CN207894867U - 一种新型空燃比传感器芯片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型空燃比传感器芯片，其特征是包括氧化锆陶瓷基片、铂金属电极和丝网印刷层，所述氧化锆陶瓷基片有三层，铂金属电极有四个，所述三层氧化锆陶瓷基片、四个铂金属电极和丝网印刷层按照一定顺序组合成泵氧电池、参比电池、气体测试腔和大气导入室，所述泵氧电池位于上层，参比电池位于泵氧电池下方，泵氧电池和参比电池之间有气体测试腔，大气导入室位于参比电池的下方。本实用新型整体设计合理，抗弯强度高，控制精度高，空燃比检测范围广，启动速度快，响应时间短，在恶劣环境下工作稳定性能好。
Description
技术领域
本实用新型涉及芯片，具体属于一种新型空燃比传感器芯片。
背景技术
氧传感器是对汽车尾气氧浓度进行信号检测的一种半导体陶瓷传感器，是汽车电喷系统中最重要的传感器，是系统控制发动机室内空气与燃油的质量之比(简称“空燃比”)的感应神经元。氧传感器是20世纪70年代开始的汽车尾气排放标准控制下的产物，迄今为止，共已经历五代氧传感器的革新：第一、二、三代为管式氧传感器，其技术要求使尾气排放达到欧III排放标准；第四代为片式氧传感器，其技术要求使尾气排放达到欧IV排放标准；第五代为空燃比传感器，其技术要求使尾气排放达到欧V标准。空燃比传感器芯片是空燃比传感器的核心部件。
空燃比传感器芯片是市场极其短缺的产品原因是：空燃比传感器芯片在敏感材料、工作原理、制造工艺等方面，涉及到电化学、界面化学、催化化学、材料学、粉末冶金学、微电子学等众多领域的高精技术，制作工艺难度极高。到目前为止，国内尚没有企业及科研院校涉及空燃比传感器芯片方面的研究与开发；而国际上真正掌握了其关键生产工艺和技术，能进行批量生产的厂家也只有德国BOSCH和日本NGK公司，其生产工艺被严格保密。同时，装配有空燃比传感器芯片的空燃比传感器检测到的氧气浓度既准确又快速，汽车的ECU根据检测信号可快速精确判断出各种工况下的空燃比，迅速调整喷油量，使发动机始终保持在理想空燃比(14.7：1)附近工作，从而不需要传统氧传感器浓稀-稀浓混合比循环控制；装配有空燃比传感器芯片的空燃比传感器能在稀薄燃烧、涡轮增压、车辆冷启动或急加速等复杂工况下有效控制实际空燃比，大大降低汽车尾气中碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化物等有害气体的排放量，达到节能减排目的。为此，本实用新型提供了一种新型空燃比传感器芯片。
实用新型内容
本实用新型提供一种新型空燃比传感器芯片，通过对氧化锆陶瓷基片、铂金属电极和丝网印刷层的整体研发及优化设计组合，解决了上述背景技术中提到的问题，突破了空燃比传感器芯片关键生产工艺和技术，打破了国外公司对空燃比传感器芯片生产制造技术的严格保密统治。同时，本实用新型一种新型空燃比传感器芯片整体设计合理，抗弯强度高，控制精度高，空燃比检测范围广，启动速度快，响应时间短，在恶劣环境下工作稳定性能好，适合在不同传感器产品上推广使用。
本实用新型所采用的技术方案如下：
一种新型空燃比传感器芯片，其特征是包括氧化锆陶瓷基片、铂金属电极和丝网印刷层，氧化锆陶瓷基片有三层，铂金属电极有四个，所述三层氧化锆陶瓷基片、四个铂金属电极和丝网印刷层按照一定顺序组合成泵氧电池、参比电池、气体测试腔和大气导入室，所述泵氧电池位于上层，参比电池位于泵氧电池下方，泵氧电池和参比电池之间有气体测试腔，气体测试腔外侧有扩散限速层，大气导入室位于参比电池的下方，所述空燃比传感器芯片外侧有保护层，保护层为多孔陶瓷网筛结构能够过滤保护铂金属电极不被硅、铅、粉尘颗粒有害物质毒化，所述三层氧化锆陶瓷基片为氧化锆陶瓷A基片、氧化锆陶瓷B基片和氧化锆陶瓷C基片，氧化锆陶瓷A基片和氧化锆陶瓷B基片为固体电解质产生氧空位传导氧负离子，氧化锆陶瓷C基片与氧化锆陶瓷B基片共同围成大气导入室，氧化锆陶瓷C基片位于氧化锆陶瓷B基片的两侧，氧化锆陶瓷C基片与氧化锆陶瓷B基片紧密结合形成整体，所述丝网印刷层位于氧化锆陶瓷A基片氧化锆陶瓷B基片的上表面和下表面，所述氧化锆陶