CN207989119U - 一种耐高温稳态宽域氧传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种耐高温稳态宽域氧传感器,其特征是包括高温稳态氧传感器芯片、内保护管、外保护管、定位螺母、氧化锆陶瓷定位管、带不锈钢外套的插线接头、电路连接组件及带接线端子的信号传输线,所述高温稳态氧传感器芯片嵌装在氧化锆陶瓷定位管内,氧化锆陶瓷定位管与内保护管内侧面连接,电路连接组件嵌装在氧化锆陶瓷定位管尾部,电路连接组件前端与高温稳态氧传感器芯片连接,电路连接组件与带不锈钢外套的插线接头连接,带不锈钢外套的插线接头与带接线端子的信号传输线连接。本实用新型测量精度高,最优工作状态的耐高温性能好,功率低,氧传感器从发动机冷启动到达工作温度所需时间短,能够测量不同的燃料。
Description
技术领域
本实用新型涉及氧传感器,具体属于一种耐高温稳态宽域氧传感器。
背景技术
氧传感器是汽车发动机燃油反馈控制系统的重要部件,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,氧传感器上的信号传输线与汽车电喷系统的中央控制元件ECU连接,控制发动机室内空燃比。随着人民环保意识的日益加深对汽车尾气排放要求不断提高,普通的氧传感器已经不能满足高排放标准的要求,主要存在以下问题:1,普通氧传感器的芯片参考源为参考空气,参考空气的好坏直接影响了氧传感器的测量精度,在实际汽车应用中氧传感器周围的工作环境空气质量很差,参考空气很容易被废气或其他污染源污染,一旦参考气体被污染,氧传感器的特性曲线就会发生偏移,严重影响测量精度;2,普通氧传感器的耐高温稳态运行效果差,在氧传感器周围的工作温度达到780℃左右时,普通氧传感器严重偏移了工作最优状态;3,普通氧传感器中的加热件稳态功率高,普通氧传感器从发动机冷启动到达其正常工作温度所需时间较长;4,普通氧传感器中的外保护管与内保护管上面的通孔设计及整体装配不合理,不利于氧传感器内部的氧传感器芯片抽入或排出含氧空气。为此,本实用新型提供了一种耐高温稳态宽域氧传感器。
实用新型内容
本实用新型提供一种耐高温稳态宽域氧传感器,通过对高温稳态氧传感器芯片、内保护管、外保护管、定位螺母、氧化锆陶瓷定位管、带不锈钢外套的插线接头、电路连接组件及带接线端子的信号传输线的整体优化设计组合,使得耐高温稳态宽域氧传感器的测量精度高,最优工作状态的耐高温性能好,稳态工作时功率低节能,氧传感器从发动机冷启动到达其正常工作温度所需时间短,能够测量不同的燃料,能够在被废气或其他污染源污染的恶劣环境下稳定工作,确保氧传感器的特性曲线不会发生偏移,适合在汽车发动机上推广使用。
本实用新型所采用的技术方案如下:
一种耐高温稳态宽域氧传感器,其特征是包括高温稳态氧传感器芯片、内保护管、外保护管、定位螺母、氧化锆陶瓷定位管、带不锈钢外套的插线接头、电路连接组件及带接线端子的信号传输线,外保护管包括保护头和外护管体,保护头和外护管体的连接处与定位螺母的内侧面连为一体,所述高温稳态氧传感器芯片整体嵌装在氧化锆陶瓷定位管内侧面,氧化锆陶瓷定位管的外侧面与内保护管的内侧面连接,电路连接组件整体嵌装在氧化锆陶瓷定位管的尾部,电路连接组件的前端与高温稳态氧传感器芯片相互连接,电路连接组件的后端与带不锈钢外套的插线接头连接,带不锈钢外套的插线接头的不锈钢外套与外保护管的外护管体连为一体,带不锈钢外套的插线接头与带接线端子的信号传输线连接,所述高温稳态氧传感器芯片有泵电池、电极、扩散棒、扩散孔、检测