發布日期：2022-10-09 點擊率：192
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隨著汽車排放法規的逐漸嚴格和對汽車排氣污染控制的重視，“電噴”加三元催化器的發動機正成為普遍配置。這種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，是汽油機有效的排氣凈化方法。在這一系統中，氧傳感器是進行閉環反饋控制的主要元件之一，必不可少。正常工作時，氧傳感器隨時測定發動機排氣管中的氧含量(濃度)，以檢測發動機燃燒狀況。因此，當發動機出現燃燒故障時，必然引起氧傳感器電壓信號的變化，這就為通過觀察氧傳感器的信號波形判斷發動機某些故障提供可能。很多資料顯示其效果很好。
1. 氧傳感器的一般作用
如圖1所示，要使三元催化轉化器全面凈化CO、HC和NOX這三種有害氣體，必須保證混合氣濃度始終保持在理論空燃比(14.7)附近的狹小范圍內。一旦混合氣濃度偏離了這個狹小范圍，則三元催化轉化器凈化能力便急劇下降。保證混合氣濃度在理論空燃比附近，“電噴”系統和氧傳感器的配合是很好的解決方案。
圖1 轉換效率隨空燃比變化曲線
氧傳感器檢測排氣中的氧濃度，并隨時向微機控制裝置反饋信號。微機則根據反饋來的信號及時調整噴油量(噴油脈寬)，如信號反映混合氣較濃，則減少噴油時間；反之，如信號反映混合氣較稀，則延長噴油時間。這樣使混合氣的空燃比始終保持在理論空燃比附近(見圖2)，這就是燃料閉環控制或稱燃料反饋控制。
圖2 反饋控制原理圖
2. 氧傳感器的正常波形
常用的汽車氧傳感器有氧化鋯式和氧化鈦式兩種。以氧化鋯式為例，正常情況下當閉環控制時(見圖3)，氧傳感器的電壓信號大約在0至1V之間波動，平均值約450mV。當混合氣濃度稍濃于理論空燃比時，氧傳感器產生約800mV的高電壓信號；當混合氣濃度稍稀于理論空燃比時，氧傳感器產生接近100mV的低電壓信號。當然，不同類型的氧傳感器其實際波形并不完全相同。朱軍老師曾總結說：“一般亞洲和歐洲車氧傳感器(博世)信號電壓波形上的雜波要少，尤其是豐田凌志車氧傳感器信號電壓波形的重復性好，而且對稱、清楚，美國車（不是采用亞洲的發動機和電子反饋控制系統）雜波要多。”但需要指出，氧化鈦型氧傳感器反饋給發動機電控單元的電壓，一般是1V范圍內變化，也有少數的是5V范圍內變化的。
圖3 正常的多點噴射發動機氧傳感器波形
3. 引起氧傳感器的信號波形出現異常的原因
當氧傳感器及微機控制裝置無故障，而氧傳感器信號波形異常，如果不是在某些特殊工況下由于發動機控制策略所引起的，一般表明發動機有故障。這些故障造成汽缸內混合氣燃燒不正常，進而使排氣中的氧含量變化，氧傳感器的信號波形就出現異常。一般發動機的下列故障會引起氧傳感器信號波形產生嚴重雜波。
（1）點火系故障，如某缸火花塞損壞、某缸高壓分線損壞或分電器、分電器轉子、點火線圈等損壞。這些故障可使部分氧“不經消化”即排出缸外，從而使排氣中的氧含量升高。
（2）由機械原因引起的壓縮泄漏，如氣門燒損、活塞環斷裂或磨損過度等造成的壓縮泄漏，使點火之前的壓縮溫度、壓縮壓力不夠，造成燃燒不完全甚至缺火。
（3）真空泄漏，例如進氣道、進氣管上的真空軟管等處存在泄漏。如果真空泄漏使混合氣空燃比達到17以上時，就可引起因混合氣過稀而發生的缺火，造成排氣氧含量增大。
（4）噴油系統故障。個別缸噴油器的噴油量過多或過少(噴油器卡在開的位置或堵塞)，造成混合氣過濃或過稀。當個別缸的混合氣空燃比達到13以下或17以上時，將可能引起缺火，亦可造成排氣氧含量異常。
4. 氧傳感器波形異常分析
（1）噴油系統和點火系統故障引起缺火時的氧傳感器波形分析
圖4是本刊2002年第2期第43頁朱軍老師列出的噴油器損壞后的氧傳感器波形，被多篇文章采用。此例中，排氣中氧不均衡或存在缺火使氧傳感器電壓波形產生嚴重雜波，這些雜波徹底毀壞了燃料反饋控制系統對混合氣的控制能力。在圖形上表現為氧傳感器的信號電壓波形的尖峰，覆蓋氧傳感器的整個信號電壓范圍。通過更換噴油器以后，發動機工作恢復正常，且氧傳感器信號波形也恢復正常。但我們的問題是，如果氧傳感器信號波形出現這種嚴重的雜波，能否可以推測是由于噴油系統損壞導致個別缸缺火或各缸噴油器噴油量不一致所引起的發動機故障？我們再看幾個例子。
圖4 噴油器損壞的氧傳感器信號電壓波形故障分析
