[发明专利]一种双电池型片式宽域氧传感器的制备方法

说明书

本发明公开了一种新型双电池型片式宽域氧传感器，由泵氧电池、参比电池、结构层和加热层叠压烧结而成，其中：泵氧电池包括第一氧化锆流延基片、泵氧外电极和泵氧内电极；参比电池包括第二氧化锆流延基片、测试电极和参比电极；扩散腔位于第一氧化锆流延基片和第二氧化锆流延基片之间，扩散腔两侧设置有扩散障；结构层包括第三氧化锆流延基片；加热层包括第四氧化锆流延基片、第三绝缘层和加热器。还包括新型双电池型片式宽域氧传感器的制备方法，采用流延法得到氧化锆流延基片，采用丝网印刷制备泵氧内电极、泵氧外电极、扩散障和扩散腔，然后依次叠压、烧结。本发明采用泵电流内参比，避免了参比气体氧浓度变化，提高了传感器测试精度。

技术领域

本发明涉及汽车用氧传感器技术领域，具体的说，是一种双电池型片式宽域氧传感器及其制备方法。

背景技术

随着环保和节油要求的进一步提高，导致汽车尾气排放标准越发严格，同时发动机技术也得到日益提升，因此传统的浓差型片式氧传感器在测量范围和测量精度上将不能满足汽车发动机测试系统的要求。在此背景下，第三代宽域氧传感器孕育而生。双电池型片式宽域氧传感器主要包括泵氧电池和参比电池，泵氧电池和参比电池之间具有空腔，尾气通过扩散进入空腔。参比电池相当于浓差型片式氧传感器，其另一侧通过空气腔与空气接触，当尾气进入空腔时，由于两侧存在氧浓差，参比电池会产生一个电压信号。ECU会将这个电压信号与450mV标准电压做比较来控制泵氧的方向。泵氧电池相当于极限电流型片式氧传感器，主要作用是实现泵氧，并与扩散障共同作用来形成极限电流，此极限电流与空气过剩率λ值线性相关并且一一对应，因此ECU通过收集极限电流信号来判断实时λ值。在现有技术中，为了保证参比气体的准确性，传统的双电池型片式宽域氧传感器内部存在一个较大的空气腔，但尾气附近的空气浓度会发生变化，同时若传感器密封不好会使尾气污染空气，测量精度会受到很大影响；并且空气腔在烧结过程中易变形和塌陷，较大程度的影响了成品率；同时空气腔的存在必然会增加芯片厚度，不利于芯片小型化；空气腔也会产生热扩散，影响加热效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双电池型片式宽域氧传感器及其制备方法，用于解决现有技术中传统的双电池型片式宽域氧传感器内部存在一个较大的空气腔，但尾气附近的空气浓度会发生变化，甚至会使尾气污染空气，影响测量精度的问题。

本发明通过下述技术方案解决上述问题：

一种双电池型片式宽域氧传感器，由从上到下依次叠放的泵氧电池、参比电池、结构层和加热层烧结而成，其中：

泵氧电池：包括第一氧化锆流延基片、设置在所述第一氧化锆流延基片上表面的泵氧外电极和设置在第一氧化锆流延基片下表面的泵氧内电极，所述泵氧外电极覆盖有多孔保护层；

参比电池：包括第二氧化锆流延基片、参比电极和设置在所述第二氧化锆流延基片上表面的测试电极，所述第二氧化锆流延基片下表面设置有第一绝缘层，所述第一绝缘层下表面设置所述参比电极；

所述泵氧电池与参比电池之间设置有扩散障和扩散腔，所述扩散腔位于所述第一氧化锆流延基片和第二氧化锆流延基片之间，第一氧化锆流延基片和第二氧化锆流延基片的两侧与扩散腔之间设置有扩散障，用于形成尾气扩散和尾气交换的通道，所述泵氧内电极和测试电极处于所述扩散腔内；

加热层：包括第四氧化锆流延基片、第五氧化锆流延基片、设置在所述第四氧化锆流延基片下表面的第二绝缘层、设置在所述第五氧化锆流延基片上表面的第三绝缘层和被所述第二绝缘层和第三绝缘层覆盖的加热器。

优选地，所述扩散腔是在泵氧内电极和测试电极之间形成的空腔，所述空腔由碳粉制备成丝网印刷浆料然后丝网印刷在泵氧内电极上烧结后碳挥发形成。

优选地，所述结构层由至少一层氧化锆流延基片组成。

优选地，所述第一氧化锆流延基片和第二氧化锆流延基片设置有电极导出孔。