分体现，才能输出电压。它在约800℃时，对混合气的变化反应最快，而在低温时这种特性会发生很大变化。
1.3氧化锆型氧传感器
氧化锆型氧传感器的基本元件是专用陶瓷体，即氧化锆(ZrO2 )：固体电解质，如图1-3所示。陶瓷体制成管状，称为锆管。锆管内表面与大气相通，外表面与废气相通。锆管内外表面覆盖一层多孔性铂膜作为电极 ，允许氧渗入该固体电解质内，温度较高时它工作时的温度较高，氧气发生电离 。
1、导管排气孔罩；2、锆管；3、电极；4、弹簧；5、线头支架（绝缘）；6导管；
7、排气管
图1-3 氧化锆型氧传感器的结构图
若陶瓷体内(大气)外(废气)侧氧含量不一致，固体电解质内部氧离子 自大气一侧向排气一侧扩散，锆管便成了一个微电池，在锆管两铂极间产生电压，
1.陶瓷体; 2.铂金体；3、4.电极引线点；5.排气管；6.陶瓷防护层；7.排气；8大气
图1-4 氧传感器在排气管中的布置
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如图1-4所示。当混合气稀时，排气中氧含量多，两侧氧浓度差小，只产生小的电压；相反，混合气浓时电压增大。氧传感器电压在过量空气系数等于一时产生突变，大于一时输出电压几乎为零，小于一时输出电压接近一伏，如图1-5所示。在发动机混合气空燃比闭环控制的过程中，氧传感器相当于一个浓稀开关，根据混合气空燃比变化向电脑输送脉冲宽度变化的电压脉冲信号，如图1-6所示 。
氧化锆型氧传感器输出信号的强弱与工作温度有关(正常工作温度在400℃～900℃)，有些氧传感器采用加热的方式来保证其正常工作温度，称之为加热式氧传感器，它与不加热式的区别仅在于增加了一个陶瓷加热元件。加热式氧传感器安装灵活性大，不受极端温升的影响，同时扩大了混合气闭环控制的工作范围。
图1-5 氧传感器的电压特性
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图1-6 氧传感器电压脉冲信号变化
其核心部件是一个试管型ZrO2：固体电解质元件，在管的内、外表面涂敷一层金属铂作为电极，并用金属线与传感器信号输出端子连接。 为防止废气中的杂质腐蚀铂膜，ZrO2：
传感元件的铂膜上覆盖一层多孔陶瓷作为涂层。 将传感器插入汽车 的尾气中，固体电解质管的内侧通人参比气体(通常采用空气)，参比氧分 压固定为； 外表面与尾气接触， 排气氧分压为 ，且随着可燃混合气浓度的变化而变化。这样由于内 、外侧氧分压不同 ，氧离子从浓度高的一 侧穿过ZrO2固体电解质向浓度低的一侧扩散，从而在固体电解质两侧电极上 产生氧浓差电势，且该氧浓差电势随着可燃混合气浓度的变化而变化，形 成“氧浓差电池”，传感器的信号相当于一个可变电源 。
其工作特性。当供给的可燃混合气较浓时(空燃t：EA／F< 14．7)，尾气中的氧离子含量较少，和相差很大，由此可以产生较大的电动势(约 0．9 V)； 当可燃混合气较稀时(空燃比A／F>14．7)， 因尾气中氧离子含量比较多，和很接近， 氧浓差很小，产生的电动势很小(约 0．1 V)。在混合气接近理论空燃比时，输出0．45 V电压。因此 ，在理论空燃比附近，固 体电解质两边的氧分压之比的急剧变化将引起输出电压的急剧变化，表现 为工作曲线非常陡峭。这种特性使它非常适合应用于三元催化转化系统进 行理论空燃比的控制。而在整个稀薄燃烧区内(A／F>17)，只有很低的电压 信号，且信号变化很小、 曲线平滑。由此看来，氧浓差电池型传感器只能 在比较狭窄的范围内对尾气含氧量进行检测，也只有用于理论空燃比附近 的反馈控制才具有较高的准确性 。
