CN114764080A - 氧传感器、氧含量监测装置及氧含量监测方法 - Google Patents

氧传感器、氧含量监测装置及氧含量监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明适用于汽车尾气处理技术领域,提供了一种氧传感器、氧含量监测装置及氧含量监测方法,该氧传感器包括:基板,所述基板的任一表面和任意相对的两侧面上设置用于吸附氧的涂层;两个涂层引线,所述两个涂层引线分别设置在所述基板上未设置涂层的相对应的两侧面上。通过在基板上设置用于吸附氧的涂层,从而可以测量吸附的氧的含量,再在设置涂层的基板的两边设置涂层引线,构成氧传感器,使得氧传感器的结构简单,成本较低。

Description

氧传感器、氧含量监测装置及氧含量监测方法
技术领域
本发明属于汽车尾气处理技术领域,尤其涉及一种氧传感器、氧含量监测装置及氧含量监测方法。
背景技术
汽车尾气中包含大量的一氧化碳,一氧化碳是有毒有害气体,不能直接排到空气中,因此在汽车后处理系统中需要对一氧化碳转换成无毒气体。汽车后处理系统中处理一氧化碳的主要后处理装置包括三元催化转化器(Three-way Catalyst,TWC)和稀燃NOX捕集技术(Lean NOX trap,LNT),其可以将一氧化碳与氧气进行氧化反应,得到无毒的二氧化碳气体,因此在转换一氧化碳的过程中,氧气的含量关系到一氧化碳的转化量,当氧气含量较低时,导致一氧化碳有遗留。目前的汽车后处理系统中在TWC和LNT之前设置氧传感器,用于检测氧的含量,但是其结构复杂,成本较高。
发明内容
有鉴于此,本发明实施例提供了一种氧传感器、氧含量监测装置及氧含量监测方法,旨在解决现有技术中汽车后处理系统中的氧传感器结构复杂,成本较高的问题。
为实现上述目的,本发明实施例的第一方面提供了一种氧传感器,包括:
基板,所述基板的任一表面和任意相对的两侧面上设置用于吸附氧的涂层;
两个涂层引线,所述两个涂层引线分别设置在所述基板上未设置涂层的相对应的两侧面上。
作为本申请另一实施例,还包括:加热板;
所述加热板设置在所述基板的未设置涂层的一表面。
作为本申请另一实施例,所述加热板与设置了涂层引线的基板的形状、大小相同,且所述加热板的所述涂层引线对应位置分别设置引出端。
作为本申请另一实施例,所述加热板的材料为用于加热的金属。
作为本申请另一实施例,所述基板的材料包括氧化锆或陶瓷。
作为本申请另一实施例,所述涂层采用LBCo材料,其中,所述LBCo中的L表示镧系元素,B表示碱土金属元素,Co表示钴元素。
作为本申请另一实施例,所述涂层的材料是LaBaCo2O5+δ
本发明实施例的第二方面提供了一种氧含量监测装置,包括:上述任一实施例所述的氧传感器,并在所述氧传感器的涂层引线之间设置电源,所述电源的正极端连接电流表后连接任一涂层引线,所述电源的负极端连接另一涂层引线,两涂层引线间设置电压表。
作为本申请另一实施例,还包括加热装置;
所述加热装置的一端连接所述氧传感器中加热板的任一引出端,所述加热装置的另一端连接所述加热板的另一引出端
本发明实施例的第三方面提供了一种氧含量监测方法,包括:采用上述任一实施例所述的氧含量监测装置,所述氧含量监测方法包括:
当基板上的涂层的温度达到预设温度时,在所述氧含量监测装置中两个涂层引线间施加预设电压,得到所述氧含量监测装置中电流表测量的电流测量值,根据所述电流测量值与第一预设比值,得到氧含量;其中,所述第一预设比值为预设电流值与氧含量的比值;
或者,当基板上的涂层的温度达到预设温度时,在所述氧含量监测装置中两个涂层引线间施加预设电流,得到所述氧含量监测装置中电压表测量的电压测量值,根据所述电压测量值与第二预设比值,得到氧含量;其中,所述第二预设比值为预设电压值与氧含量的比值。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是:与现有技术相比,本发明通过在基板上设置用于吸附氧的涂层,从而可以测量吸附的氧的含量,再在设置涂层的基板的两边设置涂层引线,构成氧传感器,使得氧传感器的结构简单,成本较低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的氧传感器的示意图;
