ДАТЧИК КИСЛОРОДА ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ

Полезная модель относится к области датчиков кислорода, используемых в автомобильной технике и предназначенных для определения концентрации кислорода в отработанных газах двигателей внутреннего сгорания.
В настоящее время в автомобильной технике используются классические датчики кислорода, которые определяют наличие или отсутствие кислорода в выхлопных газах работающего двигателя следующим образом: при наличии кислорода в выхлопе напряжение на выходе датчика ниже порогового (обычно выбирается порог 0,45 В), а при отсутствии кислорода напряжение датчика повышается и становится выше порогового. Оптимальный состав смеси достигается в том случае, когда показания датчика кислорода непрерывно колеблются около порогового значения. Стандартный датчик кислорода состоит из чувствительного циркониевого элемента (керамический элемент, стабилизированный иттрием), выполненного в виде полого конуса, и вставленного в него керамического нагревательного элемента цилиндрической формы. При подаче рабочего напряжения на нагреватель происходит разогрев рабочей зоны циркониевого элемента до температуры свыше 400 градусов Цельсия, при которой происходит выход датчика на рабочий режим в течение 20-30 секунд. При этом, до выхода датчика на рабочий режим двигатель работает на обогащенной смеси, т.е. токсичность выхлопных газов в этот промежуток времени повышена.
Причиной сравнительно большого времени выхода на рабочий режим являются большие воздушные промежутки между чувствительным циркониевым элементом и цилиндрическим нагревателем.
В настоящее время датчики данного типа не соответствует современным экологическим требованиям ЕВРО-3 и ЕВРО-4.
Известен электрохимический датчик концентрации кислорода в отработанных газах две (1), используемый для определения термодинамической активности примеси в газе с использованием гальваноконцентрационного элемента с твердым электролитом, который содержит корпус, чувствительный твердоэлектролитный элемент, измерительный электрод, нанесенный на наружную поверхность чувствительного твердоэлектролитного элемента, замкнутого через корпус на массу, эталонный электрод, нанесенный на внутреннюю поверхность чувствительного твердоэлектролитного элемента, электрический нагреватель с токоподводами, информационный вывод, фильтр с селективной способностью на свинец, фосфор, серу, установленный на байпасе потока огневых газов и чувствительным твердоэлектролитным элементом. Однако, для работы датчика данного типа необходима высокая рабочая температура - от 300С и выше, для чего датчики кислорода описанного типа снабжаются встроенным нагревателем, который, как и в выше описанном случае, выполнен в виде отдельного элемента, что приводит к недостаткам уже выпускаемых датчиков стандартного типа.
Задачей полезной модели является сокращение времени разогрева датчика и выхода его на рабочий режим.
Поставленная задача решается датчиком кислорода выхлопных газов, представляющем собой чувствительный циркониевый элемент и нагреватель, отличающемся тем, что циркониевый элемент и нагреватель выполнены в виде плоских пластин, имеющих форму параллелепипеда, скрепленных друг с другом тонким слоем керамического компаунда.
Керамический компаунд спекается в печи после прессовки нагревателя и циркониевого элемента.
В данной конструкции площадь соприкосновения нагревателя и циркониевого элемента максимальна, поскольку нагреватель с чувствительным элементом выполнены в виде монолитной конструкции, и потери тепла при теплопередаче из-за рассеивания в окружающей среде минимальны. За счет этого разогрев элемента происходит значительно быстрее и время выхода датчика данной конструкции на рабочий режим составляет 15-20 секунд.
Использование полезной модели позволило обеспечить современные экологические требования к выпускаемой продукции (датчикам кислорода выхлопных газов ДВС).
Использованная литература:
1. Заявка на ИЗ РФ №93053121/25, 1993 г.