在電控發(fā)動(dòng)機(jī)中常在三元催化反應(yīng)器前后各安裝一個(gè)氧傳感器，前（主）氧傳感器用以檢測(cè)廢氣中的含氧量，轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)送給ECU，從而間接判定混合氣的空燃比，便于ECU修正噴油量；后（副）氧傳感器檢測(cè)三元催化器后廢氣中的氧含量，轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)送給ECU，兩個(gè)傳感器電壓之差就可反應(yīng)出三元催化反應(yīng)器轉(zhuǎn)換CO、HC、NOx的能力。氧傳感器有幾種類型，如表1所示。

圖1所示為二氧化鋯式氧傳感器。鋯管的陶瓷體是多孔的，而且易碎，在拆裝時(shí)要特別小心。鋯管內(nèi)側(cè)通大氣，外側(cè)與廢氣接觸。工作時(shí)，在廢氣高溫作用下，氧發(fā)生電離，由于鋯管內(nèi)側(cè)氧離子濃度高，外側(cè)氧離子濃度低，在濃度差的作用下，氧離子從內(nèi)側(cè)向外側(cè)擴(kuò)散，形成兩電極的電動(dòng)勢(shì)。鉑（Pt）是催化劑，可使電動(dòng)勢(shì)以理論空燃比為界，發(fā)生突變，產(chǎn)生0～1V的電壓；信號(hào)電壓高于0.45V時(shí)，ECU判定為濃混合氣并發(fā)出減少噴油量的指令；信號(hào)電壓低于0.45V時(shí)，判定為稀混合氣并發(fā)出增加噴油量的指令。

圖2所示為二氧化鈦式氧傳感器。具有多孔的二氧化鈦陶瓷用來(lái)感測(cè)氧氣，實(shí)心的二氧化鈦陶瓷用做加熱調(diào)節(jié)器。二氧化鈦在室溫下具有很高電阻，當(dāng)氧分子脫離時(shí)，會(huì)造成結(jié)晶格子的空隙，使結(jié)晶格子造成缺陷，產(chǎn)生電流。當(dāng)氧的空隙越多，就會(huì)有更多的電子可用來(lái)傳遞電流，材料的阻抗亦隨之降低。

廢氣中氧含量發(fā)生變化時(shí)，傳感器電阻值以理論空燃比為界發(fā)生突變，利用參考電壓，改變電阻后，輸出信號(hào)電壓發(fā)生突變。

圖3所示為寬域氧傳感器。能連續(xù)檢測(cè)空燃比在10～20的混合氣。當(dāng)線性電壓2.5V時(shí)達(dá)到了理論空燃比（14.7：1）的控制。通過(guò)改變泵電流Ip的方向與大小就可達(dá)到平衡測(cè)試室里的含氧量。Ip即為傳遞給控制單元的電信號(hào)。感應(yīng)室：相當(dāng)于一個(gè)普通濃差型氧化鋯氧傳感器。一面與大氣接觸，另一面是測(cè)試室，通過(guò)擴(kuò)散孔與排氣接觸，由于兩側(cè)氧含量不同產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì)。ECU把感應(yīng)室兩側(cè)的氧含量保持一致，讓電壓維持在0.45V，這個(gè)電壓只是電腦的參考標(biāo)準(zhǔn)值。

泵氧元：也是一氧化鋯組件。一邊與排氣接觸，另一邊是測(cè)試室。在泵氧元上加電壓會(huì)使氧離子移動(dòng)。把排氣中的氧泵入或泵出測(cè)試室中，使感應(yīng)室兩側(cè)的電壓值維持在0.45V。混合氣過(guò)濃時(shí)，測(cè)試室內(nèi)含氧量下降，感應(yīng)室電壓值US>0.45V，傳感器控制器產(chǎn)生一個(gè)反向的泵電流Ip，將氧氣泵入測(cè)試室，使測(cè)試室中的氧含量增加，感應(yīng)室電壓值恢復(fù)到0.45V。

混合氣過(guò)稀時(shí)，測(cè)試室內(nèi)含氧量增加，感應(yīng)室電壓值US<0.45V，傳感器控制器產(chǎn)生一個(gè)正向的泵電流Ip，將氧氣泵出測(cè)試室，使測(cè)試室中的氧含量下降，感應(yīng)室電壓值恢復(fù)到0.45V。

氧傳感器需在一定條件下，輸出信號(hào)才能穩(wěn)定而有效：
①自身溫度達(dá)到一定值后。當(dāng)廢氣溫度低于一定值（鋯式約300℃左右，鈦式約600℃左右）時(shí)，氧傳感器的輸出特性不穩(wěn)定。所以傳感器內(nèi)常有加熱器。
②發(fā)動(dòng)機(jī)工作在穩(wěn)定工況。發(fā)動(dòng)機(jī)在起動(dòng)、暖機(jī)、加速、大負(fù)荷等工況下氧傳感器處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)，輸出信號(hào)電壓不變。

