副氧传感器 氧传感器的工作原理与检测方法

氧传感器的工作原理与检测方法

目前，汽车上采用的氧传感器有氧化钛（TiO2）式和氧化锆（ZrO2）式两种。氧化锆式氧传感器又分为加热型氧传感器和非加热型氧传感器两种。氧化钛式氧传感器本身带有一个电加热器。大部分汽车使用带加热器的氧传感器，这种传感器是在原来传感器的基础上，增加了一个陶瓷加热元件用于加热传感器，可在发动机启动后的20~30s内迅速将氧传感器加热至工作温度，扩大了空燃比闭环控制的工作范围，故又称为加热型氧传感器。

氧传感器有一线制、二线制、三线制、四线制4种类型，其结构如图1所示。一线制只有一根信号线与发动机ECU连接，传感器的另一极直接搭铁；二线制的两根线均与ECU相连，一根为信号线，另一根进入ECU后搭铁；三线制、四线制均属于加热式氧传感器，由于添加了两根加热电阻的接线，和氧传感器信号线组合成为三线制或四线制。加热电阻的两根接线，一根直接接控制继电器或主继电器，接受12V加热电源，一根由ECU控制搭铁端，控制加热电阻加热时间。

氧传感器加热器是正比例系数热敏元件，在传感器与线束断开的情况下，可以通过检测加热器的阻值来对加热元件进行检测。

图1 氧传感器的结构

随着排放法规越来越严格，现在越来越多的车辆都在三元催化转化器的前后端分别安装了氧传感器，称为双氧传感器系统，一个在三元催化转化器之前，称作为主氧传感器或上游氧传感器，用于混合气反馈控制，发动机电控单元根据主氧传感器的反馈信号，增加或减少喷油量，将实际空燃比控制在理论空燃比附近；另一个位于三元催化转化器之后，称作副氧传感器或下游氧传感器，用于监测三元催化转化器的催化净化效率。

当三元催化转化器损坏时，其转化效率丧失，这时在其前后的排气管中的氧气量十分接近，几乎相当于没有安装三元催化转化器，前、后两个氧传感器的信号电压波形就趋于相同，并且电压波动范围也趋于一致，此时表明三元催化转化器转化能力下降。

二氧化锆式氧传感器

以日产新阳光车系加热型氧传感器例，介绍二氧化锆式氧传感器的识别与检测方法。

（1）二氧化锆式氧传感器的识别

日产新阳光车系加热型氧传感器位于三元催化器之后，用于监测废气中的氧含量。即使空燃比（A/F）传感器的开关特性改变，空燃比仍然可以根据加热型氧传感器发出的信号，控制在化学计量比范围内。二氧化锆式氧传感器由二氧化锆陶瓷制成，如图2所示。二氧化锆会产生电压，在氧气充足时大约为1V，而在含氧稀薄时减小到0。

图2 日产新阳光车系加热型氧传感器的构造

（2）二氧化锆式氧传感器检测示例

新款捷达轿车使用二氧化锆式氧传感器的电路如图3所示，T4C/1、T4C/2端为加热元件插头，T4C/1端供电来自J519经燃油泵继电器J17的端子87R提供蓄电池电压，T4C/2端为搭铁端，接ECU，由ECU控制加热时间；T4C/3、T4C/4端为氧传感器信号端，其中，T4C/3为信号电压正极，T4C/4为信号电压负极（即搭铁端）。

图3 新款捷达轿车使用二氧化锆式氧传感器的电路

二氧化锆式氧传感器的检测方法如下：

01 解码器检测▼

氧传感器的异常工作会在ECU中存储故障码。因此，通过专用解码器或通用解码器，可以查出氧传感器的故障码00525——氧传感器G39、G130无信号，或氧传感器G39、G130对正极短路，也可通过读取数据流来判断氧传感器是否故障。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，则说明氧传感器有故障。

02 检测加热元件的电阻▼

在室温下，可用万用表进行检测。检测时，拔下氧传感器线束插头，检测插头上端子T4C/1与T4C/2之间的电阻，在常温下该阻值应为1~5Ω。如果常温下该阻值为∞，则说明加热元件断路，应更换氧传感器。

