一种单电池式结构空燃比氧传感器的制作方法

本实用新型涉及传感器技术领域，特别是涉及一种单电池式结构空燃比氧传感器。

背景技术：

汽车氧传感器是电喷发动机控制系统中关键必须的传感部件，是控制汽车尾气排放、降低汽车对环境污染、提高汽车发动机燃油燃烧质量的关键零件。

传统的开关型氧传感器已经不能满足日益严格的排放要求。取而代之的是控制精度更高的线性宽带氧传感器。空燃比传感器能在发动机不同工况下，准确地检测废气中的氧的浓度，并及时地把信号传给电脑进行精确计算和控制混合气浓度，使发动机实现较理想的空燃比，使发动机燃烧更好，动力更足，油耗更低，排放污染更少。目前应用较普遍的空燃比传感器主要分为两类，双电池式结构空燃比氧传感器，和单电池式结构空燃比氧传感器。相比较，双电池式结构空燃比氧传感器因窄气道或无气道具有强度高特点，但贵金属用量多使得材料成本高，同时制备工序复杂；单电池式结构空燃比氧传感器具有成本低，制备工序简单特点，但因具有较大截面积尺寸的参比气通道而使得元件强度会降低。

对于单电池式结构空燃比氧传感器而言，气体扩散结构是关系到产品测量精度、稳定性和其他重要特性的一个核心要素。现有单电池式结构空燃比氧传感器气体扩散结构普遍采用丝印一层气孔率较高的多孔薄层在固体电解质上再叠上一层障碍层形成扩散层，厚度方向的段差通过段差吸收层来减小段差。这不仅因丝印多道丝印层使得工序复杂同时对丝印精度要求高，容易因丝印精度不够导致产品段差而产品开裂弯曲；且对丝印浆料的材料要求特别高，气孔率较高时易导致产品结合强度不高；气孔率较低时，因丝印厚度有限，气体扩散量不够，产品极限电流无法满足。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术之不足，提供一种单电池式结构空燃比氧传感器，通过结构改进，具有制备工序简单、易于控制、一致性好，产品强度高、保护性强的特点。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种单电池式结构空燃比氧传感器，包括固体电解质层、设置在固体电解质层上的扩散基体层和设置在扩散基体层上的遮蔽层；所述扩散基体层上镶嵌有厚度与扩散基体层相同的扩散保护层，所述扩散保护层为多孔流延片，多孔流延片的气孔孔径直径为0.1μm～5μm，孔隙率为10％～30％。

所述扩散基体层为厚度100μm～300μm的氧化铝流延片。

所述扩散基体层上设有用来镶嵌扩散保护层的方形孔，所述扩散保护层吻合适配在扩散基体层的方形孔中，所述扩散保护层与扩散基体层的相接的壁面呈斜面配合。

所述扩散保护层的与扩散基体层的相接的壁面由下向上呈渐次向外倾斜。

所述固体电解质层的上面丝印有废气侧电极及与废气侧电极相接的废气侧电极引线，固体电解质层的下面丝印有参比气侧电极及与参比气侧电极相连的参比气侧电极引线；所述固体电解质层设有三个过孔，所述三个过孔中填充连接成一体的第一可导电填充体，该第一可导电填充体与参比气侧电极引线相接，以将固体电解质层的下面的参比气侧电极的电信号导至固体电解质层的上面。

所述遮蔽层的上面丝印有两个电极引脚；所述遮蔽层和所述扩散基体层在对应于两个电极引脚的位置分别设有一排过孔，且每排过孔由三个过孔构成，所述两排三个过孔中分别填充连接成一体的第二可导电填充体，其中一个第二可导电填充体连接在遮蔽层的上面的一个电极引脚与废气侧电极引线之间，另一个第二可导电填充体连接在遮蔽层的上面的另一个电极引脚与第一可导电填充体之间，以分别将固体电解质层上面的废气侧电极的电信号和参比气侧电极的电信号对应导至遮蔽层的两个电极引脚。

所述固体电解质层的下方还设有加热基体层，加热基体层的上面丝印有加热器、与加热器连接的加热器引线，加热基体层的下面丝印有加热器引脚，所述加热基体层设有三个过孔，所述三个过孔中填充连接成一体的第三可导电填充体，该第三可导电填充体连接在加热器引线与加热器引脚之间。

与现有技术相比较，本实用新型的有益效果是：

1、由于采用了在扩散基体层上镶嵌有厚度与扩散基体层相同的扩散保护层，且扩散保护层与扩散基体层的相接的壁面呈斜面配合，扩散保护层的与扩散基体层的相接的壁面由下向上呈渐次向外倾斜。本实用新型的这种结构，通过直接镶嵌多孔保护层再叠遮蔽层形成扩散结构，可减少多次丝印工序，产品制备工序简单；扩散保护层厚度与扩散基体层相同，在层压后可把镶嵌处缝隙填充，不存在段差和缝隙，可降低产品在烧结过程中的弯曲开裂风险；而且扩散保护层厚度较厚，在后续倒角进行产品极限电流一致性修正时，可更好的控制极限电流值。

