本實(shí)用新型涉及內(nèi)燃機(jī)用氧傳感器，具體涉及氧傳感器鋯元件外電極引線保護(hù)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

氧傳感器用于發(fā)動(dòng)機(jī)閉環(huán)控制，從而確保車(chē)輛在壽命期內(nèi)HC、CO以及NOx的排放滿足法規(guī)要求。這對(duì)降低車(chē)輛的污染物排放，減少對(duì)環(huán)境的污染，都起到了至關(guān)重要的作用。氧化鋯氧傳感器利用了氧化鋯的固體電解質(zhì)特性，即氧化鋯在高溫下對(duì)氧離子具有導(dǎo)電性。這樣當(dāng)氧化鋯兩側(cè)的氧氣濃度，即氧分壓不同時(shí)，就會(huì)發(fā)生氧離子從一側(cè)遷移到另一側(cè)的效應(yīng)，從而產(chǎn)生出一個(gè)電壓信號(hào)。具體來(lái)說(shuō)，氧化鋯的這種氧離子導(dǎo)電特性可用能斯特方程來(lái)表示。

$U=\frac{RT}{4F}Ln\left(\frac{PO``}{PO`}\right)$

其中，R為理想氣體常數(shù)；F為法拉利常數(shù)；T為絕對(duì)溫度

管形氧傳感器是最常見(jiàn)的設(shè)計(jì)之一，如圖1所示，在管形鋯元件(01)的內(nèi)側(cè)涂敷鉑金漿料，形成內(nèi)電極(21)，內(nèi)電極提供正信號(hào)，在管形鋯元件的外側(cè)涂敷鉑金漿料，形成外電極(11)，外電極(11)通過(guò)外電極引線(12)連接到外接觸盤(pán)(13)上，內(nèi)電極(21)通過(guò)內(nèi)電極引線(22)連接到內(nèi)接觸盤(pán)(23)上，然后通過(guò)接觸盤(pán)與導(dǎo)線連通將信號(hào)輸出。傳感器工作時(shí)，外電極(11)與廢氣接觸，內(nèi)電極(21)與標(biāo)準(zhǔn)參考?xì)怏w接觸，標(biāo)準(zhǔn)參考?xì)怏w所提供的氧分壓必須保持不變，這樣傳感器信號(hào)電壓的變化就反應(yīng)了廢氣中氧濃度的變化。在傳感器的封裝上，必須保證廢氣與參考?xì)怏w完全隔絕，否則會(huì)導(dǎo)致參考?xì)怏w被污染而導(dǎo)致信號(hào)輸出異常。

氧傳感器連接密封結(jié)構(gòu)如圖2所示，在鋯元件(A1)與六角座(A2)之間設(shè)置金屬密封圈(A3)，同時(shí)通過(guò)鉚壓護(hù)套(A5)，將碟形彈簧(A6)所提供的軸向壓力施加在三者之間，形成可靠的密封，從而可以隔絕廢氣進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)參考腔的通道。外電極設(shè)于管形鋯元件的外壁，需要跨過(guò)鋯元件的密封區(qū)域，連接到鋯元件的接觸盤(pán)區(qū)域，與信號(hào)引線(A4)導(dǎo)通，將信號(hào)傳遞出去。這會(huì)帶來(lái)兩方面的問(wèn)題:一是由于密封面上的壓強(qiáng)很大，會(huì)壓斷外電極，造成產(chǎn)品失效；另外一個(gè)問(wèn)題是外電極會(huì)與傳感器外殼導(dǎo)通，進(jìn)一步與車(chē)身導(dǎo)通，造成車(chē)身地干擾信號(hào)對(duì)傳感器信號(hào)的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種氧傳感器鋯元件外電極引線保護(hù)結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

氧傳感器鋯元件外電極引線保護(hù)結(jié)構(gòu)，特點(diǎn)是：在鋯元件的密封面區(qū)域設(shè)有陶瓷材料保護(hù)層，所述陶瓷材料保護(hù)層上設(shè)有絕緣材料保護(hù)層，所述絕緣材料保護(hù)層和陶瓷材料保護(hù)層包覆密封面區(qū)域的外電極引線，形成外電極引線保護(hù)結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，上述的氧傳感器鋯元件外電極引線保護(hù)結(jié)構(gòu)，其中，所述陶瓷材料保護(hù)層為氧化釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷材料層。

更進(jìn)一步地，上述的氧傳感器鋯元件外電極引線保護(hù)結(jié)構(gòu)，其中，所述氧化釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷材料層是3％～12％摩爾氧化釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷材料層。

更進(jìn)一步地，上述的氧傳感器鋯元件外電極引線保護(hù)結(jié)構(gòu)，其中，所述陶瓷材料保護(hù)層的材質(zhì)與鋯元件基體的材質(zhì)相同。

