在空燃比控制适当时，氧传感器信号是计算机系统的最好指示。
一般来说，一个工作良好的电控燃油发动机在闭环工作状态下，怠速时，氧传感器在10s内应有不少于8个浓/稀振幅；
转速为2500r/min时，10s内应有10~40个浓/稀振幅。当空燃比由稀变到浓时，氧传感器的响应时间应小于100ms；
当空燃比由浓变到稀时，氧传感器的响应时间应小于125ms。
评定氧传感器信号的第一步是证明该传感器处于良好的状况。用数字存储示波器测试氧传感器的响应时间。用丙烷使空燃比变浓，而用真空大量泄漏使空燃比变稀。在正确的时间内，将开关从浓切换到稀，再从稀切换到浓，应符合上述要求。
汽车的三元催化转化器前有一个主氧传感器，三元催化转化器后还有一个副氧传感器，这个副氧传感器用来监测三元催化转化器的转换效率。
下图（a）、（b）、（c）所示分别是失效的三元催化转化器、旧的三元催化转化器和新的三元催化转化器前、后氧传感器的波形比较。
（a）失效TWC时EGO波形 ▼
（b）旧TWC时EGO波形 ▼
（c）新TWC时EGO波形 ▼
用示波器进行氧传感器波形分析，同时结合使用五气分析仪，对诊断特定故障会大有帮助。例如，如果氧传感器波形有大量的稀/浓过渡段，而且HC的排放量比正常值高出很多，则气缸缺火可能是由点火或机械故障引起的。由于燃油进入气缸而没有发生燃烧，所有未燃的HC会从排气系统中排出。如果氧传感器波形有大量的过渡段而HC的排放量良好，则气缸缺火可能是由喷油器故障引起的。在喷油器有故障时，由于燃油没有进入气缸，HC的排放量没有增加。
氧传感器故障分析
1有些车辆在出现故障时，CO 的排放量会高于1.5%，HC的排放量会高于0.02%。
当遇到这种故障时，首先应检查氧传感器电压的变化情况。因为如果氧传感器电压在0.7~0.9V 以上变化且CO 超标，则说明故障不在氧传感器，应重点检查空气流量计信号及燃油系统压力，同时还应检查发动机冷却液温度传感器。因为当空气流量信号值过大、燃油压力过高及冷却液温度传感器温度过低时，都会造成CO 排放值过高。若氧传感器信号电压在0.1~0.3V 之间变化且CO、HC超标时，应重点检查排气管及排气歧管是否漏气。
在发动机怠速运转时，若HC超标，应重点检查氧传感器加热电压、点火提前角以及三元催化转化器温度。首先应检查点火失火率，即对点火系统高压线及火花塞进行检查。当上述检查正常时，应更换氧传感器。
如果氧传感器电压在0.2~0.8V 之间变化，且发动机控制信号处于闭环，则应重点检查三元催化转化器温度。如果三元催化转化器温度过低（280℃以下时），则其不能工作。如果三元催化转化器进、出口温度差过低（三元催化转化器进、出口温度差正常应大于38℃，实测某车进口温度为323℃，出口温度为445℃，相差122℃），应更换三元催化转化器。
2气门积炭也会影响发动机的尾气排放，使混合气的调节明显偏慢，从而导致CO 及HC数值变化过大，有时甚至超标。当用故障诊断仪读取氧传感器数据时，氧传感器信号电压会在0.1~0.9V 之间变化（正常时在0.3~0.7V 之间变化）。
当发动机出现怠速不稳、游车、加速不良及氧传感器信号电压在0.1~0.9V 之间变化时，不应急于更换相关传感器，而应首先清洁进气门、气缸和进气歧管等。对于积炭的清除，可采用免拆清洗设备进行，也可进行人工清洁。
3在维修中可能遇到这种情况：用故障诊断仪检测氧传感器信号电压，电压始终在0.5~0.9V之间变化，实际进行发动机排放检测，CO 过低、HC略高，再用简易工况检测尾气，CO偏低、HC及NOx 偏高。可为什么排放中CO偏低，即为什么在混合气偏稀的情况下，传感器信号电压偏高呢?
故障原因在于发动机接地不良或氧传感器接地线开路。因为发动机接地不良后，在发动机外壳与接地之间会产生0.3~0.4V 电压，而氧传感器产生的实际电压为0.2~0.7V。ECU实际接收氧传感器信号电压叠加了发动机外壳电位，并始终维持在浓信号电压，ECU在接收到浓信号后，会根据程序进行减稀控制，这样实际进入发动机的混合气也就会始终偏稀，造成怠速工作不稳。由于混合气偏稀，发动机用简易工况检测有大量氧气存在，排放中的NOx 极易超标。
所以，当发动机尾气中的CO偏低，HC、NOx 偏高时，应认真检查发动机接地电位及氧传感器接地线电压，因为消除了接地不良的问题也就排除了故障。
4NOx 排放过高往往不一定就是EGR系统故障导致的。凡是能增加发动机工作温度的冷却系统故障、过度提前的点火正时和三元催化转化器失效，都将造成更多的NOx 的形成。甚至会因为修理好了另一种不同的排放问题，又可能造成NOx 排放值的提高。混合气过浓使燃烧室内形成积炭，这将导致气缸压缩压力的提高。解决了混合气过浓的故障会使混合气变稀，但遗留的因积炭而导致的高压缩压力会引起NOx 排放值的上升。在这种情况下，建议在重新测试排放之前对发动机进行清除积炭处理。这种情况已经引起排放试验的重新测试的失败。在开始诊断时用五气分析仪测出汽车的排放问题，在修理后反复检测以便确认修理的效果，这样做对避免汽车重新测试出现失败是必要的。
氧传感器信号不正常不一定是氧传感器本身的故障，氧传感器信号故障，往往会表现出看似是氧传感器损坏的现象，但一定要认真检查与氧信号相关的诸多因素，逐一排除，才能准确判断故障因素。否则，将会错误地换掉配件，造成不必要的损失。
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