摘 要：闡述前氧傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理、作用和分類(lèi)，重點(diǎn)介紹前氧傳感器的檢測(cè)方法。

關(guān)鍵詞：前氧傳感器；結(jié)構(gòu)；作用；分類(lèi)；工作原理；檢測(cè)方法

現(xiàn)在汽車(chē)是越來(lái)越多，但人民對(duì)汽車(chē)的環(huán)保節(jié)能要求也越來(lái)越高，簡(jiǎn)單說(shuō)的話，前氧傳感器對(duì)汽車(chē)就是起到環(huán)保節(jié)能的作用。前氧傳感器安裝在汽車(chē)排氣管上，通過(guò)對(duì)尾氣中氧含量的檢測(cè)，信號(hào)傳給ECU，ECU就能判斷剛?cè)紵甑幕旌蠚馐菨馐窍?，?lái)修正下次噴油量，使混合氣空燃比無(wú)限接近最佳空燃比。

一、 前氧傳感器安裝位置

一般車(chē)型都有兩個(gè)氧傳感器，安裝在汽車(chē)的排氣管上，具體是安裝在排氣管的三元催化器前面，稱(chēng)作前氧傳感器（又稱(chēng)上游氧傳感器），在三元催化器后面的，稱(chēng)作后氧傳感器（又稱(chēng)下游氧傳感器）。前、后氧傳感器結(jié)構(gòu)是一樣，但起得作用完全不一樣。

二、前氧傳感器的作用

前氧傳感器的作用是檢測(cè)汽車(chē)尾氣中氧的含量，將信號(hào)反饋給給ECU，ECU根據(jù)此信號(hào)（前氧傳感器信號(hào)屬于反饋信號(hào)）判斷混合氣過(guò)濃（電壓0.45～0.9V）或者過(guò)?。?.10～0.45V），如果混合氣過(guò)濃則修正下次噴油偏稀，混合氣過(guò)稀則修正下次噴油偏濃，使混合氣盡可能接近最佳空燃比。

三、氧傳感器的類(lèi)型

氧傳感器有氧化鋯式和氧化鈦式2種類(lèi)型，其中應(yīng)用最多的是氧化鋯式氧傳感器。

四、氧傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理

1、氧化鋯式氧傳感器

①、結(jié)構(gòu)

氧化鋯式氧傳感器的基本元件是氧化鋯陶瓷管（固體電解質(zhì)），也稱(chēng)鋯管，如圖一所示。鋯管固定在帶有安裝螺紋的固定套中，內(nèi)外表面均覆蓋著一層多孔性的鉛膜，其內(nèi)表面與大氣接觸，外表面與廢氣接觸。氧傳感器的接線端有一個(gè)金屬護(hù)套，其上開(kāi)有一個(gè)用于鋯管內(nèi)腔與大氣相通的孔，導(dǎo)線將鋯管內(nèi)表面鉑電極經(jīng)絕緣套管從此接線引出。

②、工作原理

氧化鋯式氧傳感器在溫度超過(guò)300℃的工作原理，如圖二所示。鋯管的陶瓷體是多孔的，滲入其中的氧氣，在溫度較高時(shí)會(huì)發(fā)生電離。由于鋯管內(nèi)（連通大氣）、外側(cè)（排氣流過(guò)）含氧量不同，存在氧的濃度差，因而氧離子從大氣側(cè)向排氣一側(cè)擴(kuò)散，使鋯管成為一個(gè)微電池，在兩鉑極間產(chǎn)生電壓?；旌蠚膺^(guò)濃時(shí)，排氣中的氧含量偏少，使得鋯管內(nèi)、外側(cè)的氧濃度差大，產(chǎn)生的電壓為0.45～0.9V；混合氣過(guò)稀時(shí)，排氣中的氧含量偏多，使得鋯管內(nèi)、外側(cè)的氧濃度差小，產(chǎn)生的電壓為0.10～0.45V。

2、氧化鈦式氧傳感器

①、結(jié)構(gòu)

氧化鈦式氧傳感器是利用二氧化鈦材料的電阻值隨排氣中氧含量的變化而變化的特性制成的，故又稱(chēng)電阻型氧傳感器。氧化鈦式氧傳感器的外形和氧化鋯式氧傳感器相似，在傳感器前端的護(hù)罩內(nèi)是一個(gè)二氧化鈦厚膜元件，如圖三所示。

②、工作原理

純二氧化鈦在常溫下是一種高電阻的半導(dǎo)體，但表面一旦缺氧，就會(huì)出現(xiàn)缺陷，電阻隨之變小。由于二氧化鈦的電阻也隨溫度變化而變化，因此，在二氧化鈦式氧傳感器內(nèi)部也有一個(gè)電加熱器，以保持氧化鈦式氧傳感器在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中的溫度恒定不變。如圖四所示，ECU的1V電壓端子2將一個(gè)恒定的1V電壓加在氧化鈦式氧傳感器的一端，傳感器的另一端與ECU的輸出電壓端子4相接。當(dāng)排出的廢氣中氧濃度隨發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣濃度變化而變化時(shí)，氧傳感器的電阻隨之變化，ECU的輸出電壓端子上的電壓也隨著變化。當(dāng)輸出電壓端子上的電壓高于參考電壓（0.45V），ECU判斷混合氣過(guò)濃（0.45～0.9V）；當(dāng)輸出電壓端子上的電壓高低于參考電壓（0.45V），ECU判斷混合氣過(guò)?。?.1～0.45V）；

