發布日期：2022-10-09 點擊率：32
氧傳感器的功能：為什么氧傳感器總是壞？ 第1張" title="氧傳感器的功能：為什么氧傳感器總是壞？ 第1張-傳感器知識網"/>
上一次我們分析了氧傳感器為什么會壞掉，這次我們來講講氧傳感器到底是如何工作的？
起源1889年德國物理化學家Nernest能斯特發現“熱力學第三定律”即能斯特方程。發現穩定的氧化鋯在高溫下呈現離子導電現象，到1976年BOSCH公司將這項技術開發應用到沃爾沃轎車，隨后得到廣泛應用。
基礎原理氧化鋯(ZrO2)是典型離子體，在600℃以上成為氧的快離子導體，人們稱他為固體電解質，這種陶瓷材料對氧具有高度敏感性，被廣泛應用于氧探頭。氧化鋯(ZrO2)是離子導電體，它是通過晶格內的氧離子空位來實現導電的。在氧化鋯電解質(ZrO2管)的兩側分別燒結多孔鉑(Pt)電極，在一定溫度下，當電解質兩側氧濃度不同時，高濃度側的氧分子(O2)被吸附到鉑(Pt)電極上與電子(4e)結合形成氧離子(O2-)，使該電極帶正電(+)，氧離子(O2-)通過電解質的氧離子空位遷移到氧濃度低的Pt電極上放出電子，轉化成楊分子(O2)，使該電極帶負電。
這樣兩個電極間會產生一個電動勢，氧化鋯、Pt電極、兩側不同的氧濃度氣體組成氧探頭即氧化鋯濃差電池(也叫能斯特電池)，其方程就是著名的能斯特方程：
公式中：
ES – 能斯特參考電壓，
R - 氣體常數8.314J/(mol·K)，
T - 絕對溫度，
F –法拉第常數C.mol-1，
Po2– 測量氣他中氧分壓，
Poref– 參考氣他氧分壓(通常為20.95%的標準空氣)。
通過公式可知，當空氣為參考氣體，在知道能斯特電壓及被測氣體溫度后，便可知道被測氣體的濃度，氧傳感器正是利用這一原理制成的。
窄域氧傳感器最初BOSCH利用上述原理制作了四線窄域氧傳感器，其結構體如下，氧化鋯元件內外壁都設置具有催化作用的多孔鉑(Pt)電極，其內側與氧濃度高的大氣連通。由于氧傳感器的氧化鋯材料在350℃或更高溫度是才可以引導氧離子擴散，所以專門設計了加熱單元來加熱氧化鋯電解質以使傳感器盡快進入工作狀態。
當氧傳感器內外表面濃度差增大時，所產生的的Nernst電壓也隨之增加，當尾氣為濃混合氣(λ
加熱型氧傳感器（HO2S）
為使發動機滿足排放、駕駛性能以及燃油經濟性的要求，ECM必須能夠確定燃油混合氣的狀態對發動機效率影響的效果。這是通過氧傳感器來完成的。氧傳感器安裝在排氣管中，用于檢測排氣廢氣中氧的含量。ECM根據氧傳感器的信號來判斷混合氣的濃度以及燃燒效果。
在帶有隨車診斷系統（OBD）的汽油車輛上，安裝有兩個氧傳感器，分別為（上游氧傳感器）和后氧傳感器（下游氧傳感器）。
前氧傳感器安裝于三元催化器前部的排氣歧管上，后氧傳感器安裝于三元催化器后部的排氣管上。
氧傳感器電路包括控制模塊、氧傳感器、連接器和引線。傳感器由串聯在一起的可變電壓源和電阻構成。電壓源向控制模塊產生零至某電壓之間的模擬電壓信號。電阻的作用是在傳感器與控制模塊間發生對地短路時，防止傳感器過載。
（汽車維修技術網
氧傳感器主要是由二氧化鋯陶瓷以及內外表面的薄薄的一層鉑組成。內側空間充滿富氧的外界空氣，外表面暴露在廢氣中。傳感器內裝有加熱電路，著車后加熱電路工作使傳感器快速達到正常工作所需的350℃左右，因此此類氧傳感器也稱為加熱型氧傳感器（HO2S）。
