平板式極限電流型氧敏元件及其測試系統(tǒng)研究.pdf

1、氧化鋯固體電解質(zhì)氧敏元件廣泛地用于各種領(lǐng)域來監(jiān)測氧濃度，尤其普遍用在汽車中監(jiān)測尾氣組分以控制光燃比，從而減少有害物排放并提高燃燒效率。而極限電流型氧敏元件由于其具有線性響應(yīng)、元需參比氣、探測范圍廣等優(yōu)點(diǎn)而成為眾多研究的主題。另一方面，為適應(yīng)低能耗、快速響應(yīng)、小尺寸等要求，平板式氧敏元件得以開發(fā)并具有廣闊的前景。然而，在冷啟動(dòng)階段，由于氧敏元件外表面處于冷氣流中，內(nèi)部卻由集成的加熱器快速加熱升溫，導(dǎo)致產(chǎn)生熱應(yīng)力，這成為平板式極限電流型氧敏

2、元件的理論、測試系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工藝等方面作了一些探討，具體內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下： 第一，簡單闡述了空燃比閉環(huán)控制系統(tǒng)和氧敏元件的原理，介紹了氧化鋯固體電解質(zhì)的離子傳導(dǎo)機(jī)理。 第二，自主研制了一套用于測試極限電流型氧敏元件性能的測試系統(tǒng)。該測試系統(tǒng)主要包括注氣排氣裝置、流量控制及測量裝置、供電加熱裝置、控溫測溫裝置、測試電路等，可以很好地模擬氧敏元件的各種現(xiàn)場使用環(huán)境，能滿足極限電流型氧元件的測試要求。 第三，提出了

3、一個(gè)仿真模型來預(yù)計(jì)極限電流型氧敏元件在加熱溫過程中和穩(wěn)定狀態(tài)下的溫度場分布和相應(yīng)的應(yīng)力場分布以及瞬態(tài)響應(yīng)。該有限元模型包括氧泵基體、氧化鋁絕緣層、Pt加熱器、擴(kuò)散障等。保護(hù)層內(nèi)嵌加熱器的區(qū)域看作復(fù)合層考慮。有限元分析成功地應(yīng)用于集成加熱器的設(shè)計(jì)，得到了加熱器的優(yōu)化尺寸，降低了氧敏元件的熱應(yīng)力，提高了其可靠性。 第四，深入研究了平板式致密擴(kuò)散障極電流型氧敏元件的整個(gè)制作工藝，采用厚膜工藝制備出不帶加熱器的氧敏元件，并在一定的溫度條