עקרון הפעולה

1. חיישן חמצן הוא תצורה סטנדרטית במכוניות. זהו אלמנט מדידה המשתמש באלמנטים רגישים לקרמיקה כדי למדוד את פוטנציאל החמצן בצינורות פליטת רכב, ומחשב את ריכוז החמצן המתאים על פי עקרון האיזון הכימי, כדי לנטר ולשלוט על יחס אוויר-דלק בעירה ולהבטיח את המוצר איכות ופליטת פליטה כדי לעמוד בתקנים. חיישן חמצן נמצא בשימוש נרחב בבקרת האטמוספירה של שריפת פחם, שריפת נפט, שריפת גז ותנורים אחרים. זוהי הדרך הטובה ביותר למדוד את אווירת הבעירה כיום, ויש לה את היתרונות של מבנה פשוט, תגובה מהירה, תחזוקה קלה, שימוש נוח ומדידה מדויקת. שימוש בחיישן זה למדידה ובקרה של אווירת בעירה יכול לא רק לייצב ולשפר את איכות המוצר, אלא גם לקצר את מחזור הייצור ולחסוך באנרגיה.

2. עקרון העבודה של חיישן חמצן ברכב דומה לזה של סוללה יבשה, ואלמנט הזירקוניה בחיישן פועל כמו אלקטרוליט. עקרון העבודה הבסיסי שלו הוא: בתנאים מסוימים, הפרש הפוטנציאל נוצר על ידי שימוש בהפרש ריכוזי החמצן בין הפנים והחוץ של הזירקוניה, וככל שהפרש הריכוזים גדול יותר, ההבדל הפוטנציאלי גדול יותר. תכולת החמצן באטמוספרה היא 21%, וגזי הפליטה לאחר בעירת תערובת עשירה למעשה אינו מכיל חמצן. גז הפליטה לאחר בעירת תערובת רזה או גז פליטה עקב חוסר אש מכיל יותר חמצן, אך הוא עדיין הרבה פחות מהחמצן באטמוספרה. תחת קטליזה של פלטינה בטמפרטורה גבוהה, יוני חמצן בעלי מטען שלילי נספגים על המשטחים הפנימיים והחיצוניים של שרוול הזירקוניה. מכיוון שיש יותר חמצן באטמוספירה מאשר בגז הפליטה, הצד המתקשר עם האטמוספירה על המעטפת סופג יותר יונים שליליים מזה שבצד גז הפליטה, והפרש הריכוזים של היונים משני הצדדים מייצר כוח אלקטרו-מוטורי.

3. כאשר ריכוז החמצן בצד גזי הפליטה של ​​מעטפת הרכב נמוך, נוצר מתח גבוה (0.6 ~ 1V) בין האלקטרודות של חיישן החמצן, ואות מתח זה נשלח ל-ECU של הרכב להגברה. ה-ECU מתייחס לאות המתח הגבוה כתערובת עשירה ואות המתח הנמוך כתערובת רזה. על פי אות המתח של חיישן החמצן, המחשב מדלל או מעשיר את התערובת לפי יחס אוויר-דלק אופטימלי תיאורטי קרוב ככל האפשר ל-14.7: 1. לכן, חיישן חמצן הוא חיישן המפתח לשליטה אלקטרונית במדידת דלק. רק כאשר חיישן החמצן נמצא בטמפרטורה גבוהה (הקצה מגיע ליותר מ-300 מעלות צלזיוס) ניתן לשקף את המאפיינים שלו במלואם וניתן להוציא את המתח. בערך ב-800 מעלות צלזיוס, יש לו את התגובה המהירה ביותר לשינוי התערובת, אך מאפיין זה ישתנה מאוד בטמפרטורה נמוכה.