氧傳感器的工作是通過將傳感陶瓷管內外的氧離子濃度差轉化成電壓信號輸出來實現的，當傳感陶瓷管的溫度達到350℃時，即具有固態電解質的特性。由于其材質的特殊，使得氧離子可以自由地通過陶瓷管。正是利用這一特性，將濃度差轉化成電勢差，從而形成電信號輸出。
若混合氣濃度偏濃，燃燒后的廢氣中的氧含量較少，則陶瓷管內外氧離子濃度差較高，電勢差偏高，大量的氧離子從內側移到外側，輸出電壓較高（接近0.8V~1.0V）。
若混合氣濃度偏稀，廢氣中氧含量較多，則陶瓷管內外氧離子濃度差較低，電勢差較低，僅有少量的氧離子從內側移動到外側，輸出電壓較低（接近0.1V）。
當混合氣處于理論空燃比14.7：1（λ=1）附近時，傳感器電壓變化率最高，瞬間出現0.45V的電壓。
上游氧傳感器（HO2S-1）
上游氧傳感器通過檢測排氣中氧的含量來反映混合氣的濃度，并向ECM提供反饋信號，用于修正混合氣的空燃比。如果車輛在其運行工況下得到正確量的燃油，氧傳感器將圍繞一個預定的轉換點來回變動。如果電壓值一直比轉換點高或低，表明車輛的混合過濃或過稀。
下游氧傳感器（HO2S-2）
下游氧傳感器的作用是監測三元催化器的性能是否符合OBD要求。三元催化器正常工作時，下游氧傳感器檢測信號電壓值相對穩定，不經常發生轉換。這是因為：如果三元催化器工作正常，大多數的氧將被使用或存儲在催化器里。
故障現象及診斷：
氧傳感器信號出現異常時，可能會導致怠速不良、加速不良、尾氣超標、油耗過大等故障。
氧傳感器的主要故障原因包括：
1．潮濕水汽進入傳感器內部，溫度驟變，探針斷裂。
2．傳感器“中毒”（鉛Pb，硫S，鎳Br，硅Si）。
3．連接器或線路斷路/短路。
氧傳感器性能檢查：
為了判斷氧傳感器的性能好壞，一般包括加熱電路檢測和信號電路的檢測。
1．加熱器電路檢測：
斷開氧傳感器連接器，使用萬用表測量加熱電路兩個端子之間的電阻，應符合以下標準。（注意：傳感器的溫度對電阻值的影響很大，測量時要確保傳感器加熱器的溫度恰當。）
HO2S-1：5.0 - 6.4Ω，在20℃（68°F）時。
HO2S-2：11.7 - 14.5Ω，在20℃（68°F）時，（對歐Ⅳ車輛：HO2S-2：5.0 - 6.4Ω，在20℃）。
2．氧信號電路檢測：
連接傳感器連接器，怠速運轉發動機并使氧傳感器工作溫度達到350℃，使用萬用表分別檢測傳感器信號端子的電壓值。上游氧傳感器在0.1~0.9V之間波動，變化快速；下游氧傳感器保持0.6~0.8V左右，比較平穩。
（1）作用 后氧傳感器（監控用傳感器）用于監控調控用傳感器。此外，還具有監控廢氣觸媒轉換器的功能。
（2）工作原理
后氧傳感器是普通的氧傳感器，有4個PIN角：
PINT：加熱電源線。
PIN2：加熱搭鐵線。
PIN3：傳感器搭鐵線。
PIN4：傳感器信號線。
上述原理為通過比較廢氣和大氣中的氧的濃度差，當廢氣中氧的含量高，濃度差小，電壓值就小，接近0V;當廢氣中氧的含量低，濃度差大，電壓值就高，接近1V;當濃度差發生改變時，電壓值會在0～1V之間變化。
為使廢氣觸媒轉換器后的氧傳感器達到運行準備狀態，需要一個約350℃的溫度，因此，需對所有氧傳感器進行加熱。
