CN208953480U - 一种片式氧传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种片式氧传感器，其可大大提高加热器的加热效率，同时可避免氧传感器因高速振动而断裂失效的问题出现，其包括四层自下而上叠压的陶瓷基片，第一生瓷层、第二生瓷层相连接的部位设置有加热器，第一生瓷层的下表面靠近第一生瓷层一端边缘的位置安装有第一表面电极，加热器的一端与第一表面电极连接，第三生瓷层内安装有参比电极，参比电极的上表面固定于第四生瓷层的下表面，第四生瓷层的一端开有第二通孔，第四生瓷层的上表面安装有第二表面电极，参比电极的一端与第二表面电极连接，第四生瓷层的上表面安装有外电极，外电极的外表面覆盖有多孔的保护层，参比电极的外表面覆盖有多孔层，多孔层的一端延伸于第二通孔的下方。

Description

一种片式氧传感器

技术领域

本实用新型涉及氧传感器技术领域，具体为一种片式氧传感器。

背景技术

在汽车等的发动机上，常使用三元催化转换器减少排气污染，三元催化转换器是一种能同时净化汽车等排放的碳氢化合物、一氧化碳及氮氧化合物三种污染物的催化转化器。若排放的混合气体的空燃比偏离理论空燃比，三元催化转换器对CO、HC和NOx的净化能力将急剧下降，因此必须在排气管中安装氧传感器，用以检测排气中氧的浓度，并向汽车行车电脑ECU发出反馈信号，再由ECU控制喷油器喷油量的增减，从而将混合气的空燃比控制在理论值附近。

目前，市面上常见的氧传感器包括自加热型片式氧传感器，其将加热器5埋置于陶瓷内部，以实现直接对自身进行加热，现有技术中常用的自加热型片式氧传感器内设置有参比空气腔15，如图1所示，该传感器自下而上由4层陶瓷基片叠压而成，加热器5位于第一生瓷层1和第二生瓷层2之间，第三生瓷层3的尾部开有空气腔15，空气腔15穿过第三生瓷层3一端的端面与外部连通，空气腔15中安装有参比电极8，外电极10位于第四生瓷层4上表面，并被多孔的保护层13覆盖。

自加热型片式氧传感器在工作时，汽车尾气通过保护层13到达外电极10，外部空气通过空气腔15到达参比电极8，外电极10和参比电极8之间由于存在氧气浓度差，可输出电压信号。这种结构的片式氧传感器由于在加热器5和外电极10、参比电极8之间存在空气腔15，加热器5热量无法直接传导到外电极10、参比电极8，严重影响加热器5的加热效率；且空气腔15的存在大大降低了氧传感器的整体强度，而汽车在行驶时氧传感器处于高速振动状态，因此极易导致氧传感器因高速振动而断裂失效的问题出现。

实用新型内容

针对现有技术中存在的空气腔易影响加热器加热效率的问题，以及空气腔的存在易导致氧传感器因高速振动而断裂失效的问题，本实用新型提供了一种片式氧传感器，其可大大提高加热器的加热效率，同时可避免氧传感器因高速振动而断裂失效的问题出现。

一种片式氧传感器，其包括四层自下而上叠压的陶瓷基片：分别为第一生瓷层、第二生瓷层、第三生瓷层、第四生瓷层，所述第一生瓷层、第二生瓷层相连接的部位设置有加热器，所述加热器的外表面覆盖有绝缘层，所述第一生瓷层的下表面靠近所述第一生瓷层一端边缘的位置安装有第一表面电极，所述加热器的一端通过第一传导件与所述第一表面电极连接；所述第三生瓷层内安装有参比电极，所述参比电极的上表面固定于所述第四生瓷层的下表面，所述第四生瓷层的一端开有第二通孔，所述第四生瓷层的上表面围绕所述第二通孔的位置安装有第二表面电极，所述参比电极的一端通过第二传导件与所述第二表面电极连接，所述第四生瓷层的上表面靠近所述第四生瓷层另一端边缘的位置安装有外电极，所述外电极的外表面覆盖有多孔的保护层，其特征在于：所述参比电极的外表面覆盖有多孔层，所述多孔层填充于所述参比电机与所述第三生瓷层之间，所述多孔层的一端延伸于所述第二通孔的下方，所述多孔层为与所述第二通孔连通的多气孔结构。

