Land Rover Workshop Service and Repair Manuals

Oxygen Sensor: Description and Operation

Heated Oxygen Sensors (HO2S) (C0642)

The market requirement dictates how many HO2S are fitted to the vehicle.

^

4 sensors are fitted to all NAS and EU-3 vehicles.

^

2 sensors fitted to all UK, European, Australia and Japanese pre EU-3 specification vehicles.

^

No sensors fitted to ROW vehicles.

The HO2S monitor the oxygen content of the exhaust gases. By positioning the sensors one for each bank upstream of the catalytic converter in the
exhaust pipe, the ECM can control fuelling on each bank independently of the other. This allows greater control of the air:fuel ratio and maintains
optimum catalyst efficiency. On NAS vehicles the ECM also uses two HO2S positioned downstream of the catalytic converters in the exhaust pipe to
monitor catalytic converter efficiency. The ECM is able to achieve this by comparing the values of the upstream HO2S and the down stream sensor for
the same bank. These comparative values form part of the ECM OBD strategy.

The HO2S uses zirconium contained in a galvanic cell surrounded by a gas permeable ceramic, this produces an output voltage proportional to the
ratio difference between the oxygen in the exhaust gases and to the ambient oxygen.

The HO2S operates at approximately 350 degrees C (662 degrees F). To achieve this temperature the HO2S incorporate a heating element which is
controlled by a PWM signal from the ECM. The elements are activated immediately after engine starts and also under low engine load conditions
when the exhaust gas temperature is insufficient to maintain the required HO2S temperature. If the heater fails, the ECM will not allow closed loop
fuelling to be implemented until the sensor has achieved the required temperature.

This value equates to an HO2S output of 450 to 500 mV. A richer mixture can be shown as (Lambda) = 0.97, this pushes the HO2S output voltage
towards 1000 mV. A leaner mixture can be shown as (Lambda) = 1.10, this pushes the HO2S output voltage towards 100 mV.

From cold start, the ECM runs an open loop fuelling strategy. The ECM keeps this strategy in place until the HO2S is at a working temperature of 350
degrees C (662 degrees F). At this point the ECM starts to receive HO2S information and it can then switch into closed loop fuelling as part of its
adaptive strategy. The maximum working temperature of the tip of the HO2S is 930 degrees C (1706 degrees F), temperatures above this will
damage the sensor.

HO2S age with use, this increases their response time to switch from rich to lean and from lean to rich. This can lead to increased exhaust emissions
over a period of time. The switching time of the upstream sensors are monitored by the ECM. If a pre-determined threshold is exceeded, a failure is
detected and the MIL illuminated.

Input/Output

The upstream and downstream HO2S are colour coded to prevent incorrect fitting. The tips of the upstream sensors are physically different to the tips
of the downstream sensors.

The HO2S are colour coded as follows:

^

Upstream sensors (both banks) - orange.

^

Downstream sensors (both banks) - grey.

The four HO2S have a direct battery supply to the heater via fuse 2 located in the engine compartment fuse box.

The heater is driven by the ECM providing an earth path for the circuit as follows:

^

Upstream LH bank via pin 19 of connector C0635 of the ECM.

^

Upstream RH bank via pin 13 of connector C0635 of the ECM.

^

Downstream LH bank via pin 7 of connector C0635 of the ECM.

^

Downstream RH bank via pin 1 of connector C0635 of the ECM.

The HO2S output signal is measured by the ECM as follows:

^

Upstream LH bank via pin 15 of connector C0635 of the ECM.