[发明专利]一种新型极限电流型片式氧传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种片式氧传感器，具体说是一种结构合理、工艺简单、成品率高且产品性能稳定的新型极限电流型片式氧传感器。

背景技术

目前二氧化锆基传感器主要包括氧传感器和NOx传感器，用于空燃比控制的氧传感器按工作原理分类，可分为三类：(1)浓差电池型；(2)电化学泵型；(3)氧化物半导体型。在三种氧传感器中，只有电化学泵型氧传感器用于稀薄燃烧系统中，电化学泵型氧传感器又分为极限电流型氧传感器和宽域氧传感器。

丰田公司1984年首次应用的稀薄燃烧控制系统。该系统的目的是，提高燃料的利用率，在保证有害气体的排放量低于规定值的基础上。控制空燃比在一个有限的范围内(14.7≤A/F≤23)是非常必要的，因为通过增大空燃比，在稀薄燃烧的范围(A/F>20)燃烧，可以使NOx的浓度降低到允许范围之内。但如果继续增大空燃比容易使发动机熄火，引起输出功率下降，同时由于不充分燃烧，污染反而更加严重。为了控制空燃比，在稀薄燃烧系统中，也要用到氧传感器来控制发动机废气的空燃比。而它利用的是稀薄空燃比传感器(即极限电流型氧传感器)。

目前国内极限电流型氧传感器还没有摆脱长期依赖进口的状况，主要是被日本的产品所垄断，日本极限电流型氧传感器主要采用氧化铝和氧化锆流延片叠合的制造技术，本发明是基于二氧化锆流延片为陶瓷主体进行设计的一种极限电流型氧传感器，其结构简单，制备工艺简单，成本低廉。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、工艺稳定、性能好，成本低的新型极限电流型氧传感器。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种新型片式氧传感器，由扩散障碍层、化学泵反应层、空气参比通道层以及加热层由上至下依次叠合后烧结而成。

所述扩散障碍层为扩散障碍层流延基片7；

所述化学泵反应层包括由上至下依次叠合的第一层流延基片1和第二层流延基片2，在第一层流延基片1的上表面印刷有化学泵外电极11，在化学泵外电极11上分布有化学泵外电极上表面绝缘10和化学泵外电极下表面绝缘12，在化学泵外电极11的头部四周印刷有陶瓷粘结剂层8，在化学泵外电极的头部印刷有有机挥发层9，该有机挥发层9在烧结后消失，陶瓷粘结剂层8位于扩散障碍层流延片7的下方；第二层流延基片2的下表面印刷有化学泵内电极16，在化学泵内电极16上分布有内化学泵内电极的上表面绝缘15和化学泵内电极下表面的绝缘17；为了导出化学泵内电极16的引线，在第一层流延基片1的引脚处开有第一层流延基片化学泵内电极引出孔引出孔13，及在第二层流延基片2的引脚处开有第二层流延基片化学泵内电极引出孔14；

所述空气参比通道层包括由上至下依次叠合的第三层流延基片3和第四层流延基片4，所述第三层流延基片3的上表面设置有一端封闭的空气参比通道19，空气参比通道19内完全填充空气参比通道挥发片18，空气参比通道挥发片18在烧结后消失；

所述加热层包括由上至下依次叠合的第五层流延基片5和第六层流延基片6，在第五层流延基片5的上表面设置有一加热电极21，所述加热电极21的上表面与下表面分别设置有加热电极上表面绝缘20与加热电极上表面绝缘22，在第六层流延基片6的下表面设置有一加热引脚电极26，在第六层流延基片6下表面与加热引脚电极26上表面之间还设置有加热引脚绝缘层25；在第五层流延基片5上开有第五层流延基片加热电极引出孔23，在第六层流延基片6上开有第六层流延基片加热电极引出孔24。

所述第一层流延基片1，第二层流延基片2，第三层流延基片3，第四层流延基片4，第五层流延基片5，第六层流延基片6均为氧化锆流延基片，其厚度均为250±5um。

所述氧化锆基片以5mol氧化钇稳定氧化锆为主要粉体，加入溶剂、分散剂、粘结剂和增塑剂，通过球磨法制成流延浆料，在经流延机流延烘干定型，裁片，冲孔而成。

所述氧化锆粉体、溶剂、分散剂、粘结剂、增塑剂的质量比为：1000:(300～500):(10～30):(50～80):(20～40)。

所述扩散障碍层流延基片以5mol氧化钇稳定氧化锆为主要粉体，以纳米炭黑为造孔剂，加入溶剂、分散剂、粘结剂和增塑剂，通过球磨法制成流延浆料，在经流延机流延烘干定型，裁片，冲孔而成。

所述氧化锆粉体、碳粉、溶剂、分散剂、粘结剂、增塑剂的质量比为：1000:（10～100）:(300～500):(10～30):(50～80):(20～40)。