任務(wù)8氧傳感器檢查與維修

1、學(xué)習(xí)任務(wù)8 氧傳感器的檢查與維修學(xué)習(xí)目標(biāo)：完成本學(xué)習(xí)任務(wù)后，你應(yīng)當(dāng)能1.敘述氧傳感器的作用及種類；2.解釋電控燃油噴射（EFI）閉環(huán)控制回路；3.正確檢測氧傳感器的波形，并根據(jù)檢測波形判斷氧傳感器的好壞；4.按照給定的排查計(jì)劃對氧傳感器進(jìn)行故障排除。建議完成本學(xué)習(xí)任務(wù)為6課時(shí)學(xué)習(xí)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)氧傳感器的檢查與維修加熱電阻的檢測氧傳感器的作用用萬用表檢查氧傳感器氧傳感器的分類氧傳感器的工作原理用示波器檢查氧傳感器學(xué)習(xí)任務(wù)的描述：一臺發(fā)動機(jī)油耗過高，尾氣排放超標(biāo)。通過手持式汽車診斷電腦的檢查，檢測出與氧傳感器相關(guān)的故障碼，需對氧傳感器及電路進(jìn)行檢查，確定故障部位，并進(jìn)行維修。發(fā)動機(jī)氧傳感器是現(xiàn)代發(fā)動機(jī)

2、控制系統(tǒng)中非常重要的傳感器之一，主要用來檢測排放廢氣中的氧含量，并反饋給發(fā)動機(jī)ECU，使發(fā)動機(jī)能精確的將燃油混合氣的濃度控制在理想的范圍內(nèi)，從而減小油耗，提高三元催化轉(zhuǎn)換器的工作效率。一、學(xué)習(xí)準(zhǔn)備*1.為什么現(xiàn)代車輛上需安裝氧傳感器？1.氧傳感器安裝位置。氧傳感器多數(shù)安裝在排氣歧管中，但是安裝位置和安裝數(shù)量隨發(fā)動機(jī)而不同。老款的汽車上，只在三元催化裝置（三元催化裝置的作用請參閱學(xué)習(xí)任務(wù)12）前面安裝了1個(gè)氧傳感器，而現(xiàn)代的新款汽車上一般安裝有2個(gè)氧傳感器（如圖8-1所示），一個(gè)在三元催化裝置前，一個(gè)在其后。氧傳感器 圖8-1 氧傳感器安裝位置圖2.三元催化裝置需要氧傳感器。1）在現(xiàn)代的電子控制

3、燃油噴射發(fā)動機(jī)上，都裝有三元催化裝置，可以同時(shí)消除排氣中的有害成分。三元催化裝置，只有在混合氣空燃比在理論空燃比附近時(shí)才能收到理想的凈化效果。一旦空燃比偏離理論數(shù)值，那么催化劑對廢氣的凈化能力將急劇下降。小詞典空燃比：空氣和燃油的質(zhì)量比。理論空燃比：當(dāng)1kg燃油和14.7kg的空氣混合時(shí)，空氣的氧正好可以和燃油完全燃燒，這時(shí)的空燃比為14.7:1，我們稱之為理論空燃比。2）氧傳感器就是用來檢測排氣中的 濃度，發(fā)動機(jī)ECU根據(jù)氧傳感器傳來的電壓信號，判斷混合氣的 。然后對 進(jìn)行修正，從而使空燃比始終保持在 附近，最終達(dá)到理想的排氣凈化效果。圖8-2開環(huán),閉環(huán)的控制示意圖輸入信號ECU執(zhí)行器執(zhí)行結(jié)

4、果輸入信號ECU執(zhí)行器執(zhí)行結(jié)果反饋信號（a）（b）3.請寫出圖8-2a和圖8-2b分別屬于開環(huán)控制方式還是閉環(huán)控制方式？這兩種控制方式有什么不同？哪種的控制效果更好？有氧傳感器的電子燃油噴射控制屬于哪一種控制方式呢？小詞典開環(huán)控制：是一種直鏈?zhǔn)娇刂疲缚刂颇K根據(jù)傳感器的信號控制執(zhí)行器的工作，但不對控制結(jié)果進(jìn)行檢測。閉環(huán)控制：又叫反饋控制，與開環(huán)控制不同的是增加了反饋控制環(huán)節(jié)，即有些傳感器檢測控制結(jié)果并把這種結(jié)果反回給控制模塊。*2.常見的氧傳感器有哪幾種？常見的氧傳感器有二氧化鋯式和二氧化鈦式兩種。1.二氧化鋯氧傳感器（如圖8-3所示）1）氧化鋯式的氧傳感器內(nèi)含有一個(gè)用陶瓷型材料二氧化鋯(Z

