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汽车氧传感器

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汽车氧传感器是电喷发动机控制系统中关键的反馈传感器，是控制汽车尾气排放、降低汽车对环境污染、提高汽车发动机燃油燃烧质量的关键零件，氧传感器均安装在发动机排气管上。

基本信息

中文名称：汽车氧传感器

类型：传感部件

安装部位：发动机排气管

原理：化学平衡原理

器械简介

氧传感器有二氧化锆和二氧化钛两种。

氧传感器是利用陶瓷敏感元件测量各类加热炉或排气管道中的氧电势，由化学平衡原理计算出对应的氧浓度，达到监测和控制炉内燃烧空燃比，保证产品质量及尾气排放达标的测量元件，广泛应用于各类煤燃烧、油燃烧、气燃烧等炉体的气氛控制。

氧传感器用于电子控制燃油喷射装置的反馈控制系统，用来检测排气中的氧浓度与空燃比的浓稀，在发动机内进行理论空燃比(14.7:1)燃烧的监控，并向电脑输送反馈信号。

工作原理

氧传感器的工作原理与电池相似，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)，利用氧化皓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21%，浓混合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的多。

在高温及铂的催化下，将附着在氧传感器上的氧气消耗殆尽，于是就产生电压差，浓混合气输出电压接近1V，稀混合气接近0V。根据氧传感器的电压信号，控制空燃比从而调整喷油脉宽，因此氧传感器的电子控制燃油计量的关键传感器。氧传感器只有在高温时(端部达到300℃以上)起特征才能充分体现，才能输出电压。它约在800℃时，对混合气的变化反应最快。

小贴士

二氧化锆氧传感器是通过电压变化反映可燃混合气浓度的变化，二氧化钛氧传感器则是通过电阻变化反映可燃混合气变化的。在发动机工况恶化时使用二氧化锆氧传感器的电控系统无法将实际的空燃比控制在理论空燃比附近，而二氧化钛氧传感器在发动机工况恶化的情况下也能将实际空燃比控制在理论空燃比附近。

控制单元根据氧传感器信号在短时间内调整的喷油量(喷油脉宽)叫短期燃油修正，这个值得正负就是氧传感器输出电压控制的。

长期燃油修正就是控制单元根据短期燃油修正系数的变化对控制单元运行数据结构进行修正确定的值。

常见故障

氧传感器一旦出现故障，将使电子燃油喷射系统的电脑不能得到排气管中氧浓度的信息，因而不能对空燃比进行反馈控制，会使发动机油耗和排气污染增加，发动机出现怠速不稳、缺火、喘振等故障现象。因此，必须及时地排除故障或更换 。

中毒故障

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，这时就只能更换了。

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，不要在传感器上涂敷制造厂规定使用以外的溶剂和防粘剂等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，会阻碍或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。

氧传感器被污染、中毒或老化后调节频率明显变慢，电压信号波形也变的接近平直，正常的情况下一般一分钟波动50次左右。

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。

阻丝烧断

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。

线路断脱

氧传感器内部线路断脱。

检查方法

加热器电阻检查

拔下氧传感器线束插头，用万用表电阻档测量氧传感器接线端中加热器接柱与搭铁接柱之间的电阻，其阻值为4-40Ω(参考具体车型说明书)。如不符合标准，应更换氧传感器。

反馈电压的测量

测量氧传感器的反馈电压时，应拔下氧传感器的线束插头，对照车型的电路图，从氧传感器的反馈电压输出接线柱上引出一条细导线，然后插好线束插头，在发动机运转中，从引出线上测出反馈电压(有些车型也可以由故障检测插座内测得氧传感器的反馈电压，如丰田汽车公司生产的系列轿车都可以从故障检测插座内的OX1或OX2端子内直接测得氧传感器的反馈电压)。

对氧传感器的反馈电压进行检测时，最好使用具有低量程(通常为2V)和高阻抗(内阻大于10MΩ)的指针型万用表。具体的检测方法如下:

1、将发动机热车至正常工作温度(或起动后以2500r/min的转速运转2min);

2、将万用表电压档的负表笔接故障检测插座内的E1或蓄电池负极，正表笔接故障检测插座内的OX1或OX2插孔，或接氧传感器线束插头上的号|出线;

3、让发动机以2500r/min左右的转速保持运转，同时检查电压表指针能否在0-1V之间来回摆动，记下10s内电压表指针摆动的次数。在正常情况下，随着反馈控制的进行，氧传感器的反馈电压将在0.45V上下不断变化，10s内反馈电压的变化次数应不少于8次。

如果少于8次，则说明氧传感器或反馈控制系统工作不正常，其原因可能是氧传感器表面有积碳，使灵敏度降低所致。对此，应让发动机以2500r/min的转速运转约2min，以清除氧传感器表面的积碳，然后再检查反馈电压。如果在清除积碳可后电压表指针变化依旧缓慢，则说明氧传感器损坏，或电脑反馈控制电路有故障。

4、检查氧传感器有无损坏

拔下氧传感器的线束插头，使氧传感器不再与电脑连接，反馈控制系统处于开环控制状态。将万用表电压档的正表笔直接与氧传感器反馈电压输出接线柱连接，负表笔良好搭铁。在发动机运转中测量反馈电压，先脱开接在进气管上的曲轴箱强制通风管或其他真空软管，人为地形成稀混合气，同时观看电压表，其指针读数应下降。

