氧傳感器原理

　　氧傳感器是汽車(chē)上的標(biāo)準(zhǔn)配置，它是利用陶瓷敏感元件測(cè)量汽車(chē)排氣管道中的氧電勢(shì)，由化學(xué)平衡原理計(jì)算出對(duì)應(yīng)的氧濃度，達(dá)到監(jiān)測(cè)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(cè)量元件。氧傳感器廣泛應(yīng)用于各類(lèi)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(cè)量方式，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)迅速、維護(hù)容易、使用方便、測(cè)量準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。運(yùn)用該傳感器進(jìn)行燃燒氣氛測(cè)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(chē)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(lèi)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(shì)。

　　當(dāng)汽車(chē)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(hào)被送到汽車(chē)ECU放大處理，ECU把高電壓信號(hào)看作濃混合氣，而把低電壓信號(hào)看作稀混合氣。根據(jù)氧傳感器的電壓信號(hào)，電腦按照盡可能接近14.7：1的理論最佳空燃比來(lái)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(duì)混合氣的變化反應(yīng)最快，而在低溫時(shí)這種特性會(huì)發(fā)生很大變化。

　　氧傳感器作用

　　電噴車(chē)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(lái)檢測(cè)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(shì)：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(shì)：1伏）通知（ECU）電腦。

　　ECU根據(jù)來(lái)自氧傳感器的電動(dòng)勢(shì)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(shì)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(shuō)是電噴系統(tǒng)中唯一有“智能”的傳感器。

　　傳感器的作用是測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒后的排氣中氧是否過(guò)剩的信息，即氧氣含量，并把氧氣含量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)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(guò)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(duì)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(huì)造成其信號(hào)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(cè)一項(xiàng)無(wú)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?xún)艋�尾氣，但凈化能力有限，一旦氧傳感器工作異常，�?huì)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(wú)能為力。所以說(shuō)，如果老車(chē)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(jiàn)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(chē)，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(guò)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(lái)說(shuō)，汽油和潤(rùn)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(huì)使氧傳感器失效，因而要使用質(zhì)量好的燃油和潤(rùn)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(chǎng)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(huì)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(hào)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(huì)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(wèn)題及時(shí)更換。

　　4.加熱器電阻絲燒斷

　　對(duì)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(xiàn)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(wú)堵塞，陶瓷芯有無(wú)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(xiàn)束插頭，用萬(wàn)用表電阻檔測(cè)量氧傳感器接線(xiàn)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(chē)型說(shuō)明書(shū)）。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(cè)量

　　測(cè)量氧傳感器的反饋電壓時(shí)，應(yīng)拔下氧傳感器的線(xiàn)束插頭，對(duì)照車(chē)型的電路圖，從氧傳感器的反饋電壓輸出接線(xiàn)柱上引出一條細(xì)導(dǎo)線(xiàn)，然后插好線(xiàn)束插頭，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中，從引出線(xiàn)上測(cè)出反饋電壓（有些車(chē)型也可以由故障檢測(cè)插座內(nèi)測(cè)得氧傳感器的反饋電壓，如豐田汽車(chē)公司生產(chǎn)的系列轎車(chē)都可以從故障檢測(cè)插座內(nèi)的OX1或OX2端子內(nèi)直接測(cè)得氧傳感器的反饋電壓）。

　　對(duì)氧傳感器的反饋電壓進(jìn)行檢測(cè)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(wàn)用表。具體的檢測(cè)方法如下：

　　1）將發(fā)動(dòng)機(jī)熱車(chē)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(wàn)用表電壓檔的負(fù)表筆接故障檢測(cè)插座內(nèi)的E1或蓄電池負(fù)極，正表筆接故障檢測(cè)插座內(nèi)的OX1或OX2插孔，或接氧傳感器線(xiàn)束插頭上的號(hào)|出線(xiàn)；

　　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(lái)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(shuō)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(duì)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(shuō)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(wú)損壞

　　拔下氧傳感器的線(xiàn)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(kāi)環(huán)控制狀態(tài)。將萬(wàn)用表電壓檔的正表筆直接與氧傳感器反饋電壓輸出接線(xiàn)柱連接，負(fù)表筆良好搭鐵。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中測(cè)量反饋電壓，先脫開(kāi)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(kāi)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(kāi)加速踏板的方法來(lái)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(kāi)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(wú)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(cè)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(cè)量其電阻值。若電阻值很大，說(shuō)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(wú)堵塞，陶瓷芯有無(wú)破損。如有破損，則應(yīng)更換氧傳感器。

　　通過(guò)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。