專利名稱：一種片式氧傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳感器，尤其涉及一種汽車電噴發(fā)動機用片式氧傳感器，該氧傳感器用于控制汽車發(fā)動機中空氣和燃料比例，以使汽車燃料燃燒更加充分。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代汽車發(fā)動機所采用的尾氣排放檢測系統(tǒng)，其工作過程為檢測發(fā)動機汽缸燃燒后排放的廢氣中的氧濃度，與理想燃燒狀態(tài)下生成的尾氣的氧濃度進行比較，通過反饋控制供給發(fā)動機的空氣和燃氣比例，來實現(xiàn)控制尾氣有害物質(zhì)量減少的目的。其核心部件就是氧傳感器。為此近年來很多科研機構(gòu)和大學院校以及公司企業(yè)都在致力于研究新型平板式氧傳感器?，F(xiàn)在成熟的氧傳感器由三層扁平平板狀氧化鋯板組成，其中外面一層作為敏感元件，Pt電極分別制備于敏感元件兩個平面上形成內(nèi)外工作電極，中間層氧化鋯基體內(nèi)部帶有空氣通道，另外一層包含微型加熱電路，起加熱體功能。最后將三層氧化鋯基體燒結(jié)為一體，這樣就實現(xiàn)了自帶加熱功能的氧傳感器結(jié)構(gòu)，達到工作溫度的時間大大縮短的目的。但是這種氧傳感器依然存在問題。這種傳感器敏感度不夠，由于三層基體均采用氧化鋯作為基材，而氧化鋯的導熱率只有3W/(m*K)，其導熱速度過慢，在底層包含微型加熱電路的氧化鋯基體層產(chǎn)生的熱量傳遞到位于上層的敏感元件處的時間過長，使得傳感器在剛開始后的相當長的一端時間內(nèi)無法檢測到汽車尾氣中的氧含量，從而無法及時對燃控比作出調(diào)整，這也間接地增加了燃料的投入且對環(huán)境的污染程度更加嚴重；其次，因氧化鋯的導熱率只有3W/(m*K)，其加熱電路中需要耗費更多的電能才能獲得等量的熱量，其耗能嚴重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種加熱效率高、響應速度快、強度更高的片式氧傳感器。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明包括由下至上依次疊加的陶瓷加熱器、氧化鋁基體和氧化鋯基體三個部分，在所述氧化鋁基體上設置有參比空氣通道，在所述氧化鋯基體的上下兩個面上分別貼有內(nèi)工作電極和外工作電極，所述外工作電極上印有多孔保護層，在所述氧化鋁基體和所述氧化鋯基體之間印有氧化鋁印刷層和氧化鋯印刷層，所述氧化鋁印刷層印在所述氧化鋁基體上側(cè)面上，所述氧化鋯印刷層印在所述氧化鋯基體的下側(cè)面上。所述氧化鋯印刷層以氧化鋯作為主體，加入氧化釔作為穩(wěn)定劑，再添加2 5%的氧化鋁，采用PVB作為粘結(jié)劑制作成與所述氧化鋯基體粘結(jié)劑相同體系的印刷漿料。所述氧化鋁印刷層和所述氧化鋯印刷層上留有與所述參比空氣通道形狀相同的缺口，在壓合所述陶瓷加熱器、所述氧化鋁基體和所述氧化鋯基體三部分時，所述內(nèi)工作電極處于所述參比空氣通道中。所述陶瓷加熱器由陶瓷加熱體1、陶瓷加熱體I1、設置在所述陶瓷加熱體I與所述陶瓷加熱體II之間的加熱電路以及與所述加熱電路電連接的加熱電極構(gòu)成。所述片式氧傳感器采用等靜壓把所述陶瓷加熱器、所述氧化鋁基體和所述氧化鋯基體壓合成氧傳感器生坯，然后經(jīng)1400 150(TC燒制而成。本發(fā)明的有益效果是由于本發(fā)明包括由下至上依次疊加的陶瓷加熱器、氧化鋁基體和氧化鋯基體三個部分，在所述氧化鋁基體上設置有參比空氣通道，在所述氧化鋯基體的上下兩個面上分別貼有內(nèi)工作電極和外工作電極，所述外工作電極上印有多孔保護層，在所述氧化鋁基體和所述氧化鋯基體之間印有氧化鋁印刷層和氧化鋯印刷層，所述氧化鋁印刷層印在所述氧化鋁基體上側(cè)面上，所述氧化鋯印刷層印在所述氧化鋯基體的下側(cè)面上，所以，通過在所述氧化鋁基體和所述氧化鋯基體之間印制氧化鋁印刷層和氧化鋯印刷層，在所述陶瓷加熱器、所述氧化鋁基體和所述氧化鋯基體三部分壓合在一起時，所述氧化鋁印刷層和氧化鋯印刷層作為過渡層，使所述氧化鋁基體和所述氧化鋯基體的異質(zhì)結(jié)合度提高，從而提高本發(fā)明的片式氧傳感器的密封性和抗震性，提高了本發(fā)明的強度；本發(fā)明以氧化鋁基體設置在陶瓷加熱器與氧化鋯基體之間，而氧化鋁的導熱率為20 30 W/(m*K)，其導熱效率極高，從所述陶瓷加熱器上產(chǎn)生的熱量快速地通過所述氧化鋁基體到達所述內(nèi)工作電極和外工作電極這一對敏感元件，使本發(fā)明在檢測汽車尾氣中的氧濃度時敏感度更高，檢測的時間更短，從而使本發(fā)明的響應速度更快，其加熱效率也更高。