汽车氧传感器的常见故障及检查方法

第４０卷第９期・学术　Ｖｏ１．４０　Ｓｅｐ．９　湖南农机　ＨＵＮＡＮ　ＡＧＲＩＣＵＬＴＬＪＲＡＬ　ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ　２Ｏ１３年９月　Ｓｅｐ．２０１　３　

汽车氧传感器故障检修　

毕天维　（黑龙江林业职业技术学院，黑龙江牡丹江　１５７０００）　摘要：文章针对汽车氧传感器，在分析了氧传感器位置、作用以及种类、结构、原理的基础上，系统归纳总结了氧　传感器的故障检测方法，并结合笔者实际维修经验强调了“非氧传感器故障的氧传感器故障”检修维修注意事项。　关键词：氧传感器；检测；方法　中图分类号：Ｕ４６４　文献标识码：Ａ　Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ　ｏｘｙｇｅｎ　ｓｅｎｓｏｒ　文章编号：１００７—８３２０（２０１３）０９一Ｏ１１９—０２　ｔｒ０ｕｂｌｅｓｈＯ０ｔｉｎｇ　Ｂｌ　Ｔｉｎｎ－ｗｅｉ　（Ｈｅｉｌｏｎｇｉｉａｎｇ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｍｕｄａｎｊｉａｎｇ，Ｈｅｉｌｏｎｇｉｉａｎｇ　１５７０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｒｔｉｃｌｅｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ　ｏｘｙｇｅｎ　ｓｅｎｓｏｒ，ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｘｙｇｅｎ　ｓｅｎｓｏｒ　ｌｏｃａｔｉｏｎ，ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｙｐｅ，　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｓｙｓｔｅｍ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ　ｏｘｙｇｅｎ　ｓｅｎｓｏｒ　ｆａｕｌｔ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ａｕｔｈｏｒ　ｅｍｐｈａｓｉｚｅｓ　ｔｈｅ”ｎｏｎ－ｆａｕｌｔｙ　ｏｘｙｇｅｎ　ｓｅｎｓｏｒ　ｏｘｙｇｅｎ　ｓｅｎｓｏｒ　ｆａｕｌｔ”ｏｖｅｒｈａｕｌ　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｏｘｙｇｅｎ　ｓｅｎｓｏｒ，Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｍｅｔｈｏｄｓ　

１位置与作用　（１）单氧传感器。汽车氧传感器一般位于排气歧管或接近　于排气歧管的排气总管上。如果氧传感器的数量为１个，则作　用是检测发动机尾气中的氧含量，产生一个与其成比例的电　压信号并输入发动机ＥＣＵ，ＥＣＵ根据该信号判断出实际空燃　比值。发动机ＥＣＵ根据实际空燃比对喷油持续时间进行修　正，从而调节混合气浓度，提高发动机的经济性、环保性。　（２）多氧传感器。部分车型设置有２－４个氧传感器（见图　Ｉ与图２），分别位于三元催化器前后，这种情况下位于三元催　化器前的氧传感器是主氧传感器，而位于三元催化器后的氧　传感器的作用是检测三元催化器的尾气净化效果，与前氧传　感器的监测值作比较。　１一正极接触点；２一外电极保护层；３一多孔铂极；４一空气（接触　内电极）；５一废气（接触外电极）；６一二氧化锆传感元件　图３氧化锆式氧传感器　

２００８年ｌ２月　第１２期（总第ｌ２１期）　广西轻工业　ＧｕＡＮＧｘＩ　Ｊ０Ｉ瓜ＮＡＬ　ｏＦ　ＬＩＧＨＴ眦）ｕｓＴＲＹ　机械与电气　汽车氧传感器电路特性及故障原因的分析与检修　黄康群　（河池市机电学校，广西河池５４７０Ｏ０）　【摘　要】介绍了汽车发动机氧传感器分类，并对它的电路特性、失效形式及故障原因进行了分析，同时介绍了相应的检测　方法。　【关键词】氧传感器；分类；电路特性；失效形式；故障原因；检测方法　【中图分类号】ＴＰ２１２．２　【文献标识码】Ａ　【文章编号】１００３—２６７３（２００８）１２—３４—０２　

１　引言　氧传感器作为汽车发动机电子控制系统中一个重要的传　感器，不仅本身出现故障的频率高，而且它还是一个多元故障　的“报警器”。因此，了解氧传感器的分类，熟悉它的电路特性、　失效形式、故障原因和检测方法，对维修人员、特别是初学者是　非常重要的。　２汽车发动机氧传感器的分类　根据使用氧敏感材料的不同，氧传感器分为氧化钛式和氧　化锆式两种。有的汽车使用了不止一个氧传感器，如有直列缸　的发动机，在排气管的三元催化转化器的前后都安装有，那么　前面的一个称为主氧传感器，后面的称副氧传感器；对于ｖ型　缸的发动机，因有左右两个排气歧管，所以安装在左边排气歧　管的称左氧传感器，右边的称右氧传感器，甚至还在三元催化　转化器后面安装有副氧传感器。根据引出导线根数的不同，可　分为单引线、双引线、三引线和四引线等四种类型的氧传感器。　在几种引线形式的氧传感器中，单、三、四引线的氧传感器　是以氧化锆为氧敏感材料，双引线的则是以氧化钛为氧敏感材　料的。单、双引线的氧传感器内不带加热元件，属非加热型的，　依靠排气管的排气加热到超过３ＯＯ℃温度后，才能正常工作；　三、四引线的氧传感器属加热型的，采用内部加热方式，可以快　速预热，在发动机长时间怠速运行（或排气温度较低时），仍能　保持较高的温度，有助于烧掉传感器表面的沉积物，维持其正　常工作，从而减少有害气体的排放量。如果一台发动机使用了　两个或两个以上氧传感器，那么主氧传感器通常是加热型的，　副氧传感器则是非加热型的。　３氧传感器的电路特性分析　不同引线的氧传感器与发动机控制单元ＥＣＵ的电路连接　是有区别的。　

