汽车氧化传感器：氧传感器

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氧传感器
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本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目
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在使用三元催化转换器以减少排气污染的发动机上，氧传感器是必不可少的元件。由于混合气的空燃比一旦偏离理论空燃比，三元催化剂对CO、HC和NOx的净化能力将急剧下降，故在排气管中安装氧传感器，用以检测排气中氧的浓度，并向ECU发出反馈信号，再由ECU控制喷油器喷油量的增减，从而将混合气的空燃比控制在理论值附近。
中文名
氧传感器
外文名
lambda sensor
原    理
Nernst
作    用
减少排气污染的发动机
类    型
一种元件
目录
1
作用
2
组成
3
原理
4
杂波分析
5
检测
6
表征故障
7
用途
8
型号
9
诊断清洗
氧传感器作用
语音
电喷车为获得高排气净化率，降低排气中（CO）一氧化碳、（HC）碳氢化合物和（NOx）氮氧化合物成份，必须利用三元催化器。但为了能有效地使用三元催化器，必须精确地控制空燃比，使它始终接近理论空燃比。催化器通常装在排气歧管与消声器之间。氧传感器具有一种特性，在理论空燃比（14.7：1）附近它输出的电压有突变。这种特性被用来检测排气中氧气的浓度并反馈给电脑，以控制空燃比。当实际空燃比变高，在排气中氧气的浓度增加而氧传感器把混合气稀的状态（小电动势：O伏）通知ECU。当空燃比比理论空燃比低时，在排气中氧气的浓度降低，而氧传感器的状态（大电动势：1伏）通知（ECU）电脑。ECU根据来自氧传感器的电动势差别判断空燃比的低或高，并相应地控制喷油持续的时间。但是，如氧传器有故障使输出的电动势不正常，（ECU）电脑就不能精确控制空燃比。所以氧传感器还能弥补由于机械及电喷系统其它件磨损而引起空燃比的误差。可以说是电喷系统中唯一有“智能”的传感器。传感器的作用是测定发动机燃烧后的排气中氧是否过剩的信息，即氧气含量，并把氧气含量转换成电压信号传递到发动机计算机，使发动机能够实现以过量空气因数为目标的闭环控制；确保三元催化转化器对排气中的碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）和氮氧化合物（NOX）三种污染物都有最大的转化效率，最大程度地进行排放污染物的转化和净化。
氧传感器组成
语音
氧传感器利用了Nernst原理。其核心元件是多孔的ZrO2陶瓷管，它是一种固态电解质，两侧面分别烧结上多孔铂（Pt）电极。在一定温度下，由于两侧氧浓度不同，高浓度侧(陶瓷管内侧4)的氧分子被吸附在铂电极上与电子（4e）结合形成氧离子O2-，使该电极带正电，O2-离子通过电解质中的氧离子空位迁移到低氧浓度侧(废气侧)，使该电极带负电, 即产生电势差。当空燃比较低时(浓混合气)，废气中的氧较少，因此陶瓷管外侧氧离子较少，形成1.0V左右的电动势；当空燃比等于14.7时，此时陶瓷管内外两侧产生的电动势为0.4V~0.5V， 该电动势为基准电动势；当空燃比较高时（稀混合气），废气中氧含量较高，陶瓷管内外的氧离子浓度差较小，所以产生电动势很低，接近为零。加热型氧传感器：- 加热型氧传感器抗铅能力强；- 对排气温度依赖少，能在负荷低、废气温度较低的情况下照常发挥作用；- 起动后迅速进入闭环控制加热型管式氧传感器核心元件：加热型片式式氧传感器芯片：
管式氧传感器核心元件
片式氧传感器芯片
氧传感器原理
语音
氧传感器是汽车上的标准配置，它是利用陶瓷敏感元件测量汽车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，达到监测和控制燃烧空燃比，以保证产品质量及尾气排放达标的测量元件。氧传感器广泛应用于各类煤燃烧、油燃烧、气燃烧等炉体的气氛控制，它是目前最佳的燃烧气氛测量方式，具有结构简单、响应迅速、维护容易、使用方便、测量准确等优点。运用该传感器进行燃烧气氛测量和控制既能稳定和提高产品质量，又可缩短生产周期，节约能源。汽车上的氧传感器工作原理与干电池相似，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，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得多。 