平板式濃差型氧傳感器數(shù)值模擬及ZrO2固體電解質(zhì)性能研究.pdf

1、汽車氧傳感器是電噴發(fā)動機閉環(huán)控制系統(tǒng)中的檢測元件，是提高汽車發(fā)動機燃燒效率、控制汽車尾氣排放、減少汽車對環(huán)境污染的關鍵部件之一。目前，平板式氧傳感器由于具有響應時間快、性能可靠、尺寸小、制造成本低等優(yōu)點而成為主流產(chǎn)品。本文針對平板式濃差型汽車氧傳感器的結構及其核心部件固體電解質(zhì)性能進行了一些基礎研究，主要內(nèi)容如下：
　　采用固相合成法，在8YSZ（8mol％ Y2O3 stabilized ZrO2）電解質(zhì)納米材料中，添加不同配比

2、的Al2O3和Bi2O3納米粉，并對其進行干壓成型、無壓燒結實驗，通過Archimedes法、SEM、XRD、顯微硬度儀及萬能試驗機等測試手段和設備對燒結體的密度、微觀形貌、相結構及力學特性進行了分析和研究，結果表明：Al2O3和 Bi2O3燒結助劑可以降低8YSZ的燒結溫度；同一燒結溫度下，隨著Al2O3含量減少、Bi2O3含量增加，燒結樣品致密度逐漸提高，當復合添加1%（質(zhì)量分數(shù)，下同）Al2O3和4% Bi2O3時，試樣在1300

3、℃燒結2h致密度最大，達99.5%。試樣硬度變化趨勢與致密度變化趨勢基本相似。添加劑Al2O3和Bi2O3均可以提高試樣抗彎強度，但當Bi2O3含量超過4%時，過高的燒結溫度對提高試樣抗彎強度不利。
　　利用鈰鋯（CeO2-ZrO2，CZ）儲氧材料作為氧分壓參比層，設計了平板式濃差型氧傳感器多層結構，建立了傳感器有限元模型，分別對8YSZ和3YSZ兩種不同電解質(zhì)傳感器進行了熱傳導和熱應力分析，結果顯示，傳感器在t=5s時就達到響應