氧傳感器原理

　　氧傳感器是汽車上的標(biāo)準(zhǔn)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(xué)平衡原理計(jì)算出對應(yīng)的氧濃度，達(dá)到監(jiān)測和控制燃燒空燃比，以保證產(chǎn)品質(zhì)量及尾氣排放達(dá)標(biāo)的測量元件。氧傳感器廣泛應(yīng)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(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)迅速、維護(hù)容易、使用方便、測量準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。運(yùn)用該傳感器進(jìn)行燃燒氣氛測量和控制既能穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，又可縮短生產(chǎn)周期，節(jié)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(nèi)外兩側(cè)的氧濃度差，產(chǎn)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(shí)際上不含氧，稀混合氣燃燒后生成的廢氣或因缺火產(chǎn)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(fù)電的氧離子吸附在氧化鋯套管的內(nèi)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(cè)比廢氣一側(cè)吸附更多的負(fù)離子，兩側(cè)離子的濃度差產(chǎn)生電動(dòng)勢。

　　當(dāng)汽車套管廢氣一側(cè)的氧濃度低時(shí)，在氧傳感器電極之間產(chǎn)生一個(gè)高電壓（0.6～1V），這個(gè)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(jù)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(jì)量的關(guān)鍵傳感器。氧傳感器只有在高溫時(shí)（端部達(dá)到300°C以上）其特性才能充分體現(xiàn)，才能輸出電壓。它在約800°C時(shí)，對混合氣的變化反應(yīng)最快，而在低溫時(shí)這種特性會發(fā)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?xì)浠�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(dāng)實(shí)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(tài)（小電動(dòng)勢：O伏）通知ECU。當(dāng)空燃比比理論空燃比低時(shí)，在排氣中氧氣的濃度降低，而氧傳感器的狀態(tài)（大電動(dòng)勢：1伏）通知（ECU）電腦。

　　ECU根據(jù)來自氧傳感器的電動(dòng)勢差別判斷空燃比的低或高，并相應(yīng)地控制噴油持續(xù)的時(shí)間。但是，如氧傳器有故障使輸出的電動(dòng)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(bǔ)由于機(jī)械及電噴系統(tǒng)其它件磨損而引起空燃比的誤差。可以說是電噴系統(tǒng)中唯一有“智能”的傳感器。

　　傳感器的作用是測定發(fā)動(dòng)機(jī)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(zhuǎn)換成電壓信號傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算機(jī)，使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)以過量空氣因數(shù)為目標(biāo)的閉環(huán)控制；確保三元催化轉(zhuǎn)化器對排氣中的碳?xì)浠�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(zhuǎn)化效率，最大程度地進(jìn)行排放污染物的轉(zhuǎn)化和凈化。

　　氧傳感器壞了的表現(xiàn)

　　1、油耗增加，因?yàn)檠鮽鞲衅鞣e碳會造成其信號輸出不正常，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣比例失調(diào)，使油耗增加

　　2、排放污染物增加，年檢尾氣排放檢測一項(xiàng)無法達(dá)標(biāo)，使年檢不合格。其實(shí)這點(diǎn)也很好理解，因?yàn)槿�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(fā)動(dòng)機(jī)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(dá)標(biāo)，除了清洗三元催化劑，還應(yīng)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(dǎo)致的冒黑煙

　　4、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)、抖動(dòng)，同樣是因?yàn)榭杖急炔徽�常的原因�(qū)е隆?/P>

　　氧傳感器的常見故障

　　1.氧傳感器中毒

　　氧傳感器中毒是經(jīng)常出現(xiàn)的且較難防治的一種故障，尤其是經(jīng)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(fù)正常工作。但往往由于過高的排氣溫度，而使鉛侵入其內(nèi)部，阻礙了氧離子的擴(kuò)散，使氧傳感器失效，這時(shí)就只能更換了。

　　另外，氧傳感器發(fā)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(dāng)散發(fā)出的有機(jī)硅氣體，都會使氧傳感器失效，因而要使用質(zhì)量好的燃油和潤滑油。修理時(shí)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(guī)定使用以外的溶劑和防粘劑等。

　　2.積碳

　　由于發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不好，在氧傳感器表面形成積碳，或氧傳感器內(nèi)部進(jìn)入了油污或塵埃等沉積物，會阻礙或阻塞外部空氣進(jìn)入氧傳感器內(nèi)部，使氧傳感器輸出的信號失準(zhǔn)，ECU不能及時(shí)地修正空燃比。產(chǎn)生積碳，主要表現(xiàn)為油耗上升，排放濃度明顯增加。此時(shí)，若將沉積物清除，就會恢復(fù)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(qiáng)烈氣流吹洗，都可能使其碎裂而失效。因此，處理時(shí)要特別小心，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)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(dá)到正常的工作溫度而失去作用。

　　5.氧傳感器內(nèi)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)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(shí)，應(yīng)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(xì)導(dǎo)線，然后插好線束插頭，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)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(nèi)測得氧傳感器的反饋電壓，如豐田汽車公司生產(chǎn)的系列轎車都可以從故障檢測插座內(nèi)的OX1或OX2端子內(nèi)直接測得氧傳感器的反饋電壓）。

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

　　1）將發(fā)動(dòng)機(jī)熱車至正常工作溫度（或起動(dòng)后以2500r/min的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)2min）；

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

　　3）讓發(fā)動(dòng)機(jī)以2500r/min左右的轉(zhuǎn)速保持運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)檢查電壓表指針能否在0-1V之間來回?cái)[動(dòng)，記下10s內(nèi)電壓表指針擺動(dòng)的次數(shù)。在正常情況下，隨著反饋控制的進(jìn)行，氧傳感器的反饋電壓將在0.45V上下不斷變化，10s內(nèi)反饋電壓的變化次數(shù)應(yīng)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(tǒng)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(yīng)讓發(fā)動(dòng)機(jī)以2500r/min的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)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(tǒng)處于開環(huán)控制狀態(tài)。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(fù)表筆良好搭鐵。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中測量反饋電壓，先脫開接在進(jìn)氣管上的曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)管或其他真空軟管，人為地形成稀混合氣，同時(shí)觀看電壓表，其指針讀數(shù)應(yīng)下降。然后接上脫開的管路，再拔下水溫傳感器接頭，用一個(gè)4-8KΩ的電阻代替水溫傳感器，人為地形成濃混合氣，同時(shí)觀看電壓表，其指針讀數(shù)應(yīng)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(shí)，混合氣變濃，反饋電壓應(yīng)上升；突然松開加速踏板時(shí)，混合氣變稀，反饋電壓應(yīng)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(shí)，若是良好的氧傳感器，輸出端的電壓應(yīng)以2.5V為中心上下波動(dòng)。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(yīng)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(yīng)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(shí)必須更換氧傳感器； ③棕色頂尖：由鉛污染造成的，如果嚴(yán)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(fā)動(dòng)機(jī)積碳故障后，一般可以自動(dòng)清除氧傳感器上的積碳。