课程综合实践3(专项研究-诊断类)样本.doc

汽车技术学院课程综合实践3课程专项研究成果课程综合实践3课程专项研究成果 研究题目： 轿车氧传感器的常见故障及排除 二级学院： 汽车技术学院 专业名称： 汽车检测与维修 班级名称： S750209 学生姓名： 谢 立 奇 学生学号： 指导教师： 陈 开 考 夏 明 2010年 5 月 31 日目 录轿车氧传感器的常见故障诊断及排除.（2）1、引言（2）2、氧传感器的结构与工作原理.（3） 2.1、氧传感器的作用.（3） 2.2、氧传感器的工作原理与类型（3） 2.3、氧传感器电路特性及分析型（4） 2.4、氧传感器的发展前景.（5）3、氧传感器故障诊断分析.（7） 3.1、故障症状描述.（7） 3.2、故障产生的可能原因分析与检查.（8） 3.2、排除故障查.（9）4、总结评价.（10）参考文献.（11）轿车氧传感器的常见故障及排除孙芳霖 指导教师：陈开考 夏明摘要：一辆上海大众途安TOURAN1.8TMPV多用途车，搭载BPL废气涡轮增压发动机，09G 型6挡自动变速器。该车出现怠速不稳和抖动，加速时冒黑烟的现象，经过对该故障症状确认，故障诊断任务原因分析和故障诊断方案设计，最后排除故障，总结通用的氧传感器故障的诊断方案和设计、实施过程中存在问题.关键词：氧传感器 诊断任务分析 诊断方案设计 诊断方案排除实施1引言汽车作为现代社会主要的交通工具之一，给人们的生活带来诸多便利的同时，又对环境有严重的影响。据统计，大城市中40以上氮氧化物、80以上碳氧化合物和70以上碳氢化合物污染来自汽车尾气排放。因此有的发达国家从20世纪60年代就开始研究汽车尾气净化的途径，并制定了相应控制汽车尾气污染排放法规。尾气净化装置是一个反馈系统。氧传感器是为控制系统反馈空燃比信息的元件，安装在三元催化装置的前面，当空燃比远离理论值时，输出一个信号给配气控制系统以进行调节，使其接近理论空燃比(147左右)，使催化剂达到最优的净化效果，同时也达到节约燃油的目的。实际中，汽车尾气中的硫化物、铅等有害成分将极大地危及氧传感器的电极性能。而电极的寿命往往决定着氧传感器的寿命，所以目前氧传感器的研制和开发重点主要放在对电极腐蚀、防护和延长其寿命等方面。美国福特，日本的康宁，以及欧洲的一些公司都在加紧研究氧传感器腐蚀机制的同时对电极加以保护层.2氧传感器结构与工作原理21氧传感器的作用氧传感器在电控发动机闭环控制系统中起着十分重要的作用，它随时检测排气管中的氧浓度，发动机电控单元（ECU）根据它提供的反馈信号，通过调整喷油脉宽使混合气浓度保持在理论空燃比附近，以满足三元催化反应装置净化排放的要求。不仅如此，由于氧传感器不断地检测发动机燃烧的状况，出现发动机燃烧故障必然会引起氧传感器信号变化，氧传感器信号检测和分析技术被越来越多地应用于发动机故障诊断。22 氧传感器工作原理与类型氧传感器的工作原理(见图1)与干电池相似, 传感器中的氧化锆元素起类似电解液的作用。其基本工作原理是: 在一定条件下(高温和铂催化),利用氧化锆内外两侧的氧浓度差, 产生电位差,且浓度差越大, 电位差越大。大气中氧的含量为21%, 浓混合气燃烧后的废气实际上不含氧,稀混合气燃烧后生成的废气或因缺火产生的废气中含有较多的氧, 但仍比大气中的氧少多。图1常用的氧传感器类型按材料不同分为：二氧化皓 工作温度：500600二氧化钛 工作温度：8009002.3 氧传感器的发展前景从1983起， 有些国家或地区的汽车排放法规进一步加严， 要求在发动机起动之后， 尽可能利用氧传感器迅速进行反馈闭环控制，为此，传统管式加热型氧传感器完全替代了初期的非加热型氧传感器， 并得到快速发展。德国BOSCH公司、美国DEUPH公司、日本DENSO公司以及NTK公司迅速形成了巨大的生产能力， 每年生产量1亿支以上。我国20世纪80年代和90年代引进并组织生产的主力车型桑塔纳、捷达、富康都采用这种传统管式加热型氧传感器，为在国内全面实现欧洲号排放标准作出了贡献。即使到目前， 国内很多车型仍在采用此种氧传感器。随着国内排放法规的进一步加严以及实施欧洲号排放标准时间表的确定，传统管式加热型氧传感器主流产品的地位受到平板式汽车氧传感器的强烈冲击。欧洲 号排放标准不仅对汽车排放作出了严格的要求， 而且对油耗也同样作出了严格的限制， 这就使通过适当加大起动时的喷油量、迅速提高排气温度，从而缩短传统管式加热型氧传感器启动时间的控制方案难以实施，极大地限制了传统管式加热型氧传感器的使用。