在高温及铂的催化下，带负电的氧离子吸附在氧化锆套管的内外表面上。由于大气中的氧气比废气中的氧气多，套管上与大气相通一侧比废气一侧吸附更多的负离子，两侧离子的浓度差产生电动势。当汽车套管废气一侧的氧浓度低时，在氧传感器电极之间产生一个高电压（0.6～1V），这个电压信号被送到汽车ECU放大处理，ECU把高电压信号看作浓混合气，而把低电压信号看作稀混合气。根据氧传感器的电压信号，电脑按照尽可能接近14.7：1的理论最佳空燃比来稀释或加浓混合气。因此氧传感器是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°C以上）其特性才能充分体现，才能输出电压。它在约800°C时，对混合气的变化反应最快，而在低温时这种特性会发生很大变化。
氧传感器杂波分析
语音
概述1.为什么要研究氧传感器波形上的杂波信号呢?
这是因为杂波可能是由于燃烧效率低造成的，只要上流动系统不是处在正确的工作状态下，催化器就不能被精确地测试，氧传感器波形的杂波能警告各个发动机气缸性能的下降，这时废气诊断是最主要的。因为它能发现催化器转换效率的降低和个别气缸的性能降低。杂波信号也妨碍燃油反馈控制系统控制器的正常运行(在发动机控制电脑中的反馈程序运行)，“燃油反馈控制系统控制器”专门指起作用的软件程序(称之为“反馈控制器”)，它是接受氧传感器电压信号并计算正确的即时喷油或混合气控制命令的程序。 通常，反馈控制器程序不是设计成有效地去处理由非正常的系统操作和燃油控制命令所产生的氧传感器信号频率。杂乱的高频变动信号能使反馈控制器失掉控制精度，或失去“反馈节奏”。这里有几个影响，首先，当反馈控制器的操作精度受影响时，燃油混合比就会超出催化剂窗口，这将影响转换器的工作效率和废气排放。其次，发动机性能也将受到影响。 杂波可以成为失去控制的废气进入催化剂的判定性指示，经常可发现当杂波存在时，进入催化剂的废气便没有了正确的混合气空燃比，理解氧传感器波形上的杂波对废气排放的修理诊断是很重要的。在一些情况下，杂波是催化转换效率减少的明显信号，随后就是尾气排放超出标准。此外，氧传感器波形上杂波的解释、对发动机性能或行驶能力诊断是一个有价值的工具。杂波是燃烧效率从一缸到另一个缸不平衡指示。对氧传器波形上的杂波的解释和理解对有效地运用氧传感器信号修理验证也是很重要的。 在氧传感强器波形上的杂波表明排气变化从一个缸到另一个缸的不平衡，或者是比较特别地从个别的燃烧过程中没有得到较高的氧的含量。大多数氧传感器当工作正常时能够比较快的反馈各个燃烧过程所产生的电压偏差。杂波的信号限制越大，从各个燃烧过程测得氧成分的差别就越大，在不同行驶方式下看到的杂波不但对确定稳态和瞬态废气试验失效的根本原因是重要的，而且也是有效的可驾驶性能诊断的判断依据。 在加速方式下与BC的峰值毛刺形成一对一废气波形的氧传感器信号杂波是一种非常重要的诊断信号，因为它意味着在有负荷的情况下点火出现断火现象。通常，杂波幅度越大。在排气中氧传感器的成份就越多，所以杂波是由于进入催化器的反馈气平均氧含量升高造成氧化氮排前增加的指示，在浓氧环境中(稀混合气)催化器中的氧化氮不能被减少(化学地)。 综上所述，已知一些反馈类型系统完全正常的氧传感器波形上的杂波信号对废气或发动机性能不产生明显影响。对于少量的杂波可以不去管它，而大量的杂波是重要的。这正说明诊断是一种艺术，要学会判断什么是正常的杂波，什么不是就需要实践，而最好的老师是经验，学习的最好方法是从观察不同行驶里程和不同类型的汽车上观察氧传感器波形。理解什么是正常的杂波，什么是不正常杂波，对有效地进行废气排放修理以及行驶能力诊断是非常有价值的，它值得花时间去学习。 对于大多数普通系统，一个软件波形是绝对有价值的，对正在控制着的系统拥有一张氧传感器参考波形，能判断出什么样的杂波是允许的、正常的，而什么样的杂波是应该关注的，关于好的杂波标准是：如果发动机性能是好的，则应该没有真空泄漏，废气中的碳氢(HC)化合物和氧含量是正常的。 在本部分的试验中将尽可能地给出大量的资料，以便去理解在这个训练中正好有充分的时间和空间来包括所有的关于这个的课题。2.杂波产生的原因氧传感器信号的杂波通常由以下原因引起：A.缸的点火不良(各种不同的根本原因，点火系统造成的点火不良，气缸压力造成的点火不良真空泄漏和喷油嘴不平衡造成的点火不良)；B.系统设计，例如不同的进气管通道长度等；C.由于发动机和零部件老化造成的系统设计问题的扩大(由于气缸压力不平衡造成的不同的进气管通道长度问题的扩大)；D.