氧传感器的研究知识讲解
写出氧传感器的工作原理及检修步骤
写出氧传感器的工作原理及检修步骤氧传感器是一种用于测量环境中氧气浓度的重要设备，广泛应用于工业生产、环境监测以及医疗诊断等领域。
本文将对氧传感器的工作原理以及检修步骤进行深入探讨，并分享个人观点和理解。
一、工作原理1. 氧传感器分类在深入了解氧传感器的工作原理之前，我们需要了解一下其常见的分类。
根据工作原理的不同，氧传感器主要分为电化学型和光学型两类。
电化学型氧传感器是目前应用最广泛的一种氧传感器。
它利用电化学反应原理来测量氧气浓度。
常见的电化学型氧传感器有氧离子传感器和氧气传感器。
光学型氧传感器则基于物质对氧气的吸收特性来测量氧气浓度。
它们促进了传感器的远程监控和无线传输。
2. 电化学型氧传感器的工作原理电化学型氧传感器通过观察电流的变化来测量氧气浓度。
它主要包含三个关键部分：参比电极、工作电极和电解质。
参比电极通常由稳定的材料制成，如银-银氯化银电极。
工作电极通常由贵金属催化剂涂层的材料制成，如铂。
在氧气存在的环境中，两个电极之间会形成一个电化学反应。
氧气分子在工作电极上还原成氧离子，并在电解质中与质子结合生成水。
这个过程产生的电流与氧气浓度成正比，通过测量电流的大小，我们可以间接获得氧气浓度的信息。
3. 光学型氧传感器的工作原理光学型氧传感器利用物质对氧气的吸收特性来测量氧气浓度。
它们基于氧气分子对特定波长的光的吸收特性。
这种传感器包含一个发射光源和一个接收器。
发射光源会发射一个特定波长的光束，然后经过氧气后到达接收器。
当光束通过氧气时，氧气会吸收特定波长的光。
通过测量接收器接收到的光的强度变化，我们可以推导出氧气的浓度。
二、检修步骤1. 检查电源和连接检查氧传感器的电源和连接是否正常。
确保电源供应稳定，并检查传感器的连接是否牢固。
2. 清洁传感器使用适当的清洁剂和工具清洁传感器表面，去除积尘和污垢。
请确保按照制造商的建议进行清洁，并避免使用腐蚀性物质。
3. 校准传感器定期校准氧传感器以确保准确性。
氧传感器基础知识和检测维修，一次性全告诉你
氧传感器基础知识和检测维修，一次性全告诉你不少用户留言说想看传感器的相关知识内容，今天我们就接着之前的水温传感器一起聊一聊氧传感器。
1氧传感器的作用氧传感器，主要用来监测发动机燃烧后尾气中的含氧量，并将含氧量转换成电压信号给ECU，ECU根据此信号来分析判断混合气的浓度，并视情况对喷油时间进行修正，以使发动机得到最佳浓度的混合气。
PS：前氧传感器主要用来检测混合气的浓稀，后氧传感器主要用于与前氧传感器信号电压作对比，监测三元催化器转化效果的好坏。
2安装位置氧传感器一般成对出现，有两个或四个，安装在排气管三元催化器的前后。
3英文缩写英文缩写：O2、O2S、HO2S4结构分类氧传感器的分类方式众多，具体如图：PS：现在的氧传感器均为加热式。
另外氧传感器按位置（或功能）不同还分为上游（前）氧传感器与下游（后）氧传感器。
现在也越来越多的车在配备5线、6线的宽频氧传感器。
氧化钛式：这种传感器采用了半导体材料二氧化钛，其电阻值的大小取决于半导体材料二氧化钛周围环境的氧浓度情况。
当周围氧气比较多时，二氧化钛TiO2的阻值增大；反之，当周围氧气比较少时，二氧化钛TiO2的阻值减少所以，二氧化钛氧传感器的阻值在理论空燃比附近处急剧变化，输出电压也急剧的变化。
注意：当温度很低时，二氧化钛的阻值将变得无穷大，使传感器输出的电压几乎为零。
氧化锆式：在二氧化锆管的内外表面均涂有一层铂，在一定条件下（高温和铂催化），利用氧化锆内外两侧氧气的浓度差产生电位差。
宽频氧传感器：又叫空燃比传感器、宽带氧传感器、线性氧传感器、宽范围氧传感器等。
PS：它是以加热型二氧化锆式氧传感器为基础扩展而来的。
它的工作原理，我们将在之后的内容中为大家详细讲解。
