[实用新型]一种改进的氮氧传感器芯片

说明书

本实用新型公开了一种改进的氮氧传感器芯片，包括：圆片形状的陶瓷芯片基体,陶瓷芯片基体包括层叠烧结而成的N层氧化锆基片,第一层氧化锆基片的上表面设置有公共外电极,第二层氧化锆基片上依次设置进气口、第一泵氧腔室，第二泵氧腔室，进气口和第一泵氧腔室之间、第一泵氧腔室和第二泵氧腔室通过圆弧状的通道连接；第三层氧化锆基片底部印制有参比电极，第三层氧化锆基片开设与外界相通的参比通道，参比电极与外界大气接触，第四层氧化锆基片底部印制有环形加热电极，环形加热电极的形状和陶瓷芯片基体的形状一致。本实用新型能在烧结过程中降低应力集中，还可以适当延长尾气通过时间，泵氧效率提高，加热温度均匀，改善加热性能。

技术领域

本实用新型涉及氮氧传感器技术领域，具体涉及一种改进的氮氧传感器芯片。

背景技术

气体传感器是现代发动机控制的核心部件，没有气体传感器测量出的准确参数，再好的控制功能也无法实现，因此，气体传感器技术一直是汽车产业政策所倡导的关键技术。氮氧化物(NO_X)传感器测量柴油发动机尾气中一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO₂)的含量，用于控制发动机或者监测尾气排放后处理系统的工作状态，是发动机节能减排的关键部件。根据中国国5排放标准要求，氮氧化物传感器主要用在3.5吨以上的柴油车，监测SCR(选择性催化还原)系统的工作状态。更严格的中国国6排放标准实施之后，氮氧化物传感器还将用于柴油机的闭环控制。

氮氧传感器核心部件是氮氧传感器芯片，目前传统典型的氮氧传感器芯片结构基本都是长条形状，如图1。基体由6片氧化锆(a-f)层叠烧结而成，也有5片或7片层叠烧结。汽车排放尾气中NO_X由通道m通过第一氧化铝扩散障l进入第一腔o，尾气中的部分氧气被由铂电极n和公共外电极p组成的第一泵氧电极泵出，同时将NO₂分解为NO。降低浓度后的尾气再经由第二氧化铝扩散障r进入第二泵氧腔室s，混合气体中剩余的氧气由铂电极t和公共外电极p组成的第二泵氧电极泵出，同时将剩余的NO₂分解为NO。不含氧气的尾气经过第三氧化铝扩散障u进入第三腔室v，第三腔室中测量铂电极w混有高催化活性材料铑，在高温下气体发生分解反应，NO分解为氮气和氧气，氧气被由测量铂电极w和公共外电极p组成的第三泵氧电极泵出，通过测量第三泵氧电极的微电流数值，可以得到汽车排放尾气中NO_X的浓度值。第三氧化锆层c底部印制有参比电极j，第三氧化锆层c开设与外界相通的参比通道g，参比电极j与外界大气接触，始终保证稳定的氧分压，参比电极j与测量铂电极w构成回路，提供参比数值。第四氧化锆层d底部印制有加热电极h，短时间内可以加热陶瓷芯片到设定的温度。第一泵氧电极n，第二泵氧电极t，测量铂电极w可以包覆氧化铝保护层。公共外电极p包覆多孔氧化铝保护层q，参比电极j包覆多孔氧化铝保护层k，加热电极h包覆绝缘致密氧化铝保护层i。

长条形状陶瓷芯片结构，尾气传输的轨迹是直线，从进气口到最后一个腔室的传输距离短，扩散障的阻滞效果会受影响，尾气的流速和流量不稳定。尤其当尾气浓度及温度发生波动时，泵氧的过程中测量精度表现出不稳定现象，泵出的氧气量和设定的泵氧电极的电压值不匹配，从而影响测量的精度。且长条形状陶瓷芯片结构由于进气通道和主要的腔室集中在芯片的前部，且腔室之间的距离较近，长期工作及高温作用，容易发生应力集中导致前部塌陷。此外长条形状陶瓷芯片结构，加热电极的形状也多是长条形状，加热过程中由于陶瓷芯片腔室分布不均匀，导致加热温度分布不均衡，从而影响最终的测量精度。

因此,行业内急需研发一种加热温度均匀，能提高测量精度的其他形状的陶瓷氮氧传感器芯片

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种加热温度均匀，改善加热性能，提高测量精度的改进的氮氧传感器芯片。

本实用新型的目的通过以下的技术方案实现：