氧化锆式氧传感器与宽带式氧传感器
宽带氧传感器的工作原理与检测方法
六线氧Байду номын сангаас感器的检查
1+5=0.4-0.5V 2+6=77.5 欧(单元泵内部 有精密电阻） 5+6、2+5 断 3+4 加热电阻2.5-10欧
宽带氧传感器的工作原理与检测方法
1、窄带和宽带的对比 2、宽带的工作原理 3、宽带的检测
随着汽车排放限值要求的不断提高，传统开关型氧传感器已不能满足需要（传统 开关型氧传感器只能判断混合气的浓稀，不能判断混合气浓稀的程度），取而代之 的是控制精度更高的宽带氧传感器（ UniversalExhaust Gas Oxygen Sensor，简称 UEGO）。宽带氧传感器能够提供更准确的空燃比反馈信号给ECU ,ECU依此信号精确 地控制喷油时间，可使发动机经济性与排放性达到更高水准。
然而依据氧传感器的信号，电脑对发动机的的控制就要复杂很多，因为发动机 不可能一直维持在空燃比为14.7：1这个经济工况下的，有时根据驾驶员的意图，需 要急加速，这时的空燃比应在12：1左右，对于窄带氧传感器来说，就无能为力了， 只能放任不管，进行开环。而宽带氧传感器就能一直很贴心的告诉发动机电脑实时 的空燃比，这就是宽带氧传感器的优势所在。（参考下一页比较图）
混合气过稀
混合气过稀时，排气中的氧含量 多，倘若单元泵仍以原来的工作电 流工作，测量室的氧量将增多，能 斯特电池电压值会低于450mV。此 时ECU减小单元泵的工作电流，减 小泵氧速度，使测量室中的氧量减 少，能斯特电池电压值又恢复到 450mV，如图所示。同时，ECU根 据氧传感器信号电压值增加喷油量。
然后，小弟具体是搬了多少氧，是往外 搬还是往里搬，都会告诉发动机电脑， 具体搬运的量就是氧泵的电流，往里搬 时电流为正，往外搬时电流为负，并且 电流的大小能具体反应空燃比的大小， 从而更为精确的控制发动机工作。
汽车氧传感器类型的区别
１ 氧传感器 的类 型
氧传 感 器类 型 按检 测范 围 的大 小 ，可将 氧传 感器 分 为窄 型氧 传
感器 和 宽型氧 传感 器 。 窄 型氧 传感 器 主要 分为 常用 的氧 化 锆式 氧传 感器 和 氧化 钛式 氧 传感 器 。宽 型氧 传感 器 ， 即宽频 型氧 传感 器 ，可 称为 宽域 型 氧传 感 器等 名 称 ，它 的运用 ，是因 为汽 车发 动机 趋 向稀 薄燃 烧 ，空 燃 比范 围１ Ｏ 至２ Ｏ ，相 当于 过量 空 气系 数 从０ ． ６ ８ ６ 至１ ． ４ ０ ５ 的 宽范 围，普 通 的 氧化 锆 式氧 传感 器 、氧化 钛 式氧 传感 器 不能适 用 ，所 以必须运 用 宽 型氧 传感 器检 测废 气氧 含量 。
【 关键词 】氧传感器；宽型氧传感器；氧化锆式氧传感器；氧化钛式氧传感器
在 使用 三元 催 化转 换器 以减 少 排气 污染 的发 动 机上 ，氧 传感 器 是 非常 重要 的元 件 。 由于混 合气 的空燃 比在 理论 空 燃 比附近 时 ，三 元 催化 剂对 Ｃ Ｏ、Ｈ Ｃ 和ＮＯ ｘ 的转 化 效率 是最 高 的 ，一 旦偏 离 理论 空 燃 比 ，三 元催 化 剂对 Ｃ Ｏ、ＨＣ 和Ｎ Ｏ ｘ 的转化 能 力将 急 剧 下降 ，故 在 排 气管 中安 装氧 传 感器 ，用 以检 测排 气 中氧 的浓 度 ，并 向Ｅ Ｃ Ｕ 发出 反馈 信 号 ，再 由Ｅ Ｃ Ｕ 控 制喷 油器 喷 油量 的增 减 ，从 而将 混合 气 的空 燃 比控 制在 理论 空燃 比 附近 。 流 变 化 可 以保 证 当测 试 腔 内氧 多 时 ，排 出腔 内 的氧 ，当腔 内氧 少 时，进 行供 氧 。