5电路原理图：从图中，我们可以看到，氧化钛式的有供电，而氧化锆式的则是自身产生感应电。
氧传感器的加热器，一般由电源直接供电，也就是12V电压。
这是一款别克荣御V6 3.6L发动机的氧传感器电路图，它有两个前氧传感器与两个后氧传感器。
深入了解氧传感器
深入了解氧传感器前言：相信看过许多杂志、书籍或是在本站上的一些文章，都有遇上这类的话题，也应该大略了解其作用。
不过在本篇将更详尽的叙述到氧传感器的种类，及在引擎回馈控制与废气管理上的作用与重要性。
在这里我们也介绍到如何利用示波器来截取氧传感器之讯号，并加以判断其作用、控制、回馈及性能好坏。
一、氧传感器的构造与作用在讨论氧传感器(Oxygen Sensor 或简称O2 sensor)之前，我们先来研究引擎燃烧后所产生的有害废气。
一般汽车所排放的废气特别是对人体有害的，主要有三种：一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)，其中CO,HC 只要使汽油完全地燃烧即可将这两者废气减至最低，然而当汽油达到完全燃烧时温度容易升高，连带的也就使得NOx剧增，在这部份可利用EGR来减少其发生量。
但这对于废气的管制显然还不够的，要使引擎所有的转运范围皆达到其控制标准，因此加入了三元触媒转化器( Three-Way Catalyst Converter 或简称TWC)的控制。
触媒转化器基本上就是氧化与还原的作用，如图所示1、氧传感器2、触媒结构3、金属网4、隔热壳内部有着极为细微的孔洞并含有大量的贵金属：铂(氧化触媒)及铑(还原触媒)，它能将上述三种有害的气体藉由氧化及还原的作用，转化成无害的气体或是一般的废气，其化学作用如下：2CO + O2 → 2CO22C2H6 + 2CO → 4CO2 + 6H2O2NO + 2CO → N2 + 2CO2有无触媒所造成的废气影响然而触媒转化器的使用条件相当严苛，除了须达到较高工作温度外，最重要的是它的最大净化率是发生在理论混合比附近(14.7:1)如上图，也就是说引擎的燃烧须控制在14.7:1 空燃混合之下，要达到此细微之标准并不容易，所以才藉由氧传感器的作用将空燃比转换成数据供给引擎计算机进而调整到理论范围，稍后也将述说到引擎计算机如何利用含氧感知的讯号来作回馈的作用，使其空燃比维持在14.7:1附近。
关于汽车氧传感器的知识
关于汽车氧传感器的知识1.什么时候我们开始使用氧传感器?多数在80年后生产的车都配有氧传感器,它是作为发动机控制的一部分.采集信号给发动机电脑.目的是使车辆动力更好,节省燃油,排放更好.汽油机需要完全燃烧,表现出来就是空气和汽油的最佳比例14.7:1.如果空气少于最佳比例,燃油就不能完全燃烧,叫混合器过浓.不完全燃烧的气体排放到大气中,就会造成污染.如果空气过多,就会造成混合气过稀,导致过多的氮氧化物排放,发动机动力下降并会导致发动机的损坏.自1995~96年使用了OBD II检测口,氧传感器的数量也翻倍了,分为了上游和下游氧传感器.2.氧传感器就是健康卫士氧传感器位于排气管上,可以检测混合气的浓稀.原理是通过金属铂电极的化学反应产生电压.发动机电脑通过收到的电压信号来判断混合气的浓稀,再控制发动机的喷油量.当混合气过稀时,就会有过多的氧,电压输出就会降到0.1-0.3V.正常时是0.45V.当氧传感器发生错误时发动机电脑将不能判断正确的空气比,所以控制喷油嘴只能靠推测,导致车辆性能下降和更多的燃油消耗.需要氧传感器的原因还有大气中的氧受许多因素的影响,如海拔,大气温度,发动机温度,大气压力,发动机负载等等.3.氧传感器的活力并不是永久的,随着岁月的增长它也会衰老.氧传感器的工作环境比较恶劣,油灰等物质会沉积在传感器表面,就会影响到传感器的反映.同时,传感器的传出电压也可能没有以前的高了,会使电脑错误地认为混合气过稀,随之而来的更多的燃油消耗.