汽车氧传感器的作用与原理介绍

　　汽车氧传感器（lambda sensor），就是在汽车上使用的可测量氧浓度的传感器检测装置，现已成为汽车上的标置。氧传感器主要位于汽车发动机排气管上的，是电喷发动机控制系统中关键的传感部件，也是控制汽车尾气排放、降低汽车对环境污染、提高汽车发动机燃油燃烧质量的关键零件。

汽车氧传感器的位置

　　汽车氧传感器数量及功用

　　通常，汽车上有几个氧气传感器呢？答案是两个，一个前氧传感器和一个后氧传感器。前氧传感器一般安装在三元催化器前部的排气歧管上，主要负责混合气的修正。后氧传感器则安装在三元催化器后部的排气管上，主要用于检查三元催化的工作效果。

　　汽车氧传感器的原理

　　现在汽车上主要运用的氧传感器有二氧化锆氧传感器、二氧化钛氧传感器及宽域型氧传感器三种，其中，运用最为广泛的是二氧化锆氧传感器。下面以二氧化锆氧传感器为例，为您介绍汽车氧传感器的原理。

　　二氧化锆氧传感器由锆管（传感元件）、电极和防护套管等组成，如下图所示。锆管是由含有少量钇的二氧化锆（ZrO2）制成的固态电解质元件，在锆管内、外两侧涂覆一层多孔性铂膜电极。锆管内侧通大气，外侧与排气接触。

汽车二氧化锆氧传感器的构造

　　简单来说，汽车氧传感器主要是由二氧化锆陶瓷以及内外表面的薄薄的一层铂组成。内侧空间充满富氧的外界空气，外表面暴露在废气中。传感器内装有加热电路，着车后加热电路工作使传感器快速达到正常工作所需的350℃左右，因此，汽车氧传感器也称为加热型氧传感器。

汽车二氧化锆氧传感器工作原理示意图

　　氧传感器主要是利用陶瓷敏感元件来测量汽车排气管道中的氧电势，由化学平衡原理计算出对应的氧浓度，从而可通过监测和控制燃烧空燃比。在监测到混合气的空燃比浓稀信号后，该信号输入汽车ECU，ECU根据该信号调整发动机的喷油量，实现闭环控制，进而使催化转换器更好地发挥净化作用，最终保证了有效的尾气排放。

　　具体来说，汽车氧传感器的工作原理类似于干电池，传感器中的氧化锆元素起到类似电解液的作用。在一定条件下，利用氧化锆内外两侧的氧浓度差可产生电位差，且浓度差越大电位差越大。在高温及铂的催化下，氧气发生电离，由于锆管内侧氧离子浓度高，外侧氧离子浓度低，在氧浓差作用下，氧离子从大气侧向排气侧扩散，两侧离子的浓度差产生电动势，从而形成了氧浓度差电池，如下图所示。

氧浓度差示意图

　　当汽车套管废气一侧的氧浓度低时，在氧传感器电极之间会产生一个高电压（0.6～1V），这个电压信号被送到汽车ECU放大处理，ECU把高电压信号看作浓混合气，而把低电压信号看作稀混合气。根据氧传感器的电压信号，电脑按照尽可能接近14.7：1的理论最佳空燃比来稀释或加浓混合气。