[發明專利]一種平面型氧傳感器

無效

• 申請號: 201410387830.4
• 申請日: 2014-08-08
• 公開（公告）號: CN104374818A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: 王鐵;吳鑫娣
• 申請（專利權）人: 杭州納瑙新材料科技有限公司
• 主分類號: G01N27/60
• 分類號: G01N27/60
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于傳感器技術，具體是一種測量氧氣的傳感器，適用于汽車及其他內燃機尾氣中的氧氣，氫氣和碳氫化合物測量。?

背景技術

在內燃機，特別是汽車，控制系統中，氧傳感器，三元催化與電子控制供油是內燃機控制的核心。現在使用的最廣泛的車用氧傳感器是檢測理論空燃比型氧傳感器，它提供的信息使得發動機保持在理論空燃比附近工作，達到最佳燃油效率；裝在三元催化器后的氧傳感器能使三元催化處于最佳工作區域。?

現在使用的最廣泛的車用氧傳感器是濃差電勢型氧化鋯傳感器，主要采用片式結構；由于傳統的管式結構的氧傳感器反應時間較慢，它在逐步被新型的片式結構氧傳感器替代。目前的片式結構氧傳感器包括氧化鋯基體，一個敏感電極及一個參考電極；氧化鋯基體的材料為氧化釔穩定氧化鋯，敏感電極均位于氧化鋯基體上。在敏感電極上，加上多孔陶瓷涂層，用于與被測氣體接觸，參考電極均位于氧化鋯基體的另一面，用于與空氣接觸。假如被測氣體是氧氣，那么電極兩邊的氧氣濃差會產生電勢，電勢突變發生在理論空燃比。然而，在實際的發動機廢氣中，有氧和各種可燃氣體，如，氫氣，一氧化碳和烴類共存，造成電勢突變偏離理論空燃比。這樣用于優化燃料效率，氧傳感器需要經常校準。

發明內容

本發明提供了一種新型的氧傳感器。它包括氧化鋯基體，二個敏感電極及一個參考電極；氧化鋯基體的材料為氧化釔穩定氧化鋯，二個敏感電極均位于氧化鋯基體上。在二個敏感電極上，加上一層不同厚度的多孔，或者不同空穴的多孔陶瓷涂層，用于與被測氣體接觸，參考電極均位于氧化鋯基體的另一面，用于與空氣接觸。二個敏感電極分別與參考電極電連接。?

本發明是目前片式氧傳感器的改進，增加了一個敏感電極，同時在這敏感電極上，加上一層不同厚度的多孔，或者不同空穴的多孔陶瓷涂層。

作為上述技術方案的改進，敏感電極上的多孔陶瓷涂層由氧化釔穩定氧化鋯制成，或者由氧化鋁和氧化釔穩定氧化鋯的復合材料組成，或者由其他同氧化釔穩定氧化鋯匹配的氧化物的復合材料組成。

作為上述技術方案的最進一步的改進，氧化鋯基體為三氧二釔含量為5~12mole%的氧化鋯材料制成。

作為上述技術方案的最進一步的改進，該傳感器還包括加熱器，加熱器有加熱電阻與加熱層組成；加熱器與氧化鋯基體之間有供參考電極與空氣連接的空氣通道。

作為上述技術方案的最進一步的改進，加熱層使用導熱性能好的氧化鋁與氧化鋯的復合材料制成。氧化鋁的含量為5~40%。氧化鋯為三氧二釔含量為5~12mole%的氧化鋯材料制成。

作為上述技術方案的最進一步的改進，加熱電阻由金屬鉑制成。電極也由金屬鉑制成。

基體可采用陶瓷流延等方法制造，電極和加熱電阻可采用絲網印刷方式制備，多孔陶瓷涂層也可采用絲網印刷方式制備。

本發明的平面型氧傳感器，用于測量混合可燃氣體中氧氣含量，工作溫度范圍在350~800?^oC。本發明在單一敏感電極平面型氧傳感器上，提高了氧傳感器的穩定性，有內部自校準能力，同時有制作工藝簡單的特點。

附圖說明

圖1為本發明提供的氧傳感器的結構示意圖。?

圖2為本發明提供的一種具體實例氧傳感器的結構示意圖。?

圖3為采用圖2所示結構，電極2和電極3的在不同空燃比下的電勢。?

?[0007]具體實施方式：

為了將本發明解釋更清楚，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步的說明。

如圖2，平面型氧傳感器由氧化鋯基體?1，二個敏感電極2，3及一個參考電極?4組成。氧化鋯基體1的材料為氧化釔穩定氧化鋯，二個敏感電極2和3均位于氧化鋯基體1上。在二個敏感電極上，加上一層不同厚度的多孔，或者不同空穴的多孔陶瓷涂層?5，6，用于與被測氣體接觸，參考電極4均位于氧化鋯基體1的另一面，用于與空氣接觸?9。二個敏感電極2，3分別與參考電極4電連接。

為了提高平面型氧傳感器的靈敏度，該傳感器還設置加熱器。加熱器由加熱層10，11和加熱電阻12組成，加熱器和加熱層10，11之間絕緣。加熱器的功能是將傳感器加熱到350~800?^oC工作溫度范圍。為了更好的導熱，加熱層10，11可以采用導熱比較好的絕緣材料，如氧化鋁，或者由氧化鋁和氧化釔穩定氧化鋯的復合材料制成。加熱電阻12由白金制成。連接電極2，3，4的引線也由金屬鉑制成。

加熱層10和氧化鋯基體?1之間有設置空氣通道9供參考電極4與空氣接觸。