室、加热件、电平衡块、氧浓差电池、参比泵电路,泵电池与扩散棒有氧化锆氧化铝复合材料制成,所述扩散棒整体嵌装在检测室内,扩散棒与泵电池连为一体,所述电极为铂电极有阴极和阳极,阴极有四个位于检测室内,阳极有两个位于泵电池上部,阳极外表面有保护层,所述加热件整体嵌装在泵电池的下部里面,加热件的电压不高于12V,所述电平衡块整体嵌装在泵电池内部的检测室下面,检测室位于泵电池内部中间区域,所述扩散棒与检测室之间有氧浓差电池,氧浓差电池与参比泵电路连接,所述扩散孔位于泵电池右侧氧浓差电池左侧,所述参比泵电路连接在电极和电平衡块之间,参比泵电路有差分放大器和信号传感组件。
优选地,所述内保护管位于高温稳态氧传感器芯片的端部外面,内保护管上面有通孔。
优选地,所述外保护管保护头的周围和头部中间都有圆形通孔,组装时,外保护管保护头上的通孔与内保护管上面的通孔错位装配,能够在内保护管内部的高温稳态氧传感器芯片端部形成漩涡气流,使得高温稳态氧传感器芯片上面的扩散孔抽入或排出含氧空气顺利。
优选地,所述高温稳态氧传感器芯片中的参比泵电路与电路连接组件的前端接触连接。
与已有技术相比,本实用新型的有益效果如下:
通过对高温稳态氧传感器芯片、内保护管、外保护管、定位螺母、氧化锆陶瓷定位管、带不锈钢外套的插线接头、电路连接组件及带接线端子的信号传输线的整体优化设计组合,制造出一种耐高温稳态宽域氧传感器,其中本实用新型的高温稳态氧传感器芯片的参考源不再是参考空气,而是一个与固定空燃比等效的参考泵电流,在氧传感器内部不再有任何形式的自然气体,这个参考泵电流在任意的环境和时间里,都不会发生变化,保证了氧传感器的测量精度;本实用新型在780℃时达到最优工作状态,自带加热件稳态时功率为7.5W,低于普通氧传感器中加热件的稳态功率;本实用新型从发动机冷启动到达其正常工作温度所需时间为10S,远低于普通氧传感器从发动机冷启动到达正常工作温度的时间;同时,本实用新型内保护管上面有通孔,外保护管保护头的周围和头部中间都有圆形通孔,组装时,外保护管保护头上的通孔与内保护管上面的通孔错位装配,能够在内保护管内部的高温稳态氧传感器芯片端部形成漩涡气流,使得高温稳态氧传感器芯片上面的扩散孔抽入或排出含氧空气顺利;本实用新型能够直接安装在发动机上面,检测从发动机中直接排出的尾气氧浓度,传递检测信号给中央控制元件ECU,中央控制元件ECU根据检测信号精确控制喷油。本实用新型测量精度高,最优工作状态的耐高温性能好,稳态工作时功率低节能,响应时间短,能够测量不同的燃料,能够在被废气或其他污染源污染的恶劣环境下稳定工作,确保氧传感器的特性曲线不会发生偏移,适合在汽车发动机上推广使用。
附图说明
图1为本实用新型整体结构示意图;
图2为本实用新型与发动机排气管整体安装剖面结构示意图;
图3为本实用新型高温稳态氧传感器芯片整体组成及参比泵电路连接示意图;
图4为本实用新型外保护管保护头与内保护管错位装配示意图。
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。
