精 心 智造 成就 非 凡

驾 驭

产品手册

氧传感器

OXYGEN SENSORS

2022-2023

通过精确地控制发动机每个工作循环中所需的燃

油量和燃烧过程，优化发动机的输出性能；同时

监控三元催化器以最优转化效率进行废气转换，

严格控制废气排放对空气环境的污染。

发动机电控管理系统

01 精心智造 成就非凡驾驭

蓝捷特汽车氧传感器 产品手册

发动机燃料充分完全燃烧时所需的理论空燃比是

14.7，此时发动机的燃油经济性和废气排放均达到

最佳状态。

氧传感器根据发动机燃烧做功后，排出的废气中氧

离子浓度来判定：上一工作循环中混合气是浓还是

稀？如果混合气过浓说明喷油量偏多，EMS模块将减

小下一工作循环的喷油量进行修正；如果混合气过

稀说明

喷油量偏少，EMS模块将增加下一工作循环的喷油

量进行修正。以上过程通常被称为发动机的λ闭环

控制。

λ闭环控制策略是发动机电控管理系统正常运行的

基础与核心。

氧传感器—λ闭环控制

喷油嘴通过接收EMS模块

计算好的脉冲控制信号，

借助电磁力实现对燃油喷

射孔的迅速开启与闭合，

为发动机燃烧室输送精确

地燃料输送。

EMS模块根据传感器输入

信息识别发动机运行状

态，结合油门踏板反馈的

驾驶员对发动机动力输出

的需求意愿，通过优化的

空燃比和点火提前角来控

制发动机运行状态。

以标定空燃比计算喷入的

燃油迅速与燃烧室内的新

鲜空气混合，在火花塞的

作用下充分做功燃烧；释

放热能的同时也产生了大

量的CO、HC和NOx等有害

物质跟随废气一同进入排

气管路中。

根据废气中残余的氧离子

浓度：上游氧传感器向

EMS模块反馈此次做功燃

烧的混合气浓稀状态，为

下一工作循环提供喷油修

正依据；下游氧传感器向

EMS模块反馈三元催化器

工作效果。

λ闭环控制

01 EMS模块 02 喷油嘴

04 氧传感器 03 做功燃烧

苏州苏陶汽车零部件有限公司Suzhou Sutao Auto Parts Co.,Ltd 02

氧传感器

对汽车性能的影响

03 精心智造 成就非凡驾驭

汽车是在负荷、车速及道路状况经常变化的情

况下行驶的，作为动力源的发动机必须适应汽

车的行驶需要，对发动机负荷/转速的变化及时

作出快速准确的响应。

氧传感器工作异常将会直接影响发动机动力输

出导致汽车加速无力。

对汽车动力的影响

汽油发动机是将汽油燃烧释放的热能转化为机

械能的一种动力装置。发动机电控管理系统

(EMS)根据已标定的各种工况下车辆对发动机转

速和动力的需求，精确计算发动机所需的进气

与喷油量，优化燃烧做功提升车辆的燃油经济

性。

发动机电控管理系统(EMS)由众多传感器、执行

器和EMS模块组成。发动机各部件因制造本身存

在的差异性、电子元件的老化和机械部件的磨

损，这些都将对喷油量的实际输入产生影响，

与EMS模块标定值的偏差势必导致发动机输出性

能的稳定性和燃油油耗的增加。

氧传感器通过λ闭环控制影响喷油量，提高车

对发动机油耗的影响

苏州苏陶汽车零部件有限公司Suzhou Sutao Auto Parts Co.,Ltd 04

近年来随着机动车的生产和使用量急剧增长，机动车排

气对环境的污染日趋严重！汽车排放的主要污染物有一

氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)、二氧

化碳(CO )和微粒物(PM)。

其中对人体危害较大的CO、HC和NOx是发动机相对缺氧或

不完全燃烧下的产物；发动机电控管理系统(EMS)主要通

过喷油和点火的精确控制，促进混合气的完全烧绕减少

有害物质的产生。

排气管路上游的三元催化器利用自身的贵金属催化剂可

以加速使CO、HC和NOx进一步发生化学反应转变为无害的

二氧化碳、水和氮气。三元催化器对有害气体的净化效

果与混合气浓度有很大关联，在接近理论空燃比附近的

小区间内效果最佳！

对发动机排放的影响

随着汽车的逐渐普及人们对于汽车的追求也越来越高，不

再只看重外在的外观和内饰而更多地去关注汽车的操控和

舒适性。发动机运转产生的噪音/抖动也逐步发展成为发

动机电控管理系统(EMS)的核心工作任务。

氧传感器的工作异常是发动机抖动、怠速不稳的常见故障

之一。

