CN103808785B - 一种汽车尾气监测专用快速加热氧传感器 - Google Patents

一种汽车尾气监测专用快速加热氧传感器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽车尾气监测专用快速加热氧传感器，主体为氧传感器，所述氧传感器包括六方基座，以及六方基座连接的锆元件，内筒，其特征在于还包括前护罩和后护罩，所述前护罩与氧传感器六方基座外轮廓沿周向方向密封连接；所述后护罩包裹内筒外壁，与内筒外壁形成密封连接。本发明氧传感器的锆元件外轮廓以及内筒外围分别增加前，后护罩，改进加热器内部结构，尤其是在高温工作状态，很好的利用汽车尾气残余热量，减少加热时间，同时具有良好的密封、防水和散热效果的优点。

Description

一种汽车尾气监测专用快速加热氧传感器
技术领域
本发明涉及一种氧传感器，主要用于检测汽车尾气氧浓度以控制发动机空燃比的氧传感器。
背景技术
氧传感器是汽车上的标准配置，随着汽车工业的发展，汽车尾气所带来的环境污染问题日益严重，因此，作为三元催化转换器以减少排气污染的发动机上，必不可少的元件，氧传感器得到了越来越频繁的应用。在高温和铂催化的条件下，利用氧化锆内外两侧的氧浓度差，产生电位差，且浓度差越大，电位差越大。在高温及铂的催化下，带负电的氧离子吸附在氧化锆套管的内外表面上。由于大气中的氧气比废气中的氧气多，套管上与大气相通一侧比废气一侧吸附更多的负离子，两侧离子的浓度差产生电动势。当套管废气一侧的氧浓度低时，在电极之间产生一个高电压(0.6～1V)，这个电压信号被送到ECU放大处理，ECU把高电压信号看作浓混合气，而把低电压信号看作稀混合气。根据氧传感器的电压信号，电脑按照尽可能接近14.7：1的理论最佳空燃比来稀释或加浓混合气。
目前使用广泛的氧传感器是浓差型氧化锆氧传感器，其核心元件是，即锆管，市场上使用的氧传感器为了快速加热至活化温度，采用了制热系统，将锆管与加热器合成一体，然而，由于氧化锆陶瓷管很大，氧传感器不能快速加热到足够的程度，仍旧会表现出较低的气体响应性能。
发明内容
本发明提供的汽车尾气监测专用快速加热氧传感器结构简单，易于安装，制造工艺简单，成本低，加热时间短，节约能源，同时具有良好的密封、防水、散热效果，提高了氧传感器的性能。
为解决上述技术问题，本发明的汽车尾气监测专用快速加热氧传感器主体为氧传感器，所述氧传感器包括六方基座，以及六方基座两边连接的锆元件，内筒，在氧传感器的锆元件外轮廓以及内筒外围分别增加前，后护罩，已达到利用汽车发动机尾气余热快速加热至活化温度的目的。
进一步的，所述前护罩的结构为圆柱形塑料护罩，大小与六方基座相匹配。前护罩与氧传感器六方基座外轮廓连接结构为采用环形密封垫圈，S型垫圈两级密封垫圈，S型垫圈贴合在六方基座上，密封圈叠加在S型垫圈上，护罩前端通过两级密封圈垫与六方基座精密契合，保证氧传感器密封性能。
进一步的，所述环形密封垫圈由耐高温橡胶制成，与S型垫圈外轮廓沿周向方向密封连接。
进一步的，所述S型垫圈是一种耐高温的具有良好塑性的金属材料制成，所述S型垫圈被六方基座的外轮廓部位挤压变形以密封传感器六方基座与密封圈垫之间的空隙。
进一步的，所述后护罩的结构为包裹内筒外壁的圆柱形，由耐高温的具有良好塑性的金属材料制成。内筒与后护罩间还设有透气膜以密封内筒与后护罩之间的空隙，确保尾气余热快速作用于锆元件。
进一步的，所述透气模由抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的人工合成耐高温的高分子材料制成。
进一步的，所述加热器由加热层和设置在加热层内的加热电阻构成，加热电阻与加热层之间绝缘，加热器与锆元件基体之间设置有供参考电极与空气接触的空气通道，加热器阻值极值时间小于20S。
本发明的优点在于：提供了一种汽车尾气监测专用快速加热氧传感器，其结构简单，易于安装，制造工艺简单，同时具有良好的防水性，散热效果以及密封效果，尤其其利用发动机尾气加热锆元件，加热时间减少，提高了氧传感器的性能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明前护罩结构示意图；
图3为本发明后护罩结构示意图。
图4为本发明S形弹簧结构示意图。
附图标记如下：
1前护罩;2外护罩;3内护罩;4加热器;5锆元件;6六方基座;7下瓷座;8环形密封垫圈;9S型垫圈;10密封环;11压紧瓷环;12外电极;13垫圈;14内电极;15内筒;16透气膜;17后护罩;18小插头;19防水塞;20上瓷座;21高温导线;22蝶形弹簧;23插件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作详细说明。
如图1所示的，汽车尾气监测专用防尘氧传感器由锆元件5、六方基座6和内筒15组成。锆元件5位贯穿与六方基座6，以密封环10，压紧瓷环11固定，下瓷座7嵌合于六方基座6内部，上瓷座20嵌合于内筒15内部固定压紧瓷环11。内筒15位于六方基座6后方，两者通过蝶形弹簧22相连接。锆元件5、六方基座6和内筒15依次相互串接于同一中轴线上，确保氧传感器的结构稳定。
前护罩结构如图2所示，前护罩1与氧传感器六方基座6外轮廓连接，结构为采用环形密封垫圈8，S型垫圈9两级密封垫圈，S型垫圈9贴合在六方基座6上，环形密封垫圈8叠加在S型垫圈9上，护罩前端通过两级密封圈垫与六方基座精密契合。锆元件5的封闭端插在排气管中，工作环境比较恶劣，前护罩1大幅度过滤沉积颗粒，有机硅气体和铅颗粒。
锆元件5的封闭端内设有加热器4，加热器4由加热层和设置在加热层内的加热电阻构成，加热电阻与加热层之间绝缘，加热器与锆元件基体之间设置有供参考电极与空气接触的空气通道，加热器4阻值极值时间小于20S。外部设有保护罩，包括内保护罩3和外保护罩2，内保护罩3与外保护罩2通过激光焊接相连，传感器六方基座6一端与保护罩通过焊接相连内保护罩3，外保护罩2及前护罩1对锆元件5起到保护作用。锆元件5与传感器六方基座6之间设有垫圈13，所述垫圈13紧塞锆元件5与传感器六方基座6之间的缝隙，起到固定和密封传感器六方基座6与锆元件5的作用。垫圈13保证了氧传感器良好的密封效果，使得外部空气与被测废气能够完全隔离。
内筒15一端在轴向上紧压垫圈13，以蝶形弹簧22夹紧，固定在六方基座6上，另一端以防水塞19加以密封，锆元件5的传感器六方基座6空腔部分安装外电极12，与安装在内筒15与六方基座6连接处的内电极14作用产生电势差，通过传感部件传输至小插头18，引出高温导线21，从防水塞19预留的孔洞中穿出连接到插件23，起到传输信号的作用。
后护罩17结构如图3所示，内筒15的外部设有后护罩17，后护罩17成圆柱形包裹内筒15外壁，内筒15与后护罩17间还设有透气膜16以密封内筒与后护罩之间的空隙，保证本发明能够快速的将尾气中残余热量快速传导至锆元件，减少加热器反应时间。

