全范围空燃比传感器
空燃比传感器说明
• Five wire Type A／F Sensor （泵氧式） 这种A/F传感器是：连接器的传感器侧有五个接线 头，在ECM/PC侧有七个接线头。在传感器侧的连 接器处有一个电阻（是制造时，用于识别个体差 异），主要用于V6车，它与Four wire Type 相比， 在浓度低一侧精度很高，因此价格也较贵。
图10 Four wire Type A／F 传感器 工作原理
车载诊断系统 资料
观察此断面 排出气体
电流 AFS-
扩大
扩散层 排气检测室
AFS+
O2
氧化锆元件
大气检测室
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空燃比(A/F)传感器介绍与说明
3. 此时，可以利用检测流过IP元件的氧气量来检测 A/F。由于这个量也与流过IP元件的电流值是成比例 的，这样传感器就通过检测IP电流从而得到A/F值。
其特性如图16所示，由于是利用流过Vcent的电流来进 行检测，就可以检测出浓度高时的负电流，浓度底时的 正电流。
图16 Five wire Type A／F Sensor Construction 4
图3 A/F 传感器与氧传感器
四线制A/F传感器
氧传感器
车载诊断系统 资料
图1 氧传感器的输出特性（转换特性）
浓度高
理论空燃比
浓度低
汽车检测技术复习题
汽车检测技术复习题1. 汽车传感器一般由( ) 、转换元件和其他辅助元件组成。
[填空题] *_________________________________(答案：敏感元件)2. 未来汽车传感器技术总的发展趋势是微型化、多功能化集成化和（）。
[填空题] *_________________________________(答案：智能化)3.传感器在汽车电控系统中的主要工作有：（）和传输。
[填空题] *_________________________________(答案：采集)4. 汽车传感器的分类，按照输出信号分类，可以分为模拟式和（）传感器两种。
[填空题] *_________________________________(答案：数字式)5. 汽车传感器的基本特征有动态特性和（）两种。
[填空题] *_________________________________(答案：静态特性)6.大气压力传感器在膜片的表面，通过扩散杂质形成4个P型的测量电阻，以（）电桥方式连接。
[填空题] *_________________________________(答案：惠斯顿)7. 空气流量传感器可以分为质量型和（）两种 [填空题] *_________________________________(答案：体积型)8.常用的加速踏板位置传感器有（ )和霍尔式两种类型 [填空题] *_________________________________(答案：电位计式)9. 光电式车高传感器的光电元件由( )和光电晶体管组成。
[填空题] *_________________________________(答案：发光二级管)10. 光电式曲轴位置传感器由带缝隙、光孔的信号盘和（ )组成。
[填空题] *_________________________________(答案：信号发生器)11. 开关输出型液位传感器有浮子式、( ) 和舌簧开关式三种类型。
第7章__全范围空燃比传感器
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7.2 固体电解质型传感器
当气孔直径较大时，临界电流与压力无关，与温度的0.75次 方成正比。反之的场合下，临界电流则与压力成正比，与温 度的-0.5次方成正比。通过控制气孔直径，使其达到最佳尺 寸，就可以制出与温度关系很小的临界电流型传感器。
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7.2 固体电解质型传感器
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7.2 固体电解质型传感器
