Los sensores de oxígeno en los vehículos son componentes indispensables, por sus dos funciones principales, una es detectar oxígeno en el escape, transmitir el resultado a la ECU y controlar la inyección de combustible, la otra es monitorear el funcionamiento del sistema catalítico, para no emitir sustancias peligrosas por encima del límite de las regulaciones. Por lo tanto, hay al menos dos sensores de oxígeno instalados en el motor, el primero es un sensor de oxígeno delantero y el segundo es un sensor de oxígeno trasero, como se muestra en la siguiente figura. Para algunos motores, se instalan más de dos sensores de oxígeno para obtener una mayor confiabilidad, dos sensores de O2 delanteros + un sensor de O2 trasero, o incluso dos sensores de O2 delanteros + dos sensores de O2 traseros.
El sensor de oxígeno en los vehículos funciona a alta temperatura y entra en contacto directo con gases corrosivos; se utiliza material cerámico para producir el chip de medición del sensor. Existen dos tipos de material cerámico para producir chips de medición, el óxido de titanio (titania, TiO2) y el óxido de circonio (zirconia, ZrO2). La resistencia cerámica de TiO2 cambia con la variación de la concentración de oxígeno, por lo que la concentración de oxígeno se puede detectar midiendo el chip sensor de TiO2. El chip tiene una estructura y un precio simples, pero depende demasiado de la temperatura de trabajo, por lo que es necesaria la compensación de temperatura y la precisión de la medición es limitada.
La cerámica de circonio es un buen conductor a altas temperaturas y puede actuar como electrolito sólido cuando hay diferencias en la concentración de oxígeno, por lo que se puede utilizar para medir la concentración de oxígeno con la participación de un gas de referencia, que deberá tener una concentración de oxígeno fija. El principio de funcionamiento se puede describir como se muestra en la siguiente figura. Los electrodos de platino se montan en el chip cerámico de circonio, el gas de referencia (aire) en un lado y el gas de muestreo (escape) en el otro. El oxígeno en el aire es del 21%, mientras que en el escape es mucho menor. En el electrodo positivo, las moléculas de O2 obtienen electrones y se convierten en iones de óxido, los iones de óxido se mueven al electrodo negativo a través de la cerámica de circonio, que es conductora a altas temperaturas. Luego, en el electrodo negativo, los iones de óxido perdieron electrones y volvieron a convertirse en moléculas de O2. Por lo tanto, el oxígeno se "mueve" desde el lado del gas de referencia al lado de escape y se genera fuerza electromotriz (EMF) entre los electrodos positivo y negativo. Cuanto mayor es la diferencia en la concentración de oxígeno, mayor es la velocidad de “movimiento” del oxígeno y mayor es la EMF. Al detectar el EMF, se puede medir la concentración de oxígeno en el escape. El escape de alta temperatura puede calentar el chip cerámico de circonio; también se puede integrar un calentador cerámico ( calentador cerámico de alúmina ) con el chip sensor para lograr un arranque más rápido.
En comparación con el sensor de TiO2, el sensor de oxígeno de circonio tiene mayor precisión, respuesta más rápida y vida útil más larga, por lo que tiene una aplicación más amplia y una mayor ocupación en el mercado. A nivel mundial, más del 80 % de los sensores de oxígeno son suministrados por Bosch, NTK&NGK, Denso y Delphi, y muchas fábricas OEM también producen sensores de oxígeno para vehículos de marcas alemanas y japonesas, con chips subcontratados o autónomos. ATCERA puede producir chips de cerámica de circonio. Si necesita obtener más información o cualquier demanda personalizada, visite www.atcera.com o envíe un correo electrónico a info@atcera.com .