當引起發動機某缸缺火的原因不一樣時，氧傳感器信號波形會有較大的區別。Mark Warren曾在“氧傳感器探秘”(鐘其水譯)一文中報道他的實驗結果。實驗中利用一輛3.5L V6發動機的Honda Odyssey進行檢測。由于一個點火線圈失效而產生了缺火，氧傳感器波形出現異常。可以注意到氧傳感器在大多數時間里都處于小讀數狀態，但有很多的瞬時是高讀數（如圖5）。理論上，當存在點火失誤時，尾氣中氧含量較高，一般氧傳感器波形應當處在低電壓的狀態，瞬時高讀數可以理解為是由于未燃燒燃油在氧傳感器表面燃燒引起氧含量大大降低以及非平衡氣體（CO、HC、NOX）的作用所致。這里需要明確的是：氧傳感器測量的是其表面的氧氣濃度，而非排氣管中的平均濃度，當然，正常情況下兩者是基本一致的。
圖5 點火故障產生缺火
對同一個發動機汽缸在噴油系統出現故障時進行同樣的試驗，氧傳感器信號波形如圖6所示。可以注意到氧傳感器的讀數與圖5剛好相反，此時更長的時間停留在高讀數狀態。理論上，氧傳感器波形處于高電壓的狀態一般是由于混合氣過濃、排氣中氧含量減少所致，而瞬時低讀數可以理解為各缸噴油不均勻及非平衡氣體的作用所致。
圖6 噴油故障產生缺火（2）真空泄漏故障的氧傳感器波形分析
圖7為某發動機在2500r/min時的氧傳感器波形。故障為個別汽缸的進氣歧管真空泄漏。對圖中波形分析可以得出：真空泄漏使混合氣過稀，每當真空泄漏的汽缸排氣時，氧傳感器就產生一個低電壓尖峰，一系列的低電壓尖峰在波形中形成了嚴重的雜波。而平均電壓高達536mV則說明燃料反饋控制系統的反應是正確的。因為當氧傳感器向微機控制系統反饋低電壓信號時，燃料反饋控制系統使汽缸內的混合氣立即加濃，排氣時氧傳感器對此反映為高電壓信號。
圖7 真空泄漏故障
（3）間歇性缺火故障的氧傳感器波形分析
圖8為某發動機在2500 r/min時的氧傳感器波形。該波形反映出點火系統存在間歇性缺火故障。波形兩邊部分顯示正常，但波形中段嚴重的雜波表明燃燒極不正常，甚至缺火。如前述，由于缺火時汽缸內的氧“未經消化”即排出缸外，致使氧傳感器波形出現一系列的低壓尖峰，形成嚴重的雜波。同時，整個波形顯示燃料反饋控制系統的反應是正常的。從波形上看，其數秒的間歇性雜波表明壓縮泄漏或真空泄漏的可能性較小，應對點火系做進一步檢查，以確定具體故障原因。
圖8 間隙性故障
（4）對氧傳感器異常波形的分析結論
對于噴油系統和點火系統故障以及真空泄漏、壓縮泄漏引起的氧傳感器的信號波形嚴重雜波，其形態會有一定的區別。但對不同的車型，明確區分是比較困難的。要想學會區分不同雜波所對應的故障，最好的方法就是觀察在不同行駛里程下同一類型汽車氧傳感器的信號電壓波形，并加以分析比較。不過，可以肯定的是如果你檢測出氧傳感器信號波形出現非常嚴重的雜波，就可以推測這可能是缺火所引起的發動機故障。一般來說，點火失誤引起的嚴重雜波，氧傳感器波形大多處在低電壓位置；噴油器損壞引起噴油滴漏和各缸噴油不均勻則可能使氧傳感器電壓波形大多處于高電壓位置。
5. 氧傳感器波形異常的一般檢查步驟
當氧傳感器波形出現嚴重雜波，而不是氧傳感器本身及控制系統故障時，必須對發動機進行檢查以確定故障部位。
（1）檢查、判斷點火系統是否有故障；
（2）檢查汽缸壓力以判斷是否有壓縮泄漏的可能性；
（3）用人為加濃或配合其他儀器等方法判斷是否有真空泄漏的可能性；
（4）檢查噴油系統是否有故障
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氧傳感器
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。
在使用三元催化轉換器以減少排氣污染的發動機上，氧傳感器是必不可少的元件。由于混合氣的空燃比一旦偏離理論空燃比，三元催化劑對CO、HC和NOx的凈化能力將急劇下降，故在排氣管中安裝氧傳感器，用以檢測排氣中氧的濃度，并向ECU發出反饋信號，再由ECU控制噴油器噴油量的增減，從而將混合氣的空燃比控制在理論值附近。
中文名
氧傳感器
外文名
lambda sensor
原 理
Nernst
作 用
減少排氣污染的發動機
類 型
一種元件
目錄
1
作用
2
組成
3
原理
4
雜波分析
5
檢測
6
表征故障
7
用途
8
型號
9
診斷清洗
氧傳感器作用
語音
