一、氧传感器简介

一、氧传感器简介

1. 氧传感器燃油反馈控制系统

氧传感器是燃油反馈控制系统的重要部件，用汽车示波器观察到的氧传感器的信号电压波形能够反映出发动机的机械部分、燃油供给系统以及发动机电脑控制系统的运行情况，并且，所有汽车的氧传感器信号电压的基本波形都是一样的，利用波形进行故障判断的方法也相似。

2. 氧传感器与三元催化器

发动机电脑利用氧传感器的输出信号来控制混合气的空燃比，即令空燃比总是在理论空燃比14.7的上下波动。这不仅是发动机进行安全燃烧的要求，也是三元催化器中两种主要化学反应（氧化和还原）的需要。要想优化氧化过程，就必须有足够的氧，也就是三元催化器需要稍稀的混合气；而为了优化还原过程，氧气量又必须少，为此，三元催化器又需要稍浓的混合气。但混合气不可能同时既是浓的又是稀的，所以，汽车工程师在设计燃油反馈控制系统时将混合气设计成从稍浓至稍稀，再从稍稀至稍浓这样的循环变化，使碳氢化合物（HC）和一氧化碳（CO）氧化反应过程的需要和氮氧化合物（NOx）还原反应过程的需要都能得到满足。由此可知，为了使燃油反馈控制系统正常工作，氧传感器输出的信号电压必须能够高、低变化。发动机工作时，发动机电脑根据各种传感器（例如：空气流量计、进气压力传感器、节气门位置传感器等）的输入信号来计算混合气的空燃比并控制喷油器喷油，使空燃比十分接近14.7。随后，发动机电脑又根据氧传感器的信号发出加浓或减稀的命令，这就使三元催化器的效率大大提高，同时又延长了它的使用寿命。

好的氧传感器是非常灵敏的，但其信号也极易受干扰。若发动机有故障，氧传感器的输出信号一定会有反应。所以，当氧传感器的信号电压波形正常时就可以断定整个发动机控制系统的工作是正常的或对发动机的修理是成功的。

在汽车示波器上进行氧传感器信号电压波形分析，通常称为氧反馈平衡测试（Oxygen Sensor Feedback Balance），简称O2FB。

二、氧传感器波形分析

1. 基本概念：

a.上流动系统（Upstream System）

上流动系统是指位于氧传感器前的，包括传感器、执行器、发动机电脑的发动机各系统（包括辅助系统），即在氧传感器之前的影响尾气的所有机械部件和电子部件。例如：进气系统、废气再循环系统、发动机电脑控制系统等。

b. 下流动系统（Down Stream System）

下流动系统是指位于氧传感器后面的排气系统部分，包括三元催化器、排气管和消声器等。

c. 闭环（Close Loop）

闭环控制应用在汽车上是在电控汽车出现以后才有的。我们这里所讲了闭环是指在燃油控制系统中，发动机电脑根据氧传感器的反馈信号不断调整混合气的空燃比，使其稳定在理论空燃比14.7附近的过程。

2. 氧传感的失效过程

在氧反馈平衡的测试中，首先就是测试氧传感器的输出信号，由于汽车尾气及排气温度的原因，使氧传感器的工作条件极其恶劣。因此造成一般无加热器的氧传感器的寿命约为5~8万公里，而有加热器的氧传感器的寿命比无加热器的氧传感器长3万公里。

氧传感器的失效过程都是缓慢进行的，首先是它的响应速度变慢，输出信号的幅度变低，最后是输出信号不变化或完全没有信号输出。这时就会有故障代码出现，发动机检查灯或故障指示灯也会亮。

除了由于使用年限或行驶里程的增加而导致氧传感器的正常失效外，氧传感器还可能因汽油中含铅或冷却液中的硅胶腐蚀而提前失效，氧传感器的衬垫在维修过程中被拆掉所造成的尾气泄漏也会导致氧传感器提前失效。还有一些潜在的因素，例如燃油压力过高、喷油器损坏、发动机电脑和传感器损坏以及操作不当等，也都可能导致氧传感器提前失效。然而，导致氧传感器提前失效的首要原因是由

