汽车氧传感器原理及失效解析

叶高

1、汽车氧传感器工作原理
氧化锆(ZrO2)为固态电解质的一种，它有一种特性就是在高温时氧离子易于移动。此型氧传感器将氧化锆烧结成管状，并与内层与外层涂上白金(Pt)，这就是氧化触媒的作用，当氧离子移动时即会产生电动势，而电动势的大小是依氧化锆两侧的白金所接触到的氧而定，最外层则覆盖一层保护壳。
内层白金面所大气接触，所以氧气浓度高，外层白金与排气接触，氧气浓度低。当混合比较高时，排放的废气所含的氧相对地减少，因此氧化锆两侧的白金所接触到的氧气高低落差大，所产生的电动势也相对高(将近1V);当混合比稀时，燃烧完所多余的氧气较多，氧化锆两侧的白金层的氧气落差小，因此所产生的电动势低(将近0V)。
引擎控制计算机由此电压讯号即可侦测到当时混合比的状况。然而氧传感器须在高温才能发挥正常用作(400℃~900℃)，因此当引擎刚开始发动时，氧传感器尚未开始作用，须等到达到其作工温度才开始有电动势的产生，所以之后的氧传感器皆改良成加热型，如图所示，也就是利用陶瓷加热器来使得传感器能也迅速地达到正常的作工状态，因此目前的车型几乎可以在引擎发动30秒后，汽车氧传感器即可供给计算机正确的讯号，有些车型甚至可以达到更低的时间。



2、汽车氧传感器的失效原因
汽车氧传感器失效的主要原因是传感元件老化和中毒。氧传感器老化的主要原因是传感元件局部表面温度过高。氧传感器的传感元件受到污染而失效的现象称为中毒。氧传感器中毒主要是指铅中毒、硅中毒、和磷中毒。
2.1 汽车氧传感器老化
在发动机利用氧传感器进行闭环控制的过程中，混合气的空燃比总是控制在理论空燃比附近，排气中几乎没有过剩的燃油，但是发动机刚刚起动(特别是冷车起动)之后(或大负荷状态工作时)，为了快速预热发动机(或增大发动机输出功率)，需要供给足够的燃油，排气中过剩的燃油就会在氧传感器的表面产生燃烧反应，一方面是形成碳粒而造成氧传感器表面的保护剥落，另一方面是使传感元件局部表面温度过高(超过1000oC)而加速传感器老化。

2.2 铅中毒
燃油或润滑油添加剂中的铅离子与氧传感器的铂电极发生化学反应，导致催化剂铂的催化性能降低的现象，称为铅中毒。虽然现在都使用无铅汽油，大大减少了氧传感器铅中毒的机率。但是，由于燃油或润滑油的添加剂中含有多种铅化合物，氧传感器的铅中毒也是不可避免的。
2.3 硅中毒
发动机上的硅密封胶、硅树脂成型部件、铸件内的硅添加剂等都有硅离子，这些硅离子会污染氧传感器的外侧电极，氧传感器内部端子处密封用的硅橡胶会污染内侧电极。硅离子与氧传感器的铂电极发生化学反应而导致催化剂铂的催化性能降低的现象，称为硅中毒。
2.4 磷中毒
在传感器表面，磷很少以纯磷状态析出，而是以某种化合物状态析出，这些磷化物污染氧传感器的现象，称为磷中毒。磷化物的应用很广，可以用作润滑剂、防锈剂和清洗剂。在发动机磨合期间或活塞环磨损之后，发动机润滑油添加剂中的磷化物就会窜入气缸中燃烧并随排气排出。在低温状态下，磷化物是以微粒子状态析出并沉淀在传感器保护层的表面将气孔堵塞而导致传感器中毒;在高温状态下，磷化物会附着在氧传感器以及三元催化器表面使其受到污染。
由于，氧传感器的老化和中毒是不可避免的。因此当汽车行驶一定里程(一般为80000Km)后，应当更换氧传感器。
理解汽车氧传感器工作原理，经常检查汽车氧传感器是否失效，及时更换失效的汽车氧传感器，对行车安全是一种保障，同时也能减少汽车污染物排放。

