泸 州 职 业 技 术 学 院.doc

1、泸 州 职 业 技 术 学 院毕 业 论 文汽 车 氧 传 感 器学生姓名 古 元 杰所 在 系 机 械 工 程 系班 级 093 汽车 2 班专 业 汽车检测与维修技术指导教师 曾 契2011 年 9 月 9 日指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性、技术路线的可行性、设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

2、优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构符合撰写规范的程度 优 良 中 及格 不及格2、完成指定论文（设计）任务（包括装订及附件）情况 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文观念的新意性、设计的创意性 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位：（盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构符合撰

3、写规范程度 优 良 中 及格 不及格2、完成指定论文（设计）任务（包括装订及附件）情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文观念的新意性、设计的创意性 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位：（盖章）年 月 日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的

4、反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构符合撰写规范的程度 优 良 中 及格 不及格2、完成指定论文（设计）任务（包括装订及附件）情况 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文观念的新意性、设计的创意性 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日

5、教学系意见：系主任： （签名）年 月 日泸州职业技术学院毕业论文 摘要- I -摘 要汽车氧传感器是电喷发动机控制系统中关键的传感部件，是控制汽车尾气排放、降低汽车对环境污染、提高汽车发动机燃油燃烧质量的关键零件。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然比，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氛测量方式，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，

6、节约能源。 氧传感器用于电子控制燃油喷射装置的反馈控制系统，用来检测排气中的氧浓度与空燃比的浓稀，在发动机内进行理论空燃比（14.7：1）燃烧的监控，并向电脑(ECU) 输送反馈信号。关键词：氧传感器 陶瓷敏感元件 理论空燃比 反馈控制系统 电脑(ECU)泸州职业技术学院毕业论文 目录- II -目 录摘 要 I目 录 II第一章 引 言 1第二章 我国汽车氧传感器概述 22.1 我国汽车氧传感器的发展现状 22.2 我国汽车氧传感器的发展趋势 3第三章 汽车氧传感器的应用 53.1 氧传感器的分类 53.1.1 按材料不同分 53.1.2 按线数分 63.1.3 按是否加热分 73.1.4

7、氧化锆式氧传感器 73.1.5 氧化钛式氧传感器 93.2 氧传感器的功用 103.3 氧传感器的应用 103.3.1 氧传感器的安装位置 103.3.2 废气中氧气浓度高 11泸州职业技术学院毕业论文 目录- III -3.3.3 废气中氧气浓度低 113.3.4 氧传感器控制电路工作分析 123.3.5 氧传感器使用注意事项 12第四章 汽车氧传感器的常见故障 14第五章 汽车氧传感器的检测方法 165.1 氧传感器加热电阻丝电阻的检测 165.2 氧传感器反馈电压的检测 175.3 氧传感器外观颜色的检查 17第六章 结论与展望 18致 谢 19参考文献 20泸州职业技术学院毕业论文 引

8、言- 1 -第一章 引 言汽车行业是目前在国际上应用传感器最大的市场之一,而氧传感器申报的专利数,居汽车传感器的首位。氧传感器装在汽车排气管道内，用它来检测废气口的氧含量。因而可根据氧传感器所得到的信号，把它反馈到控制系统，来微调燃料的喷射量，使 A/F 控制在最佳状态，既大大地降低了排污量，又节省了能源。传感器是根据规定的被测量大小，定量提供有用的电输出信号的部件，它能把光、时间、温度、压力及气体等物理化学量转化成电信号。电控单元(ECU)、传感器和执行器的广泛应用使现代汽车走进了电子精确控制时代。氧传感器是电控发动机空燃比控制系统的核心部件，它安装在排气管上，其功能是用来检测排气中的氧含量

9、，以确定实际空燃比比理论空燃比(14.7)浓还是稀，并向ECU 反馈相应的电压信号，ECU 根据氧传感器反馈的空燃比浓稀信号来控制喷油量的增加或减少。一般来说，排气中的氧含量越多，空燃比越大，混合气越稀；氧含量越少，空燃比越小，混合气越浓。混合气的浓稀对于废气的排放有较大影响。泸州职业技术学院毕业论文 我国汽车氧传感器概述- 2 -第二章 我国汽车氧传感器概述2.1 我国汽车氧传感器的发展现状随着国内汽车工业的发展，越来越多的国外汽车集团与国内工业的合作深入，汽车国产化进程在近些年有了很大的进步。应运而生，并迅速发展的汽配行业产业链也不断成熟，但也不无遗憾，这些遗憾主要是体现在，汽车技术及相应

