氧傳感器原理功能介紹，及其重要性介紹
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。由於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，並向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。
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。但為瞭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並反饋給電腦，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，並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於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。
氧傳感器是利用陶瓷敏感元件測量各類加熱爐或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，達到監測和控制爐內燃燒空然比，保證產品質量及尾氣排放達標的測量元件，廣泛應用於各類煤燃燒、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。
汽車氧傳感器工作原理圖 氧傳感器的工作原理與乾電池相似，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(高溫和鉑催化)，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％，濃混合氣燃燒後的廢氣實際上不含氧，稀混合氣燃燒後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麵上。由於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。當套管廢氣一側的氧濃度低時，在電療之間產生一個高電壓(0。6～1V)，這個電壓信號被送到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。氧傳感器隻有在高溫時(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
安裝說明
a. 安裝位置要求
在傳統的發動機管理系統中，僅有一隻氧傳感器，稱控制氧傳感器，安裝在三元催化器的上遊位置。較新款的車配有診斷氧傳感器，安裝在三元催化器下遊端。主要原因是控制氧傳感器因老化，其向ECU輸送的電壓信號曲線會發生偏移。診斷氧傳感器會檢測控制氧傳感器是否仍然處於最佳工作狀態。然後ECU就可計算出矯正偏移所需的補償量。
控制氧傳感器應安裝於可以代表所有汽缸排出廢氣狀態的位置附近。此處各個氣缸排氣氣流混合均勻，避免隻探測到發動機某單一汽缸的廢氣氧濃度，從而影響整個系統對發動機實時燃燒狀態作出正確判斷。為瞭使系統在冷啟動時盡快進入閉環控制，傳感器應安裝在離發動機排氣歧管出口較近、氣流溫度較高的位置。
診斷氧傳感器的理想安裝位置推薦在三元催化器下遊外殼的延長管上且距催化器載體後端麵100—300毫米以內。當催化器與排氣消音器之間帶有裝配法蘭時，為瞭防止因聯結法蘭漏氣造成錯誤判斷，應將傳感器佈置在三元催化器一側聯結法蘭上遊。
b. 安裝要求
• 在安裝/旋入傳感器時不要扭曲線束，不要用力拉電纜和插頭。
• 為使氧傳感器功能正常，保持插頭內部的清潔至關重要。因此防止插頭受到任何污染十分重要。
• 氧傳感器的裝配位置選擇應註意避免路麵砂石直接沖擊或飛濺到氧傳感器的外殼及傳感器的線束上。
• 氧傳感器安裝方向應盡可能減少冷凝水在傳感器頭部附近聚積，避免排氣中冷凝水損壞氧化鋯元件。
c. 安裝凸臺要求：
• 裝配凸臺材料：不銹鋼
• 凸臺最小外直徑：不小於26 毫米
• 凸臺推薦最大厚度：不大於13毫米（9-13毫米之間為佳）
• 螺紋孔尺寸： M18 x 1.5 - 7G
• 螺紋質量：表麵應無毛刺，砂眼，或其他任何可能影響安裝和拆卸的缺陷
• 安裝表麵平麵度為0.2，表麵粗糙度為Ra3.2，表麵對安裝孔心的垂直度為0.2
圖3 氧傳感器安裝凸臺
d. 裝配註意事項：
• 傳感器安裝扭矩： 40∼60 Nm
• 安裝新傳感器：氧傳感器在安裝螺紋處已塗抹好潤滑脂且備有一個保護帽。僅在安裝前才能拆下保護帽。
• 重新安裝傳感器：用合適的裝配粘合劑塗抹螺紋。註意：勿使裝配粘合劑與保護管接觸。
• 在安裝/旋入傳感器時不要扭曲線束。不要用力拉電纜和插頭。
• 如果插頭很臟或損壞，不得使用傳感器。
• 用電纜捆紮帶將過長的連接電纜紮成圈形。
失效模式分析
氧傳感器常見故障
• 氧傳感器中毒
• 積碳
• 氧傳感器陶瓷碎裂
• 加熱器電阻絲燒斷
• 氧傳感器內部線路斷脫
故障的檢查方法
• 氧傳感器加熱器電阻的檢查
拔下氧傳感器線束插頭，用萬用表電阻檔測量氧傳感器接線端中加熱器接柱與搭鐵接柱之間的電阻，其阻值為4-40Ω。如不符合標準，應更換氧傳感器。
• 氧傳感器反饋電壓的測量
測量氧傳感器的反饋電壓時，應拔下氧傳感器的線束插頭，對照車型的電路圖，從氧傳感器的反饋電壓輸出接線柱上引出一條細導線，然後插好線束插頭，在發動機運轉中，從引出線上測出反饋電壓。對氧傳感器的反饋電壓進行檢測時，最好使用具有低量程(通常為2V)和高阻抗(內阻大於10MΩ)的指針型萬用表。具體的檢測方法如下：
1) 將發動機熱車至正常工作溫度(或起動後以2500r/min的轉速運轉2min)；
2) 將萬用表電壓檔的負表筆接故障檢測插座內的E1或蓄電池負極，正表筆接故障檢測插座內的OX1或OX2插孔，或接氧傳感器線束插頭上的信號輸出線；
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內電壓表指針擺動的次數。在正常情況下，隨著反饋控制的進行，氧傳感器的反饋電壓將在0.45V上下不斷變化，10s內反饋電壓的變化次數應不少於8次。如果少於8次，則說明氧傳感器或反饋控制系統工作不正常，其原因可能是氧傳感器表麵有積碳，使靈敏度降低所致。對此，應讓發動機以2500r/min的轉速運轉約2min，以清除氧傳感器表麵的積碳，然後再檢查反饋電壓。如果在清除積碳可後電壓表指針變化依舊緩慢，則說明氧傳感器損壞，或電腦反饋控制電路有故障。
4）檢查氧傳感器有無損壞
拔下氧傳感器的線束插頭，使氧傳感器不再與電腦連接，反饋控制系統處於開環控制狀態。將萬用表電壓檔的正表筆直接與氧傳感器反饋電壓輸出接線柱連接，負表筆良好搭鐵。在發動機運轉過程中測量反饋電壓，先脫開接在進氣管上的曲軸箱強制通風管或其他真空軟管，人為地形成稀混合氣，同時觀看電壓表，其指針讀數應下降。然後接上脫開的管路，再拔下水溫傳感器接頭，用一個4-8KΩ的電阻代替水溫傳感器，人為地形成濃混合氣，同時觀看電壓表，其指針讀數應上升。也可以用突然踩下或松開加速踏板的方法來改變混合氣的濃度，在突然踩下加速踏板時，混合氣變濃，反饋電壓應上升；突然松開加速踏板時，混合氣變稀，反饋電壓應下降。如果氧傳感器的反饋電壓無上述變化，表明氧傳感器已損壞。
5) 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：由矽污染造成的，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後，一般可以自動清除氧傳感器上的積碳。
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