其进一步特征在于，

所述多孔层包括相互连通的气孔，所述气孔为圆形；

所述第一生瓷层的一端开有第一通孔，所述第一表面电极围绕所述第一通孔安装于所述第一生瓷层的下表面，所述第一传导件与所述第一表面电极材质相同，均为铂层，所述第一传导件的一端固定于所述加热器的一端，所述第一传导件的另一端穿过所述绝缘层及所述第一通孔与所述第一表面电极固定连接；

所述第二传导件、参比电极及第二传导件的材质相同，均为铂层，所述第二传导件的一端固定于所述参比电极的一端，所述第二传导件的另一端穿过所述第二通孔与所述第二表面电极固定连接；

所述绝缘层、多孔层均由氧化铝制成；

所述保护层的材质为氧化铝、氧化锆或氧化铝与氧化锆的混合物。

采用本实用新型的上述结构，在第三生瓷层内的参比电极外表面覆盖多孔层，多孔层的一端位于第二通孔的下方，且多孔层为与第二通孔连通的多孔结构，空气可沿第二通孔进入多孔层中，并通过多孔层到达参比电极，即使用多孔层代替了现有技术中的空气腔，加热器产生的热量可通过多孔层传导至第四生瓷层、外电极及第二表面电极上，避免了由于空气腔的存在而导致的加热器的热量无法直接传递的问题，大大提高了加热器的加热效率；多孔层位于第三生瓷层与第四生瓷层之间，具有支撑作用，相比于现有技术中的空气腔，多孔层结构的设置大大增强了本装置的结构强度，有效避免了氧传感器因高速振动而断裂失效的问题出现。

附图说明

图1为现有技术中自加热型片式氧传感器主视图剖视的结构示意图。

图2为本实用新型的主视图剖视的结构示意图。

具体实施方式

如图2所示，一种片式氧传感器，其包括四层自下而上叠压的陶瓷基片：分别为第一生瓷层1、第二生瓷层2、第三生瓷层3、第四生瓷层4，第一生瓷层1、第二生瓷层2相连接的部位设置有加热器5，加热器5的外表面覆盖有绝缘层6，绝缘层6与第一生瓷层1、第二生瓷层2及加热器5紧密贴合；第一生瓷层1的下表面靠近第一生瓷层1一端边缘的位置安装有第一表面电极7，第一表面电极7与第一生瓷层1烧结在一起，加热器5的一端通过第一传导件71与第一表面电极7连接，第一生瓷层1的一端开有第一通孔12，第一表面电极7围绕第一通孔12烧结于第一生瓷层1的下表面，第一传导件71与第一表面电极7材质相同，均为铂层，第一传导件71的一端固定于加热器5的一端，第一传导件71的另一端穿过绝缘层6及第一通孔12与第一表面电极7烧结连接；第三生瓷层3内设置有参比电极8参比电极8的上表面烧结于第四生瓷层4的下表面，多孔层14填充于第三生瓷层3与参比电极8之间，绝缘层6、多孔层14均由氧化铝制成，进一步提高了多孔层14对加热器5产生的热量的传导效率；

第四生瓷层4的一端开有第二通孔11，第四生瓷层4的上表面围绕第二通孔11的位置安装有第二表面电极9，参比电极8的一端通过第二传导件91与第二表面电极9烧结连接，第二传导件91、参比电极8及第二表面电极9的材质相同，均为铂层，第二传导件91的一端固定烧结于参比电极8的一端，第二传导件91的另一端穿过第二通孔11与第二表面电极9固定烧结连接；第四生瓷层4的上表面靠近第四生瓷层4另一端边缘的位置安装有外电极10，外电极10的外表面覆盖有多孔的保护层13，保护层13的材质为氧化铝、氧化锆或氧化铝与氧化锆的混合物，参比电极8的外表面覆盖有多孔层14，多孔层14的一端沿伸于第二通孔11的下方，多孔层14的另一端覆盖于参比电极8的外表面，多孔层14为与第二通孔11连通的多气孔结构，本实施例中多孔层14的气孔为圆形第一通孔12与第二通孔11对称布置，第一表面电极7与第二表面电极9对称布置，第一生瓷层1、第二生瓷层2、第三生瓷层3、第四生瓷层4相互平行布置。

