氧传感器的组成与工作原理

现在的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,下面将重点介绍二氧化锆氧传感器结构、原理以及检测方法 。
氧传感器的作用
氧传感器用于检测废气中的氧含量并获得混合气的空燃比浓稀信号,该信号输入ecm后,ecm 根据该信号调整发动机的喷油量,实现闭环控制,使催化转换器更好地发挥净化作用 。

二氧化锆氧传感器的组成结构
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 。

【氧传感器的组成与工作原理】
二氧化锆氧传感器的组成构造(单线)

二氧化锆氧传感器的工作原理
工作时,在高温废气冲刷下,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,从而形成了氧浓度差电池,如下图所示 。


当混合气稀时,排气中含氧量高,锆管内外两侧浓度差小,产生的电动势小,大约为100mv 。
当混合气浓时,排气中含氧量低,浓度差大,产生的电动势高,大约为900mv 。电动势的高低以理论空燃比为界限发生突变,如下图 。

氧传感器输出特性曲线
氧传感器的输出特性与排气温度有关,当排气温度低于300℃时,氧传感器的输出特性不稳定 。

发动机刚刚启动后,由于排气温度偏低,氧传感器不工作,发动机在开环状态下工作 。只有排气温度升高后,氧传感器才工作 。所以,氧传感器的安装位置应在排气温度较高处 。

有的车型上安装有排气温度传感器,当排气温度传感器的信号达到一定值后ecu 才根据氧传感器的信号进行空燃比反馈修正一调整喷油量、控制混合气的浓度,即发动机开始进行闭环控制 。

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