【摘要】：宽带型氧传感器的输出信号可以精确地反馈混合气的空燃比，提高ECU的控制精度，最大限度地发挥三元催化器的作用，降低有害气体的排放。
宽带型氧传感器的基本控制原理就是以普通氧化锆型氧传感器为基础发展而来。利用了氧化锆的两个特性：
第一个特性是当氧化锆两侧的含氧量不同时，在氧化锆两侧的电极上产生电动势。
第二个特性当在氧化锆两侧的电极上加上电压时，可以使氧离子移动。
为了准确控制空燃比，现在大量的车辆都装有宽带型氧传感器。普通加热型氧传感器只用作下游来监测排气中氧的含量。
1.宽带型氧传感器的基本构造
根据氧传感器的制造材料不同，宽带型氧传感器可分为以ZrO2为基体的固化电解质型和利用氧化物半导体电阻变化型两大类;根据传感器的结构不同，宽带型氧传感又可分为电池型、临界电流型及泵电池型。
构成宽带型氧传感器的组件有两个部分：一部分为感应室，另一部分是泵氧元。
感应室的一面与大气接触，而另一面是测试腔，通过扩散孔与排气接触，与普通氧化锆传感器一样，由于感应室两侧的氧含量不同而产生一个电动势。一般的氧化锆传感器将此电压作为控制单元的输入信号来控制混合比，而宽带型氧传感器与此不同的是：发动机控制单元要把感应室两侧的氧含量保持一致，让电压值维持在0.45V，这个电压只是电脑的参考标准值，它就需要传感器的另一部分来完成。
宽带型氧传感器的另一部分是传感器的关键部件———泵氧元，泵氧元一边是排气，另一边与测试腔相连。泵氧元就是利用氧化锆传感器的反作用原理，将电压施加于氧化锆组件(泵氧元)上，这样会造成氧离子的移动。把排气中的氧泵入测试腔当中，使感应室两侧的电压值维持在0.45V。这个施加在泵氧元上变化的电压，才是我们要的氧含量信号。如果混合气太浓，那么排气中含氧量下降，此时从扩散孔溢出的氧较多，感应室的电压升高。为达到平衡发动机控制单元，增加控制电流使泵氧元增加泵氧效率，使测试腔的氧含量增加，这样可以调节感应室的电压恢复到0.45V;相反混合气太稀，则排气中的含氧量增加，这时氧要从扩散孔进入测试腔，感应室电压降低，此时泵氧元向外排出氧来平衡测试腔中的含氧量，使感应室的电压维持在0.45V。总而言之，加在泵氧元上的电压可以保证当测试腔内的氧多时，排出腔内的氧，这时发动机控制单元的控制电流是正电流;当腔内的氧少时，进行供氧，此时发动机控制单元的控制电流是负电流。以上过程供给泵氧元的电流就反映了排气中的剩余空气含量系数。
宽带型氧传感器的特点是工作曲线平滑，能够连续检测空燃比从10 ~20，相当于过量空气系数从0.686~1.405 的宽范围，当线性电压在2.5V 时，就达到了理论空燃比14.7 的控制。安装宽带型氧传感器后，泵电流可用来直接确定废气空燃比。而这样又可以对混合气成分进行即时、持续的控制。持续空燃比的确定意味着可实现较小的控制振幅，这是实现高质量控制的决定性因素。除此之外，宽带型氧传感器还能根据需要执行不同于λ=1 的控制过程，如在发动机预热阶段在排气管内进行二次空气喷射。此调节总是达到规定的燃烧室空燃比时进行，以最终确保空气喷射不会使混合气浓度过高。
宽带型氧传感器的主要工作要求：
(1)采集传感器的反馈信号。
(2)产生泵电流控制信号。
(3)通过采集泵电流流经某一特定电阻产生的电压，得知泵电流的大小，再通过AD 转换输入到控制芯片。
(4)测量传感器的内阻变化，通过AD转换输入到控制芯片，从而产生一个控制传感加热器的信号，使传感器始终保持在最佳工作温度。
2.宽带型氧传感器使用与维护注意事项：
(1)传感器在尾气中的温度不能大于850℃。
(2)氧传感器前方的排气管及其连接部位必须保证良好的密封性，避免因空气进入排气系统和尾气泄漏影响氧传感器的调节灵敏度。
(3)加热器不能加热，就不能烧到探头上的积碳和残留物，影响对排放气体的测量准确性。
(4)氧传感器要垂直于尾气流向中，在10～2 点位置之间。防止尾气中的潮气冷凝作用而损坏氧传感器的内部陶瓷部分。
(5)禁止使用清洗剂、油性液体或挥发性固体，也不能使用硅密封胶。由于硅胶中含有醋酸，若硅密封胶应用在有机油流动的部位，其中的醋酸蒸发，进入曲轴箱，经通风系统进入气缸，最终排入排气系统损害氧传感器，表现在部件顶端工作面呈现“白色”，俗称“硅中毒”。
(6)对于V 形排列的发动机，左右两列气缸排气管上的氧传感器不能装反，同时导线电气连接不能接反。
(7)安装前和安装后，保证氧传感器不受机械震动。
(8)在安装宽带型氧传感器时最好要在螺纹部位涂一层由石墨、玻璃胶组成的石墨悬浮液专用防黏剂，在工作中石墨被烧掉，玻璃胶保留下来，以免于再次维修时造成与排气管螺纹烧结损伤而便于拆卸。新的氧传感器的螺纹上已经涂有这种防黏剂，保证其不得与传感器接头接触。
(9)传感器插座线及引出线在安装的过程中不应处于张紧状态，其挠度应大于15mm。防止由于引出线弯曲或者拉力作用导致的损坏。
