传感器故障

汽车氧传感器常见故障及检查

摘要:汽车行业是目前在国际上应用传感器最大的市场之一,而氧传感器申报的专利数,居汽

车传感器的首位。氧传感器装在汽车排气管道内，用它来检测废气口的氧含量。因而可根据

氧传感器所得到的信号，把它反馈到控制系统，来微调燃料的喷射量，使A/F控制在最佳

状态，既绩效考核总结 大大地降低了排污量，又节省了能源。

关键词：氧传感器故障检查目前，实际应用的氧传感器有氧化锆式氧传感器和氧化钛式

氧传感器两种。而常见的氧传感器又有单引线、双引线和三根引线之分，；单引线的为氧化

锆式氧传感器；双引线的为氧化钛式氧传感器；三根引线的为加热型氧化锆式氧传感器，原

则上三种引线方式的氧传感器是不能替代使用的。其中应用最多的是氧化锆式氧传感器。

一、氧化锆式氧传感器的构造

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。氧传感器

位于排气管的第一节，在催化转化器的前面。氧传感器有个二氧化锆（一种陶瓷）制造的元

件，其里外都镀有一层很薄的白金。陶瓷化锆体在一端用镀薄铂层来封闭。后者被插到保护

套中，并安装在一个金属体内。保护套起到进一步保护作用并使传感器得以安装到排气歧管

上。陶瓷体外部暴露在排气中，而内部与环境大气相通。

这个元件低温时有很高的电阻，所以温度低时不允许电流通过。但高温时，由于空气中和废

气中氧的浓度差异，氧离子却能通过这个元件。这就产生了电位差，白金将其放大。这样，

空燃比低于理论空燃比（较浓）时，在氧传感器元件内（废气）外（大气）之间有较大的氧

气浓度差。于是，传感器产生一相对较强的电压（约翰逊伏）。另一方面，如果混合气稀，

大气和废气之间氧浓度差很小，传感器也就只产生一相对较弱的电压（接近0伏）。

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。

二、汽车氧传感器的工作原理

氧传感器安装在排气歧管上，它可以检测废气中的氧气浓度，据此计算空燃比，并将结果传

送到ECU。

例如：

1、废气中氧气浓度高

当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。

2、废气中氧气浓度低

当废气中氧气的百分比很小时，ECU将据此判定空燃比小，即混合气很浓。温度高于300℃

时，所采用的陶瓷材料，用作氧化铁的导体。在此条件下，如果传感器两侧氧的百分比含量

不同，就会在两端产生电压变化。两种环境（空气侧和排气侧）中不同含氧量的测量值的

这种变化告诉ECU，在排气中剩余的氧含量，对保证燃烧有害废气生成是不合适的百分比。

陶瓷材料在低于300℃温度时是非线性的，因而传感器不输送有用信号。ECU有一个特殊

功能，即在暧机时（开环运转）停止对混合气的调整。传感器装有加热元件以尽快达到工作

温度。当电流流过加热元件时，它缩短了使陶瓷成为铁的导体的时间，而且使得传感器可以

装在排气管较后的部位。

在三元催化净化器中，ECU利用来自氧传感器的数据，海螵蛸 调节空燃比，但其方法EFI装置各

标准化油器多少有些不同。

在EFI装置中，EFI的ECU通过增减从喷油喷入气缸的燃油量，调节空燃比。如果ECU

从氧传感器检测到混合气太浓，就会逐渐减少燃油喷射量，于是混合气就变稀了。实际空燃

比因此变得比理论空燃比大些（稀些）。发生这种情况时，ECU通过氧传感器测出这个事枯竭反义词

实，就会开始逐渐增加喷射量。这样，空燃比就会娈得低些（浓些）直到低于理论空燃比。

于是，这样循环反复，ECU主浊以这种方式，不断地增减空燃比，使实际空燃比接近理论

空燃比。

在使用化油器的装置中，是用调节进入进气口的空气量调节空燃比。混合气通常保持略浓理

论空燃比。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。

三、汽车氧传感器的常见故障

氧传感器一旦出现故障，将使电子燃油喷射系统的电脑不能得到排气管中氧浓度的信息，因

而不能对空燃比进行反馈控制，会使发动机油耗和排气污染增加，发动机出现怠速不稳、缺

火、喘振等故障现象。因此，必须及时地排除故障或更换。

1、氧传感器中毒

