[发明专利]一种平面型氧传感器

说明书

技术领域

本发明属于传感器技术，具体是一种测量氧气的传感器，适用于汽车及其他内燃机尾气中的氧气，氢气和碳氢化合物测量。 

背景技术

在内燃机，特别是汽车，控制系统中，氧传感器，三元催化与电子控制供油是内燃机控制的核心。现在使用的最广泛的车用氧传感器是检测理论空燃比型氧传感器，它提供的信息使得发动机保持在理论空燃比附近工作，达到最佳燃油效率；装在三元催化器后的氧传感器能使三元催化处于最佳工作区域。 

现在使用的最广泛的车用氧传感器是浓差电势型氧化锆传感器，主要采用片式结构；由于传统的管式结构的氧传感器反应时间较慢，它在逐步被新型的片式结构氧传感器替代。目前的片式结构氧传感器包括氧化锆基体，一个敏感电极及一个参考电极；氧化锆基体的材料为氧化钇稳定氧化锆，敏感电极均位于氧化锆基体上。在敏感电极上，加上多孔陶瓷涂层，用于与被测气体接触，参考电极均位于氧化锆基体的另一面，用于与空气接触。假如被测气体是氧气，那么电极两边的氧气浓差会产生电势，电势突变发生在理论空燃比。然而，在实际的发动机废气中，有氧和各种可燃气体，如，氢气，一氧化碳和烃类共存，造成电势突变偏离理论空燃比。这样用于优化燃料效率，氧传感器需要经常校准。

发明内容

本发明提供了一种新型的氧传感器。它包括氧化锆基体，二个敏感电极及一个参考电极；氧化锆基体的材料为氧化钇稳定氧化锆，二个敏感电极均位于氧化锆基体上。在二个敏感电极上，加上一层不同厚度的多孔，或者不同空穴的多孔陶瓷涂层，用于与被测气体接触，参考电极均位于氧化锆基体的另一面，用于与空气接触。二个敏感电极分别与参考电极电连接。 

本发明是目前片式氧传感器的改进，增加了一个敏感电极，同时在这敏感电极上，加上一层不同厚度的多孔，或者不同空穴的多孔陶瓷涂层。

作为上述技术方案的改进，敏感电极上的多孔陶瓷涂层由氧化钇稳定氧化锆制成，或者由氧化铝和氧化钇稳定氧化锆的复合材料组成，或者由其他同氧化钇稳定氧化锆匹配的氧化物的复合材料组成。

作为上述技术方案的最进一步的改进，氧化锆基体为三氧二钇含量为5~12mole%的氧化锆材料制成。

作为上述技术方案的最进一步的改进，该传感器还包括加热器，加热器有加热电阻与加热层组成；加热器与氧化锆基体之间有供参考电极与空气连接的空气通道。

作为上述技术方案的最进一步的改进，加热层使用导热性能好的氧化铝与氧化锆的复合材料制成。氧化铝的含量为5~40%。氧化锆为三氧二钇含量为5~12mole%的氧化锆材料制成。

作为上述技术方案的最进一步的改进，加热电阻由金属铂制成。电极也由金属铂制成。

基体可采用陶瓷流延等方法制造，电极和加热电阻可采用丝网印刷方式制备，多孔陶瓷涂层也可采用丝网印刷方式制备。

本发明的平面型氧传感器，用于测量混合可燃气体中氧气含量，工作温度范围在350~800 ^oC。本发明在单一敏感电极平面型氧传感器上，提高了氧传感器的稳定性，有内部自校准能力，同时有制作工艺简单的特点。

附图说明

图1为本发明提供的氧传感器的结构示意图。 

图2为本发明提供的一种具体实例氧传感器的结构示意图。 

图3为采用图2所示结构，电极2和电极3的在不同空燃比下的电势。 

 [0007]具体实施方式：

为了将本发明解释更清楚，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的说明。

如图2，平面型氧传感器由氧化锆基体 1，二个敏感电极2，3及一个参考电极 4组成。氧化锆基体1的材料为氧化钇稳定氧化锆，二个敏感电极2和3均位于氧化锆基体1上。在二个敏感电极上，加上一层不同厚度的多孔，或者不同空穴的多孔陶瓷涂层 5，6，用于与被测气体接触，参考电极4均位于氧化锆基体1的另一面，用于与空气接触 9。二个敏感电极2，3分别与参考电极4电连接。

为了提高平面型氧传感器的灵敏度，该传感器还设置加热器。加热器由加热层10，11和加热电阻12组成，加热器和加热层10，11之间绝缘。加热器的功能是将传感器加热到350~800 ^oC工作温度范围。为了更好的导热，加热层10，11可以采用导热比较好的绝缘材料，如氧化铝，或者由氧化铝和氧化钇稳定氧化锆的复合材料制成。加热电阻12由白金制成。连接电极2，3，4的引线也由金属铂制成。

加热层10和氧化锆基体 1之间有设置空气通道9供参考电极4与空气接触。