发动机混合气过浓所造成的炭堵塞。

3. 氧传感器的信号电压

通常有这样的说法，即在诊断燃油反馈控制系统之前应启

动发动机，直至它进入“闭环”状态。在有些书中则写道：“启

动发动机后要让它在2500r/min运转2～3min，直到氧传感器产

生变化的电压信号。”这使许多技术人员认为氧传感器会自动

产生变化的信号电压。事实上是，氧传感器信号电压的变化是

由尾气中氧含量的变化所引起的。发动机电脑通过调整喷油器

的喷油量来改变混合气的浓稀时，自然造成尾气中氧气含量相应变化，即混合气浓时，氧含量减少，反之

则氧气含量增加。改变混合气也改变了尾气中的氧含量，安装在排气管中的氧传感器感知到这个变化后，便输出相应的、不同的电压信号。因此，如果氧传感器输出的电压信号不正常或根本不变，并不意味着必须更换氧传感器。因为还有一个可能是上流动系统出现了故障（某些部件损坏）。如果尾气中的氧含量不发生变化（例如固定在浓或固定在稀状态），那么，即使按照要求将发动机以2500r/min的转速运转2~3min，氧传感器的信号电压值也是不会发生变化的。

汽车示波器显示的氧传感器信号电压波形相当于对病人检查时做的心电图，从心电图上可以看到脉搏跳动的状况，而从氧传感器的信号电压波形图上则可以看出汽车燃油反馈控制系统的状况棗是否工作或进入了闭环状态。

图1表示在发动机启动后氧传感器输出的信号电压。

由图可见，波形先逐渐升高到450mV，然后进入升高和下降（混合气变浓和变稀）的循环。后面波形的波动表示燃油反馈控制系统进入了闭环状态。当然，只有当氧传感器在无故障时电压波形才能反映燃油反馈控制系统的状况；如果氧传感器有故障，那么它所产生的波形就不一定反映的是燃油反馈控制系统的状况了。

由于氧传感器所处的环境比心电图仪的传感器所处的环境差得多，所以在观察氧传感器波形前必须先测试氧传感器本身，即必须在确认其本身是否正常后，才能对氧传感器的信号波形进行诊断分析，这就是在氧反馈平衡测试步骤中第一步要测试氧传感器的原因。

三、氧传感器的检查

1. 加热线电压的检查

在实践中，我们一般会遇到以下几类氧传感器：1线、2线、3线、4线。而现在大部分电控汽车使用的都是3线或4线加热式氧传感器。因此，对于这一类氧传感器首先应检查加热线的电压是否正常，即在打开点火开关或启动发动机后应有12V电压。如果没有加热电压，则氧传感器必然工作不良。

2. 氧传感器内加热电阻的检查

如果加热线电压正常，则接下来应检查氧传感器内加热电阻的好坏。一般正常值为几欧姆，如果加热电阻无穷大或为零，则说明电阻开路或短路，这样势必造成氧传感器工作不良。

3. 接地线的检查：

1线式氧传感器靠本身与排气管形成接地回路，对于2线式氧传感器，一般黑色线为接地线，测量其接地压降，应小于100mv为好，3线式氧传感器与2线式氧传感器的检测方法相同。对于4线式氧传感器，由于它有两根接地线，一根为加热线的接地线，另一根为信号线的接地线，因此两根接地线应分别测量，以确定其是否正常。

做完以上的检查，则基本上可以断定传感器本身是

否工作良好，以便为接下来的氧传感器信号测试做准备。因为以上任何一项检查如果有问题，都将导致氧传感器工作不良，而使其输出信号电压失准或没变化，从而使对氧传感器信号的测试失去意义。

4. 氧传感器信号的测试

测试氧传感器有两种常用方法：丙烷加注法和急加速法。

1)丙烷加注法

氧传感器信号测试中有3个参数（最高信号电压、最低信号电压和混合气从浓到稀时信号的响应时间）需要检查，只要在这3个参数中有1个不符合规定，氧传感器就必须予以更换。更换氧传感器以后还要对新氧传感器这3个参数进行检查，以判断新的氧传感器是否完好。测试步骤（氧化钛型传感器和氧化锆型传感器都适用）如下：

a.连接并安装加注丙烷的工具。

b.把丙烷接到真空管入口处（对于有PCV系统或制动助力系统的汽车应在其连接完好的条件下进行测试）。

c.接上并设置好汽车示波器。

d.启动发动机，并让发动机在2500r/min下运转2～3min。

e.使发动机怠速运转。

f.打开丙烷开关，缓慢加注丙烷，直到氧传感器输出的信号电压升高（混合气变浓），此时一个运行正常的燃

油反馈控制系统会试图将氧传感器的信号电压向变小（混合气变稀）的方向拉回，然后继续缓慢地加注丙烷，直到该系统失去将混合气变稀的能力。接着再继续加注炳烷，直到发动机转速因混合气过浓而下降100～200r/min。这个操作步骤必须在20～25s内完成。

