第7章__全范围空燃比传感器
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。
全范围空燃比传感器
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
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PPT幻灯片课件
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2.4～4.0V 变化，见图b。幻灯片 10
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单元件空燃比传感器和氧传感器一样， 有4根接线［见图a］，其中2根为氧化锆的2 个电极，之间的电压差约为0.4V；另外2根为 加热器的接线。 幻灯片 10
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图b 双元件空燃比传感器原理
1—扩散孔 2—扩散腔 3—空气腔 4—微调电阻
ECM根据此时泵氧电流（即输入泵电 流）的大小和方向计算出相应的混合气浓 度。
双元件空燃比传感器有5根接线端子， 其中2根是加热器的接线，1根是泵氧单元 和电池单元共用的参考接地线，1根为电池 单元的信号线，另1根是泵氧单元泵电流的 输入线。
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2)双元件空燃比传感器的检测
双元件空燃比传感器的工作性能可以 采用解码器和废气分析仪相配合的方法来 检测。
其方法如下。 ① 将解码器与发动机ECU连接。 ② 运转发动机至正常工作温度，在读取解 码器上显示的空燃比信号参数的同时，用 废气分析仪检测发动机的排气。
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③ 通过人为的手段使混合气变浓或变稀， 将解码器显示的空燃比数值与废气分析仪 的检测结果相比较，如果两个检测结果不 匹配，说明传感器或控制系统有故障，需 要进行进一步的检查。
空燃比传感器有两种结构形式：单元件和 双元件。
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1）单元件空燃比传感器
单元件空燃比传感器的氧化锆元件 采用平面型结构，两侧有铂电极，其中 正极通过空气腔与大气相通，负极与排 气之间有一多孔性的扩散障碍层和多孔 氧化铝层，排气管中的氧分子可以通过 多孔性氧化铝层和扩散障碍层到达阴极 表面。
汽车用传感器：车身传感技术 第7章《全范围空燃比传感器》PPT教学课件
问题：
在=1~1.5稀燃范围，Pq =10-14~10-1atm，E仅约50mV
工业用的氧量分压计：温度稳定，再测量输出电压
汽车用：尾气温度、流量都是变化着的
办法：用温度传感器去修正车用氧量传感器的输出 实例：78年GM在二氧化锆传感元件中掺入少量Fe2O3，可以
UEGO
净化效率与输出振幅变化比呈线性 能正确检测出催化剂是否老化 浓侧输出振幅变化比与总HC净化效率也呈线性 能测出OBDII（第二代车载电子诊断系统）所要求的HC从
50~60%的净化效率
车身传感技术
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7.4.2 用全范围空燃比传感器检测断火
试验
1.5L 4缸发动机催化剂上下游装UEGO和HEGO，记录输出信号 发动机本身的反馈控制装置上，按正规位置装HEGO 工作条件：转速1200~3000r/min，进气负压-53.4kPa (-400mmHg) 用断火率发生器使火花塞按1.5%比例断火
7.3 阻值变化型传感器
最大缺点：阻值随温度T成指数 函数变化
RT A exp(E / kT )(PO2 )n
式中，A、E、n—传感器常数， k —玻尔兹曼常数
极端变化场合：阻值变化>1000倍， 与温度关系可解决
稀燃状况变化非常小时，电阻变化 幅度也变小，与温度关系不能忽视
车身传感技术
车身传感技术
17
7.2.3 泵电池型传感器
特性具有一定的杂散性：
15%左右，电路修正可<1% 相当于带扩散孔的多孔性材料杂散性 相当于流入尾气扩散腔数量的杂散性 理论空燃比点的杂散量非常小
泵电流与温度（加热器电压）关系
泵电流与压力比例关系没有问题 可根据发动机工作条件推测修正 穿过扩散孔气体的扩散机理与分子扩散，努森扩散规
汽车传感器复习试题
A:单选1.前照灯自动控制系统包括前照灯自动开关和伪）自动调光系统答案。
