线性宽域氧传感器的特性分析

常见汽车氧传感器的原理与检测摘要氧传感器是电控发动机的重要部件,对发动机的正常工作和尾气排放控制起着至关重要的作用,如果氧传感器或其连接线路出现故障,不但会使汽车排放超标,还会有发动机燃料消耗量增加、怠速不稳等多种故障。

本文对汽车氧传感器的预案次于检测进行了论述。

关键词汽车;氧传感器;原理;检测在电控发动机控制系统中,氧传感器用来监测发动机排气中残余氧的含量或浓度,并根据所测得的数据输出一个信号电压,反馈给发动机控制单元,从而来控制喷油量的多少,一般直接安装在排气管上,常见汽车氧传感器有传统的氧化锆氧传感器和新型的宽域氧传感器。

1 氧化锆氧传感器1.1 氧化锆氧传感器的工作原理氧传感器采用氧化锆(一种在有氧气的情况下能产生小电压的陶瓷材料)作敏感元件,在高温时与废气中的氧发生反应,输出微弱的电压信号。

随着废气中氧量的不同,产生和输出的电压值不同,从而对废气中氧的含量进行监测。

当混合气的实际空燃比高于理论空燃比(14.7,即稀混合气)时,废气中剩余的氧分子浓度相对较高,这时氧传感器内外氧分子浓度相差较小,只能输出大约0.1V 的电压,而当混合气的实际空燃比小于理论空燃比(即混合气)时,废气中剩余的氧分子非常少,这时氧传感器内外表面氧分子浓度相差较大,可以输出大约 1.0V左右的电压。

发动机控制单元就可以通过该信号了解当前混合气浓度相对于理论值的偏差,来相应调整喷油器的通电时间,从而调整喷油量,提高了对混合气浓度控制的精度。

1.2 氧化锆氧传感器的检测1.2.1 检查氧传感器加热器电阻拔下氧传感器插头,用万用表电阻档测量氧传感器加热器接脚间的电阻值,具体标准应查阅具体车型的维修手册(一般在4~40Ω之间),如果不符合标准值,应更换氧传感器。

1.2.2 检查氧传感器输出电压查阅所测车型的维修手册,找到氧传感器信号线,起动发动机并使水温达到至少80℃,使发动机多次达到2500r/min后并保持2500r/min,用万用表直流电压档测量氧传感器信号线的输出电压,电压值应在此0.1~1.0V之间波动,在10s之内电压应在0.1~1.0V之间变化至少8次。

域型氧传感器( Wide-band Oxygen Sensor)接下所介绍的是BOSCH 的宽域型氧传感器，其实它的作用原理与稀混合比传感器相同，都是再利用一条控制线来改变含氧的反应，其构造图如下：1.感应室(Nernst cell)2.参考室(Reference cell)3.加热组件(Heater)4.扩散孔(Diffustion gap)5.加压室(Pump cell)6.排气管(Exhaust pipe)它的构造大致上包括含氧感应室(Nernst cell)，这部份就是和LAF的Sensor1一样的作用，及含氧加压室(Pump cell)和一个加热组件(Heater)。

引擎的废气会经由扩散孔(Diffusiton gap)，来到感应室与加压室之间。

引擎电压会送一讯号来到加压室以作为废气中含氧的参考值，藉由改变电流大小及方向来改变感应室的输出，并且由这个加压电流Ip (Pump current)可得到与空气过剩率(λ值)的相对图表当λ=1时Ip=0也就是理论混合比，当λ大于1时也就是稀混合比时，Ip渐渐升高；当λ小于1时也就是浓混合比，Ip转为负值。

