任务8氧传感器检查与维修.docx
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任务8氧传感器检查与维修
学习任务8氧传感器的检查与维修
学习目标：
完成本学习任务后，你应当能
1.叙述氧传感器的作用及种类；
2.解释电控燃油喷射（EFI）闭环控制回路；
3.正确检测氧传感器的波形，并根据检测波形判断氧传感器的好坏；
4.按照给定的排查计划对氧传感器进行故障排除。
建议完成本学习任务为6课时
学习内容的结构
学习任务的描述：
一台发动机油耗过高，尾气排放超标。
通过手持式汽车诊断电脑的检查，检测出与氧传感器相关的故障码，需对氧传感器及电路进行检查，确定故障部位，并进行维修。
发动机氧传感器是现代发动机控制系统中非常重要的传感器之一，主要用来检测排放废气中的氧含量，并反馈给发动机ECU，使发动机能精确的将燃油混合气的浓度控制在理想的范围内，从而减小油耗，提高三元催化转换器的工作效率
。
一、学习准备
*1.为什么现代车辆上需安装氧传感器？
1.氧传感器安装位置。
氧传感器多数安装在排气歧管中，但是安装位置和安装数量随发动机而不同。
老款的汽车上，只在三元催化装置（三元催化装置的作用请参阅学习任务12）前面安装了1个氧传感器，而现代的新款汽车上一般安装有2个氧传感器（如图8-1所示），一个在三元催化装置前，一个在其后。
图8-1氧传感器安装位置图
2.三元催化装置需要氧传感器。
1）在现代的电子控制燃油喷射发动机上，都装有三元催化装置，可以同时消除排气中的有害成分。
三元催化装置，只有在混合气空燃比在理论空燃比附近时才能收到理想的净化效果。
一旦空燃比偏离理论数值，那么催化剂对废气的净化能力将急剧下降。
小词典
空燃比：
空气和燃油的质量比。
理论空燃比：
当1kg燃油和14.7kg的空气混合时，空气的氧正好可以和燃油完全燃烧，这时的空燃比为14.7:
1，我们称之为理论空燃比。
2）氧传感器就是用来检测排气中的浓度，发动机ECU根据氧传感器传来的电压信号，判断混合气的。
然后对进行修正，从而使空燃比始终保持在附近，最终达到理想的排气净化效果。
3.请写出图8-2a和图8-2b分别属于开环控制方式还是闭环控制方式？
这两种控制方式有什么不同？
哪种的控制效果更好？
有氧传感器的电子燃油喷射控制属于哪一种控制方式呢？
小词典
开环控制：
是一种直链式控制，指控制模块根据传感器的信号控制执行器的工作，但不对控制结果进行检测。
闭环控制：
又叫反馈控制，与开环控制不同的是增加了反馈控制环节，即有些传感器检测控制结果并把这种结果反回给控制模块。
*2.常见的氧传感器有哪几种？
常见的氧传感器有二氧化锆式和二氧化钛式两种。
1.二氧化锆氧传感器（如图8-3所示）
1）氧化锆式的氧传感器内含有一个用陶瓷型材料二氧化锆（ZrO2）制成的元件。
此元件的内侧和外侧都包着一层铂。
排气管外部的被引导至传感器的内侧，传感器的外侧则直接与接触。
高温下氧气发生电离，当锆元件内部表面上的氧气浓度与外部表面上的氧气浓度相差太大时，锆元件就象一个微型的蓄电池向外输出电压。
2）锆元件内外表面的铂有什么作用？
图8-3二氧化锆氧传感器
3）氧传感器是如何工作的?
