传感器系列汽车氧传感器 中原电子

氧传感器原理功能介绍，及其重要性介绍

   在使用三元催化转换器以减少排气污染的发动机上，氧传感器是必不可少的元件。由于混合气的空燃比一旦偏离理论空燃比，三元催化剂对co、hc和nox的净化能力将急剧下降，故在排气管中安装氧传感器，用以检测排气中氧的浓度，并向ecu发出反馈信号，再由ecu控制喷油器喷油量的增减，从而将混合气的空燃比控制在理论值附近。

   电喷车为获得高排气净化率，降低排气中（co）一氧化碳、（hc）碳氢化合物和（nox）氮氧化合物成份，必须利用三元催化器。但为了能有效地使用三元催化器，必须地控制空燃比，使它始终接近理论空燃比。催化器通常装在排气歧管与消声器之间。氧传感器具有一种特性，在理论空燃比（14.7：1）附近它输出的电压有突变。这种特性被用来检测排气中氧气的浓度并反馈给电脑，以控制空燃比。当实际空燃比变高，在排气中氧气的浓度增加而氧传感器把混合气稀的状态（小电动势：o伏）通知ecu。当空燃比比理论空燃比低时，在排气中氧气的浓度降低，而氧传感器的状态（大电动势：1伏）通知（ecu）电脑。

ecu根据来自氧传感器的电动势差别判断空燃比的低或高，并相应地控制喷油持续的时间。但是，如氧传器有故障使输出的电动势不正常，（ecu）电脑就不能控制空燃比。所以氧传感器还能弥补由于机械及电喷系统其它件磨损而引起空燃比的误差。可以说是电喷系统中唯一有“智能”的传感器。

   氧传感器是利用陶瓷敏感元件测量各类加热炉或排气管道中的氧电势，由化学平衡原理计算出对应的氧浓度，达到监测和控制炉内燃烧空然比，保证产品质量及尾气排放达标的测量元件，广泛应用于各类煤燃烧、油燃烧、气燃烧等炉体的气氛控制。它是目前的燃烧气氛测量方式，具有结构简单、响应迅速、维护容易、使用方便、测量准确等优点。运用该传感器进行燃烧气氛测量和控制既能稳定和提高产品质量，又可缩短生产周期，节约能源。

                                                            汽车氧传感器工作原理图      氧传感器的工作原理与干电池相似，传感器中的氧化锆元素起类似电解液的作用。其基本工作原理是：在一定条件下(高温和铂催化)，利用氧化锆内外两侧的氧浓度差，产生电位差，且浓度差越大，电位差越大。大气中氧的含量为21％，浓混合气燃烧后的废气实际上不含氧，稀混合气燃烧后生成的废气或因缺火产生的废气中含有较多的氧，但仍比大气中的氧少得多。 在高温及铂的催化下，带负电的氧离子吸附在氧化锆套管的内外表面上。由于大气中的氧气比废气中的氧气多，套管上与大气相通一侧比废气一侧吸附更多的负离子，两侧离子的浓度差产生电动势。当套管废气一侧的氧浓度低时，在电极之间产生一个高电压(0。6～1v)，这个电压信号被送到ecu放大处理，ecu把高电压信号看作浓混合气，而把低电压信号看作稀混合气。根据氧传感器的电压信号，电脑按照尽可能接近14.7：1的理论空燃比来稀释或加浓混合气。因此氧传感器是电子控制燃油计量的关键传感器。氧传感器只有在高温时(端部达到300°c以上)其特性才能充分体现，才能输出电压。它在约800°c时，对混合气的变化反应Zui快，而在低温时这种特性会发生很大变化

安装说明

a. 安装位置要求

在传统的发动机管理系统中，仅有一只氧传感器，称控制氧传感器，安装在三元催化器的上游位置。较新款的车配有诊断氧传感器，安装在三元催化器下游端。主要原因是控制氧传感器因老化，其向ecu输送的电压信号曲线会发生偏移。诊断氧传感器会检测控制氧传感器是否仍然处于工作状态。然后ecu就可计算出矫正偏移所需的补偿量。
    控制氧传感器应安装于可以代表所有汽缸排出废气状态的位置附近。此处各个气缸排气气流混合均匀，避免只探测到发动机某单一汽缸的废气氧浓度，从而影响整个系统对发动机实时燃烧状态作出正确判断。为了使系统在冷启动时尽快进入闭环控制，传感器应安装在离发动机排气歧管出口较近、气流温度较高的位置。
    诊断氧传感器的理想安装位置推荐在三元催化器下游外壳的延长管上且距催化器载体后端面100—300毫米以内。当催化器与排气消音器之间带有装配法兰时，为了防止因联结法兰漏气造成错误判断，应将传感器布置在三元催化器一侧联结法兰上游。