氧传感器中毒是经常出现的且较难防治的一种故障，尤其是经常使用含铅汽油的汽车，即使

是新的氧传感器，也只能工作几千公里。如果只是轻微的铅中毒，接着使用一箱不含铅的汽

油，就能消除氧传感器表面的铅，使其恢复正常工作。但往往由于过高的排气温度，而使铅

侵入其内部，阻碍了氧离子的扩散，使氧传感器失效，这时就只能更换了。

另外，氧传感器发生硅中毒也是常有的事。一般来说，汽油和润滑油中含有的硅化合物燃烧

后生成的二氧化硅，硅橡胶密封垫圈使用不当散发出的有机硅气体，都会使氧传感器失效，

因而要使用质量好的燃油和润滑油。修理时要正确选用和安装橡胶垫圈，不要在传感器上涂

敷制造厂规定使用以外的溶剂和防粘剂等

2、积碳

由于发动机燃烧不好，在氧传感器表面形成积碳，或氧传感器内部进入了油污或尘埃等沉积

物，会阻碍或阻塞外部空气进入氧传感器内部，使氧传感器输出的信号失准，ECU不能及

时地修正空燃比。产生积碳，主要表现为油耗上升，排放浓度明显增加。此时，若将沉积

物清除，就会恢复正常工作。

3、氧传感果马蜂 器陶瓷碎裂

氧传感器的陶瓷硬而脆，用硬物敲击或用强烈气流吹洗，都可能使其碎裂而失效。因此，处

理时要特别小心，发现问题及时更换。

4、加热器电阻丝烧断

对于加热型氧传感器，如果加热器电阻丝烧蚀，就很难使传感器达到正常的工作温度而失去

作用。

5、氧传感器内部线路断脱。

由氧传感器的外观颜色看故障

氧传感器作为电子控制燃油喷射发动机的重要部件，对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，大有处。凡

装有用三元催化转换器降低排放污染的发动机，氧传感器是必不可少的。为了使三元催化转

换器的发动机达到最佳的排放净化效果，必须把可燃混合气的空燃比保持在理论空燃比附近

很窄的范围内，空燃比一旦偏离这个值，三元催化剂对一氧化碳、碳氢化合物和氧化氮的净

化能力将急剧下降。氧传感器就是用来监测实际空燃比与理论空燃比相比较是浓还是稀的一

个重要装置。

氧传感器一般安装在排气歧管或者前排气管内，通过导线连接器与电子控制器(ECU)

相连接。目前，氧传感器有两种不同的结构形式。一种是以氧化锆为测试敏感元件的氧化锆

式传感器，另一种是利用二氧化钛为敏感材料的氧化钛式什么是a股b股 传感器。这些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。例如，对氧化锆式传感器而言，传感器内侧通大

气，外侧暴露在排气管中，离温时(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。

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虾怎么炸又酥又脆 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。

氧传感器性能的检查分为三种情况，一是检测传感器电阻;二是测量氧传感器电压输出

信号的变化;三是观察氧传感器外观的颜色。

检查氧传感器电阻。当发动机温度达到正常后，拔下氧传感器的导线连接器，用电阻表

检测压力传感器的端子之间的电阻值，电阻值应符合具体车型标准值的要求(一般为

4-40)，如电阻值不符合要求，则应更换氧传感器。

氧传感器电压输出信号的检测，是在装好氧传感器的导线连接器后，从信号端子引出一

根导线，启动发动机，使发动机达到正常工作温度，并维持发动机怠速运转。此时，用电压

表检测氧传感器信号端子的输出电压。当拔掉某个气缸的高压分火线(断火)，排气中的含氧

量将下降，如果电压表指示的电压有所蜜蜂的英文 升高，说明传感器性能良好(氧传感器输出电压一般

在0.2-0.9V之间，其变化范围在0.5V左右)。测试时应注意：不能短路传感器接柱;正、

负接头不能弄错，电压表负极表笔接蓄电池负极，正极表笔接传感器信号线。

在对氧传感器进行检查时，有时通过观察氧传感器顶尖的颜色也可知道故障原因。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。黑色顶尖的氧传感器是由碳污染造成的，拆下后，应清除其上