图2是本发明另一实施例提供的氧传感器的示意图;
图3是本发明实施例提供的氧含量监测装置的示意图;
其中,1-基板,2-涂层,3-涂层引线,4-加热板,31-电流表,32-电压表,33-加热装置。
具体实施方式
以下描述中,为了说明而不是为了限定,提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节,以便透彻理解本发明实施例。然而,本领域的技术人员应当清楚,在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中,省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明,以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案,下面通过具体实施例来进行说明。
图1为本发明实施例提供的一种氧传感器的示意图,所述氧传感器,可以包括:
基板1,所述基板1的任一表面和任意相对的两侧面上设置用于吸附氧的涂层2;
两个涂层引线3,所述两个涂层引线3分别设置在所述基板1上未设置涂层2的相对应的两侧面上。
可选的,基板1可以为绝缘且耐高温的材料。例如,所述基板1的材料可以包括氧化锆或陶瓷。需要说明的是,绝对纯的氧化锆是绝缘体。
可选的,所述涂层2可以采用LBCo材料,LBCo材料具有出色的吸附氧(O2)能力。其中,所述LBCo中的L表示镧系元素,B表示碱土金属元素,Co表示钴元素。
可选的,所述涂层2的材料可以为LaBaCo2O5+δ
在本实施例中,因为空气、排气、汽车尾气中的氧分子,会被物理性的吸附(被捕捉)在“LBCo上”,LBCo可以将氧分子转化成氧负离子,这个将“氧分子转化成氧负离子”的过程,会使得“LBCo涂层”中的氧空穴(氧空位)“电导”增强,进而形成低电阻特征。氧空穴(氧空位)越多,“LBCo涂层”电阻越小,电阻的基本变化幅度在4.7×103欧姆~2.6×106欧姆。
可选的,如图1所示,涂层引线3远离基板的一端设置引线连接端,可以为圆形结构,引线连接端用于连接氧含量监测装置中的电源、电流表和电压表。
可选的,如图2所示,所述氧传感器,还可以包括:加热板4;
所述加热板4设置在所述基板的未设置涂层2的一表面。
可选的,所述加热板4与设置了涂层引线3的基板的形状、大小相同,且所述加热板4的所述涂层引线对应位置分别设置引出端5。如图2中,加热板4的长度与基板的长度相同,宽度为基板的宽度加上两个涂层引线的宽度之和。
可选的,两个引出端5用于连接加热器,为加热板4加热。
由于涂层2的材料LBCo在预设温度下电阻基本不受温度影响,因此需要通过加热板4将基板1上的涂层2加热到预设温度。
可选的,预设温度可以为大于或等于327摄氏度。
可选的,所述加热板4的材料为用于加热的金属。例如,加热板4的材料可以为金属钨、金属铂等金属。
上述氧传感器,通过在基板上设置用于吸附氧的涂层,从而可以测量吸附的氧的含量,再在设置涂层的基板的两边设置涂层引线,构成氧传感器,使得氧传感器的结构简单,成本较低。
本发明实施例还提供一种氧含量监测装置,包括上述任一实施例所述的氧传感器,并在所述氧传感器的涂层引线之间设置电源,所述电源的正极端连接电流表31后连接任一涂层引线,所述电源的负极端连接另一涂层引线,两涂层引线间设置电压表32,如图3所示的氧含量监测装置。
两个涂层引线之间采用基板上涂层连通,涂层引线远离基板的一端连接电源,当电源打开时,在涂层引线之间施加电压或者电流,电路即可导通。
可选的,如图3所示,由于基板上的涂层材料LBCo需要加热,因此氧含量监测装置还可以包括加热装置33;
所述加热装置33的一端连接所述氧传感器中加热板的任一引出端,所述加热装置33的另一端连接所述加热板的另一引出端,当加热装置33开启时,即可对加热板加热,从而使基板上的涂层提高温度。