瓷A基片上表面有铂金属电极正极，氧化锆陶瓷A基片下表面有铂金属电极负极，氧化锆陶瓷A基片上表面的铂金属电极正极、氧化锆陶瓷A基片和氧化锆陶瓷A基片下表面的铂金属电极负极三者组成泵氧电池，泵氧电池产生泵氧电流，氧化锆陶瓷A基片上表面的铂金属电极正极和氧化锆陶瓷A基片下表面的铂金属电极负极能够催化氧，将氧气转化为氧负离子或氧负离子转化为氧气，所述氧化锆陶瓷B基片上表面有铂金属电极正极，氧化锆陶瓷B基片下表面有铂金属电极负极，氧化锆陶瓷B基片上表面的铂金属电极正极、氧化锆陶瓷B基片和氧化锆陶瓷B基片下表面的铂金属电极负极三者组成参比电池，参比电池根据大气导入室参比空气和气体测试腔中尾气的氧气浓度差产生电势，所述气体测试腔储存通过气体测试腔外侧扩散限速层进来的尾气，气体测试腔上下两侧有铂金属电极，所述大气导入室有氧化锆陶瓷C基片与氧化锆陶瓷B基片共同围成，大气导入室储存参比空气，大气导入室与外界大气相通。
与已有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
通过对氧化锆陶瓷基片、铂金属电极和丝网印刷层的整体研发及优化设计组合，制造出一种新型空燃比传感器芯片，其中氧化锆陶瓷基片有三层，铂金属电极有四个，三层氧化锆陶瓷基片、四个铂金属电极和丝网印刷层按照一定顺序组合成泵氧电池、参比电池、气体测试腔和大气导入室，泵氧电池位于上层，参比电池位于泵氧电池下方，泵氧电池和参比电池之间有气体测试腔，气体测试腔外侧有扩散限速层，大气导入室位于参比电池的下方，空燃比传感器芯片外侧有保护层，本实用新型空燃比传感器芯片整体设计合理，抗弯强度高，控制精度高，空燃比检测范围广，启动速度快，响应时间短，在恶劣环境下工作稳定性能好；装配有本实用新型空燃比传感器芯片的空燃比传感器能在稀薄燃烧、涡轮增压、车辆冷启动或急加速等复杂工况下有效控制实际空燃比，大大降低汽车尾气中碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化物等有害气体的排放量，达到节能减排目的；装配有本实用新型空燃比传感器芯片的空燃比传感器检测到的氧气浓度既准确又快速，汽车的ECU根据检测信号可快速精确判断出各种工况下的空燃比，迅速调整喷油量，使发动机始终保持在理想空燃比(14.7：1)附近工作，打破了国外公司对空燃比传感器芯片生产制造技术的严格保密统治，适合在不同传感器产品上推广使用。
附图说明
图1为本实用新型纵横垂直剖面图；
图2为本实用新型的整体结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于实用新型保护的范围。
下面结合实施例和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
一种新型空燃比传感器芯片，其特征是包括氧化锆陶瓷基片、铂金属电极和丝网印刷层，氧化锆陶瓷基片有三层(2、7和10)，铂金属电极有四个(1、3、6和8)，所述三层氧化锆陶瓷基片(2、7和10)、四个铂金属电极(1、3、6和8)和丝网印刷层按照一定顺序组合成泵氧电池(1、2和3)、参比电池(6、7和8)、气体测试腔4和大气导入室9，所述泵氧电池(1、2和3)位于上层，参比电池(6、7和8)位于泵氧电池(1、2和3)下方，泵氧电池(1、2和3)和参比电池(6、7和8)之间有气体测试腔4，气体测试腔4外侧有扩散限速层401，大气导入室9位于参比电池(6、7和8)的下方，所述空燃比传感器芯片外侧有保护层5，保护层5为多孔陶瓷网筛结构能够过滤保护铂金属电极不被硅、铅、粉尘颗粒有害物质毒化，所述三层氧化锆陶瓷基片(2、7和10)为氧化锆陶瓷A基片2、氧化锆陶瓷B基片7和氧化锆陶瓷C基片10，氧化锆陶瓷A基片2和氧化锆陶瓷B基片7为固体电解质产生氧空位传导氧负离子，氧化锆陶瓷C基片10与氧化锆陶瓷B基片7共同围成大气导入室9，氧化锆陶瓷C基片10位于氧化锆陶瓷B基片7的两侧，氧化锆陶瓷C基片10与氧化锆陶瓷B基片7紧密结合形成整体，所述丝网印刷层位于氧化锆陶瓷A基片2氧化锆陶瓷B基片7的上表面和下表面，所述氧化锆陶瓷A基片2上表面有铂金属电极