对发动机运行平稳性的影响

2

氧传感器的原理与分类

氧传感器是发动机电控系统的重要部

件，它是利用Nernst原理将陶瓷敏感元

件测量排气管道中的氧浓度，反馈给EMS

模块进行λ闭环控制，保证发动机始终

处于接近理想空燃比的工况下工作。同

时OBD程序根据安装在三元催化器上下游

的氧传感器信号对比，实时监控车辆的

排放情况。

氧传感器的工作状态与工作温度有着密切的关系。氧化锆式氧传感器在温

度低于300℃时，无信号电压输出，而在350℃到800℃的温度范围内最敏

感，输出信号最强。因此，目前大部分氧化锆式氧传感器内都增设了陶瓷

式电热元件，由汽车电源进行加热，通电后可使氧传感器温度迅速升至于

350℃进而快速进入工作状态。

通常氧传感器按照输出信号类型分为：开关型氧传感器、宽域型氧传感器

和极限电流型氧传感器。

开关型氧传感器

氧传感器利用Nernst原理，氧化锆一侧

接触排气管中的废气，另一侧接触外界

大气，利用两侧气体中氧离子的浓度

差，Nernst电极产生电位差形成跃变式

输出电压信号。

氧传感器输出信号的大小与废气中

残留的氧浓度有关

氧传感器输出信号在0.1-0.9V范围波动；

当λ=1（空燃比接近14.7）混合气完全燃烧时：输出信号为0.45V左右；

当λ>1（空燃比>14.7）混合气偏稀时：输出信号小于0.45V；

当λ<1（空燃比<14.7）混合气偏稀时：输出信号大于0.45V。

H2O

O2

2- O 2- O CO2 HC

NCX

HC

CO

N2

e- + E - e氧化锆

内侧白金电极（大气面）

外侧白金电极（排放尾气面）

mV

1000

800

600

400

200

0

0,8 0,9 1 1,1 1,2

浓混合气 稀混合气

过量空气系数α

输出电压

05 精心智造 成就非凡驾驭

利用Nernst原理对氧化锆两侧电极施

加电压时，在电动势的驱动下氧离子

作为带点载体将从氧化锆一侧进入到

另一侧形成电流，因此改变了氧化锆

两侧氧离子的浓度差。

宽域氧传感器在传统Nernst电池结构

上，再引入一组Nernst电池最为泵电

流单元。

在传感器正常运行过程中，让小股尾气

气流通过扩散小孔进入检测室。泵氧单

元通过电脑模块施加电压对检测室内的

氧离子浓度进行动态调整，使检测室内

氧离子浓度与基准氧气室内的氧离子浓

度差对应的输出电压值始终保持在

0.45V.电脑模块通过检测到的泵氧单元

电流值大小和方向，计算出发动机每个

工作循环的空燃比大小。

宽域氧传感器对空燃比值的计算是

实现发动机分层燃烧和稀薄燃烧的

基础！分层燃烧和稀薄燃烧是现代

发动机节能环保的核心技术。

宽域型氧传感器

极限电流型还也有分为小孔扩散和多孔扩散，小孔易

堵，多孔的空隙难以控制。近年来采用了不同的工艺，

利用LSM等作为扩散层，制备出了致密扩散障碍层极限电

流氧传感器。

当有电压加在固体电解质ZrO2上时，O2会在内电极(阴

极)上得到电子形成O2-，O2-通过ZrO2的传递作用，在外

电极（阳极）上放电，O2-又变成O2，这样氧就通过固体

电解质被从电极的阴极泵到阳极，通常称此电池为泵氧

电池，外加电压为泵电压，产生电流为泵电流。泵氧过

程中，外加泵电压的增加所导致的泵电流的增加会逐渐

减小，最后出现泵电流在一定的电压范围内不变或变化

很小的现象，电流达到饱和，这个电流被称为极限电

流。

极限电流型氧传感器

（1）示意图-混合气稀 （2）示意图-混合气浓 （3）电流信号曲线图

宽域氧传感器特性曲线图

-2.0

0.7 1.0 1.3 1.6 1.9 2.2

-1.0

0

1.0

2.0

3.0

mA

过量空气系数λ

泵氧室电流

Ip

O2

2O2-

-4e- -4e- -4e-

+4e- +4e- +4e2O2- 2O2-

O2 O2

O2 V-(阴极） 混合导体

扩散层

固态电解质

层YSZ

多孔Pt电极 V+(阳极）

外加电压

O2 O2

O2

O2

O2 CO

CO CO

CO

HC

HC

极限电流型氧传感器 HC

（扩散障碍层）

浓度高

0 mA

理论空燃比

A/F 传感器输出

浓度低

苏州苏陶汽车零部件有限公司Suzhou Sutao Auto Parts Co.,Ltd 06

