控制单元根据其反馈信号对引擎的空燃比AF进行调节，使汽车动力性能和燃油消耗达到最佳配比，减少尾气排放污染。在汽车尾气中，对人体有害的气体主要有三种：CO、HC和N Ox。为控制这三种有害气体的排放，绝大多数汽车都采用三元催化

7、转换器（TWC）对尾气进行净化。然而，TWC的使用条件相当严苛，除了要达到较高工作温度外，还要求在空燃比接近理论空燃比14.7:1的情况下达到最大的净化效果。氧传感器的应用使这一问题得到很好的解决。氧传感器也称气体浓度传感器，是发动机电控系统中一个非常重要的传感器。其功能是通过监测排气中氧离子的含量来获得混合气的空燃比信号，并将空燃比信号转变成电子信号输入发动机ECU。ECU根据氧传感器信号对喷油时间进行修正，实现空燃比反馈控制（闭环控制），从而将空燃比制在14.7左右（过量空气系数为0.981.02），使发动机得到最佳浓度的混合气，从而达到降低有害气体排放和节油的目的。 目前，汽车发动机燃油

8、喷射系统采用的氧传器分为氧化锆型传感器和氧化钛型传感器俩中。氧化锆型传感器又分为加热型和非加热型，氧化钛型传感器一般都为加热型。由于氧化钛型传感器价格便宜，且不易受到硅离子的腐蚀，因此大多汽车都采用氧化钛型传感器。第一章 奥迪汽车氧传感器的两种材料的发展与应用1.1 奥迪汽车氧传感器的特点 由于奥迪奇汽车氧传感器只在闭环控制期间进行反馈作用，因此在开环控制期间的发动机工况不良，则与氧传感器无关。我们知道，氧传感器输出电压信号在理论空燃比（14.7:1）处发生跃变，ECU有效利用这一空燃比反馈信号，将其与基准电压进行比较，判定混合气的浓稀程度，这就是空燃比的反馈控制。反馈控制只在闭环控制期间进行

9、，在开环控制期间则解除，如以下工况：（1）发动机起动时；（2）起动后燃油增量修正（加浓）时；（3）冷却水温度低使燃油增量修正时；（4）节气门全开(大负荷、高转速)时；（5）加减速燃油量修正时；（6）燃油中断供油时；（7）氧传感器空燃比过稀信号持续时间大于规定值(如10s以上)时；（8）氧传感器空燃比过浓信号持续时间大于规定值(如10s以上)时；（9）氧传感器温度在300以下时。可以看出至少在冷车、急加减油门、大负荷等工况下氧传感器不参与混合气比的控制，因此这些工况下发动机性能不良问题则与氧传感器无关，这种理解正确，举例说明:一辆上海桑塔纳2000 GL I 型电喷轿车，间歇性产生冷、热车时怠速

10、抖动，加速回火，严重时车辆难以行驶。该车曾在特约维修站检查数次均无结论。首先使用中文1552专用解码器读取故障代码，只显示：00561混合气适配超过调节界限。消码后故障减轻，读取数据流，在001组第3区，氧传感器信号在0.10.9V之间变动，频率可达8次/10秒，其他数据亦正常。故障重现后再次读码依然是00561，同时又发现一个有趣的现象:拆除蓄电池线后，再装复起动，故障消失得更快。如此反复，最后决定更换氧传感器。故障彻底排除。事实说明，氧传感器的失效或性能减弱，会对大部分工况都造成较严重的影响，因此，上面的理解是错误的。当然这与理论并不相违，而是忽视了一个重要的ECU功能作用:空燃比和学习控

