本實(shí)用新型屬于汽車氧傳感器
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種新型片式濃差型汽車氧傳感器。
背景技術(shù)：
：平板式汽車氧傳感器由于響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)小、能耗低、便于自動化批量生產(chǎn)等特點(diǎn)而成為新的研究熱點(diǎn)。其中，平板式濃差型氧傳感器為常見結(jié)構(gòu)，如圖1所示，整體為多層結(jié)構(gòu)，包括ZrO2基體、Al2O3絕緣層、Pt加熱器、氣室層、YSZ固體電解質(zhì)、Pt電極及多孔保護(hù)層。該結(jié)構(gòu)的氧傳感器的核心部件是YSZ固體電解質(zhì)，其與內(nèi)外電極組成一個濃差電池；當(dāng)工作溫度達(dá)到800℃左右時，高濃度側(cè)的氧就會以O(shè)2-的形態(tài)通過氧空位遷移到低濃度側(cè)，從而在兩電極間產(chǎn)生一個濃差電勢U。這種平板式濃差型汽車氧傳感器在結(jié)構(gòu)上必須要有氣室層來提供恒定的參比氧分壓。但氣室層的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成型成本高且使得氧傳感器不便于微型化。本實(shí)用新型綜合考慮了這些因素，設(shè)計了一種新型片式濃差型汽車氧傳感器。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種片式濃差型汽車氧傳感器，該結(jié)構(gòu)的氧傳感器通過增加各功能層中流延基片的層數(shù)、反應(yīng)電極及加熱電極結(jié)構(gòu)的調(diào)整，進(jìn)而使得該結(jié)構(gòu)的氧傳感器結(jié)構(gòu)更緊湊，且性能更穩(wěn)定，生產(chǎn)一致性更好；同時，也降低了生產(chǎn)成本。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：一種新型片式濃差型汽車氧傳感器，其創(chuàng)新點(diǎn)在于：所述傳感器包括保護(hù)層、信號層以及加熱層由上至下依次疊合后燒結(jié)而成；所述信號層包括由上至下依次疊合的第一層流延基片、第二層流延基片、第三層流延基片、第四層流延基片、第五層流延基片、第六層流延基片以及第七層流延基片，在第一層流延基片的上表面設(shè)置一外反應(yīng)電極，所述外反應(yīng)電極的上表面與下表面分別設(shè)置一上外反應(yīng)電極絕緣層與下外反應(yīng)電極絕緣層，且在外反應(yīng)電極上的上外反應(yīng)電極絕緣層上表面還疊合一保護(hù)層；在第四層流延基片的下表面設(shè)置一參比反應(yīng)電極，在參比反應(yīng)電極的上表面與下表面分別設(shè)置一上參比反應(yīng)電極絕緣層和下參比反應(yīng)電極絕緣層；所述參比反應(yīng)電極引線A的一端與參比反應(yīng)電極連接，另一端由下至上依次貫穿第四層流延基片、第三層流延基片、第二層流延基片以及第一層流延基片后的參比反應(yīng)電極導(dǎo)出孔與外反應(yīng)電極相連，形成參比電極引出電極引腳；所述加熱層包括由上至下依次疊合的第八層流延基片、第九層流延基片、第十層流延基片以及第十一層流延基片，在第八層流延基片的上表面與第十一層流延基片的下表面分別設(shè)置有一加熱電極和一加熱電極引腳；所述加熱電極的上表面與下表面分別設(shè)置兩上加熱電極絕緣層與兩下加熱電極絕緣層，所述加熱電極與加熱電極引腳通過一引線B相連，該引線B的一端與加熱電極相連，另一端由上至下依次貫穿第八層流延基片、第九層流延基片、第十層流延基片以及第十一層流延基片上的加熱電極導(dǎo)出孔與加熱電極引腳相連，在第十一層流延基片下表面與加熱電極引腳上表面之間還設(shè)置有加熱電極引腳絕緣層；其中，所述第一層流延基片至第十一層流延基片的材質(zhì)均為氧化鋯，厚度均為115um；外反應(yīng)電極以及參比反應(yīng)電極采用多孔性催化能力強(qiáng)的鉑電極，加熱電極和加熱電極引腳的材質(zhì)選用鉑漿料及對應(yīng)的各絕緣層的材質(zhì)選用與不同鉑電極匹配的氧化鋁。