蓝捷特汽车氧传感器 产品手册

07

氧传感器数量

汽车根据动力使用需求需要搭载不同排量的发

动机：目前小排量发动机主要以直列3/4缸发

动机为主，一些早期车型有使用直列5/6缸发

动机。对于大排量发动机通常以V型排列为

主，常见的主要有V6/V8发动机，一些高端车

有搭载V12或W12型发动机。

出于布局和性能的需要，一般直列发动机搭载

一个三元催化器、采用单排气管路布局居多；

V型排列发动机搭载两个三元催化器采用单或

双排气管里布局。对于8缸以上发动机或其他

特殊情况存在多种三元催化搭载方案，请以车

辆实际状态为准。

因此氧传感器使用数量取决于车辆搭载三元催

化器的数量，每辆车至少有一个氧传感器（前

氧）需要维护，其中两个氧传感器（前/后氧

各1个）和四个氧传感器（双三元催化器，前/

后氧各2个）也比较常见。

双排气管路 搭载2个三元催化器

单排气管路 搭载1个三元催化器

精心智造 成就非凡驾驭

苏州苏陶汽车零部件有限公司Suzhou Sutao Auto Parts Co.,Ltd 08

根据发动机电控系统对氧传感器的使用需求，氧传感器的实际使用位置与三元催化器紧密联系在一起。通常我们按照氧传感

器与三元催化器的相对位置关系，分为前氧传感器和后氧传感器。

前氧传感器

位于三元催化器上游靠近发动机侧。前氧传感器主要用

于检测发动机做功燃烧后尾气中氧离子浓度，向EMS模

块提供混合气浓稀判断，为下一工作循环空燃比调整提

供依据。所有车辆均配置前氧传感器，老车型一般是开

关型氧传感器，新车型或搭载稀薄燃烧/分层燃烧技术

发动机的使用的是宽域型（极限电流型）氧传感器。

后氧传感器

位于三元催化器下游远离发动机侧。OBDⅡ程序根据后

氧传感器反馈信号与前氧传感器信号进行比对，对三元

催化器转换效率进行监控。一旦三元催化器失效ESM模

块将通过仪表发出报警，同时发动机进入应急模式对发

动机输出进行抑制减少废气排放。

氧传感器位置定义

Ⅰ前后定义

前氧传感器

后氧传感器

HC

NCX

HC

CO H2O

O2

CO2

N2

后氧传感器

转换器

三元催化

前氧传感器

有害三元气体 无害气体排出

U U

蓝捷特汽车氧传感器 产品手册

09

对于搭载2个三元催化器的双排气管路，4个氧传感器位置定义以车辆左右横向作为参考

定义为左侧 定义为右侧 定义为右侧 定义为左侧

主驾驶侧 副驾驶侧 副驾驶侧 主驾驶侧

精心智造 成就非凡驾驭

Ⅱ左右定义

右前氧传感器 右后氧传感器

左前氧传感器

左后氧传感器

左 右 右 左

主驾驶侧

副驾驶侧

10

横置发动机

前氧传感器

后氧传感器

横置发动机

前氧传感器 后氧传感器

纵置发动机

左前氧传感器

右前氧传感器

左后氧传感器

右后氧传感器

纵置发动机

右前氧传感器

右后氧传感器

左前氧传感器

左后氧传感器

横置发动机

右前氧传感器

右后氧传感器

左后氧传感器

左前氧传感器

蓝捷特汽车氧传感器 产品手册

Ⅲ 位置示意图

苏州苏陶汽车零部件有限公司Suzhou Sutao Auto Parts Co.,Ltd

蓝捷汽车科技秉承“精选﹡优品”的

理念，以OE性能和品质为指导标准，

严格按照先进工艺生产流程加工制

造，生产过程中实行全生产流程检测

和100%出厂检测；以创新的服务理念

和高效的技术服务，建立以客户体验

为核心的服务体系。

MEETS OEM

SPECIFICATONS

OE品质

IMPROVED

FUEL ECONOMY

低油耗

IMPROVED ENGINE

RESPONSE&PERFORMANCE

提升发动机响应与性能

LONGER

SENSOR LIFE

长寿命

LOWER

EMISSIONS

低排放

11 精心智造 成就非凡驾驭

节能环保 提升动力

蓝捷特氧传感器

蓝捷特精选 优品氧传感器拥有17个

系列/900+型号，满足95%以上的市

场需求。

产品系列按照氧传感器输出信号

类型划分如下：

*

系列号 OX101A 系列号 OX112A 系列号 OX113A

系列号 OX301A 系列号 OX302A 系列号 OX501A

开关型氧传感器(10个产品系列)

