氧传感器的作用、工作原理、检测方法

互推小编 2023-06-17

氧传感器的作用

氧传感器用于检测废气中的氧含量并获得混合气的空燃比浓稀信号，该信号输入ECM后，ECM 根据该信号调整发动机的喷油量，实现闭环控制，使催化转换器更好地发挥净化作用。

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氧传感器的安装位置

氧传感器安装在排气管上，如下图所示。

现在的汽车上主要运用的氧传感器有二氧化锆氧传感器、二氧化钛氧传感器及宽域型氧传感器三种，下面将重点介绍二氧化锆氧传感器结构、原理以及检测方法。

二氧化锆氧传感器的结构

二氧化锆氧传感器由锆管（传感元件）、电极和防护套管等组成，如下图所示。锆管是由含有少量钇的二氧化锆（ZrO2）制成的固态电解质元件，在锆管内、外两侧涂覆一层多孔性铂膜电极。锆管内侧通大气，外侧与排气接触。

二氧化锆氧传感器的构造（单线）

二氧化锆氧传感器的工作原理

工作时，在高温废气冲刷下，氧气发生电离，由于锆管内侧氧离子浓度高，外侧氧离子浓度低，在氧浓差作用下，氧离子从大气侧向排气侧扩散，从而形成了氧浓度差电池，如下图所示。

当混合气稀时，排气中含氧量高，锆管内外两侧浓度差小，产生的电动势小，大约为100mV。

当混合气浓时，排气中含氧量低，浓度差大，产生的电动势高，大约为900mV。电动势的高低以理论空燃比为界限发生突变，如下图。

氧传感器输出特性曲线

氧传感器的输出特性与排气温度有关，当排气温度低于300℃时，氧传感器的输出特性不稳定。

发动机刚刚启动后，由于排气温度偏低，氧传感器不工作，发动机在开环状态下工作。只有排气温度升高后，氧传感器才工作。所以，氧传感器的安装位置应在排气温度较高处。

有的车型上安装有排气温度传感器，当排气温度传感器的信号达到一定值后ECU 才根据氧传感器的信号进行空燃比反馈修正一调整喷油量、控制混合气的浓度，即发动机开始进行闭环控制。

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二氧化锆氧传感器的检测方法

以桑塔纳2000GSi为例，介绍二氧化锆氧传感器的检测。

桑塔纳2000GSi使用二氧化锆氧传感器G39，其接线图和端子布置、端子功能如下图。

二氧化锆氧传感器G39接线图和端子布置 ▼

传感器端子功能说明 ▼

当氧传感器或其连接线路出现故障时，可能会出现排放超标、回火、放炮、怠速熄火、发动机运转失准、油耗增大等故障，使发动机工况恶化。

检测方法1：解码器检测氧传感器

氧传感器异常工作，都会在ECU 中存储故障码。因此，通过专用或通用解码器，可以查出氧传感器的故障代码00525会在ECU 氧传感器（G39）无信号，或氧传感器（G39）对正极短路。通过读取数据流，如果氧传感器示数长时间停滞在一个数值不变或变化缓慢，说明氧传感器有故障。

检测方法2：检测加热元件的电阻

在常温下，拔下氧传感器线束插头，用万用表电阻挡测量插头端子1与端子2之间的电阻，在常温下阻值应为1~5Ω。若常温下阻值为无穷大，则说明加热元件断路，应更换氧传感器。

检测方法3：检测加热元件的电源电压

检测加热元件的电压时，拔下氧传感器插头，启动发动机，检测连接器插座上的端子1与2之间的电压。电压值应不低于11V。如电压为零，说明熔断比断路或燃油泵电路触点接触不良，分别检修即可。

检测方法4：检测传感器的信号电压

因为氧传感器正常的工作温度在300℃以上，没有达到正常工作温度，则传感器无信号输出。所以应在二氧化锆式氧传感器处于300℃以上工作状态时测量其输出电压。

万用表检测二氧化锆式氧传感器的信号电压的具体方法是让发动机转速在2500r/min运行约90s左右，插头与插座连接，将万用表连接到氧传感器3#端子与4#端子的导线上，当混合气体浓（即节气门全开）时，信号电压应为0.7~1.0V；当混合气体稀（拔下空气流量传感器至发动机之间的真空管）时，信号电压应为0.1~0.3V。否则说明氧传感器失效，应更换。

检测方法5：示波器检测

用示波器检测氧传感器输出的信号波形，可以很直观说明氧传感器是否良好。测试方法：启动发动机，让传感器预热到300℃以上，发动机处于闭环工作状态时，用探针连接到传感器连接器3#和4#信号端子上。从怠速开始增大转速，观察氧传感器输出信号波形，并与标准波形比较，判断传感器的好坏。氧传感器在怠速和2500r/min时的正常波形如下图所示。