[發明專利]一種車用片式結構氧傳感器及其制備方法

無效

• 申請號: 201210290835.6
• 申請日: 2012-08-16
• 公開（公告）號: CN102798653A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 江浩;簡家文;陳康;顧媛媛
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: G01N27/407
• 分類號: G01N27/407
• 代理公司: 寧波市天晟知識產權代理有限公司 33219
• 代理人: 張文忠;任漢平

技術領域

本發明涉及一種氧傳感器裝置，特別是用于檢測發動機排出廢氣中氧濃度的氧傳感器，具體地說是一種車用片式結構氧傳感器及其制備方法。

背景技術

隨著世界汽車保有量的快速增長，汽車排氣污染和能源緊張問題日趨嚴重，節約燃油和減少汽車尾氣污染已成為現代汽車工業迫在眉睫的問題。車用氧傳感器可實現對發動機尾氣氧濃度的監測，判斷發動機燃燒狀況，并反饋到電子控制燃油噴射裝置，從而精確控制燃油的噴射時間和噴射量，達到降低發動機的油耗、提升功率，減少污染排放的目的。隨著汽車尾氣排放標準的不斷提高，對車用氧傳感也提出了更高的要求。傳統管式結構的氧化鋯氧傳感器由于加熱設備和氧化鋯陶瓷分離，傳感器響應時間較長，對工作溫度的要求也相對較高。尤其是當汽車剛啟動時，發動機溫度較低，管式傳感器通常不能及時達到所需的工作溫度從而影響其性能，造成此階段汽車尾氣中有害成分含量較高，因此還很不理想，不能滿足當前節能減排的需要。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術現狀，而提供加熱體內植式設置且能在較短時間內滿足工作溫度，加快響應速度的一種車用片式結構氧傳感器及其制備方法。該傳感器結構簡單、制造方便、機械強度高、抗干擾能力強并且適于規模化生產。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種車用片式結構氧傳感器，包括由上至下依次疊置的敏感層、參比氣通道層和加熱器層，其中：加熱器層包括加熱基體和底部布設有加熱體的絕緣層組成，絕緣層設置在加熱基體上表面制有的長方形下凹區中；參比氣通道層為制有參比氣通道的參比氣通道本體，該參比氣通道與外界環境相連通；敏感層包括上、下表面分別設置有外電極層和內電極層的氧化鋯敏感基體以及包覆在外電極層上表面的多孔保護層；參比氣通道貫通參比氣通道本體的上下表面，并且參比氣通道的上下壁分別由氧化鋯敏感基體的下表面和絕緣層的上表面構成，內電極層位于參比氣通道所處的空間內，加熱體和內電極層分別引出有加熱器電極引腳和內電極引腳。

為優化上述技術方案，采取的措施還包括：

上述的加熱基體制有向下貫通加熱基體下表面的加熱器電極引出孔，加熱器電極引腳設置在加熱基體下表面的一端，并且加熱器電極引腳通過加熱器電極引出孔與加熱體電連接，氧化鋯敏感基體制有向上貫通氧化鋯敏感基體上表面的內電極引出孔，內電極引腳設置在氧化鋯敏感基體上表面的一端，并且內電極引腳通過內電極引出孔與內電極層電連接。

上述的參比氣通道氣孔的孔徑范圍為0.2mm-0.6mm，加熱基體和參比氣通道本體以及氧化鋯敏感基體的厚度均為0.2mm-0.6mm。

上述的絕緣層為采用氧化鋁材料制作的厚度為40um-80um的長方形陶瓷片體，加熱基體長方形下凹區的深度為40um-80um。

本發明還提供了一種車用片式結構氧傳感器的制備方法，該方法包括以下步驟：

A：采用具有0-10%摩爾釔含量和0-40%質量分數氧化鋁的氧化鋯材料利用流延成型技術分別制得生瓷片式具有相同材料組分的加熱基體和成型有參比氣通道的參比氣通道本體的參比氣通道層；

B：采用具有5%摩爾釔含量的氧化鋯利用流延成型技術制得生瓷片的氧化鋯敏感基體，采用氧化鋁利用流延成型技術制得流延片的絕緣層；

C：采用厚膜絲網印刷技術在上述的加熱基體的上表面和下表面一端分別印刷出加熱體和加熱器電極引腳，制得加熱器坯件；

D：采用機械沖孔在上述加熱器坯件上的加熱器電極引腳處沖出加熱器電極引出孔，并在加熱器電極引出孔中注入用于連通加熱器電極引腳和加熱體的導體材料后將上述的絕緣層疊置在加熱體上，制得加熱器層；

E：采用厚膜絲網印刷技術在上述氧化鋯敏感基體的上表面上分別印刷出外電極層和內電極引腳，并同時在氧化鋯敏感基體的下表面上印刷出內電極層，制得含電極層的敏感基體坯件；

F：采用機械沖孔在上述敏感基體坯件的內電極引腳處沖出內電極引出孔，并在內電極引出孔中注入用于連通內電極層和內電極引腳的導體材料，制得敏感層坯件；

G：采用厚膜絲網印刷技術在敏感層坯件上的外電極層上表面印制出多孔保護層，制得敏感層；

H：將上述步驟D中制得的加熱器層和步驟A中制得的參比氣通道層以及步驟G中制得的敏感層依層次準確堆疊在一起，通過疊層熱壓形成整體，在低溫爐中低溫排膠，高溫爐中保溫一段時間后燒結成型，制得本產品。

上述的步驟C中加熱體的材料為具有正溫度電阻特性的金屬材料。

上述的步驟G中的多孔保護層的材料為鎂鋁尖晶石。