临界电流与尾气中的氧浓度或空燃比A/F大致成正比例关系， 即这种部件可以用作空燃比传感器。再升高电压时，负极附 近的氧气离解，形成电子导电，由此显示出电流增加，这就 意味着二氧化锆陶瓷自身出现老化，即陶瓷黑化，因为这里 是作为空燃比传感器使用的，所以要在不产生黑化的区域中 使用。 临界电流与气体的扩散系数也成正比。
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7.4 全范围空燃比传感器应用举例
7. 4. 2用全范围空燃比传感器检测断火
对此，先用下列的研究结果加以说明:在1.5L,4缸发动机的 催化剂的上下游装设UEGO传感器和HEGO传感器，并记录 其输出信号，发动机本身的反馈控制装置上，按正规位置装 设HEGO传感器 工作条件为:转速1200~3000r/min，进气负压固定在一 53.4kPa，并实行λ=1控制。利用断火率发生器使火花塞 按1.5%的比例断火，不同转速下，传感器的输出波形如图 7一2所示。因为在任何转速下，从波形上无法区分是否发生 了断火。
空燃比传感器
•
ECM内的平衡监控电路控制泵电流的
大小，通过改变两极之间的电压差，使泵
电流达到饱和状态。
•
达到饱和状态时的泵电流的大小取
决于氧向扩散腔的扩散速率，并与排气中
的氧分子浓度成正比，或与混合气的空燃
比数值成反比。
a
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•
此电流的大小在ECM内部被转换成
与混合气空燃比数值成正比的电压信号。
•
实际的空燃比信号电压值在2.4～
a
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•
单元件空燃比传感器的功能也可以
用万用表检测，其方法如下。
• ① 运转发动机使之达到正常工作温度。
• ② 在传感器线束插头连接良好的状态下， 用万用表测量两条信号线间的电压差。在 发动机正常运转时两信号线的电压差应为 0.3V。
a
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• ③ 人为地改变混合气浓度，此时两信号线 的电压差会像传统的氧传感器那样在0～ 1.0V变化。当混合气变浓时（可向进气管内 喷入少许丙烷），两信号线的电压差会减 小；反之，当混合气变稀时（如拔下某根 真空管使之产生真空泄漏），两信号线的 电压差会增加。如果没有这种变化，说明 传感器有故障，应更换。
a
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•
双元件空燃比传感器也可以用万用表
和示波器来检测，其方法如下。
• ① 检测加热器电路。可按照与单元件空燃 比传感器相同的方法，检测其加热器电路。
a
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• ② 分开传感器线束接头。用万用表检查泵 元件输出和输入线路之间的修正电阻，其电 阻值应该为30～300。
• ③ 把传感器的接头插上，用万用表检查参 考接地端的电压，其值应该为2.4～2.7V。
a
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空燃比传感器监测
发动机油中的金属添加剂 劣质燃料中的不纯物 重复加热，冷却 重复加热，冷却 重复加热，冷却
保护器堵塞
油添加物，碳氧化所造成 的保护器的变形
加热器不升温 信号线绝缘下降 传感器偏离
重复加热，冷却 线束表皮破损 冲击，紧固转矩
各线的断线短路
配线线束，连接器，传感 器等的机械损伤
根本原因
指定外的发动机油添加剂 指定外的劣质燃料 老化，A/F异常，水分的混入 老化，A/F异常 老化，A/F异常
项目
1
发动机转速
2
发动机水温
3
吸入空气温度
4
速度
5
发动机负荷变化
6
反馈状态
检测范围
3250rpm以下 68.8℃以上 -25℃以上 41 km/h以上
应无剧烈的负荷变动 反馈中
车载诊断系统 资料