这个问题可能不会被你注意,因为它是逐步发生的,不过时间越长越越严重.4.氧传感器损毁后不及时更换将会对你的车辆造成巨大损失.损坏的氧传感器将导致发动机开环控制,使排放和油耗增加.另外,氧传感器损坏后会导致催化器的损坏.过浓的混合气不完全燃烧后进入排气管,造成催化器过热,催化介质将融化或破裂,导致排气不通畅.发动机无力,最终还会导致发动机温度过高,活塞融化等恶性故障.所以不要因小失大.5.你知道什么时候该更换氧传感器吗?有些车辆带有氧传感器提示灯以提醒司机检测传感器了,多数都没有,除非是有显著的驾驶问题或发动机检测等亮.多数人都不知道他们的车辆氧传感器是好是坏.通常是在检测到排放超标时才发现问题.在美国,有50%左右的车辆都是在测排放时更换氧传感器.工作不正常的氧传感器通常会导致HC或CO超标.6.要想减少不必要的损失,就不要等到氧传感器失效,到它的寿命周期时就可更换.氧传感器有它的寿命周期,博世公司对它的产品更换周期见下表.车型推荐的更换间隔公里数1976~90年代初期非加热型氧传感器48000~80000KM80年代中期~90年代中期第一代加热型氧传感器96000KM90年代中期以后第二代加热型氧传感器160000KM通过观察氧传感器顶尖部位的颜色也可以判断故障:(1)淡灰色顶尖:这是氧传感器的正常颜色.(2)白色顶尖:由硅污染造成的,此时必须更换氧传感器.(3)棕色顶尖:由铅污染造成的,如果严重也必须更换氧传感器.(4)黑色顶尖:由极炭造成的,在排除发动机极炭故障后,一般可已自动清除氧传感器上的保持氧传感器的活力,可提高燃油经济性10~15%,还会减少其它损失.所以氧传感器也要像火花塞一样定期更换,只不过时间更长,而90年以前生产车辆的氧传感器生命周期要短一些.通常拆卸,安装都很方便,传感器螺纹都带有防卡功能.拆卸氧传感器时要注意氧传感器工作温度高,要等冷却后再操作.氧传感器及其作用首先，我们来看一下氧传感器在汽车中扮演着一个什么样的角色。
一、氧传感器简介
⼀、氧传感器简介⼀、氧传感器简介1. 氧传感器燃油反馈控制系统氧传感器是燃油反馈控制系统的重要部件，⽤汽车⽰波器观察到的氧传感器的信号电压波形能够反映出发动机的机械部分、燃油供给系统以及发动机电脑控制系统的运⾏情况，并且，所有汽车的氧传感器信号电压的基本波形都是⼀样的，利⽤波形进⾏故障判断的⽅法也相似。
2. 氧传感器与三元催化器发动机电脑利⽤氧传感器的输出信号来控制混合⽓的空燃⽐，即令空燃⽐总是在理论空燃⽐14.7的上下波动。
这不仅是发动机进⾏安全燃烧的要求，也是三元催化器中两种主要化学反应（氧化和还原）的需要。
要想优化氧化过程，就必须有⾜够的氧，也就是三元催化器需要稍稀的混合⽓；⽽为了优化还原过程，氧⽓量⼜必须少，为此，三元催化器⼜需要稍浓的混合⽓。
但混合⽓不可能同时既是浓的⼜是稀的，所以，汽车⼯程师在设计燃油反馈控制系统时将混合⽓设计成从稍浓⾄稍稀，再从稍稀⾄稍浓这样的循环变化，使碳氢化合物（HC）和⼀氧化碳（CO）氧化反应过程的需要和氮氧化合物（NOx）还原反应过程的需要都能得到满⾜。
由此可知，为了使燃油反馈控制系统正常⼯作，氧传感器输出的信号电压必须能够⾼、低变化。
发动机⼯作时，发动机电脑根据各种传感器（例如：空⽓流量计、进⽓压⼒传感器、节⽓门位置传感器等）的输⼊信号来计算混合⽓的空燃⽐并控制喷油器喷油，使空燃⽐⼗分接近14.7。
随后，发动机电脑⼜根据氧传感器的信号发出加浓或减稀的命令，这就使三元催化器的效率⼤⼤提⾼，同时⼜延长了它的使⽤寿命。
好的氧传感器是⾮常灵敏的，但其信号也极易受⼲扰。
若发动机有故障，氧传感器的输出信号⼀定会有反应。
所以，当氧传感器的信号电压波形正常时就可以断定整个发动机控制系统的⼯作是正常的或对发动机的修理是成功的。
在汽车⽰波器上进⾏氧传感器信号电压波形分析，通常称为氧反馈平衡测试（Oxygen Sensor Feedback Balance），简称O2FB。