系列号 OX502A 系列号 OX701A 系列号 OX712A

系列号 OX713A

氧传感器产品系列

蓝捷特汽车氧传感器 产品手册

苏州苏陶汽车零部件有限公司Suzhou Sutao Auto Parts Co.,Ltd 12

系列号 OX136A

系列号 OX333A

系列号 OX334A

系列号 OX533A 系列号 OX524A

极限电流型氧传感器(2个产品系列)

系列号 OX135A

宽域型氧传感器(5个产品系列)

系列号 OX134A

氧传感器各部位名称

13 精心智造 成就非凡驾驭

氧传感器主要用于检测发动

机燃烧后的排气中氧气的质

量浓度,其通常在500℃～

800℃的高温恶劣环境下工

作.随着汽车的长时间使用,

氧传感器会因逐渐老化导致

反馈信息出现偏差影响到汽

车的性能。

经检测故障码与发

动机混合气配置或

氧传感器自身有关

时，需要对氧传感

器进行检测、必要

时予以更换。

加速无力

踩下油门踏板后，车辆

速度提升缓慢或爬坡出

现无力感；

油耗高

车辆油耗逐步升高，车

辆加速缓慢；

怠速不稳

发动机怠速出现明显速

度波动，发动机抖动明

显增加；

冷启动困难

发动机冷车启动困难或

不着车；

在发动机电控管理系统中：氧传感器检测发动机所排废气中氧的含量,向EMS模块提供空燃比的反馈信号,进行

喷油量的闭环控制。氧传感器工作失常会影响EMS模块对混合气空燃比精确的控制,此时发动机易出现怠速不

稳、加速不良、尾气超标和油耗增加等现象。

氧传感器更换

1.0

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

时间（秒）

新氧传感器输出波形例 新氧传感器的反应迅速

新氧传感器输出【V】

氧传感器（上游）

当出现以下情况时，请对氧传感器进行检测、必要时予以更换

时间（秒） 氧传感器（上游）

1.0

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

老化氧传感器的 老化氧传感器输出波形例 反应迟钝

老化氧传感器输出【V】

C 发动机故障灯未亮，但车辆出现

如下明显症状时

排气冒黑烟

排气尾管有黑烟出现，

排 气管内壁有明显积

碳；

排放超标

废气排放检测超标

三元催化异常/损

坏

因物理结构损伤或冒黑

烟更换三元催化器时；

排气管路进水

因故排气管进水或长时

间侵泡在水中；

蓝捷特汽车氧传感器 产品手册

A 定期维护 B 发动机故障灯亮

（根据车辆实际使用情况而异）

苏州苏陶汽车零部件有限公司Suzhou Sutao Auto Parts Co.,Ltd 14

15

氧传感器常见故障解析

机油附着 保护套管孔眼堵塞 传感器主体弯曲

导线断开 传感器内部进水 连接器进水

保护套管机油附着

→传感器输出电压异常

碳、机油、杂质的堆积

导致孔眼堵塞

→传感器输出电压异

常、内部过热导致断线

外力或振动导致变形

外力或振动导致导线

断开

外力或振动使密封性

能下降、橡胶套熔

解，引起传感器内部

进水

连接器熔解导致进水

→短路

精心智造 成就非凡驾驭

苏州苏陶汽车零部件有限公司Suzhou Sutao Auto Parts Co.,Ltd 16

硅中毒

氧传感器中毒是经常出现的且较难防治的一种故障：一般来说，汽油和润滑

油中含有的硅化合物燃烧后生成的二氧化硅，硅橡胶密封垫圈使用不当散发

出的有机硅气体经过废气再循环进入参与燃烧，都会使氧传感器失效。因而

要使用质量好的燃油和润滑油。

修理时要正确选用和安装橡胶垫圈，不要在传感器上涂敷制造厂规定使用以

外的溶剂和防粘剂等

积碳

由于发动机燃烧不好，在氧传感器表面形成积碳，或氧传感器内部进入了油

污或尘埃等沉积物，会阻碍或阻塞外部空气进入氧传感器内部，使氧传感器

输出的信号失准，EMS模块不能及时地修正空燃比。产生积碳，主要表现为油

耗上升，排放浓度明显增加。

氧传感器陶瓷碎裂

氧传感器的陶瓷硬而脆，用硬物

敲击或用强烈气流吹洗，都可能

使其碎裂而失效。因此高处坠落