10、的高技术含量的汽车电子产品并未取得长足的发展，ECU、喷油器、氧传感器等汽车电子国内发展情况让人心寒。现发起关于国内氧传感器现状的讨论，主要涉及几个方面：1、国内外氧传感器的技术差距；2、市场分析；3、氧传感器的发展方向；4、国内氧传感器企业的出路；中国氧传感器技术与氧传感器行业领军企业BOSCH、NGK、DENSO 、DELPHI ，之间的技术差距大约是 20 年，随着国内科研院校的研发工作进展，民营企业的涉足，氧传感器的产业化工作似乎出现了一个繁荣，但却是一个虚假繁荣的景象，举个例子，就 2008 年国内有 10 家企业推出了自己的氧传感器产品，但推出的产品却不如人意，甚至连汽配市场的汽配

11、店老板都虚声不已。不否认企业发展要一个过程，这些企业正在经历这一个过程，以后会成熟的，但可悲的是国内尚无一家领军企业，而各家氧传感器企业却都吹嘘自己企业是国内本行业的领军企业，结果国外客户测试后，全都是 NG，特别是大批量产品的一至性问题相当严重。现在国际是对 MADE IN CHINA 的氧传感器产品是敬而远之，什么原因造成了技术、生产工艺、生产设备及管理的落后制成的。说到国内外的技术差距，从当前国内企业的产品类型来看，当前国内企业主要生产管式的氧传感器，这是 BOSCH 公司 80 年代开发的产品，而且现在管式的技术问题大多企业并没有解决，主要体现在产品的使用寿命短、响应时间慢（200ms

12、 以内为正常） ，有的产品甚至测试十几分钟就出现故障。BOSCH 公泸州职业技术学院毕业论文 我国汽车氧传感器概述- 3 -司新推出的板式（片式） 、宽域氧传感器国内目前没有一家企业能够批产的，05年 25%新车装的是片式的氧传感器而有关数据显示，2009 年 75%的新车全都将装上片式的氧传感器产品。从市场定位来看，国内的氧传感器绝大多数是做售后市场，没有一家真正意义上的配套。这和企业很有关系，国内企业没有先进的生产工艺和设备支持，基本上还处于模仿阶段，从事氧传感器生产的企业，大多实力不够，没有先进的设备支持，产品的一致性得不到保证，产品的产业化程度不高，这也是影响各企业市场定位的一大原因。

13、看到国内有几家 ECU 厂配国产氧传感器的公告，浦成（吉利） 、SNG（奇瑞） 、福格斯（奥拓） ，但配套的都是微型车，通过调查，这几家企业配套的氧传感器型号都未真正意义上进入大批量的生产，原因当然有外界的影响，比如国产 ECU 企业本身技术不成熟，因而仅是停在公告层面。当然这几家公司做出配套尝试是可喜的。从工艺、设备管理层面看，国内氧传感器生产基本有两种工艺，一是注塑成型，大部分企业采用该工艺，该工艺方法具有成本低，坯体一致性好等特点；另一种是冷等静压，极少数几家采用该工艺，该工艺制作的产品性能要优于注塑成型，质地也较好，但成本高，报废率高；而BOSCH、NTK、DENSO 、DELPHI

14、等均采用等静压成型配合整套磨削工艺，产品的稳定性一致性得到了很好的保证，这些都源于他们先进的设备，据了解BOSCH 等静压配合磨削的设备 1000 多万人民币；据市场调查国内从事氧传感器的企业均为中小型民营企业，无论是资金和设备上及新产品开发，生产工艺改良上均有很大的差异；管理上的差距大家自然很能理解，此处不多陈述。从原材料的选择上看，国内的企业 90%采用的是国产的锆粉，这从根本上就决定了产品性能上的差异。有人说自己做的锆粉可以和国外几大家论高低，但殊知，国内的几大家是进口中国的成本锆粉去做原材料使用的，这就是差距。2.2 我国汽车氧传感器的发展趋势受金融危机的影响，2008 年市场对氧传感

