淺析氧傳感器的故障診斷與維修

吐遜·賽地艾合買提

摘 要 本文主要從發動機氧傳感器結構原理入手，分析了氧傳感器對發動機性能的影響，敘述了氧傳感器故障診斷思路以及波形測試、信號電壓測試等，同時給出了氧傳感器故障診斷方法。

關鍵詞 汽車發動機 氧傳感器 故障診斷

氧傳感器的作用是通過檢測廢氣中氧分子的濃度，讓電腦獲得可燃混合氣濃度的反饋信號，據此對噴油量的控制進行修正，使混合氣的空燃比更接近于理論空燃比。氧傳感器通常和安裝在排氣管中段的三元催化反應器一同使用，以保證混合氣的空燃比處于接近理論空燃比的一個窄小范圍內，從而使三元催化反應器能充分發揮其凈化作用。

一、氧化鋯式氧傳感器

氧化鋯式氧傳感器的基本元件是氧化鋯陶瓷管（固體電解質），亦稱鋯管。鋯管固定在帶有安裝螺紋的固定套中，內外表面均覆蓋著一層多孔性的鉛膜，其內表面與大氣接觸，外表面與廢氣接觸。氧傳感器的接線端有一個金屬護套，其上開有一個用于鋯管內腔與大氣相通的孔；電線將鋯管內表面鉑極經絕緣套從此接線端引出。

氧化鋯在溫度超過300 ℃后，才能進行正常工作。早期使用的氧傳感器靠排氣加熱，這種傳感器必須在發動機啟動運轉數分鐘后才能開始工作，它只有一根接線與ECU相連。現在，大部分汽車使用帶加熱器的氧傳感器，這種傳感器內有一個電加熱元件，可在發動機啟動后的20 s～30 s內迅速將氧傳感器加熱至工作溫度。它有三根接線，一根接ECU，另外兩根分別接地和電源。

鋯管的陶瓷體是多孔的，滲入其中的氧氣，在溫度較高時發生電離。由于鋯管內、外側氧含量不一致，存在濃差，因而氧離子從大氣側向排氣一側擴散，從而使鋯管成為一個微電池，在兩鉑極間產生電壓。當混合氣的實際空燃比小于理論空燃比，即發動機以較濃的混合氣運轉時，排氣中氧含量少，但CO、HC、H2等較多。這些氣體在鋯管外表面的鉛催化作用下與氧發生反應，將耗盡排氣中殘余的氧，使鋯管外表面氧氣濃度變為零，這就使得鋯管內、外側氧濃差加大，兩鉛極間電壓陡增。因此，鋯管氧傳感器產生的電壓將在理論空燃比時發生突變：稀混合氣時，輸出電壓幾乎為零；濃混合氣時，輸出電壓接近1 V。

要準確地保持混合氣濃度為理論空燃比是不可能的。實際上的反饋控制只能使混合氣在理論空燃比附近一個狹小的范圍內波動，故氧傳感器的輸出電壓在0.1 V～0.8 V之間不斷變化（通常每10 s內變化8次以上）。如果氧傳感器輸出電壓變化過緩（每10 s少于8次）或電壓保持不變（不論保持在高電位或低電位），則表明氧傳感器有故障，需檢修。

二、氧化鈦式氧傳感器

氧化鈦式氧傳感器是利用二氧化鈦材料的電阻值隨排氣中氧含量的變化而變化的特性制成的，故又稱電阻型氧傳感器。二氧化鈦式氧傳感器的外形和氧化鋯式氧傳感器相似，在傳感器前端的護罩內是一個二氧化鈦厚膜元件。純二氧化鈦在常溫下是一種高電阻的半導體，但表面一旦缺氧，其品格便出現缺陷，電阻隨之減小。由于二氧化鈦的電阻也隨溫度不同而變化，因此，在二氧化鈦式氧傳感器內部也有一個電加熱器，以保持氧化鈦式氧傳感器在發動機工作過程中的溫度恒定不變。

三、氧傳感器故障對發動機的影響

當氧傳感器或線路有故障時，容易產生下列故障：廢氣排放超標；怠速不穩；空燃比不正確；油耗上升。氧傳感器失效后，會使發動機怠速運轉不穩，油耗增加，排氣管冒黑煙。常見故障是氧傳感器因堵塞中毒而失效。產生上述故障的原因主要有以下幾點。