系统设计，例如不同的进气管通道等。3.由点火不良气缸引起氧传感器波形的杂波,发动机的点火不良是如何引起杂波呢？在点火不良状态下波形上的毛刺和杂波由那些燃烧不完全或根本不燃烧的单个燃烧时间或系列燃烧事件引起，它导致在气缸中有效氧化部分被利用，剩下的多余氧走到排气管中，并经过氧传感器。当传感器发现排气中氧成分变化时，它就非常快地产生一个低压或毛刺，一系列这些高频毛刺就组成称之为“杂波”东西。4.产生毛刺的不同点火不良类型a)点火系统造成的点火不良(例如：损坏的火花塞、高压线、分电器盖、分火头、点火线圈或只影响单个气缸或一对气缸的初级点火问题)。通常点火示波器可以用来确定这些问题或排除这些故障)；b)送至气缸的混合气浓造成的点火不良(各种可能的原因)对给定的危险混合气空燃比例约为13：1；c)送至气缸的混合气过稀造成的点火不良(各种可能的原因)对给定的危险的混合气空燃比例为17：1；d)由气缸压力造成的点火不良，它是由机械问题造成的，它使得在点火前燃油空气混合气的压力降低，并不能产生足够的热，这就妨碍了燃烧，它增加了排气中的氧含量。(例如气门烧损，活塞环断裂或磨损，凸轮磨损，气门卡住等)；e)一个缸或几个缸有真空泄漏造成的不良，这可以通过对所怀疑的真空泄漏区域(进气叶轮、进气歧管垫、真空管等)加入丙烷的方法来确定，看示波器的波形什么时候因加丙烷使信号变多，尖峰消失，当与一个缸或几个缸有关的真空泄漏造成进入气缸的混合气超过17：1时，真空泄漏造成的点火不良就发生了。f)就喷油嘴喷射不平衡造成的点火不良仅在多点喷射发动机中，一个缸的油浓或稀混合气造成点火不良是因为喷油时每个喷油嘴实际喷射的油量太多了或太少(喷油嘴堵塞或卡住)造成的。当一个气缸或几个汽油中的混合气空燃比超过危险时17：1就产生了稀点火不良，低于13：1也产生浓点火不良，这就造成了喷油嘴喷油不平衡产生的点火不良。 通常，可以用排除由点火系统造成的点火不良、气缸压力的点火不良和单个气缸真空泄漏造成的可能性来判断。喷油不平衡。可以用汽车示波器排除自点火系统和气缸压力造成的点火不良(用发现点火系统造成的点火不良和动力平衡气缸压力问题)。排除与个别气缸有关的真空泄漏，通常采用往可能产生真空泄漏的区域或周围加丙烷(进气歧管、化油器垫等)的方法，同时像从前说过的那样，从示波器上观察氧传感器信号波形的方法达到目的。通常，在多点燃油喷射发动机，如果不能证实a、b、和c类型造成的点火不良，那么不平衡造成氧传感器波形中的严重杂波的可能性就可以确定。 判断氧传感器的杂波的规则 如果氧传感器的信号上有明显的杂波，这种杂波对所判断的那一类系统是不正常的话，通常这将伴随着重复的、可测试出的怠速时的发动机故障(例如：每次气缸点火的的爆震)。通常，如果杂波是明显的，发动机的故障最终将与波形上的各个尖峰有关，没有明显的伴随着发动机故障的杂波是不容易消除的杂波(在某些情况下这是正确的)，也就是说当在波形上产生杂波的个别尖峰最终与发动机故障无关时，那么在修理中想要排除它的可能性很小。 综上所说，判断杂泼的规则是：如果可断定进气歧管无真空泄漏，排气的碳氢化合物(HC)和氧的含量正常，发动机的转动或怠速都比较平衡的话，那么杂波或许是可以接收的，或是正常的。许多汽车燃油反馈控制系统中，不但安装一个氧传感器，福特3.8L V6型从1980年制造出来的就装有两个氧传感，为了适应不断加强的EPA的废气控制要求，使用多个氧传感器的系统数量在不断增加。在1988年和更新的汽车上氧传感器的数目在连续地增加。此外，从1994年起一些汽车在催化器前和后各装一个氧传感器，这种结何可以用装在汽车上的OBD-Ⅱ系统来检查催化器的性能，在一定情况下，还可以增加对空燃比控制的精度。在任何情况下，由于氧传感器信号快使其成为最有价值的发动机性能诊断工具之一，氧传感器越多，对检修技术人员越有好处。通常，燃油反馈控制系统的工程逻辑决定，氧传感器在靠近燃烧室的地方，燃油控制的精度越高，这主要是由于排气空气气流的特性确定的：例如气体的速度，通道的长度(气体瞬时太滞后)和传感器的响应的时间等等。许多制造商在每个气缸的每个排气歧管底下安装一个氧传感器，这样就能判定哪一个气缸有问题，这就排除了诊断失误的可能性，在许多情况下靠排除至少一半潜在有问题气缸来减少诊断时间。 用双氧传感器进行催化器监视 一个工作正常的催化转换器，配上正常控制燃油分配系统的燃油反馈控制系统，它可以保证最安全的将有害的排气成份变为相对无害的氧化碳和水蒸气，但是，催化器会因过热而受损(由点火不良等等)，这导致催化剂表面减少和孔板金属烧结，这两点都将使催化器永久损坏。