一种耐高温稳态宽域氧传感器,其特征是包括高温稳态氧传感器芯片(3)、内保护管(4)、外保护管(1)、定位螺母(11)、氧化锆陶瓷定位管(6)、带不锈钢外套(8)的插线接头(9)、电路连接组件(7)及带接线端子(1001)的信号传输线(10),外保护管(1)包括保护头(101)和外护管体(102),保护头(101)和外护管体(102)的连接处与定位螺母(11)的内侧面连为一体,所述高温稳态氧传感器芯片(3)整体嵌装在氧化锆陶瓷定位管(6)内侧面,氧化锆陶瓷定位管(6)的外侧面与内保护管(4)的内侧面连接,电路连接组件(7)整体嵌装在氧化锆陶瓷定位管(6)的尾部,电路连接组件(7)的前端与高温稳态氧传感器芯片(3)相互连接,电路连接组件(7)的后端与带不锈钢外套(8)的插线接头(9)连接,带不锈钢外套(8)的插线接头(9)的不锈钢外套(8)与外保护管(1)的外护管体(102)连为一体,带不锈钢外套(8)的插线接头(9)与带接线端子(1001)的信号传输线(10)连接,所述高温稳态氧传感器芯片(3)有泵电池(303)、电极(3061和3062)、扩散棒(307)、扩散孔(304)、检测室(305)、加热件(301)、电平衡块(302)、氧浓差电池(308)、参比泵电路(309),泵电池(303)与扩散棒(307)有氧化锆氧化铝复合材料制成,所述扩散棒(307)整体嵌装在检测室(305)内,扩散棒(307)与泵电池(303)连为一体,所述电极(3061和3062)为铂电极有阴极(3061)和阳极(3062),阴极(3061)有四个位于检测室(305)内,阳极(3062)有两个位于泵电池(303)上部,阳极(3062)外表面有保护层,所述加热件(301)整体嵌装在泵电池(303)的下部里面,加热件(301)的电压不高于12V,所述电平衡块(302)整体嵌装在泵电池(303)内部的检测室(305)下面,检测室(305)位于泵电池(303)内部中间区域,所述扩散棒(307)与检测室(305)之间有氧浓差电池(308),氧浓差电池(308)与参比泵电路(309)连接,所述扩散孔(304)位于泵电池(303)右侧氧浓差电池(308)左侧,所述参比泵电路(309)连接在电极(3061和3062)和电平衡块(302)之间,参比泵电路(309)有差分放大器(3092)和信号传感组件。
优选地,所述内保护管(4)位于高温稳态氧传感器芯片(3)的端部外面,内保护管(4)上面有通孔。
优选地,所述外保护管(1)保护头(101)的周围和头部中间都有圆形通孔,组装时,外保护管(1)保护头(101)上的通孔与内保护管(4)上面的通孔错位装配,能够在内保护管(4)内部的高温稳态氧传感器芯片(3)端部形成漩涡气流,使得高温稳态氧传感器芯片(3)上面的扩散孔(304)抽入或排出含氧空气顺利。
优选地,所述高温稳态氧传感器芯片(3)中的参比泵电路(309)与电路连接组件(7)的前端接触连接。
使用时,将耐高温稳态宽域氧传感器整体安装在发动机排气管上面的安装孔位(如图2所示),氧传感器上带接线端子(1001)的信号传输线(10)与汽车电喷系统的中央控制元件ECU连接,检测从发动机中排气管(5)直接排出的废气(2)氧浓度,传递检测信号给中央控制元件ECU,中央控制元件ECU根据检测信号精确控制喷油;本实用新型中高温稳态氧传感器芯片(3)中的参比泵电路(309)中参考室(3091)用来提供一个固定的空燃比参比泵电流ICP,废气(2)通过扩散孔(304)进入检测室(305),泵电池(303)会从检测室(305)中泵入或泵出氧,以维持参考室(3091)与检测室(305)之间的氧浓度差在同一水平(电动势为450mV),泵氧所消耗的泵电流IP大小就代表了空燃比信号,泵电流IP越大,废气(2)中的氧含量越高,反之亦然。与普通氧传感器相比较,本实用新型的高温稳态氧传感器芯片(3)的参考源不再是参考空气,而是一个与固定空燃比等效的参比泵电流ICP,在氧传感器内部不再有任何形式的自然气体。实际的泵电流IP与参比泵电流ICP比较以保持检测室(305)中的氧平衡。而实际的泵电流IP依然能够代表空燃比信号,只不过参考源不再是参考气体,而是一个标定好的参比泵电流ICP。这个参比泵电流ICP在任意的环境和时间里,都不会发生变化,这就保证了氧传感器的测量精度。