1.氧傳感器的陶瓷硬而脆，用硬物敲擊或用強烈氣流吹洗都可能使其碎裂而失效。處理時要特別小心，發現問題要及時更換。

2.氧傳感器內部進入油污或塵埃等沉積物時，阻礙外部空氣進入氧傳感器內部，會使傳感器的輸出信號改變，不能正確修正空燃比。表現為油耗上升，排放濃度明顯增加，此時將沉積物除凈就會使其恢復正常工作。

3.氧傳感器中毒，尤其是在以前使用加鉛汽油，使氧傳感器鉛中毒而失效。另外，氧傳感器發生硅中毒也是常有的事。汽油和潤滑油中含有的硅化合物燃燒后生成的二氧化硅，硅橡膠密封墊圈使用不當散發出的有機硅氣體，都會使傳感器失效。因此，要使用質量高的燃油和潤滑油。修理時要正常選用和安裝橡膠膠墊，傳感器上涂制造廠規定使用的溶劑和防粘劑等。

4.對于加熱型氧傳感器，如果加熱器電阻燒蝕，很難使傳感器達到正常工作溫度而失去作用。一般加熱電阻的阻值為5 Ω～7 Ω，如果電阻值為無窮大，則應更換傳感器。

四、氧傳感器檢測方法

1.通過波形測試可以準確地判斷氧傳感器的故障，見圖1。通過波形測試可以看出氧傳感器的故障（氧傳感器損壞的波形）。

圖1 波形測試圖

2.氧傳感器具體診斷方法。 以2500 r/min 運轉發動機2 min，預熱傳感器，拔下傳感器插線（有加熱線固的傳感器注意插角位置），用萬用表測量反饋電壓，檢查10 s內電壓表指針擺動次數。若少于8次，再次預熱傳感器，檢查10 s 內指針擺動次數，若擺動8次以上為正常。若仍少于8次，脫開傳感器線束插頭，測量反饋電壓。

（1）電壓大于0.45 V 時，脫開進氣管上某處真空管，若電壓仍大于0.45 V，說明傳感器損壞，應予以更換；若電壓小于0.45 V，說明混合氣過濃，應對燃料、進氣或控制系統進行檢查。

（2）電壓小于0.45 V 時，拔下水溫傳感器插頭，接上一只4 Ω～8 Ω 的電阻。若電壓仍小于0.45 V，說明傳感器損壞，應予以更換；若電壓高于0.45 V，說明混合氣過稀。

實際上，氧傳感器是一個相當耐用的部件，只要燃油質量過關，它可以使用3 年或更長的時間。氧傳感器的非正常損壞主要是由于燃油中含鉛量超標，造成氧傳感器表面被鉛化物或碳化物覆蓋，導致氣體不能滲透和氧離子不能擴散而失效。

參考文獻

[1]張西振. 汽車發動機電控技術[M]. 北京：機械工業出版社， 2004.

[2]李春明. 汽車發動機燃油噴射技術[M]. 北京：北京理工大學出版社，2004.

[3]廖發良. 汽車典型電控系統的結構與維修[M].北京：電子工業出版社，2005.

[4]黃凌. 轎車電控發動機維修技能實訓[M].北京： 北京理工大學出版社，2005.

摘 要 本文主要從發動機氧傳感器結構原理入手，分析了氧傳感器對發動機性能的影響，敘述了氧傳感器故障診斷思路以及波形測試、信號電壓測試等，同時給出了氧傳感器故障診斷方法。

關鍵詞 汽車發動機 氧傳感器 故障診斷

氧傳感器的作用是通過檢測廢氣中氧分子的濃度，讓電腦獲得可燃混合氣濃度的反饋信號，據此對噴油量的控制進行修正，使混合氣的空燃比更接近于理論空燃比。氧傳感器通常和安裝在排氣管中段的三元催化反應器一同使用，以保證混合氣的空燃比處于接近理論空燃比的一個窄小范圍內，從而使三元催化反應器能充分發揮其凈化作用。

一、氧化鋯式氧傳感器

氧化鋯式氧傳感器的基本元件是氧化鋯陶瓷管（固體電解質），亦稱鋯管。鋯管固定在帶有安裝螺紋的固定套中，內外表面均覆蓋著一層多孔性的鉛膜，其內表面與大氣接觸，外表面與廢氣接觸。氧傳感器的接線端有一個金屬護套，其上開有一個用于鋯管內腔與大氣相通的孔；電線將鋯管內表面鉑極經絕緣套從此接線端引出。

