氧传感器和空燃比传感器

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，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。

为适应日益严格的汽车尾气排放要求，传统的氧化锆式氧传感器状态型监测精度已远远不能满足要求，监测范围更大、性能更优越的宽带型氧传感器应用越来越多。

本文以2010款丰田卡罗拉车1ZR-FE 发动机空燃比传感器为例，详细介绍其工作原理及检测方法。

1　空燃比传感器的工作原理空燃比传感器的工作原理与普通氧化锆型氧传感器的工作原理基本相同，都采用锆元件，但是进行了优化升级，充分应用氧浓差及泵氧原理。

根据氧化锆这种固体电解质的特性，当氧化锆两侧铂电极的含氧量存在差别时，在正、负铂电极上会产生相应的电动势；反之，当在氧化锆两侧的铂电极上加上一定驱动电压时，内部氧离子就会产生规律性运动，在正、负极之间重新分配，从而改变输出电流和电压。

1.1　空燃比传感器的作用及安装位置与传统氧传感器相比，空燃比传感器信号既满足准确性又满足快速性要求，能够随时调节空燃比大小始终保持在理论值区域，特别是在汽车某些典型工况下（如冷机起动、暖机、急加速、急减速等），能有效控制所需空燃比，克服传统氧传感器监测缺陷，极大降低了有害气体的产生，获得了良好的排放性。

在丰田卡罗拉车发动机双氧传感器的排放系统中，上游氧传感器选用空燃比传感器，下游氧传感器选用加热型的氧化锆式氧传感器。

1.2　空燃比传感器的基本结构丰田卡罗拉车发动机采用4线制空燃比传感器，氧化锆元件结构为平面型，属临界电流型宽带氧传感器。

外观上与传统氧化锆型传感器极为相似，注意不要混淆、错误使用和安装。

空燃比传感器本体的两侧设置铂电极，正极设在封闭的空气腔一侧，负极与尾气间填充多孔性的扩散阻力层和多孔氧化铝层，区别于传统氧传感器。

尾气中的氧分子要到达负极侧，需要依次通过多孔性氧化铝层及扩散阻力层，反之亦然。

空燃比传感器的基本结构如图1所示。

1.3　空燃比传感器控制原理及信号输出特性发动机控制单元（ECM ）内部有特殊设计的稳压电路，其主要作用是在空燃比传感器空气腔侧铂电极（正极）提供3.3 V 恒定电压，同时在尾气侧铂电丰田卡罗拉车发动机空燃比传感器的原理与检修淄博市技师学院　孙长新1—陶瓷涂层；2—多孔氧化铝；3—扩散阻力层；4—氧化铝；5—空气；6—加热器；7—铂电极。

空燃比传感器的工作原理
空燃比传感器是现代汽车发动机控制系统中非常重要的一个传感器，在控制发动机燃油混合物的配比和达到最佳燃烧状态方面发挥着重要的作用。

那么，空燃比传感器的工作原理是什么呢？
空燃比传感器工作原理的核心是利用了周围空气中含氧量的变化来感知发动机的空燃比。

传感器的外部构造看起来很简单，它包括一个外壳、一个O型密封圈、一个氧气传感层、一个产生电流的电极、引出线以及一个固定在传感器上的加热器。

在实际工作过程中，加热器可以提高整个传感器的温度，增加氧气传感层中的氧气浓度，并达到快速响应的目的。

在发动机工作时，空气和燃料进入发动机燃烧室，形成混合气体，接着汽车在进行燃烧反应时，需要提供足够量的氧气，才能让燃料完全燃烧，并且达到最优的燃烧状态。

在化学反应发生的同时，空燃比传感器会在周围空气中自动检测出氧气的浓度。

接着传感器中的电极就会测量氧气泵入后残留的氧气浓度，也就是断言当前空气中氧气的含量，并告诉控制单元当前发动机的空燃比是多少。

一般来说，汽车制造商会基于加速度、负载和转速之类的变量对燃油的浓度进行控制和调节。

然而，如果空燃比过高或过低，就可能使发
动机的性能不佳、油耗增加，排放物更多。

传感器的工作目的在于帮
助发动机控制系统实现稳定、高效的控制。

当空燃比传感器检测到发
动机的空燃比异常时，会立即通知控制单元，让系统采取适当的措施。

总而言之，空燃比传感器的工作原理非常简单，但是对于发动机控制
系统的性能却至关重要。

准确测量空气中氧气的浓度，能够为发动机
提供最佳的空燃比，确保劣质燃油、低质量空气和不削减氧气的状况下，始终完成燃烧工作，从而保证了燃油经济性和环保性。

空燃比超下限原因
空燃比超下限的原因可能有以下几种：
1.节气门脏污：节气门是控制发动机进气量的关键部件，当节气门脏污时，可能会导致进气量减少，从而使发动机无法正常运转，出现空燃比超下限的情况。