g.迅速把丙烷输入端移离真空管，以造成极大的瞬时真空泄漏（这时发动机失速是正常现象，并不影响测试

结果），然后关闭丙烷开关。

h.待信号电压波形移动到示波器显示屏的中央位置时锁定波形，测试完成。接着就可以通过分析信号电压波

一个好的氧传感器应输出如图2所示的

信号电压波形，其3个参数值必须符合表1

所列的值。一个已损坏的氧传感器可能输出

如图3所示的信号电压波形，其中，最高信

号电压下降至427mV，最低信号电压<0，混

合气从浓到稀时信号的响应时间却延长为

237ms，所以这3个参数均不符合标准。用汽

车示波器对氧传感器进行测试时可以从显示

屏上直接读取最高和最低信号电压值，并且

还可以用示波器游动标尺读出信号的响应时

间（这是汽车示波器特有的功能）。汽车示

波器还会同时在其屏幕上显示测试数据值，

这对分析波形非常有帮助。

如果有关闭丙烷开关之前，发动机怠速

运转时间（即混合气达到过浓状态的时间）

超过25s，则可能是氧传感器的温度太低，

这不仅会使信号电压的幅值过低，而且还会

使输出信号下降的时间延长，造成氧传感器

不合格的假象。因此，在检测前应将氧传感

器充分预热（即让发动机在2500r/min下运

转2～3min）。如果发动机仅怠速运转5s，

就可能有1个或多个参数不合格，而这个不

合格并不说明氧传感器是坏的，只是测试条

件没有满足的缘故。

多数损坏的氧传感器都可以从其信号电

压波形上明显地分辨出来，如果从信号电压

波形上还无法准确地断定氧传感器的好坏，

则可以用示波器上的游动标尺读出最大和最

小信号电压值以及信号的响应时间，然后用

这3个参数来判断氧传感器的好坏。（未完待续）

（2）急加速法

对于一些1988年以后生产的汽车，用丙烷加注法测试氧传感器是非常困难的，因为这些汽车的发动机控制系统具有真空泄漏补偿功能（采用速度密度方式进行计量空气流量，如安装正气压力传感器等），能够非常快地补偿较大的真空泄漏，所以氧传感器的信号电压不会降低。这时，在测试氧传感器的过程中一般要用手动真空泵制造出一定的真空度，使进气压力传感器感测到的压力保持稳定，然后再用急加速法来测试氧传感器。

急加速法测试步骤如下：

a. 以2500r/min的转速预热发动机和氧传感器2～6min，然后再让发动机怠速运转20s。

b. 在2s内将发动机节气门从全闭（怠速）至全开1次，共进行5～6次。但是，不要使发动机空转转速超过4000r/min，只要用节气门进行急加速和全减速就可以了。

c. 定住屏幕上的波形（见图4），接着就可根据氧传感器的最高、最低信号电压值和信号的响应时间来判断氧传感器的好坏。（在信号电压波形中，上升的部分是急加速造成的，下降的部分是减速造成的。）这里要特别提到二氧化钛型氧传感器，现在一般电控汽车上的氧传感器都是二氧化锆型的，其输出信号的电压范围为0～1V，而二氧化钛型氧传感器输出信号为5V或1V的可变电压信号，它的工作原理与发动机冷却液温度传感器（ECT）和进气温度传感器（IAT）相似。我们知道ECT和IAT都是一个可变电阻器，其电阻值随着温度的变化而变化，氧化钛型氧传感器的电阻值则随其周围氧含量的变化而变化。发动机电脑为读取这个可变电阻两端的电压降，通常提供一个参考工作电压，一般是1V（也有的是5V）。

大多数氧化钛型氧传感器用在多点燃油喷射系统中，在4.0L切诺基和Wsanglers(1991年以前)吉普车、3.0L 的克莱斯勒Eahle和Summit汽车、1986年以后的日产300ZX和Stanza 4WD汽车、1982年以后的日产千里马和Sentre

汽车、1983年以后和近期的日产D21货车以及一些1988年以后的丰田汽车上氧传感器用5V参考电源，在其他汽车上用1V参考电源。除了吉普车的5V氧化钛型氧传感器系统以外，其他汽车氧化钛型氧传感器都具有与氧化锆型氧传感器相同的性能。在吉普公司4.0L汽车上的氧传感器有2个特点：