当催化剂失效时就能知道，对环境和废气系统修理时，技术人员是十分重要的。OBD-Ⅱ诊断系统的出现，对环境和催化剂的随车监视系统、OBD-II监视系统依据好或坏的催化剂的氧化特征作精确的检测手段。在稳定运行时，催化剂后面好的氧传感器(热的)应比催化剂前的任何一个氧传感器的信号波动少得多，这是由于在转换碳氢化合物和一氧化碳时正常运行的催化剂消耗氧化能力，这就减少了后氧传感器信号的波动。后氧传感器的信号波动比氧传感器的信号波动要小的多。也要注意当催化剂“关断”(或达到运行温度)，催化器开始储存和用氧做催化转换时，信号由于在排气中氧越来越少而升高。当催化剂完全损坏时，催化剂的转换效率、以及它的氧储存能力丧失，因此，催化剂后部的排气中氧的含量如果不完全的话，则十分接近催化剂前部的排气中的氧的含量。
氧传感器检测
语音
装有排气氧传感器的电控燃油喷射发动机，如果在运转中出现怠速不稳、加速无力、油耗增加、尾气超标等故障而供油、点火装置又无其他故障，那么极有可能是氧传感器及相关线路出了问题。大多数发动机的电控系统都有自检功能，当氧传感器或相关部位发生故障时，电脑会自动记下故障内容，维修人员只需用专门的解码器读出故障代码即可发现问题所在。但如果没有专用设备怎么办呢？这里有几个方法可以很快检查出氧传感器的好坏。如果怀疑怠速不稳或加速不良等故障是氧传感器引起的，检修时只需拔下氧传感器接头，如果发动机的故障消失，则说明氧传感器已经损坏，必须更换，如果发动机故障依旧，那么还要从其他地方找原因。利用高阻抗的电压表也可以检查出氧传感器的好坏。把电压表并联在氧传感器的输出端，正常情况下，电压应在0－1V之间变化，中值在500mV左右，如果输出电压长时间保持某一数值而无变化，则表明氧传感器已经损坏。实际上，氧传感器是一个相当耐用的部件，只要燃油质量过关，它可以使用3年或更长的时间。氧传感器的非正常损坏大多是由于燃油中含铅量超标造成的。这一点，驾驶装有三元催化装置汽车的司机务必要加以重视.
氧传感器表征故障
语音
实际应用的氧传感器有氧化锆式氧传感器和氧化钛式氧传感器两种。而常见的氧传感器又有单引线、双引线和三根引线之分，；单引线的为氧化锆式氧传感器；双引线的为氧化钛式氧传感器；三根引线的为加热型氧化锆式氧传感器，原则上三种引线方式的氧传感器是不能替代使用的。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。氧传感器的常见故障1.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。2.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。3.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。4.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。5.氧传感器内部线路断脱。6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：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。主氧传感器包括一根加热氧化锆元件的热棒，加热棒受（ECU）电脑控制，当空气进量小（排气温度低）电流流向加热棒加热传感器，使能精确检测氧气浓度。在试管状态化锆元素（ZRO2）的内外两侧，设置有白金电极，为了保护白金电极，用陶瓷包覆电机外侧，内侧输入氧浓度高于大气，外侧输入的氧浓度低于汽车排出气体浓度。应当指出采用三元催化器后，必须使用无铅汽油，否则三元催化器和氧传感器会很快失效。再注意，氧传感器在油门稳定，配制标准混合时较为重要的作用，而在频繁加浓或变稀混合时，（ECU）电脑将忽略氧传感器的信息，氧传感器就不能起作用。后氧传感器现今车辆安有两个氧传感器，三元催化器前放一个，后放一个。前方的作用是检测发动机不同工况的空燃比，同时电脑根据该信号调整喷油量和计算点火时间。后方的主要是检测三元催化器的工作好坏！即催化器的转化率。通过与前氧传感器的数据作比较来检测三元催化器是否工作正常(好坏)的重要依据.
氧传感器用途
语音
氧传感器广泛用于石油、化工、煤炭、冶金、造纸、消防、市政、医药、汽车、气体排放监测等行业。
氧传感器型号
语音
