[实用新型]一种片式氧传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种传感器，尤其涉及一种汽车电喷发动机用片式氧传感器，该氧传感器用于控制汽车发动机中空气和燃料比例，以使汽车燃料燃烧更加充分。

背景技术

现代汽车发动机所采用的尾气排放检测系统，其工作过程为：检测发动机汽缸燃烧后排放的废气中的氧浓度，与理想燃烧状态下生成的尾气的氧浓度进行比较，通过反馈控制供给发动机的空气和燃气比例，来实现控制尾气有害物质量减少的目的。其核心部件就是氧传感器。

为此近年来很多科研机构和大学院校以及公司企业都在致力于研究新型平板式氧传感器。现在成熟的氧传感器由三层扁平平板状氧化锆板组成，其中外面一层作为敏感元件，Pt电极分别制备于敏感元件两个平面上形成内外工作电极，中间层氧化锆基体内部带有空气通道，另外一层包含微型加热电路，起加热体功能。最后将三层氧化锆基体烧结为一体，这样就实现了自带加热功能的氧传感器结构，达到工作温度的时间大大缩短的目的。但是这种氧传感器依然存在问题。这种传感器敏感度不够，由于三层基体均采用氧化锆作为基材，而氧化锆的导热率只有3W/(m·K)，其导热速度过慢，在底层包含微型加热电路的氧化锆基体层产生的热量传递到位于上层的敏感元件处的时间过长，使得传感器在刚开始后的相当长的一端时间内无法检测到汽车尾气中的氧含量，从而无法及时对燃控比作出调整，这也间接地增加了燃料的投入且对环境的污染程度更加严重；其次，因氧化锆的导热率只有3W/(m·K)，其加热电路中需要耗费更多的电能才能获得等量的热量，其耗能严重。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种加热效率高、响应速度快、强度更高的片式氧传感器。

本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括由下至上依次叠加的陶瓷加热器、氧化铝基体和氧化锆基体三个部分，在所述氧化铝基体上设置有参比空气通道，在所述氧化锆基体的上下两个面上分别贴有内工作电极和外工作电极，所述外工作电极上印有多孔保护层，在所述氧化铝基体和所述氧化锆基体之间印有氧化铝印刷层和氧化锆印刷层，所述氧化铝印刷层印在所述氧化铝基体上侧面上，所述氧化锆印刷层印在所述氧化锆基体的下侧面上。

所述氧化铝印刷层和所述氧化锆印刷层上留有与所述参比空气通道形状相同的缺口，在压合所述陶瓷加热器、所述氧化铝基体和所述氧化锆基体三部分时，所述内工作电极处于所述参比空气通道中。

所述陶瓷加热器由陶瓷加热体Ⅰ、陶瓷加热体Ⅱ、设置在所述陶瓷加热体Ⅰ与所述陶瓷加热体Ⅱ之间的加热电路以及与所述加热电路电连接的加热电极构成。

本实用新型的有益效果是：由于本实用新型包括由下至上依次叠加的陶瓷加热器、氧化铝基体和氧化锆基体三个部分，在所述氧化铝基体上设置有参比空气通道，在所述氧化锆基体的上下两个面上分别贴有内工作电极和外工作电极，所述外工作电极上印有多孔保护层，在所述氧化铝基体和所述氧化锆基体之间印有氧化铝印刷层和氧化锆印刷层，所述氧化铝印刷层印在所述氧化铝基体上侧面上，所述氧化锆印刷层印在所述氧化锆基体的下侧面上，所以，通过在所述氧化铝基体和所述氧化锆基体之间印制氧化铝印刷层和氧化锆印刷层，在所述陶瓷加热器、所述氧化铝基体和所述氧化锆基体三部分压合在一起时，所述氧化铝印刷层和氧化锆印刷层作为过渡层，使所述氧化铝基体和所述氧化锆基体的异质结合度提高，从而提高本实用新型的片式氧传感器的密封性和抗震性，提高了本实用新型的强度；本实用新型以氧化铝基体设置在陶瓷加热器与氧化锆基体之间，而氧化铝的导热率为20～30 W/(m·K)，其导热效率极高，从所述陶瓷加热器上产生的热量快速地通过所述氧化铝基体到达所述内工作电极和外工作电极这一对敏感元件，使本实用新型在检测汽车尾气中的氧浓度时敏感度更高，检测的时间更短，从而使本实用新型的响应速度更快，其加热效率也更高。

由于所述氧化锆印刷层以氧化锆作为主体，加入氧化钇作为稳定剂，再添加2～5％的氧化铝，采用PVB作为粘结剂制作成与所述氧化锆基体粘结剂相同体系的印刷浆料，本实用新型在氧化锆主体中加入氧化铝，从而增加了氧化锆与氧化铝之间的结合度，同时采用PVB作为粘结剂制作成与所述氧化锆基体粘结剂相同体系的印刷浆料，所以，在压制本实用新型生坯过程中，所述氧化铝基体与所述氧化锆基体之间的结合更加紧密，同时解决了氧化铝和氧化锆两种不同材料共烧困难的问题，也增强了本实用新型的强度。