氧传感器的工作原理及故障分析.doc

氧传感器的工作原理、结构及常见故障分析和检查方法 在电子控制的发动机系统中，氧传感器检测发动机所排废气中氧的含量，向ECU提纲空燃比的反馈信号，进行喷油量的闭环控制。氧传感器工作失常会影响电脑ECU对混合气空燃比精确的控制，此时发动机易出现怠速不稳、加速不良、尾气超标和油耗增加等现象。 目前，常见的氧传感器有氧化锆式和氧化钛式两种氧传感器。目前我公司系列产品用的是加热型氧化锆式氧传感器。 一、氧传感器的工作原理 氧传感器的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。作为传感元件的锆管是多缝隙的陶瓷体，外侧通排气，内侧通大气。当传感陶瓷管的温度达到350时，即具有固态电解质的特性。由于其材质的特殊性，使得氧离子可以自由的通过陶瓷管。正是利用这一特性，将氧气的浓度差转化成电势差，从而形成电信号输出。若混合气体偏浓，则陶瓷管内外氧离子浓度差较高，电势差偏高，大量的氧离子从内侧移到外侧，输出电压较高（接近900mV）；若混合气偏稀，则陶瓷管内外氧离子浓度差较低，电势差较低，仅有少量的氧离子从内侧移动到外侧，输出电压较低（接近100mV）。 二、氧传感器的构造 氧传感器由保护套管、锆管（传感陶瓷管）、加热器、密封件、信号输出电缆及连接头组成。锆管是氧传感器的核心部件，锆管空腔内装有加热器，内外表面涂有一层渗透性的铂电极。由于铂电极要与尾气接触，因而其表面覆盖了一层紧密粘附的高渗透性的陶瓷保护层，可防止尾气中的残留物腐蚀起催化作用的铂电极，保证传感器较长的使用寿命。 三、氧传感器的常见故障 1.氧传感器中毒 （1） 铅中毒：使用了含铅汽油的车辆，铅会沾附、沉积在传感器的工作面而发生铅“中毒”。使用含铅汽油的车辆，即使是新的氧传感器，也只能正常行驶几千公里。如果只是轻微的铅中毒，接着使用不含铅的汽油，可清除氧传感器表面的铅，使其恢复正常工作。但往往由于过高的排气温度，而使铅侵入其内部，阻碍了氧离子的扩散，使氧传感器失效，这时就只能更换了。 （2）硅中毒：一般来说，汽油和润滑油中含有的硅化合物燃烧后生成的二氧化硅，硅橡胶密封垫圈使用不当散发出的有机硅气体，都会使氧传感器失效，因而要使用质量好的燃油和润滑油。修理时要正确选用和安装橡胶垫圈，不要在传感器上涂敷制造厂规定使用以外的密封胶和防粘剂等。硅胶也叫室温硫化(RTV)胶。任何含有醋酸(起硫化作用)的硅密封胶都会损害氧传感器。（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）。有时发动机温度过高，也易导致氧传感器的早期损坏。 2.积碳 发动机燃烧不好，在氧传感器表面形成积碳，或氧传感器内部进入了油污或尘埃等沉积物，会阻碍或阻塞外部空气进入氧传感器内部，使氧传感器输出的信号失准，导致ECU不能及时地修正空燃比。产生积碳主要表现为油耗上升、排放浓度明显增加。此时，若将沉积物清除，就会恢复正常工作。 禁止使用清洗液、油性液体或挥发性固体等清洗氧传感器表面 3.氧传感器陶瓷碎裂 氧传感器的陶瓷硬而脆，用硬物敲击或用强烈气流吹洗，都可能使其碎裂而失效。因此，拆装时要特别小心，发现问题及时更换。 4.加热器电阻丝烧断 如果加热器电阻丝烧蚀，就很难使传感器达到正常的工作温度而失去作用。 5.氧传感器线路故障 氧传感器线路是屏蔽型，因此使用维修中线路的内部断脱、线路损坏、插接件不密封和插接片锈蚀等都会导致故障出现。保养维修时应仔细检查维护。 三、氧传感器的检查方法 1.氧传感器加热器电阻的检查 用万用表电阻档测量氧传感器接线端中加热电阻接柱（白色）与搭铁接柱（白色）之间的电阻，其阻值为20时1-6或12参考具体车型维修手册)。3系车基本在10欧姆左右。电阻值若为无穷大，则是加热电阻烧断，如不符合标准，应更换氧传感器。 2.氧传感器反馈电压的测量 万用表检测：将发动机热车至正常工作温度且稳定运转时(氧传感达到工作温度350或起动后以2500r/min的转速运转3min)，对氧传感器的输出电压进行测试，在接线正常情况下用万用表检测氧传感器信号线（灰色和黑色）间电压应在0.1-0.9V快速波动 用故障诊断仪检测：将发动机热车至正常工作温度，观察“ 氧传感器电压”项显示数值应在0.1-0.9V快速波动。 3.氧传感器外观颜色的检查 从排气管上拆下氧传感器，检查传感器外壳上的通气孔有无堵塞，陶瓷芯有无破损。如有破损，则应更换氧传感器。 通过观察氧传感器顶尖部位的颜色也可以判断故障： 淡灰色顶尖：这是氧传感器的正