氧傳感器的工作原理是什么?氧傳感器的作用有哪些?

氧傳感器是傳感器中的一種，從“氧傳感器”的名稱中就可以看出，該傳感器與氧氣相關(guān)。為增進(jìn)大家對氧傳感器的認(rèn)識(shí)，本文將對氧傳感器的原理、氧傳感器的作用予以介紹。

一、氧傳感器原理

氧傳感器是汽車上的標(biāo)準(zhǔn)配置，它是利用陶瓷敏感元件測量汽車排氣管道中的氧電勢，由化學(xué)平衡原理計(jì)算出對應(yīng)的氧濃度，達(dá)到監(jiān)測和控制燃燒空燃比，以保證產(chǎn)品質(zhì)量及尾氣排放達(dá)標(biāo)的測量元件。氧傳感器廣泛應(yīng)用于各類煤燃燒、油燃燒、氣燃燒等爐體的氣氛控制，它是目前最佳的燃燒氣氛測量方式，具有結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)迅速、維護(hù)容易、使用方便、測量準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。運(yùn)用該傳感器進(jìn)行燃燒氣氛測量和控制既能穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，又可縮短生產(chǎn)周期，節(jié)約能源。

汽車上的氧傳感器工作原理與干電池相似，傳感器中的氧化鋯元素起類似電解液的作用。其基本工作原理是：在一定條件下，利用氧化鋯內(nèi)外兩側(cè)的氧濃度差，產(chǎn)生電位差，且濃度差越大，電位差越大。大氣中氧的含量為21%，濃混合氣燃燒后的廢氣實(shí)際上不含氧，稀混合氣燃燒后生成的廢氣或因缺火產(chǎn)生的廢氣中含有較多的氧，但仍比大氣中的氧少得多。在高溫及鉑的催化下，帶負(fù)電的氧離子吸附在氧化鋯套管的內(nèi)外表面上。由于大氣中的氧氣比廢氣中的氧氣多，套管上與大氣相通一側(cè)比廢氣一側(cè)吸附更多的負(fù)離子，兩側(cè)離子的濃度差產(chǎn)生電動(dòng)勢。

當(dāng)汽車套管廢氣一側(cè)的氧濃度低時(shí)，在氧傳感器電極之間產(chǎn)生一個(gè)高電壓(0.6～1V)，這個(gè)電壓信號(hào)被送到汽車ECU放大處理，ECU把高電壓信號(hào)看作濃混合氣，而把低電壓信號(hào)看作稀混合氣。根據(jù)氧傳感器的電壓信號(hào)，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。因此氧傳感器是電子控制燃油計(jì)量的關(guān)鍵傳感器。氧傳感器只有在高溫時(shí)(端部達(dá)到300°C以上)其特性才能充分體現(xiàn)，才能輸出電壓。它在約800°C時(shí)，對混合氣的變化反應(yīng)最快，而在低溫時(shí)這種特性會(huì)發(fā)生很大變化。

二、氧傳感器作用

電噴車為獲得高排氣凈化率，降低排氣中(CO)一氧化碳、(HC)碳?xì)浠衔锖?NOx)氮氧化合物成份，必須利用三元催化器。但為了能有效地使用三元催化器，必須精確地控制空燃比，使它始終接近理論空燃比。催化器通常裝在排氣歧管與消聲器之間。氧傳感器具有一種特性，在理論空燃比(14.7：1)附近它輸出的電壓有突變。這種特性被用來檢測排氣中氧氣的濃度并反饋給電腦，以控制空燃比。當(dāng)實(shí)際空燃比變高，在排氣中氧氣的濃度增加而氧傳感器把混合氣稀的狀態(tài)(小電動(dòng)勢：O伏)通知ECU。當(dāng)空燃比比理論空燃比低時(shí)，在排氣中氧氣的濃度降低，而氧傳感器的狀態(tài)(大電動(dòng)勢：1伏)通知(ECU)電腦。

ECU根據(jù)來自氧傳感器的電動(dòng)勢差別判斷空燃比的低或高，并相應(yīng)地控制噴油持續(xù)的時(shí)間。但是，如氧傳器有故障使輸出的電動(dòng)勢不正常，(ECU)電腦就不能精確控制空燃比。所以氧傳感器還能彌補(bǔ)由于機(jī)械及電噴系統(tǒng)其它件磨損而引起空燃比的誤差。可以說是電噴系統(tǒng)中唯一有“智能”的傳感器。

傳感器的作用是測定發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒后的排氣中氧是否過剩的信息，即氧氣含量，并把氧氣含量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算機(jī)，使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)以過量空氣因數(shù)為目標(biāo)的閉環(huán)控制;確保三元催化轉(zhuǎn)化器對排氣中的碳?xì)浠衔?HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化合物(NOX)三種污染物都有最大的轉(zhuǎn)化效率，最大程度地進(jìn)行排放污染物的轉(zhuǎn)化和凈化。