Les capteurs d'oxygène sur les véhicules sont des composants indispensables, pour leurs deux fonctions principales, l'une est de détecter l'oxygène dans les gaz d'échappement, de transmettre le résultat à l'ECU et de contrôler l'injection de carburant, l'autre est de surveiller le fonctionnement du système catalytique, pour ne pas émettre de substances dangereuses au-delà des limites réglementaires. Par conséquent, au moins deux capteurs d'oxygène sont installés sur le moteur, le premier est un capteur d'oxygène avant et le second est un capteur d'oxygène arrière, comme le montre la figure ci-dessous. Pour certains moteurs, plus de deux capteurs d'oxygène sont installés pour obtenir une plus grande fiabilité, deux capteurs O2 avant + un capteur O2 arrière, voire deux capteurs O2 avant + deux capteurs O2 arrière.
Le capteur d'oxygène sur les véhicules fonctionne à haute température et entre directement en contact avec des gaz corrosifs. Un matériau céramique est utilisé pour produire la puce de mesure du capteur. Il existe deux types de matériaux céramiques pour produire des puces de mesure, l'oxyde de titane (titane, TiO2) et l'oxyde de zirconium (zircone, ZrO2). La résistance de la céramique TiO2 change avec la variation de la concentration en oxygène, de sorte que la concentration en oxygène peut être détectée en mesurant la puce du capteur TiO2. La puce a une structure et un prix simples, mais elle dépend trop fortement de la température de fonctionnement. Une compensation de température est donc nécessaire et la précision de la mesure est limitée.
La céramique de zircone est un bon conducteur à haute température et peut agir comme électrolyte solide en cas de différence de concentration en oxygène. Elle peut donc être utilisée pour mesurer la concentration en oxygène avec la participation d'un gaz de référence, qui doit avoir une concentration en oxygène fixe. Le principe de fonctionnement peut être décrit comme la figure ci-dessous. Des électrodes de platine sont montées sur la puce en céramique de zircone, le gaz de référence (air) d'un côté et le gaz d'échantillonnage (échappement) de l'autre côté. L'oxygène dans l'air est de 21 %, tandis que dans les gaz d'échappement, il est beaucoup plus faible. Sur l'électrode positive, les molécules d'O2 reçoivent des électrons et deviennent des ions oxyde, les ions oxyde se déplacent vers l'électrode négative via la céramique de zircone, qui est conductrice à haute température. Ensuite, sur l’électrode négative, les ions oxydes ont perdu des électrons et redeviennent des molécules d’O2. Par conséquent, l’oxygène « se déplace » du côté gaz de référence vers le côté échappement, et une force électromotrice (EMF) est générée entre les électrodes positives et négatives. Plus la différence de concentration d’oxygène est élevée, plus la vitesse de « déplacement » de l’oxygène est rapide et la CEM plus grande. En détectant l'EMF, la concentration d'oxygène dans les gaz d'échappement peut être mesurée. L'échappement à haute température peut chauffer la puce en céramique de zircone, un chauffage en céramique ( chauffage en céramique d'alumine ) peut également être intégré à la puce du capteur pour obtenir un démarrage plus rapide.
Comparé au capteur TiO2, le capteur d'oxygène en zircone a une plus grande précision, une réponse plus rapide et une durée de vie plus longue, il a donc une application plus large et une occupation du marché plus élevée. À l'échelle mondiale, plus de 80 % des capteurs d'oxygène sont fournis par Bosch, NTK&NGK, Denso et Delphi, de nombreuses usines OEM produisent également des capteurs d'oxygène pour les véhicules de marques allemandes et japonaises, avec une puce externalisée ou autonome. ATCERA peut produire des puces en céramique de zircone. Si vous avez besoin d'obtenir plus d'informations ou toute demande personnalisée, veuillez visiter www.atcera.com ou envoyer un e-mail à info@atcera.com .