15、器行业需求有所减缓。在市场氧传感器行业需求增长有所减缓的现状下，产能扩张的势头并没有得到较好的控泸州职业技术学院毕业论文 我国汽车氧传感器概述- 4 -制。产能过剩、重复建设不仅导致生产与消费的失衡，而且还引发了氧传感器行业内的一系列恶性价格竞争，影响了氧传感器行业业的盈利能力。中国氧传感器行业市场现状，为外资企业入驻中国创造了条件，国际许多氧传感器行业企业已经看中在中国低成本拓展市场的机会，随着外资投入逐步加大，中国国内企业改革重组迅速加快。同时新的行业制度等政策的颁布和实施将促使我国氧传感器行业洗牌，企业兼并重组将在政策的促使下大力发展。由于当前氧传感器行业效益下滑，所以对氧传感器行业企业

16、授信更要慎重。建议银行加强对氧传感器行业企业的筛选，选择行业龙头企业、长期增长的企业、具有良好赢利模式的企业，关注氧传感器行业子行业，关注氧传感器行业上下游企业，优化客户结构，针对氧传感器行业需求进行新产品开发。中国汽车氧传感器产业发展出现的问题中，许多情况不容乐观，如产业结构不合理、产业集中于劳动力密集型产品；技术密集型产品明显落后于发达工业国家；生产要素决定性作用正在削弱；产业能源消耗大、产出率低、环境污染严重、对自然资源破坏力大；企业总体规模偏小、技术创新能力薄弱、管理水平落后等。 从什么角度分析中国汽车氧传感器产业的发展状况？以什么方式评价中国汽车氧传感器产业的发展程度？中国汽车氧传感

17、器产业的发展定位和前景是什么？中国汽车氧传感器产业发展与当前经济热点问题关联度如何诸如此类，都是汽车氧传感器产业发展必须面对和解决的问题中国汽车氧传感器产业发展已到了岔口，中国汽车氧传感器产业生产企业急需选择发展方向。中国汽车氧传感器产业发展研究报告阐述了世界汽车氧传感器产业的发展历程，分析了中国汽车氧传感器产业发展现状与差距，开创性地提出了“新型汽车氧传感器产业” 及替代品产业概念，在此基础上，从四个维度即“以人为本” 、 “科技创新” 、 “环境友好”和“面向未来”准确地界定了“新型汽车氧传感器产业” 及替代产品的内涵。根据“新型汽车氧传感器产业” 及替代品的评价体系和量化指标体系，从全新

18、的角度对中国汽车氧传感器产业发展进行了推演和精准预测，在此基础上，对中国的行政区划和四大都市圈的汽车氧传感器产业发展进行了全面的研究。泸州职业技术学院毕业论文 汽车氧传感器的应用- 5 -第三章 汽车氧传感器的应用汽车氧传感器是电喷发动机控制系统中关键的传感部件，是控制汽车尾气排放、降低汽车对环境污染、提高汽车发动机燃油燃烧质量的关键零件。目前，实际应用的氧传感器有氧化锆式氧传感器和氧化钛式氧传感器两种。而常见的氧传感器又有单引线、双引线和三根引线之分，单引线的为氧化锆式氧传感器；双引线的为氧化钛式氧传感器；三根引线的为加热型氧化锆式氧传感器，原则上三种引线方式的氧传感器是不能替代使用的。其中

19、应用最多的是氧化锆式氧传感器。3.1 氧传感器的分类3.1.1 按材料不同分（1）氧化锆(ZrO2)式 （2）氧化钛(TiO2)式 如图所示：图 3.1 氧化锆式氧传感器 1.保护套管 2.废气 3.锆管 4.电极 5.弹簧 6.绝缘体 7.信号输出导线8.空气 9.接地 10.加热器连接端 11.信号输出端 12.加热器泸州职业技术学院毕业论文 汽车氧传感器的应用- 6 -图 3.2 氧化钛式氧传感器1.保护套管 2.连接线 3.二氧化钛厚膜元件3.1.2 按线数分如图 3.3 所示：（1）单、双线型(非加热型、一般安装在排气门附近)（2）三、四线型(加热型、可远离排气门安装)。一线氧传感器

20、 二线氧传感器三线氧传感器 四线氧传感器图 3.3 氧传感器类型泸州职业技术学院毕业论文 汽车氧传感器的应用- 7 -3.1.3 按是否加热分（1）氧化锆(ZrO2)式:a.加热型 b.非加热型（2）氧化钛(TiO2)式: a. 加热型 b.非加热型3.1.4 氧化锆式氧传感器1）氧化锆式氧传感器的构造氧化锆式氧传感器主要由氧化锆（ZrO2）、和护套组成，如（图 3.4）所示。氧化锆式氧传感器有加热式的和非加热式的两种。现代轿车大部分使用加热式的氧化锆式氧传感器。加热式的氧传感器在锆管中间有加热棒， 锆管是由陶瓷体制成、固定在带有安装螺纹的固定套中。导人排气管罩插入排气管中，它的内表面与空气相

