氧传感器电路图
氧传感器的检测
氧传感器的检测1、结构和工作原理在使用三效催化转化器降低排放污染的发动机上，氧传感器是必不可少的。
三效催化转化器安装在排气管的中段，它能净化排气中CO、HC和NO x三种主要的有害成分，但只在混合气的空燃比处于接近理论空燃比的一个窄小范围内，三效催化转化器才能有效地起到净化作用。
故在排气管中插入氧传感器，借检测废气中的氧浓度测定空燃比。
并将其转换成电压信号或电阻信号，反馈给ECU。
ECU控制空燃比收敛于理论值。
目前使用的氧传感器有氧化锆式和氧化钛式两种，其中应用最多的是氧化锆式氧传感器。
（1）氧化锆式氧传感器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），亦称锆管（图1）。
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；电线将锆管内表面铂极经绝缘套从此接线端引出。
氧化锆在温度超过300℃后，才能进行正常工作。
早期使用的氧传感器靠排气加热，这种传感器必须在发动机起动运转数分钟后才能开始工作，它只有一根接线与ECU相连（图2（a））。
现在，大部分汽车使用带加热器的氧传感器（图2（b）），这种传感器内有一个电加热元件，可在发动机起动后的20-30s内迅速将氧传感器加热至工作温度。
它有三根接线，一根接ECU，另外两根分别接地和电源。
锆管的陶瓷体是多孔的，渗入其中的氧气，在温度较高时发生电离。
由于锆管内、外侧氧含量不一致，存在浓差，因而氧离子从大气侧向排气一侧扩散，从而使锆管成为一个微电池，在两铂极间产生电压（图3）。
当混合气的实际空燃比小于理论空燃比，即发动机以较浓的混合气运转时，排气中氧含量少，但CO、HC、H2等较多。
这些气体在锆管外表面的铅催化作用下与氧发生反应，将耗尽排气中残余的氧，使锆管外表面氧气浓度变为零，这就使得锆管内、外侧氧浓差加大，两铅极间电压陡增。
关于汽车氧传感器的知识
关于汽车氧传感器的知识1.什么时候我们开始使用氧传感器?多数在80年后生产的车都配有氧传感器,它是作为发动机控制的一部分.采集信号给发动机电脑.目的是使车辆动力更好,节省燃油,排放更好.汽油机需要完全燃烧,表现出来就是空气和汽油的最佳比例14.7:1.如果空气少于最佳比例,燃油就不能完全燃烧,叫混合器过浓.不完全燃烧的气体排放到大气中,就会造成污染.如果空气过多,就会造成混合气过稀,导致过多的氮氧化物排放,发动机动力下降并会导致发动机的损坏.自1995~96年使用了OBD II检测口,氧传感器的数量也翻倍了,分为了上游和下游氧传感器.2.氧传感器就是健康卫士氧传感器位于排气管上,可以检测混合气的浓稀.原理是通过金属铂电极的化学反应产生电压.发动机电脑通过收到的电压信号来判断混合气的浓稀,再控制发动机的喷油量.当混合气过稀时,就会有过多的氧,电压输出就会降到0.1-0.3V.正常时是0.45V.当氧传感器发生错误时发动机电脑将不能判断正确的空气比,所以控制喷油嘴只能靠推测,导致车辆性能下降和更多的燃油消耗.需要氧传感器的原因还有大气中的氧受许多因素的影响,如海拔,大气温度,发动机温度,大气压力,发动机负载等等.3.氧传感器的活力并不是永久的,随着岁月的增长它也会衰老.氧传感器的工作环境比较恶劣,油灰等物质会沉积在传感器表面,就会影响到传感器的反映.同时,传感器的传出电压也可能没有以前的高了,会使电脑错误地认为混合气过稀,随之而来的更多的燃油消耗.这个问题可能不会被你注意,因为它是逐步发生的,不过时间越长越越严重.4.氧传感器损毁后不及时更换将会对你的车辆造成巨大损失.