5、rO2)制成的元件。此元件的內(nèi)側(cè)和外側(cè)都包著一層鉑。排氣管外部的 被引導(dǎo)至傳感器的內(nèi)側(cè)，傳感器的外側(cè)則直接與 接觸。高溫下氧氣發(fā)生電離，當(dāng)鋯元件內(nèi)部表面上的氧氣濃度與外部表面上的氧氣濃度相差太大時(shí)，鋯元件就象一個(gè)微型的蓄電池向外輸出電壓。2）鋯元件內(nèi)外表面的鉑有什么作用？大氣大氣鉑鉑二氧化鋯元件(ZrO2)廢氣圖8-4氧傳感器的輸出特性較稀較濃1伏理論空燃比輸出電壓圖8-3 二氧化鋯氧傳感器3）氧傳感器是如何工作的?如圖8-4所示，當(dāng)空氣-燃油混合氣較稀時(shí)，廢氣中的氧氣 。因此傳感器內(nèi)、外氧氣濃度的差別相對 ，傳感器產(chǎn)生的電壓 。相反，當(dāng)空氣-燃油混合氣較濃時(shí)，廢氣中的氧氣 。這時(shí)，傳感器內(nèi)、

6、外側(cè)的氧氣濃度差 ，傳感器就產(chǎn)生 的電壓（約1V）。發(fā)動機(jī)ECU根據(jù)傳感器輸出的電壓信號，來控制燃油噴射量，使燃油混合氣的空燃比保持在 附近。4）氧傳感器的工作溫度，一般要求在400以上。因此在發(fā)動機(jī)剛起動時(shí)，排氣溫度比較低，氧傳感器不起作用，無法進(jìn)行空燃比反饋。那么發(fā)動機(jī)依靠哪個(gè)傳感器來判斷是否可以開始進(jìn)行空燃比反饋控制呢？5）為了保證發(fā)動機(jī)在起動后，進(jìn)氣量小，排氣溫度比較低的時(shí)候，氧傳感器也能輸出信號，使ECU盡快進(jìn)行空燃比反饋控制，提高發(fā)動機(jī)的排放性能，通常采取了哪些措施？2.二氧化鈦氧傳感器 1）這種氧傳感器的結(jié)構(gòu)與前者相似，主要是材料不同。2）二氧化鈦氧傳感器的 能隨著混合氣體的空燃

7、比的變化而改變。當(dāng)混合氣體較濃時(shí)，廢氣中的氧氣 ， 值變??；反之， 值變大（如圖8-5所示）。含氧量低含氧量高圖8-5 空燃比與氧傳感器電阻的關(guān)系3)二氧化鈦氧傳感器向ECU輸出的信號是電壓信號。請查閱其他資料，說明當(dāng)混合氣稀的時(shí)候，它向ECU輸出的是高電壓還是低電壓？二、計(jì)劃與實(shí)施*6.記錄待修車輛信息。1.在下表中記錄車輛基本信息。車輛型號（VIN碼）發(fā)動機(jī)型號客戶投訴汽車油耗比以前大2.下面哪些故障現(xiàn)象是氧傳感器失效導(dǎo)致的？ 油耗過高； 尾氣排放超過國家標(biāo)準(zhǔn)； 發(fā)動機(jī)加速無力； 發(fā)動機(jī)怠速過高。3.大多數(shù)氧傳感器沒確定更換的周期，但當(dāng)反應(yīng)遲緩后應(yīng)該進(jìn)行更換。一般非加熱型的約58萬公里更換

8、一次；加熱型的約10萬公里更換一次。4.當(dāng)氧傳感器失效時(shí)，發(fā)動機(jī)如何控制混合氣的濃度？*7.每小組按照下表準(zhǔn)備好氧傳感器檢查與調(diào)整所需的資料與工具。資料或者工具的名稱數(shù)量帶加熱型氧傳感器的發(fā)動機(jī)（或整車）1臺相應(yīng)的維修資料1套萬用電表1個(gè)示波器1個(gè)常用拆裝工具1套*8.以豐田2SZ-FE發(fā)動機(jī)氧傳感器為例，分析帶加熱電阻的氧傳感器電路圖（圖8-6）。圖8-6 2SZ-FE發(fā)動機(jī)氧傳感器電路圖1.誰給氧傳感器的加熱器提供電源？2.氧傳感器的信號端子是哪一個(gè)？3.常見的帶加熱器的氧傳感器有3根導(dǎo)線和4根導(dǎo)線兩種，這兩種傳感器的接地方式是否相同？*9.氧傳感器的外觀檢查。1.氧傳感器的安裝位置： 。

