排气传感器制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种同时展现出增强的防浸水性和功能性的排气传感器。所公开的是一种排气传感器（１０），所述排气传感器是多层的且暴露于排气路径内的空间。排气传感器（１０）包括：电解质层（２０），其位于排气电极（２４）与大气电极（２２）之间；大气层形成层（１６），其形成为朝向大气电极（２２）以形成大气层，大气电极（２２）暴露于所述大气层；防扩散层（２６），其是多孔的且形成为朝向排气电极（２４）以控制到达排气电极（２４）的排气的流量；以及捕集层（３０），其是多孔的且形成为覆盖暴露于排气路径内的空间的整个部分。捕集层（３０）包括覆盖靠近防扩散层（２６）的气体入口／出口部分（２６ａ）的区域的捕集层（３０ａ）、以及覆盖未被捕集层（３０ａ）覆盖的其它区域的另一捕集层（３０ｂ）。捕集层（３０ａ）比捕集层（３０ｂ）薄、或具有更高的孔隙率或者被省略。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种排气传感器，并且尤其是涉及一种排气传感器的结构。
技术介绍
例如在JP-A-2003-322632中公开的常规的多层气体传感器即使当小水滴附着至传感器元件时也防止其传感器元件破裂。至少，由多孔粘附层和多孔表面层所组成的多孔防护层形成在气体传感器前端的整个外周表面上，该外周表面将暴露于待测量的气体。该多孔防护层以如下方式形成当从元件的四个纵向延伸的拐角测量时，其厚度为至少20 m(微米)。因此，即使当小水滴附着至元件的易于破裂的拐角时，该小水滴散布在多孔防护层内，从而有效防止元件破裂。 专利文献1 :JP-A-2003-322632 专利文献2 :JP-A-2007-206082 非专利文献1 :JIII技术公开杂志No. 2002-63
技术实现思路
待由专利技术解决的问题 使用上述常规气体传感器通常就是这样，随着覆盖排气传感器的传感器元件的暴 露于排气的整个外周表面的多孔层的厚度增加，排气传感器的防浸水性增强。但是，多孔层 厚度的这种增加会过度限制排气到达排气侧电极的速度。这削弱了传感器的输出响应。此 外，排气组分在发动机停机的时长期间附着至多孔层。当所附着的排气组分在用于冷起动 的发动机预热期间脱附时，该排气组分在电极附近改变。这导致传感器的输出偏离正常。多 孔层变得越厚，则附着的排气组分的量越大。因此，多孔层厚度的增大会增加传感器输出偏 离正常的时长，从而影响系统的空燃比控制性能。 已完成本专利技术以解决以上问题。本专利技术的目的在于提供一种同时展现出增强的防浸水性和功能性的排气传感器。 解决问题的手段 本专利技术的第一方面是一种排气传感器，所述排气传感器是多层的且暴露于内燃发 动机排气路径内的空间，所述排气传感器包括 电解质层，所述电解质层位于排气电极与大气电极之间以允许氧离子在所述电极 之间移动； 大气层形成层，所述大气层形成层设置在所述电解质层的大气电极侧以形成大气 层，所述大气电极暴露于所述大气层； 防扩散层，所述防扩散层是多孔的且设置在所述电解质层的排气电极侧以控制到 达所述排气电极的排气的流量；以及 捕集层，所述捕集层是多孔的且形成为覆盖暴露于所述排气路径内的所述空间的 整个部分； 其中，所述捕集层包括第一捕集层和第二捕集层，所述第一捕集层覆盖靠近所述 防扩散层的气体入口 /出口部分的区域，而所述第二捕集层覆盖未被所述第一捕集层覆盖 的其它区域，所述第一捕集层比所述第二捕集层薄。本专利技术的第二方面是如第一方面所述的排气传感器，进一步包括 加热器层，在所述加热器层中嵌入加热器以加热所述电解质层； 其中，所述第二捕集层形成为覆盖靠近所述加热器层的区域。 本专利技术的第三方面是一种排气传感器，所述排气传感器是多层的且暴露于内燃发 动机排气路径内的空间，所述排气传感器包括 电解质层，所述电解质层位于排气电极与大气电极之间以允许氧离子在所述电极 之间移动； 大气层形成层，所述大气层形成层设置在所述电解质层的大气电极侧以形成大气 层，所述大气电极暴露于所述大气层； 防扩散层，所述防扩散层是多孔的且设置在所述电解质层的排气电极侧以控制到 达所述排气电极的排气的流量；以及 捕集层，所述捕集层是多孔的且形成为覆盖暴露于所述排气路径内的所述空间的 整个部分； 其中，所述捕集层包括第一捕集层和第二捕集层，所述第一捕集层覆盖靠近所述防扩散层的气体入口 /出口部分的区域，而所述第二捕集层覆盖未被所述第一捕集层覆盖的其它区域，所述第一捕集层的孔隙率比所述第二捕集层的孔隙率高。 本专利技术的第四方面是如第三方面所述的排气传感器，进一步包括 加热器层，在所述加热器层中嵌入加热器以加热所述电解质层； 其中，所述第二捕集层形成为覆盖靠近所述加热器层的区域。 