汽车用氧化锆式氧传感器应用现状与发展趋势
氧化锆的发展、应用及前景
氧化锆的发展、应用及前景一、氧化锆的发展历程自从1975年澳大利亚学者K.C.Ganvil首次提出利用Zr2O相变同时产生的体积效应来达到增韧陶瓷的新概念以来，对ZrO2陶瓷用作结构材料的研究就十分活跃，从相变结晶学、热力学、增韧机理及材料制备系统与工艺等方面入手，企图使ZrO2姚陶瓷材料或用ZrO2增韧后的陶瓷发挥更大的效用。
目前研究报导较多的材料系统并具有一定效果的有:部分稳定氧化锆(PSZ);多晶四方ZrO2(TZP);氧化锆增韧氧化铝(ZTA);氧化锆增韧莫来石(ZTM);增韧Si3N4、SiC及超塑性氧化锆等几方面，其他增韧ALN、堇青石、尖晶石等亦有报导。
由于ZrO2相变增韧使Al2O3、莫来石、SiN4、SiC的断裂性能亦有不同程度的提高，Si3N4的材料Kic从4.8一5.8提高至7左右，Al2O3材料KiC。
由4.5提高到9.8。
为这些材料的进一步应用提供了力学性能上的保证。
早在1789年Klaproth就从宝石中提炼出了氧化锆，但直到本世纪40年代才作为燃气灯罩应用于工业中。
此后，相继在耐火材料、着色及磨料中得到应用。
近十年来，研制出了具有良好韧性及多功能性的新产品，因而陶瓷的应用数量增加，所涉及到的领域也在不断扩大。
氧化锆是一种耐高温、耐腐蚀、耐磨损而且具有优良导电性能的无机非金属材料，20世纪20年代初即被应用于耐火材料领域，直到上世纪70年代中期以来，国际上欧美日先进国家竟相投入具资研究开发氧化锆生产技术和氧化锆系列产品生产,进一步将氧化锆的应用领域扩展到结构材料和功能材料，同时氧化锆也是国家产业政策中鼓励重点发展的高性能新材料之一，目前正广泛地被应用于各个行业中。
二、氧化锆的基本性能常压下纯的氧化锆有三种晶型，低温为单斜晶系，密度 5.65g/cm3，高温为四方晶系，密度6.10g/cm3，更高温度下为立方晶系，密度 6.27g/cm3，其相互间的转化关系如下：天然ZrO2和用化学法得到的ZrO2属于单斜晶系。
2024年氧化锆行业市场分析报告
一、氧化锆市场概述氧化锆是一种重要的功能陶瓷材料，具有高耐热性、高硬度、尺寸稳定性好等优点，广泛应用于化工、机械、电子、航空等领域。
2024年，随着经济全球化的深入发展，氧化锆市场规模不断扩大。
二、市场需求分析1.化工行业需求：氧化锆在化工行业中主要用于催化剂、吸附剂、助燃剂等方面，随着化工行业的快速发展，对氧化锆的需求量也在增加。
尤其是在高温、高压环境下，氧化锆具有优异的耐腐蚀性能，因此在新型催化剂领域具有巨大的应用潜力。
2.机械行业需求：氧化锆在机械行业中主要应用于陶瓷刀具、陶瓷轴承等方面。
随着中国机械制造业的快速发展，对高性能陶瓷材料的需求量也在不断增加，从而推动了氧化锆市场的扩大。
3.电子行业需求：氧化锆在电子行业中主要用于电解质等方面。
随着电子产品更新换代的速度加快，对高性能电解质的需求量也在不断增加。
氧化锆作为一种优异的电解质材料，具有广阔的市场前景。
4.航空航天行业需求：氧化锆在航空航天行业中主要用于陶瓷涂层、热障涂层等方面。
随着中国航空航天事业的快速发展，对高性能陶瓷材料的需求量也在不断增加。
三、市场竞争分析1.国内厂商竞争：氧化锆市场竞争激烈，主要厂商包括新疆亿利、众泰科技、中南材料等。
这些企业在技术研发、生产规模、渠道拓展等方面具有一定的优势，助其在市场上占据一席之地。
2.国外厂商竞争：国外的氧化锆企业主要集中在美国、日本、德国等国家，这些企业在产品品质、技术研发等方面具有较高的水平。
然而，由于国内市场的发展潜力巨大，国外企业也纷纷加大对中国市场的开拓力度。
四、市场规模预测根据市场需求的快速增长，预计2024年氧化锆市场规模将达到X亿元。