虽然可以选择较大加热功率的传感器或把传感器安装到温度高的地方， 以弥补启动时间长的缺陷， 但也只是权宜之计， 而且这样做也会带来一些负面影响， 若长期在高温状态下工作，会使其寿命降低、输出信号不稳定等。目前， 国内有些车型仍然采用传统管式加热型氧传感器，而且通过了欧洲号排放标准，但随着欧洲 号排放法规实施的临近， 毫无疑问传统管式加热型氧传感器将被板式汽车氧传感器替代。目前各种氧传感器实际使用情况。 表1 各车型使用氧传感器情况一览表24、氧传感器电路特性及分析 不同引线的氧传感器与发动机控制单元ECU的电路连接是有区别的。图1 氧传感器电路类型1 图2 氧传感器电路类型2图2是单引线的氧传感器电路与Ecu的连线图。它只有一根引线把氧敏感元件的一端连接到发动机控制单元EcU上，这根引线就是反馈信号线Ox，氧敏感元件的另一端为信号地线，与传感器壳体相连，即直接搭铁。图2是双引线的氧传感器与Ecu的连线图。它有两根引线，与单引线不同之处是，氧敏感元件的信号地线不直接与传感器外壳相连，而是引到ECu内再搭铁。图3 加热型氧传感器电路类型1 图4 加热型氧传感器电路类型2图3是三引线的氧传感器与Ecu的连线图。信号线Ox的连接与单引线的氧传感器相同，关键是加热元件的控制。图中，只要电门处于0N或sT位时，氧传感器加热元件的一端就有电压加到，但是否有电流流动呢?这取决于EcU内的三极管T1是否导通。通常，在下面两种情况下T1导通，一是每当电门由0FF一0N或ST时f即有ICSw信号加到ECu时)，T1会短暂地导通约3秒，如果此时发动机不启动，就没有发动机转速信号(即NE)传递到ECU，Tl转为截止；二是电门处于0N或sT位，并者Ecu接收到发动机转速信号，那么T1一直导通。这一电路类型的车如别克世纪、日产无限等。3、氧传感器的故障诊断分析3.1、故障症状描述一辆2007 年生产的上海大众途安TOURAN1.8TMPV 多用途车，搭载BPL废气涡轮增压发动机，09G 型6挡自动变速器。该车出现怠速不稳和抖动，加速时冒黑烟的现象。3.2、故障产生的可能原因分析与检查321、氧传感器的常见故障及失效原因氧传感器中毒：氧传感器中毒是经常出现的且较难防治的一种故障，尤其是经常使用含铅汽油的汽车，即使是新的氧传感器，也只能工作几千公里。如果只是轻微的铅中毒，接着使用一箱不含铅的汽油，就能消除氧传感器表面的铅，使其恢复正常工作。但往往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，这是就只能更换了。另外，氧传感器发生硅中毒也是常有的事。一般来说，汽油和润滑油中含有的硅化合物燃烧后生成的二氧化硅，硅橡胶密封垫圈使用不当散发出的有机硅气体，都会使氧传感器失效，因而要使用质量好的燃油和润滑油。修理时要正确选用和安装橡胶垫圈，不要在传感器上涂敖制造厂规定使用以外的溶剂和防粘剂等。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油污或尘埃等沉积物，会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，排放浓度明显增加。此时，若将沉积物清除，就会恢复正常工作。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。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。氧传感器的使用及检修:氧传感器有多种形式, 接线有一根、二根或者三根、四根。后两种是装有加热元件的加热式氧传感器。使用时需要按照规定里程或时间间隔定期检测或更换。新型的能保证行驶811 万km。检测时有的要求用扫描仪器来测量氧传感器的输出, 有的可用数字电压表检测输出电压信号随混合气浓度变化的情况, 以及ECU对电压信号的反应。发动机在正常工作温度时, 氧传感器如不能随混合气的浓度输出相应的电压, 则证明已失效需更换。氧传感器失效会导致混合气过浓或过稀,产生怠速不稳、油耗过大、排放过高等故障, 此时发动机故障自诊断系统将点亮汽车仪表板上的发动机警告灯, 提示要立即检修。已到使用期限(正常寿命约为11万km)。碳烟、铅化物、硅胶、机油等物质沉积在氧传感器上, 造成失效。