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：本實(shí)用新型的片式濃差型汽車氧傳感器，在反應(yīng)電極和參比反應(yīng)電極的上、下表面分別設(shè)置電極絕緣層，避免電極的電信號受外界干擾，改傳統(tǒng)的空氣參比為額定電流參比，即傳感器的使用環(huán)境改變，參比電極不會改變，傳統(tǒng)的氧傳感器在高原氣壓下，周圍空氣稀薄的情況下都會出現(xiàn)異常，目前有部分車型比如新朗逸開始使用這類傳感器；上、下加熱電極絕緣層均由一層改為雙層，可進(jìn)一步保證加熱電路完全包裹在加熱電極絕緣層內(nèi)，與流延基片隔絕；加熱電極的發(fā)熱效率更高，可以進(jìn)一步縮短起燃時間；通過這些調(diào)整，可使氧傳感器整體的結(jié)構(gòu)更加緊湊，體積大大縮小且性能好，生產(chǎn)一致性更好；同時，這種結(jié)構(gòu)也降低了生產(chǎn)成本。附圖說明下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖1是
背景技術(shù)：
中傳統(tǒng)片式濃差型汽車氧傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型新型片式濃差型汽車氧傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式下面的實(shí)施例可以使本專業(yè)的技術(shù)人員更全面地理解本實(shí)用新型，但并不因此將本實(shí)用新型限制在所述的實(shí)施例范圍之中。實(shí)施例本實(shí)施例新型片式濃差型汽車氧傳感器，如圖2所示，該傳感器包括保護(hù)層、信號層以及加熱層由上至下依次疊合后燒結(jié)而成；信號層包括由上至下依次疊合的第一層流延基片1、第二層流延基片2、第三層流延基片3、第四層流延基片4、第五層流延基片5、第六層流延基片6以及第七層流延基片7，在第一層流延基片1的上表面設(shè)置一外反應(yīng)電極23，外反應(yīng)電極23的上表面與下表面分別設(shè)置一上外反應(yīng)電極絕緣層24與下外反應(yīng)電極絕緣層22，且在外反應(yīng)電極23上的上外反應(yīng)電極絕緣層24上表面還疊合一保護(hù)層25；在第四層流延基片4的下表面設(shè)置一參比反應(yīng)電極20，在參比反應(yīng)電極20的上表面與下表面分別設(shè)置一上參比反應(yīng)電極絕緣層21和下參比反應(yīng)電極絕緣層19。參比反應(yīng)電極引線A的一端與參比反應(yīng)電極20連接，另一端由下至上依次貫穿第四層流延基片4、第三層流延基片3、第二層流延基片2以及第一層流延基片1后的參比反應(yīng)電極導(dǎo)出孔與外反應(yīng)電極23相連，形成參比電極引出電極引腳。加熱層包括由上至下依次疊合的第八層流延基片8、第九層流延基片9、第十層流延基片10以及第十一層流延基片11，在第八層流延基片8的上表面與第十一層流延基片11的下表面分別設(shè)置有一加熱電極16和一加熱電極引腳12；加熱電極16的上表面自上而下依次設(shè)置有上加熱電極絕緣層18和上加熱電極絕緣層17，加熱電極16的下表面自上而下依次設(shè)置有下加熱電極絕緣層15和下加熱電極絕緣層14；加熱電極16與加熱電極引腳12通過一引線B相連，該引線B的一端與加熱電極16相連，另一端由上至下依次貫穿第六層流延基片6、第七層流延基片7以及第八層流延基片上8的加熱電極導(dǎo)出孔與加熱電極引腳12相連，在第八層流延基片8下表面與加熱電極引腳12上表面之間還設(shè)置有加熱電極引腳絕緣層13。作為實(shí)施例，更具體的實(shí)施方式為第一層流延基片至第十一層流延基片的材質(zhì)均為氧化鋯，厚度均為115um；外反應(yīng)電極23以及參比反應(yīng)電極20采用多孔性催化能力強(qiáng)的鉑電極，加熱電極16和加熱電極引腳12的材質(zhì)選用鉑漿料及對應(yīng)的各絕緣層的材質(zhì)選用與不同鉑電極匹配的氧化鋁。