麻码7A.供电系统B.自动调光系统C.自动避光系统D.光强度调节系统2.在夜间行车时，为减少来往行车灯光的相互干扰，前照灯具有（C）远近光照射功能。
6A.自动调光功能B.自动避光功能C.远近光照射功能D.自动开关功能3.博世压力型电子燃油喷射系统不设空气流量传感器，而是用一个进气歧管压力传感器测量节气门之后的进气歧管的真空度，来间接测量（D）进气量。
25A.喷油量B.点火提前角C.进气温度D.进气量4.应用在汽车发动机上的位置传感器有曲轴位置传感器和（D）节气门位置传感器。
39A.车身高度传感器B.溢流环位置传感器©.方向盘转角传感器D.节气门位置传感器5.曲轴位置传感器是发动机电子控制系统中最主要的传感器之一，它提供点火时刻、确认曲轴位置信号，用于检测活塞上止点、曲轴转角及（A）发动机转速。
38A. 发动机转速B.喷油量C.点火提前角D.曲轴位置6.热敏电阻式湿度传感器，可用于汽车风窗玻璃的防霜和车内相对（B）湿度。
150A.温度B.湿度C.干燥度D.空气质量7.语音提示包括语音警告和（C）语音控制。
6A.语音提示B.语音调节C.语音控制D.录音8.GPS机动车防盗系统是具有网络报警功能的汽车（A）电子防盗系统。
7A.电子防盗系统B.电子追踪系统C.电子辨认系统D.机械防盗系统9.汽车上使用的传感器大多属被动型传感器，这种被动型传感器需要外加输入电源才能产生（D）电信号。
7A.振动信号B.频率信号C.机械信号D.电信号10.翼片式空气流量传感器的检测方法主要有开路检测和（A）在路检测。
11A.在路检测B.在环诊断C.断路检测D.线路检测11.热线式空气流量传感器和热膜式空气流量传感器都属于（B）质量流量型。
19A.体积流量型B.质量流量型C.温度型D.间接测量型12.热膜式空气流量传感器其结构和工作原理与热线式空气流量传感器基本相同，不同之处在于热线式空气流量传感器采用铂丝制成的（A）热线电阻。
汽车用传感器资料(整理版)
汽车用传感器考题资料一、填空题1. 传感器被形象地称为“电五官”，是现代检测和控制装置的重要组成部分。
2. 传感器一般由敏感元件、传感元件、测量转换电路组成。
3. 热电阻信号连接主要有三种方式：二线制、三线制、四线制。
4. 空气流量传感器按特征分有L型和D型两种。
5. 常见的空气流量传感器有动片式、卡曼涡旋式、热丝式。
6. 半导体压力传感器从结构与功能上大致可以分为绝对压力形、差压型和应变压力形三种。
7. 常见的节气门位置传感器有编码器式、直线式、滑动式等。
8. 传感器的电路特性主要有灵敏度、偏置电压、密度的温度系数、偏置电压的温度特性。
9. 混合气的空燃比一旦偏离理论空燃比，三元催化剂对CO、HC和NO x 的净化能力将急剧下降。
10. 目前使用的氧传感器有氧化锆式和氧化钛式两种。
11．氧传感器的外侧处于尾气中，内侧导入空气，当两侧氧气的浓度之差会产生电动势，其中内侧为正极。
12. 氧传感器的基本特性：空燃比特性、响应特性、内阻特性。
13. 传感元件输出的电信号转换为便于显示、记录、处理和控制的有用电信号（电压、电流或频率量）。
例如电桥、放大器、振荡器等。
14. 把-273.15 ℃定作热力学温标（绝对温标）的零度，叫做绝对零度。
15. 热敏电阻用陶瓷半导体材料制成，是一种温度系数很高的电阻材料。
16. 压力的单位：1bar=1a t≈1kgf/cm2=0.1MPa=100KPa。
二、判断题1．全范围空燃比传感器相对普通氧传感器而言，可以检测从浓到稀的这个范围的空燃比。
（对）2. PDS型燃烧压力传感器是紧固在火花塞上的垫圈型传感器。
（错）3. 在发生爆震时延迟点火时间，而在不出现爆震时，提前点火，总是将点火时间设置在近于爆震区域。
（对）4. 电磁式传感器的线圈中只要存在着磁力线，就会产生感应电压。
（错）5. 氧传感器安装在发动机的排气管上，位于三元催化转化器之前，用于测量废气中的氧含量。
（对）6. G加速度传感器能广泛应用于汽车的安全气囊、防抱死以及四轮转向及自动变速器系统上。
第七章 全范围空燃比传感器
主要介绍全范围空燃比传感器的发展过程及种类，及其传感器的工作原理与应用。 重点阐述：
（1）固体电解质型传感器原理与应用 （2）阻值变化型传感器原理与应用
难点与疑点 （1）固体电解质型传感器原理 （2）阻值变化型传感器原理
全范围空燃比传感器的概述及定义
氧量传感器已经介绍了，通过氧量传感器器与三元催化剂的组合，在确保油耗、运转特性 的同时，可以得到优异的尾气净化特性。我们再看看空燃比控制的的原点：如下图，从扭矩来 看，浓侧好些；从油耗、CO及NOX来看，稀混合气体优越。要想在λ=1的左右两边及 λ ＜1或 λ ＞1时，在整个运行范围内实行空燃比反馈控制，在各个区域上实现最佳油耗、最佳排放以及最 佳运转性能，我们必须学习——全范围空燃比传感器的结构与工作原理
