如图2-117所示,传统的杆形传感器(LSH-加热式氧传感器)或者扁平形氧传感器(LSF)因为其电压曲线是跳跃的,所以也叫阶跃式氧传感器。三元催化转化器后(下游)使用的是阶跃式氧传感器。阶跃式氧传感器的测量范围在=1附近跳动,它用于监控三元催化转化器后的废气中的氧含量是否足够。 阶跃式氧传感器的核心元件是一个陶瓷体,该陶瓷体的两面有镀层(能斯脱单元),镀层起到电极的作用,其中一个电极层与外部空气接触,另一个电极层与废气接触。由于外部空气的氧含量和废气中的氧含量是不同的,这个氧含量差就会在两个电极之间产生一个电压。 ECU根据这个电压来计算出λ值。 如图2-18所示为宽域氧传感器结构,其外形尺寸比阶跃型氧传感器仅大几毫米。宽域氧传感器由一个普通窄范围浓差电压型氧传感器(能斯脱单元)、氧气泵氧元(Zro)、传感器加热器、传感器控制器及扩散小孔、扩散室等构成。如图2.119所示为2012年款迈腾宽域氧传感器电路。
如图2-120所示,宽域氧传感器(LSU)是新一代氧传感器,这种传感器被用在三元催化转化器前(上游)。λ值的输出不再是一个跳跃式上升电压曲线(传统阶跃式氧传感器)而是一个电流接近于线性的上升曲线。因此,可以在一个较宽的范围内来测量λ值。宽域氧传感器的值接收和分析与阶跃式氧传感器是不一样的,宽域氧传感器的λ值不是从电压变化中分析出来的,而是从电流变化中分析出来的。但是,其物理过程还是一样的。
宽域氧传感器也是通过两个电极产生一个电压,这个电压也是因为氧含量的不同而产生的。与阶跃式氧传感器不同的是,宽域氧传感器电极间的电压保持恒定不变。电压保持不变是通过泵氧元(微型泵)来实现的,该泵给靠近废气侧的电极供氧,使得两个电极间的电压保持为450mV的恒定值。泵氧元所消耗的电流被ECU换算成λ值。
如图2-121所示为2012年款迈腾宽域氧传感器调节原理,它与传统氧传感器基本相同。
安装在三元催化转化器前(上游端)的宽域氧传感器称为控制氧传感器,监测尾气中氧的含量,并将信息反馈给ECU,用于调节喷油量,从而实现发动机的闭环控制,改善发动机的燃烧性能并减少有害气体的排放。为了对三元催化转化器效率进行持续监控,为此配有诊断氧传感器,安装在三元催化转化器的下游端。通过比较三元催化转化器上游和下游的氧传感器信号,可以确定三元催化转化器的效率。
