一种参考泵电流式氧传感器制造技术

本发明专利技术提供了一种参考泵电流式氧传感器，包括：信号层、粘结层、加热层、信号电极、参考泵电极、加热电极和接触电极，所述信号层、粘结层与加热层从上至下设置，所述信号层和加热层通过粘结层粘结在一起，所述信号层外部设置有信号电极，所述信号层内部设置有参考泵电极，所述信号电极和参考泵电极电连接，所述加热层下底面设置有接触电极，所述加热层内部设置有加热电极，所述接触电极和加热电极相电连接。本发明专利技术将传统的参考空气氧传感器结构改为参考泵电流型，能够让发动机更加进行于λ＝1的条件下运行，降低污染物的排放，同时提高了信号精度和发动机起动后的快速准备速度。

【技术实现步骤摘要】
一种参考泵电流式氧传感器
本专利技术涉及氧传感器
，尤其涉及一种参考泵电流式氧传感器。
技术介绍
随着国内汽车数量的不断增加，尾气造成的环境的污染问题日趋严重，因此，国家对汽车尾气排放的标准也不断更新、日渐严格，世界各国也制定了愈来愈严格的汽车排放标准。据悉，欧盟已经从2009年起开始执行欧IV标准，其对氮氧化物、碳氢化合物、一氧化碳和悬浮粒子等机动车排放物的限制更为严苛。在中国，国V(相等于欧洲的欧IV标准)是目前国家规定的尾气排放中的标准之一，而“国VI”标准预计将从2020年开始全面实施。从国Ⅰ提至国V，每提高一次标准，单车污染减少30％至50％。为了满足更高标准国家排放要求，进一步减少NOx气体的排放，新型参考泵电流式氧传感器正对上述要求对传统型氧传感器进行改进升级。在发动机和三元催化器达到工作温度之前，产生了90％以上的有害氢碳排放物(HC)，达到工作温度后，污染物排放极低，因此启动时必须缩短氧传感器及三元催化器的起燃时间，尽早优化空燃比，以确保在λ＝1时运行。λ＝1表示可燃物和空气的最佳化学计量比，以确保尽可能排放清洁的废气。必须通过缩短两个设备的起燃时间来缩短传感器和转换器的相位，这样可以尽早优化空燃比，以确保在λ＝1时运行，λ＝1表示可燃物和可氧化物之间的最佳化学计量比，以确保尽可能清洁的废气。因此，现需要设计出一种新式的氧传感器，能够提高信号精度和发动机起动后的快速准备速度。
技术实现思路
本专利技术提供了一种参考泵电流式氧传感器，通过对现有氧传感器进行技术改造，解决了现有氧传感器信号精度不高，发动机快速准备速度慢的问题。为解决上述技术问题，本专利技术具体采用如下技术方案：一种参考泵电流式氧传感器，包括：信号层、粘结层、加热层、信号电极、参考泵电极、加热电极和接触电极，所述信号层、粘结层与加热层从上至下设置，所述信号层和加热层通过粘结层粘结在一起，所述信号层外部设置有信号电极，所述信号层内部设置有参考泵电极，所述信号电极和参考泵电极电连接，所述加热层下底面设置有接触电极，所述加热层内部设置有加热电极，所述接触电极和加热电极相电连接相对于现有技术，本专利技术具有如下有益效果：氧传感器的基本元件是氧化钇稳定的二氧化锆基体，是一种固体电解质，其内、外表面覆盖一层多孔的铂膜作为电极，即信号电极与参考泵电极。氧化铝基加热层经过外界供电发热，热量传递至氧化锆基信号层，使得其达到正常的工作温度，氧化锆基信号层接触外部的氧气，氧气在外电极上获得电子发生电离，以氧离子的形式渗入固体电解质，并从内侧信号电极向外侧信号电极迁移，然后在外侧信号电极上给出电子，生成氧气。这一过程能迅速的达到电化学平衡，从而在内、外电极间产生电动势E，器输出电势E由能斯特(Nernst)方程决定：E＝(RT/4F)Ln(Pair/Pexh)式中，T为绝对温度(K)，R为通用气体常数，R＝8.314J/mol·K；F为法拉第常数，F＝96500C·mol，Pair为大气中的氧分压，Pexh为排气中的氧分压。本专利技术将传统的参考空气氧传感器结构改为参考泵电流型，能够让发动机更加进行于λ＝1的条件下运行，降低污染物的排放，特别是NOx化合物的排放，如图3所示，箭头所指为新型参考泵电流型氧传感器输出信号，相比传统参考空气型氧传感器，其λ更加接近于1，其中参考泵电流的大小10-100uA。同时，本专利技术的设计提高了信号精度和发动机起动后的快速准备速度。附图说明图1为本专利技术整体示意图；图2为本专利技术爆炸示意图；图3为本专利技术新型参考泵电流式氧传感器和传统参考空气型氧传感器对比示意图；标号说明：信号层1、粘结层2、加热层3、信号电极4、参考泵电极5、加热电极6、接触电极7、导通孔8、固定环9。具体实施方式下面结合附图和实施例来详细说明本专利技术的具体内容。如图1-3所示，本实施例提供了一种参考泵电流式氧传感器，包括：信号层1、粘结层2、加热层3、信号电极4、参考泵电极5、加热电极6和接触电极7，所述信号层1、粘结层2与加热层3从上至下设置，所述信号层1和加热层3通过粘结层2粘结在一起，所述信号层1外部设置有信号电极4，所述信号层1内部设置有参考泵电极5，所述信号电极4和参考泵电极5电连接，所述加热层3下底面设置有接触电极7，所述加热层3内部设置有加热电极6，所述接触电极7和加热电极6相电连接。