而随着技术的不断进步和应用领域的扩大，未来几年氧化锆市场规模有望进一步扩大。
五、市场发展趋势展望1.技术升级：随着科技的不断进步，氧化锆行业将面临技术升级的压力。
未来几年，预计氧化锆的纯度、晶格稳定性等方面将不断提高，为行业发展提供更多可能。
传感器 电化学 氧化锆
传感器电化学氧化锆氧化锆（Zirconia）是一种具有重要应用价值的材料，尤其是在传感器和电化学领域。
它的化学式是ZrO2，具有高熔点、高电阻率、高催化性和良好的热、力学性能等优点。
因此，氧化锆已经广泛应用于气体和液体传感器、电化学传感器和其它相关设备中。
氧化锆在传感器领域的应用主要体现在气体浓度检测和液体参数监测。
其中，气体浓度检测主要包括氧气浓度和气体成分检测。
氧化锆氧传感器基于氧化锆的电化学性质，利用其在高温下与氧气发生反应生成氧离子的特性，通过测量氧离子浓度的变化来检测气体中氧气的浓度。
这种传感器广泛应用于燃烧控制、车辆尾气监测和生命科学等领域。
另外，氧化锆还可以用于检测其它气体成分，如CO2、CO、NOx等，适用于环境监测、工业过程控制等应用场合。
除了气体传感器，氧化锆在液体参数监测中也有广泛应用。
例如，氧化锆pH传感器通过测量液体中氧离子和阳离子的浓度变化来监测液体的pH值。
这种传感器通常用于化学、医疗和生物技术领域，广泛应用于水质监测、生物反应器控制等。
此外，氧化锆还可以用于测量液体中的电导率、温度等参数，对于工业过程控制和环境监测等具有重要作用。
在电化学领域，氧化锆也是一个重要的材料。
由于氧化锆具有高催化性和良好的电化学性能，它被广泛应用于电化学传感器和电化学催化剂中。
电化学传感器是一种通过测量电流、电势或阻抗变化来检测物质浓度或参数变化的传感器。
氧化锆基的电化学传感器通常通过改变表面的电势来实现对物质浓度或参数变化的检测。
这种传感器广泛应用于环境监测、生命科学和工业过程控制等领域。
此外，氧化锆还可以作为电化学催化剂，在电化学反应中发挥催化作用。
例如，氧化锆可以用作氧还原反应的催化剂，促进氧气在电极表面的还原和氧化反应。
这种催化剂常用于燃料电池、电解水制氢等系统中，对于能源领域具有重要意义。
综上所述，氧化锆在传感器和电化学领域具有广泛的应用价值。
通过利用氧化锆的电化学性质和催化性能，可以开发出高精度、高灵敏度的传感器，并且在物质浓度检测和参数监测中具有重要作用。
2023年汽车氧传感器行业市场环境分析
2023年汽车氧传感器行业市场环境分析汽车氧传感器是指安装在汽车排气系统中的一种传感器，其功能是测量排气氧气浓度，向发动机控制系统提供反馈信号，使发动机能够调整燃油系统和点火系统的工作状态，从而保证发动机的正常工作和尽量减少排放污染物。
市场规模和增速：据行业数据，2019年全球汽车氧传感器市场规模约为31.66亿美元，预计到2025年市场规模将达到35.56亿美元，年均增长率约为1.7%。
亚太地区占据了最大的市场份额，其中中国市场的增速特别明显，预计该市场到2025年将增长到9.63亿美元。
行业竞争格局：全球汽车氧传感器市场具有较高的集中度，TOP4企业占据了市场的超过60%的份额，其中包括博世、德尔福、日本电装和NGK等。
这些企业在市场份额上占据明显优势，同时具有完整的产品线和技术门槛，为企业盈利提供保障。
其他企业主要集中在市场中低端，获取市场份额非常困难。
市场发展趋势：1. 汽车氧传感器的更新换代：目前市面上90%的汽车氧传感器使用的是窄带传感器，而新一代的汽车氧传感器采用的是宽带传感器，具有更精准、更快速的响应能力，能够满足新一代燃油、排放标准的要求。
2. 车用电子化、信息化的发展趋势：随着汽车的智能化升级，尤其是自动驾驶技术的广泛应用，汽车控制系统将高度依赖传感器，这对汽车氧传感器制造商提出了更高的要求。
3. 环保政策对市场的影响：各类环保政策对于汽车氧传感器市场产生了深远的影响。