a. 该氧传感器信号电压的变化是从0V到5V，而不是从0V到1V。

b. 该氧传感器的信号电压与其他氧传感器的信号电压相反，混合气浓时电压低，混合气稀时电压高（见图5、图6）。

氧化钛型氧传感器和氧化锆型氧传感器的信号响应时间一般是相同的。

5、三种不同燃油供给系统中的氧传感器波形

通常有三种不同的燃油喷射系统：反馈式化油器（FBCARB）系统、节气门体燃油喷射（TBI）即单点喷射系统

和多点式燃油喷射（MFI）系统。由于它

的结构、原理不同，其氧传感器的信号

也稍有不同。

（1）反馈式化油器系统

在相同的时间内，该系统氧传感器

的信号电压变化最少。因为系统的许多

部件，如空燃比控制线圈、针阀、主喷

油器或空气电磁阀都需要较长的时间才

能对发动机电脑的燃油控制命令作出反

应。此外，从混合气机械控制点至主喷

油口或针阀，再至氧传感器之间的通道

是最长的，所以使其电压变化的最低频

率为0.1Hz（如图7），最高频率约为1Hz

（如图8）。

另外，由于反馈式化油器系统电子

机械部分设计条件的限制，各缸的进气

通道长度不相等，因此使分配给各缸的

燃油量总是不相等的，这就可能使氧传

感器的信号电压波形带有杂波或尖峰，

因此，在该系统氧传感器的信号电压波

形中出现杂波是正常的。随着电控技术

的发展，多点燃油喷射系统的出现，这

种反馈式化油器系统在现代电控汽车上

已基本上不采用了。

（2）节气门体燃油喷射系统

节气门体燃油喷射系统（又称单点

式燃油喷射系统）由于有了一些改进，

因而优于反馈式化油器系统。该系统只

有一个喷油器，相当于反馈式化油器的

针阀、主喷油器或空气电磁阀。由于系

统的机械元件少了，所以它只需用较少的时间就可以响应系统的燃油控制命令，较迅速地改变喷油器的喷油量。因此，在相同的时间内，该系统氧传感器信号电压变化的频率较高，其频率为0.2Hz（怠速时）～3Hz（2500r/min时），如图9、图10所示。然而，该系统的进气通道及从喷油器到氧传感器之间的通道长度与反馈式化油器系统相比没有任何改进，而且分配到各缸的燃油量一般也是不同的，因此也可能导致传感器的信号电压有一些杂波和尖峰。（3）多点式燃油喷射系统：多点式燃油喷射系统大大改进了电子与机械部分设计，因而性能远远超过反馈式化油器系统及节气门体燃油喷射系统。由于每个汽缸分别配有一个喷油器，使该系统的进气通道明显缩短，从节气门体燃油喷射系统的喷油器或反馈式化油器的主喷射口到进气门的距离没有了，氧传感器信号电压变化的频率为0.2Hz （怠速时）～5Hz(2500r/min时)，如图11、图12所示。因此，该系统对燃油的控制更精确，氧传感器的信号电压波形更标准，三元催化器的效果更好。但因该系统分配到各缸的燃油实际上仍有微小误差，所以氧传感器的信号电压波形仍然会有少量杂波和尖峰。

四、氧反馈平衡测试中的几点提示：

1、开环怠速运转

有些轿车氧传感器的信号电压波形在短时间或怠速状态下是不变的，即固定在高或低电压上不变，这是发动机电脑的一种控制方式。在上述情况下，氧传感器的反馈信号不起作用，发动机电脑采用预先确定的混合气空燃比控制喷油。

在一些发动机中，二次空气喷射系统能够将空气泵进氧传感器之前的上流动系统，这会使氧传感器产生混合气一直稀的信号。80年代中期的福特汽车节气门体燃油喷射系统和本田汽车、1988年以后的亚洲轿车燃油喷射系统，当发动机在高于1500r/min的转速下持续运转后转到怠速运转时，也会进入“暂时开环怠速”状态约20s，这也是一种独特的燃油反馈控制方式，并非系统有故障。

2、“自我学习”记忆功能的擦除

在现代电控汽车上发动机控制电脑一般都具有“自我学习”功能，所谓“自我学习”简单地说就是控制电脑为了最佳地控制汽车而随着车况的变化随时进行汽车动态调整的过程，并把这些调整的数据记录下来作为以后调整的基础。这种学习功能体现在燃油反馈控制系统上，就会出现有些汽车在发动机修理后，发动机电脑不能立刻恢复对混合气空燃比的控制。这种情况通常发生在1988年以后生产的通用汽车和克莱斯勒轿车及各种型号的福特轿车上，并且轿车的型号越新，这种情况越多。由于控制电脑具有自我学习记忆功能，使得发动机在修理后，其状况与修理前有很大不同的情况下发动机电脑仍按记忆用控制修理前发动机的方法来控制修理后的发动机，致使发动机工作不正常，也就是说，此时发动机电脑未对发动机进行正常的控制。发动机电脑往往要在汽车行驶较长时间后才能恢复其正常的控制功能，有的甚至不能自己恢复，而需要采用适当的方法才能使它恢复对混合气空燃比的控制。一旦发动机电脑的控制功能得到了恢复，发动机的尾气排放和汽车的行驶能力都会有明显的改变。