进一步地，所述信号层1为氧化锆基体，所述加热层3为氧化铝基体。进一步地，所述信号电极4与参考泵电极5之间氧化锆基体的厚度为300～800um。进一步地，所述信号层1和加热层3开有导通孔8，所述导通孔8直径为0.1-1.0mm，所述导通孔8内填充有导电物质，所述导电物质为导电铂浆，所述信号层1的信号电极4和参考泵电极5通过所述导电铂浆相电连接，所述加热层3的接触电极7和加热电极6通过所述导电铂浆相电连接。进一步地，所述粘结层2为粘结玻璃釉，所述信号层1和加热层3外表面还套设有固定环9。进一步地，所述氧化锆基体由钇稳定氧化锆材料通过球磨工艺制成，其配比由90-99wt.％YSZ(钇稳定氧化锆)，1-9wt.％纯氧化铝组成，所述氧化锆为一种高温下的固体电解质，起到了氧离子迁移作用；氧化铝纯度为99.999％，能够防止氧化锆材料中硅元素团聚，从而避免硅元素降低氧化锆导电性的作用，同时能够增强氧化锆基体的强度；所述氧化铝基体由纯度为99–99.99999wt.％的氧化铝材料通过球磨工艺制成。氧化铝为一种高温绝缘性极好的材料，能够很好的对加热器电极进行绝缘保护，同时你能够防止工作过程中施加在加热器电极上的电压流入氧化锆基体，使氧化锆发生金属化反应，其金属化反应式如下:ZrO2+4e--→Zr+2O2-金属化的反应，导致氧化锆中的一部分ZrO2被剥离氧离子生成金属后，体积会减少(约减少30％)在与周围二氧化锆发生体积差之后，氧化锆基体(2)强度会降低(脆化)、很容易发生破损。进一步地，所述信号电极4和参考泵电极5由20–40wt.％铂粉，40–80wt.％氧化锆粉经配料球磨制成，且所述信号电极4和参考泵电极5均为多孔催化电极，能够在高温条件下催化氧。进一步地，所述接触电极7由纯度99–99.999wt.％的铂粉制成，加热电极6由纯度99–99.999wt.％的铂粉制成，在通电5–14V的条件下能够发热，使氧传感器达到500–800℃的工作温度。所述接触电极7用于连接外部引线输出信号。本专利技术设计的氧传感器采用流延成型、丝网印刷、高温烧结等工艺，多层陶瓷高温共烧(HTCC)技术，将氧化锆、信号电极4、氧化铝、加热电极6共烧为一个整体。氧传感器的基本元件是氧化钇稳定的二氧化锆基体，是一种固体电解质，其内、外表面覆盖一层多孔的铂膜作为电极，即信号电极4与参考泵电极5。氧化铝基加热层3经过外界供电发热，热量传递至氧化锆基信号层1，使得其达到正常的工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种参考泵电流式氧传感器，其特征在于，包括：信号层、粘结层、加热层、信号电极、参考泵电极、加热电极和接触电极，所述信号层、粘结层与加热层从上至下设置，所述信号层和加热层通过粘结层粘结在一起，所述信号层外部设置有信号电极，所述信号层内部设置有参考泵电极，所述信号电极和参考泵电极电连接，所述加热层下底面设置有接触电极，所述加热层内部设置有加热电极，所述接触电极和加热电极相电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种参考泵电流式氧传感器，其特征在于，包括：信号层、粘结层、加热层、信号电极、参考泵电极、加热电极和接触电极，所述信号层、粘结层与加热层从上至下设置，所述信号层和加热层通过粘结层粘结在一起，所述信号层外部设置有信号电极，所述信号层内部设置有参考泵电极，所述信号电极和参考泵电极电连接，所述加热层下底面设置有接触电极，所述加热层内部设置有加热电极，所述接触电极和加热电极相电连接。


2.根据根据权利要求1所述的一种参考泵电流式氧传感器，其特征在于，所述信号层为氧化锆基体，所述加热层为氧化铝基体。


3.根据权利要求2所述的一种参考泵电流式氧传感器，其特征在于，所述信号电极与参考泵电极之间氧化锆基体的厚度为300～800um。


4.根据权利要求2所述的一种参考泵电流式氧传感器，其特征在于，所述信号层和加热层开有导通孔，所述导通孔直径为0.1-1.0mm，所述导通孔内填充有导电物质，所述导电物质为导电铂浆，所述信号层的信号电极和参考泵电极通过所述导电铂浆相电连接，所述加热层的接触电极和加热电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴永文，黄宗波，王志伟，
申请(专利权)人：深圳安培龙科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44