更進(jìn)一步地，上述的氧傳感器鋯元件外電極引線保護(hù)結(jié)構(gòu)，其中，所述絕緣材料保護(hù)層為玻璃釉材料層。

本實(shí)用新型技術(shù)方案突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在：

①本實(shí)用新型由于第一保護(hù)層(陶瓷材料保護(hù)層)的材料特性與基體材料完全一致，而且通過(guò)一次燒結(jié)工藝制備，因此第一保護(hù)層與基體之間極難剝離，這樣可以很好的保護(hù)外電極引線；

②第二保護(hù)層(絕緣材料保護(hù)層)的主要作用是在高溫條件下絕緣，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間耐久后，即使與第一保護(hù)層相剝落，也不會(huì)影響到外電極引線，同時(shí)由于該材料層被緊密壓合，也不會(huì)影響到絕緣性能；

③本實(shí)用新型較好解決了管形鋯元件外電極引線密封區(qū)域的保護(hù)和絕緣問(wèn)題，顯著改善產(chǎn)品的耐久性和可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1：背景技術(shù)氧傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2：背景技術(shù)氧傳感器連接密封結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖3：本實(shí)用新型氧傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4：保護(hù)結(jié)構(gòu)的局部示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖3、圖4所示，氧傳感器鋯元件外電極引線保護(hù)結(jié)構(gòu)，在鋯元件01的內(nèi)側(cè)涂敷鉑金漿料，形成內(nèi)電極21，內(nèi)電極提供正信號(hào)，在鋯元件01的外側(cè)涂敷鉑金漿料，形成外電極11，內(nèi)電極21通過(guò)內(nèi)電極引線22連接到內(nèi)接觸盤(pán)23上，外電極11通過(guò)外電極引線12連接到外接觸盤(pán)13上；在鋯元件的密封面區(qū)域F設(shè)有陶瓷材料保護(hù)層31，陶瓷材料保護(hù)層31上設(shè)有絕緣材料保護(hù)層32，絕緣材料保護(hù)層32和陶瓷材料保護(hù)層31包覆密封面區(qū)域的外電極引線12，形成外電極引線保護(hù)結(jié)構(gòu)。

其中，陶瓷材料保護(hù)層31的材質(zhì)與鋯元件基體的材質(zhì)相同，可采用氧化釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷材料層，具體為3％～12％摩爾氧化釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷材料。

絕緣材料保護(hù)層32為玻璃釉材料層。

實(shí)施例1

氧化鋯陶瓷粉經(jīng)過(guò)等靜壓成型后，得到形狀較大的陶瓷坯體，通過(guò)車(chē)削或磨削加工到需要的產(chǎn)品外形尺寸，然后在管形鋯元件的內(nèi)、外側(cè)分別涂敷鉑金漿料，干燥后，分別涂敷內(nèi)外電極接觸盤(pán)，進(jìn)一步干燥，然后涂敷內(nèi)外電極引線，進(jìn)一步干燥，得到尚未燒結(jié)的管形鋯元件。

在鋯元件外電極引線制備完成后，在密封面區(qū)域F涂敷一層陶瓷材料漿料(氧化鋯漿料)，然后進(jìn)行干燥。該漿料的制備工藝是：在球磨管中依次按質(zhì)量百分比添加70wt％的氧化鋯陶瓷、20wt％的松油醇、2wt％的改性魚(yú)油、5wt％的乙基纖維素、3wt％的鄰苯二甲酸二乙酯，球磨18小時(shí)后制備得到。

干燥后該氧化鋯漿料與鋯元件的基體經(jīng)過(guò)1400～1500℃高溫一次燒結(jié)成型，得到燒結(jié)完成的鋯元件01的基體和陶瓷材料保護(hù)層31。

鋯元件01的基體與陶瓷材料保護(hù)層31經(jīng)過(guò)1400～1500℃高溫?zé)Y(jié)，已經(jīng)變成致密的陶瓷體，然后在陶瓷材料保護(hù)層31上均勻涂敷玻璃釉漿料，干燥后，于800～1000℃二次燒結(jié)制備完成。

由于第一保護(hù)層(陶瓷材料保護(hù)層31)的材料特性與基體材料完全一致，而且通過(guò)一次燒結(jié)工藝制備，因此第一保護(hù)層與基體之間極難剝離，這樣可以很好的保護(hù)外電極引線12。第二保護(hù)層(絕緣材料保護(hù)層32)的主要作用是在高溫條件下絕緣，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間耐久后，即使與第一保護(hù)層相剝落，也不會(huì)影響到外電極引線12，同時(shí)由于該材料層被緊密壓合，也不會(huì)影響到絕緣性能。

本實(shí)用新型解決了管形鋯元件外電極引線密封區(qū)域的保護(hù)和絕緣問(wèn)題，顯著改善產(chǎn)品的耐久性和可靠性。

需要說(shuō)明的是：以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，并非用以限定本實(shí)用新型的權(quán)利范圍；同時(shí)以上的描述，對(duì)于相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)門(mén)人士應(yīng)可明了及實(shí)施，因此其它未脫離本實(shí)用新型所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含在申請(qǐng)專(zhuān)利范圍中。