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浅谈氧传感器常见故障与检测方法

摘要：在电控发动机系统中，氧传感器是必不可少的元件。由于氧传感器的

有效工作得以将混合气的空燃比控制在理论值附近。本文通过对电控发动机排放

控制系统中氧传感器的原理分析，对其常见故障及检查方法作一简单介绍。并引

用典型车型氧传感器，提出了具体的诊断内容。

关键词：氧传感器故障检测

前言：随着汽车技术的发展，世界各国对汽车尾气排放标准要求越来越严格。

氧传感器是现代汽车控制废气排放、提高燃油经济性的重要传感器之一。在电控

燃油喷射发动机中，用于燃料系统闭环控制，是一个重要的电子元件。氧传感器

故障会造成燃油消耗增大，发动机工作异常，不但造成经济损失还会造成大气污

染。

一、氧传感器的功能

氧传感器在理论空燃比附近它输出的电压有突变。这种特性被用来检测排气

中氧气的浓度并反馈给电脑，以控制空燃比。当实际空燃比变高，在排气中氧气

的浓度增加而氧传感器把混合气稀的状态（小电动势：O伏）通知ECU。当空燃

比比理论空燃比低时，在排气中氧气的浓度降低，而氧传感器的状态（大电动势：

1伏）通知（ECU）电脑。以此ECU根据氧传感器信号对喷油时间进行修正，实现

空燃比反馈控制（闭环控制）。从而将空燃比始终控制在理论值14.7:1附近，

使发动机得到最佳浓度的混合气，从而降低有害气体的排放和节约燃油。

二、氧传感器的安装位置和类型

氧传感器安装于发动机的排气管上。对于双氧传感器形式的车辆，一个氧传

感器安装在三元催化转化器前面的排气管上（上游传感器），另一个安装在三元

催化转化器的后面排气管上（下游氧传感器）

氧传感器主要有氧化锆式和氧化钛式两种类型。在丰田凌志、上海别克上多

为氧化锆式，上海桑塔纳、一汽捷达主要为氧化钛式。根据是否加热又分为加热

型氧传感器和非加热型氧传感器。其中，氧化钛式氧传感器一般都是加热型。

按外部接线数量又有单线式氧传感器、双线式氧传感器、三线式氧传感器、

四线式氧传感器这四大类。

单线式氧传感器为一根信号线，其外壳直接接地；双线式氧传感器为一根信

号线和一根接地线；三线式氧传感器为一根电源线、一根加热线、一根信号线，

其外壳接地；四线式氧传感器为一根电源线、一根加热线、一根信号线和一根接

地线。

1.氧化锆式氧传感器

氧化锆式氧传感器的基本元件是由二氧化锆固体电解质粉末与少量添加剂烧

结而成的氧化锆陶瓷管，也称为锆管。

锆管内外表面均覆盖着一层多孔铂膜作为电极，并用金属线与传感器信号输

出端子连接。锆管内侧与氧离子浓度高的大气相通，外侧与氧离子浓度低的排气

相通，其锆管外侧的氧离子随可燃混合气浓度变化而变化。既当氧离子在锆管中

扩散时，锆管内外表面之间的电位差将随可燃混合气浓度变化而变化。

当可燃混合气较浓时，锆管内、外表面之间的氧离子浓度差较大，两个铂电

极之间的电位差较大（约为0.9V）。当可燃混合气较稀时，锆管内、外表面之间

氧离子的浓度差较小，两个铂电极之间的电位差较低（约为

0.1V）

1.氧化钛式氧传感器

氧化钛式氧传感器主要由二氧化钛传感元件、钢制壳体、加热元件和电极引

线等组成。

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，其品格就会

出现缺陷，电阻随之减小。氧化钛式氧传感器就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，故又称为电阻型氧传感器。

当发动机排出废气中的氧含量较高时（即混合气较稀时），二氧化钛的电阻

值增大；发动机排出废气中的氧含量较低时（即混合气较浓时），二氧化钛的电

阻减小。利用适当的电路对电阻值变量进行处理，即可转换成电压信号输送给

ECU，用来确定实际空燃比。

氧化钛式氧传感器具有结构简单，造价便宜，抗腐蚀、抗污染能力强，经久

耐用，可靠性高等优点。

三、氧传感器的常见故障

1.积碳

由于发动机燃烧不好，在氧传感器表面形成积碳，或氧传感器内部进入了油

污或尘埃等沉积物，会阻碍或阻塞外部空气进入氧传感器内部，使氧传感器输出

的信号失准，导致ECU不能及时地修正空燃比。产生积碳主要表现为油耗上升、

排放浓度明显增加。此时，若将沉积物清除，就会恢复正常工作。

1.氧传感器陶瓷碎裂

氧传感器的陶瓷硬而脆，用硬物敲击或用强烈气流吹洗，都可能使

其碎