正极1，氧化锆陶瓷A基片2下表面有铂金属电极负极3，氧化锆陶瓷A基片2上表面的铂金属电极正极1、氧化锆陶瓷A基片2和氧化锆陶瓷A基片2下表面的铂金属电极负极3三者组成泵氧电池(1、2和3)，泵氧电池(1、2和3)产生泵氧电流，氧化锆陶瓷A基片2上表面的铂金属电极正极1和氧化锆陶瓷A基片2下表面的铂金属电极负极3能够催化氧，将氧气转化为氧负离子或氧负离子转化为氧气，所述氧化锆陶瓷B基片7上表面有铂金属电极正极6，氧化锆陶瓷B基片7下表面有铂金属电极负极8，氧化锆陶瓷B基片7上表面的铂金属电极正极6、氧化锆陶瓷B基片7和氧化锆陶瓷B基片7下表面的铂金属电极负极8三者组成参比电池(6、7和8)，参比电池(6、7和8)根据大气导入室9参比空气和气体测试腔4中尾气的氧气浓度差产生电势，所述气体测试腔4储存通过气体测试腔4外侧扩散限速层401进来的尾气，气体测试腔4上下两侧有铂金属电极，所述大气导入室9有氧化锆陶瓷C基片10与氧化锆陶瓷B基片7共同围成，大气导入室9储存参比空气，大气导入室9与外界大气相通。
本实用新型空燃比传感器芯片整体设计合理，抗弯强度高，控制精度高，空燃比检测范围广，启动速度快，响应时间短，在恶劣环境下工作稳定性能好；装配有本实用新型空燃比传感器芯片的空燃比传感器能在稀薄燃烧、涡轮增压、车辆冷启动或急加速等复杂工况下有效控制实际空燃比，大大降低汽车尾气中碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化物等有害气体的排放量，达到节能减排目的；装配有本实用新型空燃比传感器芯片的空燃比传感器检测到的氧气浓度既准确又快速，汽车的ECU根据检测信号可快速精确判断出各种工况下的空燃比，迅速调整喷油量，使发动机始终保持在理想空燃比(14.7：1)附近工作，打破了国外公司对空燃比传感器芯片生产制造技术的严格保密统治，适合在不同传感器产品上推广使用。
以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (1)
1.一种新型空燃比传感器芯片，其特征是包括氧化锆陶瓷基片、铂金属电极和丝网印刷层，氧化锆陶瓷基片有三层，铂金属电极有四个，所述三层氧化锆陶瓷基片、四个铂金属电极和丝网印刷层按照一定顺序组合成泵氧电池、参比电池、气体测试腔和大气导入室，所述泵氧电池位于上层，参比电池位于泵氧电池下方，泵氧电池和参比电池之间有气体测试腔，气体测试腔外侧有扩散限速层，大气导入室位于参比电池的下方，所述空燃比传感器芯片外侧有保护层，保护层为多孔陶瓷网筛结构能够过滤保护铂金属电极不被硅、铅、粉尘颗粒有害物质毒化，所述三层氧化锆陶瓷基片为氧化锆陶瓷A基片、氧化锆陶瓷B基片和氧化锆陶瓷C基片，氧化锆陶瓷A基片和氧化锆陶瓷B基片为固体电解质产生氧空位传导氧负离子，氧化锆陶瓷C基片与氧化锆陶瓷B基片共同围成大气导入室，氧化锆陶瓷C基片位于氧化锆陶瓷B基片的两侧，氧化锆陶瓷C基片与氧化锆陶瓷B基片紧密结合形成整体，所述丝网印刷层位于氧化锆陶瓷A基片氧化锆陶瓷B基片的上表面和下表面，所述氧化锆陶瓷A基片上表面有铂金属电极正极，氧化锆陶瓷A基片下表面有铂金属电极负极，氧化锆陶瓷A基片上表面的铂金属电极正极、氧化锆陶瓷A基片和氧化锆陶瓷A基片下表面的铂金属电极负极三者组成泵氧电池，泵氧电池产生泵氧电流，氧化锆陶瓷A基片上表面的铂金属电极正极和氧化锆陶瓷A基片下表面的铂金属电极负极能够催化氧，将氧气转化为氧负离子或氧负离子转化为氧气，所述氧化锆陶瓷B基片上表面有铂金属电极正极，氧化锆陶瓷B基片下表面有铂金属电极负极，氧化锆陶瓷B基片上表面的铂金属电极正极、氧化锆陶瓷B基片和氧化锆陶瓷B基片下表面的铂金属电极负极三者组成参比电池，参比电池根据大气导入室参比空气和气体测试腔中尾气的氧气浓度差产生电势，所述气体测试腔储存通过气体测试腔外侧扩散限速层进来的尾气，气体测试腔上下两侧有铂金属电极，所述大气导入室有氧化锆陶瓷C基片与氧化锆陶瓷B基片共同围成，大气导入室储存参比空气，大气导入室与外界大气相通。
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