⼆、氧传感器波形分析1. 基本概念：a.上流动系统（Upstream System）上流动系统是指位于氧传感器前的，包括传感器、执⾏器、发动机电脑的发动机各系统（包括辅助系统），即在氧传感器之前的影响尾⽓的所有机械部件和电⼦部件。
氧传感器的功能及工作原理全解
氧传感器的功能及工作原理氧传感器的功能测定发动机排气中氧气含量，确定汽油与空气是否完全燃烧。
电子控制器根据这一信息实现以过量空气系数λ=1为目标的闭环控制，以确保三元催化转化器对排气中H C、CO和NOX三种污染物都有最大的转化效率。
工作原理氧传感器的工作原理与干电池相似，传感器中的氧化锆元素起类似电解液的作用，其基本工作原理是：在一定条件下（高温和铂催化），利用氧化锆骨外两侧的氧浓度差，产生电位差，且浓度差越大，电位差越大。
大气中氧的含量为21%，浓混合气燃烧后的废气实际上不含氧，稀混合气燃烧后生成的废气或因缺火产生的废气中含有较多的氧，但仍比大气中的氧少得多。
特点抗铅；较少依赖于排气温度；起动后迅速进入闭环控制。
氧传感器的常见故障氧传感器中毒氧传感器中毒是经常出现的且较难防治的一种故障，尤其是经常使用含铅汽油的汽车，即使是新的氧传感器，也只能工作几千公里。
如果只是轻微的铅中毒，接着使用一箱不含铅的汽油，就能消除氧传感器表面的铅，使其恢复正常工作。
但往往由于过高的排气温度，而使铅侵入其内部，阻碍了氧离子的扩散，使氧传感器失效，这时就只能更换了。
积碳由于发动机燃烧不好，在氧传感器表面形成积碳，或氧传感器内部进入了油污或尘埃等沉积物，会阻碍或阻塞外部空气进入氧传感器内部，使氧传感器输出的信号失准，ECU不能及时地修正空燃比。
产生积碳，主要表现为油耗上升，排放浓度明显增加。
此时，若将沉积物清除，就会恢复正常工作。
氧传感器陶瓷碎裂氧传感器的陶瓷硬而脆，用硬物敲击或用强烈气流吹洗，都可能使其碎裂而失效。
因此，处理时要特别小心，发现问题及时更换。
加热器电阻丝烧断对于加热型氧传感器，如果加热器电阻丝烧蚀，就很难使传感器达到正常的工作温度而失去作用。
氧传感器内部线路断脱氧传感器的常见故障及检查方法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。
一文读懂氧传感器工作原理与检测
一文读懂氧传感器工作原理与检测
汽车氧传感器，主要有窄型（开关型）、空燃比、宽带型氧传感器、氮氧传感器等；下面分别介绍他们的检测方法。
1
4线窄型氧传感器
开关
信号电压0.1-0.9V变化，正常情况约10秒变化8次。
0.45V以下，为混合气稀，0.45V以上，为混合气浓。
2
4线空燃比氧传感器
空燃比
以东风日产怠速为例，正常是2.2V不变化，2.2V以上是混合气稀，2.2V以下是混合气浓。
3
6线宽带氧传感器
宽频
怠速时正常电压为1.5V不变化，1.5V以上为混合气稀；1.5V以下为混合气浓。
4
氮氧传感器
8线
这个传感器端是8根，进入模块处理后，只有4根线接出。
我们只需要检查模块的4根线即可。
4根线分别为供电、拱铁、CAN-H、CAN-L。
CAN-H、CAN-L检查出来的正常波形如上图。
氧传感器名词解释
氧传感器名词解释
氧传感器是一类特殊类型的传感器，主要用于测量氧气在空气中的浓度。
它们通常放置在某种容器或包装中，以及一些特定的环境中，以准确测量氧气的浓度。
它们的原理是：氧传感器将通过一种特殊的化学反应，来测量氧气的浓度。
在氧气激活的情况下，它们将发出电流或电压，可以用于测量氧气的浓度。
这类传感器由一个或多个特殊的氧气探头和一个电子电路组成，当氧气探头接触到氧气时，它会向电子电路发出一个信号，电子电路将根据这个信号来计算氧气的浓度。
氧传感器也可以用于实时监控和控制空气中的氧含量，以便确保室内空气的健康和安全。