临界电流与尾气中的氧浓度或空燃比大致成正比例关系， 利用这一特性这种部件可以用作空燃比传感器。
图7-2临界电流型传感器的特性
临界电流型传感器与压力、温度的关系：
图7-3 临界电流型传感器与压力、温度的关系
特性：当气孔直径较大时，临界电流与压力无关；
与温度的0.75次平方成正比；
当气孔直径较小时，临界电流与压力成正比；
全范围空燃比传感器的种类 7.2.固体电解质型传感器 浓差电池型传感器：这种传感器与氧量传感器完全相同，只不过用于稀燃区域。装有二氧 化锆元件的氧浓差电池的输出电压，用下式表示：
E =（RT/4F）Ln Ps/P’q 式中：R为气体常数；T为绝对温度；F为法拉第常数；Ps、P’q为基准极、测试极的氧分压。 但在用于汽车上，尾气的温度、流量都是变化着的，所以测量输出的电压有一定局限性。1978 年通用汽车公司发表了在二氧化锆传感器元件掺入少量的Fe2O3后，可以较少温度的变化引起 的传感器性能的变化。这种做法的原理是基于上式中二氧化锆陶瓷中氧离子的移动。掺入Fe后， Fe呈现电子传导性，使公式中的输出电压下降。缺点是铁不能稳定的溶于二氧化锆中，在使用 过程中铁会析出，所以没有得到批量生产。
学习任务15：汽油发动机排放控制系统检修
一、资 料 收 集
引导问题1：汽车尾气排放净化主要采用哪种方法？如何实现尾气净化？
氧传感器安装在排气管上。其传感元件一般是在一陶瓷管基体上，有二氧化 锆涂层，外侧通排气，内侧通大气（图15-1）。当陶瓷管的温度达到350℃左右 时，具有固态电解质的特性。利用这一特性，传感器将氧气的浓度差转化成电势 差，从而形成电信号输出。排气中氧分子的浓度与发动机混合气的浓度有关，若 混合气偏浓，排气中氧分子的浓度低，陶瓷管内外氧离子浓度差较高，电势差偏 高，大量的氧离子从内侧移到外侧，输出电压较高（接近900mV）；若混合气偏 稀，排气中氧分子的浓度较高，则陶瓷管内外氧离子浓度差较低，电势差较低， 仅有少量的氧离子从内侧移动到外侧，输出电压较低（接近100mV）。
根据废气进入汽缸是否通过发动机的进气系统，EGR系统可分为内部EGR系 统和外部EGR系统。
一、资 料 收 集
引导问题3：废气再循环控制的作用、结构和原理是怎样的？
内部EGR系统通过改变配气正时实现，不需要外加其他设备，结构简单，应 用方便，且可以避免再循环废气对管道的腐蚀，有利于提高系统耐久性。但由于 在进气行程内直接开启排气门使废气回流，难以精确控制EGR率。同时废气未经 冷却直接回流，引起混合气温度升高，又有利于NO的生成。因此，内部EGR对 NO的抑制效果并不明显。但是随着控制技术的不断提高，内部EGR因其结构简单、 便利的特点，日益受到青睐。
职业教育改革创新示范教材
汽车发动机构造与维修
（第2版）
李 丹 董劲松 向志伟 吴明盈
主
编
副主编
项目一
活塞连杆汽组车故发障动诊机断概与述修复
学习任务一 学习任务二 学习任务三
内燃式发动机发展简史 车用发动机分类及专用术语 往复活塞式发动机工作过程及性能指标
氧传感器与空燃比传感器
它能连续检测出稀薄燃烧区的空燃比，可 正常工作的空燃比范围大约为12∶1～20∶1， 使得ECM在非理论空燃比区域范围内实现喷油 量的反馈控制成为可能。
空燃比传感器有两种结构形式：单元件和 双元件。
1）单元件空燃比传感器
单元件空燃比传感器的氧化锆元件 采用平面型结构，两侧有铂电极，其中 正极通过空气腔与大气相通，负极与排 气之间有一多孔性的扩散障碍层和多孔 氧化铝层，排气管中的氧分子可以通过 多孔性氧化铝层和扩散障碍层到达阴极 表面。
控制电路使正极的电压高于负极［ 见图（a）］，从而在氧化锆元件中产生 一个泵电流，阴极上的氧分子在此电流 的作用下移动到阳极。
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。
图 双元件空燃比传感器原理
1—扩散孔 2—扩散腔 3—空气腔 4—微调电阻
ECM根据此时泵氧电流（即输入泵电 流）的大小和方向计算出相应的混合气浓 度。
双元件空燃比传感器有5根接线端子， 其中2根是加热器的接线，1根是泵氧单元 和电池单元共用的参考接地线，1根为电池 单元的信号线，另1根是泵氧单元泵电流的 输入线。
情况下，随着反馈控制的进行，氧传感器的 反馈电压将在附近不断变化，10s内反馈电 压的变化次数应不少于8次。
④ 若电压表指示值在10s内的变动次数等于 或多于8次，则说明氧传感器工作正常。
