[实用新型]管式双电池型宽域氧传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及氧传感器技术领域，尤其是一种管式双电池型宽域氧传感器。

背景技术

随着汽车尾气排放法规和发动机控制技术的日益提高，传统的浓差型氧传感器在测量精度和测量范围上都无法满足发动机控制系统的要求，因此基于极限电流原理的双电池型宽域氧传感器应运而生。目前已有的双电池型宽域氧传感器都是片式结构的，这种结构一般是通过流延成型技术获得氧化锆基片，通过切割和打孔加工成所需的形状，再通过丝网印刷和层压共烧技术将氧化锆基体和加热电路、金属铂电极、多孔保护层和扩散障碍层集成一体，从而形成浓差电池管和极限电流泵电池管的双电池结构，并包含加热器，扩散障碍层和多孔保护层。通过调整扩散障碍层的厚度以及形成的空隙大小和密度，可以获得相对稳定的极限电流大小。

在工作状态下，通过闭环控制器在泵电池管内外电极端施加泵电压产生一定的泵电流，使得浓差电池管的测量电极参比电极两端产生450mV左右的电压，而该泵电流的输出特性在空燃比大于1也即稀薄燃烧阶段是线性的正电流，在空燃比等于1时为0，而在空燃比小于1时输出负电流，这样该氧传感器就可以在很宽的空燃比范围内进行测量，从而使得其除了实现λ=1的控制外，还可以进行发动机稀薄燃烧控制、柴油发动机和CNG发动机控制、工业燃烧控制以及尾气精确测量等。

该片式双电池型宽域氧传感器为了在低泵电压下获得较高的测量精度，需要将传感和测量部位的温度一直维持在700~800°C之间；与此同时为了获得更快的启动时间以满足高排放法规的要求，其集成的加热电路必须具有足够高的加热功率。这样以来，由于片式结构本身的不对称和不规则引起自身抗热振性能下降，会导致其稳定性和使用寿命下降。此外，同传统的浓差型传感器仅需2到3层结构相比，该双电池型宽域氧传感器需要集成5层甚至更多的功能层，从而导致其制造工艺的复杂度大幅提高，生产效率和成品率较难控制。

发明内容

为了克服现有的氧传感器制造工艺复杂的不足，本实用新型提供了一种管式双电池型宽域氧传感器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种管式双电池型宽域氧传感器，它包括内氧化锆管、外氧化锆管、加热棒和闭环控制器，所述内氧化锆管的外表面和外氧化锆管的内表面相互吻合，所述内氧化锆管和外氧化锆管叠加后在其顶端留有扩散腔，所述内氧化锆管的内表面设有参比气体通道，所述参比气体通道设置铂电极形成参比电极，所述内氧化锆管的外表面设置测量电极，且与外氧化锆管的内表面相切形成泵电池管的内电极，所述外氧化锆管的外表面设置泵电池管外电极，所述外氧化锆管的顶部开有小孔，并设有填充扩散层的扩散障碍孔，所述外氧化锆管的外层设置多孔外电极保护层。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述内氧化锆管作为浓差电池管，所述外氧化锆管作为极限电流泵电池管。

本实用新型的有益效果是，用本实用新型制备出的管式双电池型宽域氧传感器结构简单、工艺难度小，在内置加热棒的紧密配合下可完全实现15s以内的冷启动要求；同时其输出电流特性稳定；此外管式结构大幅提高了成品的抗热振性能，可延长产品的使用寿命，提高产品的使用稳定性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的放大示意图；

图3是本实用新型泵电流输出特性曲线示意图。

图中1. 内氧化锆管，11. 测量电极，12. 参比电极，13. 参比气体通道，2. 内氧化锆管，21. 内电极，22. 外电极，3. 加热棒，4. 扩散障碍孔，43. 扩散腔，5. 外电极保护层，6. 闭环控制器。

具体实施方式

一种管式双电池型宽域氧传感器，包括内氧化锆管1、测量电极11、参比电极12、参比气体通道13、内氧化锆管2、内电极21、外电极22、加热棒3、扩散障碍孔4、扩散腔43、外电极保护层5和闭环控制器6。