6-3.亮灯，熄灯条件 亮灯条件 2D/C检测： 在某一D/C被判定为故障时，临时DTC被存储，当下一个D/C之后的监测条件成立后被判定为故障 时，具有DTC，MIL点灯。
V6车型之例
传感器输出（mA）
倾斜大
正常范围
0
倾斜小
理论空燃比 减速断油时
浓度高
浓度低
排气气体中的氧气浓度（A/F）
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空燃比(A/F)传感器 监测
6-2. 监测条件 以06年雅阁机型为例,被设定为在暖机后的常速巡航行驶状态的减速时进行检测。 常速巡航行驶10秒左右后减速5秒左右检测结束,1D/C进行一次。
五线制A/F传感器
故障代 码 Bank1
空燃比传感器工作原理
空燃比传感器工作原理哎呀，说起空燃比传感器，这玩意儿可真是个神奇的小东西。
你知道，汽车发动机里头，汽油和空气得按一定比例混合才能燃烧得恰到好处，不然不是浪费油就是污染空气。
那么，怎么保证这个比例刚刚好呢？这时候，空燃比传感器就派上用场了。
记得有一次，我那辆老破车突然间就“咳嗽”起来了，你知道的，就是那种发动机突突突的，感觉像是要罢工的样子。
我心想，这可不妙，得赶紧检查一下。
结果，修车师傅一检查，说是空燃比传感器坏了。
我一听，这是什么鬼东西？修车师傅就给我解释了一通。
他说，这空燃比传感器啊，就像是发动机的“鼻子”，它能“闻”出发动机里头的汽油和空气的比例。
如果比例不对，它就会告诉发动机控制单元，然后控制单元就会调整喷油量，让这个比例回到正常。
这样，发动机就能正常工作，不会像我那辆老破车一样“咳嗽”。
修车师傅还给我讲了这个传感器是怎么工作的。
他说，这个传感器里面有两个电极，这两个电极之间会因为汽油和空气的混合比例不同而产生不同的电压。
这个电压变化，传感器就能“闻”出来，然后告诉发动机控制单元。
我听着听着，就觉得这玩意儿挺神奇的，就像是发动机的“小管家”。
修车师傅还给我看了那个传感器，小小的一个，看起来挺不起眼，但是作用可不小。
他说，这个传感器要是坏了，发动机就可能燃烧不充分，不仅费油，还污染环境。
我听了，心想，这玩意儿还真是重要啊。
最后，修车师傅给我换了一个新的空燃比传感器，我的车就又恢复了正常。
从那以后，我就对这小小的传感器刮目相看了。
别看它不起眼，但是它可是保证发动机正常工作的重要部件呢。
所以啊，下次你的车要是有什么不对劲，记得检查一下空燃比传感器，说不定问题就出在这儿呢。
别看它小，它可是发动机的“小管家”，保证你的车能跑得又快又好。
丰田发动机空燃比传感器工作解析
丰田发动机空燃比传感器工作解析随着人们环保意识的提高，对汽车尾气净化的要求越来越高，对尾气排放控制标准也越来越严格。
氧传感器作为发动机电控系统的主要排放控制部件之一，主要是配合三元催化转换器（TWC）在正常的运转工况时进行有效的尾气排放控制，以降低汽车尾气排放。
传统的两状态型氧传感器在进行燃油反馈控制时，只能识别和判断混合气的浓与稀状态，不能精确判断空燃比大小，故其反馈范围狭窄且变化不稳定。
而如今为了达到更好的燃油控制效果和降低排放，需要进行非理论空燃比的闭环燃油控制，ECM 必须能够瞬间判断当前工况与实际空燃比的大小，以进行快速的燃油反馈调节，故需要使用一种反应非常灵敏并且检测精度高、能连续检测空燃比大小的新型氧传感器。
专家们把该传感器叫空燃比传感器或宽带型、线性型、稀式氧传感器。
1 空燃比传感器工作解析目前丰田 PREVIA、CAMRY 等新车型都采用线性型空燃比传感器，如图 1 所示。
根据其测量的实际空燃比数值大小，ECM 能及时调整实际空燃比，并控制在理论空燃比（14.7:1）位置，且调整速度极快，很大程度上降低了车辆在冷启动、加速、减速等工况下的废气排放。
空燃比传感器的结构如图2 所示。
传感器最基本的部分是ZrO2 固态电解质，其夹在两个铂电极之间，同传统型氧传感器差不多，主要区别于保护罩的部位，空燃比传感器的传感元件多了一个特殊设计的用于限制空气扩散的扩散阻力层和一个封闭的空气腔。
从图 3 可以看出，传统氧传感器空气腔是直通外界大气的。
空燃比传感器是根据氧气泵原理来工作的，ECM 通过内部的一个稳压电路，在空燃比传感器空气腔侧铂电极和尾气侧铂电极分别施加一个 3.3 V 和一个 3.0 V 的固定电压，如图 4 所示。
