CZ20013401A3 - Pasivní odporový element pro zjią»ování teploty, odolný proti vysokým teplotám - Google Patents

Pasivní odporový element pro zjią»ování teploty, odolný proti vysokým teplotám Download PDF

Info

Publication number
CZ20013401A3
CZ20013401A3 CZ20013401A CZ20013401A CZ20013401A3 CZ 20013401 A3 CZ20013401 A3 CZ 20013401A3 CZ 20013401 A CZ20013401 A CZ 20013401A CZ 20013401 A CZ20013401 A CZ 20013401A CZ 20013401 A3 CZ20013401 A3 CZ 20013401A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
resistance element
element according
temperature
resistance
ceramic
Prior art date
Application number
CZ20013401A
Other languages
English (en)
Inventor
Albrecht Geissinger
Gert Lindemann
Jens Stefan Schneider
Wolfgang Dressler
Friederike Lindner
Ulrich Eisele
Frank Stanglmeier
Volker Rothacker
Christoph Kern
Thomas Moser
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE2000103048 external-priority patent/DE10003048C1/de
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of CZ20013401A3 publication Critical patent/CZ20013401A3/cs

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/22—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
    • C04B35/58085—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicides
    • C04B35/58092—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicides based on refractory metal silicides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
    • C04B35/584—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
    • C04B35/584—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride
    • C04B35/589—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride obtained from Si-containing polymer precursors or organosilicon monomers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C04B37/003—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts
    • C04B37/005—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts consisting of glass or ceramic material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P19/00—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition
    • F02P19/02—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition electric, e.g. layout of circuits of apparatus having glowing plugs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/008—Thermistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/04—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having negative temperature coefficient
    • H01C7/041—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having negative temperature coefficient formed with two or more layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N15/00—Thermoelectric devices without a junction of dissimilar materials; Thermomagnetic devices, e.g. using the Nernst-Ettingshausen effect
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/04—Ceramic interlayers
    • C04B2237/08—Non-oxidic interlayers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/36—Non-oxidic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/36—Non-oxidic
    • C04B2237/368—Silicon nitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/76—Forming laminates or joined articles comprising at least one member in the form other than a sheet or disc, e.g. two tubes or a tube and a sheet or disc
    • C04B2237/765—Forming laminates or joined articles comprising at least one member in the form other than a sheet or disc, e.g. two tubes or a tube and a sheet or disc at least one member being a tube
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/84—Joining of a first substrate with a second substrate at least partially inside the first substrate, where the bonding area is at the inside of the first substrate, e.g. one tube inside another tube