由于所述氧化鋯印刷層以氧化鋯作為主體，加入氧化釔作為穩(wěn)定劑，再添加2 5%的氧化鋁，采用PVB作為粘結(jié)劑制作成與所述氧化鋯基體粘結(jié)劑相同體系的印刷漿料，本發(fā)明在氧化鋯主體中加入氧化鋁，從而增加了氧化鋯與氧化鋁之間的結(jié)合度，同時采用PVB作為粘結(jié)劑制作成與所述氧化鋯基體粘結(jié)劑相同體系的印刷漿料，所以，在壓制本發(fā)明生坯過程中，所述氧化鋁基體與所述氧化鋯基體之間的結(jié)合更加緊密，同時解決了氧化鋁和氧化鋯兩種不同材料共燒困難的問題，也增強了本發(fā)明的強度。由于本發(fā)明采用等靜壓把所述陶瓷加熱器、所述氧化鋁基體和所述氧化鋯基體壓合成氧傳感器生坯，然后經(jīng)1400 1500°C燒制而成，所以，本發(fā)明的制作工藝簡單，大大減少了生產(chǎn)原料的投入以及人工的投入，從而大大地降低了生產(chǎn)成本。


圖1是本發(fā)明的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本實施例中，本發(fā)明包括由下至上依次疊加的陶瓷加熱器1、氧化鋁基體2和氧化鋯基體3三個部分。在所述氧化鋁基體2上設置有參比空氣通道21，在所述氧化鋯基體3的上下兩個面上分別貼有內(nèi)工作電極31和外工作電極32，所述外工作電極32上印有多孔保護層33。所述多孔保護層33的材料一般為鋁尖晶石微粉。在所述氧化鋁基體2和所述氧化鋯基體3之間印有氧化鋁印刷層4和氧化鋯印刷層5，所述氧化鋁印刷層4印在所述氧化鋁基體2上側(cè)面上，所述氧化鋯印刷層5印在所述氧化鋯基體3的下側(cè)面上。位于所述氧化鋯基體3上、下兩面的內(nèi)工作電極31和外工作電極32測量所述氧化鋯基體3上下兩面之間的氣體的氧濃度差，并根據(jù)測量數(shù)據(jù)輸出控制電壓，控制噴油量從而使發(fā)動機的燃空比達到最佳。在所述氧化鋁基體2與所述氧化鋯基體3之間印制一層氧化鋁印刷層和一層氧化鋯印刷層，在所述陶瓷加熱器1、所述氧化鋁基體2和所述氧化鋯基體3三部分壓合在一起的過程中，所述氧化鋁印刷層4和所述氧化鋯印刷層5結(jié)合在一起，所述氧化鋁印刷層4與位于其下的氧化鋁基體2結(jié)合，所述氧化鋯印刷層5與位于其上的氧化鋯基體3相結(jié)合，在這一同質(zhì)結(jié)合過程中，所述氧化鋁基體2和所述氧化鋯基體3之間的結(jié)合將更加緊密，從而提高了本發(fā)明的強度。所述氧化鋁基體2和所述氧化鋯基體3均采用流延基片。所述氧化鋯印刷層5以氧化鋯作為主體，加入氧化釔作為穩(wěn)定劑，再添加2 5%的氧化鋁，采用PVB作為粘結(jié)劑制作成與所述氧化鋯基體粘結(jié)劑相同體系的印刷漿料。所述氧化鋁印刷層4和所述氧化鋯印刷層5上留有與所述參比空氣通道21形狀相同的缺口，在壓合所述陶瓷加熱器1、所述氧化鋁基體2和所述氧化鋯基體3三部分時，所述內(nèi)工作電極31處于所述參比空氣通道21中，且與其中的空氣連通。所述陶瓷加熱器I由陶瓷加熱體I 11、陶瓷加熱體II 12、設置在所述陶瓷加熱體I 11與所述陶瓷加熱體II 12之間的加熱電路13以及與所述加熱電路13電連接的加熱電極14構(gòu)成。加熱器采用陶瓷制成，而陶瓷具有耐高溫、傳熱快、絕緣良好的優(yōu)點，所以本發(fā)明以陶瓷作為加熱體能使傳熱效率更高，傳熱更快，絕緣性能好。本發(fā)明采用等靜壓把所述陶瓷加熱器1、所述氧化鋁基體2和所述氧化鋯基體3壓合成氧傳感器生坯，然后經(jīng)1400 1500°C燒制而成。