引擎计算机藉由Ip控制即可得到连续的含氧感应值。

参考网址：宽量程氧传感器全攻略(1-4)随着世界卫生组织对大气环境的重视，对汽车排放的要求也越来越高。

监测汽车尾气的排放量精度也越来越高,过去普通的氧传感器已不能满足汽车尾气的排放检测需求.因此研究出了新一代宽量程氧传器.自从1996年美国制定O BD2汽车检测标准以来,使各国统一了对汽车排放系统的检测方案,并制定了统一的诊断接口(16P),随着科技的进步,今后在汽车尾气排放检测方面会有更大的突破与发展.作为汽车排放检测系统中最为关键的传感器------氧传感器它起到至关重要的作用.我们必须深刻地了解它.才能维修好OBD时代的汽车排放系统故障以及烦人的灭了又亮的发动机故障灯!此主题相关图片如下：普通氧传感器是由陶瓷体两侧附着二氧化锆涂层,在350度或更高的温度下,能传导氧离子,传感器两侧氧气的浓度差使两个表面之间产生电位差.且工作曲线非常陡峭,混合气在接近理论空燃比时,输出0.45V电压,尾气稍微偏浓时,输出电压就突变为0.6-0.9V,反之尾气变稀后,输出电压突变为0.3-0.1V.(见图所示).我们来分析一下:如果尾气进一步增浓,氧传感器的电压会不会再增加呢?0.9V的输出电压已经封顶,另外如果尾气进一步变稀,氧传感器的电压会不会再一次降低呢?0.1V的输出电压已经谷底.从上面分析来看,过浓的尾气与过稀的尾气对普通氧传感已无法测量.0.1-0.9V的两状态电压信号已无法满足对汽车排放的控制. 它只能在混合气为14.7:1的理论空燃比下,在汽缸燃烧后,对排放的尾气含氧量进行比较狭窄的范围检测, 因此这是普通氧传感器的缺陷所在.宽量程氧传感器全攻略(二)为了克服普通氧传感带来的缺陷,新一代宽量程氧传感器诞生了.下面我们就来谈谈宽量程氧传感器的工作原理.见图所示.此主题相关图片如下：从图中大家可以看到,宽量程氧传感器由泵氧元（PUMP CELL）、能斯特单元（NERNST CELL）、基准参考单元（REFERENCE CELL）、加热元件以及泵氧元控制环路组成。

线性传感器的参数与传感器的一些特性分析线性传感器是一种属于金属感应的线性器件，传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量。

在于把直线机械位移量转换成电信号。

为了达到这一效果，通常将可变电阻滑轨定置在传感器的固定部位，通过滑片在滑轨上的位移来测量不同的阻值。

传感器滑轨连接稳态直流电压，允许流过微安培的小电流，滑片和始端之间的电压，与滑片移动的长度成正比。

将传感器用作分压器可极大限度降低对滑轨总阻值性的要求，因为由温度变化引起的阻值变化不会影响到测量结果。

线性传感器主要技术参数：常见外型：圆柱形的、环形传感器、管状传感器、狭槽传感器、矩形的直径：M5、M8、M12、M18、M30材质：金属、塑料检测范围：2mm、4mm、8mm、15mm、60mm、70mm、120mm不等接入方式：电缆、带接插件的电缆、接插件、接线传感器的性能参数反映了传感器对电源的要求,输出信号的稳定性等。

在生产过程和科学实验中，要对各种各样的参数进行检测和控制，就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真地变换成相应的电量，这取决于传感器的基本特性，即输出—输入特性。

衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度，迟滞和重复性等。

传感器所测量的非电量一班有两种形式一种是稳定的，即不随时间变化或变化极其缓慢．称为静态情今另一种是随时间变化而变化，称为动态信号。

由于输入量的状态不同．传感器所呈现出来的输入—输出特性也不同，因此存在所谓的静态特性和动态特性。

为了降低或消除传感器在测量控制系统中的误差、传感器必须具有良好的静态和动态特性，才能使信弓(或能量)技规律推确的转换。

传感器的动态特性和误差统念传感器的动态特性是传感器在测量中非常重要的问题，它是传感器对输入激励的输出响应特性。

一个动态持性好的传感器，随时间变化的输出曲线能同时再现输入随时间变化的曲线，即输出”输入具右相同类型的时间函数。

在动态的输入信号情况下．输出信号一舶来说不会与输入信号具有完全相同的时间函数，这种输出与输人间的差异就是所谓的动态误差、不难看出，有良好的静态特性的传感器，未必有良好的动态特性。

