氧化锆式氧传感器

案例：氧传感器铅中毒
车型：宁波美日MR6370A型轿车，装用天津丰田8AFE电喷发动机。 故障：发动机怠速不稳、排气管冒黑烟且排污超标，故 障灯亮起。 检查：故障代码21，无氧传感器信号。起动待发动机 温度上升为60℃以上时，用万用表检测氧传感器的输 出信号，始终为0.7V。拔下一根发动机的真空管，使 混合气变稀，再堵住空气滤清器，使混合气变浓，输出 电压还是0.7V不变，说明氧传感器损坏。拆下氧传感 器，顶尖呈棕色状（铅中毒），更换后试车，故障灯熄 灭，故障排除。 分析：使用含铅汽油，汽油中的铅造成氧传感器失效。 ECU不能实行空燃比闭环控制，造成怠速时混合气较浓。
静态值：发动机不运转，
0.45-0.5V
V
（2）示波器检测
最高信号电压 >850mV
从浓到稀的最 大允许响应时
间<100ms
最低信号电压 75~175mV
发动机转速2500r/min，2-3min， 每10s内，变化不少于8次。
氧传感器的信号波形
七、故障分析
传感器头部的孔堵塞、 传感器脏污、无加热
❖ 稀混合气：排气中氧气↑→排气中氧气扩散到 测试腔→电压小于0.45V→ECU控制泵氧元 的电流变化，使测试腔的氧气减少，维持电 压在0.45V，此时电流为正电流
3、电路图 教材P70 2-79
❖ 1-泵电流输入端 ❖ 2、4-参考电压端 ❖ 3-信号输出端
电压值为1-2V 稀：1.5-2.0V 浓：1.0-1.5V ❖ 5、6加热端子
泵氧元电阻
四、主、副EGO
❖ 三元催化器之前为主EGO： 用作空燃比控制的反馈信号
❖ 三元催化器之后为副EGO： 用来检测三元催化器（TWC）转化 效能
五、氧传感器电路
两个热型氧传感器 两个普通型氧传感器
氧传感器外部接线： 单线：信号线、外壳 接地 双线：信号线、接地 线 三线：电源、加热、 信号（外壳接地） 四线：电源、加热、 信号、接地
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。
第六节 氧传感器
Exhaust Gas Oxygen Sensor，EGO
【作用】氧传感器是用来检测排气管中 氧气的浓度，并将氧气浓度信号转变成 电子信号输送给发动机控制模块，作为 判定混合气浓度并对混合气浓度进行修 正的重要参考信号。 【目的】采用氧传感器的最终目的是为 了提高发动机的排放性能。
【安装位置】排气管上 【分类】按检测A/F范围分
4、工作条件
❖ 发动机水温高于60℃ ❖ 传感器自身温度高于300℃ ❖ 中等负荷工况形成闭环控制
（在中等负荷工况时ECU根据输出信号 对喷油量进行修正，其他工况采用开环 控制）
二、氧化钛式氧传感器
1、结构组成
由二氧化钛元件、导线、金属外壳和 接线端子等。
二氧化钛元件
金属外壳
陶瓷绝缘体
接线端子
窄带式 氧化锆（ZrO2）式 氧化钛（TiO2）式
宽带式
一、氧化锆式氧传感器（窄带式）
SANTANA氧传感 器
JETTA氧传感器的外 型
宝来六线式氧传感器的外型
1、结构
由陶瓷二氧化锆管、 防护罩、电极等组成。
2、工作原理
二氧化锆固体电解质 U型管，安装在带有 螺丝的固定套中，内 表面与大气相通，外 表面与废气相通，安 装于排气管上，锆管 的陶瓷体是多孔的， 允许氧渗入该固体电 解质内。
❖ 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
氧传感器产生的电 压将在理想空燃比 14.7时产生突变， 浓混合气时，氧传 感器输出电压几乎 为零，一般为0.1V， 稀混合气时，氧传 感器输出电压去接 近1V或0.9V。
4、工作条件
❖ 发动机水温高于60℃ ❖ 传感器自身温度高于600℃ ❖ 中等负荷工况形成闭环控制
三、宽带式氧传感器 UEGO
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。
金属保护套
导线
陶瓷元件
2、工作原理（电阻型氧传感器）
在排气管中氧气浓度发生变化的时候，氧 传感器的电阻将发生变化（氧含量少，电阻下 降），发动机控制模块根据传感器两端的电压 降来判定混合气的浓度，进而对混合气的浓度 进行适当的调整。 (a)废气中的氧浓度高时，二氧化钛的电阻值 增大； (b)废气中氧浓度较低时二氧化钛的电阻值减 小。
温度较高时，氧气分子 发生电离变成氧离子， 若陶瓷体内（大气）外 （废气）侧氧离子含量 不一致，即存在浓度差 时，在固体电解质内部 氧离子从大气一侧向排 气一侧扩散，锆管元件 成了一个微电池，在锆 管两铂极间产生电压。
Fra Baidu bibliotek
当混合气稀时，排气 中所含氧多，两侧氧 浓度差小，只产生小 的电压；当混合气浓 时，排气中氧含量少， 两电极间产生较大的 电压。
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