友情链接：氧传感器的种类及其原理简介
    氧传感器是测量废气成分控制废气排放所不可或缺的部件，通过监测废气中剩余的氧含量对废气的成分进行判断，从而对混合气的浓度进行闭环控制。为了达到最佳的燃烧效果，需将空燃比（λ）控制在14.7。目前常见的氧传感器如下。

    1 阶跃式氧传感器
    阶跃式氧传感器的结构如图7所示。在不同的混合气条件下，所形成的废气中始终会有一部分氧气剩余，由于废气和大气中的氧含量存在差别，在外部电极与内部电极之间就会产生电压。为了始终确保基准参数不变，将基准空气通道与环境空气相通，因此基准参数表示的就是环境空气中的氧含量。外部电极、由ZrO2制成的陶瓷层和内部电极组成的系统又称为能斯特（Nernst）浓差电池。当温度超过约350℃时，由二氧化错（ZrO2）制成的陶瓷层可传导氧离子。当混合气较稀时，燃烧后剩余的氧气含量较高，Nernst浓差电池内外电极之间的电压（电势差）较低；当混合气较浓时，燃烧后剩余的氧气含量较低，Nernst浓差电池内外电极之间的电压较高。

    不同的空燃比所对应的氧传感器电压值如图8所示，当λ＝1时，氧传感器的电压约为0.45 V;当混合气略稀时，氧传感器的电压会迅速下降到接近0 V;当混合气略浓时，氧传感器的电压会迅速上升至接近0.9 V。因此，阶跃式氧传感器可识别出允许的λ=1偏差值，但无法提供准确的混合气偏差数据。所以，该型氧传感器通常安装在三元催化转化器的下游，用于判断三元催化转化器的工作情况。

    为了使氧传感器尽快达到工作温度，需要集成1个加热元件。保护层可防止废气残余物对外部电极造成腐蚀性损坏。此外，还要确保连接氧传感器的导线连接器没有污物，从而保证环境空气能够顺利进入基准空气通道内，氧传感器才能正常工作。

    2 带连续特性曲线的调节型氧传感器（宽带式氧传感器）
    宽带式氧传感器的结构如图9所示，宽带氧传感器的测量室由ZrO2材料制成，该测量室由1个Nernst浓差电池（与阶跃式氧传感器的原理相同）和1个输送氧的氧气泵室构成。氧气泵室与Nernst浓差电池之间留有10 μm～50μm的扩散间隙。扩散间隙通过一个多孔式扩散区与废气相通。Nernst浓差电池一侧通过基准空气通道与大气相通，另一侧通过扩散间隙与废气相通。

    由于Nernst浓差电池需要将扩散间隙内的废气与基准空气通道内的环境空气进行比较，因此要确保连接氧传感器的导线连接器没有污物，从而保证环境空气能够顺利进入基准空气通道内。
    废气通过废气进气口进入Nernst浓差电池的扩散间隙，这使得扩散间隙内的氧气浓度与废气中的氧气浓度相同。然后向氧气泵室外部电极和内部电极之间施加泵电压，通过多孔式扩散区从废气向扩散间隙内泵入氧气或将氧气从扩散间隙中泵出。发动机控制单元内的一个分析电路，通过Nernst浓差电池的反馈结果对施加在氧气泵室上的电压进行调节，从而使扩散间隙内的气体成分始终保持在λ=1。
    在监测偏稀混合气燃烧产生的废气时，氧气泵室从扩散间隙向外泵出氧；而在监测偏浓混合气燃烧产生的废气时，通过在氧气泵室外部电极处对CO2和H2O进行催化分解，从周围废气中向扩散间隙内泵入氧；λ=1时则无需泵氧，泵电流为0。由此可知泵电流与废气中的氧浓度成正比，这也是空燃比的衡量标准。
    宽带式氧传感器可在较大范围内测量废气中的氧气浓度，从λ=0.7至λ=∞（空气），宽带式氧传感器都能提供清晰、稳定的电信号（图10），因此可以帮助发动机控制单元对混合气浓度进行精确控制。


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