電噴車為獲得高排氣凈化率，降低排氣中（CO）一氧化碳、（HC）碳氫化合物和（NOx）氮氧化合物成份，必須利用三元催化器。但為了能有效地使用三元催化器，必須精確地控制空燃比，使它始終接近理論空燃比。催化器通常裝在排氣歧管與消聲器之間。氧傳感器具有一種特性，在理論空燃比（14.7：1）附近它輸出的電壓有突變。這種特性被用來檢測排氣中氧氣的濃度并反饋給電腦，以控制空燃比。當實際空燃比變高，在排氣中氧氣的濃度增加而氧傳感器把混合氣稀的狀態（小電動勢：O伏）通知ECU。當空燃比比理論空燃比低時，在排氣中氧氣的濃度降低，而氧傳感器的狀態（大電動勢：1伏）通知（ECU）電腦。ECU根據來自氧傳感器的電動勢差別判斷空燃比的低或高，并相應地控制噴油持續的時間。但是，如氧傳器有故障使輸出的電動勢不正常，（ECU）電腦就不能精確控制空燃比。所以氧傳感器還能彌補由于機械及電噴系統其它件磨損而引起空燃比的誤差。可以說是電噴系統中唯一有“智能”的傳感器。傳感器的作用是測定發動機燃燒后的排氣中氧是否過剩的信息，即氧氣含量，并把氧氣含量轉換成電壓信號傳遞到發動機計算機，使發動機能夠實現以過量空氣因數為目標的閉環控制；確保三元催化轉化器對排氣中的碳氫化合物（HC）、一氧化碳（CO）和氮氧化合物（NOX）三種污染物都有最大的轉化效率，最大程度地進行排放污染物的轉化和凈化。
氧傳感器組成
語音
氧傳感器利用了Nernst原理。其核心元件是多孔的ZrO2陶瓷管，它是一種固態電解質，兩側面分別燒結上多孔鉑（Pt）電極。在一定溫度下，由于兩側氧濃度不同，高濃度側(陶瓷管內側4)的氧分子被吸附在鉑電極上與電子（4e）結合形成氧離子O2-，使該電極帶正電，O2-離子通過電解質中的氧離子空位遷移到低氧濃度側(廢氣側)，使該電極帶負電, 即產生電勢差。當空燃比較低時(濃混合氣)，廢氣中的氧較少，因此陶瓷管外側氧離子較少，形成1.0V左右的電動勢；當空燃比等于14.7時，此時陶瓷管內外兩側產生的電動勢為0.4V~0.5V， 該電動勢為基準電動勢；當空燃比較高時（稀混合氣），廢氣中氧含量較高，陶瓷管內外的氧離子濃度差較小，所以產生電動勢很低，接近為零。加熱型氧傳感器：- 加熱型氧傳感器抗鉛能力強；- 對排氣溫度依賴少，能在負荷低、廢氣溫度較低的情況下照常發揮作用；- 起動后迅速進入閉環控制加熱型管式氧傳感器核心元件：加熱型片式式氧傳感器芯片：
管式氧傳感器核心元件
片式氧傳感器芯片
氧傳感器原理
語音
氧傳感器是汽車上的標準配置，它是利用陶瓷敏感元件測量汽車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，達到監測和控制燃燒空燃比，以保證產品質量及尾氣排放達標的測量元件。氧傳感器廣泛應用于各類煤燃燒、油燃燒、氣燃燒等爐體的氣氛控制，它是目前最佳的燃燒氣氛測量方式，具有結構簡單、響應迅速、維護容易、使用方便、測量準確等優點。運用該傳感器進行燃燒氣氛測量和控制既能穩定和提高產品質量，又可縮短生產周期，節約能源。汽車上的氧傳感器工作原理與干電池相似，傳感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，利用氧化鋯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。大氣中氧的含量為21%，濃混合氣燃燒后的廢氣實際上不含氧，稀混合氣燃燒后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得多。 在高溫及鉑的催化下，帶負電的氧離子吸附在氧化鋯套管的內外表面上。由于大氣中的氧氣比廢氣中的氧氣多，套管上與大氣相通一側比廢氣一側吸附更多的負離子，兩側離子的濃度差產生電動勢。當汽車套管廢氣一側的氧濃度低時，在氧傳感器電極之間產生一個高電壓（0.6～1V），這個電壓信號被送到汽車ECU放大處理，ECU把高電壓信號看作濃混合氣，而把低電壓信號看作稀混合氣。根據氧傳感器的電壓信號，電腦按照盡可能接近14.7：1的理論最佳空燃比來稀釋或加濃混合氣。因此氧傳感器是電子控制燃油計量的關鍵傳感器。氧傳感器只有在高溫時（端部達到300°C以上）其特性才能充分體現，才能輸出電壓。它在約800°C時，對混合氣的變化反應最快，而在低溫時這種特性會發生很大變化。
氧傳感器雜波分析
語音
概述1.為什么要研究氧傳感器波形上的雜波信號呢?