9、2.根據(jù)維修手冊，你判斷該傳感器類型： 口 氧化鋯式 口 氧化鈦式3.這種氧傳感器有幾根導(dǎo)線：口 1根 口 2根 口 3根 口 4根4. 氧傳感器外觀目檢：1）插頭是否連接良好 口 是 口 否 2）拔出插接器觀察是否有銹蝕、松動 口 是 口 否 3）傳感器外殼是否損壞 口 是 口 否故障部位 維修建議氧傳感器插頭口 繼續(xù)使用 口 更換插接器口 繼續(xù)使用 口 更換*10.檢查氧傳感器加熱電阻及其電路。 有些氧傳感器是有自帶加熱電阻的，有些沒有加熱電阻。當(dāng)進(jìn)氣量低時(shí)（換句話說就是當(dāng)排氣溫度低），發(fā)動機(jī)ECU就向加熱電阻輸送電流來加熱傳感器。 加熱電阻圖8-7 氧傳感器加熱電阻控制圖1.請對照圖8-

10、7，說明有加熱線圈的氧傳感器控制電路是怎樣控制加熱電阻工作的?更換線束測量加熱器電阻的阻值任務(wù)結(jié)束是否更換氧傳感器是否正常測量傳感器線束是否斷路、短路是否正常是否拔下傳感器線束連接器圖8-8 氧傳感器加熱電阻的檢測流程圖加熱器電阻檢測的程序如圖8-8所示。2.請按照流程圖對氧傳感器加熱電阻及其電路進(jìn)行檢查，將檢查結(jié)果填寫在下面的表格中。檢測內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)值測量值是否正常加熱電阻加熱電阻與ECU之間的導(dǎo)線斷路檢查短路檢查加熱電阻與EFI繼電器之間的導(dǎo)線斷路檢查短路檢查EFI繼電器的檢查小提示如果發(fā)動機(jī)運(yùn)行過一段時(shí)間，要注意安全，以免燙傷。3.氧傳感器加熱電阻是否正常？圖8-9 氧傳感器的控制電路*11

11、.檢查氧傳感器及其電路。 1.利用氧傳感器的阻抗特性檢查氧傳感器。如圖8-9所示，氧傳感器在暖機(jī)下與非暖機(jī)下的電阻值不一樣。正常情況下：暖機(jī)時(shí)，氧傳感器的電阻約為300K左右；非暖機(jī)狀態(tài)下其電阻為無窮大。氧傳感器電阻檢測結(jié)果：暖機(jī)時(shí)： 冷態(tài)時(shí)： 是否正常？2. 利用氧傳感器的反饋電壓檢查氧傳感器。氧傳感器的反饋電壓檢查程序如圖8-10所示。請按照流程圖對氧傳感器加熱電阻及其電路進(jìn)行檢查。1）起動發(fā)動機(jī)后以轉(zhuǎn)速為2500r/min運(yùn)行120s左右，達(dá)到正常溫度。2）改變空氣-燃油混合氣的濃度，檢查氧傳感器的反饋電壓：檢測內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)值測量值是否正?；旌蠚庀r(shí)，氧傳感器的反饋電壓混合氣濃時(shí)，氧傳感器的

12、反饋電壓3）如果檢測到的反饋電壓為負(fù)值，可能是什么原因引起的？起動發(fā)動機(jī)至工作溫度使混合氣變濃更換氧傳感器檢查氧傳感器反饋電壓使混合氣變稀任務(wù)結(jié)束正常正常不正常傳感器正常，檢查線束不正常更換氧傳感器檢查氧傳感器反饋電壓圖8-10 萬用表電壓法的檢測流程圖 3.采用什么方法可以使混合氣變濃和變稀？4.上面兩種檢查方法容易實(shí)現(xiàn)嗎？檢查結(jié)果明顯嗎？小提示：對反饋電壓進(jìn)行檢測時(shí)，最好使用具有高內(nèi)阻（內(nèi)阻大于20兆歐）和低量程（一般為2伏特）的指針型萬用表。5.利用示波器檢測氧傳感器的輸出波形檢查氧傳感器。 1）圖8-11顯示的是各種常見的波形。分析對比各種波形，請說明當(dāng)氧傳感器工作不良時(shí)，傳感器輸出的

13、波形與正常波形比較，有什么不同？（從波形頻率、波形幅值等方面對比）。圖8-11 常見信號波形分析圖 2）圖8-12是豐田5A-FE氧傳感器的檢查流程圖，請按照流程對氧傳感器進(jìn)行檢查。并將測得的波形畫在下面的表格中。不正常用示波器檢測輸出電壓波形是否正常檢查氧傳感器的加熱器任務(wù)結(jié)束不正常不正常以2500r/min運(yùn)行發(fā)動機(jī)90s左右熱檢查EFI繼電器及配線是否正常是否正常在0.4伏以下和0.55伏以上之間波動(具體見上表)更換氧傳感器正常正常正常圖8-12 豐田5A-FE氧傳感器的檢測流程圖*12.通過用示波器檢測氧傳感器波形來判斷傳感器的好壞，是檢測氧傳感器的最佳方法。與電阻法和電壓法相比，它

