你知道氧傳感器的工作原理嗎？

---氧傳感器市場(chǎng)的出現(xiàn)----

對(duì)汽車而言，氧傳感器并不是一開(kāi)始就存在的，為滿足環(huán)保部門(mén)日益嚴(yán)格的排放要求，氧傳感器在新車配套市場(chǎng)、售后配套市場(chǎng)均逐步得到廣泛應(yīng)用。汽車對(duì)氧傳感器的需求量由排氣管決定，一根排氣管需裝2只氧傳感器，目前大排量汽車普遍有兩根排氣管，那么一輛汽車就需要4只氧傳感器。

在新車配套市場(chǎng)，根據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)，2020年中國(guó)汽車銷售量為2,531.10萬(wàn)輛，按照平均每輛汽車至少2只氧傳感器測(cè)算，我國(guó)新車配套市場(chǎng)氧傳感器的需求量達(dá)到5,000萬(wàn)只以上；在售后配套市場(chǎng)，根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的統(tǒng)計(jì)，2020年我國(guó)民用汽車保有量為1.56億輛，按照汽車氧傳感器平均5年更換一次、平均每輛汽車至少2只氧傳感器測(cè)算，我國(guó)售后配套市場(chǎng)氧傳感器的需求量達(dá)到6,000萬(wàn)只以上。綜上，按照每只50~70元計(jì)算，每年我國(guó)氧傳感器的市場(chǎng)規(guī)模為50~70億元。

目前，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，氧傳感器的發(fā)展得到了國(guó)家政策的大力支持，研究開(kāi)發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)展不斷加快，但由于整車企業(yè)對(duì)產(chǎn)品的可靠性、耐候性、一致性要求較高，現(xiàn)在絕大多數(shù)國(guó)內(nèi)企業(yè)的氧傳感器還限于工業(yè)氧檢測(cè)等方面，在汽車方面的應(yīng)用很少。長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)汽車用的氧傳感器市場(chǎng)被博世、日本特殊陶業(yè)株式會(huì)社等國(guó)外品牌占據(jù)，進(jìn)口依賴度較大，這種情況與國(guó)內(nèi)汽車用壓力傳感器的競(jìng)爭(zhēng)格局非常類似。

----行業(yè)主要趨勢(shì)----

從下游應(yīng)用市場(chǎng)來(lái)看，隨著國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)實(shí)施，氧傳感器在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用將繼續(xù)保持快速增長(zhǎng)。同時(shí)，摩托車的國(guó)四排放標(biāo)準(zhǔn)已出臺(tái)實(shí)施，氧傳感器在摩托車領(lǐng)域的應(yīng)用也將得到推廣。此外，除汽車、摩托車市場(chǎng)外，伴隨物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，氧傳感器在可穿戴設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域得到拓展應(yīng)用。

從技術(shù)趨勢(shì)來(lái)看，主要體現(xiàn)以下三個(gè)方面：

A.提高測(cè)量、反饋信號(hào)的精確度，增強(qiáng)對(duì)瞬時(shí)變化狀態(tài)的反饋控制能力。由于各國(guó)對(duì)排放廢氣法規(guī)的日趨嚴(yán)格，因而要求氧傳感器測(cè)量信號(hào)的精度不斷提高，以利于提高控制能力。同時(shí)，對(duì)瞬時(shí)變化的排氣也要求做到及時(shí)測(cè)量修正。

B.研究改進(jìn)保護(hù)層材料，提高抗劣化性。汽油和機(jī)油中含有鉛、硫、磷等雜質(zhì)，會(huì)使氧傳感器性能大幅下降，而灰塵、油、硅等成分則會(huì)堵塞氧傳感器保護(hù)層和電極。為此，需改進(jìn)保護(hù)層材料，使氧傳感器元件抗劣化性提高。

C.提高氧傳感器材料的環(huán)境適應(yīng)性，延長(zhǎng)使用壽命。對(duì)于汽車用氧傳感器，其工作環(huán)境較為惡劣，工作時(shí)處于500℃～800℃的高溫下，平時(shí)還要承受氣候溫度變化的影響。因此，擴(kuò)大其工作溫度范圍，保持穩(wěn)定性及耐久性，成為氧傳感器材料改進(jìn)的重要方向。

----那么氧傳感器的作用又是什么呢？----

氧傳感器的作用適用于測(cè)量排氣中的氧含量

氧傳感器是如何工作的?

我們以開(kāi)關(guān)型氧傳感器為例,說(shuō)明其工作原理

圖示的為電裝氧傳感器的剖面圖

? 傳感器的前端,有兩層保護(hù)殼

主要作用有兩個(gè),一個(gè)適用于保持傳感器的合適的工作溫度

確保合適的氧傳感器響應(yīng)次數(shù)

第二個(gè)作用,是最大限度的避免傳感器受到硅膠中硅與汽油中鉛的污染

前部白色的部分為氧化鋁過(guò)濾層

主要作用為:

1.過(guò)濾尾氣中的污染物

2.避免非需要排氣污染物影響多孔陶瓷元件

3.防止對(duì)搏電極與尾氣產(chǎn)生直接接觸，過(guò)早造成損壞PTFE，聚乙烯氯網(wǎng)

可透氣防水,這種材料涂在衣服上就是我們的防水服,主要作用是保證大氣能進(jìn)入到傳感器內(nèi)部

剖面圖 ? 從剖面圖上

我們可以看到,氧化鋁過(guò)濾層內(nèi)部為二氧化造材材料組成的傳感器元件

傳感器元件的內(nèi)外連接有鉑電極

鉑除了作為電極外,還在一氧化碳與氧的過(guò)程中起催化作用

傳感器內(nèi)部還包括四條連接線，中間的為傳感器的加熱器

加熱器的作用,保證傳感器工作能夠快速進(jìn)入到工作狀態(tài)

氧傳感器在溫度為300度以上才開(kāi)始工作，為了保證傳感器的響應(yīng)時(shí)間,小于50微秒

傳感器通常工作在600-900度之間

下面我們?cè)倏匆幌聜鞲衅鞯墓ぷ鬟^(guò)程

? 對(duì)于圓桶型二氧化鋼傳感器，傳感原件內(nèi)側(cè)與大氣相通

外側(cè)與廢氣相連，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于工作狀態(tài)時(shí)

大氣側(cè)氧氣分子在鉑電極的催化下

吸附在鉑電極附近得到電子生成氧離子?

這樣大氣側(cè)的鉑電極帶正電

? 生成的氧離子通過(guò)固態(tài)電解質(zhì)

移動(dòng)到廢氣側(cè),失去電子，這樣帶負(fù)電，生成電壓的大小,與混合氣濃度有關(guān)

通常當(dāng)混合氣空燃比在為14.7比1時(shí)，輸出電壓調(diào)整為0.45V

根據(jù)混合氣濃度的不同，電壓在0.1至0.9V之間變化

審核編輯：劉清