汽车氧传感器手册

汽车氧传感器手册

倍速智能氧传感器部门制作

2015年8月

目录INDEX

一、什么是汽车氧传感器

二、汽车氧传感器的作用

三、汽车氧传感器的分类

四、汽车氧传感器易出现的问题

五、汽车氧传感器的维修保养

六、汽车氧传感器的市场状况

一、什么是汽车氧传感器

汽车氧传感器也称气体浓度传感器，一般安装在排气歧管、前排气管内、后排气管上，是发动机电控系统中一个非常重要的的传感器，其功能是通过监测排气中氧离子的含量来获得混合气的空燃比信号，并将空燃比信号转变成电子信号输入发动机ECU。ECU根据氧传感器信号对喷油时间进行修正，实现空燃比反馈控制（闭环控制），从而将空燃比控制在14.7左右（过量空气系数为0.98~1.02），使发动机得到最佳浓度的混合气，从而达到降低有害气体排放和节油的目的。

二、汽车氧传感器的作用

汽车氧传感器对汽车电喷系统的正常工作起着非常重要的作用。汽车电子控制燃油喷射发动机正常运转和尾气排放的有效控制起着至关重要的作用，一旦氧传感器及其连接线路出现故障，不但会使排放超标，还会使发动机工况恶化，导致怠速熄火、发动机运转失准等各种故障。因此，适时地对氧传感器进行监测和观察，对保证汽车在良好状态下运行很重要。

三、汽车氧传感器的分类

目前，汽车发动机燃油喷射系统采用的氧传感器分为氧化锆型传感器和氧化钛型传感器俩中。氧化锆型传感器又分为加热型和非加热型，氧化钛型传感器一般都为加热型。由于氧化锆型传感器价格便宜，且不易受到硅离子的腐蚀，因此大多汽车都采用氧化锆型传感器。

氧化锆和氧化钛等敏感材料在高温时与废气中的氧发生反应，输出微弱的电压信号。随着废气中含氧量的不同，产生和输出的电压值不同，从而对废气中氧的含量进行监测。

以氧化锆式传感器为例，传感器内侧通大气，外侧暴露在排气管中，高温时(400℃以上)，若氧化锆内表面处气体中所含氧的浓度，与外表面处气体所含氧的浓度有很大差别，氧化锆元件内、外侧两极间就产生一个电压。

当混合气浓度较稀时，排气中氧的含量较高，传感器元件内、外侧浓度差别很小，氧化锆传感器产生的电压低(接近0伏);反之，混合气过浓，在排气中几乎没有氧，传感器内、外两侧氧的浓度相差很大，氧化锆元件就产生高电压(约1.0伏)。

这样，通过监测废气中氧的含量，进而监测到可燃混合气中空气与汽油浓度的比例变化。 ECU就可以根据氧气浓度的大小，决定混合气体的配比。

废气中氧气浓度高。废气中氧气的百分比很大时，ECU将据此判定空燃比大，即混合气很稀。ECU内氧传感器不断得到

空燃比的信息，并要据实际空燃比操纵EBCU（电控进气阀）调节进入化油器进气口的空气量。如果混合气太浓，就允许较多空气进入，使其变稀：如果混合气太稀，就允许较少空气进入，使其变浓些。如此往复循环，ECU以这种方式，不断地增减空燃比，使实际空燃比接近理论空燃比。

氧化锆传感器基本结构。氧化锆型传感器的结构主要由钢质

护管、钢制壳体、锆管、加热元件、电极引线、防水护管、线束插头等组成，如图。

图氧化锆式氧传感器的结构

1一防护置；2一氧化锆体；3一壳体；4～输出接头；5一外套；6一导线；7一电动势；8一大气一侧的白金电极；9一固态电解质(氧化锆元素)；10一排气一侧的白金电极

锆管是在二氧化锆固体粉末中添加电解质，经过加压成形，再烧结而成的，其加工工艺与火花塞绝缘体的加工工艺完全相同。锆管制作成试管形状，以便氧离子能均匀地扩散与渗透。高管的内表面通进气，外表面同排气。

