氧傳感器是如何工作的？

氧傳感器利用陶瓷敏感元件測量排氣管道中的氧電勢，通過化學平衡原理計算氧濃度，以此監測和控制燃燒空燃比，保證尾氣排放達標。它的工作原理類似干電池，氧化鋯在高溫和鉑催化下，因其內外兩側氧濃度不同產生電位差，濃度差越大，電位差越大。濃混合氣輸出電壓近 1V，稀混合氣接近 0V，ECU 根據這一電壓信號調整噴油脈寬 ，實現精準控制。

具體而言，氧傳感器的核心部件是多孔氧化鋯陶瓷管這一固體電解質，兩邊燒結著多孔鉑金電極。在必要的溫度環境下，高濃度側也就是陶瓷管內側的氧分子，會吸附在鉑電極上，并與電子結合形成氧離子O?? ，這一過程使得電極帶上正電。而這些O?? 離子會通過電解質中的氧離子空位點，遷移到低氧濃度側，也就是廢氣一側，使得該電極帶負電，進而產生電位差。

當發動機燃燒的空燃比低，即混合氣較濃時，廢氣中含有的氧氣較少，陶瓷管外的氧離子也就少，此時會形成大約1.0V左右的電動勢。當空燃比達到理論值14.7時，陶瓷管內外兩側產生的電動勢為0.4V - 0.5V，這個數值被作為基準電動勢。而當空燃比較高時，廢氣中的氧含量增多，陶瓷管內外的氧離子濃度差變小，產生的電動勢就很低，幾乎接近于零。

基于上述原理，氧傳感器就可以實時感知廢氣中的氧濃度情況，并將其轉化為電壓信號傳遞給汽車的電子控制單元（ECU） 。ECU接收到這個信號后，會迅速判斷當前混合氣的濃稀程度，然后精準地控制噴油器噴油量的增加或減少，從而將混合氣的空燃比始終控制在理論值附近。這樣一來，發動機就能保持良好的燃燒狀態，既能保證動力輸出和燃油經濟性，又能有效降低尾氣中的污染物排放。

目前汽車上常用的氧傳感器主要有氧化鈦（TiO?）式和氧化鋯（ZrO?）式兩種。氧化鋯式氧傳感器又有加熱型和非加熱型之分，氧化鈦式氧傳感器自身帶有加熱器。多數汽車采用帶加熱器的氧傳感器，其好處在于能夠快速加熱至工作溫度，進而擴大空燃比閉環控制的范圍。而且，隨著排放法規日益嚴格，不少車輛會在三元催化轉化器的前后分別安裝氧傳感器，構建成雙氧傳感器系統。其中主氧傳感器負責混合氣的反饋控制，副氧傳感器則用于監測三元催化轉化器的催化凈化效率。

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。它如同一個精準的“監測官”，通過獨特的工作方式，時刻監控著廢氣中的氧濃度，為汽車發動機保持最佳的空燃比提供有力保障，最終實現動力、油耗與環保的多贏局面 ，讓汽車能夠更加高效、清潔地運行在路上。

（圖/文/攝：太平洋汽車 整理于互聯網）