Claims (6)

1.一种汽车尾气监测专用快速加热氧传感器，主体为氧传感器，所述氧传感器包括六方基座，以及六方基座两边连接的锆元件，加热器，内筒，其特征在于还包括前护罩和后护罩，所述前护罩与氧传感器六方基座外轮廓沿周向方向密封连接；所述后护罩包裹内筒外壁，与内筒外壁形成密封连接；所述内筒与后护罩间还设有透气膜，所述透气膜用于密封内筒与后护罩之间的空隙。
2.根据权利要求1所述的汽车尾气监测专用快速加热氧传感器，其特征在于：所述前护罩的结构为圆柱形塑料护罩，与六方基座的前端成仿形结构。
3.根据权利要求1所述的汽车尾气监测专用快速加热氧传感器，其特征在于：所述前护罩与氧传感器六方基座外轮廓连接结构为采用环形密封垫圈和S型垫圈两级密封垫圈，S型垫圈贴合在六方基座上，环形密封圈叠加在S型垫圈上，前护罩前端通过两级密封圈垫与六方基座紧密契合。
4.根据权利要求3所述的汽车尾气监测专用快速加热氧传感器，其特征在于：所述环形密封垫圈与S型垫圈外轮廓沿周向方向密封连接。
5.根据权利要求1所述的汽车尾气监测专用快速加热氧传感器，其特征在于：所述后护罩的结构为包裹内筒外壁的圆柱形金属护罩，与内筒外壁成仿形结构。
6.根据权利要求1所述的汽车尾气监测专用快速加热氧传感器，其特征在于：所述加热器由加热层和设置在加热层内的加热电阻构成，加热电阻与加热层之间绝缘，加热器与锆元件基体之间设置有供参考电极与空气接触的空气通道，加热器阻值极值时间小于20S。
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