氧傳感器利用 Nernst 原理工作，通過檢測(cè)排氣中氧濃度來監(jiān)測(cè)和控制燃燒空燃比。其核心元件是多孔 ZrO2 陶瓷管，兩側(cè)燒結(jié)多孔鉑電極。在一定溫度下，因兩側(cè)氧濃度不同產(chǎn)生電位差。如濃混合氣時(shí)廢氣中氧少，陶瓷管外側(cè)氧離子少，產(chǎn)生約 1.0V 電動(dòng)勢(shì)；空燃比為 14.7 時(shí)，電動(dòng)勢(shì)為 0.4 - 0.5V；稀混合氣時(shí)，氧含量高，電動(dòng)勢(shì)接近零。以此為 ECU 提供信號(hào)控制混合氣。

具體來說，在一定的高溫環(huán)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(cè)因氧離子吸附量的不同，進(jìn)而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。這就如同一個(gè)微小的化學(xué)能量轉(zhuǎn)換裝置，巧妙地將氧濃度的差異轉(zhuǎn)化為電信號(hào) 。

當(dāng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣一側(cè)氧濃度較低時(shí)，氧傳感器電極間便會(huì)產(chǎn)生高電壓，一般處于0.6 - 1V的范圍，這個(gè)電壓信號(hào)會(huì)被傳送到汽車的ECU（電子控制單元）進(jìn)行放大處理。ECU如同汽車的“大腦”，接收到這個(gè)信號(hào)后，就能夠精準(zhǔn)判斷當(dāng)前混合氣的濃度情況，然后按照理論上的最佳空燃比來調(diào)整混合氣的比例，使得發(fā)動(dòng)機(jī)始終保持在較為理想的工作狀態(tài)。

需要注意的是，氧傳感器只有在高溫環(huán)境下才能正常發(fā)揮作用。當(dāng)端部達(dá)到300°C以上時(shí)，其特性才能充分體現(xiàn)，進(jìn)而輸出電壓。而在約800°C時(shí)，氧傳感器對(duì)于混合氣的變化反應(yīng)最為迅速和靈敏，能夠及時(shí)感知到混合氣濃度的細(xì)微變化，并將相應(yīng)的電信號(hào)準(zhǔn)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(jìn)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(shù)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(kuò)大空燃比閉環(huán)控制的范圍 。

總之，氧傳感器在汽車的整個(gè)運(yùn)行過程中扮演著至關(guān)重要的角色。它就像一個(gè)精準(zhǔn)的“環(huán)境監(jiān)測(cè)員”，時(shí)刻密切關(guān)注著發(fā)動(dòng)機(jī)排出廢氣中的氧濃度變化，通過獨(dú)特的工作原理將這些信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳遞給汽車的“大腦”ECU。ECU則依據(jù)這些信號(hào)對(duì)混合氣進(jìn)行精細(xì)調(diào)控，從而確保發(fā)動(dòng)機(jī)始終處于最佳的工作狀態(tài)，不僅提升了燃油的利用效率，還極大地減少了尾氣排放對(duì)環(huán)境的影響，是汽車實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行與環(huán)保排放的關(guān)鍵部件之一 。

（圖/文/攝：太平洋汽車 整理于互聯(lián)網(wǎng)）