宽域氧传感器工作原理宽域氧传感器，又称氧气传感器，是一种用于测量发动机尾气中氧气含量的传感器。

它的工作原理是通过测量尾气中氧气的含量来帮助发动机控制系统调整燃料混合物的比例，从而实现更高效的燃烧过程，减少尾气排放和提高燃油利用率。

宽域氧传感器通常安装在发动机排气系统的进气歧管或者排气歧管上。

它的外部结构一般由金属外壳、陶瓷体、氧离子传导层、电极和保护层组成。

当发动机运转时，尾气通过传感器，氧气分子在传感器的工作电极上与氧离子发生反应，产生电压信号。

这个信号会被发动机控制单元（ECU）接收并分析，然后根据分析结果调整燃油喷射量，以保持理想的空燃比。

在传感器的工作过程中，需要注意以下几个方面的工作原理：1. 氧气浓度测量原理，宽域氧传感器通过氧离子传导体的材料来测量尾气中氧气的浓度。

当氧气浓度高时，传感器输出的电压信号也会相应变高，反之亦然。

这样的特性使得发动机控制系统能够根据实时的氧气浓度信息来调整燃油喷射量，保持理想的空燃比。

2. 传感器加热原理，宽域氧传感器需要在较高的温度下才能正常工作，因此传感器内部会有一个加热元件，通常是一根加热丝。

当发动机启动时，ECU会向传感器发送加热信号，使得加热丝加热，从而加速传感器的工作温度达到稳定状态。

3. 传感器信号处理原理，传感器输出的电压信号需要经过ECU进行信号处理，以便得到准确的氧气浓度信息。

ECU会根据传感器信号的变化来调整燃油喷射量，以保持发动机的正常工作状态。

总的来说，宽域氧传感器是发动机控制系统中非常重要的一个传感器，它的工作原理直接影响着发动机的燃烧效率和尾气排放。

因此，在使用和维护过程中，需要严格按照厂家的要求进行操作，定期检查传感器的工作状态，并及时更换损坏的传感器，以保证发动机的正常工作和环保排放。

维修技巧Maintenance Skill栏目编辑：荣博 *****************672013/04·汽车维修与保养宽带氧传感器原理及检测随着国家对汽车尾气排放标准的要求不断提高，普通的加热、开关型氧传感器已不能满足尾气排放高标准的要求，取而代之的是测量范围更广的宽带型废气氧传感器(以下简称宽带氧传感器)。

本文以帕萨特领驭BGC发动机和桑塔纳志俊BKT发动机的前氧传感器为例，对宽带氧传感器的工作原理及检测进行详细介绍。

一、工作原理1.前氧传感器的安装位置及插头帕萨特领驭BGC发动机、桑塔纳志俊BKT发动机的前氧传感器都采用了宽带氧传感器(BOSCH LSU4.2型)，后氧传感器为普通的加热、开关型氧传感器。

前氧传感器安装在三元催化器的前方，有5根线、6个接线端子。

2.微调电阻帕萨特领驭BGC发动机、桑塔纳志俊BKT发动机的前氧传感器从表面上看只有5根线(2＃端子未接线)，但是传感器侧插头T6t(T6m公头)的2＃与6＃之间串联了一个微调电阻(图1)，因此前氧传感器具有6个接线端子。

◆文/山东 刘崇耀 刘华对帕萨特领驭BGC发动机前氧传感器的微调电阻进行测试，测试值为125Ω；对桑塔纳志俊BKT发动机前氧传感器的微调电阻进行测试，测试值为124.1Ω。

若微调电阻及其电路发生故障，前氧传感器失效。

3.电路图修改通过实测BGC、BKT发动机前氧传感器的微调电阻值(在传感器侧插头T6t或T6m公头上的2＃与6＃之间)，可以发现大众汽车提供的原厂电路图明显存在错误，我们对其进行修改见图2、图3。

