一种氧传感器后处理方法与流程

本发明涉及氧传感器领域，尤其涉及一种内燃机用氧传感器，具体涉及一种该氧传感器的后处理工艺。

背景技术：

氧传感器用于发动机闭环控制，从而确保车辆在寿命期内HC,CO以及NOx的排放满足法规要求，这对降低车辆的污染物排放，减少对环境的污染，都起到了至关重要的作用。氧化锆氧传感器利用了氧化锆的固体电解质特性，即氧化锆在高温下对氧离子具有导电性。这样当氧化锆两侧的氧气浓度，即氧分压不同时，就会发生氧离子从一侧迁移到另一侧的效应，从而产生出一个电压信号。具体来说，氧化锆的这种氧离子导电特性可用能斯特方程来表示。

其中，R为理想气体常数；F为法拉利常数；T为绝对温度；

为了加快氧离子的反应，即在氧分压高的区域得到电子成为氧离子，在氧分压低的区域失去电子成为氧分子，公知的方法是在氧化锆的两侧形成体表面比尽量大的电极层，具体来说常用贵金属铂在固体电解质两侧形成多孔的铂电极催化层。这种方法在使用中取得了良好的效果，基本能够满足现代电喷系统对氧传感器的要求，然而在实际使用中也发现，采用这种方法制造的氧传感器存在低温性能不佳，对过量空气系数lambda测量存在散差的情况。

因此，有必要提供一种新的技术方案。

技术实现要素：

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种氧传感器后处理方法，该方法能有效提高氧传感器低温性能和对过量空气系数Lambda测量精度。

为了解决背景技术中的技术问题，本发明的氧传感器后处理方法包括如下步骤：

S1、对氧传感器的感应单元进行高温加热；

S2、在交变电流的作用下，对加热后的传感器感应单元的能斯特单元进行高温处理。

进一步地，所述氧传感器为装配后的氧传感器，所述感应单元包括固体电解质及分布在固体电解质两侧的一对电极，

所述固体电解质为含有能产生氧离子导电的固体电解质。

进一步地，所述感应单元包括但不限于1-3个能斯特单元。

进一步地，步骤1中，感应单元加热后的温度为700℃—800℃。

进一步地，步骤S2中，所述交变电流的频率不大于5Hz。

进一步地，步骤S2中，对传感器感应单元的能斯特单元高温处理时间为不大于5min。

进一步地，所述传感器感应单元所承受的交变电流的幅值不大于所述感应单元的能斯特单元极限电流的5倍。

进一步地，所述交变电流为正弦波、方波和三角波中的一种或多种组合。

进一步地，所述感应单元包括圆锥形氧传感器感应单元和平板式氧传感器感应单元。

进一步地，一对电极为外电极和内电极。

本发明的氧传感器后处理方法，其一方面可极大提高氧传感器的低温性能；另一方面可极大提高氧传感器测量的准确性和稳定性，且该方法简单易于实现，并且可以将该工艺集成到装配生产线上，形成一条完整的流水线，因而具有极大的实用价值。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本发明圆锥形氧传感器感应单元的结构示意图；

图2是作用于图1中感应单元的交变电流方波处理信号图；

图3是本发明平板式氧传感器感应单元的结构示意图；

图4是作用于图3中感应单元的交变电流三角波处理信号图。

其中，10-圆锥形感应单元，101-固体电解质，102-外电极，103-内电极，11-参考腔，20-平板式感应单元，201-固体电解质，202-外电极，203-内电极，21-参考腔。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以使直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

请参阅图1至图2，图1是本发明圆锥形氧传感器感应单元的结构示意图；图2是作用于图1中感应单元的交变电流方波处理信号图。如图1和图2所示，本发明的氧传感器后处理方法，包括如下步骤：

S1、对氧传感器的感应单元进行高温加热。

该实施例中，所述氧传感器为装配后的氧传感器，所述感应单元为圆锥形氧传感器感应单元。所述感应单元包括但不限于1-3个能斯特单元。所述感应单元包括固体电解质及分布在固体电解质两侧的一对电极，所述固体电解质为含有能产生氧离子导电的固体电解质。具体地，所述感应单元包括固体电解质101、外电极102、内电极103和参考腔11。在一个实施例中，为了提高感应单元的寿命，在外电极102上须涂敷多孔保护层(未图示)。