例如，欧盟规定销售新车的平均CO2排放量要减少至95克/公里，这将促使汽车氧传感器的制造商提供更加高效、低能耗、高性能的产品，以达到排放目标。
4. 服务模式创新：近年来，汽车氧传感器行业服务模式也在不断创新，例如基于互联网平台的智能保养手册，对汽车各个部件实时监测的云控制系统等，这些都将推动汽车氧传感器行业更迅速地向“智慧化、服务化、个性化”方向发展。
总之，汽车氧传感器市场前景十分广阔，不仅市场规模巨大，而且随着环保政策、智能化升级、服务模式创新的不断推动，汽车氧传感器行业的技术和产业链将更加成熟，市场竞争格局也将愈加凸显。
2023年汽车氧传感器行业市场前景分析
2023年汽车氧传感器行业市场前景分析随着汽车智能化和环保意识的不断提高，汽车氧传感器行业市场前景愈发广阔。
汽车氧传感器具有重要的检测作用，可以检测车辆尾气的氧气含量，从而实现对废气排放的准确测量。
同时，氧传感器也可以对车载发动机工作时的空燃比进行精确控制，提高燃油利用率，降低废气排放，保护环境和健康。
因此，汽车氧传感器行业市场前景非常有前途。
优势一：产业升级加速市场增长汽车氧传感器行业在国内经历了近30年的快速发展。
但是，目前国内氧传感器企业的技术水平和生产能力相对欧美和日本等发达国家还存在较大差距，存在着较大的产业升级潜力。
随着中国汽车市场的不断壮大和政策的支持，未来相信氧传感器市场依然有很好的增长空间。
优势二：高端市场的增长空间巨大高端车市场的快速增长，直接带动了汽车氧传感器需求的增加。
相对于低端市场，高端市场在氧传感器的质量要求上更为严格，因此，高端市场对于氧传感器的要求更高，也就需要更具满足高质量要求的氧传感器供应商。
因此，高端市场也成为了传感器企业争夺的重要领域。
优势三：新能源汽车行业市场前景广阔中国正在以惊人的速度创造新能源汽车市场的奇迹。
根据汽车工业协会的数据显示，仅2018年上半年，国产新能源汽车销量就已经达到42万辆，同比增长105%。
新能源汽车大量的应用了传感器技术，而且相对于传统汽车，新能源汽车的氧传感器安装有更高的要求。
因此，氧传感器将作为其中重要的必要部件，市场需求将会大大增加。
总之，随着汽车行业的快速发展和环保意识的日益提高，汽车氧传感器行业市场前景越来越广阔。
未来，氧传感器行业将会随着市场需求持续增长，同时也会不断发力技术创新，以更好地适应市场的变化和客户的需求。
2023年氧化锆行业市场分析现状
2023年氧化锆行业市场分析现状氧化锆是一种重要的无机化工原料，具有很高的应用价值。
目前，氧化锆行业市场正处于快速发展阶段，具有以下几个主要现状：1. 市场规模不断扩大：随着氧化锆在电子、陶瓷、化妆品等行业的广泛应用，氧化锆市场规模不断扩大。
根据市场研究数据显示，2019年全球氧化锆市场规模达到XX亿美元，并预计未来几年将保持高速增长。
2. 应用领域广泛：氧化锆主要应用于电子、陶瓷、化妆品等领域。
在电子领域，氧化锆常用于制备电解电容器、磁记录头等器件。
在陶瓷领域，氧化锆作为高温结构陶瓷的重要组成部分，广泛应用于航空航天、机械制造、医疗器械等领域。
在化妆品领域，氧化锆常用于制备高光泽的珠光颜料，用于化妆品的装饰和提亮效果。
3. 技术水平不断提高：氧化锆行业的技术水平不断提高，产品质量和技术指标逐步优化。
目前，氧化锆产品在晶体结构、晶粒尺寸、杂质含量等方面已达到国际先进水平，并获得广泛认可。
4. 行业竞争加剧：随着市场规模的不断扩大，氧化锆行业竞争也日益激烈。
目前，全球氧化锆行业的主要竞争者主要集中在中国、美国、德国等国家和地区。
中国作为全球最大的氧化锆生产和消费国，其企业在生产技术、品质控制、市场开拓等方面取得了突破。
5. 宏观环境影响：宏观经济环境、法规政策等因素对氧化锆行业的发展也产生了重要影响。
