Araçlardaki oksijen sensörleri , iki ana işlevi nedeniyle vazgeçilmez bileşenlerdir; biri egzozdaki oksijeni tespit etmek, sonucu ECU'ya iletmek ve yakıt enjeksiyonunu kontrol etmektir, diğeri ise katalitik sistemin çalışmasını izlemek, yönetmeliklerin limitlerini aşan tehlikeli madde yaymamaktır. Bu nedenle motora en az iki oksijen sensörü takılıdır; aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi ilki ön oksijen sensörü ve ikincisi arka oksijen sensörüdür. Bazı motorlarda, daha yüksek güvenilirlik elde etmek için ikiden fazla oksijen sensörü takılıdır; iki ön O2 sensörü + bir arka O2 sensörü, hatta iki ön O2 sensörü + iki arka O2 sensörü.
Araçlarda bulunan oksijen sensörü yüksek sıcaklıkta çalışan ve aşındırıcı gazlarla doğrudan temas eden sensör ölçüm çipinin üretilmesinde seramik malzeme kullanılmaktadır. Ölçüm çipi üretmek için iki tür seramik malzeme vardır: titanyum oksit (titanya, TiO2) ve zirkonyum oksit (zirkonya, ZrO2). TiO2 seramik direnci oksijen konsantrasyonunun değişmesiyle değişir, böylece oksijen konsantrasyonu TiO2 sensör çipi ölçülerek tespit edilebilir. Çip basit bir yapıya ve çip fiyatına sahiptir, ancak çalışma sıcaklığına çok fazla bağımlıdır, bu nedenle sıcaklık dengelemesi gereklidir ve ölçüm doğruluğu sınırlıdır.
Zirkonya seramiği yüksek sıcaklıkta iyi iletkendir ve oksijen konsantrasyonu farkı olduğunda katı elektrolit görevi görebilir, bu nedenle sabit oksijen konsantrasyonuna sahip olması gereken referans gazının katılımıyla oksijen konsantrasyonunu ölçmek için kullanılabilir. Çalışma prensibi aşağıdaki şekilde anlatılabilir. Platin elektrotlar zirkonya seramik çip üzerine monte edilir, bir tarafta referans gazı (hava), diğer tarafta örnekleme gazı (egzoz) bulunur. Havadaki oksijen %21 iken egzozda bu oran çok daha düşüktür. Pozitif elektrotta O2 molekülleri elektron alarak oksit iyonlarına dönüşür, oksit iyonları ise yüksek sıcaklıkta iletken olan zirkonya seramiği aracılığıyla negatif elektrota geçer. Daha sonra negatif elektrotta oksit iyonları elektronlarını kaybederek yeniden O2 molekülüne dönüşür. Bu nedenle oksijen referans gaz tarafından egzoz tarafına doğru "hareket ediyor" ve pozitif ve negatif elektrotlar arasında elektromotor kuvvet (EMF) üretiliyor. Oksijen konsantrasyonu farkı ne kadar yüksek olursa, oksijenin “hareket etme” hızı da o kadar hızlı ve EMF de o kadar büyük olur. EMF'yi tespit ederek egzozdaki oksijen konsantrasyonu ölçülebilir. Yüksek sıcaklıktaki egzoz zirkonya seramik çipini ısıtabilir, ayrıca daha hızlı başlatma sağlamak için sensör çipine bir seramik ısıtıcı ( alümina seramik ısıtıcı ) entegre edilebilir.
TiO2 sensörüyle karşılaştırıldığında zirkonya oksijen sensörü daha yüksek doğruluğa, daha hızlı yanıta ve daha uzun hizmet ömrüne sahiptir, dolayısıyla daha geniş uygulama alanına ve daha yüksek pazar işgaline sahiptir. Dünya çapında oksijen sensörlerinin %80'den fazlası Bosch, NTK&NGK, Denso ve Delphi tarafından tedarik ediliyor; birçok OEM fabrikası Almanya ve Japon marka araçlar için de dış kaynaklı veya otonom çipli oksijen sensörleri üretiyor. ATCERA zirkonya seramik çipler üretebilir, daha fazla bilgi almak veya özelleştirilmiş talep almak isterseniz lütfen www.atcera.com adresini ziyaret edin veya info@atcera.com adresine e-posta gönderin .