如图8-4所示，当空气-燃油混合气较稀时，废气中的氧气。
因此传感器内、外氧气浓度的差别相对，传感器产生的电压。
相反，当空气-燃油混合气较浓时，废气中的氧气。
这时，传感器内、外侧的氧气浓度差，传感器就产生的电压（约1V）。
发动机ECU根据传感器输出的电压信号，来控制燃油喷射量，使燃油混合气的空燃比保持在附近。
4）氧传感器的工作温度，一般要求在400℃以上。
因此在发动机刚起动时，排气温度比较低，氧传感器不起作用，无法进行空燃比反馈。
那么发动机依靠哪个传感器来判断是否可以开始进行空燃比反馈控制呢？
5）为了保证发动机在起动后，进气量小，排气温度比较低的时候，氧传感器也能输出信号，使ECU尽快进行空燃比反馈控制，提高发动机的排放性能，通常采取了哪些措施？
2.二氧化钛氧传感器
1）这种氧传感器的结构与前者相似，主要是材料不同。
2）二氧化钛氧传感器的能随着混合气体的空燃比的变化而改变。
当混合气体较浓时，废气中的氧气，值变小；反之，值变大（如图8-5所示）。
图8-5空燃比与氧传感器电阻的关系
3）二氧化钛氧传感器向ECU输出的信号是电压信号。
请查阅其他资料，说明当混合气稀的时候，它向ECU输出的是高电压还是低电压？
二、计划与实施
*6.记录待修车辆信息。
1.在下表中记录车辆基本信息。
车辆型号（VIN码）
发动机型号
客户投诉
汽车油耗比以前大
2.下面哪些故障现象是氧传感器失效导致的？
□油耗过高；
□尾气排放超过国家标准；
□发动机加速无力；
□发动机怠速过高。
3.大多数氧传感器没确定更换的周期，但当反应迟缓后应该进行更换。
一般非加热型的约5—8万公里更换一次；加热型的约10万公里更换一次。
4.当氧传感器失效时，发动机如何控制混合气的浓度？
*7.每小组按照下表准备好氧传感器检查与调整所需的资料与工具。
资料或者工具的名称
数量
带加热型氧传感器的发动机（或整车）
1台
相应的维修资料
1套
万用电表
1个
示波器
1个
常用拆装工具
1套
*8.以丰田2SZ-FE发动机氧传感器为例，分析带加热电阻的氧传感器电路图（图8-6）。
图8-62SZ-FE发动机氧传感器电路图
1.谁给氧传感器的加热器提供电源？
2.氧传感器的信号端子是哪一个？
3.常见的带加热器的氧传感器有3根导线和4根导线两种，这两种传感器的接地方式是否相同？
*9.氧传感器的外观检查。
1.氧传感器的安装位置：
。
2.根据维修手册，你判断该传感器类型：
口氧化锆式口氧化钛式
3.这种氧传感器有几根导线：
口1根口2根口3根口4根
4.氧传感器外观目检：
1）插头是否连接良好口是口否
2）拔出插接器观察是否有锈蚀、松动口是口否
3）传感器外壳是否损坏口是口否
故障部位
维修建议
氧传感器插头
口继续使用口更换
插接器
口继续使用口更换
*10.检查氧传感器加热电阻及其电路。
有些氧传感器是有自带加热电阻的，有些没有加热电阻。
当进气量低时（换句话说就是当排气温度低），发动机ECU就向加热电阻输送电流来加热传感器。
图8-7氧传感器加热电阻控制图
1.请对照图8-7，说明有加热线圈的氧传感器控制电路是怎样控制加热电阻工作的?
图8-8氧传感器加热电阻的检测流程图
加热器电阻检测的程序如图8-8所示。
2.请按照流程图对氧传感器加热电阻及其电路进行检查，将检查结果填写在下面的表格中。
检测内容
标准值
测量值
是否正常
加热电阻
加热电阻与ECU之间的导线
断路检查
短路检查
加热电阻与EFI继电器之间的导线
断路检查
短路检查
EFI继电器的检查
小提示
如果发动机运行过一段时间，要注意安全，以免烫伤。
3.氧传感器加热电阻是否正常？
*11.检查氧传感器及其电路。
1.利用氧传感器的阻抗特性检查氧传感器。
如图8-9所示，氧传感器在暖机下与非暖机下的电阻值不一样。
正常情况下：
暖机时，氧传感器的电阻约为300KΩ左右；非暖机状态下其电阻为无穷大。
氧传感器电阻检测结果：
暖机时：
Ω
冷态时：
Ω
是否正常？
2.利用氧传感器的反馈电压检查氧传感器。
氧传感器的反馈电压检查程序如图8-10所示。
请按照流程图对氧传感器加热电阻及其电路进行检查。
1）起动发动机后以转速为2500r/min运行120s左右，达到正常温度。
2）改变空气-燃油混合气的浓度，检查氧传感器的反馈电压：
检测内容
标准值
测量值
是否正常
混合气稀时，氧传感器的反馈电压
混合气浓时，氧传感器的反馈电压
3）如果检测到的反馈电压为负值，可能是什么原因引起的？