2、由于采用了将多孔流延片的气孔孔径直径设为0.1μm～5μm，孔隙率为10％～30％。本实用新型的这种结构，其低气孔率、微气孔特征，使得产品不仅强度高，而且可防止废气中的颗粒物等污染电极从而保护性强。

3、由于采用了在固体电解质层、遮蔽层、扩散基体层和加热基体层分别设有三个过孔用来导通电信号，不仅减少填孔工序而且可降低过孔处断路的风险。

以下结合实施例对本实用新型作进一步详细说明；但本实用新型的一种单电池式结构空燃比氧传感器不局限于实施例。

附图说明

图1是本实用新型的结构分解示意图；

图2是本实用新型的扩散保护位置的结构剖视图；

图3是本实用新型的扩散保护层与扩散基体层相配合的示意图；

图4是本实用新型的固体电解质层的过孔位置的示意图；

图5是本实用新型的固体电解质层的过孔位置(填充缺陷时)的示意图。

具体实施方式

实施例

参见图1至图4所示，本实用新型的一种单电池式结构空燃比氧传感器，包括固体电解质层3、设置在固体电解质层3上的扩散基体层2和设置在扩散基体层2上的遮蔽层1；所述扩散基体层2上镶嵌有厚度与扩散基体层相同的扩散保护层21，所述扩散保护层21为多孔流延片，多孔流延片的气孔孔径直径为0.1μm～5μm，孔隙率为10％～30％。

所述扩散基体层2为厚度100μm～300μm的氧化铝流延片。

本实施例中，所述扩散基体层2上设有用来镶嵌扩散保护层的方形孔，所述扩散保护层21吻合适配在扩散基体层2的方形孔中，所述扩散保护层21与扩散基体层2的相接的壁面呈斜面配合。

本实施例中，所述扩散保护层21的与扩散基体层的相接的壁面211由下向上呈渐次向外倾斜。

本实施例中，所述固体电解质层3的上面丝印有废气侧电极31及与废气侧电极相接的废气侧电极引线32，固体电解质层3的下面丝印有参比气侧电极33及与参比气侧电极相连的参比气侧电极引线34；所述固体电解质层3设有三个过孔30，所述三个过孔30中填充连接成一体的第一可导电填充体41，该第一可导电填充体41与参比气侧电极引线34相接，以将固体电解质层3的下面的参比气侧电极33的电信号导至固体电解质层的上面。

本实施例中，所述遮蔽层1的上面丝印有两个电极引脚11；所述遮蔽层1在对应于两个电极引脚的位置分别设有一排过孔12，且每排过孔由三个过孔构成；所述扩散基体层2在对应于两个电极引脚的位置分别设有一排过孔22，且每排过孔由三个过孔构成；所述遮蔽层1和所述扩散基体层2的两排三个过孔中分别填充连接成一体的第二可导电填充体42，其中一个第二可导电填充体42连接在遮蔽层的上面的一个电极引脚11与废气侧电极引线32之间，另一个第二可导电填充体42连接在遮蔽层的上面的另一个电极引脚11与第一可导电填充体41之间，以分别将固体电解质层上面的废气侧电极的电信号和参比气侧电极的电信号对应导至遮蔽层的两个电极引脚。

本实施例中，所述固体电解质层3的下方还设有加热基体层5，加热基体层5的上面丝印有加热器51、与加热器连接的加热器引线52，加热基体层的下面丝印有加热器引脚53，所述加热基体层设有两排各三个过孔54，所述三个过孔54中填充连接成一体的第三可导电填充体43，该第三可导电填充体43连接在加热器引线52与加热器引脚53之间。

本实用新型的一种单电池式结构空燃比氧传感器，采用了在扩散基体层2上镶嵌有厚度与扩散基体层相同的扩散保护层21，且扩散保护层21与扩散基体层2的相接的壁面呈斜面配合，扩散保护层21的与扩散基体层的相接的壁面211由下向上呈渐次向外倾斜。本实用新型的这种结构，通过直接镶嵌多孔保护层再叠遮蔽层形成扩散结构，可减少多次丝印工序，产品制备工序简单；扩散保护层厚度与扩散基体层相同，在层压后可把镶嵌处缝隙填充，不存在段差和缝隙，可降低产品在烧结过程中的弯曲开裂风险；而且扩散保护层厚度较厚，在后续倒角进行产品极限电流一致性修正时，可更好的控制极限电流值。

本实用新型的一种单电池式结构空燃比氧传感器，采用了将多孔流延片21的气孔孔径直径设为0.1μm～5μm，孔隙率为10％～30％。本实用新型的这种结构，其低气孔率、微气孔特征，使得产品不仅强度高，而且可防止废气中的颗粒物等污染电极从而保护性强。

本实用新型的一种单电池式结构空燃比氧传感器，采用了在固体电解质层3、遮蔽层1、扩散基体层2和加热基体层5分别设有三个过孔用来导通电信号，不仅减少填孔工序而且可降低过孔处断路的风险。图5为固体电解质层的过孔位置出现填充缺陷时，其中有一个孔因浆料中的异物等缺陷导致过孔时无法埋入过孔，过孔中会出现露白现象，线路就不导通，所以同时开3个过孔，可起到多重保险的作用，只要有一个过孔是通路的，线路就通路。

上述只是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。