汽车氧传感器电路特性分析

汽车氧传感器失效方式及引起失效的原因摘要汽车电控汽油喷射发动机中用于燃料系统闭环控制的氧传感器是一个非常重要的电子元器件，是用来监测废气中氧的含量，电压信号反馈给ecu，以控制空燃比保持在14.7。

同时，它又是多种故障信号的代言报警元件，本文主要列出了氧传感器的失效方式和引起失效的原因，以及根据失效后系统报出的故障码反推可能的引起故障的原因，以加深维修人员对氧传感器的认识，提高其对氧传感器故障的识别能力，防止误判的发生。

关键词氧传感器失效方式原因中图分类号：u27 文献标识码：a汽车好开，故障难排，发动机故障灯常亮是困扰维修人员的难题，排除故障先别急于动手，而应根据故障现象分析、判断其成因，这样才能避免盲目性，迅速准确地予以排除，免得乱拆乱卸造成新的故障，发动机故障灯常亮主因是由于氧传感器失效而引起，氧传感器失效方式有很多种，从诊断的角度来看，有氧传感器信号电路失效、氧传感器加热电路失效、氧传感器老化效应引起排放超标失效。

而这些失效方式又根据氧传感器的安装位置分为前（三元催化转化器之前）氧传感器失效和后（三元催化转化器之后）氧传感器故障类型和引起失效的原因故障类型和引起失效的原因失效。

以下列举出氧传感器具体的失效方式和引起失效的原因：1 前氧传感器信号电路故障类型和引起失效的原因（1）最大故障（p0132）、主要体现前氧传感器电压过高，可能存在对电源短路的情况。

（2）最小故障（p0131）、后氧传感器电压高，前氧传感器电压恒低；或者是传感器冷态条件下氧传感器电压过低。

可能存在对地短路的情况。

（3）信号故障（p0134）、长时间氧传感器电压不变（高压），可能信号端断路；或者高温高阻，氧传感器加热后内阻过大，温度升高后电阻应该下降；或者断油时上、后氧传感器电压过高。

（4）不合理故障（p0130）、后氧传感器电压较低，前氧传感器位于高压范围；或者后氧传感器高压，前氧传感器电压的幅值在限定的（低压）范围之内的时间超过一定值；或者氧传感器信号电路对加热电路短路超过一定时间。

宽带氧传感器的工作原理和常见故障的检查方法发布时间: 2010-4-29 15:52 | 编辑: 汽车乐 | 查看: 1067次来源: 网络随着汽车尾气排放限值要求的不断提高，传统的开关型氧传感器已不能满足需要，取而代之的是控制精度更高的线性宽带氧传感器(Universal Exhaust Gas Oxygen Sensor，简称UEGO)。

氧传感器闭环控制调节发动机燃烧室内的混合汽，以实现最佳的三元催化转换器运行，从而满足排放限值的要求。

为此，氧传感器闭环控制的任务是确保废气空燃比始终处于催化转换器的最佳工作点。

氧传感器闭环控制只改变所要喷射的燃油质量、燃烧室内的空气质量，也就是说汽缸充气和点火正时均不受影响，因此氧传感器是用来帮助确定废气中氧含量而反映实际工况中的空燃比。

控制单元内的氧传感器闭环控制必须通过所提供的信号来对混合汽的成分做出相应调整，控制过程很大程度上取决于氧传感器的属性。

宽带氧传感器能够提供准确的空燃比反馈信号给ECU，从而ECU精确地控制喷油时间，使汽缸内混合汽浓度始终保持理论空燃比值。

宽带氧传感器的使用提高了ECU的控制精度，最大限度地发挥了三元催化器的作用，优化了发动机的性能，并可节省大约15％的燃油消耗，更加有效地降低了有害气体的排放。

宽带氧传感器通过检测发动机尾气排放中的氧含量，并向电子控制单元(ECU)输送相应的电压信号，反映空气燃油混合比的稀浓。

ECU根据氧传感器传送的实际混合汽浓稀反馈信号而相应调节喷油脉宽，使发动机运行在最佳空燃比(λ=1)状态，从而为催化转换器的尾气处理创造理想的条件。

如果混合汽太浓(λ<1)，必须减少喷油量，如果混合汽太稀(λ>1)，则要增加喷油量。

现代汽车发动机管理系统中，安装在催化转换器前的宽带氧传感器，称作控制氧传感器，安装在三元催化器的上游位置，监测尾气中氧的浓度，并将信息反馈给控制单元，用于调节喷油量，从而实现发动机的闭环控制，改善发动机的燃烧性能并减少有害气体的排放。