例如，中国政府实施的产业政策支持、环境保护和资源税改革等措施，对氧化锆行业的调整和发展起到了促进作用。
综上所述，氧化锆行业市场目前处于快速发展阶段，具有巨大的发展潜力。
未来，随着技术的进一步提升和市场需求的不断扩大，氧化锆行业将进一步壮大。
但同时也需要加强创新能力、提高产品质量，提升行业竞争力。
另外，加强环境保护、资源利用和可持续发展也是行业发展的重要方向。
2024年车用氮氧传感器市场调查报告
2024年车用氮氧传感器市场调查报告1. 简介车用氮氧传感器是一种关键的排放控制系统，用于监测车辆尾气中的氮氧化物（NOx）含量。
该传感器可以帮助车辆满足排放标准，降低对环境的污染。
2. 市场规模与趋势根据市场研究数据，车用氮氧传感器市场在过去几年中呈现稳定的增长趋势。
预计到2025年，该市场规模将达到X亿美元。
3. 市场驱动因素分析3.1 政府排放标准的提升随着全球环境问题的日益突出，各国政府对车辆排放标准进行了不断提升。
这促使车辆制造商积极采用车用氮氧传感器来保证其车辆的排放水平符合法规要求。
3.2 增长的汽车销售全球汽车销售量的增长也推动了车用氮氧传感器市场的扩大。
随着更多人购买私人汽车，对排放问题的关注度也在提高，从而增加了传感器的需求量。
3.3 技术进步与创新近年来，车用氮氧传感器的技术不断升级与创新，提高了传感器的精度和可靠性。
这些技术的进步进一步推动了市场的增长。
4. 市场竞争格局车用氮氧传感器市场存在着激烈的竞争。
市场上主要的参与者包括A公司、B公司和C公司等。
这些公司通过不断改进产品质量和提供更好的售后服务来争夺市场份额。
5. 地区市场分析根据地区划分，车用氮氧传感器市场可以分为北美、欧洲、亚太和其他地区。
目前，北美地区占据了最大的市场份额，而亚太地区在市场增长方面表现出色。
6. 市场挑战与机遇6.1 市场挑战•技术复杂性：车用氮氧传感器的技术要求较高，制造和维护成本较高。
•替代产品的竞争：一些替代产品，如电动车，可能会对传感器市场造成一定的冲击。
6.2 市场机遇•新兴市场的潜力：一些发展中国家对车用氮氧传感器的需求量正在增加。
•技术创新的推动：随着技术的不断进步，新的传感器产品有望推动市场增长。
7. 总结车用氮氧传感器市场呈现出稳定的增长趋势，受到政府政策的驱动和汽车销售量的增长推动。
市场竞争激烈，但也孕育着机遇与挑战。
随着技术进步与创新的推动，车用氮氧传感器市场有望继续发展壮大。
传感器在汽车上的应用及发展
传感器在汽车上的应用及发展1 前言随着现代电子技术的发展，汽车的电子化程度越来越高，特别是电子计算机控制系统在汽车上的应用，使汽车的使用性能得到了明显改善和提高。
但是，由于人们对现代汽车安全、舒适、环保、经济性、动力性及自动化程度等性能要求的逐步提高，使得汽车必须能够实现对各部位进行精密的自动控制，而实现精密控制的第一信号源就是各种各样的传感器。
汽车传感器作为汽车电子计算机控制系统的重要组成部件，其使用数量和技术性能的好坏，直接影响汽车电子控制系统的工作状况。
普通汽车上大约安装几十只传感器，而高级豪华轿车上的传感器数量可达200多只，这些传感器主要分布在汽车各大系统中。
汽车电子化越发达，智能化程度越高，对传感器的依赖性也就越大，因此，传感器是汽车电子技术领域研究的核心内容之一。
2 车用传感器的作用及性能要求传感器是一种能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。
它可把物理量、电量和化学量等信息变换成计算机能够理解的电信号，这种变换包括能量形式的变换，所以也称为换能器。
汽车传感器是安装于汽车上，用来感测行车过程中外在变化的传感器。
汽车传感器是汽车计算机系统的输入装置，它把汽车运行中各种工况的信息，如车速、各种介质的温度、发动机运转工况等，转化成电信号输给计算机，使汽车处于最佳工作状态。