更换氧传感器时应先用丝锥等工具清除排气管上安装螺纹孔内的脏物和毛刺, 在安装时还需用特殊的防粘剂(其中含有石墨和玻璃粉,石墨烧掉后留下玻璃粉在螺纹上易于拆卸)。安装拧紧力矩为1525N.m。(注意: 在氧传感器附近应避免使用橡胶润滑剂、皮带油或者含硅的喷剂。硅化合物会堆集在传感器通大气一侧, 造成不正确电压信号,使电脑误以为是稀混合气信号, 而将混合气调整过淡。使用含铅汽油则效果正相反, 铅化合物堆集在传感器通废气一侧, 使电脑误以为是浓混合气信号, 而将混合气调整过稀。检测时不要用模拟(指针)式电压表, 因其内阻小, 通过的检测电流足以烧坏传感器。不要使用电阻表,以防输入检测电流烧坏。不要短接二线式氧传感器两接柱, 或将单线式的输出导线接地, 以免造成损坏。322 氧传感器检查过程与结果分析首先进行基本检查， 发动机怠速时转速表指针在600750 rm in范围上下波动， 排气管中发出一阵“ 突突突”的声响， 废气排放物里弥漫出一股刺鼻的臭味，加速时排气管冒出阵阵黑烟，这显然是典型的混合气过浓的症状。连接VAS5052 故障诊断仪读取发动机控制单元内的故障存储， 显示有2个故障码， 分别为：1865 卜怠速过稀，退出系统；16514 气缸列1 氧传感器1 电路故障，偶发。记下故障码后将其清除， 发动机运转的状态没有任何变化。怠速状态下读取的测量值分别为：发动机转速在680 7 0 r m in 之间不停地变化， 冷却液温度95 ， 进气温度43 ； 发动机相对负荷在33. 8 46.1 范围内上下变化。有时可达到66.17 ；空气流量值在3.8 6.8 g s 范围不断地跳动， 有时还会达到10.1 g s ；喷油时间在7.8 8.8 m s 问变化；节气门角度值在3 5 4 5 跳变； 实际点火角在2 2 0 。区间内变动；入实际值为1.99 ， A 理论值为1.00 ， 入调节值为26.1 ，前氧传感器电压为3.025 V 。踩下加速踏板，提升发动机转速后松开， 观察减速时前氧传感器电压为0.60 0.30 V 。通过上述读出的数据分析， 前氧传感器G 3 9 的信号电压为3.025 V ， 表明此时混合气极稀， 发动机控制单元根据前氧传感器检测到的信号正在做加油修正并已达到修正极限，但发动机控制单元计算出的入实际值仍不能满足理论值1.0的要求， 这显然与排气管冒黑烟的现象互相矛盾， 由此可见故障原因可能是前氧传感器输出的信号出错。拔开前氧传感器G 3 9 的线路插头， 让控制系统作开环运行来观察发动机的运转状态，此时发动机的运转状态有了明显改善。用V A S 5 0 5 2 进入引导性功能， 在发动机控制单元J 2 2 0 内的数据块选项中点击需观察的各项数据(如发动机转速、相对负荷、空气流量、喷油时间、节气门角度、点火时间及入值等) ，列表一并读出， 发现此时的数据较闭环控制时出现了很大变化， 发动机怠速转速稳定在7 6 0 r m ln ， 相对负荷下降为25 ， 空气流量稳定在4.5gs ， 然后渐降为3 _8gs ， 喷油时间由6 .5 ms 到4.5ms ， 再渐降为3.17ms ， 节气门角度3.5 ， A 值变为0.99 。这说明人为地中断前氧传感器的修正功能时， 发动机运行基本趋于正常， 因此可以确定该车怠速不稳、排气冒黑烟的故障原因是前氧传感器产生错误调节信号。3.3、故障排除更换前氧传感器G39 ，起动发动机重新读出上述列出的数据， 其中实际入值为0.95 ， 入调节值为一20.1 ，前氧传感器信号电压为1.460V ，但加速时排气管中还有黑烟排出。连续地轻踩加速踏板， 让控制单元进行自我学习适应， 并将车开出路试几公里， 排尽排气管中残存的黑烟后，故障现象消失。连接VAS5052再次读出测量值分别为:发动机转速760rm 冷却液温度98；进气温度48；相对负荷17.8 ；空气流量2.5gs ；喷油时间2.03 m s;节气门角度3.0;点火提前角6.0 调节值在3.1 1.8 变化， 变化幅度大于2.0;实际入值0.99 101;前氧传感器信号电压在1.482 1.540V 跳变。各数据显示正常,至此故障排除。4、总结评价 为了节能和防止汽车污染，西方发达国家大都装有氧传感器，对我国来说装汽车用氧传感器势在必行。我国汽车工业同国外的主要差距之一，也表现在汽车传感器方面。因此，可得出氧传感器推广应用的前景十分乐观。氧传感器出现故障后，对发动机工作、汽