随风1

汽车氧传感器利用氧化锆特性来监测排气中的氧气含量。在工作时，氧化锆管内外的氧浓度差异产生电动势，向车辆电脑传递信号，调整空燃比，实现发动机高效运转和尾气排放达标。若氧传感器失效，可能因混合气比例不当导致发动机性能下降、油耗增加及尾气排放超标。常见的失效原因包括中毒、老化及线路故障等。解析氧传感器工作原理及失效原因对确保车辆性能与环保至关重要。

wwj557

作为一名汽车工程师，深知汽车氧传感器在车辆中的关键作用及其工作原理。汽车氧传感器采用氧化锆作为固态电解质，利用其高温时氧离子易移动的特性进行检测。工作时，内层白金接触大气，氧气浓度高，外层白金接触排气，氧气浓度低。通过监测这两侧白金间电动势的变化，来判断混合气的浓度。若氧传感器失效，可能因混合气比例不当导致发动机性能下降、排放增加。因此，对氧传感器的定期检测与维护十分重要。

开垦者

汽车氧传感器利用氧化锆特性来监测排气中的氧气含量。在工作时，传感器内的氧化锆管产生电动势，此电动势取决于氧化锆两侧氧浓度差异。传感器内层与大气接触，氧浓度较高；外层与排气接触，氧浓度较低。混合比高时，两侧氧浓度差异大，电动势高；混合比稀时，差异小，电动势低。若氧传感器失效，可能无法准确检测排气中的氧含量，影响发动机的空燃比控制，导致性能下降、排放增加。

yuanyou

汽车氧传感器工作原理基于氧化锆的导电特性。在高温下，氧离子在氧化锆中移动产生电动势。传感器结构包括管状氧化锆、内层和外层的白金触点。内层接触大气，氧气浓度高；外层接触排气，氧气浓度低。混合气浓度影响废气的氧含量，进而影响白金间电动势的大小。若氧传感器失效，可能因混合气浓或稀导致尾气催化转化效率降低，进而影响发动机性能。因此，定期检测氧传感器的工作状态对保证发动机正常运行至关重要。

sxq0201

汽车氧传感器利用氧化锆特性来监测排气中的氧气含量，以评估发动机混合气体的比例。工作原理简述如下：在高温下，氧化锆中的氧离子移动产生电动势，内层接触大气氧气浓度高，外层接触排气氧气浓度低。混合比高时，两侧氧气落差大，电动势高；混合比稀时，落差小，电动势低。若氧传感器失效，可能因混合气比例不当导致发动机性能下降、排放超标。失效解析需结合波形分析、性能检测与实际应用状况进行综合判断。

t007

汽车氧传感器的工作原理主要基于氧化锆的特性，即在高温条件下氧离子易于移动。传感器采用管状结构，内外层均涂有白金作为氧化触媒。工作时，内层白金接触大气，氧气浓度高；外层白金接触排气，氧气浓度低。混合气比例的变化导致排气中的氧浓度变化，从而在氧化锆两侧产生电动势。当混合气较浓时，电动势较高；反之，电动势较低。失效原因可能包括传感器中毒、表面附着积碳、线路断路或短路等。因此，定期检查和保养氧传感器是确保发动机正常工作的重要措施。

cengjili

汽车氧传感器的工作原理主要基于氧化锆的固态电解质特性。在高温环境下，氧离子易于移动，产生电动势。氧传感器主要由氧化锆管构成，内、外层均涂有白金作为氧化触媒。内层白金接触大气，氧气浓度高；外层白金与排气接触，氧气浓度低。传感器通过监测排气中的氧含量来反馈发动机的工作状态，进而调整燃油混合比例。若氧传感器失效，可能因混合气比例不当导致发动机性能下降、排放增加。常见的失效原因包括中毒、积碳、老化等。因此，定期检查和更换氧传感器是保持发动机性能的重要措施。

汽车氧传感器的工作原理主要基于氧化锆的特性，在高温条件下，氧离子易于移动并产生电动势。当混合气较浓时，排放的废气中氧含量较低，导致氧化锆两侧白金层接触到的氧气落差大，产生的电动势较高；反之则较低。