例如，氧传感器可以用于测量室内空气的氧含量，以便及时调节房间的空气。
此外，氧传感器还可以用于监测工作场所的空气及有害物质的浓度，以确保人员的健康和安全。
在医学领域，氧传感器可以用于监测和诊断患者的呼吸状况。
它们可以检测患者呼出的氧气浓度，以帮助医生准确诊断疾病和治疗建议。
另外，氧传感器还可以用于燃料电池技术中，来检测氧气流量。
如果氧气浓度不正常，将会影响燃料电池的性能，因此必须通过氧传感器将燃料电池中的氧气浓度及时监测，以保证燃料电池的性能和寿命。
总的来说，氧传感器是一种重要的测量工具，它可以应用于医学、工业、燃料电池等领域，为提高各种领域的效率和性能提供有用的信息。
因此，氧传感器在生态系统、医学科学、工业技术等各个领域发
挥着重要作用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
氧传感器的研究汽车用氧传感器的研究摘要：汽车尾气中的有害物主要有CO、HC、NOx、SOx 以及一些微粒物质，给人类赖以生存的大气环境带来了严重的危害。
用氧传感器对汽车发动机的空燃比进行调节，控制发动机中的燃烧过程，可以达到减少污染和节约能源的双重目的。
目前适用于汽车空燃比控制的传感器主要有三种：氧化物半导体型(TiO2传感器) 、浓差电池型(ZrO2氧传感器)、极限电流型。
本文在介绍了这三种汽车用氧传感器的原理、结构的基础上，重点介绍了一种新型极限电流型氧传感器—致密扩散障碍层极限电流型氧传感器，并简要分析了其发展趋势。
关键词:汽车氧传感器氧化物半导体型氧浓差电池型极限电流型Study of Automobile Oxygen SensorsAbstract: The pollutants in automobile waste gas mainly are CO, HC, NOx, SOx and some particulates. The wastes seriously pollute our living environment. Adjustment of the ratio of air and fuel with oxygen sensors can control the combustion process in engine in order to reduce pollution and save energy. At present oxygen sensors used in controlling the ratio of air and fuel can be divided into three types: oxide semiconductor sensor, oxygen concentration cell type sensor and limiting diffusion current sensors. In this paper, on the basis of introduction of working mechanism and construction of three kinds of sensors, a new type limiting current oxygen sensors with chemical diffusion barrier is introduced in detail. The future development trend is also predicted.Keywords: automobile ; oxygen sensors; oxide semiconductor sensors; limiting current sensors0. 引言随着人们对汽车的需求越来越大，汽车已逐渐成为人们生活的必需品。
而随之带来的污染、能源短缺等问题也就越来越严重。