這是因為雜波可能是由于燃燒效率低造成的，只要上流動系統不是處在正確的工作狀態下，催化器就不能被精確地測試，氧傳感器波形的雜波能警告各個發動機氣缸性能的下降，這時廢氣診斷是最主要的。因為它能發現催化器轉換效率的降低和個別氣缸的性能降低。雜波信號也妨礙燃油反饋控制系統控制器的正常運行(在發動機控制電腦中的反饋程序運行)，“燃油反饋控制系統控制器”專門指起作用的軟件程序(稱之為“反饋控制器”)，它是接受氧傳感器電壓信號并計算正確的即時噴油或混合氣控制命令的程序。 通常，反饋控制器程序不是設計成有效地去處理由非正常的系統操作和燃油控制命令所產生的氧傳感器信號頻率。雜亂的高頻變動信號能使反饋控制器失掉控制精度，或失去“反饋節奏”。這里有幾個影響，首先，當反饋控制器的操作精度受影響時，燃油混合比就會超出催化劑窗口，這將影響轉換器的工作效率和廢氣排放。其次，發動機性能也將受到影響。 雜波可以成為失去控制的廢氣進入催化劑的判定性指示，經常可發現當雜波存在時，進入催化劑的廢氣便沒有了正確的混合氣空燃比，理解氧傳感器波形上的雜波對廢氣排放的修理診斷是很重要的。在一些情況下，雜波是催化轉換效率減少的明顯信號，隨后就是尾氣排放超出標準。此外，氧傳感器波形上雜波的解釋、對發動機性能或行駛能力診斷是一個有價值的工具。雜波是燃燒效率從一缸到另一個缸不平衡指示。對氧傳器波形上的雜波的解釋和理解對有效地運用氧傳感器信號修理驗證也是很重要的。 在氧傳感強器波形上的雜波表明排氣變化從一個缸到另一個缸的不平衡，或者是比較特別地從個別的燃燒過程中沒有得到較高的氧的含量。大多數氧傳感器當工作正常時能夠比較快的反饋各個燃燒過程所產生的電壓偏差。雜波的信號限制越大，從各個燃燒過程測得氧成分的差別就越大，在不同行駛方式下看到的雜波不但對確定穩態和瞬態廢氣試驗失效的根本原因是重要的，而且也是有效的可駕駛性能診斷的判斷依據。 在加速方式下與BC的峰值毛刺形成一對一廢氣波形的氧傳感器信號雜波是一種非常重要的診斷信號，因為它意味著在有負荷的情況下點火出現斷火現象。通常，雜波幅度越大。在排氣中氧傳感器的成份就越多，所以雜波是由于進入催化器的反饋氣平均氧含量升高造成氧化氮排前增加的指示，在濃氧環境中(稀混合氣)催化器中的氧化氮不能被減少(化學地)。 綜上所述，已知一些反饋類型系統完全正常的氧傳感器波形上的雜波信號對廢氣或發動機性能不產生明顯影響。對于少量的雜波可以不去管它，而大量的雜波是重要的。這正說明診斷是一種藝術，要學會判斷什么是正常的雜波，什么不是就需要實踐，而最好的老師是經驗，學習的最好方法是從觀察不同行駛里程和不同類型的汽車上觀察氧傳感器波形。理解什么是正常的雜波，什么是不正常雜波，對有效地進行廢氣排放修理以及行駛能力診斷是非常有價值的，它值得花時間去學習。 對于大多數普通系統，一個軟件波形是絕對有價值的，對正在控制著的系統擁有一張氧傳感器參考波形，能判斷出什么樣的雜波是允許的、正常的，而什么樣的雜波是應該關注的，關于好的雜波標準是：如果發動機性能是好的，則應該沒有真空泄漏，廢氣中的碳氫(HC)化合物和氧含量是正常的。 在本部分的試驗中將盡可能地給出大量的資料，以便去理解在這個訓練中正好有充分的時間和空間來包括所有的關于這個的課題。2.雜波產生的原因氧傳感器信號的雜波通常由以下原因引起：A.缸的點火不良(各種不同的根本原因，點火系統造成的點火不良，氣缸壓力造成的點火不良真空泄漏和噴油嘴不平衡造成的點火不良)；B.系統設計，例如不同的進氣管通道長度等；C.由于發動機和零部件老化造成的系統設計問題的擴大(由于氣缸壓力不平衡造成的不同的進氣管通道長度問題的擴大)；D.系統設計，例如不同的進氣管通道等。3.由點火不良氣缸引起氧傳感器波形的雜波,發動機的點火不良是如何引起雜波呢？在點火不良狀態下波形上的毛刺和雜波由那些燃燒不完全或根本不燃燒的單個燃燒時間或系列燃燒事件引起，它導致在氣缸中有效氧化部分被利用，剩下的多余氧走到排氣管中，并經過氧傳感器。當傳感器發現排氣中氧成分變化時，它就非常快地產生一個低壓或毛刺，一系列這些高頻毛刺就組成稱之為“雜波”東西。4.產生毛刺的不同點火不良類型a)點火系統造成的點火不良(例如：損壞的火花塞、高壓線、分電器蓋、分火頭、點火線圈或只影響單個氣缸或一對氣缸的初級點火問題)。通常點火示波器可以用來確定這些問題或排除這些故障)；b)送至氣缸的混合氣濃造成的點火不良(各種可能的原因)對給定的危險混合氣空燃比例約為13：1；c)送至氣缸的混合氣過稀造成的點火不良(各種可能的原因)對給定的危險的混合氣空燃比例為17：1；d)由氣缸壓力造成的點火不良，它是由機械問題造成的，它使得在點火前燃油空氣混合氣的壓力降低，并不能產生足夠的熱，這就妨礙了燃燒，它增加了排氣中的氧含量。(例如氣門燒損，活塞環斷裂或磨損，凸輪磨損，氣門卡住等)；e)一個缸或幾個缸有真空泄漏造成的不良，這可以通過對所懷疑的真空泄漏區域(進氣葉輪、進氣歧管墊、真空管等)加入丙烷的方法來確定，看示波器的波形什么時候因加丙烷使信號變多，尖峰消失，當與一個缸或幾個缸有關的真空泄漏造成進入氣缸的混合氣超過17：1時，真空泄漏造成的點火不良就發生了。