通 过供 给单 元泵 的 电流就 反 映 了排 气 中的氧 含量 多 少 ， 宽型氧 传感 器 则将 该控 制 电流大 小输 出给 控制 单元 ，控 制单 元 将 此转 化为 氧传 感器 信号 工作 电压 。口 从 工作 原理 来看 ，我们 可 以发现 ，氧 化锆 式氧 传感 器靠 氧化 锆 组 件 自己产 生 的 电动势 作为 信号 电压 ，而 氧化 钛式 氧传 感器 靠氧 化 钛 元件 的 阻值变 化 ，其 在 电路 中的分 压作 为信 号 电压 。而 宽型氧 传 感 器 中 ，为 维 持氧 化锆 组 件 的０ ． ４ ５ Ｖ电压 ，单 元泵 的工作 电压 即为 该传 感 器 的信号 电压 ，它 间接测 量废 气 中氧含 量 。
宽带氧传感器的工作原理与检测方法
宽带氧传感器的工作原理与检测方法随着汽车排放限值要求的不断提高，传统开关型氧传感器已不能满足需要，取而代之的是控制精度更高的线性宽带氧传感器(Universal Exhaust Gas Oxygen Sensor，简称UEGO)。
宽带氧传感器能够提供准确的空燃比反馈信号给ECU，ECU依此信号精确地控制喷油时间，使发动机经济性与排放性达到较高水准。
一、宽带型氧传感器的组成宽带型氧传感器是以普通加热型开关式氧化锆型氧传感器为基础扩展而来。
氧化锆型氧传感器有一特性，即当氧离子移动时会产生电动势。
反之，若将电动势加在氧化锆组件上，则会造成氧离子的移动。
宽带型氧传感器有两部分组成，如图1所示。
第一部分是普通加热型氧化锆型氧传感器，氧化锆组件的两个电极一个处于空气室，另一个处于测量室。
空气室与外界大气相通，测量室通过单元泵与排气相通，排气中的氧通过单元泵输送到测量室中。
由于氧化锆组件内外两侧的氧含量不同，在两电极间会产生电动势，称为能斯特电池。
为使氧化锆组件能极早投入工作，设置了加热装置，加热装置的工作受电脑控制。
第二部分是泵氧元，又称为单元泵。
单元泵一侧通排气，另一侧通测量室。
单元泵是利用氧化锆传感器的反作用原理来工作的。
将电压施加于氧化锆组件上，推动氧离子的移动，将排气中的氧泵入测量室中。
形象一点讲，加在单元泵上的电压越高，氧离子的移动速度越快，单位时间内泵入测量室中的氧离子数量越多。
图1 宽带型氧传感器的主要组成部件二、宽带氧传感器的工作原理发动机正常工作时，电脑通过改变单元泵电流来调节泵氧速度，将能斯特电池的电压值维持在450mV。
这种不断变化的单元泵电流经电脑处理后形成宽带氧传感器的信号，电脑依此信号对空燃比进行闭环控制，使三元催化反应器的转换效率达到理想状态。
具体调节过程如下：1.混合气过浓混合气过浓时，排气中的氧含量少，倘若单元泵以原来的工作电流工作，测量室的氧量将不足，能斯特电池电压值会超过450mV。
发动机氧传感器的检测和诊断
•6、氧传感器旳信号输出特点
11
•7、传感器旳信号输出波形
12
•8、带加热线圈旳传感器
13
9、氧传感器与发动机控制电脑之间旳连接电路
ECU 氧传感器信号高端
氧传感器信号低端 氧传感器加热线圈控制
+B
14
•氧化锆式氧传感器旳测试
• 1、有关氧传感器(O2S)测试旳有关 知识
• 在正常旳寿命或行驶里程内，汽油 中旳铅、发动机冷却液中旳硅酮极 易使氧传感器(O2S)失效。然而，引 起氧传感器(O2S)过早损坏旳最主要 原因是被积炭堵塞。而积炭过多是 因为混合气过浓。
催化转换器前
30 入调
Lambda调整状态
整
111
后 Lambda
状态
110
分析 成果
若为1：第1位：Lambda加热器接通 第2位：Lambda 已准备好 第3位：Lambda调整在工作
假如未到原则值，检验加热器。假如到达要求值，进入32组，检验第一区和第二区
40
进入32组，检验第一区和第二区
部分负
