氧传感器工作原理及相关故障检测

在一定条件下，利用氧化锆内外两侧的氧浓度差，产生电位差，且浓度差越大，电位差越大。大气中氧的含量为21%，浓混合气燃烧后的废气实际上不含氧，稀混合气燃烧后生成的废气或因缺火产生的废气中含有较多的氧，但仍比大气中的氧少得多。

汽车上的氧传感器工作原理与干电池相似，传感器中的氧化锆元素起类似电解液的作用。氧传感器其基本工作原理是：在一定的条件下，利用氧化锆内外两侧的氧浓度差，产生的电位差，且浓度差越大，电位差越大。大气中氧的含量为21%，浓混合气燃烧后的废气实际上不含氧，稀混合气燃烧后生成的废气或因缺火产生的废气中含有较多的氧，但仍比大气中的氧少得多。在高温及铂的催化下，带负电的氧离子吸附在氧化锆套管的内外表面上。由于大气中的氧气比废气中的氧气多，套管上与大气相通一侧比废气一侧吸附更多的负离子，两侧离子的浓度差产生电动势。

氧传感器是燃油喷射闭环控制的一个重要元件，ECU根据它反馈的信号，计算并调整燃烧室内混合气的空燃比，以控制混合气浓度，说白了就是氧传感器检测发动机的燃烧情况，如果空气多了，就在多喷点油，如果空气少了，就少喷点油。因此，氧传感器一旦出现故障，直接导致混合气空燃比失调，造成一系列问题。

汽车氧传感器故障：怎样检查氧传感器的故障？1.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、碳氢化合物和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。2.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，产生和输出的电压值不同，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(℃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。3.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;第二种是尘土和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。氧传感器性能的检查分为三种情况，一是检测传感器电阻;二是测量氧传感器电压输出信号的变化;三是观察氧传感器外观的颜色。检查氧传感器电阻。当发动机温度达到正常后，拔下氧传感器的导线连接器，用电阻表检测压力传感器的端子之间的电阻值，电阻值应符合具体车型标准值的要求(一般为4-40Ω)，如电阻值不符合要求，则应更换氧传感器。4.氧传感器电压输出信号的检测，是在装好氧传感器的导线连接器后，从信号端子引出一根导线，启动发动机，使发动机达到正常工作温度，并维持发动机怠速运转。此时，用电压表检测氧传感器信号端子的输出电压。当拔掉某个气缸的高压分火线(断火)，排气中的含氧量将下降，如果电压表指示的电压有所升高，说明传感器性能良好(氧传感器输出电压一般在0.2-0.9V之间，其变化范围在0.5V左右)。测试时应注意：不能短路传感器接柱;正、负接头不能弄错，电压表负极表笔接蓄电池负极，正极表笔接传感器信号线。5.在对氧传感器进行检查时，有时通过观察氧传感器顶尖的颜色也可知道故障原因。氧传感器顶尖的正常颜色为淡灰色。一旦发现氧传感器顶尖的颜色发生变化时，就预示着氧传感器存在着故障或者故障隐患。黑色顶尖的氧传感器是由碳污染造成的，拆下后，应清除其上的积碳沉积。当发现氧传感器顶尖为红棕色，则说明氧传感器受铅污染，这是由于汽车使用了含铅汽油所致。有研究资料表明，汽车在使用含铅汽油公里左右，氧传感器的整个性能将基本丧失，从而使三元催化转换器中毒，使其净化效率大大降低，甚至不起净化作用。如果发现氧传感器具有白色的顶尖，这说明是硅污染造成的，这是由于发动机在维修时，使用了不符合要求的硅密封胶，此时必须更换氧传感器。任何含有醋酸(起硫化作用)的硅密封胶都会损害氧传模器。硅胶也叫室温硫化(RTV)胶。含醋酸的硅胶，如果用于发动机上润滑油流动的部位，醋酸会蒸发进入曲轴箱或者气门区，然后经过废气再循环系统进入进气管，在正常工况下，就会经发动机由排气管排出，从而损害氧传感器。汽车氧传感器故障：通过观察氧传感器顶尖部位的颜色也可以判断故障①淡灰色顶尖：这是氧传感器的正常颜色；

③棕色顶尖：由铅污染造成的，如果严重，也必须更换氧传感器；

④黑色顶尖：由积碳造成的，在排除发动机积碳故障后，一般可以自动清除氧传感器上的积碳。