本氧傳感器的各性能參數(shù)檢測如下：a傳感器平整度檢測：將傳感器平放在高平整度的工作臺上，用厚度測試儀，在傳感器的頭部、中部、尾部分別取三個點(diǎn)進(jìn)行測試，保護(hù)層區(qū)域和印刷線區(qū)域除外，厚度差小于0.05mm；b傳感器泄漏測試：通過泄漏測試儀，給傳感器的空氣參比通道施加380KPa的壓力，泄漏量小于0.1ml/min；c傳感器強(qiáng)度測試：抽取幾只氧傳感器進(jìn)行破壞性強(qiáng)度測試，氧傳感器彎曲強(qiáng)度為400MPa以上；d傳感器加熱電阻測試：用萬用表通過加熱引腳測試加熱電極的常溫電阻值，測試結(jié)果如下表所示：編號1#2#3#4#5#6#7#8#9#10#電阻值（Ω）2.22.53.02.32.82.92.72.83.13.2編號11#12#13#14#15#16#17#18#19#20#電阻值（Ω）2.12.92.62.82.52.73.33.02.62.4由上表可知，本實(shí)用新型的氧傳感器電阻分布均勻，合格率可達(dá)95%以上，我們可以做到2.5±0.5Ω，國內(nèi)很多廠家只能做到±1Ω甚至±1.5Ω；e傳感器絕緣性能測試：通過絕緣儀分別測試加熱器對信號外電極端的絕緣電阻、加熱器對參比電極端的絕緣電阻、信號外電極端對參比電極端的絕緣電阻，測試結(jié)果如下表所示：檢測項(xiàng)目測試電壓（V）檢測標(biāo)準(zhǔn)實(shí)測值（MΩ）加熱器對信號外電極端的絕緣電阻800﹥100MΩ583加熱器對信號內(nèi)電極端的絕緣電阻800﹥100MΩ401信號外電極端對信號內(nèi)電極端的絕緣電阻800﹥100MΩ372由上表可知，本實(shí)用新型的氧傳感器絕緣性能好；f傳感器電性能測試：將加熱引腳接通12V電壓，用萬用表測試加熱器穩(wěn)態(tài)電流、傳感器內(nèi)阻及計時器記錄啟燃時間，測試結(jié)果如下表所示：檢測項(xiàng)目測試條件檢測標(biāo)準(zhǔn)實(shí)測值加熱器穩(wěn)態(tài)電流12V加熱<1.0A0.6A啟燃時間12V加熱<12s10S傳感器內(nèi)阻13.5V加熱50～500Ω350.98Ω由上表可知，本實(shí)用新型的氧傳感器電性能好；g組裝傳感器模擬性能測試：將組裝好的傳感器安裝在氧傳感器燃燒測試臺上，進(jìn)行測試，分別測得穩(wěn)態(tài)電流、啟動時間、傳感器內(nèi)阻、濃燃電壓、稀燃電壓、600mV至300mV的響應(yīng)時間以及300mV至600mV的響應(yīng)時間，測試結(jié)果如下表所示：檢測項(xiàng)目產(chǎn)品實(shí)際范圍參考實(shí)測值穩(wěn)態(tài)電流<1.0A0.6A啟動時間<12s10傳感器內(nèi)阻50～500Ω360濃燃電壓>0.75V0.919稀燃電壓<0.12V0.067600mV至300mV響應(yīng)時間≤250ms85300mV至600mV響應(yīng)時間<100ms67由上表可知：本實(shí)用新型制備的氧傳感器滿足汽車尾氣氧傳感器的各種使用要求，傳感器平整度好，強(qiáng)度高，并且工藝過程控制非常好，產(chǎn)品合格率高，產(chǎn)品性能更加穩(wěn)定，生產(chǎn)一致性更佳。工作原理，利用氧化鋯的高溫氧離子傳導(dǎo)特性與電極的催化特性，當(dāng)氧傳感器處于濃燃燒的尾氣環(huán)境中時，尾氣中過量的一氧化碳與殘余氧氣在傳感器信號外電極上發(fā)生反應(yīng)，生成二氧化碳，使傳感器信號外電極上幾乎不存在氧氣，此時外反應(yīng)電極與參比反應(yīng)電極兩側(cè)的氧氣濃度梯度非常大，氧傳感器產(chǎn)生一個較高的電壓信號，0.9V左右；當(dāng)氧傳感器處于稀薄燃燒的尾氣環(huán)境中時，信號電極測有很多氧氣，此時信號電極與參考電極兩側(cè)的氧氣濃度梯度小，氧傳感器產(chǎn)生一個較低的電壓信號，0.1V左右；根據(jù)氧傳感器的輸出信號，高電勢、低電勢，就能反映發(fā)動機(jī)的燃燒狀態(tài)。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征以及本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。當(dāng)前第1頁1 2 3