氧化鋯在溫度超過300 ℃后，才能進行正常工作。早期使用的氧傳感器靠排氣加熱，這種傳感器必須在發動機啟動運轉數分鐘后才能開始工作，它只有一根接線與ECU相連。現在，大部分汽車使用帶加熱器的氧傳感器，這種傳感器內有一個電加熱元件，可在發動機啟動后的20 s～30 s內迅速將氧傳感器加熱至工作溫度。它有三根接線，一根接ECU，另外兩根分別接地和電源。

鋯管的陶瓷體是多孔的，滲入其中的氧氣，在溫度較高時發生電離。由于鋯管內、外側氧含量不一致，存在濃差，因而氧離子從大氣側向排氣一側擴散，從而使鋯管成為一個微電池，在兩鉑極間產生電壓。當混合氣的實際空燃比小于理論空燃比，即發動機以較濃的混合氣運轉時，排氣中氧含量少，但CO、HC、H2等較多。這些氣體在鋯管外表面的鉛催化作用下與氧發生反應，將耗盡排氣中殘余的氧，使鋯管外表面氧氣濃度變為零，這就使得鋯管內、外側氧濃差加大，兩鉛極間電壓陡增。因此，鋯管氧傳感器產生的電壓將在理論空燃比時發生突變：稀混合氣時，輸出電壓幾乎為零；濃混合氣時，輸出電壓接近1 V。

要準確地保持混合氣濃度為理論空燃比是不可能的。實際上的反饋控制只能使混合氣在理論空燃比附近一個狹小的范圍內波動，故氧傳感器的輸出電壓在0.1 V～0.8 V之間不斷變化（通常每10 s內變化8次以上）。如果氧傳感器輸出電壓變化過緩（每10 s少于8次）或電壓保持不變（不論保持在高電位或低電位），則表明氧傳感器有故障，需檢修。

二、氧化鈦式氧傳感器

氧化鈦式氧傳感器是利用二氧化鈦材料的電阻值隨排氣中氧含量的變化而變化的特性制成的，故又稱電阻型氧傳感器。二氧化鈦式氧傳感器的外形和氧化鋯式氧傳感器相似，在傳感器前端的護罩內是一個二氧化鈦厚膜元件。純二氧化鈦在常溫下是一種高電阻的半導體，但表面一旦缺氧，其品格便出現缺陷，電阻隨之減小。由于二氧化鈦的電阻也隨溫度不同而變化，因此，在二氧化鈦式氧傳感器內部也有一個電加熱器，以保持氧化鈦式氧傳感器在發動機工作過程中的溫度恒定不變。

三、氧傳感器故障對發動機的影響

當氧傳感器或線路有故障時，容易產生下列故障：廢氣排放超標；怠速不穩；空燃比不正確；油耗上升。氧傳感器失效后，會使發動機怠速運轉不穩，油耗增加，排氣管冒黑煙。常見故障是氧傳感器因堵塞中毒而失效。產生上述故障的原因主要有以下幾點。

1.氧傳感器的陶瓷硬而脆，用硬物敲擊或用強烈氣流吹洗都可能使其碎裂而失效。處理時要特別小心，發現問題要及時更換。

2.氧傳感器內部進入油污或塵埃等沉積物時，阻礙外部空氣進入氧傳感器內部，會使傳感器的輸出信號改變，不能正確修正空燃比。表現為油耗上升，排放濃度明顯增加，此時將沉積物除凈就會使其恢復正常工作。

3.氧傳感器中毒，尤其是在以前使用加鉛汽油，使氧傳感器鉛中毒而失效。另外，氧傳感器發生硅中毒也是常有的事。汽油和潤滑油中含有的硅化合物燃燒后生成的二氧化硅，硅橡膠密封墊圈使用不當散發出的有機硅氣體，都會使傳感器失效。因此，要使用質量高的燃油和潤滑油。修理時要正常選用和安裝橡膠膠墊，傳感器上涂制造廠規定使用的溶劑和防粘劑等。

4.對于加熱型氧傳感器，如果加熱器電阻燒蝕，很難使傳感器達到正常工作溫度而失去作用。一般加熱電阻的阻值為5 Ω～7 Ω，如果電阻值為無窮大，則應更換傳感器。

四、氧傳感器檢測方法

1.通過波形測試可以準確地判斷氧傳感器的故障，見圖1。通過波形測試可以看出氧傳感器的故障（氧傳感器損壞的波形）。

圖1 波形測試圖

2.氧傳感器具體診斷方法。 以2500 r/min 運轉發動機2 min，預熱傳感器，拔下傳感器插線（有加熱線固的傳感器注意插角位置），用萬用表測量反饋電壓，檢查10 s內電壓表指針擺動次數。若少于8次，再次預熱傳感器，檢查10 s 內指針擺動次數，若擺動8次以上為正常。若仍少于8次，脫開傳感器線束插頭，測量反饋電壓。