若电压表指示值在10s内的变动次数少 于8次，说明氧传感器不正常。
⑤ 检查氧传感器有无损坏。拔下氧传感
器的线束插头，将电压表的正极测笔直 接与氧传感器反馈电压输出端连接，人 为地形成稀混合气，电压表指针读数应 下降。
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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汽车技术培训
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
小度写范文空燃比传感器数据流【丰田汽车空燃比传感器,故障码及数据流检测全解析】模板
空燃比传感器数据流【丰田汽车空燃比传感器,故障码及数据流检测全解析】业内大多数人对传统的氧传感器都已十分了解并且觉得在故障判断时没什么问题，这一话题已是老生常谈，现在我们要谈的是比氧化器更加复杂更加年轻的表亲――空燃比(A／F)传感器。
空燃比(A／F)传感器的种类有很多，但本文只讨论丰田车用的空燃比传感器，因为丰田公司很早就采用了这种技术并应用于旗下许多车型。
空燃比传感器只用于催化转化器的上游，催化转化器的下游仍然采用传统的氧传感器。
怎样才能知道车上装的是氧传器还是空燃比传感器呢?并不是所有的丰田车都装有空燃比传感器，但使用空燃比传感器的丰田车会越来越多。
第一个要看的地方就是贴在发动机舱盖下的车辆排放控制标签(VECI)，如图1所示。
当然有时我们会遇到这种情况，有些车的发动机舱盖已不是原车的，或者车辆排放控制标签已经没有了，这时我们就要请当地的经销商根据车辆识别代码(VIN)查一下。
不过有时根据车辆识别代码还是查不出该车是否使用了空燃比传感器，这时通过传感器接头处线束的色标也能确定该车是否使用了空燃比传感器。
首先来看一下空燃比传感器出问题时几个常见的故障码，随后再就几种高级的诊断技术和数据流分析进行深入探讨。
绝大多数情况下，空燃比传感器最常见的故障码是P1135和P1155，其含义分别是第一列缸或第二列缸空燃比传感器加热电路故障，这些是双行驶循环故障码。
传统的氧传感器温度达到650～850°F(1°F=0.5℃)就可以正常工作了，但为了计量准确，丰田车空燃比传感器的工作温度要达到1200°F。
诊断空燃比传感器加热电路的故障不难，与检查氧传感器加热电路故障的步骤相似。
有些车型的空燃比传感器加热电路有单独的保险丝，这些车装备的通常都是V6发动机，不过也有些车装备的是双列4缸发动机。
大多数用4缸直列发动机的车都没有单独的加热电路保险丝，这时如果汽车能够发动，就可以确定空燃比传感器的加热电路保险丝没有问题，因为喷油嘴也是通过此保险丝进行供电，如图2所示。
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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。
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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。
将电压加到二氧化锆元件的两端，并将二氧化锆元件极的负 极涂覆上由尖晶石制成的约600μm的多孔层，就可以得到 决定反应速度的扩散层。由此，就可获得二氧化锆氧量泵的 电压电流特性。图中，当升高电压时，就会有与此电压成正 比的电流输出，氧离子起着一种泵吸作用，此后，当高于某 一电压时，电流将达到饱和，这就意味着，氧气已经来不及 扩散至多孔层中，即使提高泵电压，输送的氧气量并不增加， 称此时的电流为临界电流。
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7.3 阻值变化型传感器
随氧化物种类的不同，其与氧的亲和性也不同，所以，在可 实用的空燃比传感器工作范围里，往往是用N型半导体或P 型半导体。二氧化钛是典型的是N型半导体，一般可用于氧 传感器。 N型传感器在稀薄领域里的电阻很高，难以得到应用。有人 尝试将部分二氧化钛保持在高温中，想用于氧量分析仪上。 一般来说，用P型半导体制作稀燃传感器方便得多. 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。
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7.1 全范围空燃比传感器的发展过 程及种类