同时,本实用新型在780℃时达到最优工作状态,自带加热件(301)稳态时功率为7.5W,低于普通氧传感器中加热件(301)的稳态功率;本实用新型从发动机冷启动到达其正常工作温度所需时间为10S,远低于普通氧传感器从发动机冷启动到达正常工作温度的时间;本实用新型内保护管(4)上面有通孔,外保护管(1)保护头(101)的周围和头部中间都有圆形通孔,组装时,外保护管(1)保护头(101)上的通孔与内保护管(4)上面的通孔错位装配,能够在内保护管(4)内部的高温稳态氧传感器芯片(3)端部形成漩涡气流,使得高温稳态氧传感器芯片(3)上面的扩散孔(304)抽入或排出含氧空气顺利。本实用新型测量精度高,最优工作状态的耐高温性能好,稳态工作时功率低节能,响应时间短,能够测量不同的燃料,能够在被废气或其他污染源污染的恶劣环境下稳定工作,确保氧传感器的特性曲线不会发生偏移,适合在汽车发动机上推广使用。
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 (4)
1.一种耐高温稳态宽域氧传感器,其特征是包括高温稳态氧传感器芯片、内保护管、外保护管、定位螺母、氧化锆陶瓷定位管、带不锈钢外套的插线接头、电路连接组件及带接线端子的信号传输线,外保护管包括保护头和外护管体,保护头和外护管体的连接处与定位螺母的内侧面连为一体,所述高温稳态氧传感器芯片整体嵌装在氧化锆陶瓷定位管内侧面,氧化锆陶瓷定位管的外侧面与内保护管的内侧面连接,电路连接组件整体嵌装在氧化锆陶瓷定位管的尾部,电路连接组件的前端与高温稳态氧传感器芯片相互连接,电路连接组件的后端与带不锈钢外套的插线接头连接,带不锈钢外套的插线接头的不锈钢外套与外保护管的外护管体连为一体,带不锈钢外套的插线接头与带接线端子的信号传输线连接,所述高温稳态氧传感器芯片有泵电池、电极、扩散棒、扩散孔、检测室、加热件、电平衡块、氧浓差电池、参比泵电路,泵电池与扩散棒有氧化锆氧化铝复合材料制成,所述扩散棒整体嵌装在检测室内,扩散棒与泵电池连为一体,所述电极为铂电极有阴极和阳极,阴极有四个位于检测室内,阳极有两个位于泵电池上部,阳极外表面有保护层,所述加热件整体嵌装在泵电池的下部里面,加热件的电压不高于12V,所述电平衡块整体嵌装在泵电池内部的检测室下面,检测室位于泵电池内部中间区域,所述扩散棒与检测室之间有氧浓差电池,氧浓差电池与参比泵电路连接,所述扩散孔位于泵电池右侧氧浓差电池左侧,所述参比泵电路连接在电极和电平衡块之间,参比泵电路有差分放大器和信号传感组件。
2.根据权利要求1所述一种耐高温稳态宽域氧传感器,其特征在于所述内保护管位于高温稳态氧传感器芯片的端部外面,内保护管上面有通孔。
3.根据权利要求1所述一种耐高温稳态宽域氧传感器,其特征在于所述外保护管保护头的周围和头部中间都有圆形通孔,组装时,外保护管保护头上的通孔与内保护管上面的通孔错位装配,能够在内保护管内部的高温稳态氧传感器芯片端部形成漩涡气流,使得高温稳态氧传感器芯片上面的扩散孔抽入或排出含氧空气顺利。
4.根据权利要求1所述一种耐高温稳态宽域氧传感器,其特征在于所述高温稳态氧传感器芯片中的参比泵电路与电路连接组件的前端接触连接。
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