f)就噴油嘴噴射不平衡造成的點火不良僅在多點噴射發動機中，一個缸的油濃或稀混合氣造成點火不良是因為噴油時每個噴油嘴實際噴射的油量太多了或太少(噴油嘴堵塞或卡住)造成的。當一個氣缸或幾個汽油中的混合氣空燃比超過危險時17：1就產生了稀點火不良，低于13：1也產生濃點火不良，這就造成了噴油嘴噴油不平衡產生的點火不良。 通常，可以用排除由點火系統造成的點火不良、氣缸壓力的點火不良和單個氣缸真空泄漏造成的可能性來判斷。噴油不平衡。可以用汽車示波器排除自點火系統和氣缸壓力造成的點火不良(用發現點火系統造成的點火不良和動力平衡氣缸壓力問題)。排除與個別氣缸有關的真空泄漏，通常采用往可能產生真空泄漏的區域或周圍加丙烷(進氣歧管、化油器墊等)的方法，同時像從前說過的那樣，從示波器上觀察氧傳感器信號波形的方法達到目的。通常，在多點燃油噴射發動機，如果不能證實a、b、和c類型造成的點火不良，那么不平衡造成氧傳感器波形中的嚴重雜波的可能性就可以確定。 判斷氧傳感器的雜波的規則 如果氧傳感器的信號上有明顯的雜波，這種雜波對所判斷的那一類系統是不正常的話，通常這將伴隨著重復的、可測試出的怠速時的發動機故障(例如：每次氣缸點火的的爆震)。通常，如果雜波是明顯的，發動機的故障最終將與波形上的各個尖峰有關，沒有明顯的伴隨著發動機故障的雜波是不容易消除的雜波(在某些情況下這是正確的)，也就是說當在波形上產生雜波的個別尖峰最終與發動機故障無關時，那么在修理中想要排除它的可能性很小。 綜上所說，判斷雜潑的規則是：如果可斷定進氣歧管無真空泄漏，排氣的碳氫化合物(HC)和氧的含量正常，發動機的轉動或怠速都比較平衡的話，那么雜波或許是可以接收的，或是正常的。許多汽車燃油反饋控制系統中，不但安裝一個氧傳感器，福特3.8L V6型從1980年制造出來的就裝有兩個氧傳感，為了適應不斷加強的EPA的廢氣控制要求，使用多個氧傳感器的系統數量在不斷增加。在1988年和更新的汽車上氧傳感器的數目在連續地增加。此外，從1994年起一些汽車在催化器前和后各裝一個氧傳感器，這種結何可以用裝在汽車上的OBD-Ⅱ系統來檢查催化器的性能，在一定情況下，還可以增加對空燃比控制的精度。在任何情況下，由于氧傳感器信號快使其成為最有價值的發動機性能診斷工具之一，氧傳感器越多，對檢修技術人員越有好處。通常，燃油反饋控制系統的工程邏輯決定，氧傳感器在靠近燃燒室的地方，燃油控制的精度越高，這主要是由于排氣空氣氣流的特性確定的：例如氣體的速度，通道的長度(氣體瞬時太滯后)和傳感器的響應的時間等等。許多制造商在每個氣缸的每個排氣歧管底下安裝一個氧傳感器，這樣就能判定哪一個氣缸有問題，這就排除了診斷失誤的可能性，在許多情況下靠排除至少一半潛在有問題氣缸來減少診斷時間。 用雙氧傳感器進行催化器監視 一個工作正常的催化轉換器，配上正常控制燃油分配系統的燃油反饋控制系統，它可以保證最安全的將有害的排氣成份變為相對無害的氧化碳和水蒸氣，但是，催化器會因過熱而受損(由點火不良等等)，這導致催化劑表面減少和孔板金屬燒結，這兩點都將使催化器永久損壞。當催化劑失效時就能知道，對環境和廢氣系統修理時，技術人員是十分重要的。OBD-Ⅱ診斷系統的出現，對環境和催化劑的隨車監視系統、OBD-II監視系統依據好或壞的催化劑的氧化特征作精確的檢測手段。在穩定運行時，催化劑后面好的氧傳感器(熱的)應比催化劑前的任何一個氧傳感器的信號波動少得多，這是由于在轉換碳氫化合物和一氧化碳時正常運行的催化劑消耗氧化能力，這就減少了后氧傳感器信號的波動。后氧傳感器的信號波動比氧傳感器的信號波動要小的多。也要注意當催化劑“關斷”(或達到運行溫度)，催化器開始儲存和用氧做催化轉換時，信號由于在排氣中氧越來越少而升高。當催化劑完全損壞時，催化劑的轉換效率、以及它的氧儲存能力喪失，因此，催化劑后部的排氣中氧的含量如果不完全的話，則十分接近催化劑前部的排氣中的氧的含量。
氧傳感器檢測
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裝有排氣氧傳感器的電控燃油噴射發動機，如果在運轉中出現怠速不穩、加速無力、油耗增加、尾氣超標等故障而供油、點火裝置又無其他故障，那么極有可能是氧傳感器及相關線路出了問題。大多數發動機的電控系統都有自檢功能，當氧傳感器或相關部位發生故障時，電腦會自動記下故障內容，維修人員只需用專門的解碼器讀出故障代碼即可發現問題所在。但如果沒有專用設備怎么辦呢？這里有幾個方法可以很快檢查出氧傳感器的好壞。如果懷疑怠速不穩或加速不良等故障是氧傳感器引起的，檢修時只需拔下氧傳感器接頭，如果發動機的故障消失，則說明氧傳感器已經損壞，必須更換，如果發動機故障依舊，那么還要從其他地方找原因。利用高阻抗的電壓表也可以檢查出氧傳感器的好壞。把電壓表并聯在氧傳感器的輸出端，正常情況下，電壓應在0－1V之間變化，中值在500mV左右，如果輸出電壓長時間保持某一數值而無變化，則表明氧傳感器已經損壞。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大多是由于燃油中含鉛量超標造成的。這一點，駕駛裝有三元催化裝置汽車的司機務必要加以重視.