本专利技术的第五方面是如第三方面或第四方面所述的排气传感器，其中，所述第一 捕集层的厚度与所述第二捕集层的厚度相等。 本专利技术的第六方面是一种排气传感器，所述排气传感器是多层的且暴露于内燃发 动机排气路径内的空间，所述排气传感器包括 电解质层，所述电解质层位于排气电极与大气电极之间以允许氧离子在所述电极 之间移动； 大气层形成层，所述大气层形成层设置在所述电解质层的大气电极侧以形成大气 层，所述大气电极暴露于所述大气层； 防扩散层，所述防扩散层是多孔的且设置在所述电解质层的排气电极侧以控制到 达所述排气电极的排气的流量；以及 捕集层，所述捕集层是多孔的且形成为覆盖暴露于所述排气路径内的所述空间的 部分； 其中，所述捕集层形成为覆盖除所述防扩散层的气体入口 /出口部分附近区域之 外的区域。 本专利技术的第七方面是如第六方面所述的排气传感器，进一步包括 加热器层，在所述加热器层中嵌入加热器以加热所述电解质层； 其中，所述捕集层形成为覆盖靠近所述加热器层的区域。 专利技术的优点 在多层排气传感器中，多孔的捕集层形成为覆盖内燃发动机排气路径中的暴露部 分的整个表面。当以捕集层覆盖排气传感器时，可有效减少当传感器被浸在排气中的水中 时所经历的热冲击。因此，可有效抑制裂纹等的产生。同时，捕集层在发动机停机的时长期 间吸附排气路径中的排气组分，并在预热时长期间使已吸附组分脱附。因此，当在防扩散层 的气体入口 /出口部分的附近设置厚的捕集层时，脱附的已吸附组分被大量引入防扩散层 内。这导致传感器的输出长时间偏离正常。依据本专利技术的第一方面，覆盖防扩散层的气体 入口 /出口部分的附近区域的第一捕集层比覆盖其它部分的第二捕集层薄。因此，本专利技术 有效减少了被引入防扩散层内的脱附的排气组分的量，从而縮短了传感器输出偏离正常的 时长。这能够同时提高传感器的防浸水性和功能性。 根据本专利技术的第二方面，排气传感器包括加热器层，在该加热器层中嵌入加热器 以加热电解质层。此外，比第一捕集层厚的第二捕集层形成为覆盖加热器层的附近区域。由 于加热器层的温度高于其它部分，所以加热器层有可能由于浸水所引起的热冲击而破裂。 因此，本专利技术有效提高了加热器层附近区域的防浸水性。 在多层排气传感器中，多孔的捕集层形成为覆盖内燃发动机排气路径中的暴露部 分的整个表面。多孔的捕集层的孔隙率越低，则由浸水引起的热冲击被减少的程度越大。因 此，当以低孔隙率的捕集层覆盖排气传感器时，能够有效抑制由于浸水所引起的裂纹等的 产生。同时，捕集层在发动机停机的时长期间吸附排气路径中的排气组分，并在预热时长期 间使已吸附组分脱附。多孔的捕集层的孔隙率越高，则其表面积越小，由此能够吸附的排气 组分的量变得越小。因此，当在防扩散层的气体入口 /出口部分附近设置低孔隙率的捕集 层时，大量排气组分被吸附。这导致传感器的输出长时间偏离正常。依据本专利技术的第三方 面，覆盖防扩散层的气体入口/出口部分的附近区域的第一捕集层具有比覆盖其它部分的 第二捕集层高的孔隙率。因此，本专利技术不仅有效縮短了排气传感器的输出偏离正常的时长 而且有效抑制了由于浸水所引起的裂纹等的产生。 依据本专利技术的第四方面，排气传感器包括加热器层，在该加热器层中嵌入加热器 以加热电解质层。此外，具有比第一捕集层低的孔隙率的第二捕集层形成为覆盖加热器层 的附近区域。由于加热器层的温度高于其它部分，所以加热器层有可能由于浸水所引起的 热冲击而破裂。因此，本专利技术有效提高了加热器层附近区域的防浸水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种排气传感器，所述排气传感器是多层的且暴露于内燃发动机排气路径内的空间，所述排气传感器包括：电解质层，所述电解质层位于排气电极与大气电极之间以允许氧离子在所述电极之间移动；大气层形成层，所述大气层形成层设置在所述电解质层的大气电极侧以形成大气层，所述大气电极暴露于所述大气层；防扩散层，所述防扩散层是多孔的且设置在所述电解质层的排气电极侧以控制到达所述排气电极的排气的流量；以及捕集层，所述捕集层是多孔的且形成为覆盖暴露于所述排气路径内的所述空间的整个部分；其中，所述捕集层包括第一捕集层和第二捕集层，所述第一捕集层覆盖靠近所述防扩散层的气体入口／出口部分的区域，而所述第二捕集层覆盖未被所述第一捕集层覆盖的其它区域，所述第一捕集层比所述第二捕集层薄。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：青木圭一郎，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]