恢复发动机电脑控制功能的方法2种：

a. 在两条不同的道路上试车，每次行驶约10min，行驶需包括所有主要的行驶方法，例如城市行驶、高速公路巡航控制下行驶、加速、怠速等。

b. 擦除发动机电脑的记忆，使发动机电脑能较快地进行“再学习”。现在一般可用专用检测仪来做，比较原始的方法是：拆开发动机电脑的电源线或地线约1min（有些轿车需要更长的时间）。对有些轿车还必须将蓄电池两个接柱上的导线都拆下，然后将两个接线连在一起约1min，使发动机电脑中的电容放电。接着还要驾驶汽车进行2个10min的行驶循环，同时在汽车示波器的显示屏中观察氧传感器的信号电压波形，以判断发动机电脑是否恢复了对混合气空燃比的控制。另外，对装有OBD-Ⅱ的汽车，还需要进行2个相似的行驶循环，以使其“再测试未准备好”故障码擦除。擦除发动机电脑的记忆只能作为最后的手段，因为在这个过程中其他的“学习控制”（如怠速控制）也将丢失。

3、关于“闭环”的不同含义

电脑诊断仪（解码器）显示的“闭环”与燃油反馈控制闭环并不完全相同，因为发动机电脑只要判定了下述3个条件成立，就立即报告电脑诊断仪燃油反馈系统进入了闭环，而此时燃油反馈控制系统却并不一定在真正地控制混合气的空燃比。这3个条件是：

a. 发动机电脑测出冷却液已达到规定的温度；

b. 从起动开始已经过了规定的时间；

c. 氧传感器的信号电压已数次越过450mV。

其中，氧传感器信号电压越过450mV的次数不一定是由发动机电脑控制混合气空燃比所引起的，而可能是由发动机加速和减速运转引起的。这说明在电脑诊断仪上的闭环指示并不表示燃油反馈控制系统是正常的，也不表明发动机的尾气排放是低的以及轿车的性能是最佳的，因此，只有根据氧传感器的信号电压波形才能正确地判断燃油反馈控制系统是否真正进入了闭环控制状态，才能对燃油反馈控制系统的状况作出正确的评价。

4、氧传感器信号电压波形分析时的注意事项

在许多带有自诊断系统的轿车上可以用电脑诊断仪来调取

故障代码或从发动机电脑中读出各种参数值，但在有些汽车（主

要是1987年以前生产的通用汽车）上用汽车示波器观察氧传感

器信号电压波形的同时不能使用电脑诊断仪，所以在这些汽车

上不要试图在连接电脑诊断仪的情况下用示波器来做氧反馈平

衡测试。当用电脑诊断仪进行故障诊断时，发动机电脑会进入

不同的工作方式，在某些情况下，它对混合气控制电磁阀的控

制命令或喷油器的喷油时间命令会发生改变，以致燃油反馈控

制系统的工作受到影响。当电脑诊断仪处于“故障代码和数据

方式”或“路试方式”时，许多燃油反馈控制系统的氧传感器

的信号电压会明显的偏高。

5、一氧化碳排放量（CO值）调整时的注意事项

a. 在CO值得到调整且混合气空燃比得到控制以后，用五

气体分析仪测试NOx(氮氧化合物)之前，要确认发动机在加速运

转时不产生爆震。

b. CO值高的状况，也就是混合气浓的状况，会产生燃烧温

度降低和NOx的排放量减少，而在调整CO值之后，也就是在降

低CO值之后，NOx排放量将增加。这时应仔细检查发动机的废气再循环系统是否正常、点火是否过早、冷却液温度是否过高和二次空气喷射装置是否工作在发动机的正常温度下，最后再用五气体分析仪测试发动机尾气中NOx的含量。

c. 当氧传感器波形是正常的时候，下流动系统空气可保持不变，但如果在下流动系统中出现氧气过多的情况，三元催化器就不能有效地使NOx减少，这时必须检修下流动空气系统中空气二次喷射装置。

五、氧反馈平衡测试步骤

因为氧反馈平衡测试既是发动机故障诊断的一个组成部分，又是对汽车维修后尾气排放合格性的最终确认，因此，综合前面讲过的内容可以参考下述步骤进行实车测试。

氧传感器探密

燃油控制很复杂，关系到机械、化学和电子控制系统。然而，从各个子系统来看，这些关系相当简单。不是吗？让我们仔细探讨一番。

首先让我们回忆一下相关的理论。我们知道普通的锆材料氧传感器可以在排气量少时（O2含量高），显示低电压（0～0.2V）读数，在排气量多时（O2含量低），显示高电压（0.8～1V）读数，即电压读数越低，表示O2含量越高。因为氧气传感器的检测对象为O2，任何不彻底的燃烧都会升高尾气中的O2含量，使PCM发出一个燃油富余信号。