当废气中 O2 浓度变化时，空燃比传感器从空气腔泵出或泵入O2，产生一个大小、方向不同的泵送电流输入到 ECM 内部的检测电路，产生与废气中 O2 含量相应的电压值。
当λ＜1，即浓混合气时，废气中的 O2 很少，HC、CO 未燃烧干净。
浅谈汽车空燃比传感器的结构原理与检修
浅谈汽车空燃比传感器的结构原理与检修作者：陈成春来源：《海峡科学》2010年第12期[摘要] 随着汽车工业的发展，汽车保有量的不断增加，汽车节能减排技术越来越被人们所重视。
汽车空燃比传感器能够自动检测不同工况下的汽车混合气浓度，并通过电脑进行自动调节，是节能减排技术的重要应用。
为此，本文通过近期教学实践和维修实践过程中的不断总结，阐述了空燃比传感器的结构原理和检修方法。
[关键词] 空燃比；传感器；结构原理；检修随着社会的进步，汽车工业的不断发展，汽车尾气排放问题越来越被人们所关注，相关的汽车尾气排放标准也越来越严格，为了达到尾气标准，各种汽车控制装置正不断地装到汽车上。
氧传感器作为有效控制尾气排放的重要装置，能够给发动机电脑（简称ECU）提供混合气空燃比反馈信号，并使发动机在各种不同的工况下，都能达到控制理论空燃比（14.7:1）的目的，实现闭环控制，使三元催化转换器达到最佳的转换效果。
空燃比传感器作为新型的氧传感器，能在发动机不同工况时，准确地检测废气中氧的浓度，并及时地把信号传给电脑进行精确计算和控制混合气浓度，使发动机实现较理想的空燃比，燃烧更好，动力更足，油耗更低，排放污染更少，现在已在许多新的车型中逐步推广使用。
1 氧传感器的类型传统的氧传感器一般为杯型，传感器元件围着一个加热器，空燃比传感器一般为平面型，传感器最基本的部分是夹在两个铂电极之间的氧化锆固态电解质。
全范围单腔限流平板型空燃比传感器的传感元件多了一个特殊设计的限制空气扩散的扩散阻力层，并有一个封闭的空气腔。
空燃比传感器的加热器采用氧化铝制成，具有较好的导热性能和绝缘性能，以使传感器元件和加热器结合在一起，提高了传感器的加热性能。
2 工作原理空燃比传感器可能比传统的氧化锆型氧传感器能更精确地控制燃油，目前多数新型汽车采用了能够精确测量实际空燃比数值的全范围空燃比传感器，它代替了传统的氧传感器。
2.1 稀混合气浓度情况下在实际空燃比数值大、混合气稀工况条件下，尾气中氧气较多，实际空燃比数值越大、混合气越稀，尾气中的氧气就越多。
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７.４全范围空燃比传感器应用举例Chapter4 压力传感器 ４
• 为实现发动机整个工作范围的最佳控制可以选用全范围空燃比传感器。 为实现发动机整个工作范围的最佳控制可以选用全范围空燃比传感器。
一.检测催化剂的老化
• 在三元催化剂的前后装设全范围空燃比传感器（ＵＥＧＯ）和带加热 在三元催化剂的前后装设全范围空燃比传感器（ＵＥＧＯ） 器的氧传感器（ＨＥＧＯ） 分别比较催化剂前后的HC,CO,NOx HC,CO,NOx的浓度 器的氧传感器（ＨＥＧＯ），分别比较催化剂前后的HC,CO,NOx的浓度 输出波形的振幅对比，来判定催化剂的净化效率， 输出波形的振幅对比，来判定催化剂的净化效率，从而判别催化剂老 化情况。 化情况。 • 从图中可得：在净化效率高于７０％的范围内，用ＨＥＧＯ可以检测 从图中可得：在净化效率高于７０ 的范围内， ＨＥＧＯ可以检测 ７０％ 催化剂是否老化，但在净化效率高于５０ ６０％的范围内， ５０－ 催化剂是否老化，但在净化效率高于５０－６０％的范围内，就难以 判定。 判定。
一、浓差电池型传感器
与之前的氧气传感器完全相同,利用工业用氧分析计的原理制成的 为了改 与之前的氧气传感器完全相同 利用工业用氧分析计的原理制成的.为了改 利用工业用氧分析计的原理制成的 进接册结果对压力与温度的影响,GM公司将二氧化锆氧传感器掺入了少 进接册结果对压力与温度的影响 公司将二氧化锆氧传感器掺入了少 量的Fe2O3. 量的
二、临界电流型传感器
Chapter4 压力传感器