S2、在交变电流的作用下，对加热后的传感器感应单元的能斯特单元进行高温处理，其中，所述交变电流不大于所连接的能斯特单元极限电流的5倍。

需要说明的是，能斯特单元是由固体电解质101，内电极103和外电极102构成。

由于能斯特单元的参考腔11的空间有限，流入空气的量也有限，提高施加电压也不会使得能斯特单元的电流增大，因此，能斯特单元所能达到的最大电流即为极限电流。

在该实施例中，感应单元被加热到750℃，对图1中传感器感应单元的能斯特单元外电极102和内电极103连接频率不大于5Hz的方波交变电流，其中，方波交变电流的幅值设定为20mA，对能斯特单元进行2分钟的处理。在另一实施例中，感应单元加热后的温度为700℃，在另一实施例中，感应单元加热后的温度为800℃。

在其他实施例中，所述交变电流包括但不限于正弦波、方波和三角波中的一种或多种组合。

实施例

请参阅图3和图4，图3是本发明平板式氧传感器感应单元的结构示意图；图4是作用于图3中感应单元的交变电流三角波处理信号图。如图3和图4所示，本发明的氧传感器后处理方法，包括如下步骤：

S1、对氧传感器的感应单元进行高温加热。

该实施例中，所述氧传感器为装配后的氧传感器，所述感应单元为平板形氧传感器感应单元。所述感应单元包括但不限于1-3个能斯特单元。所述感应单元包括固体电解质及分布在固体电解质两侧的一对电极，所述固体电解质为含有能产生氧离子导电的固体电解质。具体地，所述感应单元包括固体电解质201、外电极202、内电极203和参考腔21。在一个实施例中，为了提高感应单元的寿命，在外电极202上须涂敷多孔保护层(未图示)。

S2、在交变电流的作用下，对加热后的传感器感应单元的能斯特单元进行高温处理，其中，所述交变电流不大于所连接的能斯特单元极限电流的5倍。

需要说明的是，能斯特单元是由固体电解质201，内电极203和外电极202构成。

由于能斯特单元的参考腔21的空间有限，流入空气的量也有限，提高施加电压也不会使得能斯特单元的电流增大，因此，能斯特单元所能达到的最大电流即为极限电流。

在该实施例中，感应单元被加热到750℃，对图3中传感器感应单元的能斯特单元外电极202和内电极203连接频率不大于5Hz的方波交变电流，其中，方波交变电流的幅值设定为20mA，对能斯特单元进行2分钟的处理。在另一实施例中，感应单元加热后的温度为700℃，在另一实施例中，感应单元加热后的温度为800℃。

在其他实施例中，所述交变电流包括但不限于正弦波、方波和三角波中的一种或多种组合。

氧传感器用于发动机闭环控制，用于监测废气中含氧量，具体测量过程为：氧传感器感应单元的外电极与发动机排出的废气接触，内电极与空气接触(一般空气的氧浓度是稳定的)，当固体电解质(如氧化锆陶瓷)两侧的氧气浓度不同时，即氧分压不同时，就会发生氧离子从一侧迁移到另一侧的效应，从而产生出一个电压信号。

下面描述经本发明方波交变电流高温激活处理后的氧传感器检测结果。

表1为传统非加热型氧传感器，其中，废气温度350度

表2为本发明经过方波激活的氧传感器

请参阅表1和表2，其中，表1和表2中的T2为样品传感器电压从600mv降低到300mv的时间，T4为样品传感器电压从300mv上升到600mv的时间。通过对12个样品的氧传感器进行交变电流方波作用，标准差值明显减少，测试结果一致性较好。

本发明的氧传感器后处理方法，其一方面可极大提高氧传感器的低温性能；另一方面可极大提高氧传感器测量的准确性和稳定性，且该方法简单易于实现，并且可以将该工艺集成到装配生产线上，形成一条完整的流水线，因而具有极大的实用价值。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改和变型。