图8-10万用表电压法的检测流程图
3.采用什么方法可以使混合气变浓和变稀？
4.上面两种检查方法容易实现吗？
检查结果明显吗？
小提示：
对反馈电压进行检测时，最好使用具有高内阻（内阻大于20兆欧）和低量程（一般为2伏特）的指针型万用表。
5.利用示波器检测氧传感器的输出波形检查氧传感器。
1）图8-11显示的是各种常见的波形。
分析对比各种波形，请说明当氧传感器工作不良时，传感器输出的波形与正常波形比较，有什么不同？
（从波形频率、波形幅值等方面对比）。
图8-11常见信号波形分析图
2）图8-12是丰田5A-FE氧传感器的检查流程图，请按照流程对氧传感器进行检查。
并将测得的波形画在下面的表格中。
图8-12丰田5A-FE氧传感器的检测流程图
*12.通过用示波器检测氧传感器波形来判断传感器的好坏，是检测氧传感器的最佳方法。
与电阻法和电压法相比，它有哪些优点？
三、评价与反馈
学习拓展
*13.氧传感器与空燃比传感器有什么区别？
现代新型国产轿车上，在三元催化转换器前安装有一个空燃比传感器，而氧传感器安装在催化器后。
1.从图8-13可以看出，氧传感器与空燃比传感器在输出特性上有以下几点不同：
1）空燃比传感器应用大约0.4V恒定电压，它的输出电流根据排放物中氧的浓度改变而改变。
发动机ECU把输出电流的变化转化成电压信号，线性地检测当前的空燃比。
2）氧传感器的输出电压根据排放物中氧的浓度改变而改变，发动机ECU用这个输出电压来决定当前空燃比是否比理想空燃比浓或稀。
2.氧传感器与空燃比传感器的基本结构相同，现代所用到的空燃比传感器是新型平面型传感器，而氧传感器是杯型传感器（图8-14所示）。
它们的区别是：
1）杯型传感器包括一个围绕着加热器的传感器元件。
2）平面型加热器用氧化铝制成，它有较好的导热性能和绝缘性能，以使传感器元件和加热器结合在一起，这样提高了传感器的加热性能。
平面型的加热时间为10秒左右，而杯型的加热时间为30秒左右。
（一）自我评价
1.当氧传感器的输出电压为0.9V时，在下一次喷油时，喷油器的喷油时间应该怎样变化？
2.对于丰田5A-FE发动机，当发动机暖机后，氧传感器的输出电压始终保持在0.35V以上，或者0.55V以下（超过60秒），发动机ECU便认为氧传感器有故障。
此时，除了氧传感器真的有故障，还有可能是什么原因导致这种情况出现？
小提示
氧传感器故障有可能是氧传感器自身造成的，也有可能是控制系统造成的。
而氧传感器比较贵，必须确认是氧传感器故障才能更换新的氧传感器，以免造成不必要的浪费。
此外，用于更换的新氧传感器本身就有故障，因此更换新氧传感器后一定要检测其波形是否正常。
3.工作页填写情况.
评价情况：
4.工作着装是否规范？
评价情况：
5.能否主动参与工作现场的清洁和整理工作？
评价情况：
6.升降汽车举升器或起动发动机时，有无进行安全检查并警示其他同学?
评价情况：
7.完成本学习任务后，能否通过外观判断出看到的氧传感器属于哪一类？
评价情况：
8.在进行本学习任务时，检测标准是怎么获取的？
评价情况：
9.在进行氧传感器的检测与维修过程中，有哪些特别值得注意的安全措施？
10.在进行本学习任务时，示波器使用是否正确？
能否对所测得的氧传感器波形进行正确的分析？
评价情况：
11.你在氧传感器的检测与维修过程中遇到的困难是什么？
你是怎样解决的？
12.你对这个学习任务的学习是否满意？
评价情况：
哪些方面还有待进一步改善？
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签名：
年月日
（二）小组评价（至少从下表中选择10项进行评价）
序号
评价项目
评价情况
1
与其他同学口头交流学习内容是否顺畅
2
是否尊重他人
3
学习态度是否积极主动
4
是否服从教师的教学安排
5
着装是否符合标准
6
能否正确的领会他人提出的学习问题
7
能否按照安全和规范的规程操作
8
能否辨别工作环境中哪些是危险的因素
9
是否合理规范使用工具和仪器
10
是否能保持学习环境的干净整洁
11
是否遵守学习场所的规章制度
12
是否有工作岗位的责任心
13
是否达到全勤
14
学习是否积极主动
15
是否能正确对待肯定和否定的意见
16
团队学习中主动与合作的情况如何
参与评价的同学签名：
年月日
（三）教师评价
教师总体评价：
教师签名：
年月日
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