汽車氧感測器

汽車氧感測器是電噴發動機控制系統中關鍵的反饋感測器，是控制汽車尾氣排放、降低汽車對環境污染、提高汽車發動機燃油燃燒質量的關鍵零件，氧感測器均安裝在發動機排氣管上。

基本介紹

• 中文名：汽車氧感測器
• 類型：感測部件
• 安裝部位：發動機排氣管
• 原理：化學平衡原理

器械概述

汽車氧感測器是電噴發動機控制系統中關鍵的反饋感測器，是控制汽車尾氣排放、降低汽車對環境污染、提高汽車發動機燃油燃燒質量的關鍵零件，氧感測器有二氧化鋯和二氧化鈦兩種。

氧感測器是利用陶瓷敏感元件測量各類加熱爐或排氣管道中的氧電勢，由化學平衡原理計算出對應的氧濃度，達到監測和控制爐內燃燒空燃比，保證產品質量及尾氣排放達標的測量元件，廣泛套用於各類煤燃燒、油燃燒、氣燃燒等爐體的氣氛控制。

氧感測器用於電子控制燃油噴射裝置的反饋控制系統，用來檢測排氣中的氧濃度與空燃比的濃稀，在發動機內進行理論空燃比（14.7：1）燃燒的監控，並向電腦輸送反饋信號。

工作原理

氧感測器的工作原理與電池相似，感測器中的氧化鋯元素起類似電解液的作用。其基本工作原理是：在一定條件下（高溫和鉑催化），利用氧化皓內外兩側的氧濃度差，產生電位差，且濃度差越大，電位差越大。大氣中氧的含量21%，濃混合燃燒後的廢氣實際上不含氧，稀混合氣燃燒後生成的廢氣或因缺火產生的廢氣中含有較多的氧，但仍比大氣中的氧少的多。

在高溫及鉑的催化下，將附著在氧感測器上的氧氣消耗殆盡，於是就產生電壓差，濃混合氣輸出電壓接近1V，稀混合氣接近0V。根據氧感測器的電壓信號，控制空燃比從而調整噴油脈寬，因此氧感測器的電子控制燃油計量的關鍵感測器。氧感測器只有在高溫時（端部達到300℃以上）起特徵才能充分體現，才能輸出電壓。它約在800℃時，對混合氣的變化反應最快。

小貼士

二氧化鋯氧感測器是通過電壓變化反映可燃混合氣濃度的變化，二氧化鈦氧感測器則是通過電阻變化反映可燃混合氣變化的。在發動機工況惡化時使用二氧化鋯氧感測器的電控系統無法將實際的空燃比控制在理論空燃比附近，而二氧化鈦氧感測器在發動機工況惡化的情況下也能將實際空燃比控制在理論空燃比附近。

控制單元根據氧感測器信號在短時間內調整的噴油量（噴油脈寬）叫短期燃油修正，這個值得正負就是氧感測器輸出電壓控制的。

長期燃油修正就是控制單元根據短期燃油修正係數的變化對控制單元運行數據結構進行修正確定的值。

常見故障

氧感測器一旦出現故障，將使電子燃油噴射系統的電腦不能得到排氣管中氧濃度的信息，因而不能對空燃比進行反饋控制，會使發動機油耗和排氣污染增加，發動機出現怠速不穩、缺火、喘振等故障現象。因此，必須及時地排除故障或更換。

中毒故障

氧感測器中毒是經常出現的且較難防治的一種故障，尤其是經常使用含鉛汽油的汽車，即使是新的氧感測器，也只能工作幾千公里。如果只是輕微的鉛中毒，接著使用一箱不含鉛的汽油，就能消除氧感測器表面的鉛，使其恢復正常工作。但往往由於過高的排氣溫度，而使鉛侵入其內部，阻礙了氧離子的擴散，使氧感測器失效，這時就只能更換了。

另外，氧感測器發生矽中毒也是常有的事。一般來說，汽油和潤滑油中含有的矽化合物燃燒後生成的二氧化矽，矽橡膠密封墊圈使用不當散發出的有機矽氣體，都會使氧感測器失效，因而要使用質量好的燃油和潤滑油。

修理時要正確選用和安裝橡膠墊圈，不要在感測器上塗敷製造廠規定使用以外的溶劑和防粘劑等由於發動機燃燒不好，在氧感測器表面形成積碳，或氧感測器內部進入了油污或塵埃等沉積物，會阻礙或阻塞外部空氣進入氧感測器內部，使氧感測器輸出的信號失準，ECU不能及時地修正空燃比。 產生積碳，主要表現為油耗上升，排放濃度明顯增加。此時，若將沉積物清除，就會恢復正常工作。

