汽车电控发动机—排气系统故障排除

工程技术（技师）学院实习课教案2016至2017学年第二学期7周授课班级：15汽修大专班一、课题名称：汽车排气系统故障排除二、目的：掌握1、氧传感器的检测2、氧传感的故障排除三、工时：练习24小时四、需用设备：1、全车电气设备实训台、、汽车发动机设备实训台2、万用表五、材料：无六、功能介绍：对汽车排气系统进行故障检测，能独立完成故障的维修。

七、安全及注意事项：实训安全操作规程（1）实训学生必须认真学习学院有关实训安全管理规定和安全要求的文件。

执行文件中的规定。

（2）注意安全防火，正确使用灭火器材，不允许带火种进入实训室。

如果学生无意将火种带入实训室，必须交给实训老师保管处理。

（3）爱护设备、仪器、仪表，严格按照操作规程作业，正确合理是使用设备、仪器和仪表，确保完好无损。

(4) 爱护实训车辆，学生在作业前必须穿上工作服，并在车辆的两侧叶子板和前脸上面摊上防护垫，保护车身漆膜不损伤。

（5）在没有实训老师同意的情况下，不准触摸动用交流电源和交流电设备八、课题练习：（一）氧传感器的一般检测方法1.检查氧传感器加热器电阻。

拔下氧传感器插头，用万用表电阻档测量传感器侧1、2号插头间的电阻值，具体标准应查阅具体车型的维修手册，但一般来说，应在4～40之间，如果不符合标准值，应更换氧传感器。

2.检查氧传感器反馈电压。

查阅所测车型的维修手册，找氧传感器信号线，用电线中的铜丝插入相应手术的插孔。

然后插好插接器，用万用表直流电压档测量铜丝对负极的电压。

注意必须使用数字式万用表，并且铜丝绝对不能搭铁，否则将不可恢复性地损坏氧传感器。

此时起动发动机并使水温达到至少80℃，使发动机多次达到2500r/min后使发动机转速保持2500r/min,并观察万用表显示的电压，电压值应在此0.1-1.0V之间迅速跳动，在10S之内电压应在0.1-1.0V之间变化至少8次，若电压变化比较缓慢，不一定就是氧传感器或反馈控制系统有故障，可能是氧传感器表面被积碳覆盖而灵敏性降低。

这时可使发动机高速运转几分钟以清除积碳，然后再观察氧传感器信号电压是否符合规定，如仍不符合规定，则进行全面的特性分析检查。

传统检测方法的局限性多少年来，业界同人大都是采用上述方法对氧传感器进行在车测试，或者使用一个好的氧传感器来做对比试验，在一般情况下，也都可以判断出故障所在。

但是，上述方法存在着以下一些问题，这些因素往往也制约了检测的准确性：1、要求被测车辆的发动机工况良好，才能达到所需要的检测结果。

如果发动机工况不好，混合气或浓或稀，氧传感器就不能准确地按给定测试条件实现浓稀信号间的变化；2、不能直接检测出氧信号浓稀电压变化时间，只是由10S之内信号电压应在0.1-1.0V之间变化至少8次这样一种间接的方式，来评估氧信号浓稀电压变化时间，在实际应用中随意性较大；3、由于无法做到离车测试，上述方法很有局限性，对一些较为复杂的隐性故障不能做到有效的故障定位。

就是采用“对比法”解决了故障，往往也是“知其然，不知所以然”。

（二）全面、准确的最新检测方法针对上述情况，我们提出了一个较为全面的氧传感器检测的新方案，该方案有在车与离车两种方式，为汽车技师诊断有关氧传感器的发动机故障提供了极为便利的手段。

1、在车检测方式特点及功能：使用传统的测试方式结合准确的氧信号浓稀变化时间测试，快速评估氧传感器的工作性能。

氧传感器信号模拟——为发动机电脑模拟混合气浓稀信号；λ氧传感器浓稀信号检测——λ准确检测氧传感器输出电压；氧传感器信号过低检测——准确检测氧传感器输出电压是否小于0.1V；λ氧传感器信号变化次数检测——λ 10S内电压信号变化次数检测；氧传感器输出特性分析——λ在氧信号变化的一个周期内，以50ms的分辨率测量混合气信号由浓到稀或由稀到浓的变化时间。

2、2、离车检测方式特点及功能：一个精心设计的氧传感器工况模拟装置，使在工作台上准确测试氧传感器成为可能。

是全面分析氧传感器工作性能的实用方案，同样也是汽修教学单位、氧传感器生产与经营机构的最佳选择。

λ氧传感器信号模拟——为发动机电脑模拟混合气浓稀信号；氧传感器浓稀信号检测——准确检测氧传感器输出电压；λ氧传感器实际工况模拟——λ在工作台上实现氧传感器富氧与缺氧工况的模拟；氧信号起始响应时间检测——为氧传感器是否符合欧III或欧IV标准提供检测手段；λλ氧传感器信号过低检测——准确检测氧传感器输出电压是否小于0.1V；氧传感器信号变化次数检测—— 10S内电压信号变化次数检测；λλ氧传感器工作特性分析——在氧信号变化的一个周期内，以50ms的分辨率测量混合气信号由浓到稀或由稀到浓的变化时间。

项目考核教学过程导入：氧传感器安装在发动机的排气管上，位于三效催化转化器之前，用于测量废气中的氧含量。

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。

1 氧传感器是一种热敏电压型传感器氧传感器间接地反映进入气缸中混合气的浓度，这种信息是以波动的电压传递给电控单元（ECU）的，因此判断氧传感器性能的主要方法是检测氧传感器输出的信号电压值及其波动的范围和波动的频率。