38
•为能使电压值尽快 恢复到450mv旳电 压值，减小单元泵旳 工作电流，使泵入测 试室旳氧量降低。
•单元泵旳工作电流 传递给控制单元，控 制单元将其折算成 电压值信号。
39
（四）氧传感器旳检测
检验条件：冷却液温度不低于80度，排气系统无泄漏。 进入发动机系统08； 进入30组，检验第一区：宝来氧传感器-λ调整
混合气 浓度与尾 气排放量 旳关系
33
新(二型）氧氧传传感感器器旳构造
构造:
1 、单元泵 2、 能斯托单元 3、 传感器加热器
4、 外界空气通道 5、测量室 6 、放氧通道
宽带型氧传感器故障探析
传 感 器 上 时 ， 胎 压 力 传 感 器 以 ５ｓ 轮 ５ 为 周 期 发 送 无 线 电信 号 。 ● 将 轮 胎 压 力 传 感 器 安 装 在 轮 辋 上 ， 轮 胎 进 行 充 气 ， 压 力 作 用 对 在 下 ， 胎 压 力传 感 器 被 激 活 。 此 后 轮 轮 胎 压 力 传 感 器 以 ０８ ．ｓ为 周 期 发 送 无
反 作 用 原 理 ， 电压 施 加 于 氧 化 锆 组 将 件 （ 氧 元 ） ， 样 会 造 成 氧 离 子 的 泵 上 这
宽 带 型 氧 传 感 器 的 另一 部 分 是 传感 器 的关 键部 件— —泵 氧 元 ， 氧 泵 元 一 边 是 排 气 ，另 一边 与 测试 腔 相 力 报 警 控 制 模 块 Ｎ８ 。 ８
的 结 构 不 同 ， 带 型 氧 传 感 又 可 分 为 宽
电池 型 、 界 电流 型 及 泵 电池 型 。 临
构 成 宽 带 型 氧 传 感 器 的 组 件 有
浓 或 稀 ， 于 精 确 的 空 燃 比 却 不 能 反 至
馈 。所 以产 生 了宽带 型氧 传 感器 ， 他
两 个 部 分 ： 部 分 为 感 应 室 ， 一 部 一 另
基础 发展 而来 。 用 了氧化 锆 的两个 利 特１ ： 第 一 个 特 性 是 当 氧 化 锆 两 侧 的
面是 测 试腔 ， 过 扩散 孔 与排气 接 通
触 ， 普 通 氧 化锆 传 感 器 一样 ， 于 与 由
感应 室 两 侧 的氧 含 量 不 同 而产 生 一 个 电 动 势 。 般 的 氧 化 锆 传 感 器 将 此 一 电压 作 为 控 制 单 元 的 输 入 信 号 来 控 制混 合 比 ， 宽带 型 氧传 感 器与 此不 而 同 的是 ： 动 机控 制单元 要 把感 应室 发 两 侧 的 氧 含 量 保 持 一 致 ， 电压 值 维 让 持 在 ０４ Ｖ ， 个 电 压 只 是 电 脑 的 参 ．５ 这
宽带氧传感器工作原理
宽带氧传感器工作原理
宽带氧传感器工作原理：
宽带氧传感器是一种用于测量和监测燃烧过程中排放氧气浓度的设备。
其工作原理基于氧气的电化学反应。
以下是它的基本工作原理：
1. 氧气透过传感器：在宽带氧传感器内部，有一个由陶瓷和金属层组成的氧离子导体，它具有一种特殊的氧离子传输机制。
在工作状态下，氧气以分子形式通过传感器的陶瓷层，进入传感器内部。
2. 氧离子传输：当氧气进入传感器内部时，它被陶瓷层表面的贵金属催化剂分解成氧离子（O2-）。
这些氧离子在陶瓷层中
传输，并渗透到陶瓷的另一侧，也就是金属层。
3. 氧离子浓度差：在陶瓷层两侧的氧离子浓度存在差异，这是由于在金属层表面存在一个不可透过的膜层（例如稳流氧膜），阻止氧气进一步渗透。
因此，氧离子在陶瓷层内会沿着浓度梯度进行扩散。
4. 氧敏传感器信号：通过测量金属层上的氧离子浓度差异，宽带氧传感器可以生成相关的电信号。
这些信号在传感器的内部电路中被转换成数字或模拟信号。
5. 氧气浓度输出：通过分析传感器输出信号，可以计算出燃烧过程中氧气的浓度。
