氧氣傳感器的作用

上世紀90年代，汽車排放污染已日漸成為人們關注的熱門話題。隨著我國汽車排放法規的逐步規范和社會對汽車排放污染物控制的重視，電噴發動機在我國開始普及。經過近二十年的發展，電噴發動機技術已日益成熟，而汽車排放污染也得到了逐步控制，這都和發動機上一個重要的部件—氧氣傳感器密不可分。

確切地說，電噴發動機采用了混合氣成分的閉環控制和三元催化反應裝置的聯合使用技術，這是目前為止汽油機有效的凈化排氣的方法。三元催化轉化器能有效地凈化CO,HC和NOx這三種有害氣體，但其凈化效率嚴格依賴于混合氣濃度必須保持在理論空燃比（14.7:1）附近的狹小范圍內。一旦混合氣體濃度偏離了這個范圍，三元催化轉化器凈化排氣污染物的能力便急劇下降。正是由于空燃比的變化會引起排氣中氧濃度相應的變化，因此，便在排氣管中設置了氧氣傳感器。

氧氣傳感器隨時檢測排氣中的氧濃度，并隨時向汽車的電控單元反饋信號。電控單元根據反饋信號及時調整噴油量，如信號反映混合氣偏濃，則減少噴油時間；反之，則增加噴油時間，從而使混合氣的空燃比始終保持在理論空燃比附近。這就是所謂的發動機閉環控制。

氧氣傳感器是實現這一閉環控制必不可少的重要部件，它對發動機排放控制起著不可或缺的作用。現代電噴發動機一般裝有前后兩只氧氣傳感器，三元催化轉化器效率監測，必須使用位于三元催化轉化器后方的第二個氧氣傳感器。當三元催化轉化器工作正常時，位于三元催化器前方的氧氣傳感器的變動次數應高于后方的氧氣傳感器，監測器比較前／后氧氣傳感器的變動次數來判定三元催化轉化器老化與否。

氧氣傳感器的常見故障

氧氣傳感器一旦出現故障，汽車電控單元就不能接收空燃比反饋信號，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。

1、氧氣傳感器中毒

氧氣傳感器中毒是經常出現并且較難防治的一種故障，氧氣傳感器頂尖部位的正常顏色為淡灰色，當頂尖部位的顏色為白色則是硅中毒，顏色為棕色則是鉛中毒。

隨著環保要求的日益提高，我國已全面禁止使用含鉛汽油，這也避免了氧氣傳感器鉛中毒的問題。

2、積碳

積碳的氧氣傳感器頂部是碳黑色的。積碳粘附在氧氣傳感器表面，讓對氧敏感材料不能與排氣充分接觸，積碳少的情況下，可能出現輸出信號失準，積碳過多的情況下，氧氣傳感器會完全失效。

3、氧氣傳感器陶瓷碎裂

氧化鋯氧氣傳感器的陶瓷硬并且脆，在安裝或維修過程中要避免用較硬的工具敲擊或者是用強烈氣流吹洗，這樣都有可能會使陶瓷碎裂，所以要特別注意。

4、加熱器電阻絲燒斷

加熱器電阻絲是給氧氣傳感器進行加熱，讓其可以提前進入工作狀態，如果加熱器電阻絲燒蝕，就很難使傳感器達到正常的工作溫度而失去作用。

5、氧氣傳感器內部線路斷脫

氧氣傳感器內部線路有很多是由線束和端子連接不良造成的，故障還可能是由于其它電系統干涉和機械或化學損壞所造成的，有時會因為檢修或其它原因導致其線路斷路或脫落。

氧氣傳感器的檢測

1、氧氣傳感器加熱器電阻的檢測

將點火開關置于“OFF”，拔下氧氣傳感器的導線連接器，用萬用表歐姆擋測量氧氣傳感器接線端中加熱器端子與搭鐵端子間的電阻（具體端子請查閱相關車型的維修手冊），其電阻值應符合標準，一般為4～40Ω（具體數值參見具體車型說明書）。如不符合標準，應更換氧氣傳感器。測量后，重新連接好氧氣傳感器線束，以便作進一步的檢測。

2、氧氣傳感器反饋電壓的檢測

測量氧氣傳感器反饋電壓時，應先拔下氧氣傳感器線束連接器插頭，使用汽車電路測試跨接線進行測量，在發動機運轉時從引出線上測量反饋電壓。在對氧氣傳感器的反饋電壓進行檢測時，好使用指針型的電壓表，以便直觀地反映出反饋電壓的變化情況。發動機氧氣傳感器反饋電壓檢測的具體步驟：

(1)、將發動機運轉至正常工作溫度。

(2)、把電壓表的負表筆連接搭鐵端或負極，正表筆接氧氣傳感器線束插頭上引出的測試線。

(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內電壓表指針擺動次數。在正常情況下，隨著反饋控制的進行，氧氣傳感器的反饋電壓將在0.4V上下不斷變化，10s內反饋電壓的變化次數應不少于8次。如果使用數字萬用表，則記錄下變化的次數。

(4)、若電壓表指針在10s內的擺動次數等于或多于8次，則說明氧氣傳感器及反饋控制系統工作正常；電壓表指針若在10s內的擺動次數少于8次，則說明氧氣傳感器或反饋控制系統工作不正常，可能是氧氣傳感器表面有積碳而使靈敏度降低，此時應讓發動機以2500r/min的轉速運轉約2min，以清除氧氣傳感器表面的積碳；若電壓表指針變化依舊緩慢，則為氧氣傳感器損壞或ECU反饋控制電路有故障。

氧氣傳感器故障還可以通過觀察氧氣傳感器頂尖部位的顏色進行判斷：

1、淡灰色頂尖：這是氧氣傳感器的正常顏色；

2、白色頂尖：由硅污染造成的，此時必須更換氧氣傳感器；

3、棕色頂尖：由鉛污染造成的，如果嚴重，也必須更換氧氣傳感器；

4、黑色頂尖：由積碳造成的，在排除發動機積碳故障后，一般可以自動清除氧氣傳感器上的積碳。

氧氣傳感器的未來發展

前面提到過，氧氣傳感器并不僅僅應用在汽車發動機，它還廣泛應用于各類燒煤、燒油、燒氣等爐體的氣成分控制，甚至在醫療領域也有廣泛應用。

但汽車行業是目前國際上應用傳感器的大市場之一，而從世界各國公布的專利情況來看，氧氣傳感器的申報專利數，居汽車傳感器的首位。因此氧氣傳感器（氧探頭）的市場前景非常廣闊。

從目前情況來看，針對氧氣傳感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，會使傳感器性能大幅下降．而灰塵、油、硅等成分則會堵塞傳感器保護層和電極。為此，需改進保護層材料，使傳感器元件抗劣化性能提高。

可采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、聚集在保護層上并得到轉化。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，減小響應時間。

2、提高氧氣傳感器材料的環境適應性，延長使用壽命。

對于汽車用氧氣傳感器其工作環境很惡劣．工作時處于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，擴大其工作溫度范圍，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。普遍采取的方法是，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。

這樣可使氧氣傳感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。

由子西方發達國家對排放廢氣法規的目趨嚴格，因而要求氧氣傳感器測量信號的精度不斷提高，以利于提高控制能力。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。

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