電控汽油機(jī)引起氧傳感器信號(hào)異常的原因分析：
1．持續(xù)低電壓信號(hào)
表明有可能是混合氣過(guò)稀、氧傳感器本身故障等。
（1）噴油器堵塞。噴油器噴孔堵塞可能會(huì)導(dǎo)致個(gè)別缸噴油量太少，引起混合氣過(guò)稀故障。嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致噴油器不噴油。
（2）燃油壓力太低。噴油脈寬一定的情況下，燃油壓力低，循環(huán)噴油量減少，導(dǎo)致混合氣過(guò)稀。
（3）空氣流量計(jì)和節(jié)氣門之間有未經(jīng)計(jì)量空氣。在此處漏入的空氣沒(méi)經(jīng)過(guò)空氣流量計(jì)的測(cè)量，空氣流量計(jì)輸送給ECU的信號(hào)有誤，導(dǎo)致噴油器噴油量太少，從而致使混合氣過(guò)稀。
（4）進(jìn)氣歧管和缸蓋之間的墊片漏氣，使得部分進(jìn)氣歧管壓力傳感器沒(méi)有檢測(cè)到，造成噴油量相對(duì)減少，混合氣過(guò)稀。
（5）燃油蒸氣回收系統(tǒng)的碳罐電磁閥常開(kāi)。使發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速、低轉(zhuǎn)速小負(fù)荷、高速（n>4000～4500r/min）全負(fù)荷、突然加速或減速、發(fā)動(dòng)機(jī)水溫<55℃等過(guò)渡工況下混合氣過(guò)稀。
（6）廢氣再循環(huán)系統(tǒng)（EGR）故障。應(yīng)根據(jù)工況及工作條件的變化自動(dòng)調(diào)整再循環(huán)的廢氣量，一般控制在6%~13%之間。如EGR閥常開(kāi)，則會(huì)在上述過(guò)渡工況下混合氣過(guò)稀。
（7）發(fā)動(dòng)機(jī)ECU及線路異常。對(duì)噴油量的控制指令產(chǎn)生錯(cuò)誤。
（8）由機(jī)械原因引起的氣缸壓縮壓力低。如：氣門燒損、活塞環(huán)斷裂等，造成燃燒不完全甚至缺火，使部分氧“未經(jīng)消化”即排出缸外，引起排氣中的氧含量升高，氧傳感器向ECU輸送“混合氣過(guò)稀”的信號(hào)。
（9）氧傳感器加熱故障。使其輸出信號(hào)不穩(wěn)定或無(wú)變化，致使ECU無(wú)法控制噴油量，易出現(xiàn)混合氣過(guò)稀。
（10）氧傳感器和控制單元之間導(dǎo)線電阻過(guò)大。氧傳感器輸出電壓過(guò)低，ECU誤認(rèn)為“混合氣過(guò)稀”。
（11）氧傳感器通大氣的孔堵塞，使傳感器內(nèi)外側(cè)的氧離子濃度差減小，反饋電壓處于低位，ECU誤認(rèn)為“混合氣過(guò)稀”。

2．持續(xù)高電壓信號(hào)
表明可能是混合氣過(guò)濃、傳感器被污染等。
（1）空氣流量計(jì)故障。空氣流量計(jì)的性能惡化，輸送給ECU的信號(hào)不準(zhǔn)確，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)始終處于混合氣偏濃狀態(tài)，引起氧傳感器損壞或性能下降。此時(shí)故障診斷儀讀取的故障信息可能是“混合氣超出調(diào)整極限”、“氧傳感器不良”等。
（2）使用進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器（MAP）的發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)氣系統(tǒng)發(fā)生泄漏會(huì)造成混合氣過(guò)濃。
（3）噴油器升程變大。噴油脈寬一定時(shí)，升程變大后每循環(huán)的噴油量增加，引起混合氣過(guò)濃。
（4）氧傳感器本身臟污。堵塞了通廢氣的孔，氧傳感器檢測(cè)不到廢氣中的氧氣，輸出高的電壓信號(hào)，ECU誤認(rèn)為“混合氣過(guò)濃”，從而向噴油器發(fā)出減少噴油量的指令，導(dǎo)致混合氣過(guò)稀。此時(shí)，每缸火花塞均呈白色，由于過(guò)稀混合氣，燃燒速度慢，未燒完的燃油進(jìn)入排氣管，其中的HC含量過(guò)多，發(fā)生二次燃燒，造成排氣管燒紅或進(jìn)氣渦輪增壓器燒紅。三元催化器工作任務(wù)過(guò)重導(dǎo)致溫度過(guò)高甚至燒紅。

3．電壓信號(hào)保持為一個(gè)恒定值表明可能是ECU回路不通、氧傳感器損壞等。氧化鋯式氧傳感器當(dāng)搭鐵短路時(shí)，信號(hào)電壓為0V；當(dāng)正極短路時(shí)，信號(hào)電壓為1V；當(dāng)信號(hào)線斷路時(shí)，電壓為0.45～0.55V。有些車型，氧傳感器信號(hào)電壓無(wú)變化，容易造成發(fā)動(dòng)機(jī)在加速時(shí)熄火。

因此，氧傳感器的信號(hào)電壓不正常并不僅僅是氧傳感器及其控制線路的問(wèn)題，需對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行具體的故障原因分析，結(jié)合其它系統(tǒng)的情況進(jìn)行故障的診斷和排除。