汽车温度传感器坏了有什么特征(汽车温度传感器坏了有故障提示吗)

汽车氧传感器的前世

氧传感器是个老话题。在混动和纯电动大行其道的今天，再谈氧传感器就有点过时了。

鉴于纯电动汽车和其他类型的新能源汽车普及尚需时日，燃油汽车在未来很长一段时间内仍将是主流，许多欧洲车企已明确表示未来将继续生产混合动力汽车...这些事实都说明发动机不会很快被淘汰，更不会完全退出历史舞台，所以我们今天讨论氧传感器还是有意义的。

之所以要重复同一个故事，是因为很多书和资料对氧传感器的描述很详细，什么都说了。然而，当我们仔细钻研后，发现我们对氧传感器的理解其实是似是而非的。更何况我们一些在维修一线工作的同事兄弟，并没有接受过专业的培训和系统的训练，对氧传感器的理解和认知都不同程度的片面。面对失效的氧传感器或混合气体。

让我们言归正传:

氧传感器的简史

1.功能

正常运行时，发动机排气系统中的氧气或λ传感器以大约每秒100次的检测频率监测空燃比，并将该信息报告给车辆的ECU或发动机控制单元(也称为PCM或ECM)。发动机据此进行适当的调整，保证空空燃比是理想的或接近理论空空燃比，从而帮助发动机更高效地燃烧燃油。大多数氧传感器使用氧化锆作为核心材料，它产生的电压与废气中的含氧量有关。从这个角度来看，氧传感器更像是一个可以根据含氧量的变化产生输出电压信号的电池。这个不够准确，但是可以帮助你理解。

2.演变

真正实用的汽车发动机氧传感器是由罗伯特·博世开发的，它于20世纪70年代末首次用于沃尔沃的发动机管理系统。

一开始汽车氧传感器只有一两根线，是氧化锆做的，呈顶针形状。这种结构在2000年以前的日系车很多电控发动机上经常见到。传感器依靠排气系统中的热量将其加热到所需的工作温度。这种不带加热器的氧传感器的问题是，传感器从从不工作(氧传感器故障会使ECU处于开环模式)到工作(闭环模式)需要很长时间，通常超过一分钟。为了缩短这种预热开环工作时间，一些汽车制造商故意延迟点火正时来加热废气，以提供更快的氧传感器和催化剂预热。

早在20世纪80年代初，氧传感器制造商就在套管中心增加了一个小条形加热器，可以更快地将陶瓷套管加热到工作温度。加热传感器可以安装在催化转化器旁边的下游——这是一个比较理想的位置，因为废气处于比较均匀的状态，传感器过热的可能性大大降低。

第一个版本是使用外壳接地作为传感器信号的三线传感器，后期应用采用隔离接地的四线加热型氧传感器，这是我们所有人当中最常见的一种。

早期汽车发动机管理系统氧传感器使用最广泛的国家是美国，OBDII控制自20世纪90年代初开始在加利福尼亚州和其他49个州实施，1996年。

对氧传感器的需求急剧增加。随着电控技术的进步，新技术不断发展，氧传感器被放置在更多的位置，从而增加了对ECU的反馈。

当前的窄带传感器只能读取“厚”或“薄”读数，已被取代。

新一代4线、5线甚至6线宽带传感器目前正在许多车辆应用中使用。这些传感器可以精确测量空燃比，从而实现更严格的排放控制。

虽然第一辆装有传感器的车辆只有一个传感器，但今天的车辆可以有多达八个。原有的单线传感器增加了加热、平面、二氧化钛、FLO(快速关灯)、UFLO(超快速关灯)、宽带(宽频)和A/F传感器。现代氧传感器，由于其复杂性和位置，是现代汽车燃油喷射和低排放发动机混合气故障诊断变得复杂的主要原因。