其工作原理如下所述：汽车尾气通过保护层13到达外电极10，外部空气沿第二通孔11进入多孔层14，由于多孔层14为与第二通孔11连通的多孔结构，且多孔层14覆盖于参比电极8的外表面，因此空气可沿多孔层14到达参比电极8，外电极10和参比电极8之间由于存在氧气浓度差，可输出电压信号；由于自加热型片式氧传感器输出的电压信号由外电极10和参比电极8氧气浓度差决定，需保证参比电极8处的气氛与外部空气一致。多孔层14的气孔结构依据参比电极8的气氛要求、加热器热量传导效率和氧传感器强度要求综合考虑进行设置，在保证多孔层14气孔的孔径满足气体渗透要求的条件下，维持参比电极8的气氛，保证氧传感器的工作，多孔层14结构及氧化铝材料的设计大大提高了热量从加热器到电极的传导效率，同时提高了氧传感器的整体强度。并且在出现汽车尾气泄漏到氧传感器尾部的情况时，多孔层结构相比于现有技术中的空气腔，多孔层14可以防止尾气中的硅、铅等元素进入毒化参比电极8。

Claims (6)

1.一种片式氧传感器，其包括四层自下而上叠压的陶瓷基片：分别为第一生瓷层、第二生瓷层、第三生瓷层、第四生瓷层，所述第一生瓷层、第二生瓷层相连接的部位设置有加热器，所述加热器的外表面覆盖有绝缘层，所述第一生瓷层的下表面靠近所述第一生瓷层一端边缘的位置安装有第一表面电极，所述加热器的一端通过第一传导件与所述第一表面电极连接；所述第三生瓷层内安装有参比电极，所述参比电极的上表面固定于所述第四生瓷层的下表面，所述第四生瓷层的一端开有第二通孔，所述第四生瓷层的上表面围绕所述第二通孔的位置安装有第二表面电极，所述参比电极的一端通过第二传导件与所述第二表面电极连接，所述第四生瓷层的上表面靠近所述第四生瓷层另一端边缘的位置安装有外电极，所述外电极的外表面覆盖有多孔的保护层，其特征在于：所述参比电极的外表面覆盖有多孔层，所述多孔层填充于所述参比电机与所述第三生瓷层之间，所述多孔层的一端延伸于所述第二通孔的下方，所述多孔层为与所述第二通孔连通的多气孔结构。

2.根据权利要求1所述的一种片式氧传感器，其特征在于，所述多孔层包括相互连通的气孔，所述气孔为圆形。

3.根据权利要求1所述的一种片式氧传感器，其特征在于，所述第一生瓷层的一端开有第一通孔，所述第一表面电极围绕所述第一通孔安装于所述第一生瓷层的下表面，所述第一传导件与所述第一表面电极材质相同，均为铂层，所述第一传导件的一端固定于所述加热器的一端，所述第一传导件的另一端穿过所述绝缘层及所述第一通孔与所述第一表面电极固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种片式氧传感器，其特征在于，所述第二传导件、参比电极及第二传导件的材质相同，均为铂层，所述第二传导件的一端固定于所述参比电极的一端，所述第二传导件的另一端穿过所述第二通孔与所述第二表面电极固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种片式氧传感器，其特征在于，所述绝缘层、多孔层均由氧化铝制成。

6.根据权利要求1所述的一种片式氧传感器，其特征在于，所述保护层的材质为氧化铝、氧化锆或氧化铝与氧化锆的混合物。