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  車両の酸素センサーは、排気ガス中の酸素を検出し、その結果をECUに送信して燃料噴射を制御するという2つの主な機能と、規制の制限を超える有害物質を排出しないように触媒システムの動作を監視するという2つの機能を持つ、不可欠な部品です。したがって、下図に示すように、エンジンには少なくとも2つの酸素センサーが取り付けられています。前者はフロント酸素センサー、後者はバック酸素センサーです。一部のエンジンでは、信頼性を高めるために、2つ以上の酸素センサーが取り付けられており、フロントO2センサー2つ+バックO2センサー1つ、またはフロントO2センサー2つ+バックO2センサー2つなどです。

  車載酸素センサーは高温で作動し、腐食性ガスと直接接触するため、センサー測定チップの製造にはセラミック材料が使用されています。測定チップの製造に使用されるセラミック材料には、酸化チタン（チタニア、TiO2）と酸化ジルコニウム（ジルコニア、ZrO2）の2種類があります。TiO2セラミックの抵抗は酸素濃度の変化に応じて変化するため、TiO2センサーチップを測定することで酸素濃度を検出できます。チップの構造と価格はシンプルですが、動作温度に大きく依存するため、温度補正が必要であり、測定精度には限界があります。

  ジルコニアセラミックは高温で良好な伝導性を示し、酸素濃度差がある場合には固体電解質として作用することができるため、一定の酸素濃度を持つ参照ガスを加えて酸素濃度を測定するために使用することができます。動作原理は下図のように説明できます。プラチナ電極がジルコニアセラミックチップに取り付けられており、片側に参照ガス（空気）、もう片側にサンプリングガス（排気）があります。空気中の酸素は21％ですが、排気中の酸素ははるかに低くなります。正極では、O2分子が電子を獲得して酸化物イオンになり、酸化物イオンは高温で導電性のあるジルコニアセラミックを介して負極に移動します。次に、負極では、酸化物イオンが電子を失って再びO2分子になります。したがって、酸素は参照ガス側から排気側に「移動」し、正極と負極の間に起電力（EMF）が発生します。酸素濃度差が大きいほど、酸素の「移動」速度が速くなり、EMFが大きくなります。EMFを検出することで、排気中の酸素濃度を測定できます。高温排気によりジルコニアセラミックチップが加熱され、またセラミックヒーター（アルミナセラミックヒーター）をセンサーチップに統合して起動を高速化することもできます。

  TiO2センサーと比較すると、ジルコニア酸素センサーは精度が高く、応答が速く、耐用年数が長いため、用途が広く、市場占有率も高くなっています。世界的に、酸素センサーの80%以上はBosch、NTK&NGK、デンソー、デルファイによって供給されており、多くのOEM工場では、外注または自律チップを使用して、ドイツや日本のブランド車向けの酸素センサーも製造しています。ATCERAはジルコニアセラミックチップを製造できます。詳細情報やカスタマイズされた要求が必要な場合は、www.atcera.comにアクセスするか、 info@atcera.com に電子メールを送信してください。