21、通，外表面与废气相通。锆管的内、外表面覆盖一层多孔性铂膜作电极，为防止废气腐蚀铂膜，在锆管外表面的铂膜层上覆盖一层多孔陶瓷层，并有一个防护套管，套管上开有槽口或孔。氧传感器的接线端有一个金属护套，上面开有孔，使锆管内表面与空气相通，电线将锆管内表面铂极经绝缘套从传感器引出。图 3.4 氧化锆式氧传感器结构 1.保护套管 2.废气 3.锆管 4.电极 5.弹簧 6.绝缘体 7.信号输出导线 8.空气 2）氧化锆式传感器的工作原理氧化锆式氧传感器的工作原理如（图 3.5）所示。锆管的陶瓷体是多孔体，氧气可以渗入该多孔体固体电解质内 。温度较高时，氧气发生电离。只要锆管内（大气）外（废气）氧含量不一

22、样，存在氧浓度差，则在固体电解质内部氧离子从大气一侧向排气一侧扩散，使锆管形成微电池，在锆管铂极间产生电压。当混合气稀时，排气中氧含量多，两侧氧浓度差小，产生的电压小；当混合气泸州职业技术学院毕业论文 汽车氧传感器的应用- 8 -浓时，排气中氧含量少，CO 的含量较多，这些成分在锆管外表面的铂的催化作用下，与氧发生反应，消耗废气中残余的氧，使锆管外表面氧浓度变成零，这样使得锆管内、外两侧的氧浓度差突然增大，两极间产生的电压也增大。因此，氧传感器产生的电压在过量空气系数 1 时产生突变，1 时，氧传感器输出电压几乎为零，1 时，氧传感器输出电压接近 1V，如（图 3.6）所示氧传感器电压特性。在

23、发动机混合气闭环控制过程中，氧传感器相当于一个 浓度开关，根据混合气空燃比的变化向 ECU 输入宽度变化的电脉冲信号，ECU 根据氧传感器反馈信号，控制喷油量，使排气中有害气体的成分减到最少。图 3.5 氧传感器的工作原理图图 3.6 氧传感器的电压特性图1.电动势 2.传感器表面的氧浓度氧传感器的这种特性只有在温度较高时（600左右）才充分体现出来。在低温时，这种特性会发生很大变化。为了得到稳定的输出，在氧传感器内部增加一个陶瓷加热元件，用于保证其工作温度，这种叫做加热式氧化锆氧传感器，如（图 3.7）所示。这种加热式的氧传感器有四根线，两根与 ECU 相连，另外两根是电源正、负极线。加热元

24、件受 ECU 控制，无论排气温度是多少，只要不泸州职业技术学院毕业论文 汽车氧传感器的应用- 9 -超过工作极限温度，陶瓷体温度总是不变化。图 3.7 加热式氧化锆传感器1.壳体 2.陶瓷管支承 3.电缆 4.带槽的保护 5.氧化锆6.接触部 7.外保护套 8.加热元件 9.电加热接头3）氧化锆式氧传感器工作条件氧化锆式氧传感器必须满足发动机温度高于 60、氧传感器自身温度高于300及发动机工作在怠速工况和部分负荷上况三个条件下才能正常调节混合气浓度，因此将其安装在温度较高的排气管上。同时，为了使氧传感器迅速达到工作温度(3000 )而投入工作，因此采用了加热器对锆管进行加热。加热器一般采用陶

25、瓷加热元件制成，并引出两个电极直接由汽车电源(1214V)通电进行加热。为使传感器在低温条件下就能投人工作，加热器的加热温度一般设定为300。3.1.5 氧化钛式氧传感器1）氧化钛式氧传感器的构造氧化钛(TiO2)属于 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，因此可以用来检测排气中的氧离子浓度。由氧化钛传感元件、钢质护管、钢质壳体、加热元件、电极引线组成(如图 3.8 所示)。图 3.8 氧化钛传感器的构造目前使用较多的氧化钛传感元件有芯片式和厚膜式两种。芯片式将铂金属泸州职业技术学院毕业论文 汽车氧传感器的应用- 10 -线埋入氧化钛芯片中，金属铂兼作催化剂用。厚