11、制，也叫做学习修正值。对于某一型号的发动机来说，各工况下的基本喷射持续时间是标准数据，均按照ECU存储器ROM中的数据进行，但在实际运行过程中，由于发动机性能的变化，空气系统、供油系统的性能变化，可能会造成实际空燃比相对于理论空燃比的偏离不断增大，氧传感器反馈信号修正范围是有限的当超出修正范围，就会造成控制上的困难。为此ECU将根据反馈修正值的偏离情况，设定一个学习修正值，以实现燃油喷射持续时间的总修正。另外，学习修正值既便在点火开关关闭，也存储在ECU的EPROM中（有一根电源线与蓄电池相连接)，做到持续进行修正。至此，我们跳出第一个理解误区，并得到以下结论：（1）由于ECU学习控制功能，实

12、际上混合比的控制是一个渐进、持续的自适应过程，当氧传感器由于某种；原因引起的反馈信号精确度的降低，会使ECU对混合比控制总修正量出现偏差，逐渐超出调整极限，并设定故障码00561。（2）故障代码的设定将启动备用喷油模式，发动机性能受到影响，既使不产生故障代码，由于持续学习修正作用在下次起动中依然有效。此时氧传感器在开环控制期间不进行反馈作用，其影响己由自适应功能体现出来，故障的根源依然是氧传感器。（3）拆除蓄电池线，学习修正值即被清除，系统恢复至初始状态，故障往往会暂时消失。氧传感器电压变化频率达到8次/10秒以上，可认为是良好的。氧传感器的性能是通过信号变化快慢体现出来的，表征反馈作用的精确

13、度和灵敏度，通常认为8次/10秒以上的变化频率是良好的。实践证明，以此频率作为检测标准常常会引起误判，主要有两个原因：检测仪器的精度和检测人员的经验与技巧。说明如下： 专用解码器的屏显大部分是数字式的，而数字会有明显的时滞现象，响应性较差，实际观测到的信号变化与其真实的变化会有较大差异，那么8次/10秒这样的频率最多只能作为参考，不可作为氧传感器失效的标准。这也是特约维修站检测失误的原因。曾对新更换的桑塔纳20OOGLi型氧传感器观测，发现其频率可达20次/10秒以上，由此可见灵敏度的重要性。 频率的读取方法因人而异，结果也大不一样，由此也会带来误判。修理人员一般采取某段时间内氧传感器信号变化

14、次数的平均值作为计算方法，这种方法本身无可非议，但氧传感器本身特性决定了在不同工况及工况变化过程中频率也是不同的。如在急加速加浓时，信号会跃变至0.60.9V，急减收油门时，信号会跃变至0.10.3V，而在跃变期间信号会快速地变化，我们认为在跃变期间进行信号频率计算，其准确性是最高的，反之，如果在平稳的热车怠速工况下去读取，最多只能判断信号是否变化，而得到的频率则很难说明什么问题。氧传感器在不同车型中，故障现象是相同或相似的。接触过的同行中，能够对氧传感器采取重视态度的很少。这有历史的原因，由于早期的电喷车都是进口原装车，特别是日本车系占了很大的国内市场，当你拔下氧传感器插头，发动机工况看不出

15、多大变化，最多故障灯点亮，一样可照常行驶。久而久之形成了氧传感器可有可无的观念。但近年来环保法规的不断完善促使各生产厂家对发动机尾气排放的控制愈加精确，氧传感器在系统控制设计阶段便作为一个不容忽视的主要参数，因而对发动机工况的影响更为显著。倘若维修人员还没有意识到这一点，再加上新车型的更换速度加快，缺少必要的经验积累，一旦故障出现往往局限于更换火花塞、高压线，或清洗节气门体、喷油器的常规作业，很少去考虑氧传感器的因素。即使有这种念头，也不会轻易更换。因此也就有了20天内更换5个氧传感器的记录。下图是大众/奥迪车系的三种车型氧传感器故障产生时的症状。如下图1-1所示：图1-1 氧传感器故障图 可以看出既使同一车系，在不同的车型，氧传感器故障特症也会有如此大的差异。 1.2 两种材料的汽车氧传感器的发展（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