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(guān)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(jié)構(gòu)及其核心部件固體電解質(zhì)性能進行了一些基礎(chǔ)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(jié)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(shè)備對燒結(jié)體的密度、微觀形貌、相結(jié)構(gòu)及力學特性進行了分析和研究，結(jié)果表明：Al2O3和 Bi2O3燒結(jié)助劑可以降低8YSZ的燒結(jié)溫度；同一燒結(jié)溫度下，隨著Al2O3含量減少、Bi2O3含量增加，燒結(jié)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(jié)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(jié)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(shè)計了平板式濃差型氧傳感器多層結(jié)構(gòu)，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(jié)果顯示，傳感器在t=5s時就達到響應