第 1 页 如何检查判断氧传感器故障

来源：艾森ECU升级

氧传感器对汽车电子控制燃油喷射发动机正常运转与尾气排放的有效控制起着至关重要的作用，一旦氧传感器及其连接线路出现故障，不但会使排放超标，还会使发动机工况恶化，导致怠速熄火、发动机运转失准等各种故障。因此，适时地对氧传感器进行监测与观察，对保证汽车在良好状态下运行很重要。

凡装有用三元催化转换器降低排放污染的发动机，氧传感器是必不可少的。为了使三元催化转换器的发动机达到最佳的排放净化效果，必须把可燃混合气的空燃比保持在理论空燃比附近很窄的范围内，空燃比一旦偏离这个值，三元催化剂对一氧化碳、碳氢化合物与氧化氮的净化能力将急剧下降。氧传感器就是用来监测实际空燃比与理论空燃比相比较是浓还是稀的一个重要装置。

氧传感器一般安装在排气歧管或者前排气管内，通过导线连接器与电子控制器(ECU)相连接。目前，氧传感器有两种不同的结构形式：

一种是以氧化锆为测试敏感元件的氧化锆式传感器，

另一种是利用二氧化钛为敏感材料的氧化钛式传感器。

这些敏感材料在高温时与废气中的氧发生反应，输出微弱的电压信号。随着废气中含氧量的不同，产生与输出的电压值不同，从而对废气中氧的含量进行监测。例如，对氧化锆式传感器而言，传感器内侧通大气，外侧暴露在排气管中，高温时(400℃以上)，若氧化锆内表面处气体中所含氧的浓度，与外表面处气体所含氧的浓度有很大差别，氧化锆元件内、外侧两极间就产生一个电压。当混合气浓度较稀时，排气中氧的含量较高，传感器元件内、外侧浓度差别很小，氧化锆传感器产生的电压低(接近0伏);反之，混合气过浓，在排气中几乎没有氧，传感器内、外两侧氧的浓度相差很大，第 2 页 氧化锆元件就产生高电压(约1.0伏)。这样，通过监测废气中氧的含量，进而监测到可燃混合气中空气与汽油浓度的比例变化。

氧传感器是在高温环境下工作的，汽车行驶十万公里就应该更换之。氧传感器的主要损坏形式有两种，一种是被碳粒堵塞，电子控制器(ECU)会发出减少喷油量的指令，使混合气过稀;第二种是尘土与机油堵塞氧传感器与大气的通孔，电子控制器又会指示喷油器多喷油，引起混合气过浓。如果使用了含铅汽油或者发动机在维修时使用了不合要求的硅密封胶，还会造成氧传感器早期损坏。

氧传感器的检测及故障案例

1、结构和工作原理

在使用三效催化转化器降低排放污染的发动机上，氧传感器是必不可少的。三效催化转化器安装在排气管的中段，它能净化排气中CO、HC和NO某三种主要的有害成分，但只在混合气的空燃比处于接近理论空燃比的一个窄小范围内，三效催化转化器才能有效地起到净化作用。故在排气管中插入氧传感器，借检测废气中的氧浓度测定空燃比。并将其转换成电压信号或电阻信号，反馈给ECU。ECU控制空燃比收敛于理论值。目前使用的氧传感器有氧化锆式和氧化钛式两种，其中应用最多的是氧化锆式氧传感器。（1）氧化锆式氧传感器

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），亦称锆管图1。

锆管固定在带有安装螺纹的固定套中，内外表面均覆盖着一层多孔性的铅膜，其内表面与大气接触，外表面与废气接触。氧传感器的接线端有一个金属护套，其上开有一个用于锆管内腔与大气相通的孔；电线将锆管内表面铂极经绝缘套从此接线端引出。

氧化锆在温度超过300℃后，才能进行正常工作。早期使用的氧传感器靠排气加热，这种传感器必须在发动机起动运转数分钟后才能开始工作，它只有一根接线与ECU相连（图2a）。现在，大部分汽车使用带加热器的氧传感器（图2b），这种传感器内有一个电加热元件，可在发动机起动后的20-30内迅速将

氧传感器加热至工作温度。它有三根接线，一根接ECU，另外两根分别接地和电源 锆管的陶瓷体是多孔的，渗入其中的氧气，在温度较高时发生电离。由于锆管内、外侧氧含量不一致，存在浓差，因而氧离子从大气侧向排气一侧扩散，从而使锆管成为一个微电池，在两铂极间产生电压（图3）。当混合气的实际空燃比小于理论空燃比，即发动机以较浓的混合气运转时，排气中氧含量少，但CO、HC、H2等较多。这些气体在锆管外表面的铅催化作用下与氧发生反应，将耗尽排气中残余的氧，使锆管外表面氧气浓度变为零，这就使得锆管内、外侧氧浓差加大，两铅极间电压陡增。因此，锆管氧传感器产生的电压将在理论空燃比时发生突变：稀混合气时，输出电压几乎为零；浓混合气时，输出电压接近1V。