本發(fā)明涉及一種汽車電噴發(fā)動機用平板式氧化鋯氧傳感器的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種平板式氧傳感器及其制備方法。其包括陶瓷加熱器、氧化鋯基體、發(fā)熱電路、工作電極、多孔保護層、參比空氣通道、氧化鋁基體。陶瓷加熱器由氧化鋁制成，內(nèi)有加熱線路，氧化鋁基體內(nèi)有參比空氣通道，氧化鋯基體兩面布有內(nèi)外工作電極，氧化鋯基體外工作電極上印有多孔保護層。該設計提高了氧傳感器的強度，利用氧化鋁比氧化鋯導熱更高，使熱量能迅速傳導到氧化鋯基體，提高了氧傳感器的響應速度，該發(fā)明易于生產(chǎn)且一定程度上降低了成本。本發(fā)明可應用于汽車發(fā)動機尾氣檢測技術(shù)領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種片式氧傳感器，其特征在于它包括由下至上依次疊加的陶瓷加熱器(I)、氧化鋁基體(2)和氧化鋯基體(3)三個部分，在所述氧化鋁基體(2)上設置有參比空氣通道(21)，在所述氧化鋯基體(3)的上下兩個面上分別貼有內(nèi)工作電極(31)和外工作電極 (32)，所述外工作電極(32)上印有多孔保護層(33)，在所述氧化鋁基體(2)和所述氧化鋯基體(3)之間印有氧化鋁印刷層(4)和氧化鋯印刷層(5)，所述氧化鋁印刷層(4)印在所述氧化鋁基體(2)上側(cè)面上，所述氧化鋯印刷層(5)印在所述氧化鋯基體(3)的下側(cè)面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種片式氧傳感器，其特征在于所述氧化鋯印刷層(5)以氧化鋯作為主體，加入氧化釔作為穩(wěn)定劑，再添加2 5%的氧化鋁，采用PVB作為粘結(jié)劑制作成與所述氧化鋯基體粘接劑相同體系的印刷漿料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種片式氧傳感器，其特征在于所述氧化鋁印刷層(4)和所述氧化鋯印刷層(5)上留有與所述參比空氣通道(21)形狀相同的缺口，在壓合所述陶瓷加熱器(I)、所述氧化鋁基體(2)和所述氧化鋯基體(3)三部分時，所述內(nèi)工作電極(31)處于所述參比空氣通道(21)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種片式氧傳感器，其特征在于所述陶瓷加熱器(I)由陶瓷加熱體I (11)、陶瓷加熱體II (12)、設置在所述陶瓷加熱體I (11)與所述陶瓷加熱體II (12)之間的加熱電路(13)以及與所述加熱電路(13)電連接的加熱電極(14)構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的一種片式氧傳感器，其特征在于所述片式氧傳感器采用等靜壓把所述陶瓷加熱器(I)、所述氧化鋁基體(2 )和所述氧化鋯基體(3 )壓合成氧傳感器生坯，然后經(jīng)1400 1500°C燒制而成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種加熱效率高、響應速度快、強度更高的片式氧傳感器。本發(fā)明包括由下至上依次疊加的陶瓷加熱器(1)、氧化鋁基體(2)和氧化鋯基體(3)三個部分，在所述氧化鋁基體(2)上設置有參比空氣通道(21)，在所述氧化鋯基體(3)的上下兩個面上分別貼有內(nèi)工作電極(31)和外工作電極(32)，所述外工作電極(32)上印有多孔保護層(33)，在所述氧化鋁基體(2)和所述氧化鋯基體(3)之間印有氧化鋁印刷層(4)和氧化鋯印刷層(5)，所述氧化鋁印刷層(4)印在所述氧化鋁基體(2)上側(cè)面上，所述氧化鋯印刷層(5)印在所述氧化鋯基體(3)的下側(cè)面上。本發(fā)明可應用于汽車發(fā)動機尾氣檢測技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號G01N27/00GK103018283SQ20121056717
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者向軍 申請人:珠海市香之君電子有限公司