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毕业设计(论文)题目：氧传感器故障诊断与分析学院汽车交通学院年级专业汽车运用技术学号学生姓名指导教师2013年月四川科技职业学院毕业设计(论文)第2页授人以渔能力为本毕业设计(论文)鉴定表院系汽车交通学院专业汽车运用年级姓名题目氧传感器故障诊断与分析指导教师评语过程得分：(占总成绩20%)是否同意参加毕业答辩指导教师(签字)答辩教师评语答辩得分：(占总成绩80%)毕业论文总成绩等级：答辩组成员签字年月日四川科技职业学院毕业设计(论文)第3页授人以渔能力为本毕业设计(论文)任务书班级学生姓名学号发题日期：年月日完成日期：月日题目氧传感器故障诊断与分析1、本论文的目的、意义2、学生应完成的任务四川科技职业学院毕业设计(论文)第4页授人以渔能力为本3、论文各部分内容及时间分配：(共20周)第一部分(周)第二部分(周)第三部分(周)第四部分(周)第五部分(周)评阅及答辩(周)备注指导教师：年月日审批人：年月日四川科技职业学院毕业设计(论文)第5页授人以渔能力为本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;诊断四川科技职业学院毕业设计(论文)第6页授人以渔能力为本目录第一章绪论............................................................71.1、两种材料的氧传感器的发展........................................71.1.1、氧传感器应用在汽车上的意义..................................7第二章、氧传感器的结构和工作原理.......................................92.1、氧化锆式氧传感器................................................92.1.1、氧化钛式氧传感器...........................................11第三章、氧传感器的检测................................................133.1、氧传感器的基本电路.............................................13第四章、氧传感器的常见故障............................................154.1主要故障和引起原因...............................................15第五章、氧传感器的检测与清洗方法......................................175.1、电阻电压法检测.................................................175.1.1、氧传感器的清洗方法如下：...................................19第六章、案例分析......................................................20结论..................................................................22致谢..................................................................23参考文献：............................................................24四川科技职业学院毕业设计(论文)第7页授人以渔能力为本第一章绪论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。本文主要介绍这两种传感器。1.1、两种材料的氧传感器的发展（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）二氧化钛传感器发展二氧化钛（TiO2）属N型半导体材料，其阻值大小取决于材料温度及周围环境中氧离子的浓度，因此可以检测排气中的氧离子浓度。氧化物半导体表面可选择性地吸附某种气体，利用其氧化物薄膜的电阻率变化可制成气敏元件是由日本的清山哲郎在1962年。而二氧化钛传感器在汽车上的应用是日本于1982年才开始使用，丰田公司于1984年研制成功了管芯式氧化钛传感器，1985年研制成功厚膜式氧化钛传感器并批量生产，并且之后在全球得到迅速的发展。氧化钛式一般都为加热型传感器，由于价格便宜，且不易受到硅离子的腐蚀，因此随着新技术，特别是纳米加工技术发展，二氧化钛传感器将更具有广阔的前景。1.1.1、氧传感器应用在汽车上的意义四川科技职业学院毕业设计(论文)第8页授人以渔能力为本在使用三元催化转换器以减少排气污染的发动机上，氧传感器是必不可少的元件。