氧传感器,其核心构成部分是由二氧化锆陶瓷以及覆盖在内外表面的薄层铂组成。这种传感器结构独特,内侧空间被富氧的外界空气所充满,而外表面则直接与废气相接触。为了确保传感器的迅速启动和高效工作,内部还装有加热电路。当车辆启动时,加热电路会迅速将传感器加热至其正常工作所需的约350℃温度,因此这类氧传感器也被称为加热型氧传感器。
在氧传感器的核心部分,有一个多孔的ZrO2陶瓷管,其两侧分别烧结上了多孔铂(Pt)电极。在特定温度下,由于陶瓷管两侧氧浓度的差异,高浓度侧的氧分子会被铂电极吸附并与电子结合,形成氧离子O2-,这使得该电极带正电。而这些O2-离子会通过电解质中的氧离子空位迁移到低氧浓度侧,即废气侧,使该电极带负电,从而产生电势差。
氧传感器的电路部分由控制模块、氧传感器本体、连接器和引线等组件构成。传感器内部的可变电压源和电阻串联在一起,共同工作。其中,电压源负责向控制模块输出模拟电压信号,而电阻的主要作用是在传感器与控制模块之间发生对地短路时,保护传感器不受过载损害。
氧传感器的工作原理是基于传感陶瓷管内外氧离子浓度差进行电压信号转换的过程。当传感陶瓷管达到350℃的工作温度时,会展现出固态电解质的特性,使得氧离子可以自由通过陶瓷管。利用这一特性,氧传感器能够将浓度差转化为电势差,并最终形成电信号进行输出。