为了验证这些理论，我们对一辆较新的装备有3.5L V6发动机的Honda Odyssey轿车进行检测。假设空气中O2的含量为21%，正常燃烧时尾气中的O2含量为0.5%，那么如果有一个汽缸缺火，尾气中的O2含量将会升高到4.0%[（21.0%÷6）+0.5%]。

我们再做下列一些假设：

1．在V6发动机中有缺火，尾气中的高O2含量引起氧气传感器显示低电压读数。

2．由喷油造成的点火失败也有同样的效果。

3．在尾气中有如此多的O2致使氧气传感器始终处于小读数状态，迫使反馈系统一直处于开环。

4．尾气中的CO和O2含量都比平时高。转换器把CO和O2氧化，使O2含量降低，从而氧气传感器读数增大。

好了，上面的假设是否正确，且看看试验结果吧。

图1显示的是Honda Odyssey轿车的发动机的O2含量和转速的记录，其中由于一个点火线圈失效而产生了缺火。可以注意到氧气传感器在大多数时间里都处于小读数状态，然而，所产生的瞬时高读数（高压到0.82V）是我们所没想到的，因为无论其它汽缸的进气量如何充足，O2含量都应大于4.0%。这就出现了一个关键的问题：如果氧气传感器仅仅是受到O2含量的影响，为什么在高O2含量时会产生大的读数（大读数表示O2含量低）呢？

再仔细看看图1，氧气传感器显示一个高的读数（0.85V），与预期的情况相反。

图2显示的是对同一个发动机汽缸在喷油系统出现故障时所进行的同样试验。可以注意到氧气传感器的读数与图1刚好相反，此时更长的时间停留在高读数状态。这和我们基于“氧气传感器仅仅受到氧气影响”的预测相反，实际上的O2含量与预测不符合。

O2含量在两次实验中都一样，然而氧气传感器显示刚好相反。唯一的不同之处在于燃油中的碳氢化合物（未燃烧燃油），这是由点火线圈的失效造成的。于是，氧气传感器肯定还受到尾气中HC的含量影响。这和我们所学的大相径庭，对吗？

看看机械用户手册中关于氧气传感器的工作原理，谈到了HC对氧气传感器读数的影响。氧气传感器是由两片被固体锆和二氧化物电解液分开的白金嵌块组成，一片白金置于空气中，一片置于尾气中。置于尾气中的白金嵌块是起催化转换作用的催化剂。如果过多的CO和HC存在于尾气中，白金嵌块利用附近的氧气把CO和HC氧化，其周围的O2含量急剧下降，从而即使尾气中的总体O2含量再高都显示出低O2含量（高电压读数）。这就解释了在《MOTOR》2000.4期上我提出的奇怪现象——用预催化和后催化的氧气传感器进行测试，在燃油传感器失效的情况下都还显示出高O2含量。你如果没有这本杂志，请到网址https://www.360docs.net/doc/4611476148.html,点击2000年4月的Driveability Corner。

再说一点，《MOTOR》2000年4月号是在所有汽缸都产生点火故障时得出的O2含量读数。图1中例子是只有一个汽缸产生点火故障时的情况。或许由于点火故障而使尾气中HC的跃变促使了预催化氧气传感器的读数变大。当然，该跃变的频率没有点火故障跃变产生的频率大，因为氧气传感器灵敏度不够。没有一个扫描显示工具能达到汽缸点火失效的频率。在图2中所示很奇怪，为什么喷油引起的点火故障使氧气传感器的O2含量指示变高，在此并没有HC的加入而影响氧气传感器的读数？