一、城市技术公司(City Technology Ltd)氧传感器型号分类.1. AutoO2系列此系列主要用于汽车行业,型号有AO2、AO32. CiTicel系列此系列多用于气体排放、工业安全防护、检测方面,型号有2FO、2FON、C/2、C/2PN、C/N、C/S、C/Y、C/NLH、C/NLL.3. 4系列此系列主要用于工业安全，型号有4OX1、4OX2、4OXV4. 5系列此系列主要用于排放，型号有5FO5. 7系列此系列主要用于工业安全方面，型号有7OXV、T7OXV6. MICROcel系列此系列主要用于医疗行业，用在麻醉机的型号有MOX-1、MOX-2、MOX-3、MOX-4、MOX-6、MOX-9，用于呼吸机方面的型号有MOX-20，用于潜水方面型号有Divecel3、DO2，用在保育箱型号有In-Q-OX
氧传感器诊断清洗
语音
氧传感器通过检测发动机废气中氧的含量向ECU反馈混合气的浓度信息，它安装在三元催化剂之前的排气管上。氧传感器用于产生电压信号的敏感元件是二氧化锆（ZrO2），其外表面有一层铂，铂的外面还有一层陶瓷，起保护铂电极的作用。氧传感器敏感元件的内侧通大气，外侧通过发动机排出的废气。敏感元件在温度300℃以上时，如果两侧的氧含量有较大的差异，两侧面就会产生一个电动势。敏感元件内侧因通大气而氧含量高，当混合气稀时，废气中的氧含量较多。敏感元件两侧的氧含量差异很小，所以其产生的电动势也很小（0.1V左右）；而当混合气过浓时，废气中氧的含量极少，敏感元件两侧氧浓度差较大，产生的电动势也较大（0.8V左右）。氧传感器内部的加热器是用于加热敏感元件，以使其能正常工作。如果氧传感器无信号输出或输出信号不正常，就会使发动机油耗和排气污染增加，出现怠速不稳、缺火、喘抖等故障现象。氧传感器的常见故障有：1）锰中毒，虽然不使用含铅汽油了，但是汽油里的抗爆剂含有锰，燃烧后的锰离子或锰酸根离子就铅附着在氧传感器的表面，使之不能产生正常的信号。2）积炭，氧传感器铂片表面积炭后，不能产生正常的电压信号。3）氧传感器内部线路接触不良或断路而无信号电压输出。4）氧传感器陶瓷元件破损而不能产生正常的电压信号。5）氧传感器加热器电阻丝烧断或其电路断路，使氧传感器不能迅速达到正常工作温度。氧传感器的故障检修方法如下：1）检测氧传感器加热器的电阻：用欧姆表测量氧传感器插座端子（加热电阻）之间的电阻，加热电阻引出来的相邻两根线的颜色相同，很好区别。冷态电阻约4欧。（氧传感器一共四根线，一字排列，一对通，即电阻端；另一对不通，对电阻端也不通，即为信号输出端）如果检测为断路或电阻不在正常的范围之内，则需更换氧传感器；如果电阻值正常，则进行下一步故障检修。2）检测氧传感器加热器电源电压：接通点火开关，测量加热电阻端对应的氧传感器插头（线束侧）端子之间的电压，应为蓄电池电压。如果电压低或无，则检修氧传感器插头至喷射继电器、搭铁的线路。3）检测氧传感器电阻加热器对地绝缘性：用欧姆表测量氧传感器电阻加热器与外壳之间的电阻，应为 ∞。如果通路，更换氧传感器，如果不通路，则进行下一步检修。4）检查氧传感器的信号电压：①在关闭点火开关的情况下，断开氧传感器上的4芯连接器；②将蓄电池的12V电源引到氧传感器的电阻加热端，这个方法需要做一对带线接头，即测试工装。接好后起动发动机，2min后测量信号输出端的电压。如果认为这个方法的可操作性不强，可以直接起动发动机，2min后，拔下四芯接头，迅速测量氧传感器信号端的电压。（时间长了加热电阻脱离了电源后氧传感器的芯子会冷却，测量误差增大）（我采用的是第二种）起动发动机后的怠速状态下，根据上述工作原理，这个输出电压应该很低；这时加大油门，在油门变化的瞬间，会有一个电压输出，这个电压跟油门变化率有关（即稳住油门电压即刻消失），越迅速电压越大。最大值可达0.9V，如果是指针表头，由于惯性和阻尼因素，这个电压一般只能读到0.8V。（考虑到数字表的响应时间，不能用数字表测量，否则误差很大）如果氧传感器的无电压输出、电压值不变、电压上升或下降很小、电压变化很缓慢，则说明氧传感器的传感元件有问题，这时可考虑清洗氧传感器。氧传感器的清洗方法如下：拆下氧传感器，用5-10%的三氯化铁溶液加过量的盐酸，这个比例要视传感器头子表面的情况而定。将氧传感器放到溶液里浸泡，10-15分钟后取出，用水冲净，不仅周围的四个孔要通畅，从底部观察，洗净后里面的载体呈白色。如果清洗得不理想，继续此项的工作，直到能看到白色的载体为止。用水冲净后，装上传感器，重复上述的第四步测量工作。一般说来，只要不是副厂的传感器，只要内部的瓷体没有炸裂，加热电阻没有开路，经过上述清洗过的氧传感器都可以恢复正常工作。
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汽车氧化传感器：汽车氧传感器

