淺析電噴汽車的寬量程氧傳感器
 
newmaker
 
 
一、普通氧傳感器的缺陷

普通氧傳感器一般有4根線，其中2根是加熱線，第3根是信號線，另1根是接地線。它是在陶瓷體兩側附著二氧化錯涂層，在350℃或更高的溫度下能傳導氧離子，傳感器兩側氧氣的濃度差使兩個表面之間產生電位差，且工作曲線非常陡峭，混合氣在接近理論空燃比時，輸出0.45V電壓。尾氣稍微偏濃時，輸出電壓就突變?yōu)?.6V～0.9V；反之，尾氣變稀后，輸出電壓突變?yōu)?.3V～0.1V（圖1）,我們來分析一下：如果尾氣進一步增濃，氧傳感器的電壓會不會再增加呢？0.9V的輸出電壓已經封頂，另外如果尾氣進一步變稀，氧傳感器的電壓會不會再一次降低呢？0.1V的輸出電壓已經是谷底。從上面分析來看，過濃與過稀的尾氣對普通氧傳感已無法測量。0.1V～0.9V的兩狀態(tài)電壓信號已無法滿足對汽車排放的控制。它只能在混合氣為14.7:1的理論空燃比下，在混合氣燃燒后，對排放的尾氣含氧量在比較狹窄的范圍內進行檢測，因此這是普通氧傳感器的缺陷所在。

二、寬量程氧傳感器的結構和工作

為了克服普通氧傳感器帶來的缺陷，新一代寬量程氧傳感器誕生了。寬量程氧傳感器的結構如圖2所示。它由1個普通窄范圍濃差電壓型氧傳感器（氧化錯參考電池、1個界限電流型氧傳感器、氧化錯泵電池）及擴散小孔、擴散室構成。它需要一個專門設計的傳感器控制器來控制其正常工作。在圖2中傳感器控制器用A和B表示。尾氣通過擴散小孔進人擴散室，尾氣可能是富油的濃混合氣，也可能是富氧的稀混合氣。氧化錯參考電池感知尾氣的濃度后，產生電壓Us，根據尾氣濃度的不同，富油的濃混合氣將產生高于參考電壓UsRef的Us，傳感器控制器將產生一個方向的泵電流Ip，該泵電流Ip將氧氣泵入擴散室內進行化學分解反應，在廢氣中產生水和一氧化碳及一些氧化物，附著在泵氧元的表面。在化學反應中將過多的碳氫化合物分解，從而降低了廢氣的濃度，使擴散室恢復到Us電壓為0.45V的尾氣含氧濃度的平衡狀態(tài)。相反，富氧的稀混合氣將產生低于參考電壓UsRef的Us，傳感器控制器將產生一個反方向的泵電流Ip，該泵電流Ip將氧氣泵出擴散室。當HC燃料或氧氣被中和時，參考電池產生的電壓Us等于參考電壓UsRef,此時的泵電流IP就反映了尾氣的濃度，傳感器控制器將泵電流IP轉換成輸出電壓Uout通過改變泵電流的極性（電流流動方向）與大小就可以達到平衡擴散室里的尾氣含氧量，如何將這個變化的泵電流再去控制發(fā)動機ECU對噴油器噴油時間的調整，是至關重要的。在控制環(huán)路中有一塊DSP（數字信號處理器）電路，該電路有二路輸出，一路將變化的泵電流信號通過放大數模轉換成線性電壓，此電壓從0V～5V連續(xù)變化，去控制發(fā)動機ECU的空燃比調整。另一路輸出脈寬調制信號去控制COM場效應開關晶體管導通與截止時間，給加熱器提供電流，加熱氧傳感器。

從圖3中可以看到寬量程氧傳感器的特點，工作曲線平滑，能夠連續(xù)檢測空燃比從10至20，相當于過量空氣系數從0.686至1.405的寬范圍，當線性電壓在2.5V時，就達到了理論空燃比14.7的控制。

在檢測寬量程氧傳感器時，不能用萬用表電壓檔及示波器進行直接測量氧傳感器的端口線束電壓。只能用相關的專用檢測儀進行數據流分析。本田新款車系安裝在三效催化轉化器上游的為空燃比（AFR）傳感器，檢測信號為電流（mA）值（圖4）。

三、寬量程氧傳感器的測試方法

寬量程氧傳感器單件檢測只要1項：端子3和4是加熱器，不應該開路，加在上面的電壓為12V，端子1是信號輸出，端子5和6是參考電壓，端子2是泵電流輸入。有的寬量程氧傳感器端子5和6是作為同一個端子輸出。

維修站的方法是通過讀取數據流進行分析。以寶來為例說明：發(fā)動機控制單元將寬量程氧傳感器的電流信號轉化為電壓值顯示出來。寬量程氧傳感器的電壓規(guī)定值為1.0V～2.0V。電壓值大于1.5V時混合氣過�。ㄑ醵啵�，電壓值小于1.5V時混合氣過濃（氧少）。電壓值為OV、1.5V、4.9V的恒定值時都說明氧傳感器線路有故障。用示波器觀察的電壓峰值可能到4.9V，這是正常的。

氧化錯型氧傳感器的電壓規(guī)定值為0.0V～1.0V。電壓值大于0.45V時混合氣過濃，電壓值小于0.45V時混合氣過稀，電壓值為OV、0.4V～0.5V、1.1V的恒定值時都說明氧傳感器線路出現(xiàn)故障。 (end)