损坏的氧传感器将导致发动机开环控制,使排放和油耗增加.另外,氧传感器损坏后会导致催化器的损坏.过浓的混合气不完全燃烧后进入排气管,造成催化器过热,催化介质将融化或破裂,导致排气不通畅.发动机无力,最终还会导致发动机温度过高,活塞融化等恶性故障.所以不要因小失大.5.你知道什么时候该更换氧传感器吗?有些车辆带有氧传感器提示灯以提醒司机检测传感器了,多数都没有,除非是有显著的驾驶问题或发动机检测等亮.多数人都不知道他们的车辆氧传感器是好是坏.通常是在检测到排放超标时才发现问题.在美国,有50%左右的车辆都是在测排放时更换氧传感器.工作不正常的氧传感器通常会导致HC或CO超标.6.要想减少不必要的损失,就不要等到氧传感器失效,到它的寿命周期时就可更换.氧传感器有它的寿命周期,博世公司对它的产品更换周期见下表.车型推荐的更换间隔公里数1976~90年代初期非加热型氧传感器48000~80000KM80年代中期~90年代中期第一代加热型氧传感器96000KM90年代中期以后第二代加热型氧传感器160000KM通过观察氧传感器顶尖部位的颜色也可以判断故障:(1)淡灰色顶尖:这是氧传感器的正常颜色.(2)白色顶尖:由硅污染造成的,此时必须更换氧传感器.(3)棕色顶尖:由铅污染造成的,如果严重也必须更换氧传感器.(4)黑色顶尖:由极炭造成的,在排除发动机极炭故障后,一般可已自动清除氧传感器上的保持氧传感器的活力,可提高燃油经济性10~15%,还会减少其它损失.所以氧传感器也要像火花塞一样定期更换,只不过时间更长,而90年以前生产车辆的氧传感器生命周期要短一些.通常拆卸,安装都很方便,传感器螺纹都带有防卡功能.拆卸氧传感器时要注意氧传感器工作温度高,要等冷却后再操作.氧传感器及其作用首先，我们来看一下氧传感器在汽车中扮演着一个什么样的角色。
传感与检测技术《氧传感器》 实验
《传感与检测技术》实验指导书机电工程学院机电一体化教研室《传感与检测技术》实验指导书课程编号：0511101603课程名称：传感与检测技术周数/学分：2/4先修课程：《高等数学》、《模拟电路》、《数字电路》、《信号与系统》、《大学物理》适用专业：机械设计制造及其自动化开课教研室：机电一体化教研室目录实验一温度传感器实验二氧传感器实验一温度传感器一、实验目的掌握温度传感器的特性、工作原理及其应用。
二、实验原理本实验中的温度传感器采用了热敏电阻，热敏电阻是一种对热敏感的电阻元件，一般用半导体材料做成，可以分为负温度系数热敏电阻NTC（Negative Temperature coefficient Thermistor）正温度系数热敏电阻PTC（Positive Temperature Coefficient Thermistor）和临界温度系数热敏电阻CTR（Critical Temperature Resistor）三种，本实验用的是负温度系数热敏电阻NTC，NTC通常是一种氧化物的复合烧结体，特别适合于-100----300摄氏度之间的温度测量，它的电阻值随着温度的升高而减小。
温度传感器电路图三、主要仪器及耗材万用表（自备）、桑塔纳3000BKT电控发动机实训台。
四、实验内容与步骤1．将发动机调整到正常工作状态，并将发动机发动起来；2．读取初始状态实训台上冷却液温度信号值，并测量此时温度传感器的电阻值；3. 温度每升高10摄氏度，再次测量传感器的电阻值。
五、数据处理与分析温度（℃）电阻值(Ω) 发动机转速（r/min）35 1260 150045 1030 135055 740 125065 550 115075 385 10501.温度传感器采用负温度系数型热敏电阻。