26、膜式采用半导体封装工艺中的氧化铝层压板工艺制成，从而使成本降低、可靠性提高。加热元件用钨丝或陶瓷材料制成，加热的目的是使传感元件的氧化钛温度保持恒定，从而使传感器的输出特性不受温度影响。因为氧化钛是一种多孔性的陶瓷材料，利用热传导方式对氧化钛芯片或厚膜可以直接进行加热，所以加热效率高，达到激活温度(600 )需要的时间很短，这对降低发动机刚刚起动后碳氢化合物的排放量十分有利。2）氧化锆式传感器的工作原理由于氧化钛半导体材料的电阻具有随氧离子浓度的变化而变化的特性，因此氧化钛式氧传感器的信号源相当于一个可变电阻。当废气中的氧浓度高时,氧化钛的电阻值增大;反之,废气中氧浓度较低时氧化钛的电阻值减小

27、 ,利用适当的电路对电阻变量进行处理,即转换成电压信号输送给 ECU。3）氧化钛式氧传感器工作条件 氧化钛式氧传感器必须满足发动机温度高于 60、氧传感器自身温度高于600以及发动机工作在怠速工况和部分负荷工况三个条件才能正常调节混合气浓度。因此，氧化钛式传感器也安装在温度较高的排气管上，同时采用了直接加热方式使氧化钛传感元件温度迅速达到工作温度(600)而投入工作。4）二氧化锆与二氧化钛传感器的主要区别1、二氧化锆传感器是将排气中氧含量的变化转换成电压的变化；2、二氧化钛氧传感器是将排气中氧含量的变化转换成电阻值的变化。3.2 氧传感器的功用1、监测尾气中氧的浓度，并将信息反馈给 ECU，调

28、整喷油量和点火时间，从而实现发动机的最佳空燃比闭环控制；2、确保三效催化转化器对排气中的（HC）、（CO）和（NOx）三种污染物有最大的转化效率。泸州职业技术学院毕业论文 汽车氧传感器的应用- 11 -3.3 氧传感器的应用3.3.1 氧传感器的安装位置氧传感器安装在排气歧管上（如图 3.9 所示），它可以检测废气中的氧气浓度，据此计算空燃比，并将结果传送到 ECU。现 今 车 辆 安 有 两 个 氧 传 感 器 ，三 元 催 化 器 前 放 一 个 ， 后 放 一 个 。 前 方 的 作 用 是 检 测 发 动 机 不 同 工 况 的 空 燃比 ， 同 时 电 脑 根 据 该 信 号 调 整

29、 喷 油 量 和 计 算 点 火 时 间 。 后 方 的 主 要 是 检 测 三元 催 化 器 的 工 作 好 坏 ， 即 催 化 器 的 转 化 率 。 通 过 与 前 氧 传 感 器 的 数 据 作 比 较来 检 测 三 元 催 化 器 是 否 工 作 正 常 (好 坏 )的 重 要 依 据 。图 3.9 氧传感器的安装位置3.3.2 废气中氧气浓度高废气中氧气的百分比很大时，ECU 将据此判定空燃比大，即混合气很稀。3.3.3 废气中氧气浓度低当废气中氧气的百分比很小时，ECU 将据此判定空燃比小，即混合气很浓。温度高于 300时，所采用的陶瓷材料，用作氧化铁的导体。在此条件下，如果传感

30、器两侧氧的百分比含量不同，就会在两端产生电压变化 。两种环境（空气侧和排气侧）中不同含氧量的测量值的这种变化告诉 ECU，在排气中剩余的氧含量，对保证燃烧有害废气生成是不合适的百分比。陶瓷材料在低于 300温度时是非线性的，因而传感器不输送有用信号。ECU 有一个特殊功能，即在暧机时（开环运转）停止对混合气的调整。传感器装有加热元件以尽快达到工作温度。当电流流通过加热元件时，它缩短了使陶瓷成为铁的导体的时间，而且使得传感器可以装在排气管较后的部位。泸州职业技术学院毕业论文 汽车氧传感器的应用- 12 -在三元催化净化器中，ECU 利用来自氧传感器的数据，调节空燃比，但其方法 EFI 装置各标准