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1.4氧化钛型氧传感器
TiO2式氧传感器是利用TiO2 材料的电阻值随排气中的氧含量的变化而变化的特性制成的，故又称电阻型氧传感器 。TiO2式 氧传感器的外形和 ZrO2 式氧传感器相似 ，在传感器前端的护罩内是一个 TiO2厚膜元件 (图 1-7)。纯TiO2在常温下是一种高电阻的半导体，但表面一旦缺氧，其晶格便出现缺陷，电阻随之减少。由于TiO2的电阻也随温度不同而变化，因此 ，在TiO2式氧传感器内部也有一个电加热器 ，以保持TiO2式氧传感器在发动机工作过程中的温度恒定不变 。如图3-6所示，ECU2 端子将一个恒定的 1 V电压加在 TiO2式氧传感器的一端上，传感器的另一端与ECU4接。当排出的废气中氧浓度随发动机混合气浓度变化而变化时，氧传感器的电阻随之改变， ECU 4端子上的电压降也随着变化。当4端子上的电压高于参考 电压时 ，ECU判定混合气过浓；当4端子上的电压低于参考电压时，ECU判定混合气过稀 。通过 ECU 的反馈控制，可保持混合气的浓度在理论空燃比附近。在实际的反馈控制过 程中，TiO2式与ECU连接的4 端子上的电压也是在 0．1～0．9V之问不断变化，这一点与 Zr02氧传感器式氧传感器是相似的。
1.氧化钛式氧传感器；2.电压端子；3.ECU；4.输出电压端子；
图1-7 氧化钛式氧传感器工作原理
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2汽车氧传感器的技术特点
2.1 氧传感器的作用
在使用三元催化转换器以减少排气污染的发动机上，氧传感器是必不可少的元件。由于混合气的空燃比一旦偏离理论空燃比，三元催化剂对CO、HC和NOx的净化能力将急剧下降，故在排气管中安装氧传感器，用以检测排气中氧的浓度，并向ECU发出反馈信号，再由ECU控制喷油器喷油量的增减，从而将混合气的空燃比控制在理论值附近。
电喷车为获得高排气净化率，降低排气中（CO）一氧化碳、（HC）碳氢化合物和（NOx）氮氧化合物成份，必须利用三元催化器。但为了能有效地使用三元催化器，必须精确地控制空燃比，使它始终接近理论空燃比。催化器通常装在排气歧管与消声器之间。氧传感器具有一种特性，在理论空燃比（14.7：1）附近它输出的电压有突变。这种特性被用来检测排气中氧气的浓度并反馈给电脑，以控制空燃比。当实际空燃比变高，在排气中氧气的浓度增加而氧传感器把混合气稀的状态（小电动势：OV）通知ECU。当空燃比比理论空燃比低时，在排气中氧气的浓度降低，而氧传感器的状态（大电动势：1V）通知（ECU）电脑。ECU根据来自氧传感器的电动势差别判断空燃比的低或高，并相应地控制喷油持续的时间。但是，如氧传器有故障使输出的电动势不正常，（ECU）电脑就不能精确控制空燃比。所以氧传感器还能弥补由于机械及电喷系统其它件磨损而引起空燃比的误差。可以说是电喷系统中唯一有“智能”的传感器。
2.2氧传感器技术特点分析
2.2.1氧传感器是一种热敏电压型传感器
氧传感器间接地反映进入气缸中混合气的浓度，这种信息是以波动的电压传递给电控单元（ECU）的，因此判断氧传感器性能的主要方法是检测氧传感器输出的信号电压值及其波动的范围和波动的频率。另一方面，发动机只有达到一定的温度才能激活氧传感器。因此，检测氧传感器前，必须对发动机充分预热，在
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