氧气传感器的作用、常见故障以及未来发展

氧气传感器的作用

确切地说，电喷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，这是目前为止汽油机最有效的净化排气的方法。三元催化转化器能有效地净化CO,HC和NOx这三种有害气体，但其净化效率严格依赖于混合气浓度必须保持在理论空燃比（14.7:1）附近的狭小范围内。一旦混合气体浓度偏离了这个范围，三元催化转化器净化排气污染物的能力便急剧下降。正是由于空燃比的变化会引起排气中氧浓度相应的变化，因此，便在排气管中设置了氧气传感器。

氧气传感器是实现这一闭环控制必不可少的重要部件，它对发动机排放控制起着不可或缺的作用。现代电喷发动机一般装有前后两只氧气传感器，三元催化转化器效率监测，必须使用位于三元催化转化器后方的第二个氧气传感器。当三元催化转化器工作正常时，位于三元催化器前方的氧气传感器的变动次数应高于后方的氧气传感器，监测器比较前／后氧气传感器的变动次数来判定三元催化转化器老化与否。

氧气传感器的常见故障

1、氧气传感器中毒

氧气传感器中毒是经常出现并且较难防治的一种故障，氧气传感器顶尖部位的正常颜色为淡灰色，当顶尖部位的颜色为白色则是硅中毒，颜色为棕色则是铅中毒。

随着环保要求的日益提高，我国已全面禁止使用含铅汽油，这也避免了氧气传感器铅中毒的问题。

2、积碳

3、氧气传感器陶瓷碎裂

氧化锆氧气传感器的陶瓷硬并且脆，在安装或维修过程中要避免用较硬的工具敲击或者是用强烈气流吹洗，这样都有可能会使陶瓷碎裂，所以要特别注意。

4、加热器电阻丝烧断

加热器电阻丝是给氧气传感器进行加热，让其可以提前进入工作状态，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、氧气传感器内部线路断脱

氧气传感器内部线路有很多是由线束和端子连接不良造成的，故障还可能是由于其它电系统干涉和机械或化学损坏所造成的，有时会因为检修或其它原因导致其线路断路或脱落。

氧气传感器的检测

1、氧气传感器加热器电阻的检测

将点火开关置于“OFF”，拔下氧气传感器的导线连接器，用万用表欧姆挡测量氧气传感器接线端中加热器端子与搭铁端子间的电阻（具体端子请查阅相关车型的维修手册），其电阻值应符合标准，一般为4～40Ω（具体数值参见具体车型说明书）。如不符合标准，应更换氧气传感器。测量后，重新连接好氧气传感器线束，以便作进一步的检测。

(1)、将发动机运转至正常工作温度。

(2)、把电压表的负表笔连接搭铁端或负极，正表笔接氧气传感器线束插头上引出的测试线。

氧气传感器故障还可以通过观察氧气传感器顶尖部位的颜色进行判断：

1、淡灰色顶尖：这是氧气传感器的正常颜色；

2、白色顶尖：由硅污染造成的，此时必须更换氧气传感器；

3、棕色顶尖：由铅污染造成的，如果严重，也必须更换氧气传感器；

4、黑色顶尖：由积碳造成的，在排除发动机积碳故障后，一般可以自动清除氧气传感器上的积碳。

氧气传感器的未来发展

前面提到过，氧气传感器并不仅仅应用在汽车发动机，它还广泛应用于各类烧煤、烧油、烧气等炉体的气成分控制，甚至在医疗领域也有广泛应用。

但汽车行业是目前国际上应用传感器的最大市场之一，而从世界各国公布的专利情况来看，氧气传感器的申报专利数，居汽车传感器的首位。因此氧气传感器（氧探头）的市场前景非常广阔。

从目前情况来看，针对氧气传感器材料的研究重点应在以下几个方面：

1、研究改进保护层材料，提高抗劣化性，增强透气性。

汽油和机油中含有铅、硫、磷等杂质，会使传感器性能大幅下降．而灰尘、油、硅等成分则会堵塞传感器保护层和电极。为此，需改进保护层材料，使传感器元件抗劣化性能提高。

可采取的方式有使用吸附效果、催化作用好的材料，使杂质被吸附、聚集在保护层上并得到转化。同时通过添加适当材料改进制造工艺．使保护层透气性能增强，减小响应时间。

2、提高氧气传感器材料的环境适应性，延长使用寿命。

对于汽车用氧气传感器其工作环境很恶劣．工作时处于500℃～800℃的高温下，平时还要承受一30℃左右的气候温度的影响。因此，扩大其工作温度范围，尤其是商温区工作稳定性，耐久性，成为材料改进的一个方向。

同时整个元件在很大温差快速变化下，其可靠性、抗劣化性的改进也是～个关键问题。普遍采取的方法是，从材料添加剂入手，改进电极材料、敏感材料在高温时的稳定性，改进工艺，提高电极与敏感材料的附着力。

3、扩大空/燃比控制测量区域。实现广域空/燃比的测量控制。

由子西方发达国家对排放废气法规的目趋严格，因而要求氧气传感器测量信号的精度不断提高，以利于提高控制能力。同时对瞬时变化的排气也要求做到及时测量修正。因此，这也成为改进材料性能的一个主要方向。