31、化油器多少有些不同。在 EFI 装置中，EFI 的 ECU 通过增减从喷油喷入气缸的燃油量，调节空燃比。如果 ECU 从氧传感器检测到混合气太浓，就会逐渐减少燃油喷射量，于是混合气就变稀了。实际空燃比因此变得比理论空燃比大些（稀些）。发生这种情况时，ECU 通过氧传感器测出这个事实，就会开始逐渐增加喷射量。这样，空燃比就会娈得低些（浓些）直到低于理论空燃比。于是，这样循环反复，ECU 主浊以这种方式，不断地增减空燃比，使实际空燃比接近理论空燃比。在使用化油器的装置中，是用调节进入进气口的空气量调节空燃比。ECU内氧传感器不断得到空燃比的信息，并要据实际空燃比操纵 EBCU（电控进气阀）调节进入

32、化油器进气口的空气量。如果混合气太浓，就允许较多空气进入，使其变稀：如果混合气太稀，就允许较少空气进入，使其变浓些。3.3.4 氧传感器控制电路工作分析图 3.10 氧化锆传感器（不带加热器） 图 3.11 氧化钛传感器（不带加热器）注意：这两种传感器都要装在靠近排气门的位置3.3.5 氧传感器使用注意事项发动机温度高于 60泸州职业技术学院毕业论文 汽车氧传感器的应用- 13 -氧传感器温度高于 3000，确保输出的信号稳定必须使用达标的无铅汽油使用规定型号的火花塞前排气管及连接部位必须保证密封非加热型的 1 线或 2 线氧传感器一般约 5-8 万公里更换加热型的 3 线或 4 线氧传感器一

33、般约 10 万公里更换泸州职业技术学院毕业论文 汽车氧传感器的常见故障- 14 -第四章 汽车氧传感器的常见故障1）氧传感器老化 在发动机利用氧传感器进行闭环控制的过程中，混合气的空燃比总是控制在理论空燃比附近，排气中几乎没有过剩的燃油，但是发动机刚刚起动（特别是冷车起动）之后（或大负荷状态工作时），为了快速预热发动机（或增大发动机输出功率），需要供给足够的燃油，排气中过剩的燃油就会在氧传感器的表面产生燃烧反应，一方面是形成碳粒而造成氧传感器表面的保护剥落，另一方面是使传感元件局部表面温度过高（超过 1000）而加速传感器老化。 2）铅中毒 燃油或润滑油添加剂中的铅离子与氧传感器的铂电极发生化

34、学反应，导致催化剂铂的催化性能降低的现象，称为铅中毒。虽然现在都使用无铅汽油，大大减少了氧传感器铅中毒的机率。但是，由于燃油或润滑油的添加剂中含有多种铅化合物，氧传感器的铅中毒也是不可避免的。 3）硅中毒 发动机上的硅密封胶、硅树脂成型部件、铸件内的硅添加剂等都有硅离子，这些硅离子会污染氧传感器的外侧电极，氧传感器内部端子处密封用的硅橡胶会污染内侧电极。硅离子与氧传感器的铂电极发生化学反应而导致催化剂铂的催化性能降低的现象，称为硅中毒。 4）磷中毒 在传感器表面，磷很少以纯磷状态析出，而是以某种化合物状态析出，这些磷化物污染氧传感器的现象，称为磷中毒。在发动机磨合期间或活塞环磨损之后，发动机润

35、滑油添加剂中的磷化物就会窜入气缸中燃烧并随排气排出。在低温状态下，磷化物是以微粒子状态析出并沉淀在传感器保护层的表面将气孔堵塞而导致传感器中毒；在高温状态下，磷化物会附着在氧传感器以及三元催化器表面使其受到污染。由于，氧传感器的老化和中毒是不可避免的。因此当汽车行驶一定里程（一般为 80000Km）后，应当更换氧传感器。5）积碳由于发动机燃烧不好，在氧传感器表面形成积碳，或氧传感器内部进入了泸州职业技术学院毕业论文 汽车氧传感器的常见故障- 15 -油污或尘埃等沉积物，会阻碍或阻塞外部空气进入氧传感器内部，使氧传感器输出的信号失准，ECU 不能及时地修正空燃比。产生积碳，主要表现为油耗上升，排

36、放浓度明显增加。此时，若将沉积物清除，就会恢复正常工作。6）氧传感器陶瓷碎裂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。因此，处理时要特别小心，发现问题及时更换。7）加热器电阻丝烧断对于加热型氧传感器，如果加热器电阻丝烧蚀，就很难使传感器达到正常的工作温度而失去作用。8）氧传感器内部线路断脱泸州职业技术学院毕业论文 汽车氧传感器的检测方法- 16 -第五章 汽车氧传感器的检测方法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