的积碳沉积。当发现氧传感器顶尖为红棕色，则说明氧传感器受铅污染，这是由于汽车使用

了含铅汽油所致。有研究资料表明，汽车在使用含铅汽油500公里左右，氧传感器的整个

性能将基本丧失，从而使三元催化转换器中毒，使其净化效率大大降低，甚至不起净化作用。

如果发现氧传感器具有白色的顶尖，这说明是硅污染造成的，这是由于发动机在维修时，使

用了不符合要求的硅密封胶，此时必须更换氧传感器。任何含有醋酸(起硫化作用)的硅密封

胶都会损害氧传模器。硅胶也叫室温硫化(RTV)胶。含醋酸的硅胶，如果用于发动机上润滑

油流动的部位，醋酸会蒸发进入曲轴箱或者气门区，然后经过废气再循环系统进入进气管，

在正常工况下，就会姻缘符 经发动机由排气管排出，从而损害氧传感器。

汽车发动机氧传感器信号波形分析(图)

随着汽车排放法规的逐渐严格和对汽车排气污染控制的重视，“电喷”加三元催化器的发动机

正成为普遍配置。这种发动机采用了混合气成分的闭环控制和三元催化反应装置的联合使用

技术，是汽油机有效的排气净化方法。在这一系统中，氧传感器是进行闭环反馈控制的主要

元件之一，必不可少。正常工作时，氧传感器随时测定发动机排气管中的氧含量(浓度)，以

检测发动机燃烧状况。因此，当发动机出现燃烧故障时，必然引起氧传感器电压信号的变化，

这就为通过观察氧传感器的信号波形判断发动机某些故障提供可能。很多资料显示其效果很

好。

1.氧传感器的一般作用

如图1所示，要使三元催化转化器全面净化CO、HC和NOX这三种有害气体，必须保

证混合气浓度始终保持在理论空燃比(14.7)附近的狭小范围内。一旦混合气浓度偏离了这

个狭小范围，则三元催化转化器净化能力便急剧下降。保证混合气浓度在理论空燃比附近，

“电喷”系统和氧传感器的配合是很好的解决方案。

图1转换效率随空燃比变化曲线

氧传感器检测排气中的氧浓度，并随时向微机控制装置反馈信号。微机则根据反馈来的

信号及时调整喷油量(喷油脉宽)，如信号反映混合气较浓，则减少喷油时间；反之，如信号

反映混合气较稀，则延长喷油时间。这样使混合气的空燃比始终保持在理论空燃比附近(见

图2)，这就是燃料闭环控制或称燃料反馈控制。

图2反馈控制原理图

2.氧传感器的正常波形

常用的汽车氧传感器有氧化锆式和氧化钛式两种。以氧化锆式为例，正常情况下当闭环

控制时(见图3)，氧传感器的电压信号大约在0至1V之间波动，平均值约450mV。当混

合气浓度稍浓于理论空燃比时，氧传感器产生约800mV的高电压信号；当混合气浓度稍

稀于理论空燃比时，氧传感器产生接近100mV的发展团员 低电压信号。当然，不同类型的氧传感

器其实际波形并不完全相同。有关和平的名言 朱军老师曾总结说：“一般亚洲和欧洲车氧传感器(博世)信号

电压波形上的杂波要少，尤其是丰田凌志车氧传感器信号电压波形的重复性好，而且对称、

清楚，美国车（不是采用亚洲的发动机和电子反馈控制系统）杂波要多。”但需要指出，氧

化钛型氧传感器反馈给发动机电控单元的电压，一般是1V范围内变化，也有少数的是5V

范围内变化的。

图3正常的多点喷射发动机氧传感器波形