氧傳感器原理

　　氧傳感器是汽車上的標準配置，它是利用陶瓷敏感元件測量汽車排氣管道中的氧電勢，由化學平衡原理計算出對應的氧濃度，達到監測和控制燃燒空燃比，以保證產品質量及尾氣排放達標的測量元件。氧傳感器廣泛應用于各類煤燃燒、油燃燒、氣燃燒等爐體的氣氛控制，它是目前最佳的燃燒氣氛測量方式，具有結構簡單、響應迅速、維護容易、使用方便、測量準確等優點。運用該傳感器進行燃燒氣氛測量和控制既能穩定和提高產品質量，又可縮短生產周期，節約能源。

　　汽車上的氧傳感器工作原理與干電池相似，傳感器中的氧化鋯元素起類似電解液的作用。其基本工作原理是：在一定條件下，利用氧化鋯內外兩側的氧濃度差，產生電位差，且濃度差越大，電位差越大。大氣中氧的含量為21%，濃混合氣燃燒后的廢氣實際上不含氧，稀混合氣燃燒后生成的廢氣或因缺火產生的廢氣中含有較多的氧，但仍比大氣中的氧少得多。 在高溫及鉑的催化下，帶負電的氧離子吸附在氧化鋯套管的內外表面上。由于大氣中的氧氣比廢氣中的氧氣多，套管上與大氣相通一側比廢氣一側吸附更多的負離子，兩側離子的濃度差產生電動勢。

　　當汽車套管廢氣一側的氧濃度低時，在氧傳感器電極之間產生一個高電壓（0.6～1V），這個電壓信號被送到汽車ECU放大處理，ECU把高電壓信號看作濃混合氣，而把低電壓信號看作稀混合氣。根據氧傳感器的電壓信號，電腦按照盡可能接近14.7：1的理論最佳空燃比來稀釋或加濃混合氣。因此氧傳感器是電子控制燃油計量的關鍵傳感器。氧傳感器只有在高溫時（端部達到300°C以上）其特性才能充分體現，才能輸出電壓。它在約800°C時，對混合氣的變化反應最快，而在低溫時這種特性會發生很大變化。

　　氧傳感器作用

　　電噴車為獲得高排氣凈化率，降低排氣中（CO）一氧化碳、（HC）碳氫化合物和（NOx）氮氧化合物成份，必須利用三元催化器。但為了能有效地使用三元催化器，必須精確地控制空燃比，使它始終接近理論空燃比。催化器通常裝在排氣歧管與消聲器之間。氧傳感器具有一種特性，在理論空燃比（14.7：1）附近它輸出的電壓有突變。這種特性被用來檢測排氣中氧氣的濃度并反饋給電腦，以控制空燃比。當實際空燃比變高，在排氣中氧氣的濃度增加而氧傳感器把混合氣稀的狀態（小電動勢：O伏）通知ECU。當空燃比比理論空燃比低時，在排氣中氧氣的濃度降低，而氧傳感器的狀態（大電動勢：1伏）通知（ECU）電腦。

　　ECU根據來自氧傳感器的電動勢差別判斷空燃比的低或高，并相應地控制噴油持續的時間。但是，如氧傳器有故障使輸出的電動勢不正常，（ECU）電腦就不能精確控制空燃比。所以氧傳感器還能彌補由于機械及電噴系統其它件磨損而引起空燃比的誤差。可以說是電噴系統中唯一有“智能”的傳感器。

　　傳感器的作用是測定發動機燃燒后的排氣中氧是否過剩的信息，即氧氣含量，并把氧氣含量轉換成電壓信號傳遞到發動機計算機，使發動機能夠實現以過量空氣因數為目標的閉環控制；確保三元催化轉化器對排氣中的碳氫化合物（HC）、一氧化碳（CO）和氮氧化合物（NOX）三種污染物都有最大的轉化效率，最大程度地進行排放污染物的轉化和凈化。

　　氧傳感器壞了的表現

　　1、油耗增加，因為氧傳感器積碳會造成其信號輸出不正常，導致發動機混合氣比例失調，使油耗增加

　　2、排放污染物增加，年檢尾氣排放檢測一項無法達標，使年檢不合格。其實這點也很好理解，因為三元催化劑雖然可以凈化尾氣，但凈化能力有限，一旦氧傳感器工作異常，會使發動機燃燒不充分造成排放的污染物增加，即使三元催化器工作正常也無能為力。所以說，如果老車年檢尾氣不達標，除了清洗三元催化劑，還應考慮清洗或更換氧傳感器

　　3、有冒黑煙的可能，氧傳感器工作異常使空燃比失常而導致的冒黑煙

　　4、發動機轉速不穩、抖動，同樣是因為空燃比不正常的原因導致。

　　氧傳感器的常見故障

　　1.氧傳感器中毒

　　氧傳感器中毒是經常出現的且較難防治的一種故障，尤其是經常使用含鉛汽油的汽車，即使是新的氧傳感器，也只能工作幾千公里。如果只是輕微的鉛中毒，接著使用一箱不含鉛的汽油，就能消除氧傳感器表面的鉛，使其恢復正常工作。但往往由于過高的排氣溫度，而使鉛侵入其內部，阻礙了氧離子的擴散，使氧傳感器失效，這時就只能更換了。

　　另外，氧傳感器發生硅中毒也是常有的事。一般來說，汽油和潤滑油中含有的硅化合物燃燒后生成的二氧化硅，硅橡膠密封墊圈使用不當散發出的有機硅氣體，都會使氧傳感器失效，因而要使用質量好的燃油和潤滑油。修理時要正確選用和安裝橡膠墊圈，不要在傳感器上涂敷制造廠規定使用以外的溶劑和防粘劑等。