37、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。氧传感器一般有单线、双线、三线、四线 4 种引线形式。单线为氧化锆式氧传感器；双线为氧化钛式氧传感器；三线和四线为氧化锆式氧传感器。三线和四线的区别：三线氧传感器的加热器负极和信号输出负极共用一根线，四线氧传感器的加热器负极和信号负极分别各用一根线。如图 5.1 为四线氧化锆式氧传感器与 ECU 的连接电路图。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气污染增加，发动机出现怠速不稳

38、、缺火、喘振等故障现象。因此，必须及时地排除故障或更换。图 5.1 四线氧化锆式氧传感器与 ECU 的连接图5.1 氧传感器加热电阻丝电阻的检测点火开关置于“OFF”位置，拔下氧传感器的导线连接器，用万用表的 档测量氧传感器接线端中加热器端子和搭铁端子问的电阻，应为 440，若泸州职业技术学院毕业论文 汽车氧传感器的检测方法- 17-过大或过小，表示加热元件已损坏，应更换传感器。5.2 氧传感器反馈电压的检测拔下氧传感器插头。使发动机以 2500rmin 转速运转。电压应在 01V 变换(频率约 50 次min)如电压保持在 0V 或 1V 不变，可用改变油门开度的办法人为地改变混合气浓度：突

39、然踏下油门踏板时产生浓混合气，反馈电压应上升；突然松开油门时产生稀混合气，反馈电压应下降。如果没有变化，说明氧传感器已损坏，应更换。在检测氧传感器的反馈电压时，最好使用指针式万用表，以便直观地反应出反馈电压的变化情况，此外，电压表应是低量程和高阻抗的(阻抗太低会损坏传感器) 。氧传感器是否损坏，还可用简易方法判断：拔下氧传感器的插头，从插头处引入 2 根导线，一根接线路的信号线电路，另一根接控制单元供应电压，两只手分别拿住线路两头，如果发动机的转速发生变化即为氧传感器损坏，否则，为其它部位故障。在采用上述方法检测时，良好的氧化钛式氧传感器输出端电压应以 2.5V 为中心上下波动，否则可拆下传感

40、器并暴露在空气中，冷却后测量其电阻值。若阻值很大，说明传感器良好；反之，则传感器已损坏，应予更换。5.3 氧传感器外观颜色的检查从排气管上拆下氧传感器，检查传感器外壳上的通气孔有无堵塞，陶瓷芯有无破损。如有破损，则应更换氧传感器。通过观察氧传感器顶尖部位的颜色也可以判断故障；淡灰色顶尖：这是氧传感器的正常颜色；白色顶尖：由硅污染造成的，此时必须更换氧传感器；棕色顶尖：由铅污染造成的，如果严重，也必须更换氧传感器；黑色顶尖：由积碳造成的，在排除发动机积碳故障后，一般可以自动清除氧传感器上的积碳。泸州职业技术学院毕业论文 结论与展望- 18 -第六章 结论与展望随着汽车工业的发展，汽车尾气所带来的

41、环境污染问题日益严重。因此，有效地控制汽车尾气，减少其对环境污染已成为当今重要的研究课题之一。许多汽车在发动机排放系统中装有三元催化转换器，以降低排放污染。空燃比一旦偏离理论空燃比(14.7：1)，三元催化剂对 CO、 HC 和 NOx 的净化能力急剧下降。故在排气管中插入氧传感器，根据排气中的氧浓度测定空燃比，向微机控制装置发出反馈信号，以控制空燃比收敛于理论值。如果废气中的氧含量高，说明混合气偏稀，氧传感器将这一信息输入发动机电控单元（ECU），ECU 指令喷油器增加喷油量；如果废气中的氧含量低，说明混合气偏浓，ECU 指令喷油器减少喷油量，从而帮助 ECU 把混合气的空燃比控制在理论值（14.7）附近。因此，氧传感器相当于一个混合气的浓度开关，它是电喷发动机实行闭环控制不可缺少的重要部件。它的信号是电脑对空燃比进行闭环控制不可缺少的依据,由于它的功能及工作原理比较独特,所以掌握氧传感器的性质,对于维修人员诊断电喷发动机的故障具有非常重要的意义。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