试分析氧传感器的工作过程及检测方法摘要：氧传感器是利用氧化锆的特性监控废气中氧含量的大小，判断混合气的浓稀，通过发动机ecu调节喷油量而达到节油和减小有害气体排放的目的。

其故障检测可利用最基本的设备，分加热元件的检测、信号电压的检测及信号电压变化频率三项完成。

关键词：氧传感器工作过程检测方法电控发动机中，氧传感器的全称是排气管废气氧传感器。

其作用是在发动机一些工况中通过检测排气管中废气氧含量多少和可燃混合气燃烧情况的好坏，获得混合气的浓度（即空燃比）信号，并将该信号转变为电压信号传输给发动机电子控制器，发动机电子控制器根据氧传感器传来的信号大小，发出新的控制指令，对喷油量（实质是喷油时间，因为喷油压力一定）进行调节进而实现混合气浓度的反馈控制（闭环控制），使混合气浓度控制在14.7这一最佳状态，使发动机得到最佳浓度的混合气，从而达到节约燃料和降低有害气体排放量和的目的。

1.汽车氧传感器的工作过程汽车发动机燃油喷射系统采用的氧传感器分为氧化锆和氧化钛式两种类型。

目前，汽车上常用的是氧化锆式氧传感器，按其工作方式不同又分为加热型和非加热型两种。

其主要元件是氧化锆烧结的多孔性试管状陶瓷体，即锆管。

锆管内外表面都镀覆一层多孔铂膜作为电极（同时起催化剂作用）装于排气管上。

其内表面与大气相通，为外表面与排气管中的废气相接触。

利用氧化锆在高温下内外两侧的气体含氧量有较大差异时，氧离子会从氧含量高的一侧向氧含量低的一侧扩散，从而使两侧电极间产生电动势（相当于一个小型电动机），检测废气中的氧含量，进而给发动机ecu提供一个空燃比的反馈信号。

当供给发动机的可燃混合气中汽油含量较高时（空燃比小于14.7或过量空气系数小于1），混合气燃烧后，由于氧分子大部分参与了燃烧，排气管中废气里的氧离子含量较少，而一氧化碳含量变多。

在锆管外表面催化剂铂的催化作用下，剩余氧离子几乎全部都与一氧化碳发生氧化反应生成二氧化碳气体，使锆管外表面上氧离子浓度为0。

一、氧传感器的故障分析与诊断1、氧传感器在电控发动机排放控制中的重要性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，三元催化器对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。

2、氧传感器的种类及氧传感器在汽车上安装的重要性目前，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、三引线及四引线之分,；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;三引线和四引线的为加热型氧化锆式氧传感器，原则上四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，必须及时的排除故障或更换. 空燃比对排气中碳氢化合物（HC）和一氧化碳(CO）的含量有很大影响，在空燃比低于14.7：1时,HC及CO含量降低；如果空燃比高于14。

7:1时，HC及CO含量迅速上升。

但是,降低空燃比会导致燃烧温度升高，排气中的氮氧化合物（NOX）升高.所以,理想的空燃比应在接近14。

7：1的很小范围内。

另外三元催化转化器的转化效率只有在空气系数为1的很小范围内最高。

如图1所示三元催化转化器对发动机的排放控制具有极其重要的意义.没有三元催化转化器就不可能满足欧洲排放法规.第二代车载故障诊断系统(OBD—Ⅱ) 具1有对三元催化转化器进行故障诊断的功能.图1 三元催化转换效率图而为了对三元催化转化器进行故障诊断，必须在它的前和后各装一个氧传感器（图2）。

图2 发动机闭环控制系统正常运行的三元催化转化器因其储氧能力而使后氧传感器的动态响应与前氧传感器相比明显差，后氧传感器动态响应曲线的振幅非常小(图3a）.反之，如果后氧传感器信号电压的波形非常接近前氧传感器，只不过相位略滞后（图3b）,则ECU认为三元催化转化器效率过低。