论文题目:浅谈大众汽车氧传感器故障诊断

论文题目:浅谈大众汽车氧传感器故障诊断 本文主要介绍大众汽车氧传感器及引起的各种故障，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的诊断。 随着汽车技术的发展，世界各国对汽车尾气排放要求越来越严格，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。 一、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 1 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，所以设计氧传感 器的作用将空燃比转换成数据供给引擎计算机进而调整到理论范围，实际常用的 Ｏ2传感器有二氧化锆式和二氧化钛式氧传感器两种，而多用于大众汽车的是二 氧化锆式氧传感器。 二氧化钛型：是高电阻半导体，当表面缺氧时，电阻变小。工作原理：与发 动机冷却液温度传感器相似，二氧化钛式氧传感器的电阻值则随其周围氧含量的 变化而变化。发动机电脑提供氧传感电压为5V，氧传感器变化电压为0.1～4.6V之间，电压值变化，0～2.5V为混合气稀，2.5～5V为混合气浓。 二氧化锆（Zro2）为固态电解质的一种，它有一种特性就是高温时氧离子易 于移动。此型氧传感器将氧化锆烧结成管状，并与内层与外层涂上铂金（Pt），这就是氧化触媒的作用，当氧离子移动时即会产生电动势，而电动势的大小是依 据氧化锆两侧的铂金所接触到的氧而定，最外层则覆盖一层保护壳。如下图 （1）： 2 图（1） 内层铂金层与大气接触，所以氧气浓度高。外层铂金与排气接触，氧气浓度 低。当混合比较高时，排放的废气所含的氧相对地减少。因此二氧化锆两侧的铂 金所接触到的氧气高低落差大，所产生的电动势也相对高（将近1V）；当混合比 较稀时，燃烧后多余的氧气较多，二氧化锆两侧的铂金层的氧气落差小，因此所 产生的电动势低（将近0V）.即下图（2）： 图（2） 3 喷油量少?空燃比大?废气中氧含量大?氧传感器产生电压低?ECU控制喷油量大 喷油量大?空燃比小?废气中氧含量少?氧传感器产生电压高?ECU控制喷油量少 二氧化锆式氧传感器的工作温度需在350度以上其特性才能充分体现，为使 氧传感器尽快达到工作温度，为其附加了一个数4～10Ω的陶瓷加热器，引擎发 动机约30秒钟后达到正常工作温度，输出的电压信号送到ECU放大处理，ECU把高电压信号看作浓混合气，而把低电压信号看作稀混合气根据氧传感器的电压信 号，电脑按照尽可能接近14.7: 1的理论最佳空燃比来稀释或加浓混合气，此过 程将不断地在稀释—加浓—稀释地空燃比进行循环调整，使氧传感器在0.1～0.9V间变换（以50次\min左右）送给电脑，在发动机怠速时实现闭环控制。因 此，氧传感器是电子控制燃油计量的关键传感器。 有一辆捷达GTX电喷发动机轿车，在使用过程会出现排气管冒黑烟、油耗 高、怠速不稳等故障。 4 用专用仪器VAG1552检查发动机电控系统，出现空气流量计G70不 靠信号显示空气流量计有故障，但测量空气流量计的线路及电阻都正常，进一步 检查进行“08读取测量数据块”中的显示组长033的第二区，查氧传感器的电压值为0.1V～0.2V间变动，（正常的应该是电压在0.1～0.9V之间来回变动）电压变动范围很小，就说明氧传感器未起效用。拆卸后发现氧传感器顶尖部位的颜 色是“棕色”。 这种现象是氧传感器中毒，尤其是经常使用含铅的汽车，即使 新的氧传感器，也只能工作几千公里。但往往是由于过高的排气温度，而使铅侵 入其内部，阻碍了氧离子的扩散，使氧传感器失效，失效后的氧传感器不能把真 实的混合气浓度信号传给发动机控制单元，造成喷油量不准确，就会造成上述故 障现象。发动机控制单元在比较空气流量计测量的进气信号和氧传感器测量的错 误的混合气浓度信号后，就会认为空气流量计所测量的信号不准确，于是就记录 了“空气流量计G70不可靠信号”这个故障。由于氧传感器失效后传给发动机控 制单元的信号并不是没有，只是不准确，所以发动机控制单元也没有储存氧传感 器的故障信号。 5 三、 （一）、 有一辆宝来1.6 AWB发动机无负荷踩加速踏板无反应,车主描述已因加速没力故障更换了三无催化转换器。 （二）、 以V.A.G1552进行故障检查发现故障代码18038油门踏板1-G79(1号油门踏板传感器)信号过低、18041油门踏板传感器2-G185（2号油门踏板传感器）不可 靠信号和17510氧传感器加热线路对正极短路和17511氧传感器加热电路功率太 低。由于是加速问题，顾先检查油门踏板传感器，以仪器进行发动机数据流08--062进行检查时发现，踩下油门踏板时1～4区都没有任何反映，又根据线路图进 行油门踏板传感器1-G79和2-G285的元件和线路检测，并没有发现问题，到 此，故障可能在氧传感器上。进入氧传感器的检查：拔下氧传感器的4线插头，根据线路图（下图1）显示氧传感器上1号线是来自燃油继电器（下图2）的87号的电源线，2号线是氧传感器加热电阻到ECU 121/4的接地回路，以万用表量 取氧传感器1和2号的电阻为无穷大，可以判断氧传感器的加热电阻已断路，必 须更换氧传感器，拔下氧传感器的情况下起动发动机，不能加速的故障依然存 在，为了把故障尽可能一次排除又对加热线路进行仔细检查。量取传感器1号 6 线，来自87的电源线与车辆接地有12V电压，但与2号线跨接时并没有电压值，再进行氧传感器2号线与ECU（220）的T121/4号线进行线路检查，测到电阻为0.5欧姆，连接线路正常，现可判断除氧传感器故障外发动机电脑也出现故 障，不能正常给氧传感器接地，因此，对ECU和氧传感器进行了更换，故障排除。 该故障是由于三元催化转换器堵塞后，维修人员更换三元摧化转换器，而拆 卸氧传感器时，氧传感器的线束与传感器没有一起转动（拆卸时只旋转传感器外 体并没有注意需要与连接线一起转动），氧传感器外壳用于固定线束的铁型环已 显松动，氧传感器加热电阻的连接线束是人为损坏造成传感器内短路，并未被当7 时维修人员发现，而换催化器时装回了已损坏的氧传感器，由于线路短路使ECU的线路板在传感器回路处严重损坏（形成短路情况时已使保险丝熔断，因发现保 险丝S243/10A保险丝已被更换成功经验25安培）而刚好ECU损坏的线路板处焊接位置与油门踏板传感器的回路线路析焊接位置很接近，使油门踏板回路线路也 严重烧毁，数据检测连通不到，使检测故障时误认为是油门故障，而真正原因是 氧传感器线路故障。 由于氧传感器老化、线路故障和燃油质量引起的综合性故障， 在维修前要先把车辆的使用运行情况进行分析参考，更重要的是依靠仪器的帮助 结合原理进行分析判断，千万不能胡乱进行零件的更换，以此来提高维修效率， 节省维修时间和费用。 1．张民编《大众宝来维修手册》一汽—大众有限公司2001年6月版 2．张民编《大众捷达维修手册》一汽—大众有限公司1996年10月版 3．张珉豪编《电脑控制引擎系统》欧亚汽车技术有限公司2000年3月版 8