汽车的有害排放物主要来自发动机的排气，汽车尾气所含的有害物主要有CO、HC、NOx、SOx 以及微粒物质(铅化物、碳烟、油雾等)等，这些有害污染物的排放已经威胁到人类赖以生存的环境。
为了满足越来越严格的排放法规要求, 现代汽车发动机上均需安装三元催化转化器( TWC) , 它可以把发动机排气中的有毒气体转化成无害气体。
而氧传感器能保证三元催化转化器达到最佳转化效率, 从而既可解决排气净化问题，又可提高燃料的燃烧效率，节约能源。
1.氧传感器的作用燃烧过程离不开氧，对汽车发动机而言，燃料燃烧充分与否，取决于A/F，控制汽车发动机A/F 用的氧传感器，装在汽车排气管道内，用它来检测废气中的氧含量，根据氧含量与A/F 的对应关系，故测出了氧的含量，也就确定了A/F 之值。
因而可根据氧传感器所得到的信号，把它反馈到控制系统，来微调燃料的喷射量，使A/F 控制在最佳状态，既大大降低了排污量，又节省了能源。
1.1空燃比控制系统目前在汽车中用氧传感器控制空燃比的反馈控制系统有两种。
一种是三元催化系统，如图1 所示, 三元氧化转化器内部有着极为细微的孔洞并含有大量贵金属: 铂( 氧化触媒) 及铑( 还原触媒) , 它们能通过氧化、还原作用将汽车排放中的有害气体CO、HC、N Ox 转化成无害的气体。
但三元催化转化器的使用条件相当苛刻, 除了必须达到较高工作温度外, 更主要的是它的最大净化率发生在理论混合比( 14. 7： 1) 附近[1], 也就是说, 发动机的燃烧必须控制在14. 7： 1 空燃比附近。
为此, 将TWC 排放控制系统设置成一个“闭环”空燃比电子控制系统。
该系统通过排气氧传感器提供电压反馈信号表示排气成分, 使电子控制单元ECU 调整喷油量, 在大多数常用工况下保持空燃比在14. 7：1附近, 从而使三元催化转化器达到最佳转化效果, 确保有害排放物最少。
图1 三元氧化转化器另一个系统为稀薄燃烧系统。
该系统的目的是在保证有害气体的排放量低于规定值的基础上, 提高燃料的利用率。
即通过增加空燃比, 在稀薄燃烧范围( A/ F> 20) 使NOx 的浓度降到允许范围之内。
但是如果继续增加空燃比, 容易使发动机熄火, 引起输出功率下降, 同时由于不充分燃烧, 污染反而更加严重, 达不到净化目的。
因此有必要控制空燃比在一个有限的范围内。
基于此种目的, 在稀薄燃烧系统中, 也要用到氧传感器以控制发动机废气的空燃比。
1.2氧传感器在降污中的工作过程在发动机正常工作过程中, 氧传感器根据混合气浓、稀变化向ECU 输送脉冲宽度变化的阶跃电压脉冲信号 , ECU 将这一信号与储存在ECU 内的基准电压信号进行比较, 判定混合气浓、稀程度以进行控制。
假若混合气较理论值浓, 氧传感器的输出电压基本上是跳跃性地升高到1 V, ECU 收到这一信号后,会缩短喷油时间; 由于喷油量减少, 混合气很快就变得稀于理论值, 氧传感器的输出电压骤降为0; ECU 接到这一信号后,再延长喷油时间, 使喷油量增加; 空燃比又很快变得浓于理论空燃比, 氧传感器输出电压又随之骤升一级，见图2。
这种循环式负反馈控制, 最终导致空燃比稳定在理论空燃比附近, 达到最低排放污染、最佳动力性能和最佳燃油经济性的目的。
图2 闭环控制时喷油量的变化过程2.常用汽车用氧传感器的分类、工作原理及结构按工作原理分类, 用于空燃比控制的氧传感器可分为三类: ( 1) 氧化物半导体型; ( 2) 氧浓差电池型;( 3) 电化学泵型。
按其应用来分，可分为两类: ( 1) 理论空燃比传感器; ( 2) 稀薄空燃比传感器。
理论空燃比传感器用于三元催化系统。
三元催化系统要求A/ F 比严格控制在理论空燃比处。
理论空燃比传感器的输出电压在理论空燃比附近急剧变化, 而这种急剧变化是由装置内氧分压的变化引起的。