2.进气歧管漏气：进气歧管负责将空气分配到各个气缸中，如果进气歧管出现漏气现象，可能导致空气流量不准，影响发动机的正常运转。

3.点火系统问题：点火系统负责点燃发动机内的混合气体，如果点火系统出现问题，可能导致点火困难或无法点火，使发动机无法正常运转。

4.进排气系统的氧传感器损坏：氧传感器是控制发动机空燃比的关键部件，如果氧传感器损坏，可能导致空燃比无法正确调节，从而使发动机出现运转异常。

5.发动机零件制造偏差或故障：发动机内部的零件如果存在制造偏差或故障，可能影响发动机的正常运转，导致空燃比超下限。

6.燃油压力过高：燃油压力过高可能影响燃油的喷射量，从而影响发动机的空燃比。

7.发动机控制单元故障：发动机控制单元是控制发动机运转的核心部件，如果控制单元出现故障，可能导致发动机无法正常运转，出现空燃比超下限的情况。

以上原因仅供参考，具体原因建议咨询专业维修人员。

针对这些
可能的原因，可以采取相应的措施进行维修和保养，例如清洗节气门、更换损坏的零件、调整点火系统等，以保持发动机的正常运转。

丰田发动机空燃比传感器工作解析随着人们环保意识的提高，对汽车尾气净化的要求越来越高，对尾气排放控制标准也越来越严格。

氧传感器作为发动机电控系统的主要排放控制部件之一，主要是配合三元催化转换器（TWC）在正常的运转工况时进行有效的尾气排放控制，以降低汽车尾气排放。

传统的两状态型氧传感器在进行燃油反馈控制时，只能识别和判断混合气的浓与稀状态，不能精确判断空燃比大小，故其反馈范围狭窄且变化不稳定。

而如今为了达到更好的燃油控制效果和降低排放，需要进行非理论空燃比的闭环燃油控制，ECM 必须能够瞬间判断当前工况与实际空燃比的大小，以进行快速的燃油反馈调节，故需要使用一种反应非常灵敏并且检测精度高、能连续检测空燃比大小的新型氧传感器。

专家们把该传感器叫空燃比传感器或宽带型、线性型、稀式氧传感器。

1 空燃比传感器工作解析目前丰田 PREVIA、CAMRY 等新车型都采用线性型空燃比传感器，如图 1 所示。

根据其测量的实际空燃比数值大小，ECM 能及时调整实际空燃比，并控制在理论空燃比（14.7:1）位置，且调整速度极快，很大程度上降低了车辆在冷启动、加速、减速等工况下的废气排放。

空燃比传感器的结构如图2 所示。

传感器最基本的部分是ZrO2 固态电解质，其夹在两个铂电极之间，同传统型氧传感器差不多，主要区别于保护罩的部位，空燃比传感器的传感元件多了一个特殊设计的用于限制空气扩散的扩散阻力层和一个封闭的空气腔。

从图 3 可以看出，传统氧传感器空气腔是直通外界大气的。

空燃比传感器是根据氧气泵原理来工作的，ECM 通过内部的一个稳压电路，在空燃比传感器空气腔侧铂电极和尾气侧铂电极分别施加一个 3.3 V 和一个 3.0 V 的固定电压，如图 4 所示。

当废气中 O2 浓度变化时，空燃比传感器从空气腔泵出或泵入O2，产生一个大小、方向不同的泵送电流输入到 ECM 内部的检测电路，产生与废气中 O2 含量相应的电压值。