（1）電壓大于0.45 V 時，脫開進氣管上某處真空管，若電壓仍大于0.45 V，說明傳感器損壞，應予以更換；若電壓小于0.45 V，說明混合氣過濃，應對燃料、進氣或控制系統進行檢查。

（2）電壓小于0.45 V 時，拔下水溫傳感器插頭，接上一只4 Ω～8 Ω 的電阻。若電壓仍小于0.45 V，說明傳感器損壞，應予以更換；若電壓高于0.45 V，說明混合氣過稀。

實際上，氧傳感器是一個相當耐用的部件，只要燃油質量過關，它可以使用3 年或更長的時間。氧傳感器的非正常損壞主要是由于燃油中含鉛量超標，造成氧傳感器表面被鉛化物或碳化物覆蓋，導致氣體不能滲透和氧離子不能擴散而失效。

參考文獻

[1]張西振. 汽車發動機電控技術[M]. 北京：機械工業出版社， 2004.

[2]李春明. 汽車發動機燃油噴射技術[M]. 北京：北京理工大學出版社，2004.

[3]廖發良. 汽車典型電控系統的結構與維修[M].北京：電子工業出版社，2005.

[4]黃凌. 轎車電控發動機維修技能實訓[M].北京： 北京理工大學出版社，2005.

摘 要 本文主要從發動機氧傳感器結構原理入手，分析了氧傳感器對發動機性能的影響，敘述了氧傳感器故障診斷思路以及波形測試、信號電壓測試等，同時給出了氧傳感器故障診斷方法。

關鍵詞 汽車發動機 氧傳感器 故障診斷

氧傳感器的作用是通過檢測廢氣中氧分子的濃度，讓電腦獲得可燃混合氣濃度的反饋信號，據此對噴油量的控制進行修正，使混合氣的空燃比更接近于理論空燃比。氧傳感器通常和安裝在排氣管中段的三元催化反應器一同使用，以保證混合氣的空燃比處于接近理論空燃比的一個窄小范圍內，從而使三元催化反應器能充分發揮其凈化作用。

一、氧化鋯式氧傳感器

氧化鋯式氧傳感器的基本元件是氧化鋯陶瓷管（固體電解質），亦稱鋯管。鋯管固定在帶有安裝螺紋的固定套中，內外表面均覆蓋著一層多孔性的鉛膜，其內表面與大氣接觸，外表面與廢氣接觸。氧傳感器的接線端有一個金屬護套，其上開有一個用于鋯管內腔與大氣相通的孔；電線將鋯管內表面鉑極經絕緣套從此接線端引出。

氧化鋯在溫度超過300 ℃后，才能進行正常工作。早期使用的氧傳感器靠排氣加熱，這種傳感器必須在發動機啟動運轉數分鐘后才能開始工作，它只有一根接線與ECU相連。現在，大部分汽車使用帶加熱器的氧傳感器，這種傳感器內有一個電加熱元件，可在發動機啟動后的20 s～30 s內迅速將氧傳感器加熱至工作溫度。它有三根接線，一根接ECU，另外兩根分別接地和電源。

鋯管的陶瓷體是多孔的，滲入其中的氧氣，在溫度較高時發生電離。由于鋯管內、外側氧含量不一致，存在濃差，因而氧離子從大氣側向排氣一側擴散，從而使鋯管成為一個微電池，在兩鉑極間產生電壓。當混合氣的實際空燃比小于理論空燃比，即發動機以較濃的混合氣運轉時，排氣中氧含量少，但CO、HC、H2等較多。這些氣體在鋯管外表面的鉛催化作用下與氧發生反應，將耗盡排氣中殘余的氧，使鋯管外表面氧氣濃度變為零，這就使得鋯管內、外側氧濃差加大，兩鉛極間電壓陡增。因此，鋯管氧傳感器產生的電壓將在理論空燃比時發生突變：稀混合氣時，輸出電壓幾乎為零；濃混合氣時，輸出電壓接近1 V。

要準確地保持混合氣濃度為理論空燃比是不可能的。實際上的反饋控制只能使混合氣在理論空燃比附近一個狹小的范圍內波動，故氧傳感器的輸出電壓在0.1 V～0.8 V之間不斷變化（通常每10 s內變化8次以上）。如果氧傳感器輸出電壓變化過緩（每10 s少于8次）或電壓保持不變（不論保持在高電位或低電位），則表明氧傳感器有故障，需檢修。