b. 安装要求

• 在安装/旋入传感器时不要扭曲线束，不要用力拉电缆和插头。

• 为使氧传感器功能正常，保持插头内部的清洁至关重要。因此防止插头受到任何污染十分重要。

• 氧传感器的装配位置选择应注意避免路面砂石直接冲击或飞溅到氧传感器的外壳及传感器的线束上。

• 氧传感器安装方向应尽可能减少冷凝水在传感器头部附近聚积，避免排气中冷凝水损坏氧化锆元件。

c. 安装凸台要求：

• 装配凸台材料：不锈钢            

• 凸台Zui小外直径：不小于26 毫米

• 凸台推荐Zui大厚度：不大于13毫米（9-13毫米之间为佳）

• 螺纹孔尺寸： m18 x 1.5 - 7g

• 螺纹质量：表面应无毛刺，砂眼，或其他任何可能影响安装和拆卸的缺陷

• 安装表面平面度为0.2，表面粗糙度为ra3.2，表面对安装孔心的垂直度为0.2

图3  氧传感器安装凸台

d. 装配注意事项：

• 传感器安装扭矩： 40∼60 nm

• 安装新传感器：氧传感器在安装螺纹处已涂抹好润滑脂且备有一个保护帽。仅在安装前才能拆下保护帽。

• 重新安装传感器：用合适的装配粘合剂涂抹螺纹。注意：勿使装配粘合剂与保护管接触。

• 在安装/旋入传感器时不要扭曲线束。不要用力拉电缆和插头。

• 如果插头很脏或损坏，不得使用传感器。

• 用电缆捆扎带将过长的连接电缆扎成圈形。

失效模式分析 

氧传感器常见故障

• 氧传感器中毒 

• 积碳

• 氧传感器陶瓷碎裂 

• 加热器电阻丝烧断 

• 氧传感器内部线路断脱

故障的检查方法

• 氧传感器加热器电阻的检查

拔下氧传感器线束插头，用万用表电阻档测量氧传感器接线端中加热器接柱与搭铁接柱之间的电阻，其阻值为4-40ω。如不符合标准，应更换氧传感器。

• 氧传感器反馈电压的测量

测量氧传感器的反馈电压时，应拔下氧传感器的线束插头，对照车型的电路图，从氧传感器的反馈电压输出接线柱上引出一条细导线，然后插好线束插头，在发动机运转中，从引出线上测出反馈电压。对氧传感器的反馈电压进行检测时，使用具有低量程(通常为2v)和高阻抗(内阻大于10mω)的指针型万用表。具体的检测方法如下：

1) 将发动机热车至正常工作温度(或起动后以2500r/min的转速运转2min)；

2) 将万用表电压档的负表笔接故障检测插座内的e1或蓄电池负极，正表笔接故障检测插座内的ox1或ox2插孔，或接氧传感器线束插头上的信号输出线；

3) 让发动机以2500r/min左右的转速保持运转，同时检查电压表指针能否在0-1v之间来回摆动，记下10s内电压表指针摆动的次数。在正常情况下，随着反馈控制的进行，氧传感器的反馈电压将在0.45v上下不断变化，10s内反馈电压的变化次数应不少于8次。如果少于8次，则说明氧传感器或反馈控制系统工作不正常，其原因可能是氧传感器表面有积碳，使灵敏度降低所致。对此，应让发动机以2500r/min的转速运转约2min，以清除氧传感器表面的积碳，然后再检查反馈电压。如果在清除积碳可后电压表指针变化依旧缓慢，则说明氧传感器损坏，或电脑反馈控制电路有故障。

4）检查氧传感器有无损坏

拔下氧传感器的线束插头，使氧传感器不再与电脑连接，反馈控制系统处于开环控制状态。将万用表电压档的正表笔直接与氧传感器反馈电压输出接线柱连接，负表笔良好搭铁。在发动机运转过程中测量反馈电压，先脱开接在进气管上的曲轴箱强制通风管或其他真空软管，人为地形成稀混合气，同时观看电压表，其指针读数应下降。然后接上脱开的管路，再拔下水温传感器接头，用一个4-8kω的电阻代替水温传感器，人为地形成浓混合气，同时观看电压表，其指针读数应上升。也可以用突然踩下或松开加速踏板的方法来改变混合气的浓度，在突然踩下加速踏板时，混合气变浓，反馈电压应上升；突然松开加速踏板时，混合气变稀，反馈电压应下降。如果氧传感器的反馈电压无上述变化，表明氧传感器已损坏。

5) 氧传感器外观颜色的检查

从排气管上拆下氧传感器，检查传感器外壳上的通气孔有无堵塞，陶瓷芯有无破损。如有破损，则应更换氧传感器。

通过观察氧传感器部位的颜色也可以判断故障：

①淡灰色：这是氧传感器的正常颜色；

②白色：由硅污染造成的，此时必须更换氧传感器；

③棕色：由铅污染造成的，如果严重，也必须更换氧传感器；

④黑色：由积碳造成的，在排除发动机积碳故障后，一般可以自动清除氧传感器上的积碳。

本产品的加工定制是是，品牌是中原电子，型号是ZYDZ-YC，输出信号是模拟型，种类是气体，制作工艺是陶瓷