2.冷却液温度信息为120℃以上时，温度传感器断路或者引线接触不良，混合气过稀，发动机无法正常发动。
3.冷却液温度信息为-30℃以下时，温度传感器短路，排气管冒黑烟。
电化学气体传感器工作原理及电路图
大部分有毒气体传感器（3/4/7 系列）均属三电极系统。由于控制了敏感电极的电位，恒电位电路还能 提高传感器的选择性和改进其响应性能。这一电路同时也用来测量流过敏感电极和对电极之间的电流。电 路可以作成体积很小的低功耗装置。本章后部将提供一些与此有关的电路。
四电极系统 图1
三电极系统进一步发展导致了四电极系统传感器的产生（A3/A7 系列）。这一类型的传感器增加了另 一个工作电极，称之为辅助电极。辅助电极的讯号可以用来抵消温度变化的影响或者用来提高传感器的选 择性。用了第四电极可以使传感器的讯号更稳定，对被测量气体有着特性的响应。
氰化氢（HCN）： 2HCN+Au→HAu(CN)2+H++e氯化氢（HCL）： HCL→1/2CL2+H++e氧化乙烯（C2HO）：C2H4O+2H2O→C2H4O3+4H++4e-
臭氧（O3）： O3+2H++2e-→O2+H2O
氨（NH3）： 12NH3+L2+6H2O→2LO3+12NH4++10e-
安全监测
为了个人人身安全，需要与一种仪器，当有毒气体的浓度达到短时间暴露允许限值（STEL）和长 时间暴露允许限值（TWA）时能予以报警。下表所列为经常监测的几种主要气体的允许暴露限值。该 表仅仅作为一种指导。其具体数值在使用前必须予以核对。
氧传感器工作原理
氧传感器安装在发动机的排气管上，位于三效催化转化器之前，用于测量废气中的氧含量。
如果废气中的氧含量高，说明混合气偏稀，氧传感器将这一信息输入发动机电控单元（ECU），ECU 指令喷油器增加喷油量；如果废气中的氧含量低，说明混合气偏浓，ECU 指令喷油器减少喷油量，从而帮助ECU 把混合气的空燃比控制在理论值（14.7）附近。
因此，氧传感器相当于一个混合气的浓度开关，它是电喷发动机实行闭环控制不可缺少的重要部件。
1 氧传感器是一种热敏电压型传感器氧传感器间接地反映进入气缸中混合气的浓度，这种信息是以波动的电压传递给电控单元（ECU）的，因此判断氧传感器性能的主要方法是检测氧传感器输出的信号电压值及其波动的范围和波动的频率。
另一方面，发动机只有达到一定的温度才能激活氧传感器。
因此，检测氧传感器前，必须对发动机充分预热，在氧传感器达到正常工作温度300℃~350℃以后才能进行检测，在此之前，氧传感器的电阻大，如同开路，氧传感器不产生任何电压信号；若发动机的排气温度超过800℃，氧传感器的控制也将中断。
目前有的车型采用主、副2 个氧传感器，主氧传感器（在前）通常带有加热器，副氧传感器不带加热器，要依*废气预热，温度超过300℃才能正常工作。
对于加热型氧传感器，其加热电阻的阻值一般为5Ω~7Ω。
如果加热电阻被烧蚀（电阻为无穷大），氧传感器很难快速达到正常的工作温度，此时应当更换氧传感器。
2 氧传感器的故障确认采取“时域判定法”所谓“时域判定法”，是指某传感器的输出信号是否在一定的时间内发生变化以及变化的范围、频率是否符合标准值，如果不发生这种变化，自诊断系统即确认其有故障。
氧传感器提供的信号电压标准为0.1 V ~1.0V，并且在这个范围内快速波动，其波动频率标准为30 次/min。
当氧传感器输出的信号电压在0.1 V ~0.3V 之间波动时，ECU 判定为混合气偏稀；当氧传感器的信号电压在0.6 V ~0.9V 之间波动时，ECU 判定为混合气偏浓；当信号电压为0.45V 左右时属最佳。
