氧气传感器的作用
上世纪90年代，汽车排放污染已日渐成为人们关注的热门话题。随着我国汽车排放法规的逐步规范和社会对汽车排放污染物控制的重视，电喷发动机在我国开始普及。经过近二十年的发展，电喷发动机技术已日益成熟，而汽车排放污染也得到了逐步控制，这都和发动机上一个重要的部件—氧气传感器密不可分。
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。
氧气传感器随时检测排气中的氧浓度，并随时向汽车的电控单元反馈信号。电控单元根据反馈信号及时调整喷油量，如信号反映混合气偏浓，则减少喷油时间；反之，则增加喷油时间，从而使混合气的空燃比始终保持在理论空燃比附近。这就是所谓的发动机闭环控制。
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
氧气传感器一旦出现故障，汽车电控单元就不能接收空燃比反馈信号，因而不能对空燃比进行反馈控制，会使发动机油耗和排气污染增加，发动机出现怠速不稳、缺火、喘振等故障现象。
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
积碳的氧气传感器顶部是碳黑色的。积碳粘附在氧气传感器表面，让对氧敏感材料不能与排气充分接触，积碳少的情况下，可能出现输出信号失准，积碳过多的情况下，氧气传感器会完全失效。
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。
2、氧气传感器反馈电压的检测
测量氧气传感器反馈电压时，应先拔下氧气传感器线束连接器插头，使用汽车电路测试跨接线进行测量，在发动机运转时从引出线上测量反馈电压。在对氧气传感器的反馈电压进行检测时，好使用指针型的电压表，以便直观地反映出反馈电压的变化情况。发动机氧气传感器反馈电压检测的具体步骤：
(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。
(3)、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能否在0-1V之间来回摆动，记下10s内电压表指针摆动次数。在正常情况下，随着反馈控制的进行，氧气传感器的反馈电压将在0.4V上下不断变化，10s内反馈电压的变化次数应不少于8次。如果使用数字万用表，则记录下变化的次数。
(4)、若电压表指针在10s内的摆动次数等于或多于8次，则说明氧气传感器及反馈控制系统工作正常；电压表指针若在10s内的摆动次数少于8次，则说明氧气传感器或反馈控制系统工作不正常，可能是氧气传感器表面有积碳而使灵敏度降低，此时应让发动机以2500r/min的转速运转约2min，以清除氧气传感器表面的积碳；若电压表指针变化依旧缓慢，则为氧气传感器损坏或ECU反馈控制电路有故障。
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。
这样可使氧气传感器能连续计量控测从过浓区域空/燃比向稀薄区域(贫油区)的整个状态，实现厂域反馈控制。
4、提高测量、反馈信号的精确度，增强对瞬时变化状态的反馈控制能力。
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。
转载请注明出处：传感器应用_仪表仪器应用_智能硬件产品 – 工采资讯 http://news.isweek.cn/4074.html