高管强度很低，而且安装在排气管上承受排气压力冲击，为了防止其受排气压力冲击而破碎，因此将锆管装在钢制护管内。护管上有若干个小孔，以便排气流通。在钢质壳体上只有六角螺母和螺纹，以便安装和拆卸。

低挡轿车大都采用非加热型氧传感器，其线束插头只有一个或俩个接线端子；中高档轿车采用加热型氧传感器，其线束插头有三个或四个接线端子。加热元件采用陶瓷制成，设在锆管内侧，由汽车电源通入电流进行加热。氧化锆型传感器在300℃以上的环境时，才能输出稳定信号电压，加热的目的是保证低温（排气温度在150℃~200℃以下）时传感器能投入工作，从而减少有害气体的排量。

氧化钛传感器基本结构。氧化钛传感器是利用二氧化钛作为敏感元件，二氧化钛属于N型半导体材料，其阻值取决于材料温度以及周围环境中的氧离子的浓度，因此可以用来检测排气中的氧离子的浓度。

基本结构。氧化钛型传感器的外形与氧化锆型传感器相似，其结构主要由二氧化锆传感器元件、钢制壳体、加热元件和电极引线等组成。

钢制壳体上制有螺纹，以便传感器安装。与氧化锆型传感器不同的是，氧化钛型传感器不需要与大气进行氧气浓度比较，因此传感元件的密封与防水十分简单，利用玻璃或滑石粉等材料即可达到使用要求。此外，在电极引线与护套之间设有一个硅橡胶密封衬垫，可以防止水汽侵入传感器内部而腐蚀电极。

加热元件用钨丝或陶瓷材料制成，加热的目的此是使二氧化钛芯温度度保持恒定，使输出特性不受温度的影响。二氧化钛是一种多孔性的陶瓷材料，可以利用热传导方式对芯或厚膜直接加热，达到规定温度600℃的加热时间短，对降低发动机刚刚起动后HC的排放量十分有利。

氧化钛传感器工作原理。二氧化钛半导体材料的电阻具有随氧离子浓度变化而变化得特性，因此，二氧化钛传感器的信号源相当于一个可变电阻。

当发动机的可燃混合气浓时，燃烧不完全，排气中氧剩余很少，传感元件周围的氧离子浓度较小，二氧化钛呈高阻状态，输

出高电平。与此同时在铂的催化作用下，使剩余氧离子与排气中的一氧化碳产生化学反应，生成二氧化碳，将排气中的一氧化碳进一步消耗，从而大大提高传感器的灵敏度。

当发动机的可燃混合气稀时，排气中的氧离子较多，传感元件周围的氧离子浓度较大，二氧化钛呈低阻状态，输出低电平。可见，氧化钛传感器的电阻将在混合气空燃比等于1是产生突变。当给氧传感器施加稳定的电压时，在其输出端便可得到一个交替变化的信号。该稳定电压一般由ECU内部的稳定电源提供。

四、汽车氧传感器易出现的问题

氧传感器是在高温环境下工作的，汽车行驶十万公里就应该更换之。氧传感器的主要损坏形式有两种，一种是被碳粒堵塞，电子控制器(ECU)会发出减少喷油量的指令，使混合气过稀;第二种是尘土和机油堵塞氧传感器与大气的通孔，电子控制器又会指示喷油器多喷油，引起混合气过浓。如果使用了含铅汽油或者发动机在维修时使用了不合要求的硅密封胶，还会造成氧传感器早期损坏。

具体情况如下：

1.铅中毒

铅中毒：使用了含铅汽油的车辆，铅会沾附、沉积在传感器的工作面而发生铅“中毒”。使用含铅汽油的车辆，即使是新的