然后接上脱开的管路，再拔下水温传感器接头，用一个4-8KΩ的电阻代替水温传感器，人为地形成浓混合气，同时观看电压表，其指针读数应上升。也可以用突然踩下或松开加速踏板的方法来改变混合气的浓度，在突然踩下加速踏板时，混合气变浓，反馈电压应上升;突然松开加速踏板时，混合气变稀，反馈电压应下降。如果氧传感器的反馈电压无上述变化，表明氧传感器已损坏。

另外，氧化钛式氧传感器在采用上述方法检测时，若是良好的氧传感器，输出端的电压应以2.5V为中心上下波动。否则可拆下传感器并暴露在空气中，冷却后测量其电阻值。若电阻值很大，说明传感器是好的，否则应更换传感器。

5、氧传感器外观颜色的检查

从排气管上拆下氧传感器，检查传感器外壳上的通气孔有无堵塞，陶瓷芯有无破损。如有破损，则应更换氧传感器。

通过观察氧传感器顶尖部位的颜色也可以判断故障:

① 、淡灰色顶尖:这是氧传感器的正常颜色;

② 、白色顶尖:由硅污染造成的，此时必须更换氧传感器;

③ 、棕色顶尖(如图1所示):由铅污染造成的，如果严重，也必须更换氧传感器;

④ 、黑色顶尖:由积碳造成的，在排除发动机积碳故障后，一般可以自动清除氧传感器上的积碳。

发展简介

市场前景

汽车行业是目前国际上应用传感器的最大市场之一，世界上汽车年产量4000万辆以上，其中，日本的年产量达1000万辆以上。从世界各国公布的专利情况来看，各主要汽车生产厂家和电气、元件生产厂家，都很重视汽车传感器的研制和生产，而氧传感器的申报专利数，居汽车传感器的首位，这反映了传感器的难度和各国的重视程度，控制汽车空/燃比用的氧传感器日本以每年50~60%的速度增长着。

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就我国来说，仅近三年需改进加氧传感器的旧车就有2000万辆，每年新生产的轿车所需的氧传感器也超过200万个。一辆普通家用轿车上大约安装几十个到近百个传感器，而豪华轿车上的传感器也超过二百余只。据报道，2000年汽车传感器的市场为61.7亿美元(9.04亿件产品)，到2005年将达到84.5亿美元(12.68亿件)，增长率6.5%(按美元计)和7.0%(按产品件数计)，所以，氧传感器(氧探头)的市场前景非常广阔。

发展重点

从情况来看，针对氧传感器材料的研究重点应在以下几个方面:

(1)、研究改进保护层材料，提高抗劣化性，增强透气性。

汽油和机油中含有铅、硫、磷等杂质，会使传感器性能大幅下降.而灰尘、油、硅等成分则会堵塞传感器保护层和电极。为此，需改进保护层材料，使传感器元件抗劣化性能提高。可采取的方式有使用吸附效果、催化作用好的材料，使杂质被吸附、聚集在保护层上并得到转化。同时通过添加适当材料改进制造工艺.使保护层透气性能增强，减小响应时间。

(2)、提高氧传感器材料的环境适应性，延长使用寿命。

对于汽车用氧传感器其工作环境很恶劣.工作时处于500℃~800℃的高温下，平时还要承受一30℃左右的气候温度的影响。因此，扩大其工作温度范围，尤其是商温区工作稳定性，耐久性，成为材料改进的一个方向。同时整个元件在很大温差快速变化下，其可靠性、抗劣化性的改进也是~个关键问题。普遍采取的方法是，从材料添加剂入手，改进电极材料、敏感材料在高温时的稳定性，改进工艺，提高电极与敏感材料的附着力。

(3)、扩大空/燃比控制测量区域。实现广域空/燃比的测量控制是~个方向。

这样可使氧传感器能连续计量控测从过浓区域空/燃比向稀薄区域(贫油区)的整个状态，实现厂域反馈控制。

(4)、提高测量、反馈信号的精确度，增强对瞬时变化状态的反馈控制能力。

由子西方发达国家对排放废气法规的目趋严格，因而要求氧传感器测量信号的精度不断提高，以利于提高控制能力。同时对瞬时变化的排气也要求做到及时测量修正。因此，这也成为改进材料性能的一个主要方向。

总之，随着我国汽车工业的迅猛发展，随着汽车技术的进步和传感器制造工艺技术的提高，汽车用氧传感器将会不断的完善发展，其发展前景十分广阔。

判断汽车氧传感器好坏的方法

1.观察法

之前已经在这里发布过了，主要是看氧传感器的颜色，判断氧传感器的好坏 移步至采用观察颜色的方法判断氧传感器的好坏

2.测量氧传感器的电阻

拔下传感器插头，测量其中两根线的电阻看是否在合适的范围(一般为3、5欧姆左右)为正常

3.汽车电脑检测仪检查

需要着车，热车，水温达到80度，查看电脑检测仪氧传感器的电压值会在0v-1v不断变化，频率越快，传感器越好。

如果电压是0v或1v，或不变化说明该传感器已经老化，或工作不良，需要更换。