这个浓度值可以用来调整燃烧过程以提高效率，或作为环境监测的依据进行控制。
通过上述工作原理，宽带氧传感器可以实时、准确地测量氧气浓度，具有高精度和高灵敏度。
它在汽车、工业过程控制和环境监测等领域有着广泛的应用。
宽带氧传感器的工作原理与检测方法
宽带氧传感器的工作原理与检测方法随着汽车排放限值要求的不断提高，传统开关型氧传感器已不能满足需要，取而代之的是控制精度更高的线性宽带氧传感器(Universal Exhaust Gas Oxygen Sensor，简称UEGO)。
宽带氧传感器能够提供准确的空燃比反馈信号给ECU，ECU依此信号精确地控制喷油时间，使发动机经济性与排放性达到较高水准。
一、宽带型氧传感器的组成宽带型氧传感器是以普通加热型开关式氧化锆型氧传感器为基础扩展而来。
氧化锆型氧传感器有一特性，即当氧离子移动时会产生电动势。
反之，若将电动势加在氧化锆组件上，则会造成氧离子的移动。
宽带型氧传感器有两部分组成，如图1所示。
第一部分是普通加热型氧化锆型氧传感器，氧化锆组件的两个电极一个处于空气室，另一个处于测量室。
空气室与外界大气相通，测量室通过单元泵与排气相通，排气中的氧通过单元泵输送到测量室中。
由于氧化锆组件内外两侧的氧含量不同，在两电极间会产生电动势，称为能斯特电池。
为使氧化锆组件能极早投入工作，设置了加热装置，加热装置的工作受电脑控制。
第二部分是泵氧元，又称为单元泵。
单元泵一侧通排气，另一侧通测量室。
单元泵是利用氧化锆传感器的反作用原理来工作的。
将电压施加于氧化锆组件上，推动氧离子的移动，将排气中的氧泵入测量室中。
形象一点讲，加在单元泵上的电压越高，氧离子的移动速度越快，单位时间内泵入测量室中的氧离子数量越多。
图1 宽带型氧传感器的主要组成部件二、宽带氧传感器的工作原理发动机正常工作时，电脑通过改变单元泵电流来调节泵氧速度，将能斯特电池的电压值维持在450mV。
这种不断变化的单元泵电流经电脑处理后形成宽带氧传感器的信号，电脑依此信号对空燃比进行闭环控制，使三元催化反应器的转换效率达到理想状态。
具体调节过程如下：1.混合气过浓混合气过浓时，排气中的氧含量少，倘若单元泵以原来的工作电流工作，测量室的氧量将不足，能斯特电池电压值会超过450mV。
氧化锆式氧传感器工作原理
氧化锆式氧传感器工作原理
氧化锆式氧传感器是利用氧化锆陶瓷片作为敏感元件的一种传感器，它是目前在汽车上使用最多的一种氧传感器。
氧化锆式氧传感器由两部分组成：一个是敏感元件（陶瓷片）；另一个是补偿元件（电桥）。
在电桥中，补偿元件主要起到限制输出电流的作用，而敏感元件则起到控制输出电压的作用。
当发动机处于工作状态时，燃烧状况不均匀，燃料和空气的混合气过浓或过稀时，会引起进气歧管内的空燃比过浓或过稀，导致混合气燃烧不完全，使发动机废气排出量增加，导致发动机尾气中含氧量下降。
此时应检测进气歧管内的空燃比并及时调整混合气浓度。
氧传感器是测量排气中氧气含量的器件。
其基本结构是：一根长为20~25mm的陶瓷管（或叫传感器芯）与一根长为6~8mm的铂丝（或铂丝绕成螺旋状）组成。
传感器芯与铂丝之间是绝缘介质。
当发动机处于工作状态时，传感器芯产生的信号电压经电桥转换成与发动机工作状况有关的信号电压；当发动机停止工作时，则输出与发动机工况无关的信号电压。
—— 1 —1 —。
氧化锆式氧传感器
解除闭环控制
氧传感器失效
怠速不稳、油耗增大、污染增大
混合气过浓、过稀
氧传感器故障
信号电压持 续偏低
信号电压持 续偏高
氧传感器
变化次数少
加速、减速 无变化
氧传感器故障
EFI系统的闭环控制过程
在带氧传感器的EFI系统中，并不是所有工况都进行闭 环控制。在起动、怠速、暖机、加速、全负荷、减速断油 等工况下，发动机不可能以理论空燃比工作，此时仍采用 开环控制方式。