氧傳感器表征故障
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實際應用的氧傳感器有氧化鋯式氧傳感器和氧化鈦式氧傳感器兩種。而常見的氧傳感器又有單引線、雙引線和三根引線之分，；單引線的為氧化鋯式氧傳感器；雙引線的為氧化鈦式氧傳感器；三根引線的為加熱型氧化鋯式氧傳感器，原則上三種引線方式的氧傳感器是不能替代使用的。氧傳感器一旦出現故障，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。氧傳感器的常見故障1.氧傳感器中毒氧傳感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，即使是新的氧傳感器，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，就能消除氧傳感器表面的鉛，使其恢復正常工作。但往往由于過高的排氣溫度，而使鉛侵入其內部，阻礙了氧離子的擴散，使氧傳感器失效，這時就只能更換了。另外，氧傳感器發生硅中毒也是常有的事。一般來說，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，都會使氧傳感器失效，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，不要在傳感器上涂敷制造廠規定使用以外的溶劑和防粘劑等。2.積碳由于發動機燃燒不好，在氧傳感器表面形成積碳，或氧傳感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傳感器內部，使氧傳感器輸出的信號失準，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。3.氧傳感器陶瓷碎裂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。因此，處理時要特別小心，發現問題及時更換。4.加熱器電阻絲燒斷對于加熱型氧傳感器，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.氧傳感器內部線路斷脫。6氧傳感器外觀顏色的檢查從排氣管上拆下氧傳感器，檢查傳感器外殼上的通氣孔有無堵塞，陶瓷芯有無破損。如有破損，則應更換氧傳感器。通過觀察氧傳感器頂尖部位的顏色也可以判斷故障：①淡灰色頂尖：這是氧傳感器的正常顏色；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傳感器上的積碳。主氧傳感器包括一根加熱氧化鋯元件的熱棒，加熱棒受（ECU）電腦控制，當空氣進量小（排氣溫度低）電流流向加熱棒加熱傳感器，使能精確檢測氧氣濃度。在試管狀態化鋯元素（ZRO2）的內外兩側，設置有白金電極，為了保護白金電極，用陶瓷包覆電機外側，內側輸入氧濃度高于大氣，外側輸入的氧濃度低于汽車排出氣體濃度。應當指出采用三元催化器后，必須使用無鉛汽油，否則三元催化器和氧傳感器會很快失效。再注意，氧傳感器在油門穩定，配制標準混合時較為重要的作用，而在頻繁加濃或變稀混合時，（ECU）電腦將忽略氧傳感器的信息，氧傳感器就不能起作用。后氧傳感器現今車輛安有兩個氧傳感器，三元催化器前放一個，后放一個。前方的作用是檢測發動機不同工況的空燃比，同時電腦根據該信號調整噴油量和計算點火時間。后方的主要是檢測三元催化器的工作好壞！即催化器的轉化率。通過與前氧傳感器的數據作比較來檢測三元催化器是否工作正常(好壞)的重要依據.
氧傳感器用途
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氧傳感器廣泛用于石油、化工、煤炭、冶金、造紙、消防、市政、醫藥、汽車、氣體排放監測等行業。
氧傳感器型號
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一、城市技術公司(City Technology Ltd)氧傳感器型號分類.1. AutoO2系列此系列主要用于汽車行業,型號有AO2、AO32. CiTicel系列此系列多用于氣體排放、工業安全防護、檢測方面,型號有2FO、2FON、C/2、C/2PN、C/N、C/S、C/Y、C/NLH、C/NLL.3. 4系列此系列主要用于工業安全，型號有4OX1、4OX2、4OXV4. 5系列此系列主要用于排放，型號有5FO5. 7系列此系列主要用于工業安全方面，型號有7OXV、T7OXV6. MICROcel系列此系列主要用于醫療行業，用在麻醉機的型號有MOX-1、MOX-2、MOX-3、MOX-4、MOX-6、MOX-9，用于呼吸機方面的型號有MOX-20，用于潛水方面型號有Divecel3、DO2，用在保育箱型號有In-Q-OX
氧傳感器診斷清洗
