[發(fā)明專利]一種氮氧傳感器陶瓷片芯

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010433518.X
• 申請(qǐng)日: 2020-05-21
• 公開（公告）號(hào): CN111474230B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王純強(qiáng);陳志;趙鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇惟哲新材料有限公司
• 主分類號(hào): G01N27/416
• 分類號(hào): G01N27/416
• 代理公司: 無錫盛陽(yáng)專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32227
• 代理人: 顧朝瑞

本發(fā)明提供了一種氮氧傳感器陶瓷片芯，其減少了空腔結(jié)構(gòu)從而簡(jiǎn)化了加工工藝，降低了因需要加工過多的空腔導(dǎo)致產(chǎn)品缺陷發(fā)生的可能性，同時(shí)還省略了參比氣道，不會(huì)發(fā)生因參比氣道污染導(dǎo)致傳感器失效的問題。其包括上下設(shè)置的第一至第六基片，第一基片外側(cè)安裝有外電極，第三基片和第四基片之間安裝有參比電極，第二基片中部依次設(shè)有尾氣處理腔、第一檢測(cè)腔和第二檢測(cè)腔，尾氣處理腔、第一檢測(cè)腔和第二檢測(cè)腔之間設(shè)有擴(kuò)散障，尾氣處理腔兩側(cè)前部設(shè)有擴(kuò)散障；第三基片和第四基片之間僅開設(shè)有用于安裝參比電極的安裝腔體，通過向外電極和參比電極之間施加電流，將尾氣中的中的氧氣泵入安裝腔體內(nèi)，使安裝腔體內(nèi)的氧分壓與大氣中的氧分壓一致。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氮氧傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種氮氧傳感器陶瓷片芯。

背景技術(shù)

氮氧傳感器是用來檢測(cè)柴油車尾氣中氮氧化物的一種氣體傳感器。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，出臺(tái)的排放法規(guī)中對(duì)NO_x排放限值的控制也越來越嚴(yán)格。為減少柴油車的NO_x排放，發(fā)動(dòng)機(jī)排放系統(tǒng)新增了選擇性催化還原系統(tǒng)（SCR）。其原理為當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣被排出時(shí)，噴出尿素與其混合，在SCR系統(tǒng)催化劑表面利用NH₃還原NO_x，反應(yīng)成無害的N₂。氮氧傳感器正是在這一系統(tǒng)中起到監(jiān)測(cè)NO_x含量，以控制尿素噴射量的作用。

而片式氮氧傳感器陶瓷芯是氮氧傳感器的核心部件，其原理是利用氧化鋯陶瓷在高溫下具有氧離子導(dǎo)電性制成的。氮氧傳感器陶瓷片芯一般是由六層或更多層的釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷組成的，根據(jù)功能需求分別在不同位置設(shè)置有空腔、鉑電極、氧化鋁擴(kuò)散障、氧化鋁絕緣層等。氮氧傳感器片芯的加工工藝為多層陶瓷共燒技術(shù)，具體為在生瓷上沖孔、填孔、絲網(wǎng)印刷、疊片、等靜壓、切割、燒結(jié)等，最后形成功能陶瓷片芯。一般多層陶瓷共燒工藝中的空腔制造技術(shù)是通過在生瓷上沖孔，然后在等靜壓前填入揮發(fā)材料，最后通過燒結(jié)去除揮發(fā)材料以使空腔成型。由于空腔制造時(shí)有難以保持空腔的設(shè)計(jì)尺寸和易在揮發(fā)材料燒結(jié)去除時(shí)造成缺陷等問題，造腔一直是多層陶瓷共燒工藝中的一大難點(diǎn)，因此合理避免過多，過大的空腔對(duì)降低工藝難度有十分積極的意義。

如圖1、圖2所示的一種常見的氮氧傳感器陶瓷片芯（類似結(jié)構(gòu)功能可以參照公開號(hào)為CN109298057A的一種氮氧傳感器陶瓷芯片專利申請(qǐng)），含有NO_x的尾氣從第一空腔1-1進(jìn)入，經(jīng)過第一擴(kuò)散障1-2等比例降低濃度，再經(jīng)過第二空腔1-3和第二擴(kuò)散障1-4再次等比例降低濃度，進(jìn)入第三空腔也就是第一檢測(cè)腔1-5中，尾氣中氧氣被一級(jí)泵電極1-6加電泵出，再經(jīng)過第三擴(kuò)散障1-7，進(jìn)一步降低濃度，再進(jìn)入第四空腔也就是第二檢測(cè)腔1-8中，尾氣先經(jīng)過二級(jí)泵電極1-9把剩余氧氣加電泵出，最后在測(cè)量電極1-10發(fā)生NO的分解反應(yīng)，NO分解為N₂和O₂，分解出的O₂被測(cè)量電極1-10泵出，根據(jù)測(cè)量電極1-10和外電極1-11間的泵電流，可計(jì)算出尾氣中的NO_x濃度，同時(shí)，片芯后部還設(shè)有參比氣道1-12，用于連通外部大氣環(huán)境，存儲(chǔ)參比空氣，空氣可以進(jìn)入?yún)⒈入姌O1-13上的多孔保護(hù)層1-14并擴(kuò)散到參比電極1-13。實(shí)際生產(chǎn)過程中，上述的陶瓷片芯由于具有較多的空腔結(jié)構(gòu)，不僅增加了生產(chǎn)工序的復(fù)雜性而且過多的空腔在生產(chǎn)過程中容易發(fā)生缺陷導(dǎo)致產(chǎn)品廢品率較高，另外，參比氣道1-12的設(shè)置，當(dāng)參比氣道1-12因尾氣泄漏或其他污染進(jìn)入造成參比氣道1-12中，造成空氣氧分壓下降時(shí)，氮氧傳感器將失效。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)傳統(tǒng)陶瓷片芯中空腔較多且設(shè)置參比氣道可能會(huì)導(dǎo)致傳感器失效的問題，本發(fā)明提供了一種氮氧傳感器陶瓷片芯，其減少了空腔結(jié)構(gòu)從而簡(jiǎn)化了加工工藝，降低了因需要加工過多的空腔導(dǎo)致產(chǎn)品缺陷發(fā)生的可能性，同時(shí)還省略了參比氣道，不會(huì)發(fā)生因參比氣道污染導(dǎo)致傳感器失效的問題。