上述氧含量监测装置,通过在氧传感器上连接电源、电流表以及电压表,即可实现氧传感器的电压或者电流的测量,通过测量得到的电压值或者电流值,即可得到氧传感器吸附的氧的含量。
可选的,本发明实施例还提供一种氧含量监测方法,采用上述任一实施例所述的氧含量监测装置,所述氧含量监测方法包括:
当基板上的涂层的温度达到预设温度时,在所述氧含量监测装置中两个涂层引线间施加预设电压,得到所述氧含量监测装置中电流表测量的电流测量值,根据所述电流测量值与第一预设比值,得到氧含量;其中,所述第一预设比值为预设电流值与氧含量的比值;
或者,当基板上的涂层的温度达到预设温度时,在所述氧含量监测装置中两个涂层引线间施加预设电流,得到所述氧含量监测装置中电压表测量的电压测量值,根据所述电压测量值与第二预设比值,得到氧含量;其中,所述第二预设比值为预设电压值与氧含量的比值。
可选的,预设电压可以为1V、5V、12V等,在本实施例中不限定预设电压的取值。
可选的,预设电流可以为0.05A、0.01A、0.02A等,在本实施例中不限定预设电流的取值。
需要说明的是,在进行氧含量监测时,需要将氧含量监测装置中的加热装置开启,当基板上的涂层的温度达到预设温度时,进行氧含量的监测。
需要说明的是,第一预设比值与第二预设比值为根据实际经验标定的比值。
上述氧含量监测方法,通过在两个涂层引线间施加预设电压或预设电流,得到所述氧含量监测装置中电流表测量的电流测量值或者电压表测量的电压测量值,然后根据电流测量值或者电压测量值即可得到汽车尾气中的氧含量。
应理解,上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种氧传感器,其特征在于,包括:
基板,所述基板的任一表面和任意相对的两侧面上设置用于吸附氧的涂层;
两个涂层引线,所述两个涂层引线分别设置在所述基板上未设置涂层的相对应的两侧面上。
2.如权利要求1所述的氧传感器,其特征在于,还包括:加热板;
所述加热板设置在所述基板的未设置涂层的一表面。
3.如权利要求2所述的氧传感器,其特征在于,所述加热板与设置了涂层引线的基板的形状、大小相同,且所述加热板的所述涂层引线对应位置分别设置引出端。
4.如权利要求2所述的氧传感器,其特征在于,所述加热板的材料为用于加热的金属。
5.如权利要求1-4中任一项所述的氧传感器,其特征在于,所述基板的材料包括氧化锆或陶瓷。
6.如权利要求1-4中任一项所述的氧传感器,其特征在于,所述涂层采用LBCo材料,其中,所述LBCo中的L表示镧系元素,B表示碱土金属元素,Co表示钴元素。
7.如权利要求6所述的氧传感器,其特征在于,所述涂层的材料是LaBaCo2O5+δ
8.一种氧含量监测装置,其特征在于,包括上述权利要求1-7中任一项所述氧传感器,并在所述氧传感器的涂层引线之间设置电源,所述电源的正极端连接电流表后连接任一涂层引线,所述电源的负极端连接另一涂层引线,两涂层引线间设置电压表。
9.如权利要求8所述的氧含量监测装置,其特征在于,还包括加热装置;
所述加热装置的一端连接所述氧传感器中加热板的任一引出端,所述加热装置的另一端连接所述加热板的另一引出端。
10.一种氧含量监测方法,其特征在于,采用上述权利要求8或9所述的氧含量监测装置,所述氧含量监测方法包括:
当基板上的涂层的温度达到预设温度时,在所述氧含量监测装置中两个涂层引线间施加预设电压,得到所述氧含量监测装置中电流表测量的电流测量值,根据所述电流测量值与第一预设比值,得到氧含量;其中,所述第一预设比值为预设电流值与氧含量的比值;
或者,当基板上的涂层的温度达到预设温度时,在所述氧含量监测装置中两个涂层引线间施加预设电流,得到所述氧含量监测装置中电压表测量的电压测量值,根据所述电压测量值与第二预设比值,得到氧含量;其中,所述第二预设比值为预设电压值与氧含量的比值。
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