氧化鋯式氧傳感器主要由氧化鋯（zro2）、和護(hù)套組成，如圖1所示。氧化鋯式氧傳感器有加熱式的和非 加熱式的兩種�，F(xiàn)代轎車大部分使用加熱式的氧化鋯式氧傳感器。加熱式的氧傳感器在鋯管中間有加熱棒， 鋯管是由陶瓷體制成、固定在帶有安裝螺紋的固定套中。導(dǎo)人排插入排氣管中，它的內(nèi)表面與空氣相通，外表面與廢氣相通。鋯管的內(nèi)、外表面覆蓋一層多孔性鉑膜作電極，為防止廢氣腐蝕鉑膜，在鋯管外表面的鉑膜層上覆蓋一層多孔陶瓷層，并有一個(gè)防護(hù)套管，套管上開有槽口或孔。氧傳感器的接線端有一個(gè)金屬護(hù)套，上面開有孔，使鋯管內(nèi)表面與空氣相通，電線將鋯管內(nèi)表面鉑極經(jīng)絕緣套從傳感器引出。

　　氧化鋯式氧傳感器的工作原理如圖2所示。鋯管的陶瓷體是多孔體，氧氣可以滲入該多孔體固體電解質(zhì)內(nèi) 。溫度較高時(shí)，氧氣發(fā)生電離。只要鋯管內(nèi)（大氣）外（廢氣）狽刂氧含量不一樣，存在氧濃度差，則在固 體電解質(zhì)內(nèi)部氧離子從大氣一側(cè)向排氣一側(cè)擴(kuò)散，使鋯管形成微電池，在鋯管鉑極間產(chǎn)生電壓。當(dāng)混合氣稀 時(shí)，排氣中氧含量多，兩側(cè)氧濃度差小，產(chǎn)生的電壓��；當(dāng)混合氣濃時(shí)，排氣中氧含量少，co、ho、h2的 含量較多，這些成分在鋯管外表面的鉑的催化作用下，與氧發(fā)生反應(yīng)，消耗廢氣中殘余的氧，使鋯管外表面 氧濃度變成零，這樣使得鋯管內(nèi)、外兩側(cè)的氧濃度差突然增大，兩極間產(chǎn)生的電壓也增大。因此，氧傳感器 產(chǎn)生的電壓在過量空氣系數(shù)λ＝1時(shí)產(chǎn)生突變，λ＞1時(shí)，氧傳感器輸出電壓幾乎為零，λ＜1時(shí)，氧傳感器 輸出電壓接近1v，如圖2所示氧傳感器電壓特性。在發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣閉環(huán)控制過程中，氧傳感器相當(dāng)于一個(gè) 濃度開關(guān)，根據(jù)混合氣空燃比的變化向ecu輸入寬度變化的電脈沖信號(hào)，ecu根據(jù)氧傳感器反饋信號(hào)，控制噴油量，使排氣中有害氣體的成分減到最少。

圖2 氧化鋯式氧傳感器的工作原理
1電動(dòng)勢(shì)；2大氣一側(cè)鉑金電極；3圃態(tài)電解質(zhì)（氧化鋯元素）；4－排氣一側(cè)的鉑金電極；5陶瓷涂層

　　氧傳感器的這種特性只有在溫度較高時(shí)（600℃左右）才充分體現(xiàn)出來。在低溫時(shí)，這種特性會(huì)發(fā)生很大變化。為了得到穩(wěn)定的輸出，在氧傳感器內(nèi)部增加一個(gè)陶瓷加熱元件，用于保證其工作溫度，這種叫做加熱式氧化鋯氧傳感器，如圖4所示。這種加熱式的氧傳感器有四根線，兩根與ecu相連，另外兩根是電源正、負(fù)極線。加熱元件受ecu控制，無論排氣溫度是多少，只要不超過工作極限溫度，陶瓷體溫度總是不變化。

圖3 氧傳感器的電壓特性 圖4 加熱式氧化鋯傳感器
1電動(dòng)勢(shì)；⒉傳感器表面的氧濃度　1殼體；⒉陶瓷管支承；3電纜，⒋帶槽的保護(hù)套；5氧化鋯；
⒍接觸部，⒎外保護(hù)套；⒏加熱元件；⒐電加熱接頭

　　二氧化鈦式氧傳感器和氧化鋯式氧傳感器的主要區(qū)別是：氧化鋯式氧傳感器是將廢氧中的氧分子含量的變化轉(zhuǎn)換成電壓的變化；而二氧化鈦式氧傳感器則是將廢氣中的氧分子含量的變化轉(zhuǎn)換成傳感器電阻的變化。

　　在發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，并不是在任何時(shí)刻或任何工況下，氧傳感器和反饋控制系統(tǒng)都起作用，ecu是通過開環(huán)和閉環(huán)兩種方式對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油量進(jìn)行控制。發(fā)動(dòng)機(jī)在起動(dòng)、大負(fù)荷及暖機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，需要濃混合氣，此時(shí)ecu處在開環(huán)控制狀態(tài)，氧傳感器不起作用。因?yàn)檠鮽鞲衅髦挥性诟邷叵拢ㄒ话阍?90℃）才投入工作，產(chǎn)生可靠信號(hào)，而發(fā)動(dòng)機(jī)在起動(dòng)后，在氧傳感器未達(dá)到一定溫度之前，ecu處于開環(huán)控制狀態(tài)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到正常工作溫度后，ecu才進(jìn)行閉環(huán)控制，氧傳感器才起反饋?zhàn)饔�。�?dāng)氧傳感器出現(xiàn)故障、輸出信號(hào)異常時(shí)，電控單元會(huì)自動(dòng)切斷氧傳感器的反饋?zhàn)饔�，使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)人開環(huán)控制工作狀態(tài)。

　　使用氧傳感器進(jìn)行反饋控制的發(fā)動(dòng)機(jī)必須使用無鉛汽油，因?yàn)楹U汽油燃燒后廢氣中的鉛分子會(huì)附著在氧傳感器表面上，會(huì)堵塞多孔性鉑層，甚至?xí)秩胙趸唭?nèi)部，阻礙氧離子的擴(kuò)散，使氧傳感器的靈敏度下降，最終會(huì)失效，使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入開環(huán)控制狀態(tài)，出現(xiàn)這種情況稱之為氧傳感器中毒。此外，氧傳感器還會(huì)發(fā)生硅中毒，即汽油和潤(rùn)滑油中含有硅化合物，燃燒后生成二氧化硅，硅橡膠密封圈使用不當(dāng)散發(fā)出的有機(jī)硅氣體，都會(huì)使氧傳感器產(chǎn)生硅中毒而失效。所以在使用和維護(hù)作業(yè)時(shí)，要選用無鉛汽油和質(zhì)量好的潤(rùn)滑油，正確選用和安裝橡膠圈，不要在傳感器上涂抹不符合原廠規(guī)定的溶劑和密封膠。

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