下图显示了典型的传感器组件。

二。氧传感器的类型和功能

1.不带加热器的氧传感器

或者一线两线不加热氧传感器是最早也是最基本的传感器类型。单线传感器仅使用一根信号线，而双线传感器也有一根接地线。未加热的传感器需要外部热量进行必要的工作预热，所以只能安装在发动机排气口附近。矛盾的是，这个位置并不是测量空燃比的理想位置。没有加热型氧传感器的另一个限制是，可能需要一分钟或更长时间才能达到正常运行所需的温度。

2.加热型氧传感器

三线、四线加热型氧传感器的发展就是为了更快的达到工作温度。

加热元件是一个内部电阻器，由流过它的电流加热。加热传感器可以放置在排气系统的下游位置，与没有加热传感器的情况相比，它可以在更长的时间内保持适当的温度。现代的氧传感器都使用加热器，只是种类和加热时间不同。

3、FLO & UFLO

快速起燃和超快速起燃传感器使用低电阻和高功率密度加热器来加快预热时间。这些传感器可以在短短20秒内达到工作温度。FLO和UFLO可以帮助减少其他传感器无法减少的污染，因为车辆的排放物在寒冷的时候最有害。传感器加热器元件如上图所示。

4.平面氧传感器

平面传感器由氧化锆和氧化铝层通过特殊工艺粘合在一起制成。这种技术可以更快地预热传感器，因为要加热的质量要小得多，加热器与传感部分直接接触。传感器的典型预热时间范围是5到30秒。

5.空空燃比传感器和宽带氧传感器

最早的五线宽带氧传感器是在1994年推出的。它们和四线空空燃比传感器一起，代表了当时氧传感器技术的最新水平。它们消除了窄带传感器固有的贫/富燃料循环，并使控制单元能够更快地调整发动机的燃料输送和点火正时。

6.氧传感器的选择

至于氧传感器，通用氧传感器可以制成适合各种应用的传感器，只要该传感器是我们正在维修的车辆的正确类型。必须通过将正确的导线连接到现有线束上的相应端子(针脚)来进行连接。在国外的后市场，一般的传感器很少使用，因为市场更喜欢直接匹配传感器提供的匹配、形式和功能。在国内，细心的维修师傅其实可以发现，氧传感器的生产厂家只有几家，他们为市面上各种品牌的车辆发动机提供配套产品。在我们熟悉了不同厂家的氧传感器的技术要求或者技术特点之后，很多情况下，即使是不同品牌的氧传感器也有通用的可能。对于一些老旧昂贵的氧传感器，可以按照这个思路来实现。

正如前面提到的氧传感器的名称“通用性”描述了字面意思一样，很多所谓的特种车辆专用氧传感器，其实就是直接安装传感器的线束连接器，直接安装到车辆现有连接器中的一个连接器，适配特定应用品牌发动机的电控系统电路。同一个厂家的氧传感器大多提供各种不同价格不同品牌的氧传感器，更多时候是设计成直接配合原厂线束接插件，传感器内部结构完全一样。

说白了，就是因为“特殊”传感器的线束接头易于安装，不需要修改多个引脚的连接，避免了人为接线错误带来的固有风险。

当然，传感器线束接头的不同也有助于确保选择正确的更换零件。

三、传感器的性能测试

1.传统窄带氧传感器检测

相信大家都有自己土生土长的方法来测试这类传感器的性能。无论采用哪种测量方法或检测方法，我们这里说的都是书本上没有的经验。传感器的氧气检测必须通过比较万用表或示波器的测量结果和诊断仪的数据流结果来进行。不要完全依赖诊断仪的数据流测量结果来对传感器性能做出最终判断。

为了规范统一检测，不管你用什么方法，我们传感器检测的核心无非就是万用表电压读数。我的经验是:

冷起动发动机，用万用表测量氧传感器的信号线。1分钟后，最多不超过2分钟，信号线应该可以输出0.1-0.2伏左右的电压，短时间内可以保持稳定。过了这个稳定期，电压表读数应该能在0.1-0.9V之间来回变化如果启动后发动机水温正常，氧传感器信号电压不变或者变化幅度太小，那么只有两种可能。