二、氧化鈦式氧傳感器

氧化鈦式氧傳感器是利用二氧化鈦材料的電阻值隨排氣中氧含量的變化而變化的特性制成的，故又稱電阻型氧傳感器。二氧化鈦式氧傳感器的外形和氧化鋯式氧傳感器相似，在傳感器前端的護罩內是一個二氧化鈦厚膜元件。純二氧化鈦在常溫下是一種高電阻的半導體，但表面一旦缺氧，其品格便出現缺陷，電阻隨之減小。由于二氧化鈦的電阻也隨溫度不同而變化，因此，在二氧化鈦式氧傳感器內部也有一個電加熱器，以保持氧化鈦式氧傳感器在發動機工作過程中的溫度恒定不變。

三、氧傳感器故障對發動機的影響

當氧傳感器或線路有故障時，容易產生下列故障：廢氣排放超標；怠速不穩；空燃比不正確；油耗上升。氧傳感器失效后，會使發動機怠速運轉不穩，油耗增加，排氣管冒黑煙。常見故障是氧傳感器因堵塞中毒而失效。產生上述故障的原因主要有以下幾點。

1.氧傳感器的陶瓷硬而脆，用硬物敲擊或用強烈氣流吹洗都可能使其碎裂而失效。處理時要特別小心，發現問題要及時更換。

2.氧傳感器內部進入油污或塵埃等沉積物時，阻礙外部空氣進入氧傳感器內部，會使傳感器的輸出信號改變，不能正確修正空燃比。表現為油耗上升，排放濃度明顯增加，此時將沉積物除凈就會使其恢復正常工作。

3.氧傳感器中毒，尤其是在以前使用加鉛汽油，使氧傳感器鉛中毒而失效。另外，氧傳感器發生硅中毒也是常有的事。汽油和潤滑油中含有的硅化合物燃燒后生成的二氧化硅，硅橡膠密封墊圈使用不當散發出的有機硅氣體，都會使傳感器失效。因此，要使用質量高的燃油和潤滑油。修理時要正常選用和安裝橡膠膠墊，傳感器上涂制造廠規定使用的溶劑和防粘劑等。

4.對于加熱型氧傳感器，如果加熱器電阻燒蝕，很難使傳感器達到正常工作溫度而失去作用。一般加熱電阻的阻值為5 Ω～7 Ω，如果電阻值為無窮大，則應更換傳感器。

四、氧傳感器檢測方法

1.通過波形測試可以準確地判斷氧傳感器的故障，見圖1。通過波形測試可以看出氧傳感器的故障（氧傳感器損壞的波形）。

圖1 波形測試圖

2.氧傳感器具體診斷方法。 以2500 r/min 運轉發動機2 min，預熱傳感器，拔下傳感器插線（有加熱線固的傳感器注意插角位置），用萬用表測量反饋電壓，檢查10 s內電壓表指針擺動次數。若少于8次，再次預熱傳感器，檢查10 s 內指針擺動次數，若擺動8次以上為正常。若仍少于8次，脫開傳感器線束插頭，測量反饋電壓。

（1）電壓大于0.45 V 時，脫開進氣管上某處真空管，若電壓仍大于0.45 V，說明傳感器損壞，應予以更換；若電壓小于0.45 V，說明混合氣過濃，應對燃料、進氣或控制系統進行檢查。

（2）電壓小于0.45 V 時，拔下水溫傳感器插頭，接上一只4 Ω～8 Ω 的電阻。若電壓仍小于0.45 V，說明傳感器損壞，應予以更換；若電壓高于0.45 V，說明混合氣過稀。

實際上，氧傳感器是一個相當耐用的部件，只要燃油質量過關，它可以使用3 年或更長的時間。氧傳感器的非正常損壞主要是由于燃油中含鉛量超標，造成氧傳感器表面被鉛化物或碳化物覆蓋，導致氣體不能滲透和氧離子不能擴散而失效。

參考文獻

[1]張西振. 汽車發動機電控技術[M]. 北京：機械工業出版社， 2004.

[2]李春明. 汽車發動機燃油噴射技術[M]. 北京：北京理工大學出版社，2004.

[3]廖發良. 汽車典型電控系統的結構與維修[M].北京：電子工業出版社，2005.

[4]黃凌. 轎車電控發動機維修技能實訓[M].北京： 北京理工大學出版社，2005.