（3）氧傳感器調校值 氧傳感器調校值（混合氣調校）用于補償混合氣引起的部件公差和老化影響。例如過剩空氣和燃油壓力同樣影響氧傳感器調校值（部分補償）。因此，無法給出一個故障的準確調節極限。
氧傳感器調校可按照如下方式區分：
1）混合氣加法調校。
2）混合氣乘積式調校。
混合氣加法調校在怠速下或者在接近怠速的范圍內起作用。隨著發動機轉速的增大，影響越來越小。過剩空氣對其影響較大。混合氣乘積式調校在整個特性曲線上起作用，燃油壓力會對其產生一定影響。
現代汽車發動機在三元催化轉換器前后分別安裝一個氧傳感器。
催化器前氧傳感器是一個寬頻氧傳感器，可在一個較大范圍內測定出廢氣中的氧氣濃度，從而推斷出燃燒室內的空燃比，發動機控制單元根據氧傳感器信號計算噴油時間；
三元催化轉換器后氧傳感器用于測量廢氣中的剩余氧含量，發動機控制單元根據廢氣中剩余氧含量可以推斷出催化轉換器的催化功能。為了使傳感器更快地進入工作狀態，每個氧傳感器都安裝有加熱器。氧傳感器的安裝位置如下圖。
EA211發動機氧傳感器的安裝位置▲
A888發動機氧傳感器的安裝位置▲
氧傳感器工作原理 介紹
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燃比，保證產品質量及尾氣排放達標的測量元件。它是目前最佳的燃燒氣分測量方式，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。
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并反饋給電腦，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。
氧傳感器的作用介紹
排氣管上有兩個氧傳感，前面的叫前氧傳感器，后面的叫后氧傳感器，他們的作用大同小異。
氧傳感器的作用是感知發動機排出的尾氣含氧量，通過電壓的形式給發動機電腦信號，發動機電腦通過氧傳感器的信號來控制噴油量，如果氧傳感器損壞會出現油耗增加的問題，氧傳感器如果松動也是不可以，因為松動就會漏氣，漏氣以后氧傳感器給電腦的信號就有可能不準確，影響發動機的動力和油耗所以如果松動的還是要盡快修好的。
前氧傳感器作用
前氧傳感器的作用是檢測發動機燃燒是否充分，檢測尾氣中的氧含量，氧傳感器再發送信號給發動機電腦板，電腦板再調節發動機的噴油量，從而讓發動機達到最佳工作狀態，前氧傳感器一般400度左右開始工作！
后氧傳感器作用
后氧傳感器（監控用傳感器）用于監控調控用傳感器。此外，還具有監控廢氣觸媒轉換器的功能。
后氧傳感器是普通的氧傳感器，有4個PIN角：
PINT：加熱電源線。
PIN2：加熱搭鐵線。
PIN3：傳感器搭鐵線。
PIN4：傳感器信號線。
上述原理為通過比較廢氣和大氣中的氧的濃度差，當廢氣中氧的含量高，濃度差小，電壓值就小，接近0V;當廢氣中氧的含量低，濃度差大，電壓值就高，接近1V;當濃度差發生改變時，電壓值會在0～1V之間變化。
氧傳感器是測尾氣中氧含量多少來判斷混合氣的濃度，也就一個反饋傳感器。時刻監視混合氣，讓發動機處于最佳混合氣燃燒狀態。來保證尾氣的排放達標，如果壞了可以會失準，導致油耗增高和尾氣超標！
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