该传感器的这项特征使它非常适合理论空燃比的控制。
对于稀薄燃烧系统, 稀薄空燃比传感器可将尾气的空燃比控制在一个较广的稀薄范围内( 15≤A/ F≤23) 。
在三种氧传感器中, 只有电化学泵型氧传感器用于稀薄燃烧系统中。
2.1氧化物半导体型氧传感器氧化物半导体型氧传感器是基于氧化物半导体（TiO2、Nb2O5和CeO2）根据周围气氛的分压自身进行氧化或还原反应，从而导致材料的电阻发生变化，即有Rt = A exp [ - E/ KT ] ·( pO2) 1/ 4 ,式中Rt 为TiO2氧传感器电阻的变化; A 为常数;E 为活化能,与晶格缺陷的形成有关; T 为温度; K为Boltzmann 常数; pO2为待测氧分压。
在常温下，氧化物半导体具有很高的电阻，一旦氧气不足，其晶格便出现缺陷变化，从而使电阻下降，氧化物半导体型氧传感器就是利用氧化物半导体材料的电阻值随排气中氧含量的变化而变化的特性制成的[2]。
TiO2系列氧传感器是各种金属氧化物材料中研究得最多，也是较为成熟的，已经实用化。
TiO2是一种结构稳定且可以抗铅毒的优良敏感材料，常温下不显示氧敏特性，只有在高温下才有明显的氧敏特性，并且其温度系数较大，必须进行温度补偿。
用于汽车控制的TiO2氧传感器其结构如图3所示。
图3 氧化钛式氧传感器( a) 无加热器 ( b) 有加热器1 防护套管;2 废气;3 多孔的二氧化钛元件;4 实心二氧化钛热敏电阻;5 弹簧;6 密封橡胶; 7 输出导线; 8 陶瓷绝缘体; 9 加热圈在陶瓷绝缘体的前端设置TiO2元件, TiO2氧传感器阻抗特性如图4 所示。
图4 TiO2氧传感器的阻抗特性氧化物半导体型氧传感器具有结构简单、轻巧、便宜、响应速度快且抗铅污染能力强的特点，但这种氧传感器的阻值在理论空燃比附近处急剧变化，输出电压也急剧变化，在整个稀薄燃烧区内受到应用上的限制。
且其寿命与灵敏度不如氧化锆传感器，输入和输出信号处理设备比较昂贵，因此应用不如氧化锆氧传感器广泛。
2.2氧浓差电池型氧传感器在各类氧传感器中，ZrO2浓差电池型氧传感器是最早实用化的氧传感器，至今已有二十多年的历史，基本上已成熟。
和同样在实际中有应用的TiO2氧传感器相比，ZrO2氧传感器的最大的优势就在于其很高的灵敏度和可靠性。
目前研究主要是提高它的性能，如小型化、低温性能等方面。
氧浓差型氧传感器利用了氧化锆固体电解质材料,在高温下(285～850 ℃) 能够导通氧离子并产生电动势的原理,电动势的大小是由氧浓差决定的,电势值可由能斯特方程求出[3] :E = ( R T/ 4 F) ln ( P/ Pref)式中: E 为电动势,mV ; R 为理想气体常数, R = 8. 314J·K- 1 ; T 为传感器工作温度,绝对温度, K; F 为法拉弟常数, F = 96493 C·mol - 1 ; P 为尾气的氧分压; Pref为参比气体的氧分压。
除ZrO2可作为电解质外，LaCaO3在掺杂Sr 、Mg 之后也有高的氧离子电导率，用它制备的电压型氧传感器在低于600 K时也有很好的性能。
下面主要介绍一下ZrO2浓差电池型氧传感器。
图5 氧化锆式氧传感器( a) 无加热器 ( b) 有加热器1 防护套管;2 废气;3 锆管;4 电极;5 弹簧;6 绝缘体;7 信号输出导线;8 空气;9 加热器图6 氧传感器的工作原理1 废气;2 多孔陶瓷层; 4 铂膜电极; 4 空气ZrO2浓差电池型氧传感器的工作原理： ZrO2 固体电解质材料的一侧暴露在汽车排气中，排气氧分压为Po2；另一端暴露在参考气氛中，其氧分压固定为Pref 。
这样它两侧的氧气浓度或压强会存在位差，氧会以氧离子的形态通过有大量氧空位的ZrO2固体电解质，从高浓度侧向低浓度侧传导，从而形成氧离子导电，这样在固体电解质两侧电极上产生氧浓度差电势E，便形成一种浓差电池结构[4]。