氧传感器是汽车中非常重要的一个部件,它的作用是检测排气中的氧气含量,并将其转化为电信号传递给发动机控制单元,以实现发动机的空燃比控制。根据其作用,氧传感器可以分为普通氧传感器、空燃比传感器和氮氧化物传感器。按照材料分类,氧传感器可以分为氧化钛式和氧化锆式。
普通氧传感器是汽车中最常见的氧传感器类型,主要有二氧化锆式和二氧化钛式两种。这两种类型的氧传感器又可以分为加热式和不加热式。加热式氧传感器在汽车中的应用更为广泛。
空燃比传感器是一种能够连续检测混合气从浓到稀的整个范围的空燃比的传感器。相比普通的氧传感器,空燃比传感器可以在发动机的整个运转范围内实现空燃比的反馈控制,从而实现最佳油耗、最佳排放及最佳运转性能。在稀燃发动机领域,采用了稀燃传感器,这种传感器能够在混合气极稀薄时,连续地测出稀薄燃烧区的空燃比,实现了稀薄领域的反馈控制。
氮氧化物传感器则用来识别和检查三元催化器的功能是否正常。
按照材料分类,氧传感器可以分为氧化钛式和氧化锆式。氧化钛式氧传感器利用多孔状导体TiO2的导电性随排气中氧含量的变化而变化的特性制成,因此又称电阻性氧传感器。这种传感器的结构简单、体积小、成本低,但是在300℃~900℃工作时,电阻值随温度变化较大,需要使用温度补偿的方法提高精度。而氧化锆式氧传感器则利用锆管的陶瓷体作为多孔体,氧气可以渗入该多孔体固体电解质内。当混合气稀时,排气中氧含量多,产生的电压小;当混合气浓时,排气中氧含量少,CO、CH、NOx的含量较多,这些成分在锆管外表面的铂的催化作用下,与氧发生反应,消耗废气中残余的氧,使锆管外表面氧浓度变成零,从而使得锆管内、外两侧的氧浓度差突然增大,两极间产生的电压也增大。在发动机混合气闭环控制过程中,氧传感器相当于一个浓度开关,根据混合气空燃比的变化向ECU输入宽度变化的电脉冲信号,ECU根据氧传感器反馈信号,控制喷油量,使排气中有害气体的成分减到最少。