丰田LS400轿车氧传感器控制电路
六、氧传感器检测
（1）万用表检测
桑塔纳AJR
起动，水温大于80℃
1）检测加热线圈
V
a、线圈电阻：
室温1-5Ω
b、供电电压： Ω
起动后12V
c、搭铁电阻：0Ω Ω
2）检测信号电路 动态值：发动机运转 2500r/min， 以 0.45V为中心上下波动 次数10s内不少于8次
❖ 能够提供准确的空燃比反馈信号给ECU， 从而使ECU精确地控制喷油时间，使气 缸内混和气浓度始终保持理论空燃比值。 1、组成 感应室（一面通大气，一面接测试腔） 泵氧元（一面接测试腔，一面通排气）
2、工作原理
❖ 浓混合气：排气中氧气↓→测试腔氧气扩散到 排气中→电压大于0.45V→ECU控制泵氧元 的电流变化，使测试腔的氧气增多，维持电 压在0.45V，此时电流为负电流
3、信号特性
(1)氧传感器产生的 电压将在理想空燃比 14.7时产生突变，稀 混合气时，氧传感器 输出电压几乎为零， 一般为0.1V，浓混合 气时，氧传感器输出 电压去接近1V或 0.9V。
（2）ECU如何根据信号电压识别空燃比， 控制喷油？
大于0.45V ， ECU控制减油；小于0.45V， ECU控制增油。维持空燃比14.7。
浅析气体浓度传感器的识别与检测
浅析气体浓度传感器的识别与检测◆文/江苏 赵宝平 张爱琴气体浓度传感器主要应用于汽车电控发动机尾气排放的监测。
汽车电控发动机通过氧传感器来监测排气中氧浓度的含量，发动机ECU根据排气中氧浓度的含量不断地对喷油脉宽进行修正，从而使发动机空燃比接近理论空燃比。
只有发动机能够正常运作，其才能产生应有的动力，燃油耗及尾气排放才会降低。
随着汽车发动机技术的发展，很多新型传感器已应用于现代先进的发动机尾气浓度监测，如稀薄混合汽传感器、宽域氧传感器等。
为了使广大汽车维修人员更好地了解各种气体浓度传感器的结构与原理以及相应的识别与检测，本文将作出如下介绍。
一、氧传感器1. 二氧化锆式氧传感器的识别与检测(1)二氧化锆式氧传感器的识别目前汽车上大部分使用带加热器型的氧传感器，主要由二氧化锆(ZrO 2)、陶瓷管(固体电解质，或称为锆管)、电极和护套等组成。
它一般安装在发动机排气管上，如图1所示。
不同的发动机排气管上的氧传感器安装位置有所不同。
二氧化锆式氧传感器的电路如图2所示。
加热式氧传感器有4根线，两根与ECU相连，另外两根是电源正、负极线。
(2)二氧化锆式氧传感器的检测①检查二氧化锆式氧传感器加热器电阻将点火开关置于OFF挡，拔下氧传感器的导线插接器，用万用表欧姆挡测量氧传感器接线端子中加热器端子与搭铁端子间的电阻，其电阻值应符合标准(一般为4~40Ω)。
若不符合该标准，则应更换氧传感器。
测量后，接好氧传感器线束插接器，以便进一步做检测。
②检查反馈电压。
让发动机以2500r/min左右的转速保持运转，同时检查电压表指针是否在0~1 V之间来回摆动，记下10s内电压表指针摆动的次数。
正常情况下，随着反馈控制的进行，氧传感器的电压将在0.4V以下不断变化，l0s内反馈电压的变化次数应不少于8次。
2．二氧化钛式氧传感器的识别与检测(1)二氧化钛式氧传感器的识别二氧化钛(TiO 2)式氧传感器是利用TiO 2材料的电阻值随排气中氧含量的变化而变化的特性构成的，所以也称为电阻型氧传感器。
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参考文献：
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宽带氧传感器
1. 2. 3. 4. 5. 6.
