氧传感器检测方法及步骤

任务目标

1）了解氧传感器的结构和工作原理。

2）了解氧传感器的故障，及其对整个电控系统的影响。

3）掌握氧传感器的检测方法。

4）掌握氧传感器数据分析的方法。

实训器材

汽车维修常用工具，数字万用表，KT600解码仪，桑塔纳2000型轿车AJR发动机实验台。

学习领域

一、安装位置

氧传感器根据安装位置不同可分为前氧传感器和后氧传感器，分别安装在发动机排气管三元催化转化器的前、后方。AJR发动机的氧传感器只有一个，即前氧传感器，如图6⁃9所示。

二、功用

氧传感器用于检查废气中的氧气含量，并向电控单元（ECU）发送信息，让ECU调整和保持理想的空燃比（接近14.7∶1的理论值），以便得到更好的排放性和燃油经济性。

图6⁃9 AJR发动机氧传感器实物及安装位置

三、结构

目前使用的氧传感器有氧化锆式和氧化钛式两种，其中应用最多的是氧化锆式氧传感器。

四、工作原理

以氧化锆式氧传感器为例，其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。氧化锆式氧传感器的基本工作原理是：在一定条件下（高温和铂催化），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。大气中氧的体积分数为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（气缸工作不完全）而含有较多的氧，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，套管上与大气相通的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。当套管废气一侧的氧浓度低时，在电极之间产生一个高电压（0.6～1V），这个电压信号被送到ECU放大处理，ECU把高电压信号看作浓混合气，而把低电压信号看作稀混合气。

根据氧传感器的电压信号，ECU按照尽可能接近14.7∶1的理论最佳空燃比来稀释或加浓混合气。因此氧传感器是电子控制燃油计量的关键传感器。氧传感器只有在高温时（端部达到300℃以上）才能充分体现其特性，才能输出电压。它在约800℃时，对混合气的变化反应最快，而在低温时这种特性会发生很大变化。图6⁃10所示为氧化锆式氧传感器的结构及原理。

五、主要故障

1）传感器线束插接器松动或端子锈蚀造成阻值过大。

2）信号线与搭铁线短路或断路。

3）氧传感器加热电阻损坏。

4）加热器线路故障。

5）氧传感器损坏。

六、可能产生的现象

1）起动困难。

2）转速下降且加速性不良。

3）燃油消耗量增多。

4）排气管冒黑烟。

5）尾气排放超标。

图6⁃10 氧化锆式氧传感器的结构及原理

1—导流管 2—外电极引出线 3—检测室 4—内电极 5—外电极 6—加热器 7—氧化锆 8—内电极引出线 9—过滤器

行动领域

一、氧传感器加热器电阻的检测(www.xing528.com)

点火开关置于“OFF”位置，拔下氧传感器的线束插接器，用万用表Ω档测量氧传感器接线端中加热器端子与自搭铁端子间的电阻，其电阻值应符合标准值（一般为4～40Ω，具体数值参见具体车型说明书）。若不符合标准，则应更换氧传感器。测量后，接好氧传感器线束插接器，以便进一步的检测。

二、氧传感器反馈电压的检测

测量氧传感器反馈电压时，应先拔下氧传感器线束插接器插头，对照被测车型的电路图，从氧传感器反馈电压输出端引出一条细导线，然后插好插接器，在发动机运转时从引出线上测量反馈电压。有些车型也可以从故障诊断插座内测得氧传感器的反馈电压，如丰田汽车公司生产的轿车，可从故障诊断插座内的OX1或OX2插孔中直接测得氧传感器的反馈电压。

在对氧传感器的反馈电压进行检测时，最好使用指针电压表，以便直观地反映出反馈电压的变化情况。此外，电压表应选用低量程（通常为2V）和高阻抗（阻抗太低会损坏氧传感器）的。氧传感器的基本连接电路如图6⁃11所示。

图6⁃11 氧传感器的基本连接电路

AJR发动机的氧传感器的端子号及其连接的线束或端子见表6⁃1。

表6⁃1 氧传感器端子号

备注：

电压信号在0.7～1.1V之间则可燃混合气过浓。

电压信号在0.1～0.3V之间则可燃混合气过稀。

三、故障现象

氧传感器一旦出现故障，将使电控燃油喷射系统的ECU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，必须及时地排除故障或更换氧传感器。

氧传感器的常见故障如下：

1.氧传感器中毒

经常使用含铅汽油的汽车，即使是新的氧传感器，也只能工作几千公里。如果只是轻微的铅中毒，接着使用一箱不含铅的汽油，就能消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，这时就只能更换氧传感器了。

2.积炭

发动机燃烧效果不好使氧传感器的表面有积炭形成，或是氧传感器内部进入了油污或尘埃等沉积物，均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，ECU因而不能及时地修正空燃比。产生积炭，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，氧传感器就会恢复正常工作。

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。

4.氧传感器内部线路断脱

氧传感器内部线路可能发生虚焊、松脱或者断路，导致氧传感器失效。

四、检测方法

氧传感器出现故障会影响电控燃油喷射系统的工作，故需要对其进行检测。氧传感器的检测方法主要包括以下两种。

（1）氧传感器外观颜色的检查

1）淡灰色顶尖：这是氧传感器的正常颜色。

2）白色顶尖：由硅污染造成的，此时必须更换氧传感器。

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：由积炭造成的，在排除发动机积炭故障后，一般可以自动清除氧传感器上的积炭。

（2）万用表检测 将万用表电压档的红表笔直接与氧传感器反馈电压输出接线柱连接，黑表笔良好搭铁。在发动机运转时测量氧传感器的反馈电压，通过突然踩下或松开加速踏板的方法来改变混合气的浓度。在突然踩下加速踏板时，混合气变浓，反馈电压应上升；突然松开加速踏板时，混合气变稀，反馈电压应下降。如果氧传感器的反馈电压无上述变化，表明氧传感器已损坏。

思考问答

1.氧传感器的作用是什么？它的安装位置在哪里？

2.如何检测氧传感器？

3.简述氧传感器的类型及检测原理。