文档介绍：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:

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。此时控制单元增大单元泵的工作电流,增加泵氧速度,使测量室中的氧量增加,能斯特电池电压值又恢复到450mV,如图2所示。同时,控制单元根据氧传感器电压值来减少喷油量。
(a)能斯特电池电压值大于450mV
(b)能斯特电池电压值恢复为450mV
图2 混合气过浓时的调节过程

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。此时控制单元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3所示。同时,控制单元根据氧传感器信号电压值增加喷油量。
(a)能斯特电池电压值小于450mV
(b)能斯特电池电压值恢复为450mV
图3 混合气过稀时的调节过程
三、宽带氧传感器的检测
(G39)与后氧(G130)传感器线路连接情况。前氧传感器G39,安装在三元催化器前方,采用了宽带型氧传感器,主要是对空燃比进行精确控制。后氧传感器G130安装在三元催化器后方,仍为普通加热型开关式氧传感器,主要是监控三元催化器的转换效率。
对前氧传感器G39来说,传感器侧插头的2号与6号端子之间