传感器的精度及可靠性对汽车而言是非常重要的两个参数，一般说来，车用传感器性能主要有以下要求：（1）精度要求高对于车用传感器的精度要求1%或1%以下，要求在-40～+120°C 的范围内能长期工作，耐振动为150～2000Hz，耐冲击能达到从1m高处落在混凝土上而不引起精度的下降，并能抗电磁干扰、耐腐蚀。
（2）环境适应性强汽车的使用环境非常恶劣，有来自发动机产生的热、振动、汽油或柴油的蒸气，以及轮胎的污泥、飞溅的水花，可概括为温度、湿度等气候条件，振动冲击等机械条件，电源、电磁干扰等电气条件，或简单地归纳为温度、湿度、振动等物理环境，过压电磁波等电气环境。
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万方数据
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｒｅｖｉｅｗ●技术综述
（１）单元件型空燃比传感器结构及工作原理 以丰田汽车上使用的单元件型空燃比传感器为例，其 结构如图６所示。它内部有一个氧化锆固态电解质，电解 质两侧有金属铂电极。除此之外还包括加热元件、氧化铝 导热层、空气腔、扩散腔、扩散阻力层。废气可由扩散阻 力层扩散到扩散腔，作用在氧化锆固态电解质的上表面（阴 极）。扩散阻力层由６００９ｍ厚的尖晶石制成的多孔层， 用来控制废气扩散的速度。空气腔内的空气与氧化锆固态 电解质的下表面（阳极）接触。 单元件型空燃比传感器的电路控制原理如图７所示。 ＥＣＵ内部有两个稳压电路，分别向ＥＣＵ的端子“ＡＦ．” 和“ＡＦ＋”提供固定的电压２．９Ｖ和３．３Ｖ，空燃比传感器 通过线路连接在端子“ＡＦ．”和“ＡＦ＋”之间。空燃比传 感器中的氧化锆固态电解质检测原理类似于传统氧传感 器，当其两电极侧氧浓度差发生变化时会输出一个变化的 电动势。空燃比传感器可等效为一个电阻和一个电动势隅】， 电动势的大小随混合气浓度变化而变化。 当混合气较稀时，尾气中氧气较多，扩散腔与空气腔 两侧的氧浓度差较小，传感器中的等效电动势小于０．４Ｖ， 在外电路的作用下，扩散腔侧氧离子受到电场的泵吸，从 扩散腔侧铂电极流到空气腔侧铂电极。氧离子到达空气腔 侧铂电极易失去电子，形成电流，电流流动方向如图６所 示。在特殊的扩散阻力层作用下，通过扩散阻力层的氧气 形成的限制电流正比于尾气中的氧气浓度【９】。因此，混合 气越稀，扩散腔侧铂电极氧浓度就越大，穿过氧化锆固态 电解质的氧离子就越多，形成的电流就越大。 当混合气较浓时，尾气中的氧气很少，扩散腔与空气 腔两侧的氧浓度差很大，传感器中的等效电动势大于０．４Ｖ， 在外电路的作用下，空气腔侧氧负离子受到电场的泵吸， 从空气腔侧铂电极流到扩散腔侧铂电极。氧离子到达扩散 腔侧铂电极后，它与通过扩散阻力层而没有完全燃烧的 ＨＣ及ＣＯ发生化学反应，从而失去电子形成电流，电流 流动方向如图８所示。在特殊的扩散阻力层的作用下，通 过扩散阻力层的ＨＣ及ＣＯ的数量正比于尾气中未燃烧的 ＨＣ及ＣＯ的浓度ｐ】。因此，混合气越浓，在尾气侧电极 与氧负离子发生化学反应的ＨＣ及ＣＯ越多，产生的电流 也越大。 当混合气浓度在理论空燃比时，混合气几乎完全燃烧，
三、汽车用氧传感器的发展趋势 （１）传统氧化锆式氧传感器只能检测出氧浓度是 稀还是浓，只有这稀和浓这两个状态，不能检测浓和 稀得程度，而且信号微弱，抗干扰性差，但价格便宜， 废气中所含的氧气和未燃烧的碳氢化合物等非常少，空燃比传感器的 氧化锆内没有氧离子的迁移。因此，空燃比传感器在混合气浓度在理 论空燃比时不产生电流。 （２）双元件型空燃比传感器结构及工作原理 以德国ＢＯＳＣＨ公司生产的双元件型“平面式空燃比传感器”为例（ ＬＳＵ系列氧传感器当温度在７５０℃时处于最佳工作状态），结构如图９ 所示。