汽車氧傳感器的作用與原理介紹
汽車氧傳感器（lambda sensor），就是在汽車上使用的可測量氧濃度的傳感器檢測裝置，現(xiàn)已成為汽車上的標置。氧傳感器主要位于汽車發(fā)動機排氣管上的，是電噴發(fā)動機控制系統(tǒng)中關(guān)鍵的傳感部件，也是控制汽車尾氣排放、降低汽車對環(huán)境污染、提高汽車發(fā)動機燃油燃燒質(zhì)量的關(guān)鍵零件。
汽車氧傳感器的位置
汽車氧傳感器數(shù)量及功用
通常，汽車上有幾個氧氣傳感器呢？答案是兩個，一個前氧傳感器和一個后氧傳感器。前氧傳感器一般安裝在三元催化器前部的排氣歧管上，主要負責混合氣的修正。后氧傳感器則安裝在三元催化器后部的排氣管上，主要用于檢查三元催化的工作效果。
汽車氧傳感器的原理
現(xiàn)在汽車上主要運用的氧傳感器有二氧化鋯氧傳感器、二氧化鈦氧傳感器及寬域型氧傳感器三種，其中，運用最為廣泛的是二氧化鋯氧傳感器。下面以二氧化鋯氧傳感器為例，為您介紹汽車氧傳感器的原理。
二氧化鋯氧傳感器由鋯管（傳感元件）、電極和防護套管等組成，如下圖所示。鋯管是由含有少量釔的二氧化鋯（ZrO2）制成的固態(tài)電解質(zhì)元件，在鋯管內(nèi)、外兩側(cè)涂覆一層多孔性鉑膜電極。鋯管內(nèi)側(cè)通大氣，外側(cè)與排氣接觸。
汽車二氧化鋯氧傳感器的構(gòu)造
簡單來說，汽車氧傳感器主要是由二氧化鋯陶瓷以及內(nèi)外表面的薄薄的一層鉑組成。內(nèi)側(cè)空間充滿富氧的外界空氣，外表面暴露在廢氣中。傳感器內(nèi)裝有加熱電路，著車后加熱電路工作使傳感器快速達到正常工作所需的350℃左右，因此，汽車氧傳感器也稱為加熱型氧傳感器。
汽車二氧化鋯氧傳感器工作原理示意圖
氧傳感器主要是利用陶瓷敏感元件來測量汽車排氣管道中的氧電勢，由化學(xué)平衡原理計算出對應(yīng)的氧濃度，從而可通過監(jiān)測和控制燃燒空燃比。在監(jiān)測到混合氣的空燃比濃稀信號后，該信號輸入汽車ECU，ECU根據(jù)該信號調(diào)整發(fā)動機的噴油量，實現(xiàn)閉環(huán)控制，進而使催化轉(zhuǎn)換器更好地發(fā)揮凈化作用，最終保證了有效的尾氣排放。
具體來說，汽車氧傳感器的工作原理類似于干電池，傳感器中的氧化鋯元素起到類似電解液的作用。在一定條件下，利用氧化鋯內(nèi)外兩側(cè)的氧濃度差可產(chǎn)生電位差，且濃度差越大電位差越大。在高溫及鉑的催化下，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)擴散，兩側(cè)離子的濃度差產(chǎn)生電動勢，從而形成了氧濃度差電池，如下圖所示。
氧濃度差示意圖
當汽車套管廢氣一側(cè)的氧濃度低時，在氧傳感器電極之間會產(chǎn)生一個高電壓（0.6～1V），這個電壓信號被送到汽車ECU放大處理，ECU把高電壓信號看作濃混合氣，而把低電壓信號看作稀混合氣。根據(jù)氧傳感器的電壓信號，電腦按照盡可能接近14.7：1的理論最佳空燃比來稀釋或加濃混合氣。