1984年丰田公司采用了临界电流型稀燃传感器和反馈系统， 用A/F22控制的车辆在日本国内销售，这种系统进一步改进 后，在日本和欧洲开始批量生产。1986年，本田公司在输 出北美的车辆上开始采用NTK生产的泵电池型稀燃传感器， 这种传感器属于A/F 16一18稀燃专用传感器，对其进一步 改进后，从理论空燃比到A/F 22为止的整个范围均可以控 制，1991年本田对国内、北美，三菱对国内销售了采用这 种传感器的车辆，这些车辆装用的都是NTK生产的泵电池型 UEGO传感器。
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图7一1 NTK牌泵电池型DEGO传感 元件的基本特性
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图7一2 断火与传感器的输出波形
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7.4 全范围空燃比传感器应用举例
在催化剂前后设置UEGO时，净化效率与UEGO输出振幅变 化比之间大致呈线性关系，所以就能正确地检测出催化剂是 否老化，这里所说的净化效率是指HC、GO、NOx3种成分 的净化效率。此外，UEGO浓侧输出振幅的变化比与总HC 的净化效率也大致呈线性关系，所以可以认为:UEGO能够检 测出OBD II(第二代车载电子诊断系统)所要求的HC从 50%到60%时的净化效率。对此，可以认为:在净化效率 高于70%的范围内，用HEGO可以检测催化剂是否老化， 但在净化效率范围为50%一60%时，就难以判定了。
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7.4 全范围空燃比传感器应用举例
与此相比，断火时UEGO就会输出比通常振幅高得多的稀薄 脉冲信号，利用此脉冲信号与普通的曲轴角度信号的组合， 就可以区别出断火的气缸。 如上所述，全范围空燃比传感器具有很多优秀的特性，利用 这些特性控制燃烧具有广阔的前景。
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表7一1 全范围空燃比传感器的种类
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7.2 固体电解质型传感器
7. 2. 1浓差电池型传感器
这种形式的传感器与前面讲过的氧传感器完全相同，不过是 直接用于稀燃区域。装用二氧化锆元件的氧浓差电池的输出 电压. 作为工业用的氧分压计，是在温度保持一定的电炉中，吸收 尾气、使温度稳定，再测量输出电压的。
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7.2 固体电解质型传感器
7. 2. 3泵电池型传感器
本项介绍第三种方式—利用氧浓差电池原理、同时利用氧量 泵的泵电池型传感器，这种方式的传感器是在稀燃控制装置 开发初期由弗来明向大家介绍的。当时也认为是最有希望的 传感器;但当时还处于概念设计的水平，受杂散性、耐久性的 影响，并没有达到可实用的阶段。
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7.2 固体电解质型传感器
能够实用的泵电池型全范围空燃比传感器是1985年公开发 表的，此后的1986年，由NTK公司设计的稀燃传感器装于 本田公司向北美出口的车辆上，这是最早开始使用的传感器。 那时所用传感器的结构由两块板状的二氧化铬元件钻合而成， 二者之间留有一狭窄的缝隙。此外，图中未画的是元件外侧 还配有板状的陶瓷加热器，两片元件中的一片作氧泵使用， 另一片做氧检测元件使用。 当有一定的电流通过氧泵时，狭窄缝隙中的氧就被吸出至靠 外面的尾气一侧，这时，缝隙内的氧分压低于尾气侧，这是 因为缝隙的狭窄限制了尾气的进入。此时，缝隙起着决定打 一散速度的作用。
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7.2 固体电解质型传感器
1984年，带加热器的二氧化锆传感器还刚刚开始批量生产， 博世公司就加大加热器的功率，封闭护罩的开口部位。采取 这些措施的目的是竭力抑制尾气对传感元件温度的影响，这 样就可以把改进后的传感器用于稀燃控制，通过一直保持传 感元件处于高温环境下，就可能在宽范围的工作条件下实现 稀薄控制。当传感器输出电压下降，缩小护罩的开口之后， 与旧产品相比，响应时间延迟了1倍,A/F的工作条件是14. 6一18，还不适用于A/F值高于22的超稀薄区域的控制。 而它适用于A/F16一22的稀燃控制，但此区域的NO，的 排放量比较高，无法适用于更严格的排放控制.
