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空燃比传感器
空燃比传感器
一 、 空燃比传感器的结构与工作原理
空燃比传感器又叫宽带氧传感器（ 或宽范围氧传感器、线性氧传感器、稀 混合比氧传感器等）。
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。
Biblioteka Baidu
ECM监测电池单元B的电压差信号端的电 压值，并控制施加于泵氧单元A上的电压，以 改变其泵电流，造成氧离子的移动，以改变扩 散腔内的氧分子浓度，使电池单元B的电压差 信号值维持在0.45V。
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。
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。
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。
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
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。
空燃比传感器有两种结构形式：单元件和 双元件。
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。
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。
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。
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。
④ 分别检查泵氧元件和电池元件信号。用
一个双通道示波器，将示波器的地线与传感 器的参考接地端连接，将一个通道连接电池 元件的电压差信号线，另一个通道连接泵氧 单元的输入泵电流线。电池单元的信号电压 应该一直保持在0.45V。
输入泵电流线上的电压会以0.5～0.6V的 幅度波动，在混合气从最浓变为最稀时，输 入泵电流线上的电压变化幅度将大于1.0V。
如检测结果与上述不符，说明传感器或 其控制电路有故障，应更换传感器或检修控 制电路。
结束语
谢谢大家聆听！！！
31
（1）单元件空燃比传感器加热器的检测。
① 关闭点火开关，拔下空燃比传感器的 线束插头。
② 参照维修手册和电路图的指示，用数 字万用表从传感器插头上检测空燃比传 感器加热器的电阻，其阻值标准为1.8～ 3.4（丰田车型标准），如不相符，应 更换传感器。
（2）单元件空燃比传感器控制电路的检测。 ① 检查加热器电路
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。
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。
加热器电路有两条线，一条电源线，另一 条控制线。
打开点火开关后，电源线上的电压，应为 12V。
在发动机运转中，控制线上的电压
应低于12V；用电流钳测量，该控制线上 应有最大可达6A的电流；用示波器测量 该控制线，应有脉冲电压信号。
可用万用表的电压挡测量两根信号线，
在发动机正常运转中，一条信号线的电压值 应该是3.0V，另一条信号线的电压值应该是 3.3V。如果电压值不正确，可能是线路开路 或短路或者是ECM故障。
幻灯片 10
单元件空燃比传感器
1—陶瓷涂层 2—多孔氧化铝 3—扩散障碍层 4—氧化铝 5—空气 6—加热器 7—铂电极
图a 单元件空燃比传感器的控制电路
双元件空燃比传感器由2个氧化锆单 元组成（见图2.62），其中靠近排气侧的 是一个泵氧单元A，另一个靠近大气的是 电池单元B。
B的一面与大气接触而另一面是扩散 腔2，通过扩散孔1与排气接触，由于两侧 的氧含量不同，因此在两电极之间产生一 个电动势。幻灯片 13
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。
为了补偿制造误差，制造厂在每个
传感器的泵电流电路上增加一个微调电 阻，使5根接线的空燃比传感器变为有6 根接线。
二 空燃比传感器的检测
（3）单元件空燃比传感器功能的检测。 单元件空燃比传感器的功能可以用汽车 制造厂家提供的专用解码器检测。通常 是通过解码器向发动机ECU发出让混合 气以一定比例加浓或变稀的指令，同时 读取空燃比传感器的信号变化，并据此 判定氧传感器是否工作正常。
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。
空燃比传感器
一 、 空燃比传感器的结构与工作原理
空燃比传感器又叫宽带氧传感器（ 或宽范围氧传感器、线性氧传感器、稀 混合比氧传感器等）。
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。
Biblioteka Baidu
ECM监测电池单元B的电压差信号端的电 压值，并控制施加于泵氧单元A上的电压，以 改变其泵电流，造成氧离子的移动，以改变扩 散腔内的氧分子浓度，使电池单元B的电压差 信号值维持在0.45V。
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。
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。
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。
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
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。
空燃比传感器有两种结构形式：单元件和 双元件。
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。
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。
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。
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。
④ 分别检查泵氧元件和电池元件信号。用
一个双通道示波器，将示波器的地线与传感 器的参考接地端连接，将一个通道连接电池 元件的电压差信号线，另一个通道连接泵氧 单元的输入泵电流线。电池单元的信号电压 应该一直保持在0.45V。
输入泵电流线上的电压会以0.5～0.6V的 幅度波动，在混合气从最浓变为最稀时，输 入泵电流线上的电压变化幅度将大于1.0V。
如检测结果与上述不符，说明传感器或 其控制电路有故障，应更换传感器或检修控 制电路。
结束语
谢谢大家聆听！！！
31
（1）单元件空燃比传感器加热器的检测。
① 关闭点火开关，拔下空燃比传感器的 线束插头。
② 参照维修手册和电路图的指示，用数 字万用表从传感器插头上检测空燃比传 感器加热器的电阻，其阻值标准为1.8～ 3.4（丰田车型标准），如不相符，应 更换传感器。
（2）单元件空燃比传感器控制电路的检测。 ① 检查加热器电路
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。
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。
加热器电路有两条线，一条电源线，另一 条控制线。
打开点火开关后，电源线上的电压，应为 12V。
在发动机运转中，控制线上的电压
应低于12V；用电流钳测量，该控制线上 应有最大可达6A的电流；用示波器测量 该控制线，应有脉冲电压信号。
可用万用表的电压挡测量两根信号线，
在发动机正常运转中，一条信号线的电压值 应该是3.0V，另一条信号线的电压值应该是 3.3V。如果电压值不正确，可能是线路开路 或短路或者是ECM故障。
幻灯片 10
单元件空燃比传感器
1—陶瓷涂层 2—多孔氧化铝 3—扩散障碍层 4—氧化铝 5—空气 6—加热器 7—铂电极
图a 单元件空燃比传感器的控制电路
双元件空燃比传感器由2个氧化锆单 元组成（见图2.62），其中靠近排气侧的 是一个泵氧单元A，另一个靠近大气的是 电池单元B。
B的一面与大气接触而另一面是扩散 腔2，通过扩散孔1与排气接触，由于两侧 的氧含量不同，因此在两电极之间产生一 个电动势。幻灯片 13
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。
为了补偿制造误差，制造厂在每个
传感器的泵电流电路上增加一个微调电 阻，使5根接线的空燃比传感器变为有6 根接线。
二 空燃比传感器的检测
（3）单元件空燃比传感器功能的检测。 单元件空燃比传感器的功能可以用汽车 制造厂家提供的专用解码器检测。通常 是通过解码器向发动机ECU发出让混合 气以一定比例加浓或变稀的指令，同时 读取空燃比传感器的信号变化，并据此 判定氧传感器是否工作正常。
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。