它由加热器、参考空气室、检测室、感应单元、泵电池及控制 电路等组成。其中泵电池和感应单元为氧化锆材料的固体电解质。 废气由扩散孔经扩散阻力层进入检测室，当废气中氧浓度变化时， 感应单元和传统氧传感器一样，能够感知废气中氧浓度的变化，并产 目前很多中低档车型仍在使用。新型空燃比传感器， 检测范围广，精度高，燃油喷射修正更加精确，但价 格稍贵，目前多在中高档车型上应用。随着排放法规 的标准的提高，传统的氧化锆式氧传感器逐渐被新型 的空燃比传感器取代…】。 （２）随着新材料、新原理的发现和微电子技术的 发展，将会对现有氧传感器进行改进，通过对传感器 结构的优化设计，使传感器的处理电路集中在一个单 独的控制芯片上，使氧传感器向着小型化、集成化方 向发展。
■僦热等●
万方数据
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｒｅｖｉｅｗ＿技术综述
（３）目前国内外的氧传感器多为加热式氧传感器， 且工作温度很高，但温度过高会影响传感器的寿命呻１， 所以随着新工艺、新材料的发展和应用，未来氧传感 器的发展将会朝着降低工作温度、提高抗劣化性的方 向发展。
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄｓ ｏｆ Ｚｒ０２ ｏｘｙｇｅｎ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｖｉｅｗ
ｌ技术综述
注：天津市科技支撑计划项目（项目编号：１２ＺＣＺＤＧ×０４４∞） 摘 要：介绍了氧化锆式氧传感器在汽车排放控制系统中的重要性，按照检测空燃比数值范围的宽 “平面型”
窄对国内外现阶段主要的氧化锆式氧传感器进行了分类，对传统的“杯型”氧传感器、
氧传感器和新型空燃比传感器的结构组成、工作原理、信号特性及应用情况进行了介绍，重点论述 了单元件型空燃比传感器和双元件型空燃比传感器的工作机理，比较分析了这几类氧化锆式氧传感 器的优缺点，归纳得出了新型空燃比传感器将逐步取代传统氧传感器，未来能够满足检测范围宽、 工作温度低、体积小的氧传感器将成为汽车氧传感器的发展趋势。 关键词：汽车；排放控制系统；空燃比；氧化锆式氧传感器；发展趋势 中图分类号：ＴＰ２１ ２．２ 收稿日期：２０１３－１２－２４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１ ００６—８８３Ｘ（２０１ ４）０３—０００７—０５
万方数据
Ｉ传Ｖｏ璧ｌ ２器０ Ｎ世Ｏ界．０３ Ｔ２００ｔａｊ４２２‘０５３■ Ｉ●＿
■
技术综述＿Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｖｉｅｗ
生高于或低于参考电压（瓯ｆ＿０．４５Ｖ）的电压信号，该
电压信号输入到运算放大器的反向输入端。 当可燃混合气为理论空燃比时，此时感应单元产 生信号电压等于参考电压为０．４５Ｖ，与参考电压Ｕ。，相 等，运算放大器输出电压为０，泵电池两侧无电势差， 所以泵电池不泵入或泵出氧，厶为０。 当可燃混合气为稀混合气时，感应单元产生低于 参考电压Ｕ。，电压，运算放大器输出的正电压加在泵 电池的左侧，在电场作用下泵电池从检测室中泵出多 余的氧，形成正向电流厶，以维持检测室中的空燃比 为理论空燃比，如图９所示。 当可燃混合气为浓混合气时，感应单元产生高于 参考电压Ｕ。，电压，运算放大器输出的负电压加在泵 电池的左侧，由于泵电池右侧检测室内的电极与地连 接，所以泵电池两侧的等效电场为左侧负，右侧正， 在电场作用下泵电池向检测室中泵入氧，形成反向电 流Ｌ，以维持检测室中的空燃比为理论空燃比，如图９ 所示。 混合气的浓度不同，泵电池泵入或泵出的氧气量 也不同，所以泵电流厶与废气中的氧浓度一一对应， 也与混合气的空燃比一一对应，泵电流厶经控制电路 处理后，输出电压信号，直接反应氧浓度。实测的空 燃比传感器输出信号如图１０所示。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ｏｆ Ｚｒ０２ ｏｘｙｇｅｎ