的氧传感器请不要予以装车使

用！

加热器电阻丝烧断

对于加热型氧传感器，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。

氧传感器内部线路断脱

氧传感器线路是屏蔽型, 因此使

用维修中线路的内部断脱、线路

损坏、 插接件不密封和 插接片锈

蚀等都会导致故障出现。

蓝捷特汽车氧传感器 产品手册

17

-看数据流电压值是否在合理范围内？

-看数据流是否跟随工况变化发生变化（比如踩一脚油

门）？

观察氧传感器外观颜色

在对氧传感器进行检查时，有时通过观察氧传感器顶尖

的颜色也可以判断出故障原因。氧传感器正常的外观颜

色是浅灰色的，使用久了会带一点土黄色。

a-如果颜色出现白色，说明是燃烧室有水参与燃烧或安

装面使用的劣质的密封胶；

b-如果是黑色，说明混合气过浓或积碳，这个情况下需

要查找具体的原因，而不是直接更换传感器；

检测氧传感器加热器

氧传感器加热器直接影响到氧传感器是否能尽快达到工

作温度输出有效信号？通常需要检测氧传感器加热电阻

阻值和供电线束端有无12V电压？

如果测量的电阻值不在正常范围内，需要更换氧传感

器。如果测量没有12V电压，需要检查供电电路。

检测氧传感器信号输出端的电压变化

当尾气中的氧气浓度发生改变时，氧传感器输出电压信

号也会发生变化。。当混合气浓时，输出接近0.9V的电

压；当混合气稀时，输出0.1V左右的电压。

测量这个输出电压时不能拔下传感器，可以使用万用表

电压档或诊断仪的数据流功能进行检查和数据读取。如

果测量的电压不符合标准，需要更换传感器。

通过示波器功能检测

使用示波器查看波形是最专业的判断方法：将示波器的

正极接在信号输出端子，示波器负极搭铁，检测氧传感

器输出信号（如下图所示）。如果发现波形变化的频率

慢或者电压低，那么就是传感器损坏了。

在开始检测氧传感器时，请预先检查发动机是否处于暖机状态（发动机水温达到80℃）？如未达到，请先行启动

发动机预热至暖机状态！预热过程中，如有条件可以分别观察排气尾气颜色和发动机怠速运转状态。

氧传感器常见检查方法

精心智造 成就非凡驾驭

HC

NCX

HC

CO H2O

O2

CO2

N2

前氧传感器 后氧传感器

U U

有害三元气体

无害气体排出

通过诊断仪读取数据流，观察氧传感器

参数变化

18

为什么需要做初始化？

发动机原车的零部件长时间工作后会因磨损、老化和积碳等原因出现偏差，EMS模块会根据当时各个

传感器的数据调整喷油脉宽进行主动修正。更换发动机电控管理系统部件后，如果没有做发动机EMS

模块的初始化，那么EMS模块会继续按照原先存储的修正参数进行调整，发动机性能可能会出现偏差

变得更差；EMS模块发现后会自动开始新一轮自学习调整，在此过程中可能会出现油耗增加，尾气排

放超标等现象。

氧传感器更换注意事项

试车运行无故障码后，发动机自学习初始化。

安装时先用手指旋转预紧后，使用专用工具/安装扳手拧紧（参考力矩：M18对应力矩45-55N.M）

如果身体部位不慎粘到烧结防止剂：请立即用水冲洗干净；

导线请按照原装配线，和连接器安装紧固；

请不要使线束或连接器接触到排气管或其他高温地方；

请不要在安装时涂抹任何密封剂；

请不要擦除螺纹部烧结防止剂；

请不要提前取下套管：因为螺纹部涂有烧结防止剂容易粘附赃物；

请不要使用线束有破损的产品：因为线束有信号屏蔽层，破损后容易受外界干扰；

请不要使用外观有明显磕痕的产品、请不要使用电动工具安装：因为坠落或外力冲击，可能导致陶瓷元件损坏；

更换前请删除发动机故障码；

检测前请读取并存档发动机故障码；

检测时发动机需处于暖机状态（水温达到80℃）；

改装车辆使用时可能存在不能正常发挥性能的情况；

请按汽车制造商服务手册进行检测更换；

检测、更换、调整时请务必关闭发动机；

苏州苏陶汽车零部件有限公司Suzhou Sutao Auto Parts Co.,Ltd

蓝捷特汽车氧传感器 产品手册

苏州苏陶汽车零部件有限公司

Suzhou Sutao Auto Parts Co.,Ltd

地址：苏州工业园区展业路2号