空燃比闭环控制

2）不加热的管式氧传感器
如图所示，传感陶瓷管7借助于“指状”的陶瓷支承管3和碟形弹簧2固定在传 感器壳体6上并密封。
在支承管和传感陶瓷管之间的接触元件5用于提供内电极和连接电缆1之间的 接触。
外电极通过金属密封环与传感器壳体连接。传感器内的各种零件都由金属护 套4 固定和对中。
护套除了支承碟形弹簧以外，还保护传感器内部不被污染。
传感陶瓷管内外表面上的氧浓 度差别促使内表面上的氧原子 放下2个正电荷变成带2个负电 荷的氧离子，通过扩散穿越多 孔的、由二氧化锆制成的传感 陶瓷管（故称固态电解质）到 达外表面，将2个负电荷留在外 表面，成为氧原子进入废气中。
所以：内表面带正电，成为正 极；外表面带负电，成为负极。
两极之间的电位差使是氧传感 器的信号电压。
3）加热的管式氧传感器
如图所示，加热的管式氧传感器的构造和原理与 不加热的管式氧传感器基本相同。
主要差别在于，加热的管式氧传感器的传感陶瓷管，内部出一根陶瓷 加热元件6加热，通电后30s便达工作温度。
因此传感陶瓷管即使在负荷低、废气温度较低时也有超过350℃的温 度，可以照常发挥功能。负荷高时由废气温度决定陶瓷管温度。陶瓷 加热元件系正温度系数（PTC）电阻，温度较低时电阻很小，功率很 大，加热很快。加热后电阻升高，功率不大。
信号电压的高低取决于传感陶 瓷管内外表面之间氧浓度之差， 即取决于外表面上废气经完全 催化处理之后残余氧的浓度， 而残余氧浓度又是废气λ值的函 数。
从λ＞1的稀混合气（高残余氧） 过渡到λ＜1的浓混合气（极低 残余氧），则残余氧浓度突变 达10的几次方幂倍。所以在λ=1 附近信号电压突变，
传感陶瓷管的内表面与新鲜空 气相通，外表面被废所包围， 两边的氧浓度度相差悬殊。
但汽油机废气中总是存在残余 氧的，即使在燃油过剩的情况 下也不例外。例如λ=0.95％时 残余氧达到约0.1 ％～0.3％的 体积百分比。
多孔铂电极的催化作用使得废 气中的CO、HC和H2在电极表 面上同残余氧发生化学反应， 使之趋向理论当量的平衡，以 致残余氧的最终浓度跟燃烧完 全与否无关。而仅仅取决于λ。
2.8 空燃比闭环控制
开环控制时ECU并不知晓执行器执行指令 后的实际效果；
而闭环控制时ECU通过传感器监测指令执 行后某一个特定参数的变化，并将该参数 的实测值与设定值对比，在两者不一致时 调整指令使之达到一致。
故凡闭环控制，必有一个控制对象，即控 制参数；还有一个控制目标，即控制参数 的设定值。
连接电缆夹紧在伸出传感器的连接元件的末端，并用耐高温的PTFE 帽盖密封以防潮气和机械损伤。
为了防止废气中的燃烧沉积物落在传感陶瓷管上,在凸入股气气流中的 传感器壳体的末端装有护管8，护管上开有孔隙，可让废气通过，同 时却有效地防止了废气中固态物质的机械撞击和变工况时的热冲击。
传感器壳体上有螺纹供安装用。
净化后的废气有害物质的浓度 与过量空气系数λ密切相关。随 着λ的增大，净化后残余的HC 和CO浓度降低，但NOx浓度上 升。
只是在λ为0.99～1.00 的一个小 区域内才能使三种有害物质同 时得到最大限度的净化。这就 是λ环控制的调节范围。
只有在怠速和部分负 荷工况范围，而且结 束暖机以后，才能激 活λ闭环控制。
λ闭环控制的控制参数就是燃油与空气温合 气的过量空气系数λ，
控制目标是λ=1附近的一个小范围。
Motronic在怠速和部分负荷时可实行λ环控 制，其他工况皆为开环控制。
1、λ闭环控制的调节范围和激活的 必要条件
汽油机排放的有害污染物主要 是HC、CO和NOx。目前汽油 机排放污染物治理手段中最重 要的是利用三效催化转化器净 化。
加热的管式氧传感器的护管10上的废气流 通孔比较细小，因此减少了传感陶瓷管在 废气温度较低时所遭受的冷却作用。
管式氧传感器的加热，将发动机从起动直到闭环 控制投入运行所经历的时间缩短到20~30s，确保 了废气温度较低（如怠速）时的闭环控制运行。
传感陶瓷管的内外表 内部涂有一薄层透气 的多孔铂，
它一方面因其催化作用 而影响着传感给输出特 性，
另一方面由于电接触， 构成两个电极2。
传感陶瓷管突入排气气流 中，所以在它外表面的铂 涂层上再涂一层高孔隙度 的陶瓷保护层6。
这层加固层防止了铂催化 层遭受废气中沉积物的腐 蚀和侵蚀，确保了传感器 的长期稳定性。
λ＜1时为800~1000mV,
λ＞1时小于100mV．
λ=1时为450～500mV。
氧传感器应装在任何工况下都能达到其工作温度的地方，因为氧传感 器的工作特性与温度密切相关。温度强烈地影响着传感陶瓷管对氧离 子的导通能力。
一方面当温度低于600℃时，输出电压低于上述数据和曲线，而低于 350℃时几乎没有信号；
2、氧传感器
氧传感器用于测定废气中的过量空气系数λ。 λ定义为燃油和空气的混合气中实际空气里和由所
含燃油量决定的理论当量空气量之比。
λ=1意味着充分燃烧后燃油与空气均无过剩； λ＞1则氧过剩，混合气过稀； λ＜1则氧不足，混合气过浓。
λ由混合气中各种原子量的比例决定。燃烧过程 不改变这个比例，故从废气中测定的λ，不论燃烧 是否完全，都与未燃时在混合气中测定的λ一样。
目前普遍使用的氧传感器只能判断是λ＞1， 还是λ＜1，却无法测定λ的具体数值。
不过已开始生产能测定λ具体数值的氧传感 器，用于稀薄燃烧发动机。
1）管式氧传感器原理
氧传感器按带固态电解质 的氧浓度原电池的原理工 作（Nernst原理）。
其核心元件是用二氧化锆 制成的传感陶瓷管1。
传感陶瓷管不透气，用氧 化铱作过稳定化处理。
另一方面，输出电压对于过量空气系数变化的响应时间也与温度有关。 例如：
当传感陶瓷管温度为350℃时，响应时间为几秒钟； 而当传感陶瓷管温度为600℃时，响应时间小于50ms。
所以在发动机起动后直到大约350℃的最低运行温度的一段时间内，λ 闭环控制是截止的。
氧传感器的内阻也与温度有关。