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氧傳感器通過檢測發動機廢氣中氧的含量向ECU反饋混合氣的濃度信息，它安裝在三元催化劑之前的排氣管上。氧傳感器用于產生電壓信號的敏感元件是二氧化鋯（ZrO2），其外表面有一層鉑，鉑的外面還有一層陶瓷，起保護鉑電極的作用。氧傳感器敏感元件的內側通大氣，外側通過發動機排出的廢氣。敏感元件在溫度300℃以上時，如果兩側的氧含量有較大的差異，兩側面就會產生一個電動勢。敏感元件內側因通大氣而氧含量高，當混合氣稀時，廢氣中的氧含量較多。敏感元件兩側的氧含量差異很小，所以其產生的電動勢也很小（0.1V左右）；而當混合氣過濃時，廢氣中氧的含量極少，敏感元件兩側氧濃度差較大，產生的電動勢也較大（0.8V左右）。氧傳感器內部的加熱器是用于加熱敏感元件，以使其能正常工作。如果氧傳感器無信號輸出或輸出信號不正常，就會使發動機油耗和排氣污染增加，出現怠速不穩、缺火、喘抖等故障現象。氧傳感器的常見故障有：1）錳中毒，雖然不使用含鉛汽油了，但是汽油里的抗爆劑含有錳，燃燒后的錳離子或錳酸根離子就鉛附著在氧傳感器的表面，使之不能產生正常的信號。2）積炭，氧傳感器鉑片表面積炭后，不能產生正常的電壓信號。3）氧傳感器內部線路接觸不良或斷路而無信號電壓輸出。4）氧傳感器陶瓷元件破損而不能產生正常的電壓信號。5）氧傳感器加熱器電阻絲燒斷或其電路斷路，使氧傳感器不能迅速達到正常工作溫度。氧傳感器的故障檢修方法如下：1）檢測氧傳感器加熱器的電阻：用歐姆表測量氧傳感器插座端子（加熱電阻）之間的電阻，加熱電阻引出來的相鄰兩根線的顏色相同，很好區別。冷態電阻約4歐。（氧傳感器一共四根線，一字排列，一對通，即電阻端；另一對不通，對電阻端也不通，即為信號輸出端）如果檢測為斷路或電阻不在正常的范圍之內，則需更換氧傳感器；如果電阻值正常，則進行下一步故障檢修。2）檢測氧傳感器加熱器電源電壓：接通點火開關，測量加熱電阻端對應的氧傳感器插頭（線束側）端子之間的電壓，應為蓄電池電壓。如果電壓低或無，則檢修氧傳感器插頭至噴射繼電器、搭鐵的線路。3）檢測氧傳感器電阻加熱器對地絕緣性：用歐姆表測量氧傳感器電阻加熱器與外殼之間的電阻，應為 ∞。如果通路，更換氧傳感器，如果不通路，則進行下一步檢修。4）檢查氧傳感器的信號電壓：①在關閉點火開關的情況下，斷開氧傳感器上的4芯連接器；②將蓄電池的12V電源引到氧傳感器的電阻加熱端，這個方法需要做一對帶線接頭，即測試工裝。接好后起動發動機，2min后測量信號輸出端的電壓。如果認為這個方法的可操作性不強，可以直接起動發動機，2min后，拔下四芯接頭，迅速測量氧傳感器信號端的電壓。（時間長了加熱電阻脫離了電源后氧傳感器的芯子會冷卻，測量誤差增大）（我采用的是第二種）起動發動機后的怠速狀態下，根據上述工作原理，這個輸出電壓應該很低；這時加大油門，在油門變化的瞬間，會有一個電壓輸出，這個電壓跟油門變化率有關（即穩住油門電壓即刻消失），越迅速電壓越大。最大值可達0.9V，如果是指針表頭，由于慣性和阻尼因素，這個電壓一般只能讀到0.8V。（考慮到數字表的響應時間，不能用數字表測量，否則誤差很大）如果氧傳感器的無電壓輸出、電壓值不變、電壓上升或下降很小、電壓變化很緩慢，則說明氧傳感器的傳感元件有問題，這時可考慮清洗氧傳感器。氧傳感器的清洗方法如下：拆下氧傳感器，用5-10%的三氯化鐵溶液加過量的鹽酸，這個比例要視傳感器頭子表面的情況而定。將氧傳感器放到溶液里浸泡，10-15分鐘后取出，用水沖凈，不僅周圍的四個孔要通暢，從底部觀察，洗凈后里面的載體呈白色。如果清洗得不理想，繼續此項的工作，直到能看到白色的載體為止。用水沖凈后，裝上傳感器，重復上述的第四步測量工作。一般說來，只要不是副廠的傳感器，只要內部的瓷體沒有炸裂，加熱電阻沒有開路，經過上述清洗過的氧傳感器都可以恢復正常工作。
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目前最常見的氧傳感器為加熱型氧化鋯式氧傳感器，檢測它時最好是用示波器檢測信號電壓波形。
在空燃比控制適當時，氧傳感器信號是計算機系統的最好指示。
一般來說，一個工作良好的電控燃油發動機在閉環工作狀態下，怠速時，氧傳感器在10s內應有不少于8個濃/稀振幅；
轉速為2500r/min時，10s內應有10~40個濃/稀振幅。當空燃比由稀變到濃時，氧傳感器的響應時間應小于100ms；
當空燃比由濃變到稀時，氧傳感器的響應時間應小于125ms。
評定氧傳感器信號的第一步是證明該傳感器處于良好的狀況。用數字存儲示波器測試氧傳感器的響應時間。用丙烷使空燃比變濃，而用真空大量泄漏使空燃比變稀。在正確的時間內，將開關從濃切換到稀，再從稀切換到濃，應符合上述要求。
汽車的三元催化轉化器前有一個主氧傳感器，三元催化轉化器后還有一個副氧傳感器，這個副氧傳感器用來監測三元催化轉化器的轉換效率。
（汽車維修技術網
下圖（a）、（b）、（c）所示分別是失效的三元催化轉化器、舊的三元催化轉化器和新的三元催化轉化器前、后氧傳感器的波形比較。
（a）失效TWC時EGO波形 ▼
（b）舊TWC時EGO波形 ▼
（c）新TWC時EGO波形 ▼
用示波器進行氧傳感器波形分析，同時結合使用五氣分析儀，對診斷特定故障會大有幫助。例如，如果氧傳感器波形有大量的稀/濃過渡段，而且HC的排放量比正常值高出很多，則氣缸缺火可能是由點火或機械故障引起的。由于燃油進入氣缸而沒有發生燃燒，所有未燃的HC會從排氣系統中排出。如果氧傳感器波形有大量的過渡段而HC的排放量良好，則氣缸缺火可能是由噴油器故障引起的。在噴油器有故障時，由于燃油沒有進入氣缸，HC的排放量沒有增加。