氧感測器被污染、中毒或老化後調節頻率明顯變慢，電壓信號波形也變的接近平直，正常的情況下一般一分鐘波動50次左右。

陶瓷碎裂

氧感測器的陶瓷硬而脆，用硬物敲擊或用強烈氣流吹洗，都可能使其碎裂而失效。因此，處理時要特別小心，發現問題及時更換。

阻絲燒斷

加熱器電阻絲燒斷、對於加熱型氧感測器，如果加熱器電阻絲燒蝕，就很難使感測器達到正常的工作溫度而失去作用。

線路斷脫

氧感測器內部線路斷脫。

檢查方法

加熱器電阻檢查

拔下氧感測器線束插頭，用萬用表電阻檔測量氧感測器接線端中加熱器接柱與搭鐵接柱之間的電阻，其阻值為4-40Ω(參考具體車型說明書)。如不符合標準，應更換氧感測器。

反饋電壓的測量

測量氧感測器的反饋電壓時，應拔下氧感測器的線束插頭，對照車型的電路圖，從氧感測器的反饋電壓輸出接線柱上引出一條細導線，然後插好線束插頭，在發動機運轉中，從引出線上測出反饋電壓(有些車型也可以由故障檢測插座內測得氧感測器的反饋電壓，如豐田汽車公司生產的系列轎車都可以從故障檢測插座內的OX1或OX2端子內直接測得氧感測器的反饋電壓)。

對氧感測器的反饋電壓進行檢測時，最好使用具有低量程(通常為2V)和高阻抗(內阻大於10MΩ)的指針型萬用表。具體的檢測方法如下：

1、將發動機熱車至正常工作溫度(或起動後以2500r/min的轉速運轉2min)；

2、將萬用表電壓檔的負表筆接故障檢測插座內的E1或蓄電池負極，正表筆接故障檢測插座內的OX1或OX2插孔，或接氧感測器線束插頭上的號|出線；

3、讓發動機以2500r/min左右的轉速保持運轉，同時檢查電壓表指針能否在0-1V之間來回擺動，記下10s內電壓表指針擺動的次數。在正常情況下，隨著反饋控制的進行，氧感測器的反饋電壓將在0.45V上下不斷變化，10s內反饋電壓的變化次數應不少於8次。

如果少於8次，則說明氧感測器或反饋控制系統工作不正常，其原因可能是氧感測器表面有積碳，使靈敏度降低所致。對此，應讓發動機以2500r/min的轉速運轉約2min，以清除氧感測器表面的積碳，然後再檢查反饋電壓。如果在清除積碳可後電壓表指針變化依舊緩慢，則說明氧感測器損壞，或電腦反饋控制電路有故障。

4、檢查氧感測器有無損壞

拔下氧感測器的線束插頭，使氧感測器不再與電腦連線，反饋控制系統處於開環控制狀態。將萬用表電壓檔的正表筆直接與氧感測器反饋電壓輸出接線柱連線，負表筆良好搭鐵。在發動機運轉中測量反饋電壓，先脫開接在進氣管上的曲軸箱強制通風管或其他真空軟管，人為地形成稀混合氣，同時觀看電壓表，其指針讀數應下降。

然後接上脫開的管路，再拔下水溫感測器接頭，用一個4-8KΩ的電阻代替水溫感測器，人為地形成濃混合氣，同時觀看電壓表，其指針讀數應上升。也可以用突然踩下或鬆開加速踏板的方法來改變混合氣的濃度，在突然踩下加速踏板時，混合氣變濃，反饋電壓應上升；突然鬆開加速踏板時，混合氣變稀，反饋電壓應下降。如果氧感測器的反饋電壓無上述變化，表明氧感測器已損壞。

另外，氧化鈦式氧感測器在採用上述方法檢測時，若是良好的氧感測器，輸出端的電壓應以2.5V為中心上下波動。否則可拆下感測器並暴露在空氣中，冷卻後測量其電阻值。若電阻值很大，說明感測器是好的，否則應更換感測器。