(10)在电器连接器要保证密封垫或保护套能够耐压大于1 个大气压，以保证插接件处的气密性，防止湿气与水的渗入造成腐蚀损伤或线路短路故障。
(11)在发动机组维修中，需要涂密封胶的较大的部件多。
(12)传感器如果坠落到地上就有可能不能再使用，因为其中的陶瓷绝缘体可能破裂。
3.宽带型氧传感器的检测
检测宽带型氧传感器最好的方法是采用解码器和废气分析仪进行配合检查。如果解码器的空燃比参数与废气分析仪的值不匹配，则需要进行进一步的检查。可根据以下4 个步骤进行检查诊断。
(1)检查加热器电路。采用电流钳及示波器来检查电流的变化。
(2)分开传感器线束接头。用万用表检查泵单元输出和输入线路之间的修正电阻，他的值应该在30~300Ω之间。
(3)把传感器的接头插上，用万用表检查参考地电压，它的值应该在2.4～2.7V 之间。
(4)检查泵单元和氧化锆单元信号。用一个双通道示波器，连接示波器的地线到参考地，接着连接一个通道到氧化锆单元信号线，另一个通道连接泵单元输入信号。氧化锆单元信号电压应该一直保持在0.45V。如果不是首先检查电路，接着检查输入泵单元。泵单元电压会以0.5～0.6V 的幅度波动，示波器要设置为AC 耦合，这样才显示得出负的电压值。在混合气从最浓变为稀时，会产生一个大于1.0V 的电压变化。
4.故障实例：
故障现象：2005款宝来1.8L 轿车，行驶8 万km，怠速不稳。
故障诊断：读取故障码是1缸失火，把1缸的点火线圈同2缸的对换，故障码变为2缸失火，证明原1缸点火线圈已经损坏。更换1缸点火线圈后，怠速有所改善，加速有力，但故障还没有彻底排除，无故障码。测量燃油压力稳定，怠速时油压为300kPa，正常。更换燃油滤清器，清洗喷油器和节气门体，更换火花塞，做了基本匹配。读取数据流，显示进气量为2.6g/s，节气门开度读数为1.1%，水温92℃，均正常。诊断仪数据流033 组第2 项，前λ电压值1.5V不变化，说明氧传感器有故障。该氧传感器为宽带型氧传感器。于是更换氧传感器，再次检测，氧传感器已经在1.5V 左右变化，发动机运转平稳，排气已经正常，故障排除。
故障总结：由于不能按要求的里程正常保养和燃油品质不良等因素，致使宽带型氧传感器损坏的故障率增加。宝来轿车三元催化器的前面安装的是宽量程空燃比传感器，即宽带型氧传感器，三元催化器的后面安装的是普通型氧传感器。宽带型氧传感器共有6 根导线，其中端子1 是信号输出、端子2 是电流输入、端子3 和端子4 是加热器，端子5 和端子6是参考电压。检测宝来轿车三元催化器的前、后氧传感器时，可以通过读取数据流的方法进行诊断分析，宽带型氧传感器的电压比值应在1～1.5～2.0V 之间来回变化。当电压信号出现在1.5V 以下时，说明混合气过浓;当电压信号出现在1.5V 以上时，说明混合气过稀;当电压出现恒定值0V、1.5V、4.9V、5V时，说明宽带型氧传感器或线路出现故障。三元催化器后的老式氧化锆氧传感器的电压值一般在0.5～0.8V 之间稍微变化(而不是在0.1 ～0.9V之间快速来回变化)。当电压出现恒定值0V、1.1V 、0.4V、0.5V 时，都说明氧传感器或线路出现故障。
为什么单氧传感器的发动机，氧传感器损坏时不易引起发动机怠速不稳或发抖，而双氧传感器的前氧传感器损坏会导致怠速不稳并有时发抖呢?因为发动机闭环控制的根本条件是根据来自前(上游)氧传感器反馈的电压信号调节喷油脉宽。当前氧传感器信号停止时，电脑根据后(下游)氧传感器电压信号执行闭环控制来调节喷油脉宽。由于后氧传感器装在三元催化转化器后，它对已经三元催化转化器处理的排气中氧含量的感知是不能准确反映混合气实际浓稀的，这就使得电脑对喷油脉宽的调节既缓慢又不准确，所以会出现怠速不稳，甚至有时发抖的故障。而当前氧传感器电压信号正常后，电脑对发动机又进入可靠的闭环控制了，喷油脉宽调节准确、快速、量小，怠速也就稳定了。而单氧传感器的车，当氧传感器损坏时，电脑执行发动机开环控制。此时只按实际转速与目标怠速差来调节怠速，更为灵活、便捷。这就是为什么装配单氧传感器的车氧传感器损坏时，不易引起怠速不稳，而双氧传感器的车前氧传感器损坏就会引起怠速不稳的原因。
宽带型氧传感器一般有6 根线，主要是增加了单元泵，可以将尾气泵入检测室进行精确的检测。不同车系，氧传感器输出的信号方式不同，有电流、电压型。有的电压标准范围在1.0～2.0V，有的在2.0～3.0V。有4根线、6 根线、7 根线。只有在实际维修中积累经验和数据，维修才能得心应手。
另外，氧传感器头部泛白，说明是受到硅污染，必须更换氧传感器。淡灰色顶尖才是氧传感器的正常颜色。还有，棕色顶尖说明是铅污染造成的，一般也需要更换氧传感器;要是黑色顶尖，说明是积碳、混合气过浓。在排除发动机积碳、混合气过浓故障后，可以让车在高挡位、经济车速跑一跑，一般可以通过自洁清除氧传感器上的积碳。