谈谈前氧传感器的检测

摘 要：阐述前氧传感器的结构、工作原理、作用和分类，重点介绍前氧传感器的检测方法。

关键词：前氧传感器；结构；作用；分类；工作原理；检测方法

现在汽车是越来越多，但人民对汽车的环保节能要求也越来越高，简单说的话，前氧传感器对汽车就是起到环保节能的作用。前氧传感器安装在汽车排气管上，通过对尾气中氧含量的检测，信号传给ECU，ECU就能判断刚燃烧完的混合气是浓是稀，来修正下次喷油量，使混合气空燃比无限接近最佳空燃比。

一、 前氧传感器安装位置

一般车型都有两个氧传感器，安装在汽车的排气管上，具体是安装在排气管的三元催化器前面，称作前氧传感器（又称上游氧传感器），在三元催化器后面的，称作后氧传感器（又称下游氧传感器）。前、后氧传感器结构是一样，但起得作用完全不一样。

二、前氧传感器的作用

前氧传感器的作用是检测汽车尾气中氧的含量，将信号反馈给给ECU，ECU根据此信号（前氧传感器信号属于反馈信号）判断混合气过浓（电压0.45～0.9V）或者过稀（0.10～0.45V），如果混合气过浓则修正下次喷油偏稀，混合气过稀则修正下次喷油偏浓，使混合气尽可能接近最佳空燃比。

三、氧传感器的类型

氧传感器有氧化锆式和氧化钛式2种类型，其中应用最多的是氧化锆式氧传感器。

四、氧传感器的结构和工作原理

1、氧化锆式氧传感器

①、结构

氧化锆式氧传感器的基本元件是氧化锆陶瓷管（固体电解质），也称锆管，如图一所示。锆管固定在带有安装螺纹的固定套中，内外表面均覆盖着一层多孔性的铅膜，其内表面与大气接触，外表面与废气接触。氧传感器的接线端有一个金属护套，其上开有一个用于锆管内腔与大气相通的孔，导线将锆管内表面铂电极经绝缘套管从此接线引出。

②、工作原理

氧化锆式氧传感器在温度超过300℃的工作原理，如图二所示。锆管的陶瓷体是多孔的，渗入其中的氧气，在温度较高时会发生电离。由于锆管内（连通大气）、外侧（排气流过）含氧量不同，存在氧的浓度差，因而氧离子从大气侧向排气一侧扩散，使锆管成为一个微电池，在两铂极间产生电压。混合气过浓时，排气中的氧含量偏少，使得锆管内、外侧的氧浓度差大，产生的电压为0.45～0.9V；混合气过稀时，排气中的氧含量偏多，使得锆管内、外侧的氧浓度差小，产生的电压为0.10～0.45V。

2、氧化钛式氧传感器

①、结构

氧化钛式氧传感器是利用二氧化钛材料的电阻值随排气中氧含量的变化而变化的特性制成的，故又称电阻型氧传感器。氧化钛式氧传感器的外形和氧化锆式氧传感器相似，在传感器前端的护罩内是一个二氧化钛厚膜元件，如图三所示。

②、工作原理

纯二氧化钛在常温下是一种高电阻的半导体，但表面一旦缺氧，就会出现缺陷，电阻随之变小。由于二氧化钛的电阻也随温度变化而变化，因此，在二氧化钛式氧传感器内部也有一个电加热器，以保持氧化钛式氧传感器在发动机工作过程中的温度恒定不变。如图四所示，ECU的1V电压端子2将一个恒定的1V电压加在氧化钛式氧传感器的一端，传感器的另一端与ECU的输出电压端子4相接。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变化，ECU的输出电压端子上的电压也随着变化。当输出电压端子上的电压高于参考电压（0.45V），ECU判断混合气过浓（0.45～0.9V）；当输出电压端子上的电压高低于参考电压（0.45V），ECU判断混合气过稀（0.1～0.45V）；

五、前氧传感器的检测

1、前氧传感器的端子

以前汽车的前氧传感器一般是2个端子，即信号电压正极、信号电压负极，而现在大部分汽车的前氧传感一般都是四个端子，除了信号电压正极、信号电压负极外，还有加热器正极、加热器负极。那前氧传感器为什么要带有加热器呢？因为氧化锆式氧传感器需要在超过温度300℃才开始工作，如果没有加热器，前氧传感器单靠排气加热，会使前氧传感器在发动机工作后数分钟才工作，导致发动机属于开环控制，而带有加热器的前氧传感器在发动机起动后20～30s就可以开始工作。氧化钛式的前氧传感器也需要安装加热器，才可以保持氧化钛式氧传感器在发动机工作后温度恒定不变。

2、区别前氧传感器端子

汽车拧到ON档，用万用表20V电压档检测前氧传感器插头端子，有12V电压的是加热器正、负极，另外两个端子是信号正、负极；用万用表200Ω电阻档检测前氧传感器本身端子，有电阻（一般为1～40Ω，不同车型数值有区别）的两个端子是加热器正、负极，电阻无穷大的两个端子是信号正、负极。

3、前氧传感器的检测方法

①、用万用表检测

用万用表检测，主要是检测前氧传感器加热器的端子，判断其好坏。汽车拧到ON档，用万用表20V电压档检测前氧传感器的加热器插头端子，数值约12V（与蓄电池电压相同），前氧传感器的加热器线路正常，如果电压为0V，说明有一根电线断路。负极接在发动机上检测，能测出12V，则是加热器的负极线断路，如果都是0V，则是加热器的正极线断路。用万用表200Ω电阻档检测前氧传感器本身的加热器端子，有电阻（一般为1～40Ω，不同车型数值有区别），说明前氧传感器加热器正常，如果电阻无穷大，说明加热器本身线圈断路。前氧传感器加热器损坏，则发动机起动后，前氧传感器工作滞后，发动机刚起动前几分钟属于开环控制。

②、诊断仪检测

用诊断仪检测，主要是检测前氧传感器的信号工作状态，是否正常。先连接好诊断仪，汽车拧到ON档，打开诊断仪，读取前传感器的数据流（电压值）。起动汽车约1分钟后，观察前氧传感器数据变化，前氧传感器输出的电压会在0.1～0.9V之间不断变化（通常每10s内变化8次以上），并且一般是以0.45V作为中间线不断的上下变化。读取前氧传感器的波形，如图五所示。

如果信号电压一直在0.45～0.9V之间变化或者一直在0.1～0.45V之間变化，都说明前氧传感器损坏，更换前氧传感器。如果前氧传感器损坏，会导致汽车加速不良或者耗油等故障出现。

参考文献：

1、 任惠珠、羌春晓. 汽车电控发动机构造与维修 中国劳动社会保障出版社，2009

2、 解国林、吕江毅.汽车发动机电控系统结构检修 天津科学技术出版社，2011

3、 谭本忠 汽车波形与数据流分析 机械工业出版社 2011

作者简介：林敏，海南省技师学院讲师，毕业于东北大学，作者单位：海南省技师学院车辆工程系。