电压升高,就会产生与电压成正比的电流 当高于某一电压时 电流将达到饱和,此电流 电压升高 就会产生与电压成正比的电流,当高于某一电压时 电流将达到饱和 此电流 就会产生与电压成正比的电流 当高于某一电压时,电流将达到饱和 为临界电流.临界电流与尾气中的氧浓度或空燃比 临界电流与尾气中的氧浓度或空燃比A/F大致成正比例关系 大致成正比例关系. 为临界电流 临界电流与尾气中的氧浓度或空燃比 大致成正比例关系 通过控制气孔直径,可以减小温度的影响 可以减小温度的影响. 通过控制气孔直径 可以减小温度的影响
工作原理: 工作原理
三.泵电池型传感器
Chapter4 压力传感器
组成：两块板状的二氧化锆元件黏合而成，二者之间留有一狭窄的缝隙。 组成：两块板状的二氧化锆元件黏合而成，二者之间留有一狭窄的缝隙。二片元件 中一片作氧泵使用，一片做氧检测元件使用。 中一片作氧泵使用，一片做氧检测元件使用。 泵电池型传感器工作原理：利用氧浓差电池原理、 泵电池型传感器工作原理：利用氧浓差电池原理、同时利用氧泵量的泵电池型传感 当一定量的电流通过氧泵时，狭窄缝隙中的氧被吸出到尾气一侧， 器。 当一定量的电流通过氧泵时，狭窄缝隙中的氧被吸出到尾气一侧，缝隙中 的氧分压低于尾气侧，此时，缝隙起着决定扩散速度的作用。 的氧分压低于尾气侧，此时，缝隙起着决定扩散速度的作用。
总结
Chapter4 压力传感器
• • • • • •
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6
节气门位置传感器 曲轴位置传感器 汽车转向角度传感器 主动式悬架系统车高传感器 溢流环位置传感器 高分解能力的角度传感器
7.1 固体电解质型传感器 7.2 阻值变化型传感器 7.3 应用举例
7.1固体电解质型传感器 固体电解质型传感器
Chapter4 压力传感器
目前的三元系统上,在 目前的三元系统上 在λ=1的理论空燃比处利用带氧传感器的反馈系统可以完 的理论空燃比处利用带氧传感器的反馈系统可以完 成准确的空燃比空控制,但在其他区域 只能根据开环控制或λ=1时的控制结 但在其他区域,只能根据开环控制或 成准确的空燃比空控制 但在其他区域 只能根据开环控制或 时的控制结 对喷油量做一定程度的修正.随着法规的进一步规定 果,对喷油量做一定程度的修正 随着法规的进一步规定 要求在整个的运转范 对喷油量做一定程度的修正 随着法规的进一步规定,要求在整个的运转范 特别是稀混合气状态)实行空燃比反馈控制 围(特别是稀混合气状态 实行空燃比反馈控制。 特别是稀混合气状态 实行空燃比反馈控制。
Chapter4 压力传感器
第7章 全范围空燃比传感器 章
(2课时 课时) 课时
学习目标和内容
Chapter4 压力传感器
通过学习, 掌握目前汽车上使用的三种氧传感器的作用、 通过学习, 掌握目前汽车上使用的三种氧传感器的作用、工 作原理、结构材料、常见故障、测试原理和方法。 作原理、结构材料、常见故障、测试原理和方法。源自７.３阻值变化型传感器 ３
一. 工作原理
Chapter4 压力传感器
过度金属氧化物的原子价是可以改变的，所以某种程度讲， 过度金属氧化物的原子价是可以改变的，所以某种程度讲，其表面附 近的氧离子容易放出或吸收，电阻将变化，通过测量电阻可以判定空燃比。 近的氧离子容易放出或吸收，电阻将变化，通过测量电阻可以判定空燃比。 氧化物与氧之间的反应有两种： 氧化物与氧之间的反应有两种：一种是氧分子进入氧化物的晶格中变成氧 离子，从母体上夺取电子，形成空穴，电阻下降； 离子，从母体上夺取电子，形成空穴，电阻下降；一种是从氧化物上夺取 造成缺少氧离子，此时因电子留在母体，造成电阻下降。 氧，造成缺少氧离子，此时因电子留在母体，造成电阻下降。 一般的氧化物在Ｐ 少时 少时， 多时， 一般的氧化物在Ｐo2少时，呈Ｎ型；在Ｐo2多时，呈Ｐ型； 多时 阻值变化型传感器的最大缺点是：其阻值随温度Ｔ成指数函数变化。 阻值变化型传感器的最大缺点是：其阻值随温度Ｔ成指数函数变化。 在稀燃混合气状况下，Ｐ 变化很小，电阻变化的幅度变小， ，Ｐo2变化很小 在稀燃混合气状况下，Ｐ 变化很小，电阻变化的幅度变小，所以在温度 的关系是不能忽视的。 的关系是不能忽视的。