发动机进入正常工作状态后，准确的说是氧传感器进入正常工作状态后，信号线的输出电压要在0.1-0.9V之间不断变化，传感器的性能越好，变化幅度越大，发动机控制和调节越灵敏，变化频率越快。如果电压保持在0.5V附近，不要匆忙更换传感器。首先，人为地创造一种贫/富混合状态。让这种状态快速变化，看传感器的输出电压信号是否同步变化。具体操作请参考早前微信官方账号发布的《三元催化效率低》。

最后我们还需要知道，混合气浓的传感器输出0.75-0.9V的高压信号，混合气稀的传感器输出0.2-0.33V的低压信号通常情况下，传感器在0.45V的中间值是不稳定的！如果有中间值且稳定持久，请按上述检查，不要直接更换传感器。

2.宽带氧传感器(宽带氧传感器)性能测试

2.1宽带氧传感器的工作原理

宽带λ传感器或宽带氧传感器是一种可以测量废气中氧浓度的传感器。宽带氧传感器基于4线版本的氧化锆氧传感器，改进后可以测量实际的氧浓度，而不是只产生过浓或过稀混合气的信号。

如上图所示，宽带氧传感器由三部分组成:泵室、测量室、测量室。

泵装置和测量装置由二氧化锆(氧化锆)板组成，该板的两面涂有一层薄铂。当两边有氧浓度差时，两块铂板之间就会有电压差。这个电压取决于两边的氧浓度差。附近燃烧的发动机理论空燃比在450 mV左右，不是绝对值，但尽量接近。

测量单元的一侧与外部空气体接触，另一侧与测量室接触。

泵单元放置在测量单元的对面，其可以通过电流将氧气泵入或泵出测量室。

少量废气可通过小通道流入测量室，改变测量室中的氧气浓度，从而使测量池电压的理想值改变450 mV。

为了使测量单元返回到450 mV，ECU将通过泵单元输出电流。根据电流的方向和大小，可以将氧离子泵入或泵出测量室，然后可以将测量池的电压恢复到450 mV。

当发动机在富混合气状态下燃烧时，废气中的氧气含量很低，电流会通过泵组将更多的氧气泵入测量室。相反，当发动机在稀混合气状态下燃烧时，废气中含有大量氧气，通过泵单元的电流反向，将氧气泵出测量室。根据电流的大小和方向，ECU将改变喷油量。当发动机处于理论空燃料比附近的理想燃烧状态时，没有电流流过泵单元，喷射的燃料量保持不变。

为了获得最佳性能，宽带传感器需要大约750°c的温度。传感器配有用于电加热的PTC电阻器，由系统继电器或有时由ECU供电。ECU利用空不同的比值信号将加热用负极接地，来调整加热器的工作状态。

2.2宽带氧传感器的检测

大多数宽带氧传感器测试依靠示波器进行精确诊断。可惜示波器要在我们国内汽车售后维修普及还需要一段时间。那么，除了示波器，我们应该如何测试宽带氧传感器呢？

其实根据上面的介绍，我们已经知道，宽带氧传感器最终调节的是电流，大部分发动机控制单元，也就是ECU，都会为宽带氧传感器提供一个相对稳定的工作电压。当氧传感器检测到不同状态下氧含量的变化时，会导致电流的变化，进而导致参考电压的变化。为了抑制传感器上的电流变化，ECU需要动态调整传感器的工作电压(参考电压)。这个调整过程就是发动机电脑。