4.工作原理(1)结构及工作原理宽带型氧传感器是以普通的加热、开关型二氧化锆氧传感器为基础扩展而成，其结构主要包括氧浓度差电池、泵电池、扩散室、图1 传感器侧插头内置微调电阻图2 BGC发动机前、后氧传感器电路图(a)前氧传感器原厂电路图 (b)修改后电路图T121/69T121/68T121/63T121/70T121/5T121/52T121/71T121/51红0.35紫0.35白/灰0.35白0.35红/白0.5紫/黄0.35紫/绿0.35T4/4T4/3T4/2T6t/1T6t/4T6t/6T6t/2T6t/5黑0.5灰0.5白0.5黑0.5白0.5红0.5黄0.5白0.5灰0.5T4/1T6t/3绿/黄0.5绿/黄0.5后氧传感器G130氧传感器加热装置Z29前氧传感G39燃油泵继电器后电源E30C发动机控制单元J220发动机控制单元J220T121/69T121/68T121/63T121/70T121/51T121/52T121/71T121/5红0.35紫0.35白/灰0.35白0.35红/白0.5紫/黄0.35紫/绿0.35T4/4T4/3T4/2T6t/1T6t/4T6t/6T6t/2T6t/5黑0.5灰0.5白0.5黑0.5白0.5红0.5黄0.5白0.5灰0.5T4/1T6t/3绿/黄0.5绿/黄0.5后氧传感器G130氧传感器加热装置Z29前氧传感器G39燃油泵继电器后电源(87a)E30C微调电阻Copyright ©博看网. All Rights Reserved.维修技巧Maintenance Skill栏目编辑：荣博 *****************68·April-CHINA 参考室和加热器等(图4)。

2024年氧传感器的性能检查氧传感器是电喷发动机的重要组成元件，它对发动机的正常运转及控制尾气排放起着重要作用。

因此，必须加强氧传感器的性能检查，以保证汽车在良好的技术状态下运行。

1、外观检查工作正常的氧传感器，其顶端外观为淡灰色。

若顶端呈黑色，说明其受积炭污染，可用硬木片刮去积炭后继续使用。

若顶端呈红棕色，说明其受铅污染，这是由于汽车使用了含铅汽油所致。

加入含铅汽油后汽车工作10h左右，氧传感器的性能基本丧失，三元催化器“中毒”以致不起净化作用。

这时应换用无铅汽油，更换氧传感器。

若氧传感器顶端呈白色，说明其受硅污染，原因是发动机在维修时，使用了含有醋酸的硅密封胶。

这些硅胶若用于润滑系统的密封，醋酸蒸发进入曲轴箱，然后经废气再循环系统进入进气管，经排气管排出而损坏氧传感器，这时只能换氧传感器。

2、电阻检查在发动机正常工作温度下，拔出氧传感器的导线连接器，用电阻表检测压力传感器的端子之间的电阻值（一般为4—40Ω），若不符合具体车型标准值，应更换氧传感器。

3、电压输出信号检查装好氧传感器的导线连接器，从信号端子引出一根导线，启动发动机，使之达到正常工作温度，并维持发动机怠速运转，此时用电压表检测氧传感器信号端子的输出电压。

当拔掉某缸的高压点火线，排气中的含氧量将下降，若电压表指示的电压有所升高，说明传感器性能良好（氧传感器输出电压一般在0.2V—0.9V之间，其变化范围在0.5V左右）。

