氧傳感器是如何工作的

氧傳感器是利用陶瓷敏感元件測(cè)量汽車排氣管道中的氧電勢(shì)，由化學(xué)平衡原理計(jì)算出對(duì)應(yīng)的氧濃度，達(dá)到監(jiān)測(cè)和控制燃燒空燃比，以保證產(chǎn)品質(zhì)量及尾氣排放達(dá)標(biāo)。

工作時(shí)，在高溫廢氣沖刷下，氧氣發(fā)生電離，由于鋯管內(nèi)側(cè)氧離子濃度高，外側(cè)氧離子濃度低，在氧濃差作用下，氧離子從大氣側(cè)向排氣側(cè)擴(kuò)散，從而形成了氧濃度差電池。

目前汽車上采用的氧傳感器有氧化鈦式和氧化鋯式兩種。氧化鋯式又分加熱型和非加熱型，大部分汽車使用帶加熱器的氧傳感器，能在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后的 20 - 30 秒內(nèi)迅速將其加熱至工作溫度，擴(kuò)大空燃比閉環(huán)控制范圍。

氧傳感器有一線制、二線制、三線制、四線制 4 種類型。一線制只有一根信號(hào)線與發(fā)動(dòng)機(jī) ECU 連接，另一極直接搭鐵；二線制的兩根線均與 ECU 相連；三線制、四線制屬于加熱式氧傳感器，添加了兩根加熱電阻的接線，和氧傳感器信號(hào)線組合而成。

氧傳感器測(cè)量氧氣的工作原理主要有以下幾種方式：1. 在有氧的情況下放出電子的化學(xué)反應(yīng)。2. 熒光材料暴露在氧氣中時(shí)發(fā)出的光強(qiáng)度變化。3. 氧氣通過時(shí)聲音、光或磁場(chǎng)波長的變化。

不同類型的氧傳感器優(yōu)缺點(diǎn)不同，應(yīng)用場(chǎng)景也不同。比如電化學(xué)氧傳感器主要用于測(cè)量環(huán)境空氣中的氧含量，測(cè)量傳感器內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生與氧氣水平成比例的電輸出。優(yōu)點(diǎn)是功率要求低、檢測(cè)限低、受干擾氣體影響小、價(jià)格便宜；缺點(diǎn)是依賴溫度相關(guān)化學(xué)過程，輸出受溫度影響大，化學(xué)反應(yīng)會(huì)停止，需要頻繁校準(zhǔn)，壽命 1 - 3 年。

光學(xué)氧傳感器基于氧的熒光猝滅原理，依靠光源、光探測(cè)器和對(duì)光起反應(yīng)的發(fā)光材料。優(yōu)點(diǎn)是壽命長；缺點(diǎn)是成本可能較高。

氧化鋯氧傳感器是一種電化學(xué)傳感器，氧化鋯涂有一層薄薄的鉑，形成固態(tài)電化學(xué)燃料電池。如果測(cè)試氣體中有一氧化碳，會(huì)被 O2 氧化形成 CO2 從而觸發(fā)電流。它不直接感測(cè) O2，而是感測(cè)廢氣和正?？諝庵?O2 濃度的差異。優(yōu)點(diǎn)是小型鋯基元件不需要校準(zhǔn)，能保持準(zhǔn)確度；缺點(diǎn)是氧氣測(cè)量需要高溫，耗費(fèi)大量電力，不用于電池驅(qū)動(dòng)或手持設(shè)備。

（圖/文/攝：太平洋汽車 整理于互聯(lián)網(wǎng)）