氧传感器的介绍
a、b）结构 c）特性 1-TiO2氧传感器元件 2-壳体 3-绝缘体 4端子 5-陶瓷连结片 6-导线 7-TiO2热敏电 阻元件
氧分压如果偏离理论空燃比，则呈阶跃变化。所以利用测定的氧 气分压，即传感器的电阻变化，就能测得空燃比的偏离差值。与 空燃比相对应的传感器电阻值的变化特性如图1-89c所示，图中以 理论空燃比为界，电阻值产生跃变。 当周围气体介质中的氧元素多时，二氧化钛的电阻值增大；反之， 氧元素少时，电阻值减小。与氧化锆式氧传感器相同，由于在理 论空燃比附近电阻值急剧变化，故其输出电压也急剧变化。 二氧化钛式氧传感器的三个端子分别是基准电源、传感器输出端 和接地端。由于二氧化钛的电阻随温度变化，故串联热敏电阻后 具有温度补偿作用。在低温状态下，二氧化钛电阻值增大，影响 其正常的性能，为使其快速升温以活化其性能，可装有加热线圈。
对于稀薄混合气燃烧生成的排气，由于存在高浓度的O2与低浓度的CO， 即使CO与O2完全反应，也会有剩余的O2存在，故氧浓度比低，几乎不 产生电压。 此外，在接近理论空燃比的排气中，存在着低浓度的CO与O2，在铂表面 O2从与CO完全反应状态（CO过剩，O2为零），急剧向氧过剩状态（CO 为零，O2过剩）变化，氧浓度比也急剧变化，从而使电动势急剧变化， 图1-83b、c所示为氧化锆式氧传感器的输出特性。但上述特性只在温度 比较高的条件下才能充分体现出来，在低温时，这种特性会发生很大变 化，这时为了能够得到稳定的输出，应把氧传感器安装在不使温度降低 的位置，如可把图1-84所示的陶瓷加热器置于氧化锆元素的内侧，使氧 化锆氧传感器保持较高温度，这种方法已经实用化了。 图1-85a所示为氧化锆式氧传感器的空燃比反馈控制系统实例，在该系统 中，为对排气中的CO、HC、NOx三种成分同时获得高净化率，而采用了 三元催化剂。为使三元催化剂发挥最佳效果，必须在各种工况下，总是 使空燃比控制在理论值水平附近。因此，使用氧化锆式氧传感器来检测 排气中的氧浓度，通过发动机电控单元的反馈控制，即可实现控制空燃 比的反馈控制。
浅析气体浓度传感器的识别与检测
浅析气体浓度传感器的识别与检测◆文/江苏 赵宝平 张爱琴气体浓度传感器主要应用于汽车电控发动机尾气排放的监测。
汽车电控发动机通过氧传感器来监测排气中氧浓度的含量，发动机ECU根据排气中氧浓度的含量不断地对喷油脉宽进行修正，从而使发动机空燃比接近理论空燃比。
只有发动机能够正常运作，其才能产生应有的动力，燃油耗及尾气排放才会降低。
随着汽车发动机技术的发展，很多新型传感器已应用于现代先进的发动机尾气浓度监测，如稀薄混合汽传感器、宽域氧传感器等。
为了使广大汽车维修人员更好地了解各种气体浓度传感器的结构与原理以及相应的识别与检测，本文将作出如下介绍。
一、氧传感器1. 二氧化锆式氧传感器的识别与检测(1)二氧化锆式氧传感器的识别目前汽车上大部分使用带加热器型的氧传感器，主要由二氧化锆(ZrO 2)、陶瓷管(固体电解质，或称为锆管)、电极和护套等组成。
它一般安装在发动机排气管上，如图1所示。
不同的发动机排气管上的氧传感器安装位置有所不同。
二氧化锆式氧传感器的电路如图2所示。
加热式氧传感器有4根线，两根与ECU相连，另外两根是电源正、负极线。
(2)二氧化锆式氧传感器的检测①检查二氧化锆式氧传感器加热器电阻将点火开关置于OFF挡，拔下氧传感器的导线插接器，用万用表欧姆挡测量氧传感器接线端子中加热器端子与搭铁端子间的电阻，其电阻值应符合标准(一般为4~40Ω)。
若不符合该标准，则应更换氧传感器。
测量后，接好氧传感器线束插接器，以便进一步做检测。
