سنسور اکسیژن

برای درست کار کردن دستگاه کاتالیستی سه مورد بسیار زندگی است که نسبت مخلوط هوا و سوخت نزدیک به عدد استوکیومتری باشد کنترل آلودگی به طور موثری صورت گیرد این کار با تعبیه یک حسگر در مسیر اگزوز بین منیفولد و کاتالیست امکان‌پذیر می‌شود .

1-  حسگر اکسیژن نوع زیر کانیا   Zirconia

2- حسگر اکسیژن نوع تایتانیا  Titania

حسگر اکسیژن نوع زیر کانیا :  این حسگر شامل یک لوله سرامیکی زیر کار نیائی  ( Z202)  است به این معنی که ولتاژ را بر حسب نسبت اکسیژن موجود در دود به نسبت اکسیژن هوا تولید می کند  .سطح بیرونی و داخلی این دوره سرامیکی زیرکان یایی با لایه‌ای از پلاتین به ضخامت ۱۰ نانومتر پوشانده شده تا آن را نسبت به هوا غیرقابل نفوذ نماید و ضمناً به عنوان یک الکترود و یا کاتالیز اکسید کننده نیز عمل کند. لایه بیرونی در معرض دود قرار دارد و لذا برای محافظت از آن از خوردگی با لایه‌ای از سرامیک متخلخل با ضخانت ۱۰۰ نانومتر در پوشش فلزی شکافدار پوشانده می شود .لایه داخلی در معرض هوا قرار دارد و با یک ورق فلزی مسدود میشود در طی کار در درجه حرارت های بالا ۳۰۰ تا ۹۰۰ درجه سانتیگراد یون های اکسیژن می توانند از بین لایه های پلاتینی الکترود زیر کانیا گذشته و ولتاژ اندکی تولید نمایند. زمانی که لایه الکترود بیرونی در معرض دود حاصل از یک اختلالات غلیظ قرار گیرد چون هیدروکربن ها بیشتر از اکسیژن هستند اکسیژن آزاد بسیار کمی در اطراف خواهد بود یادآور می شود که در دود غلیظ به سبب کمبود اکسیژن مقدار
CO تولید می شود. مضاف اگر اکسیژن وجود داشته باشد با عمل کاتالیستی پلاتین بلا با
CO ترکیب و به CO2 تبدیل می شود . بنا بر این نسبت اکسیژن در تماس با لایه الکترود بیرونی بسیار کم و در لایه الکترود درونی خیلی زیاد است. اتم های اکسیژن در تماس با الکترود درونی چهار الکترون جذب نموده و در نفوذ از میان سرامیک زیرکانیا این الکترون های اضافی را به الکترود لایه بیرونی تحلیل می دهد به این ترتیب الکترود درونی دارای بار مثبت و الکترود بیرونی حاوی بار منفی شده که نتیجه آن تولید ولتاژ حدود 0.8 V در حسگر خواهد بود. از سوی دیگر اگر الکترود بیرونی در معرض دود حاصل از یک مخلوط رقیق قرار گیرد نسبت اکسیژن های آزاد بسیار زیاد خواهد شد طوری که حتی عمل اکسید نمودن پلاتین نیز نمی‌تواند چندان از آن بکاهد پس تفاوت تکمیلی بین نسبت اکسیژن در این الکترود و در الکترود درونی وجود داشته و لذا ولتاژ تولید نمیگردد یا اینکه ولتاژ تولید شده نزدیک به صفر خواهد بود بنابراین ولتاژ تولیدی در نسبت اختلاط شیمیایی پلهای بوده که مقدار آن از ۸ به صفر گفت می کند در درجه حرارت مطلوب 600 درجه سانتیگراد واکنش حسگر به تغییر نسبت اختلاط هوا و سوخت بسیار سریع و کمتر از 50ms
 است . 

 حسگر اکسیژن نوع تایتانیا :

 تایتانیا Tio2 یک نیمه هادی است که در درجه حرارت های بالا مقاومت نشان می دهد .  مقدار این مقاومت به نسبت به اکسیژن موجود در دود بستگی دارد حسگر تایتانیا از دانه کوچک تسبیح مانند ای از نوع منفی ام تایتان یا ساخته شده است که بر روی لایه سرامیکی نصب و درون اگزوز قرار می شود قرار داده می شود هرگاه نسبت به اکسیژن کم باشد مخلوط غلیظ مقاومت  دانه تسبیح مانند تایتا میانی کم می شود ولی اگر نسبت اکسیژن شدیداً افزایش یابد مخلوط رقیق مقدار این مقاومت نیست بالا میرود بیش از 10کیلو اهم .این حسگر را به صورت سری به یک مقاومت 50 کیلو  اهمی می بندند تا یک پتانسیومتر تر درست شود که در نسبت شیمیایی مخلوط ایجاد یک ولتاژ پله ای نمایند.

  از آنجا که هر دو حسگر مکان یا و تایتان یا فقط در درجه حرارت های بالا می توانند کار کنند یا باید به دمای اگزوز که تا ۳۰۰ درجه سانتیگراد بالا بیاورد اکتفا نمود و یا نسبت یک گرمکن برقی در درون حسگر درجه حرارت را زودتر به دمای کاری سنسور رسانید در این صورت در زمان سرد بودن اگزوز سنسور سریعتر جمع شده و کار کنترل آلاینده ها به خوبی انجام میشود.

 دلیل نیاز به وجود گرمکن سنسور اکسیژن حسگر اکسیژن از نوع زیرکان یا ولتاژ را بر حسب نسبت به اکسیژن موجود در دود به نسبت به اکسیژن هوا تولید می کنند در طی کار در درجه حرارت های بالا ۱۰۰ تا ۹۰۰ درجه سانتیگراد یون های اکسیژن می توانند از بین لایه پلاتینی الکترود زیر کانیان گذشته و ولتاژ اندکی تولید نمایند بنابراین به منظور گم شدن سریعتر و رسیدن به دمای کاری از یک المنت گرمکن در سنسور اکسیژن استفاده شده است .