03 检测氧传感器加热元件的电源电压▼

氧传感器加热元件的电压为蓄电池电压，当点火开关接通使燃油泵继电器触点接通时，加热元件的电源即被接通。检测加热元件的电压时，拔下氧传感器插头，启动发动机，检测插接器插座上的端子T4C/1与T4C/2之间的电压，电压值应不低于11V。如果该电压值为零，则说明熔丝S5（10A）断路或燃油泵继电器触点接触不良，分别检修即可。

04 检测传感器的信号电压▼

由于当氧传感器工作温度低于300℃时，氧传感器没有达到正常工作温度，无信号输出，因此应在二氧化锆式氧传感器处于300℃以上的工作状态时测量其输出电压。用汽车万用表测压法检查二氧化锆式氧传感器的具体方法：使发动机转速在2500r/min运行约90s，插头与插座连接，将数字式万用表连接到氧传感器端子T4C/3与T4C/4连接的导线上，当供给发动机浓混合气（加速踏板突然踩到底）时，信号电压应为0.7~1.0V；当供给发动机稀混合气（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；否则说明氧传感器损坏，应予以更换。

05 检测氧传感器的信号变化频率▼

可将一个发光二极管和一个300Ω的电阻串联接在传感器T4C/3与T4C/4端子连接的导线之间进行检测。二极管正极连接到3#端子上，二极管负极经300Ω电阻连接到插接器4#端子上。发动机怠速或部分负荷运转时，发光二极管应当闪亮。闪亮频率每分钟应不低于10次，如果二极管不闪亮或闪亮频率过低，则说明氧传感器损坏，应更换传感器。

06 示波器检测▼

用示波器检测氧传感器输出的信号波形，可以很直观地确定氧传感器是否良好。测试方法：启动发动机，使传感器预热到300℃以上，发动机处于闭环工作状态时，用探针连接到传感器插接器信号端子T4C/2和T4C/3上，发动机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。如图4所示为氧传感器在怠速和转速2500r/min时输出信号波形。

图4 氧传感器在怠速和转速为2500r/min时输出信号波形

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二氧化钛式氧传感器

（1）二氧化钛式氧传感器的构造

二氧化钛式氧传感器的结构与二氧化锆式氧传感器的结构相似，主要由二氧化钛传感元件（钛管）、钢质壳体、加热元件和接线端子、护套等组成，如图5所示。

图5 二氧化钛式氧传感器的结构

二氧化锆式氧传感器和二氧化钛式氧传感器的主要区别：二氧化锆式氧传感器是将排气中氧含量的变化转化为电压的变化；二氧化钛式氧传感器是将排气中氧含量的变化转化为电阻的变化。

目前使用较多的二氧化钛传感元件有芯片式和厚膜式两种。芯片式是将铂金属线埋入二氧化钛芯片中，金属铂兼作催化剂用；厚膜式是采用半导体封装工艺中的氧化铝层压板工艺制成。此外还有热敏电阻进行温度补偿的二氧化钛式传感器等。

新型二氧化钛式氧传感器由发动机ECU提供1V基准电压，外形和原理与二氧化锆式氧传感器相似，但为了使二氧化钛式氧传感器有着与二氧化锆式氧传感器相同的变化，即和二氧化锆式氧传感器输出的0~1V的电压值相一致，将参考电压由原来的5V变为1V；同时，为了降低传感器的重量和更换时的成本，将其中的精密电阻转移到了ECU内部，因此，在传感器的接线上减少一条引出线。其结构如图6所示。

图6 新型二氧化钛式氧传感器的结构

（2）二氧化钛式氧传感器的工作原理

二氧化钛式氧传感器与二氧化锆式氧传感器在测量氧气浓度的原理上有很大的不同：二氧化锆式氧传感器是以浓差电池原理为基础，通过浓度差异产生电压，判断混合气的稀与浓；而二氧化钛式氧传感器则是利用气敏电阻的原理，通过氧气浓度引起的二氧化钛电阻值的改变来判定混合气状态，故又称电阻型氧传感器。