关于氧传感器的失效解析，常见的失效模式包括氧传感器中毒、积碳和线路故障等。中毒可能是由于燃料中的铅等有害物质导致性能下降；积碳则会影响传感器检测精度；线路故障则可能导致信号失真或无法传输。针对这些失效模式，需采取相应的维护措施，如更换油品、清洗或更换氧传感器、检查维修线路等，以确保氧传感器的正常工作。

babylemon828

汽车氧传感器工作原理基于氧化锆的导电特性。在高温下，氧离子在氧化锆中移动产生电动势。传感器结构包括管状氧化锆、内层外层涂白金作为氧化触媒。内层白金接触大气，氧气浓度高；外层与排气接触，氧气浓度低。混合比高时，废气氧含量减少，两侧白金氧浓度落差大，电动势高；混合比稀时，氧气剩余多，落差小，电动势低。氧传感器失效可能由于中毒、积碳、线路故障等导致，需定期检查和保养。

sxq0201

汽车氧传感器工作原理基于氧化锆的导电特性。在高温下，氧离子在氧化锆中移动产生电动势。传感器设计有内外两层白金触点，分别与大气和尾气接触。当混合气燃烧比例合理时，尾气中的氧含量较低，内外白金间氧浓度差异大，产生较高电动势；反之，混合气过稀时，尾气中氧含量较高，电动势较低。氧传感器的功能是根据尾气中的氧含量变化，反馈至ECU调整喷油量，实现空燃比的精确控制。若氧传感器失效，可能引发发动机性能问题如燃油效率下降、排放超标等。

loohoolinda

汽车氧传感器的工作原理主要基于氧化锆的特性，即在高温条件下氧离子易于移动。传感器采用氧化锆管结构，内、外层均涂有白金作为氧化触媒。在工作时，内层白金接触大气，氧气浓度高；外层白金接触排气，氧气浓度低。混合气比例的变化导致废气中的氧含量变化，从而造成氧化锆两侧白金接触到的氧气浓度差异，进而产生电动势。当混合气过浓或稀薄时，电动势的大小会发生变化，从而实现发动机ECU对混合气浓度的准确控制。

关于氧传感器的失效原因，通常包括以下几点：一是中毒失效，如使用含铅汽油等导致白金催化作用失效；二是陶瓷损坏或密封不严导致湿气进入等造成输出信号不稳定；三是线路断路或虚接等电气故障影响传感器工作。为了确保氧传感器的正常运行和准确性，定期维护和检查是必要的。

shuizhonghua

汽车氧传感器的工作原理主要基于氧化锆的特性，即在高温条件下氧离子易于移动。传感器采用管状结构，内外层均涂有白金作为氧化触媒。当内外层接触到的氧气浓度不同时，会产生电动势。内层接触大气，氧气浓度高；外层接触尾气，氧气浓度低。混合气浓度高时，尾气中的氧含量相对较低，导致两侧白金层间氧气落差大，电动势高；反之则电动势低。

关于氧传感器的失效原因，可能是由于长时间使用导致白金触媒老化、中毒或损坏，也可能是由于传感器内部元件的磨损或损坏，或是响应速度变慢等。失效的氧传感器会影响发动机的性能和排放控制效果，因此需要及时进行检修或更换。

落叶纷飞

汽车氧传感器工作原理基于氧化锆的导电特性。在高温下，氧离子在氧化锆中移动产生电动势。传感器设计有内外两层，分别与大气和排气接触。当混合气比例合理时，排气中的氧含量较低，导致两侧白金接触的氧气浓度差异大，产生较高的电动势；反之，混合气过稀时，氧含量较高，两侧氧气浓度差异小，电动势较低。失效原因可能包括中毒、老化及线路故障等。氧传感器的正常运作对于发动机的精确控制至关重要。

开垦者

汽车氧传感器工作原理基于氧化锆的导电特性。在高温下，氧离子在氧化锆中移动产生电动势。传感器结构包括管状氧化锆、内层外层涂白金作为氧化触媒。内层白金接触大气，氧气浓度高；外层与排气接触，氧气浓度低。混合比高时，废气氧含量减少，两侧白金氧浓度落差大，电动势高；混合比稀时，氧气剩余多，落差小，电动势低。氧传感器失效可能由于中毒、积碳、线路故障等导致，需定期检查以确保其正常工作，精确控制燃油喷射和发动机运行。