与传统的窄带氧传感器相比，最大的区别在于宽带氧传感器获得的测量电信号不是传感器本身产生的，而是发动机控制单元根据传感器的氧含量检测结果做出的调整过程。

最后需要强调的是，宽带氧传感器的信号，我们发现当输出高电压信号时，表明混合气燃烧处于稀燃状态，而富燃状态则相反。这个特点和早期的传统窄带氧传感器完全相反！

由于传感器厂家不同，根据不同发动机控制模块的技术要求，传感器的工作电压并不完全一致，但其工作原理是相同的。

对于具体的售后维修测试，可以使用诊断仪通过数据流测试工作状态，同样，也可以使用万用表进行测试。为了详细说明，我们分为几点。

2.2.1宽带氧传感器技术说明

我们以博世Lambda传感器LSU4.9为例进行介绍。

对于不同品牌的传感器，具体的线色和端子排序可能会有所不同。请参考维修模型的电路图。

有一个知识点给你讲解一下。在宽带氧传感器的线束接头中，我们经常会发现一个电阻。这个电阻的阻值决定了传感器的工作特性，传感器的工作特性更多时候是为了匹配不同车型不同控制单元的输入要求。

2.2.2博世宽带氧传感器江湖档案

早在2010年，LSU4.9传感器就是科技含量很高的高新技术产品。市面上大部分的发动机电脑控制器只支持LSU4.2传感器，很多人怀疑LSU4.9相对于LSU4.2的优势
LSU 4.9和4.2的主要区别在于LSU 4.9使用参考泵电流，而LSU 4.2使用参考空气体。

这是什么意思？

简单来说，参考空气体会变质，但参考电信号不会。为了帮助你更好的理解，我们来了解一下汽车行业的真实故事。当然，任何相似之处都纯属巧合:

当博世首次设计宽带氧传感器时，参考空气室用于提供理论空燃料比或AFR的参考。该技术是通过泵出/泵入氧气来保持泵电压和参考空气体电压之间的平衡。泵电流是废气中实际AFR的指标。泵电流越大，废气中的氧气越多，反之亦然。因此，参考空气体对于传感器的精度非常重要，因为它是一个参考。在实验室里很好用，但是在发动机运转的时候就不好用了，因为汽车传感器周围的环境要差很多。参考空气体可能受到周围污染物的污染。一旦参比空气体被污染，传感器的整体特性会向下侧偏移。业内称之为“特征负漂移”或CSD。这是LSU 4.2在一些早期发动机控制单元应用中最大的问题。这种设计也给博世带来了很大的质量问题。

为了解决这个问题，博世重新设计了LSU传感器，推出了LSU 4.9版本。LSU 4.9传感器去除参考空气体。相反，它使用与参考空气体等效的参考泵浦电流，并且在传感器单元的核心感测单元中不再需要物理空气体。

所以技术变成了——将实际泵浦电流与参考泵浦电流进行比较，以保持平衡。实际的泵浦电流仍然是实际AFR的指示，但是参考是校准的电信号，并且在所有情况下总是保持不变。

这是LSU 4.2和LSU 4.9的根本区别。

LSU 4.9摆脱了参考空气，所以摆脱了最大的失效模式。所以LSU 4.9的使用寿命很长，在整个生命周期内都可以保持精度。在此之前，博世LSU传感器广泛应用于汽车行业。现在所有使用博世O2传感器的发动机管理系统都在使用LSU 4.9。通用、福特、克莱斯勒现在都用LSU 4.9。更准确地说，自2007年以来，汽车上的O2传感器基本上专用于LSU 4.9

当然我们国内市场也有例外，除了很多合资的发动机管理控制系统和微型车。

2.2.3传感器电路系统

为了让大家一次了解清楚，这里有张图来说明。

http://circuitszoo.altervista.org/的示意图

博世LSU 4.2/ 4.9宽带氧传感器的控制器图如下所示。

INA2332运算放大器用于测量能斯特电压、泵电流I p和加热器阻抗(用于计算传感器的温度)，加热器阻抗是通过从250uA电流脉冲测量V s引脚上的电压获得的。引脚PC6/PA7。

然后，微控制器通过连接到Howland电流泵电路的内部DAC控制I p，该电流泵电路用于调节扩散室中的氧气浓度。

LSU 4.2和4.9传感器的区别在于，前者从环境空气体中获得测量室所需的少量氧气，而4.9版本需要小电流进入V-S引脚才能达到同样的效果:原理图中的R3和R18提供这个电流，只有在使用LSU4.9时才必须使用。