电控单元（ECU）的C端子将一个恒定的1V电压加在二氧化钛式氧传感器的A端上，传感器的另一端子B与ECU的D端子相接，如图7所示。

图7 二氧化钛式传感器的工作原理

当排出的废气中氧浓度随发动机混合气浓度变化而变化时，氧传感器的电阻随之改变，ECU的D端子电位也随着变化，当D端子上的电压高于参考电压时，ECU判定混合气过浓；当D端子上的电压低于参考电压时，ECU判定混合气过稀。通过ECU的反馈控制，可保持混合气的浓度在理论空燃比附近。在实际的反馈控制过程中，二氧化钛式氧传感器与ECU连接的D端子上的电压也是在0.1~0.9V之间不断变化，这一点与二氧化锆式氧传感器是相似的。

小提示：

在发动机运转过程中，氧传感器和反馈控制系统并不是任何时候都起作用。ECU是通过开环和闭环两种方式对发动机的喷油量进行控制的。在发动机启动、大负荷及暖机过程中需要较浓的混合气，此时ECU处于开环控制状态，氧传感器不起作用。因为氧传感器只有在高温下（一般在390℃）才能正常工作，产生可靠的信号。只有当发动机达到正常工作温度后，ECU才进行闭环控制，氧传感器起反馈作用。而当氧传感器出现故障、输出信号异常时，电控单元会自动切断氧传感器的反馈作用，发动机进入开环控制。

（3）二氧化钛式氧传感器的检测方法

当二氧化钛式氧传感器出现故障、输出信号异常时，电控单元会自动切断氧传感器的反馈作用，使发动机进入开环控制工作状态。二氧化钛式氧传感器的检测方法与二氧化锆式氧传感器基本相同。具体检测方法如下：

01 检查加热器电阻▼

用高阻抗数字式万用表欧姆挡对氧传感器的加热电阻值进行测试，拔下氧传感器线束插头，测试氧传感器A、B接线柱间的电阻值。正常情况下，其阻值为5~7Ω。如果阻值为∞，说明加热电阻烧断，应更换氧传感器。

02 检查氧传感器电源电压▼

打开点火开关，用万用表电压挡测量传感器的电源电压，如图8所示，其标准值应为1V。

图8 检查氧传感器电源电压

03 检查氧传感器加热器电源电压▼

如图9所示，打开点火开关，用万用表电压挡测。

图9 检查氧传感器加热器电源电压

04 检查氧传感器反馈电压▼

如图10所示，接通点火开关，并启动发动机使其在怠速下正常运转，然后用电压表测量电控单元（ECU）的4号接脚与搭铁之间的电压值，其值应在0.2~0.8V内变动。当发动机提高转速后，其电压值应为0.6~1.0V，否则应更换氧传感器。

图10检 查氧传感器反馈电压

05 动态测试▼

使发动机充分预热，拔下燃油压力调节器的真空软管，堵上歧管，混合气加浓（空燃比减小）。在怠速状态下测量电控单元（ECU）连接器的端电压，氧传感器上的电压应大于0.5V，否则应更换氧传感器。试传感器的加热电源电压，其标准值应为12V。（来源：汽车维修技术与知识）

氧传感器等4种气体浓度传感器的识别与检测

在汽车上使用的气体浓度传感器主要有氧传感器、稀薄混合气传感器、全范围空燃比传感器 和烟雾浓度传感器 等。

氧传感器安装在发动机的排气管上，它的作用是通过检测排放气体中氧的含量来获得混合气空燃比的稀浓信号，并将检测结果变成电压信号输入ECU，ECU根据氧传感器的输入信号不断地对喷油脉宽进行修正，使混合气体在理想范围内。当监测到的氧气浓度较浓时，提供给发动机ECU的电压较高；监测到的氧气浓度较稀时，提供给发动机ECU的电压较低。氧传感器可分为氧化钛式和氧化锆式两种。

为降低排气污染，目前汽车发动机的排气管上普遍安装了三元催化转化器，它能净化排气中的CO、HC和NOx三种有害气体的成分，但三元催化转化器只在空燃比接近理论值（14.7∶1）的范围内起净化作用。当排气管中装上氧传感器时，根据检测排气中的氧浓度信号，ECU可控制空燃比，使三元催化转化器更有效地起净化作用。