另一方面，发动机只有达到一定的温度才能激活氧传感器。

因此，检测氧传感器前，必须对发动机充分预热，在氧传感器达到正常工作温度300℃~350℃以后才能进行检测，在此之前，氧传感器的电阻大，如同开路，氧传感器不产生任何电压信号；若发动机的排气温度超过800℃，氧传感器的控制也将中断。

目前有的车型采用主、副2 个氧传感器，主氧传感器（在前）通常带有加热器，副氧传感器不带加热器，要依*废气预热，温度超过300℃才能正常工作。

对于加热型氧传感器，其加热电阻的阻值一般为5Ω~7Ω。

如果加热电阻被烧蚀（电阻为无穷大），氧传感器很难快速达到正常的工作温度，此时应当更换氧传感器。

2 氧传感器的故障确认采取“时域判定法”所谓“时域判定法”，是指某传感器的输出信号是否在一定的时间内发生变化以及变化的范围、频率是否符合标准值，如果不发生这种变化，自诊断系统即确认其有故障。

氧传感器提供的信号电压标准为0.1 V ~1.0V，并且在这个范围内快速波动，其波动频率标准为30 次/min。

当氧传感器输出的信号电压在0.1 V ~0.3V 之间波动时，ECU 判定为混合气偏稀；当氧传感器的信号电压在0.6 V ~0.9V 之间波动时，ECU 判定为混合气偏浓；当信号电压为0.45V 左右时属最佳。

如果氧传感器在一定的时间内没有0.45V 左右的基准信号电压输出，或者信号电压波动的频率不符合标准，即确认氧传感器已经失效。

正因为如此，检测氧传感器的反馈信号，目前没有其他设备比示波器更加快捷和有效。

3 氧传感器是一种多元故障的“报警器”氧传感器及其线路发生的故障会被电控单元（ECU）存储并且报警。

一旦氧传感器输入ECU 的信号电压＜0.45 V，或者信号电压波动的频率＜20 次/min 时，ECU 就判定为可燃混合气太稀，并且增加喷油量，使油耗增大，故障灯点亮，同时存储故障代码。

这种故障属于氧传感器的“自生性故障”。

事实上，不仅氧传感器发生自生性故障时会报警，而且发生他生性故障也会报警。

所谓“他生性故障”，是指电控组件本身没有故障，是相关组件工作不良的影响而引起控制系统报警。

例如电动燃油泵、燃油滤清器、喷油器、三效催化转化器等发生了脏堵，严重影响了空燃比（A / F）的大小，故障灯也点亮，故障码显示为“氧传感器故障”，此时氧传感器本身其实并没有损坏。

从这个意义上说，氧传感器是发动机多元故障的“代言人”。

因此，当电喷发动机出现怠速不稳、缺火、喘抖或者油耗增加等故障时，都应当调取并且解读故障代码，很可能显示“氧传感器故障”。

但是，显示“氧传感器故障”故障代码并不一定就是氧传感器本身损坏，线路短路、断路或者ECU 内部控制电路有问题也会输出同样的故障代码。

因此，当显示“氧传感器损坏”故障码时，应当进行综合分析和判断，辨明是氧传感器的自生性故障还是他生性故障，以确定故障的具体部位。

4 氧传感器最怕铅中毒和硅中毒氧传感器的正常颜色是淡灰色，通过观察氧传感器顶端工作面的颜色，可以判断氧传感器是否因铅中毒、硅中毒或者积碳沉积过多而损坏。

⑴顶端工作面呈棕色。

这是由“铅中毒”引起的颜色。

有资料显示，使用含铅汽油只要行驶500 km，铅化物就会粘附在氧传感器的工作面上，使氧传感器基本丧失信息反馈功能。

无论氧化锆式氧传感器还是氧化钛式氧传感器，都怕废气中的铅化物和碳化物的污染和覆盖。

汽车一旦使用了含铅汽油或者发动机“烧机油”，由于铅化物和碳化物的覆盖，氧传感器的信号电压突变特性立即失准，响应速度降低到10s 内少于8 次，并且报警显示，此时只能更换新的氧传感器。

⑵顶端工作面呈白色。

这是由于在维修发动机时使用了硅密封胶、硅密封圈等引起的“硅中毒”。

硅胶中含有醋酸（它起硫化作用），当醋酸硅胶应用在有机油流动的部位，醋酸蒸发，进入曲轴箱，经过废气再循环系统又进入气缸，最终经过排气管排出而损坏氧传感器。

另外，如果汽油和机油中含有的硅化合物过多，燃烧后生成二氧化硅（SiO2），也会使氧传感器“中毒”失效。

一辆大宇王子（PRINCE）轿车大修发动机以后，试车时一切正常，只是排气管接口垫有点漏气，自制了一个厚石棉垫，装车后排气管不再漏气，可是发动机预热后闻到一种怪味，之后又出现怠速不稳和加速不良现象，同时故障灯点亮。

经过检查，显示故障码13，即氧传感器故障。

更换氧传感器和火花塞都无效，还用尾气分析仪检测了尾气各成分的含量。

考虑到故障是在更换了排气管接口石棉垫后出现的，该垫片位于氧传感器的前方，而且相距很近，怀疑石棉中的某种成分污染了氧传感器，于是换回原来的排气管垫片试验，结果故障不再出现。

这说明石棉垫在高温条件下有二氧化硅（SiO2）或者其他有机硅气体散发出来，造成氧传感器硅中毒。

⑶顶端工作面呈黑色。

这是由积碳引起的颜色，当积碳沉积过多时，会影响氧传感器反馈信息的灵敏度总结：加热单元失效（一般都为开路）；信号电压一直为稀时最小电压（失效）；λλ信号反应迟钝（浓稀电压变化时间大于250ms）。

作业：P119 1 —6。