炭氢化合物的含量影响氧气传感器读数在以前iTAN科学技术论坛中提到过。如果你是该协会会员，可直接对该内容进行查询，如果不是，请先加入才能查询。其中的一些

论点曾谈到，如果在尾气中没有HC，氧气传感器根本就不能

测量O2含量。我今后将会进行试验，再次验证这个观点。如

果你不想等我下次的报道，可直接把一个加热的氧气传感器挂

在空气中看看其读数是大还是小。小心一点，它可能非常烫。

在正常情况下，氧气传感器可以非常准确地测量尾气中的

O2含量，从而可以对混合物进行准确测量。而非正常情况下，

氧气传感器会产生不可预测的变化，对O2和混合燃油的测量

是不准确的。记住，氧气传感器的任何异常现象都是我们以后

研究的对象。

“最优准则”这个术语最初来源于对商业交易的研究以及对某

一项任务最佳完成情况的评价。然而若要用这个术语来表述氧

传感器的更换情况的话，关于“最优准则”的定义却变得相当

困难。许多汽车零部件供应商推荐氧传感器的更换间隔为行驶

里程50 000km。而其他的销售商和制造商则推荐其更换期应为100 000km。更有一部分人认为只要氧传感器能够正常工作，就永远不需要更换。

这并不是一个小问题。举个例子：一个刚17岁的学生拥有了一辆1988年的雷鸟Turtbo轿车，这个小伙子的爱车在行驶时老是从排气管冒黑烟，而且车辆的燃油经济性也大打折扣，最后他不得不将坐骑驶进当地的一家汽车维修店来寻求帮助，而汽修店的维修技师则建议他花150美元更换一个氧传感器！150美元对于这个年轻人来说相当于他两个星期的打工收入，所以他决定换个地方听听不同的看法。临近的另一家维修厂在检查了燃油油尺的压力读数，看到没有压力显示后，建议他换个燃油压力调节器，于是他只花了28美元更换了燃油压力调节器。经过短时间的运行烧掉积炭之后，一切都恢复正常，氧传感器也重现了生机。

从某种程度上看也许这个例子是一个孤立的偶然的事件，真是这样的话还是可以原谅的，然而不幸的是事实并非如此。最近，一些汽车制造商们出于计算质保成本或研究客户满意度等原因，对返回给他们的汽车零部件进行了仔细的检查，结果发现返回的零部件中的50～75％没有任何问题。不仅氧传感器的情况如此，其它的一些零件也是这样，比如像点火线圈、脉冲编码调制器和交流发电机等易更换的零部件。

在诸如上述氧传感器的事例中，汽车行业肯定不赞赏目前这种处理问题的方式。在氧传感器刚开始应用的时候汽车法规要求与排放有关的汽车零部件都要有5年/60 000km的耐久性寿命。由于没有人知道这些传感器究竟能有多长的使用寿命，所以在汽车的系统中设定一个定时器来指示驾驶员定期对氧传感器的功能进行检查。对于大多数的车辆来说，这也仅仅意味着需要检查一下反馈信息是否能够进入闭环控制系统中，关闭氧传感器警报灯，然后将车辆开回道路继续驾驶。

当加热型的氧传感器第一次出现后，氧传感器的检查时间间隔被延长到了100000km。然后汽车制造商们又不断地制定新的标准，一次又一次地规定不同的检查更换时间间隔。这种纷乱的说法很容易使人产生一种误解，即传感器的寿命或疲劳损坏时间是设定的。

我们做了一些调查工作来找出如此多的氧传感器被更换的原因，并且想要确定氧传感器何时需要更换的“最优准则”。

我们证实了许多不适当更换氧传感器的原因。一种是缺乏一定的诊断技术和设备。同氧传感器一样，诊断设备也是很基础的东西，值得注意的是很多的维修技师在进行工作时并没有或没有使用数字式电压/电阻计（DVOM）。应牢记，诊断故障代码（DTC）和扫描工具仅能够初步确定出现问题的大致位置，要具体地确定究竟是哪个零部件出了问题，你还需要做进一步的检查。而一台良好的数字式电压/电阻计（DVOM）能够很好地帮助你完成这项工作。

另一个原因是通过置换零件进行诊断的方法。像压力传感器、氧传感器常常首先被更换，以确定故障所在。但是你想没想过，对于车主而言，通过更换零件来消除故障的方法，其成本是不是太过于昂贵了？

造成氧传感器被不适当地更换的第三个原因是由于现代的氧传感器需要考虑校准的问题。由于考虑到环境问题，驾驶员被告知要对已经用过的可能会造成空气污染的氧传感器进行更换。而实际上情况往往并非如此。

氧传感器制造商们认为这些传感器的可靠度远远超过了那种旧的50 000km的警报灯所建议的更换期。与氧传感器相关的大多数故障都是由于污染的原因造成的，污染会形成一个障碍层，从而阻止了发动机内部的废气或外部的空气与氧传感器表面的接触。过浓的燃油混合物会将传感器淹没并导致传感器表面上的积炭。虽然像防冻剂和硅树脂这样的物质在正常运行的发动机中一般不会出现在排气装置中，但它们也可能会造成传感器的堵塞。