当λ＜1，即浓混合气时，废气中的 O2 很少，HC、CO 未燃烧干净。

空燃比分析仪与氧传感器的工作原理随着汽车市场的不断壮大，有越来越多的人从事汽车改装和维修工作。

空燃比分析仪作为一款测试混合气空燃比（AFR：Air Fuel Ratio）的专业工具，在汽车改装领域发挥着重要作用，市场上也出现多种类似产品。

接下来我将以市场上比较有代表性的空燃比分析仪为例，来介绍一下此款产品的工作原理，广大汽车爱好者和改装维修人员可以参考一下，更好的选择适合自己的那款产品。

介绍空燃比分析仪，就不得不从氧传感器说起。

1、氧传感器的功能测定发动机排气中氧气含量，确定混合气（燃料+空气）是否完全燃烧。

2、氧传感器的分类以及原理按材料分，分为能够产生电动势变化的氧化锆型（ZrO2）和能够产生电阻变化的氧化钛（TiO2）型。

氧化锆（ZrO2）型氧传感器的工作原理将ZrO2烧结成试管装并在内测和外侧镀有白金电极，其内测注入大气并使氧浓度保持一定，而外侧则处于接触排气的状态。

当内外层产生浓度差时，氧离子从氧浓度高的一侧向低的一侧流动，从而产生电动势。

氧化钛（TiO2）型氧传感器工作原理氧化钛（TiO2）在大气中具有绝缘性，而在某一温度以上时，钛和氧之家的结合性减弱，在氧气极少的状态下出现脱氧，变成低电阻的氧化半导体。

脱氧的氧化钛的电阻迅速下降。

但是，在存在氧气的环境汇总，它又能重新获取氧气，所以，电阻值又可以恢复到原来的值。

按工作测量范围分，分为宽域型氧传感器和窄域型氧传感器窄域型氧传感器能够测量过量空气系数（λ）大于1或小于1，即混合气是浓还是稀，但是浓多少货稀多少，窄域氧传感器是检测不出来。

宽域氧传感器能够测量混合气λ=0.5-∞，接下来我会重点介绍一下宽域型氧传感器的工作原理。

3、宽域型氧传感器的工作原理这里之所以要重点介绍宽域型氧传感器，是因为这种氧传感器是空燃比分析仪的核心部件，空燃比分析仪输出的空燃比信号都是通过宽域氧传感器获取的。

本文基于BOSCH公司的LSU宽域氧传感器为例，介绍其工作原理。

空燃比传感器数据流【丰田汽车空燃比传感器,故障码及数据流检测全解析】业内大多数人对传统的氧传感器都已十分了解并且觉得在故障判断时没什么问题，这一话题已是老生常谈，现在我们要谈的是比氧化器更加复杂更加年轻的表亲――空燃比(A／F)传感器。

空燃比(A／F)传感器的种类有很多，但本文只讨论丰田车用的空燃比传感器，因为丰田公司很早就采用了这种技术并应用于旗下许多车型。

空燃比传感器只用于催化转化器的上游，催化转化器的下游仍然采用传统的氧传感器。

怎样才能知道车上装的是氧传器还是空燃比传感器呢?并不是所有的丰田车都装有空燃比传感器，但使用空燃比传感器的丰田车会越来越多。

第一个要看的地方就是贴在发动机舱盖下的车辆排放控制标签(VECI)，如图1所示。

当然有时我们会遇到这种情况，有些车的发动机舱盖已不是原车的，或者车辆排放控制标签已经没有了，这时我们就要请当地的经销商根据车辆识别代码(VIN)查一下。

不过有时根据车辆识别代码还是查不出该车是否使用了空燃比传感器，这时通过传感器接头处线束的色标也能确定该车是否使用了空燃比传感器。

首先来看一下空燃比传感器出问题时几个常见的故障码，随后再就几种高级的诊断技术和数据流分析进行深入探讨。

绝大多数情况下，空燃比传感器最常见的故障码是P1135和P1155，其含义分别是第一列缸或第二列缸空燃比传感器加热电路故障，这些是双行驶循环故障码。

传统的氧传感器温度达到650～850°F(1°F=0.5℃)就可以正常工作了，但为了计量准确，丰田车空燃比传感器的工作温度要达到1200°F。

诊断空燃比传感器加热电路的故障不难，与检查氧传感器加热电路故障的步骤相似。

有些车型的空燃比传感器加热电路有单独的保险丝，这些车装备的通常都是V6发动机，不过也有些车装备的是双列4缸发动机。

大多数用4缸直列发动机的车都没有单独的加热电路保险丝，这时如果汽车能够发动，就可以确定空燃比传感器的加热电路保险丝没有问题，因为喷油嘴也是通过此保险丝进行供电，如图2所示。