氧傳感器故障分析
1有些車輛在出現故障時，CO 的排放量會高于1.5%，HC的排放量會高于0.02%。
當遇到這種故障時，首先應檢查氧傳感器電壓的變化情況。因為如果氧傳感器電壓在0.7~0.9V 以上變化且CO 超標，則說明故障不在氧傳感器，應重點檢查空氣流量計信號及燃油系統壓力，同時還應檢查發動機冷卻液溫度傳感器。因為當空氣流量信號值過大、燃油壓力過高及冷卻液溫度傳感器溫度過低時，都會造成CO 排放值過高。若氧傳感器信號電壓在0.1~0.3V 之間變化且CO、HC超標時，應重點檢查排氣管及排氣歧管是否漏氣。
在發動機怠速運轉時，若HC超標，應重點檢查氧傳感器加熱電壓、點火提前角以及三元催化轉化器溫度。首先應檢查點火失火率，即對點火系統高壓線及火花塞進行檢查。當上述檢查正常時，應更換氧傳感器。
如果氧傳感器電壓在0.2~0.8V 之間變化，且發動機控制信號處于閉環，則應重點檢查三元催化轉化器溫度。如果三元催化轉化器溫度過低（280℃以下時），則其不能工作。如果三元催化轉化器進、出口溫度差過低（三元催化轉化器進、出口溫度差正常應大于38℃，實測某車進口溫度為323℃，出口溫度為445℃，相差122℃），應更換三元催化轉化器。
2氣門積炭也會影響發動機的尾氣排放，使混合氣的調節明顯偏慢，從而導致CO 及HC數值變化過大，有時甚至超標。當用故障診斷儀讀取氧傳感器數據時，氧傳感器信號電壓會在0.1~0.9V 之間變化（正常時在0.3~0.7V 之間變化）。
當發動機出現怠速不穩、游車、加速不良及氧傳感器信號電壓在0.1~0.9V 之間變化時，不應急于更換相關傳感器，而應首先清潔進氣門、氣缸和進氣歧管等。對于積炭的清除，可采用免拆清洗設備進行，也可進行人工清潔。
3在維修中可能遇到這種情況：用故障診斷儀檢測氧傳感器信號電壓，電壓始終在0.5~0.9V之間變化，實際進行發動機排放檢測，CO 過低、HC略高，再用簡易工況檢測尾氣，CO偏低、HC及NOx 偏高。可為什么排放中CO偏低，即為什么在混合氣偏稀的情況下，傳感器信號電壓偏高呢?
故障原因在于發動機接地不良或氧傳感器接地線開路。因為發動機接地不良后，在發動機外殼與接地之間會產生0.3~0.4V 電壓，而氧傳感器產生的實際電壓為0.2~0.7V。ECU實際接收氧傳感器信號電壓疊加了發動機外殼電位，并始終維持在濃信號電壓，ECU在接收到濃信號后，會根據程序進行減稀控制，這樣實際進入發動機的混合氣也就會始終偏稀，造成怠速工作不穩。由于混合氣偏稀，發動機用簡易工況檢測有大量氧氣存在，排放中的NOx 極易超標。
所以，當發動機尾氣中的CO偏低，HC、NOx 偏高時，應認真檢查發動機接地電位及氧傳感器接地線電壓，因為消除了接地不良的問題也就排除了故障。
4NOx 排放過高往往不一定就是EGR系統故障導致的。凡是能增加發動機工作溫度的冷卻系統故障、過度提前的點火正時和三元催化轉化器失效，都將造成更多的NOx 的形成。甚至會因為修理好了另一種不同的排放問題，又可能造成NOx 排放值的提高。混合氣過濃使燃燒室內形成積炭，這將導致氣缸壓縮壓力的提高。解決了混合氣過濃的故障會使混合氣變稀，但遺留的因積炭而導致的高壓縮壓力會引起NOx 排放值的上升。在這種情況下，建議在重新測試排放之前對發動機進行清除積炭處理。這種情況已經引起排放試驗的重新測試的失敗。在開始診斷時用五氣分析儀測出汽車的排放問題，在修理后反復檢測以便確認修理的效果，這樣做對避免汽車重新測試出現失敗是必要的。
氧傳感器信號不正常不一定是氧傳感器本身的故障，氧傳感器信號故障，往往會表現出看似是氧傳感器損壞的現象，但一定要認真檢查與氧信號相關的諸多因素，逐一排除，才能準確判斷故障因素。否則，將會錯誤地換掉配件，造成不必要的損失。
這樣的故障最好能觀察波形進行維修。如果前氧傳感器波形電壓超過1v，直接更換。如果氧傳感器波形在0到1v間來回跳動，且頻率在10秒8次以上為正常。后氧傳感器的判斷，也是不能高于1v，如果后氧傳感器波形與前氧傳感器大大致一樣，就要考慮更換三
1、氧傳感器：當氧傳感器故障時，ECU無法獲取這些信息，就不知道噴射的汽油量是否正確，而不合適的油氣空燃比會導致發動機功率降低，增加排放污染；
2、輪速傳感器：它主要是收集汽車的轉速來判斷汽車有沒有打滑的征兆，所以，就有一一個專門收集汽車輪速的傳感器來完成這項工作，一般安裝在每個車輪的輪轂上，而一旦傳感器損壞，ABS會失效；
3、水溫傳感器：當水溫傳感器故障后，往往冷車啟動時顯示的還是熱車時的溫度信號，ECU得不到正確的信號，只能供給發動機較稀薄的混合氣，所以發動機冷車不易啟動，且還會伴隨怠速運轉不穩定，加速動力不足的問題；
4、電子油門踏板位置傳感器：當傳感器失效后，ECU無法測得油門位置信號，無法獲得油門門踏板的正確位置，所以會出現發動機加速無力的現象，甚至出現發動機不能加速的情況；
5、進氣壓力傳感器：進氣壓力傳感器顧名思義就是隨著發動機不同的轉速負荷，感應一系列的電阻和壓力變化，轉換成電壓信號，供ECU修正噴油量和點火正時角度。一般安裝在節氣門邊上，假如故障了會引起點火困難、怠速不穩、加速無力等問題。
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