泵氧元 感应室 加热器 大气 测试腔 扩散孔
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宽带氧传感器
• • • • • • • •
2018/11/23
混合气浓 排气氧少 氧从扩散孔跑掉 感应室电压升高 发动机控制单元 泵氧元电流增加（负） 供氧 感应室电压回复
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氧 传 感 器 的 作 用
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Байду номын сангаас
氧化锆氧传感器
• 结构
氧传感器的内核为 一气密性的二氧化锆陶 瓷体，内核表面则是一 层很薄的、可透气的铂。 铂层一方面起到催化作 用，另一方面也作为物 理电极。在铂层外则是 坚硬的多孔陶瓷层，该 陶瓷层除了可以透气外， 还可保护铂层免受排气 气流的破坏。
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氧化锆氧传感器
• 原理 根据能斯托原理， 当加热的时候，传感器 利用陶瓷体的多孔特性 吸收空气中的氧并将其 电解，对应氧传感器内 外氧含量的不同就可以 产生电势差，通过测量 这个电势差就可以得到 当前排气残余的氧含量。
2018/11/23 北京市汽车修理公司五厂
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BORA车的检测
• 宽带氧传感器（三元前） 01-08-033-第二区： 电压1V-2V变化 1.5V以下-混合气浓 1.5V以上-混合气稀
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BORA车的检测
• 氧化锆氧传感器（三元后） 01-08-036-第一区： 电压0.5V-0.8V变化 （不是0.1V-0.9V变化！）
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宽带氧传感器
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混合气稀 排气氧多 氧从扩散孔进入 感应室电压降低 发动机控制单元 泵氧元电流增加（正） 排氧 感应室电压回复
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宽带氧传感器
特点 • 能在入 >0.7的宽范围内精确 地给出连续的特征变化曲线 • <100ms的响应时间 • 结构紧凑结实 • 良好的抗老化、腐蚀、沉淀、 中毒等能力 • 对路面冲击不敏感 • 双层保护套管 • 使用寿命>160,000km
氧化锆式氧传感器 与
宽带式氧传感器
陈茁
2018/11/23
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BORA
EU-4
• • • • •
二次空气喷射 废气再循环 三元催化器 双路氧传感器 油箱通风
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• 汽车尾气：
CO、HC、NOx
• 只有采用三元催化器才能有效控制
2CO + O2 → 2CO2 2C2H6 + 2CO → 4CO2 + 6H2O 2NO + 2CO → N2 + 2CO2
宽带氧传感器
• 新型的宽带氧传感器被用在宝来 车的三元催化器前，该传感器的 信号是一个几乎呈线性增长的电 流作为λ的输出值，结果λ值能在 发动机全部转速范围内被测量到。 常见的氧化锆氧传感器被用在宝 来车的三元催化器后面。
2018/11/23
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宽带氧传感器
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 大气 感应室电压 发动机控制单元 电极 排气 泵氧元 泵氧元电流 测试腔 扩散孔