　　2.積碳

　　由于發動機燃燒不好，在氧傳感器表面形成積碳，或氧傳感器內部進入了油污或塵埃等沉積物，會阻礙或阻塞外部空氣進入氧傳感器內部，使氧傳感器輸出的信號失準，ECU不能及時地修正空燃比。產生積碳，主要表現為油耗上升，排放濃度明顯增加。此時，若將沉積物清除，就會恢復正常工作。

　　3.氧傳感器陶瓷碎裂

　　氧傳感器的陶瓷硬而脆，用硬物敲擊或用強烈氣流吹洗，都可能使其碎裂而失效。因此，處理時要特別小心，發現問題及時更換。

　　4.加熱器電阻絲燒斷

　　對于加熱型氧傳感器，如果加熱器電阻絲燒蝕，就很難使傳感器達到正常的工作溫度而失去作用。

　　5.氧傳感器內部線路斷脫

　　6.氧傳感器外觀顏色的檢查

　　從排氣管上拆下氧傳感器，檢查傳感器外殼上的通氣孔有無堵塞，陶瓷芯有無破損。如有破損，則應更換氧傳感器。

　　氧傳感器的檢查方法

　　1.氧傳感器加熱器電阻的檢查

　　拔下氧傳感器線束插頭，用萬用表電阻檔測量氧傳感器接線端中加熱器接柱與搭鐵接柱之間的電阻，其阻值為4-40Ω（參考具體車型說明書）。如不符合標準，應更換氧傳感器。

　　2.氧傳感器反饋電壓的測量

　　測量氧傳感器的反饋電壓時，應拔下氧傳感器的線束插頭，對照車型的電路圖，從氧傳感器的反饋電壓輸出接線柱上引出一條細導線，然后插好線束插頭，在發動機運轉中，從引出線上測出反饋電壓（有些車型也可以由故障檢測插座內測得氧傳感器的反饋電壓，如豐田汽車公司生產的系列轎車都可以從故障檢測插座內的OX1或OX2端子內直接測得氧傳感器的反饋電壓）。

　　對氧傳感器的反饋電壓進行檢測時，最好使用具有低量程（通常為2V）和高阻抗（內阻大于10MΩ）的指針型萬用表。具體的檢測方法如下：

　　1）將發動機熱車至正常工作溫度（或起動后以2500r/min的轉速運轉2min）；

　　2）將萬用表電壓檔的負表筆接故障檢測插座內的E1或蓄電池負極，正表筆接故障檢測插座內的OX1或OX2插孔，或接氧傳感器線束插頭上的號|出線；

　　3）讓發動機以2500r/min左右的轉速保持運轉，同時檢查電壓表指針能否在0-1V之間來回擺動，記下10s內電壓表指針擺動的次數。在正常情況下，隨著反饋控制的進行，氧傳感器的反饋電壓將在0.45V上下不斷變化，10s內反饋電壓的變化次數應不少于8次。如果少于8次，則說明氧傳感器或反饋控制系統工作不正常，其原因可能是氧傳感器表面有積碳，使靈敏度降低所致。對此，應讓發動機以2500r/min的轉速運轉約2min，以清除氧傳感器表面的積碳，然后再檢查反饋電壓。如果在清除積碳可后電壓表指針變化依舊緩慢，則說明氧傳感器損壞，或電腦反饋控制電路有故障。

　　4）檢查氧傳感器有無損壞

　　拔下氧傳感器的線束插頭，使氧傳感器不再與電腦連接，反饋控制系統處于開環控制狀態。將萬用表電壓檔的正表筆直接與氧傳感器反饋電壓輸出接線柱連接，負表筆良好搭鐵。在發動機運轉中測量反饋電壓，先脫開接在進氣管上的曲軸箱強制通風管或其他真空軟管，人為地形成稀混合氣，同時觀看電壓表，其指針讀數應下降。然后接上脫開的管路，再拔下水溫傳感器接頭，用一個4-8KΩ的電阻代替水溫傳感器，人為地形成濃混合氣，同時觀看電壓表，其指針讀數應上升。也可以用突然踩下或松開加速踏板的方法來改變混合氣的濃度，在突然踩下加速踏板時，混合氣變濃，反饋電壓應上升；突然松開加速踏板時，混合氣變稀，反饋電壓應下降。如果氧傳感器的反饋電壓無上述變化，表明氧傳感器已損壞。

　　另外，氧化鈦式氧傳感器在采用上述方法檢測時，若是良好的氧傳感器，輸出端的電壓應以2.5V為中心上下波動。否則可拆下傳感器并暴露在空氣中，冷卻后測量其電阻值。若電阻值很大，說明傳感器是好的，否則應更換傳感器。

　　5）氧傳感器外觀顏色的檢查

　　從排氣管上拆下氧傳感器，檢查傳感器外殼上的通氣孔有無堵塞，陶瓷芯有無破損。如有破損，則應更換氧傳感器。

　　通過觀察氧傳感器頂尖部位的顏色也可以判斷故障：

　　①淡灰色頂尖：這是氧傳感器的正常顏色；

　　②白色頂尖：由硅污染造成的，此時必須更換氧傳感器； ③棕色頂尖：由鉛污染造成的，如果嚴重，也必須更換氧傳感器；

　　④黑色頂尖：由積碳造成的，在排除發動機積碳故障后，一般可以自動清除氧傳感器上的積碳。