14、有哪些優(yōu)點(diǎn)？三、評價(jià)與反饋學(xué)習(xí)拓展*13.氧傳感器與空燃比傳感器有什么區(qū)別？現(xiàn)代新型國產(chǎn)轎車上，在三元催化轉(zhuǎn)換器前安裝有一個(gè)空燃比傳感器，而氧傳感器安裝在催化器后。注：空燃比傳感器的電壓值是發(fā)動機(jī)ECU內(nèi)計(jì)算出來的，而不是發(fā)動機(jī)ECU的端子電壓。圖8-13 氧傳感器與空燃比傳感器輸出特性比較圖1.從圖8-13可以看出，氧傳感器與空燃比傳感器在輸出特性上有以下幾點(diǎn)不同：1）空燃比傳感器應(yīng)用大約0.4V恒定電壓，它的輸出電流根據(jù)排放物中氧的濃度改變而改變。發(fā)動機(jī)ECU把輸出電流的變化轉(zhuǎn)化成電壓信號，線性地檢測當(dāng)前的空燃比。2）氧傳感器的輸出電壓根據(jù)排放物中氧的濃度改變而改變，發(fā)動機(jī)ECU用這個(gè)輸出

15、電壓來決定當(dāng)前空燃比是否比理想空燃比濃或稀。2.氧傳感器與空燃比傳感器的基本結(jié)構(gòu)相同，現(xiàn)代所用到的空燃比傳感器是新型平面型傳感器，而氧傳感器是杯型傳感器（圖8-14所示）。它們的區(qū)別是：1）杯型傳感器包括一個(gè)圍繞著加熱器的傳感器元件。2）平面型加熱器用氧化鋁制成，它有較好的導(dǎo)熱性能和絕緣性能，以使傳感器元件和加熱器結(jié)合在一起，這樣提高了傳感器的加熱性能。平面型的加熱時(shí)間為10秒左右，而杯型的加熱時(shí)間為30秒左右。圖8-14 新型空燃比傳感器與氧傳感器結(jié)構(gòu)比較圖（一）自我評價(jià)1.當(dāng)氧傳感器的輸出電壓為0.9V時(shí)，在下一次噴油時(shí)，噴油器的噴油時(shí)間應(yīng)該怎樣變化？2.對于豐田5A-FE發(fā)動機(jī)，當(dāng)發(fā)動機(jī)

16、暖機(jī)后，氧傳感器的輸出電壓始終保持在0.35V以上，或者0.55V以下（超過60秒），發(fā)動機(jī)ECU便認(rèn)為氧傳感器有故障。此時(shí)，除了氧傳感器真的有故障，還有可能是什么原因?qū)е逻@種情況出現(xiàn)？小提示氧傳感器故障有可能是氧傳感器自身造成的，也有可能是控制系統(tǒng)造成的。而氧傳感器比較貴，必須確認(rèn)是氧傳感器故障才能更換新的氧傳感器，以免造成不必要的浪費(fèi)。此外，用于更換的新氧傳感器本身就有故障，因此更換新氧傳感器后一定要檢測其波形是否正常。3.工作頁填寫情況. 評價(jià)情況： 4.工作著裝是否規(guī)范？評價(jià)情況： 5.能否主動參與工作現(xiàn)場的清潔和整理工作？評價(jià)情況： 6.升降汽車舉升器或起動發(fā)動機(jī)時(shí)，有無進(jìn)行安全檢查并警示其他同學(xué)?評價(jià)情況： 7.完成本學(xué)習(xí)任務(wù)后，能否通過外觀判斷出看到的氧傳感器屬于哪一類？評價(jià)情況： 8.在進(jìn)行本學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí)，檢測標(biāo)準(zhǔn)是怎么獲取的？評價(jià)情況： 9.在進(jìn)行氧傳感器的檢測與維修過程中，有哪些特別值得注意的安全措施？ 10.在進(jìn)行本學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí)，示波器使用是否正確？能否對所測得的氧傳感器波形進(jìn)行正確的分析？評價(jià)情況： 11. 你在氧傳感器的檢測與維修過程中遇到的困難是什么？你是怎樣解決的？ 12.你對這個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)的學(xué)習(xí)是否滿意？評價(jià)情況： 哪些方面還有待進(jìn)一步改善？_。簽名： 年 月 日（二）小組評價(jià)（至少從下表中選擇10項(xiàng)進(jìn)行評價(jià)）序號評價(jià)項(xiàng)目