氧气传感器简史

功能

正常运行的排气系统中的氧气或氧传感器每秒监测一百次 A/F 比，并将此信息报告给车辆的 ECU 或发动机控制单元（也称为 PCM 或 ECM）。然后进行适当的调整以确保该比率是理想的或化学计量的，从而帮助汽车更有效地燃烧燃料。大多数氧气传感器使用氧化锆的核心材料，它会产生与排气中的氧气量相关的电压。

演变

氧气传感器由罗伯特·博世公司开发，并于 20 世纪 70 年代末首次用于沃尔沃。最初，汽车氧气传感器只有一两根电线，由顶针形状的氧化锆制成。它们依靠排气系统中的热量将其加热到所需的工作温度。与此概念相关的问题是，传感器从非运行状态（从而使 ECU 处于开环模式）变为运行状态（这是闭环模式所必需的）需要很长时间，通常需要一分钟以上。一些汽车制造商故意延迟点火正时来加热排气，以便更快地预热氧气传感器和催化剂。当靠近发动机时（需要将传感器加热到足够的工作温度），无法监测来自两个发动机组的废气 – 早期传感器设计的另一个缺点。
在 20 世纪 80 年代初期，氧气传感器制造商在套管中心增加了一个小棒式加热器，使陶瓷套管更快地升温至工作温度。加热的传感器可以安装在催化转化器的下游 – 这是一个更理想的位置，因为废气处于更均匀的状态，传感器过热的可能性大大降低。第一个版本是三线传感器，使用外壳接地来传输传感器信号。后来的应用采用了四线版本，并带有隔离接地。
从 20 世纪 90 年代初开始，加利福尼亚州的车辆开始实施 OBDII 控制，1996 年，其他 49 个州也开始实施 OBDII 控制。氧气传感器的要求急剧增加。新技术不断涌现，传感器被安置在更多位置，从而增加了它们对 ECU 的反馈。目前的窄带传感器只能读取“浓”或“稀”的读数，因此已被取代。新一代四线和五线宽带传感器现在正应用于许多车辆。这些传感器可以精确测量 A/F 比，从而实现真正的排放控制。
虽然第一批配备传感器的车辆只有一个传感器，但如今的车辆最多可以有八个。最初的单线顶针传感器已与加热、平面、二氧化钛、FLO（快速熄火）、UFLO（超快速熄火）、宽带和 A/F 比传感器相结合。现代氧气传感器由于其复杂性和放置位置，是现代车辆燃油喷射和低排放发动机的基础。

典型传感器组件

顶针型

平面型

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