氧傳感器的工作原理是怎樣的

氧傳感器利用 Nernst 原理工作，通過檢測排氣中氧濃度來監測和控制燃燒空燃比。其核心元件是多孔 ZrO2 陶瓷管，兩側燒結多孔鉑電極。在一定溫度下，因兩側氧濃度不同產生電位差。如濃混合氣時廢氣中氧少，陶瓷管外側氧離子少，產生約 1.0V 電動勢；空燃比為 14.7 時，電動勢為 0.4 - 0.5V；稀混合氣時，氧含量高，電動勢接近零。以此為 ECU 提供信號控制混合氣。

具體來說，在一定的高溫環境下，由于大氣中的氧含量與廢氣中的氧含量存在差異，在高溫以及鉑的催化作用下，氧傳感器的套管兩側因氧離子吸附量的不同，進而產生電動勢。這就如同一個微小的化學能量轉換裝置，巧妙地將氧濃度的差異轉化為電信號 。

當汽車發動機排出的廢氣一側氧濃度較低時，氧傳感器電極間便會產生高電壓，一般處于0.6 - 1V的范圍，這個電壓信號會被傳送到汽車的ECU（電子控制單元）進行放大處理。ECU如同汽車的“大腦”，接收到這個信號后，就能夠精準判斷當前混合氣的濃度情況，然后按照理論上的最佳空燃比來調整混合氣的比例，使得發動機始終保持在較為理想的工作狀態。

需要注意的是，氧傳感器只有在高溫環境下才能正常發揮作用。當端部達到300°C以上時，其特性才能充分體現，進而輸出電壓。而在約800°C時，氧傳感器對于混合氣的變化反應最為迅速和靈敏，能夠及時感知到混合氣濃度的細微變化，并將相應的電信號準確無誤地傳遞給ECU 。

此外，目前汽車上常用的氧傳感器主要有氧化鈦（TiO2）式和氧化鋯（ZrO2）式兩種類型。氧化鋯式氧傳感器還可進一步分為加熱型和非加熱型，氧化鈦式氧傳感器自身帶有加熱器，大多數汽車采用的是帶加熱器的氧傳感器，這樣能夠快速加熱至工作所需溫度，有效擴大空燃比閉環控制的范圍 。

總之，氧傳感器在汽車的整個運行過程中扮演著至關重要的角色。它就像一個精準的“環境監測員”，時刻密切關注著發動機排出廢氣中的氧濃度變化，通過獨特的工作原理將這些信息轉化為電信號傳遞給汽車的“大腦”ECU。ECU則依據這些信號對混合氣進行精細調控，從而確保發動機始終處于最佳的工作狀態，不僅提升了燃油的利用效率，還極大地減少了尾氣排放對環境的影響，是汽車實現高效運行與環保排放的關鍵部件之一 。

（圖/文/攝：太平洋汽車 整理于互聯網）