②检查反馈电压。
让发动机以2500r/min左右的转速保持运转，同时检查电压表指针是否在0~1 V之间来回摆动，记下10s内电压表指针摆动的次数。
正常情况下，随着反馈控制的进行，氧传感器的电压将在0.4V以下不断变化，l0s内反馈电压的变化次数应不少于8次。
2．二氧化钛式氧传感器的识别与检测(1)二氧化钛式氧传感器的识别二氧化钛(TiO 2)式氧传感器是利用TiO 2材料的电阻值随排气中氧含量的变化而变化的特性构成的，所以也称为电阻型氧传感器。
氧传感器
氧传感器汽缸列1探针1没有激活汽缸列1探针1电路中的电气故障首先，我们先了解一下氧传感器的作用，其作用是测定废气中的氧含量，然后将检测的结果及时反馈给发动机的控制系统，以便使发动机控制系统不论发动机机械状态如何，都能有效地对燃料系统进行调控，把混合气的空燃比控制在理论空燃比附近很窄的范围内，使装有三元催化转换器的发动机达到最佳排气净化效果，其也被称为“λ”传感器，工作原理是用于比较空气中的氧含量和废气中的残余氧含量差值的变化，并反馈给发动机控制单元电压信号，供ECU作为空燃比修正值的参考信号。
当氧传器正常工作时，发动机进行闭环控制，若发动机控制单元检测到氧传感器故障后，发动机将转入开环控制。
了解了氧传感器的作用和工作原理后让我们来看一看哪里有问题会引起氧传器故障碍，氧传感器表面气孔阻塞，受到过度的热应力，工作温度太低，加热器不工作或连接电路出现故障，都会使氧传器的输入信号电压不变化或变化缓慢，发动机会出现怠速不稳定，油耗上升和排放超标等现象。
以上简单叙述了氧传感器的工作原理和作用及引发故障的原因，下面我们来具体分析一下16518和16514这两个故障代码出现后应如何分析和解决故障。
首先我们来认知一下带双氧传感器的车辆两个传感器的功用，气缸列1探针1即我们俗称的前氧传感器，其功用是主要检测混合气浓度并将检测的信号反馈给控制单元。
气缸列1探针2即我所说的后氧传感器其主要功用是用于测试催化净化效率，装在三元催化器后面，其电压值几乎不变，保持在0.6V左右。
前氧传为0-5V的变化区间，前氧传感器为“广域氧传感器”，我们来解释一下这个名词，广域氧传感器实际上是一个氧离子泵，根据氧离子在晶体中的流向，我们就可以知道混合气是稀或是浓。
两个界面的电子交换会产生一个电流，我们称之为泵电流。
这个泵电流与“λ”有一对一的对应关系，也就是说只要知道电流的大小，就能知道“λ”的值了。
当“λ”值为1.000时，泵电流为零;混合气浓时“λ”小于1.000泵电流为负：反之则为正。
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• S2 指的是安装在三元催化净化器后且远离发动机总成的传感器。 • • 设置这些 DTC 时， ECM 进入失效保护模式。失效保护模式下， ECM 关闭加热型氧传感器加热器。 • 失效保护模式一直持续到点火开关置于 OFF 位置为止。
检查程序
提示： 使用智能检测仪读取定格数据。存储 DTC 时， ECM 将车辆和驾驶条件信息记录为定格数据。 进行故障排除时，定格数据有助于确定故障出现时车辆是运行还是停止、发动机是暖机还是冷机、 空燃比是稀还是浓，以及其他数据。
氧传感器电路图
• S1 指安装在三元催化净化器前面、靠近ຫໍສະໝຸດ 动机总成的传感器。检查程序
提示： 使用智能检测仪读取定格数据。存储 DTC 时， ECM 将车辆和驾驶条件信息记录为定格数据。 进行故障排除时，定格数据有助于确定故障出现时车辆是运行还是停止、发动机是暖机还是冷机、 空燃比是稀还是浓，以及其他数据。