由于混合气的空燃比一旦偏离理论空燃比，三元催化剂对CO、HC和NOx的净化能力将急剧下降，故在排气管中安装氧传感器，用以检测排气中氧的浓度，并向ECU发出反馈信号，再由ECU控制喷油器喷油量的增减，从而将混合气的空燃比控制在理论值附近。四川科技职业学院毕业设计(论文)第9页授人以渔能力为本第二章、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，故在排气管中插入氧传感器，借检测废气中的氧浓度测定空燃比。并将其转换成电压信号或电阻信号，反馈给ECU。ECU控制空燃比收敛于理论值。目前使用的氧传感器有氧化锆式和氧化钛式两种，其中应用最多的是氧化锆式氧传感器。2.1、氧化锆式氧传感器氧化锆式氧传感器的基本元件是氧化锆陶瓷管（固体电解质），亦称锆管。锆管固定在带有安装螺纹的固定套中，内外表面均覆盖着一层多孔性的铅膜，其内表面与大气接触，外表面与废气接触。氧传感器的接线端有一个金属护套，其上开有一个用于锆管内腔与大气相通的孔；电线将锆管内表面铂极经绝缘套从此接线端引出。如图2-1所示。四川科技职业学院毕业设计(论文)第10页授人以渔能力为本图2-1氧化锆式传感器氧化锆在温度超过300℃后，才能进行正常工作。早期使用的氧传感器靠排气加热，这种传感器必须在发动机起动运转数分钟后才能开始工作，它只有一根接线与ECU相连。现在，大部分汽车使用带加热器的氧传感器，这种传感器内有一个电加热元件，可在发动机起动后的20-30s内迅速将氧传感器加热至工作温度。它有三根接线，一根接ECU，另外两根分别接地和电源。锆管的陶瓷体是多孔的，渗入其中的氧气，在温度较高时发生电离。由于锆管内、外侧氧含量不一致，存在浓差，因而氧离子从大气侧向排气一侧扩散，从而使锆管成为一个微电池，在两铂极间产生电压。当混合气的实际空燃比小于理论空燃比，即发动机以较浓的混合气运转时，排气中氧含量少，但CO、HC、H2等较多。这些气体在锆管外表面的铅催化作用下与氧发生反应，将耗尽排气中残余的氧，使锆管外表面氧气浓度变为零，这就使得锆管内、外侧氧浓差加大，两铅极间电压陡增。因此，锆管氧传感器产生的电压将在理论空燃比时发生突变：稀混合气时，输出电压几乎为零；浓混合气时，输出电压接近1V。要准确地保持混合气浓度为理论空燃比是不可能的。实际上的反馈控制只能使混合气在理论空燃比附近一个狭小的范围内波动，故氧传感器的输出电压在0.1-0.8V之间不断变化（通常每10s内变化8次以上）。如果氧传感器输出电压变化过缓（每1Os少于8次）或电压保持不变（不论保持在高电位或低电位），则表明氧传感器有四川科技职业学院毕业设计(论文)第11页授人以渔能力为本故障，需检修。2.1.1、氧化钛式氧传感器氧化钛式氧传感器是利用二氧化钛材料的电阻值随排气中氧含量的变化而变化的特性制成的，故又称电阻型氧传感器。二氧化钛式氧传感器的外形和氧化锆式氧传感器相似，在传感器前端的护罩内是一个二氧化钛厚膜元件。纯二氧化钛在常温下是一种高电阻的半导体，但表面一旦缺氧，其品格便出现缺陷，电阻随之减小。由于二氧化钛的电阻也随温度不同而变化，因此，在二氧化钛式氧传感器内部也有一个电加热器，以保持氧化钛式氧传感器在发动机工作过程中的温度恒定不变。如下图2-2所示。图2-2氧化钛式氧传感器ECUB+端子将一个恒定的1V电压加在氧化钛式氧传感器的一端上，传感器的另一端与搭铁端子相接。当排出的废气中氧浓度随发动机混合气浓度变化而变化时，氧传感器的电阻随之改变，信号端子上的电压降也随着变化。当信号端子上的电压高于参考电压时，ECU判定混合气过浓；当信号端子上的电压低于参考电压时，ECU判定混合气过稀。通过ECU的反馈控制，可保持混合气的浓度在理论空燃比附近。在实际的反馈控制过程中，二氧化钛式氧传感器与ECU连接的信号端子上的电压也是在0.1-0.9V之间不断变化，这一点与氧化锆式氧传感器是相似的。氧化钛式氧传感器对比氧化锆式氧传感器的工作原理有很大的不同，它是利用多孔状导体TiO2的导电性随排气中氧含量的变化而变化的特性制成的，故又称电阻性氧传感器。这种传感器的结构简单、四川科技职业学院毕业设计(论文)第12页授人以渔能力为本体积小、成本低，但是在300℃～900℃工作时，电阻值随温度变化较大，所以必须用温度补偿的方法来提高精度，通常用另一个实心TiO2导体作为温度补偿。四川科技职业学院毕业设计(论文)第13页授人以渔能力为本第三章、氧传感器的检测3.1、氧传感器的基本电路（1）氧传感器加热器电阻的检测点火开关置于“OFF”，拔下氧传感器的导线连接器，用万用表Ω档测量氧传感器接线端中加热器端子与自搭铁端子（图3-1端子1和2）间的电阻其电阻值应符合标准值（一般为4-40Ω；具体数值参见具体车型说明书）。如不符合标准，应更换氧传感器。测量后，接好氧传感器线束连接器，以便作进一步的检测。（2）氧传感器反馈电压的检测测量氧传感器反馈电压时，应先拔下氧传感器线束连接器插头，对照被测车型的电路图，从氧传感器反馈电压输出端引出一条细导线，然后插好连接器，在发动机运转时从引出线上测量反馈电压。有些车型也可以从故障诊断插座内测得氧传感器的反馈电压，如丰田汽车公司生产的小轿车，可从故障诊断插座内的