注意：检测时不要短接传感器接柱；电压表正极接传感器，负极接蓄电池负极，不可接错。

（疏泽民）2024年氧传感器的性能检查（二）2024年，随着科技的不断进步和发展，氧传感器的性能检查将会更加精确和准确。

氧传感器是一种用于检测环境中氧气浓度的仪器，广泛应用于医疗、环保、工业等领域。

在2024年，氧传感器的性能检查将会更加重要，下面将对其进行详细介绍。

首先，2024年的氧传感器将具备更高的灵敏度和响应速度。

传统的氧传感器存在检测时间较长和响应速度较慢的问题，但随着技术的进步，新一代的氧传感器将具备更高的灵敏度和响应速度，能够更快速地反应环境中的氧气浓度变化。

宽带氧传感器工作原理
宽带氧传感器是一种用于测量氧气浓度的仪器，它常被应用于汽车尾气排放控制系统中，以监测废气的氧气含量并实时调整燃烧过程。

它的工作原理如下：
1. 测量原理：宽带氧传感器通过测量废气中氧气的浓度来判断燃烧过程的富燃或贫燃状态，从而控制燃烧效率和废气排放的净化处理。

2. 传感器结构：宽带氧传感器通常由一个氧离子导体、电极、加热元件和参考气室组成。

其中，氧离子导体是关键组件，它在高温下能够传递氧离子，并通过氧离子的扩散速率来测量氧气浓度。

3. 工作过程：当宽带氧传感器工作时，加热元件会提供恒定的加热功率，使氧离子导体保持在高温状态。

而参考气室中的氧气浓度被设计为恒定值，使得氧离子导体的一个侧面暴露在参考气室，另一个侧面暴露在待测气体（废气）中。

4. 电化学反应：当高温氧离子导体与氧气接触时，氧离子会向氧气浓度较低的方向扩散。

这个扩散过程会在氧离子导体两侧产生浓度梯度，从而引发电化学反应。

通过测量电化学反应产生的电流大小，就可以间接得知废气中氧气的浓度。

5. 信号处理：宽带氧传感器测量到的电流信号会被传感器的电子控制单元读取，并进行信号处理和数据解析。

根据测量结果，电子控制单元会相应地调整车辆的燃油喷射量、点火时机等参
数，以使燃烧过程达到最佳状态。

需要注意的是，宽带氧传感器的测量结果受到多种因素的影响，例如温度、湿度、气体流速等，因此在实际使用中需要进行校准和修正，以确保测量的准确性和可靠性。

目录中文摘要 (1)英文摘要 (2)1 引言 (3)1.1 问题的引出 (3)1.2 国内外研究现状 (3)1.3 课题主要研究内容 (4)2 宽域型氧传感器结构和工作原理 (5)2.1 宽域氧传感器结构 (5)2.1.1 扩散室和参考室 (6)2.1.2 泵电池 (6)2.1.3 氧浓差电池 (6)2.1.4 加热部件 (7)2.2 基本工作原理 (7)2.2.1 概述........................... (7)2.2.2 当内燃机工作在稀燃状态 (8)2.2.3 当内燃机工作在富燃状态 (9)3 宽带型氧传感器控制器设计 (11)3.1 TMS320F28335DSP介绍 (11)3.2 UEGO传感器控制器概述 (13)3.2.1 温度控制部分 (14)3.2.2 泵电流控制部分 (15)3.2.3 空燃比测量部分 (16)3.3 UEGO控制器外围信号调理电路设计 (17)3.3.1 交流通道的设计 (17)3.3.2 直流通道的设计 (18)3.3.3 加热驱动电路的设计 (19)3.4 UEGO控制器外围电路设计 (20)3.4.1 电压产生电路的设计 (20)3.4.2 时钟电路的设计 (22)3.4.3 复位电路的设计 (23)4 全文总结 (24)谢辞 (26)参考文献 (27)UEGO传感器控制器设计摘要:传统氧传感器只能反馈混合气浓或稀，至于精确的空燃比却不能反馈，所以便有了宽域型线性氧传感器（UEGO）。

其输出信号可以精确的反馈混合气的空燃比，提高ECU的控制精度，最大限度的发挥三元催化器的作用，降低有害气体的排放。

本文研究的是基于TMS320F28335DSP的宽域型氧传感器控制器的硬件部分，它主要包括以下几个部分：泵电流控制部分、温度控制部分、传感器加热部分和泵电流测量部分，它在工作的过程中需要对电流和温度等量进行控制。

除此之外，还要设计DSP的复位电路、时钟电路以及电源电路，以满足控制的要求。

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：1.混合气过浓混合气过浓时，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。