五、前氧傳感器的檢測(cè)

1、前氧傳感器的端子

以前汽車(chē)的前氧傳感器一般是2個(gè)端子，即信號(hào)電壓正極、信號(hào)電壓負(fù)極，而現(xiàn)在大部分汽車(chē)的前氧傳感一般都是四個(gè)端子，除了信號(hào)電壓正極、信號(hào)電壓負(fù)極外，還有加熱器正極、加熱器負(fù)極。那前氧傳感器為什么要帶有加熱器呢？因?yàn)檠趸喪窖鮽鞲衅餍枰诔^(guò)溫度300℃才開(kāi)始工作，如果沒(méi)有加熱器，前氧傳感器單靠排氣加熱，會(huì)使前氧傳感器在發(fā)動(dòng)機(jī)工作后數(shù)分鐘才工作，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)屬于開(kāi)環(huán)控制，而帶有加熱器的前氧傳感器在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后20～30s就可以開(kāi)始工作。氧化鈦式的前氧傳感器也需要安裝加熱器，才可以保持氧化鈦式氧傳感器在發(fā)動(dòng)機(jī)工作后溫度恒定不變。

2、區(qū)別前氧傳感器端子

汽車(chē)擰到ON檔，用萬(wàn)用表20V電壓檔檢測(cè)前氧傳感器插頭端子，有12V電壓的是加熱器正、負(fù)極，另外兩個(gè)端子是信號(hào)正、負(fù)極；用萬(wàn)用表200Ω電阻檔檢測(cè)前氧傳感器本身端子，有電阻（一般為1～40Ω，不同車(chē)型數(shù)值有區(qū)別）的兩個(gè)端子是加熱器正、負(fù)極，電阻無(wú)窮大的兩個(gè)端子是信號(hào)正、負(fù)極。

3、前氧傳感器的檢測(cè)方法

①、用萬(wàn)用表檢測(cè)

用萬(wàn)用表檢測(cè)，主要是檢測(cè)前氧傳感器加熱器的端子，判斷其好壞。汽車(chē)擰到ON檔，用萬(wàn)用表20V電壓檔檢測(cè)前氧傳感器的加熱器插頭端子，數(shù)值約12V（與蓄電池電壓相同），前氧傳感器的加熱器線路正常，如果電壓為0V，說(shuō)明有一根電線斷路。負(fù)極接在發(fā)動(dòng)機(jī)上檢測(cè)，能測(cè)出12V，則是加熱器的負(fù)極線斷路，如果都是0V，則是加熱器的正極線斷路。用萬(wàn)用表200Ω電阻檔檢測(cè)前氧傳感器本身的加熱器端子，有電阻（一般為1～40Ω，不同車(chē)型數(shù)值有區(qū)別），說(shuō)明前氧傳感器加熱器正常，如果電阻無(wú)窮大，說(shuō)明加熱器本身線圈斷路。前氧傳感器加熱器損壞，則發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，前氧傳感器工作滯后，發(fā)動(dòng)機(jī)剛起動(dòng)前幾分鐘屬于開(kāi)環(huán)控制。

②、診斷儀檢測(cè)

用診斷儀檢測(cè)，主要是檢測(cè)前氧傳感器的信號(hào)工作狀態(tài)，是否正常。先連接好診斷儀，汽車(chē)擰到ON檔，打開(kāi)診斷儀，讀取前傳感器的數(shù)據(jù)流（電壓值）。起動(dòng)汽車(chē)約1分鐘后，觀察前氧傳感器數(shù)據(jù)變化，前氧傳感器輸出的電壓會(huì)在0.1～0.9V之間不斷變化（通常每10s內(nèi)變化8次以上），并且一般是以0.45V作為中間線不斷的上下變化。讀取前氧傳感器的波形，如圖五所示。

如果信號(hào)電壓一直在0.45～0.9V之間變化或者一直在0.1～0.45V之間變化，都說(shuō)明前氧傳感器損壞，更換前氧傳感器。如果前氧傳感器損壞，會(huì)導(dǎo)致汽車(chē)加速不良或者耗油等故障出現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

1、 任惠珠、羌春曉. 汽車(chē)電控發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與維修 中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2009

2、 解國(guó)林、呂江毅.汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)檢修 天津科學(xué)技術(shù)出版社，2011

3、 譚本忠 汽車(chē)波形與數(shù)據(jù)流分析 機(jī)械工業(yè)出版社 2011

作者簡(jiǎn)介：林敏，海南省技師學(xué)院講師，畢業(yè)于東北大學(xué)，作者單位：海南省技師學(xué)院車(chē)輛工程系。