ジルコニア酸素プローブ（酸素センサ）（ZRO 2-II）

ジルコニア酸素プローブ（酸素センサ）（ZRO 2-II）の動作原理

ジルコニア式酸素センサの動作原理は以下の通りである：ジルコニウム管のセラミック体は多孔体であり、酸素はこの多孔体固体電解質内に浸透することができる。温度が高いと酸素がイオン化する。ジルコニウム管内（大気）外（排気ガス）側の酸素含有量が異なり、酸素濃度差がある限り、固体電解質内部で酸素イオンが大気側から排気側に拡散し、ジルコニウム管を微小電池とし、ジルコニウム管白金極間に電圧を発生させる。混合気が希薄である場合、排気中の酸素含有量が多く、両側の酸素濃度差が小さく、発生する電圧が小さい、混合気が濃いと、排気ガス中の酸素含有量が少なく、CO、CH、NOxの含有量が多く、これらの成分はジルコニウム管外面の白金の触媒作用下で酸素と反応し、排気ガス中の残留酸素を消費し、ジルコニウム管外面酸素濃度をゼロにすることで、ジルコニウム管内、外両側の酸素濃度差が突然増大し、両極間に発生する電圧も増大する。

そのため、酸素センサが発生する電圧は過剰空気係数λ=1の上下で急変し、λ>1の時、酸素センサ出力電圧はほぼゼロで、λ<1の時、酸素センサ出力電圧は1 Vに近い。エンジン混合気閉ループ制御過程で、酸素センサは濃度スイッチに相当し、混合気空燃比の変化に基づいて幅が変化する電気パルス信号をECUに入力し、ECUは酸素センサフィードバック信号に基づいて、噴射量を制御し、排気中の有害ガスの成分をzuiに減少させる。