假设一台发动机的机械部分状态良好，一个功能正常的氧传感器应该能够完成以下三个基本的工作：首先当发动机在浓燃汽状态运行时其输出电压至少应达到0.800V；其次，当发动机在稀薄燃汽状态下运行时其输出电压应下降大约0.200V；第三，其输出电压每秒钟应该在1～5倍的高/低值之间变化。这些参数对于氧化锆类型的传感器来说是适当的，而且根据制造商的不同这些参数也会有轻微的差异。

可以用数字伏特计、扫描工具等来对这些性能参数进行检查，当然最好是用示波器。如果你使用的是DVOM （电压/电阻计），应确保它是高阻抗类型的，以保证仪器本身不会影响测量的读数。最大/最小读数记录的功能肯定是必需的。

当要对氧传感器进行测试时，让发动机在正常温度下运行是很关键的。这些传感器在在低于600。F下（315℃）时不能发生作用，所以在冷态状态下无法对它们进行测试。没有温度调节装置或在怠速运行的发动机可能无法将其加热到测试所需的温度。对于非热测型传感器来说，它所需的从冷态启动到加热至测试温度的时间可能达到3分钟，这远远低于测试加热型传感器的加热时间。

测试应尽可能地靠近传感器来进行。这样做的优点在于能够省去从传感器到PCM之间的配线。氧传感器一般有一到四根配线引出，通常黑色的为信号线，两根白色的线用来连接加热装置，而剩下的一根线则用来接地。如果

你手头没有你要进行检测的车辆的线路图，那么应先将你的伏特计（电压表）设置到15V的直流档，然后打开开关，逐个检查配线的接线柱，直到能够确定哪根电线是用来连接加热装置，哪根电线是连接输出信号的为止。

现在将电压表的量程设定到1V的直流档，将黑表笔接地，然后将红表笔插入到接线柱的适当位置。表笔接好后将发动机启动，并使其在2000～2500r/min的转速下运转两分钟或两分钟以上，以便达到正常的传感器工作温度。当你反复地对发动机进行加速和减速操作时，计算机系统会自动找到传感器并启动在浓汽/稀薄汽状态下的切换操作，同时显示闭环系统的操作过程。你应关注的是电压表上每秒钟从高电压（0.7～1.1V）到低电压（0.2V或更小）之间的转换。

如果在电压表的量程中段出现了稳定的电压，这可能意味着发动机尚未得到充分的加热。如果电压的输出值偏低，那么你可以向进气口加入丙烷来使燃油混合物的浓度提高。如果这项操作使得传感器的电压输出变高，而且你可以随意对其进行改变，则说明这个传感器是好的。

如果输出电压稳定且较高，那么你可以通过操纵（压力调节阀）PCV或断开真空制动调压器软管来让发动机产生一定的真空泄漏。如果这使得输出电压变低，而且你可以通过改变真空度泄漏的程度来对其随意控制，那么这个传感器就是好的。

如果传感器对这两种情况都没有什么反应，那么你应该将发动机停下，断开传感器与车载计算机的连接，并将你的DVOM与传感器的信号输出线相连接，重复上述的发动机浓汽及稀薄汽运转测试步骤。如果仍然没有电压输出或电压输出固定不变，那么你的传感器肯定已经损坏。如果发动机在浓汽运转工况下传感器没有电压输出，则传感器可能是被积炭堵塞。让发动机在2000r/min的转速下以稀薄汽状态运转一到两分钟是完全有可能在车上将传感器清洁的。

你可以让发动机产生足够的真空度泄漏以使发动机的转速变得时快时慢。这样会产生足够的多余的热量来烧掉排气装置中的积炭层。重新检测氧传感器，看一下试验过程中是否发生了作用。如果它仍没有发生作用，消除泄漏以恢复正常，然后更换氧传感器。

对氧传感器进行试验台测试也是可行的，不过，这还需要使用一个高阻抗的DVOM。用虎钳将传感器夹住，并使电压表的负极表笔与传感器的安装用的金属外壳相连接，用正极（红）表笔与传感器的信号输出端相连，用一个丙烷焰炬的蓝色内焰来加热氧传感器的带有凹槽的不锈钢端部，你会在20s之内看到至少0.6V的输出电压。这一切的前提是传感器没有积炭情况或外部的测量线路没有断路。如果得到了如前所述的合适的输出电压，那么将焰炬拿开，则传感器的输出电压应该立即降为接近零值。如果所发生的情况如此，则说明你的传感器是好的。

前面讲了这么多测试方法的目的为了帮助你和你的客户正确地判断一个氧传感器是否有问题并需要更换，从而避免浪费用户辛辛苦苦挣来的血汗钱。这些测试手段不但无需昂贵的检测设备，而且简单快捷，肯定有助于你更快地确定问题发生的根源。