在稀燃发动机领域的空燃比反馈控制系统中，采用了稀燃传感器，这种传感器能够在混合气极稀薄领域中，连续地测出稀薄燃烧区的空燃比，实现了稀薄领域的反馈控制。

全范围空燃比传感器（又称宽域空燃比传感器）能连续检测混合气从浓到稀的整个范围的空燃比。与普通的氧传感器相比，这样的传感器可以在发动机的整个运转范围内实现空燃比的反馈控制，在各个区域上实现最佳油耗、最佳排放及最佳运转性能。

烟雾浓度传感器用于空气净化装置中，该传感器通过检测烟雾浓度，可使空气净化器运转或停止，从而达到净化驾驶室的目的。

● 1. 氧传感器 ●

目前，汽车上采用的氧传感器有氧化钛（TiO2）式和氧化锆（ZrO2）式两种。氧化锆式氧传感器又分为加热型氧传感器和非加热型氧传感器两种。氧化钛式氧传感器本身带有一个电加热器。大部分汽车使用带加热器的氧传感器，这种传感器是在原来传感器的基础上，增加了一个陶瓷加热元件用于加热传感器，可在发动机启动后的20~30s内迅速将氧传感器加热至工作温度，扩大了空燃比闭环控制的工作范围，故又称为加热型氧传感器。

氧传感器有一线制、二线制、三线制、四线制4种类型。一线制只有一根信号线与发动机ECU连接，传感器的另一极直接搭铁；二线制的两根线均与ECU相连，一根为信号线，另一根进入ECU后搭铁；三线制、四线制均属于加热式氧传感器，由于添加了两根加热电阻的接线，和氧传感器信号线组合成为三线制或四线制。加热电阻的两根接线，一根直接接控制继电器或主继电器，接受12V加热电源，一根由ECU控制搭铁端，控制加热电阻加热时间。氧传感器加热器是正比例系数热敏元件，在传感器与线束断开的情况下，可以通过检测加热器的阻值来对加热元件进行检测。

▲ 氧传感器的结构

1—壳体；2—陶瓷管支承；3—加热电阻电缆；

4—带槽的保护套；5—二氧化锆；6—接触元件；

7—外保护套；9—加热元件；9—电加热触头；

10—弹簧垫圈；11—氧传感器信号

随着排放法规越来越严格，现在越来越多的车辆都在三元催化转化器的前后端分别安装了氧传感器，称为双氧传感器系统 ，一个在三元催化转化器之前，称作为主氧传感器或上游氧传感器，用于混合气反馈控制，发动机电控单元根据主氧传感器的反馈信号，增加或减少喷油量，将实际空燃比控制在理论空燃比附近；另一个位于三元催化转化器之后，称作副氧传感器或下游氧传感器，用于监测三元催化转化器的催化净化效率。

当三元催化转化器损坏时，其转化效率丧失，这时在其前后的排气管中的氧气量十分接近，几乎相当于没有安装三元催化转化器，前、后两个氧传感器的信号电压波形就趋于相同，并且电压波动范围也趋于一致，此时表明三元催化转化器转化能力下降。

▲ 单击图片，看视频，快速掌握氧传感器的检测方法

● 2. 稀薄混合气传感器 ●

在现代车辆中，为了达到净化排气的目的，除采用三元催化转化方式净化排气外，也可采用稀薄燃烧控制技术。这一技术可有效降低排气中的NOx含量。

稀薄混合气传感器应用在发动机稀薄燃烧空燃比反馈控制系统中，与氧化传感器一样，使用二氧化锆元件测定排气中的氧浓度，从而来测定空燃比。它是在超稀薄燃烧领域进行空燃比的反馈控制，与氧化催化剂结合，达到降低燃料消耗的目的。稀薄混合气传感器主要由氧化铝陶瓷元件和加热器构成，一般安置在排气歧管上。