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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。
中文名
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
目录
1
器械简介
2
常见故障
3
检查方法
4
发展简介
汽车氧传感器器械简介
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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。
汽车氧传感器常见故障
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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
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。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。
[1]
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。
汽车氧传感器检查方法
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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；
图1
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。
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汽车氧传感器发展简介
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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。Repose品牌致力于将汽车的排气管改造到一个接近完美的水准，严格把控改装排气管时的每个环节，作为一直引用德国的理念与改装技术品牌之一，关心每位用户所想是Repose改装的方向，并且会对车主详细讲解相关改装方向的技术，这也是Repose一直引用德国技术的原因之一。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。
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南宁客运段列车员
新手也能学会，教你怎样判断汽车氧传感器方法，最简单直接的方法
有些车友不知道怎样去判断汽车氧传感器的好坏。今天就带大家一起来了解一下。首先我们先来说一下氧传感器的检测方法。我们用万用表的电阻档线测出两条加热线，在两条信号线连接上和数学万用表。选择直流2V档，2条加热线接到电瓶上加热十几秒。充分加入氧传感器，用打火机的火焰完全包住氧传感...
2020-06-221
阅读102
参考资料
1.

汽车氧传感器的常见故障及检查
．汽车电子网[引用日期2013-05-09]
2.