请注意，IC零件号对精度至关重要，因为它们是使用误差预算计算器选择的，以便获得与其中一个传感器匹配的λ测量精度(新传感器为+/- 0.007 λ，对应于普通泵汽油的+/-0.1 AFR)。

如上所述，博世的宽带氧传感器有六个引脚:两个用于加热器，一个用于公共接地，一个用于V s测量，一个用于将电流I p注入电池，另一个用于测量标称61.9ω电阻上的压降I p。他们需要一个专用的控制器来正常工作。

控制器:使用端子H+ H-处的加热器测量传感器温度，并将其调节至750°c。

测量扩散室电压V s，以确定其氧含量。

通过调节流入/流出泵装置的电流I p，将扩散室内的氧气含量调节至λ=1(相当于14.7 AFR的汽油)，直到V s =450mV。

通过检测泵单元I p所需的电流并使用制造商提供的查找表来获得实际的λ值。

2.2.4博世宽带传感器的万用表测量

其实如上所述，宽带氧传感器和窄带氧传感器最大的区别。

不管你有没有仔细看过上面这么多关于宽带氧传感器的解释和介绍，其实总结起来，我们得到的信息无非是以下几点:

第一，宽带氧传感器非常精密，同时也很脆弱，错误的安装扭矩会造成内部损伤，小心轻放，怕摔着；

二、传感器加热器在传感器加载前不能直接用12V电加热测试，因为正常工作的传感器是以空的比例控制加热的，直接12V会损坏加热器；

第三，传感器非常精密，它的工作完全依赖于控制单元提供的参考电压。如果没有示波器来测量传感器信号，那么必须使用高阻抗数字万用表，而不是指针式万用表。

第四，宽带氧传感器的响应速度比普通数字万用表的采样率快很多，所以普通万用表最多能看到读数，基本看不到万用表上空空燃比变化引起的测量值的变化；

说了这么多，宽带氧传感器的信号怎么样？用PICO官网示波器测一下LSU4.2传感器的波形图，供你参考。

通道A表示氧传感器测量单元的电压值。

通道B表示氧传感器泵单元的电压。

通道C代表氧传感器加热器电路的脉宽调制(PWM)控制。

通道D表示通过PWM控制的加热器电路的电流通道C。

数学通道表示从公式通道B/38.7ω获得的传感器泵单元电流。

顺便说一下，因为泵电流非常小，所以它可以通过电阻压降。根据欧姆定律(电流=电压/电阻。I = V/R)并与2.2.3中的图表进行比较。

如果需要用万用表检测传感器的电压变化状态，也不是不可以。而是需要升级万用表，采用高采样率、高精度的数字万用表来捕捉动态的电压变化。

2.2.5总结

在本文结束之前，最后我会给大家一些关于博世宽带氧传感器测量的参考经验数据。请理解是经验数据，不是标准值！

发动机怠速时，传感器测得的蓄电池电压应在450mv左右；

当发动机超速断油时，也就是俗称的断油，感知器泵的电池电压下降约150-160mv，这是感知器测得的排气系统含氧量增加的结果；

如果有高精度的电流钳，可以测量传感器泵电池信号的电流，必须使用mA级的高精度电流钳来捕捉泵电流的变化，这比电压测量更直接准确。

传感器最大发热工作电流在1.5-1.68 a之间，由于是PWM信号，测量工作电压会因为测量方式的不同而有不同的结果。

对于加热器占空比空比的控制，发动机电脑有时会中断一段时间，这取决于发动机电脑的设计，具体型号具体处理，无法据此判断故障；

在不断开传感器接线的情况下，传感器泵单元电路的电阻约为38-39欧姆；

泵电池电流的工作范围为0.5ma-3.5ma，与电压变化成正比。

[结束]