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7.3 阻值变化型传感器
因为过渡金属氧化物的原子价是可以改变的，所以在某种程 度上讲，其表面附近的氧离子容易放出或吸收，这时的电阻 将发生变化，通过测量电阻，就可以判定出空燃比。氧化物 与氧之间的反应方式有如下两种:一种是氧分子进入氧化物的 晶格之中变成氧离子，从母体上夺取电子，形成空穴，电阻 下降。另一种则与此相反，从氧化物上夺取氧，造成其缺少 氧离子，此时因电子留在母体，造成电阻下降。
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7.4 全范围空燃比传感器应用举例
在装用UEGO的监视器上，就HCGO在催化剂前后UEGO浓 侧输出波形的振幅，与NOx催化剂前后的UEGO稀侧的输出 波形的振幅加以对比，将此比值作为催化剂老化的判别标志。 就HEGO来说，在催化剂的净化效率为80%时，催化剂后 的振幅非常小，与催化剂前的振幅相比，其差别非常明显， 但当净化效率低到50%直至10%时，随着净化效率的降低， 催化剂前后的输出振幅逐渐接近，在净化效率高于70%时， 随着净化效率的增加，HEGO的振幅一点一点地增加，但当 净化效率低于70%时，HEGO的振幅基本上不变化，难以 判别出其随温度有什么变化。这是因为，HEGO输出变化中 的很大部分都是在理论空燃比附近处发生的，对稍稍偏离理 论空燃比的尾气来说，仅在内斯特式规定的范围内才有输出 变化，所以就难以判别.
第七章 全范围空燃比传感器
7.1 7.2 7.3 7.4 全范围空燃比传感器的发展过程及种类 固体电解质型传感器 阻值变化型传感器 全范围空燃比传感器应用举例
7.1 全范围空燃比传感器的发展过 程及种类
全范围空燃比传感器的种类见表7一1，大致可以分为，采用 了以ZrO2为基体的固体电解质型和利用氧化物半导体电阻变 化型两类。前者还可以细分为电池型、临界电流型及泵型三 种，现在已批量生产的全范围空燃比传感器都属这一种。
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7. 2. 2临界电流型传感器
前面列出的公式表明，当固体电解质两端的氧气有浓度差时， 就会产生电动势;反之，当其两端加上电压时，就可以输送氧 气，称此为氧气泵。近几年来，厂家盛行开放按此原理工作 的氧传感器。
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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
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
但在用于汽车上时，尾气温度、流量都是变化着的，所以这 种方法有一定局限性。对此，有人研究了用温度传感器去修 正车用氧传感器的输出，同时分析了由此而带来对压力与温 度的影响。 温度越低，这种趋向就越显著。它可以对二氧化锆传感器的 低温稀输出的杂散起到补偿作用。从而可以获得与温度关系 不密切的A/F 16一18传感器，这种传感器的缺点是Fe不 能稳定地固溶在二氧化锆中，在使用过程中Fe会析出，所以 还没有实现批量生产。
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7.4 全范围空燃比传感器应用举例
7. 4. 1检测催化剂的老化
对此通过下述的试验来加以说明，在下游式设置催化剂的 1.5L，4缸发动机上，在催化剂的前、后装设UEGO传感器; 为了进行比较，在大致相同的位置上，再另装设普通的带加 热器的氧传感器(以下简称为HEGO)。发动机自身的反馈系 统上、在规定位置装设有普通的HEGO。发动机的工况为 1600~1900r/min、保证进气负压为一定值 -53.4kPa，控制λ=1。总共采用7种不同的催化剂进行评 定。净化效率是根据催化剂前后的气体样品用HC,CO,NOx 三种成分的浓度比来表示的。
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7.2 固体电解质型传感器