▲ 稀薄混合气传感器的结构

▲ 稀薄混合气传感器的安装位置

稀薄混合气传感器的检测方法：

① 检查传感器的加热器电阻

将点火开关置于“OFF”位置，拔下氧传感器的导线连接器，用万用表欧姆挡测量氧传感器接线端中加热器端子与搭铁端子间的电阻，其电阻值应符合标准值（一般为4~40Ω）。如不符合标准值，则应更换氧传感器。

② 检查传感器输出电流信号

用万用表的电流挡测试传感器的输出电流信号，电流值应随空燃比的增大而增大。

● 3. 全范围空燃比传感器 ●

全范围空燃比传感器，又称为宽域型氧传感器、宽量程氧传感器、宽带氧传感器。汽车发动机电控系统全范围空燃比传感器的作用是用来检测混合气从过浓状态到理论空燃比再到稀薄状态整个过程。

一般来讲，全范围空燃比传感器只用于催化转化器之前，催化转化器之后必为普通氧传感器。后氧传感器只负责校验，当前氧传感器出现故障时，发动机进入开环紧急运行状态。查看发动机盖下的标识，如果标识为HOS，则为普通氧传感器；如果标识为A/FS，则为宽域型氧传感器。

全范围空燃比传感器由一个氧气泵单元、普通窄范围浓度差电压型二氧化锆式氧传感器、加热器构成。

▲ 全范围空燃比传感器的结构

1—传感器信号线；2—泵电流输入线；3，4—5V电源线

全范围空燃比传感器一般有6个端子，包括加热线圈电源端子、加热线圈搭铁端子、两个5V电源端子、信号端子、泵电流输入端子。

▲ 全范围空燃比传感器的电路

有些全范围空燃比传感器在内部将两个5V电源端子合并，故只有5个端子。检测方法如下：

① 关闭点火开关，拆下传感器线束连接器，在传感器侧检测加热线圈电源端子与搭铁端子间的电阻值，一般为4~40Ω（具体值查阅车型维修资料）。电阻值如为∞，说明加热线圈烧断，应更换氧传感器。

② 打开点火开关，在线束侧检测加热线圈电源端子与搭铁端子间的电压，正常情况下应为蓄电池电压。

③ 宽带式氧传感器的电源信号只能由ECU转化为电压值显示出来，只能通过读取数据块检测其信号电压。宽带式氧传感器的电压规定值为1.0~2.0V，电压值大于1.5V时说明混合气过稀，电压值小于1.5V时说明混合气过浓，电压值为0、1.5V、4.9V的恒定值时都说明氧传感器线路的故障。

● 4. 烟雾浓度传感器 ●

烟雾浓度传感器用于检测烟雾，当烟雾浓度传感器从车室内检测出烟雾后，可自动地使空气净化器运转，没有烟雾时使空气净化器自动停止运转，总是保持车室内空气处于净化状态。烟雾浓度传感器由发光元件、光敏元件及信号处理电路组成。一般安装在车室顶棚上室顶灯的旁边。

▲ 烟雾浓度传感器的结构

▲ 烟雾浓度传感器的外观

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[最佳回答]故障灯亮时,发动机会颤抖震动,排气会突然发出响声,还有呛人的气味。油耗会增加,有时上坡会很无力。氧传感器基于能斯特原理。它的核心部件是多孔氧...

[最佳回答]这个一般存在的是一个,也有两个的。主要看汽车的配置。

[回答]可通过观察颜色的方法来断氧传感器顶尖的正常颜色为淡灰色。一旦发现氧传感器顶尖的颜色发生变化时,就预示着氧传感器存在着故障或者故障隐患。黑色...

[回答]2022-10-2814:16:15汽车知识问答

那东西不坏就不用换,氧传感器有两个,测量氧气含量的,好分析燃烧情况,去调节喷油量的,,如果你油耗突然有大变化,可以检查他是否损坏,氧气传感器这个东西没有具...

1.下游氧传感器内部阻抗是很小的,通常在几百欧姆以下,因为传感器需要快速地响应到燃料燃烧时排放的氧气变化。2.下游氧传感器的作用是燃烧后排放的废气中氧...

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