三招教你判断汽车氧传感器好坏
．传感器应用网[引用日期2015-12-30]

汽车氧化传感器：汽车氧传感器的分类和工作原理 （精）

要把汽车零件一系列的东西进行分类有好多种，比如按特点、形状、特性、颜色等等都可以归类，可以说是自己决定的。翻阅了大量材料，看看汽车上的氧传感器是如何划分的。
最传统的划分方式是根据材料划分
氧化钛式（氧化钛式氧传感器是利用二氧化钛材料的电阻值随排气中氧含量的变化而变化的特性制成的，故又称电阻型氧传感器）
氧化锆（氧化锆式氧传感器的基本元件是氧化锆陶瓷管（固体电解质），亦称锆管）式两种。
按照氧传感器后面线的数量划分
可以分为：2线、3线、4线、5线、6线等。
（汽车维修技术网
按照氧传感器信号特性可以划分
可以分为：窄域（跃变式）、宽域（宽频带式）。窄域氧传感器只能检测空燃比是浓了还是稀了，或者说喷油是多了还是少了，但是并不知道具体浓多少，稀多少，电喷系统通过这个信号使喷油量在浓稀之间来回跳动来控制空燃比在14.7附近，一般用这个就够了。随着排放监控越来越严格宽域传感器就出现了，宽域氧传感器可以知道具体的空燃比，喷人气缸的油浓了多少，稀了多少，空气和燃料的具体比值。下面就是两种信号的对比。

按照氧传感器是否存在加热
加热式和非加热式。传统氧传感器是不带加热的，目前使用的全部为带加热的，否则刚刚启动一段时间，氧传感器不能快速达到正常工作条件，是不符合国家规定。

有的甚至把宽域氧传感器进行划分

氧传感器工作原理：
传统的窄域（跃变）氧化锆式的传感器为例：

极限电流型（临界电流型）氧传感器
极限电流型还也有分为小孔扩散和多孔扩散，小孔易堵，多孔的空隙难以控制。近年来采用了不同的工艺，利用LSM等作为扩散层，制备出了致密扩散障碍层极限电流氧传感器。

找了张小孔扩散和扩散障碍极限电流传感器的结构，无论哪种结果工作原理相同。
：
当有电压加在固体电解质ZrO2 上时，O2 会在内电极(阴极)上得到电子形成O2-，O2-通过ZrO2 的传递作用，在外电极（阳极）上放电，O2-又变成O2，这样氧就通过固体电解质被从电极的阴极泵到阳极，通常称此电池为泵氧电池，外加电压为泵电压，产生电流为泵电流。泵氧过程中，外加泵电压的增加所导致的泵电流的增加会逐渐减小，最后出现泵电流在一定的电压范围内不变或变化很小的现象，电流达到饱和，这个电流被称为极限电流。 汽车维修技术网
下面是本田4线A/F传感器是极限电流式工作原理，请供参考：

宽带氧传感器（带参考电压的）

下面是对本田5线宽带氧传感器工作原理

汽车氧化传感器：百度资讯搜索

氧传感器需要多久更换一次?