个小孔，使锆管内表面与大气相通。 （２）工作原理 发动机排出的废气从氧传感器的端 部经过并与锆管的外表面接触，空气从 传感器尾部的通气孔进入锆管的内表面， 如图４所示。在温度超过３００℃时氧发生 电离，根据ＺｒＯ，的测氧原理，由于大气 中的氧气比废气中的氧气多，因而氧离 子从大气侧向废气侧扩散，两侧离子的 浓度差产生电动势，此时锆管相当于一 个微电池，向外输出电压信号。锆管内 外表面氧浓度差越大，输出电压信号也 越高。 （３）信号特性 当可燃混合气浓时，废气中氧含量 少，在铂的催化作用下，低浓度的氧和 排出的ＣＯ及ＨＣ发生反应嘲，使锆管外 表面的氧气几乎消失，传感器内外表面 的氧浓度差较大，产生的电压接近１Ｖ（一 般为０．８～０．９Ｖ）；当可燃混合气稀时， 废气中含有大量的氧，传感器内外表面 的氧浓度差小，两铂极间电压骤减，输 出电压接近０Ｖ（一般为０．１～０．２Ｖ）陋］。 传统氧传感器的实测输出信号如图５所 示，氧传感器产生的电压在理论空燃比 １４．７：１时发生突变，因此该传感器也被称 为“两状态氧传感器”。 平面型氧化锆传感器的工作原理与 杯型氧化锆传感器工作原理相同。 ２、空燃比传感器 空燃比传感器按照内部固体电解质 的多少分为两种基本类型：单元件型和 双元件型”］。单元件型空燃比传感器内 部有一个氧化锆固体电解质，也称“极 限电流型空燃比传感器”。双元件型空 燃比传感器内部有两个氧化锆固体电解 质，一个作为氧浓差电池，一个作为氧 气泵‘”］。
二、氧化锆式氧传感器应用现状 氧化锆式氧传感器是基于氧化锆固体电解质的材 料特性来检测尾气中氧浓度的刚１４］，按检测空燃比数值
万方数据
Ｉ传Ｖｏ感ｌ ２器０ Ｎ世Ｏ巷０３ Ｔ２００ｔａｊ４２‘０２５３一 ＿
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技术综述Ｉ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｒｅｖｉｅｗ
的范围不同分为：窄型氧传感器和宽 型氧传感器。窄型氧传感器即“传统 氧传感器”，只能检测空燃比是大于 或小于１４．７；宽型氧传感器即新式氧 传感器，简称“空燃比传感器”，能 检测的空燃比范围为２３：１～１１：ｌ，且检 测精度高，不仅能使发动机实现稀混 合气或浓混合气控制，而且喷油量的 控制更加精确。 按传感器是否有加热装置分为： 加热型和非加热型氧传感器。加热型 氧传感器内有一个起预热作用的加热 元件，在发动机起动后的２０～３０ｓ内可 迅速将氧传感器加热至工作温度：而 非加热型氧传感器内没有加热元件， 需靠排气的热量进行加热，这种传感 器需要发动机起动并运转数分钟以后 才能工作。 １、传统氧传感器 （１）结构组成 传统氧传感器按照氧化锆的形状 可分为“杯型”和“平面型”。杯型 氧传感器的氧化锆被做成试管状，也 称“锆管”，如图２所示。平面型氧 传感器的氧化锆被做成平面状，其横 截面为矩形，如图３所示。 杯型氧传感器安装在排气管或排 气歧管上，传感器锆管内侧通大气， 外侧暴露在排气中。锆管的内外表面 分别覆盖了薄层多孔铂（白金）作为 电极，内表面是正极，外表面是负极【６］。 在＃１－６０电极表面一般还有一个多孔氧 化铝陶瓷保护层，陶瓷层外加有带槽 口的保护罩，目的是防止铂膜被废气 腐蚀并保证废气与锆管接触。传感器 通过安装螺纹安装在排气管上的安装 孔中，信号线由锆管内外表面引出， 接线端有一个金属护套，其上开有一