5、氧感測器外觀顏色的檢查

從排氣管上拆下氧感測器，檢查感測器外殼上的通氣孔有無堵塞，陶瓷芯有無破損。如有破損，則應更換氧感測器。
通過觀察氧感測器頂尖部位的顏色也可以判斷故障：

① 、淡灰色頂尖：這是氧感測器的正常顏色；

② 、白色頂尖：由矽污染造成的，此時必須更換氧感測器；

③ 、棕色頂尖(如圖所示)：由鉛污染造成的，如果嚴重，也必須更換氧感測器；

④ 、黑色頂尖：由積碳造成的，在排除發動機積碳故障後，一般可以自動清除氧感測器上的積碳。

這個感測器上燃燒附著物是由鉛污染造成的。

發展簡介

市場前景

汽車行業是目前國際上套用感測器的最大市場之一，世界上汽車年產量4000萬輛以上，其中，日本的年產量達1000萬輛以上。從世界各國公布的專利情況來看，各主要汽車生產廠家和電氣、元件生產廠家，都很重視汽車感測器的研製和生產，而氧感測器的申報專利數，居汽車感測器的首位，這反映了感測器的難度和各國的重視程度，控制汽車空/燃比用的氧感測器日本以每年50～60%的速度增長著。

Repose品牌致力於將汽車的排氣管改造到一個接近完美的水準，嚴格把控改裝排氣管時的每個環節，作為一直引用德國的理念與改裝技術品牌之一，關心每位用戶所想是Repose改裝的方向，並且會對車主詳細講解相關改裝方向的技術，這也是Repose一直引用德國技術的原因之一。

就我國來說，僅近三年需改進加氧感測器的舊車就有2000萬輛，每年新生產的轎車所需的氧感測器也超過200萬個。一輛普通家用轎車上大約安裝幾十個到近百個感測器，而豪華轎車上的感測器也超過二百餘只。據報導，2000年汽車感測器的市場為61.7億美元（9.04億件產品），到2005年將達到84.5億美元（12.68億件），增長率6.5%（按美元計）和7.0%（按產品件數計），所以，氧感測器（氧探頭）的市場前景非常廣闊。

發展重點

從情況來看，針對氧感測器材料的研究重點應在以下幾個方面：

(1)、研究改進保護層材料，提高抗劣化性，增強透氣性。

汽油和機油中含有鉛、硫、磷等雜質，會使感測器性能大幅下降．而灰塵、油、矽等成分則會堵塞感測器保護層和電極。為此，需改進保護層材料，使感測器元件抗劣化性能提高。可採取的方式有使用吸附效果、催化作用好的材料，使雜質被吸附、聚集在保護層上並得到轉化。同時通過添加適當材料改進制造工藝．使保護層透氣性能增強，減小回響時間。

(2)、提高氧感測器材料的環境適應性，延長使用壽命。

對於汽車用氧感測器其工作環境很惡劣．工作時處於500℃～800℃的高溫下，平時還要承受一30℃左右的氣候溫度的影響。因此，擴大其工作溫度範圍，尤其是商溫區工作穩定性，耐久性，成為材料改進的一個方向。同時整個元件在很大溫差快速變化下，其可靠性、抗劣化性的改進也是～個關鍵問題。普遍採取的方法是，從材料添加劑入手，改進電極材料、敏感材料在高溫時的穩定性，改進工藝，提高電極與敏感材料的附著力。

(3)、擴大空/燃比控制測量區域。實現廣域空/燃比的測量控制是～個方向。

這樣可使氧感測器能連續計量控測從過濃區域空/燃比向稀薄區域(貧油區)的整個狀態，實現廠域反饋控制。

(4)、提高測量、反饋信號的精確度，增強對瞬時變化狀態的反饋控制能力。

由子西方已開發國家對排放廢氣法規的目趨嚴格，因而要求氧感測器測量信號的精度不斷提高，以利於提高控制能力。同時對瞬時變化的排氣也要求做到及時測量修正。因此，這也成為改進材料性能的一個主要方向。

總之，隨著我國汽車工業的迅猛發展，隨著汽車技術的進步和感測器製造工藝技術的提高，汽車用氧感測器將會不斷的完善發展，其發展前景十分廣闊。

判斷汽車氧感測器好壞的方法

1.觀察法

之前已經在這裡發布過了，主要是看氧感測器的顏色，判斷氧感測器的好壞 移步至採用觀察顏色的方法判斷氧感測器的好壞

2.測量氧感測器的電阻

拔下感測器插頭，測量其中兩根線的電阻看是否在合適的範圍(一般為3、5歐姆左右)為正常

3.汽車電腦檢測儀檢查

需要著車，熱車，水溫達到80度，查看電腦檢測儀氧感測器的電壓值會在0v-1v不斷變化，頻率越快，感測器越好。

如果電壓是0v或1v，或不變化說明該感測器已經老化，或工作不良，需要更換。