开开开开车
昨天14:01
汽车氧传感器并没有固定的更换周期,建议行驶10万公里以上的车要对氧传感器进行更换。 关于汽车氧传感器的更多信息如下:  1、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...百度快照

氧传感器一般多久换掉?

开开开开车
昨天12:53
行驶10万公里以上的汽车就需要更换一次氧传感器。以下是汽车氧传感器的介绍：1、汽车氧传感器，就是电喷发动机控制系统中关键的反馈传感器，用来控制汽车尾气的排放量。2、要按照实际情况来决定，通过观察氧传感器顶尖部位的颜色即可判断故障（...百度快照

汽车氧传感器怎样通过颜色查看故障;汽车氧传感器怎样保养

太平洋汽车
11月12日
【太平洋汽车网】汽车氧传感器怎样通过颜色查看故障 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:由铅污染造成的,如果严重,也必须更换氧传感器; ...百度快照

汽车氧传感器坏了会出现什么故障现象?

钟烟说汽车
5天前
当前氧传感器发生故障时，发动机无法得到废气中氧气浓度的正确信息，因此无法闭环控制混合气浓度。这样发动机就会报警，进入故障模式，油耗和排放会增加，发动机会出现怠速不稳、失火、喘振等故障现象。当后氧传感器发生故障时，会发生：故障灯...百度快照

买车容易,养车难?汽车油耗逐渐增加,可能是这5个原因导致的

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简单来说,氧传感器是汽车内部的一个控制单元,用来控制和检测发动机空燃比,发生损坏之后会影响发动机的空燃比例失调,进而油耗就会上升。除此之外车主还可以判断排气筒是否会排出颜色较深的尾气,严重了甚至还会冒黑烟,这时候车主就应该考虑清...百度快照

示波器测量汽车氧传感器凸轮轴空气流量计演示

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4天前
示波器测量汽车氧传感器凸轮轴空气流量计演示 2021-11-19 11:30:0302:新浪微博 QQ QQ空间 微信展开 播放地址 将视频分享给站外好友,或嵌入到博客、论坛 扫一扫分享更方便 下载客户端 下载客户端独家抢先看 0 相关新闻 科技新闻 ...百度快照

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以下是汽车两个氧传感器的介绍：1、其中一个位于三元催化之前，称作为主氧传感器或上游氧传感器，用于混合气反馈控制，发动机电控单元根据主氧传感器的反馈信号，增加或减少喷油量，将实际空燃比控制在理论空燃比附近，来检测未被催化剂...百度快照

氧传感器的常见故障有哪些?

宋也说汽车
3天前
可是也是不能小视的，后氧常见故障则代表着没法分辨三元催化的运作工作状况，一旦三元催化发生常见故障，那麼废气就会超标准，轻则油耗危害汽车发动机工作状况，重则危害年检或同时拆换三元催化。氧传感器坏了还能开吗？大家提议是最好是...百度快照

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扛把子修车
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汽车氧传感器损坏后，必须更换两个吗？氧传感工作原理及其作用 氧传感器是排气系统中重要的零部件之一，它一共有两个，分别位于三元催化器的前方和后方。位于前方的叫前氧传感器，后方的叫后氧传感器。前氧传感器主要是用来检测发动机燃烧...百度快照

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很多司机都听说过汽车上有氧传感器这个部件，可是关于它的功能却并不十分了解，那么，氧传感器到底是做什么用的呢？今天就给大家介绍一下这方面的知识。研究表明，当混合气的空燃比处于理论空燃比附近时，三元催化转换器才能够对尾气产生...百度快照