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

Pasivní odporový element pro zjišťování teploty, odolný proti vysokým teplotám
Oblast techniky
Vynález se týká pasivního odporového elementu odolného proti vysokým teplotám pro zjišťování teploty v osobních a užitkových automobilech. Vynález se dále týká kombinačního elementu, vytvořeného kombinací tohoto odporového elementu s funkčním elementem, pro použití ve spalovacím prostoru spalovacího motoru.
Dosavadní stav techniky
Materiály s teplotně proměnlivým vlastním elektrickým odporem používané v oblasti do 1400°C jsou mechanicky nestabilní a tak nejsou zpravidla použitelné jako samonosné elementy teplotních čidel. Zabudovávají se tak obvykle do ochranných trubek nebo na, respektive mezi, podložky. Většinou se při tom jedná o keramické podložky. Známými teplotními čidly pro spaliny jsou termočlánky, které sestávají zpravidla z drátů ze vzácných kovů z Pt/PtRh nebo Ni/CrNi, jejichž spojovací ramena jsou oproti sobě izolována v keramických trubkách a jejichž kontaktní místa se chrání opláštěním kovovým nebo keramickým, anebo pláštěm, vevařeným do kovového opláštění svíčky se žhavicím kolíkem. Známa jsou dále teplotní čidla, která jsou vytvořena jako elementy s tlustou nebo tenkou vrstvou, u nichž je teplotně citlivá funkční vrstva napařena nebo napečena na, nebo mezi, podložky. Nosnost termočlánků je podmíněna příslušným nosným materiálem.
• · ·· · ·· ·· • v · · · · ·· · ·· · • · · · · ·· «
Zjišťování teploty ve spalovacím prostoru spalovacího motoru v průběhu spalování je stále velmi obtížné. Zejména u moderních čtyřventilových motorů s přímým vstřikováním často neexistuje možnost, vytvořit pro přístup do spalovacího prostoru dodatečný otvor pro čidlo teploty.
Kromě toho kladou zjišťované teploty respektive teplotní intervaly od -40 do 1400°C ve spojitosti s agresivní atmosférou ve formě horkého plynu nejvyšší požadavky na odpovídající teplotní čidla.
Úkol vynálezu tedy sestává v tom, poskytnout samonosné odporové čidlo, tepelně odolné až do velmi vysokých teplot 1400°C, mechanicky stabilní, které by umožňovalo zjišťování teploty v proudu spalin nebo zjišťování teploty ve spalovacím prostoru motorů osobních nebo užitkových automobilů v rozsahu použití od -40 °C do 1400 °C. V posledně jmenovaném případě by mělo být zjišťování teploty realizováno jedním z existujících otvorů spalovacího prostoru.
Podstata vynálezu
Uvedený úkol splňuje pasivní odporový element pro zjišťování teploty, odolný proti vysokým teplotám, podle vynálezu, jehož podstatou je, že má izolační vrstvu ležící v podstatě uvnitř a dvě vně ležící vodivé vrstvy z keramické spojovací struktury, přičemž vodicí vrstvy jsou na špici odporového elementu navzájem spojeny a že keramická spojovací struktura obsahuje trisiliciumtetranitrid, silicid kovu a oxid yttria nebo trisiliciumtetranitrid, silicid kovu a matricovou fázi z SixOyCzNw, přičemž x znamená 1-2, y znamená 02, z znamená 0-2 a w znamená 0-2.
• ·
Ve výhodném provedení vynálezu má keramickou spojovací strukturu i izolační vrstva ležící uvnitř.
Zejména proto, že se tu složky izolujících a vodivých komponent jen nepatrně odlišují, je s výhodou možné společné spékání respektive společná pyrolýza kompozitních materiálů. S ohledem na spékání se poukazuje na EP 0 412 428 Al a na DE 195 38 695 Al.
Ve zjednodušené variantě může namísto uvnitř ležící izolační vrstvy z kompozitního materiálu pro izolaci zůstat vzduchová mezera.
Keramická spojovací struktura odporového elementu podle vynálezu zahrnuje zejména 30-70 hmot.% SÍ3N4, 25-65 hmot.% MS12 (přičemž M je Mo, Nb, W nebo Ti), 0-5 hmot.% AI2O3 a 2-9 hmot.% Y2O3.
Stejně tak je možné, aby matriční fáze ze SixOyCzNw ve spojovací struktuře byla produktem pyrolýzy jedné nebo více křemíkových organických sloučenin. Vhodnými sloučeninami jsou polysiloxan, jako NH2100 od Hiilse, a polysilazan, jako NCP200 japonské firmy Nichimen Incorp..
Kompozitní materiály na bázi trisiliziumtetranitridu s plnidly silicidu MS12 jsou tepelně i mechanicky stálé a příměsí určitého podílu odpovídajících plnidel mají elektrický odpor s pozitivním teplotním koeficientem, nastavitelný podle přimíchaného podílu. Jak je uvedeno v EP 0 412 428 Al a DE 195 38 695 Al, dovolují tyto kombinace vlastností z toho vyrobit například rychle rozehřívané žhavicí kolíky.
* φ · · · · · · • β · · φ ♦ · · · · · φ · φφφ · ·
Ve výhodném provedení vynálezu je špice odporového elementu zúžená. Zúžením vodivé oblasti na špici lze nastavit odpor čidla. Délka zúžené oblasti také určuje místo měření teploty. Elektrický odpor vodivého kompozitního materiálu ve špici může být změněným namícháním oproti materiálu v přívodech, čímž se rozumí základní těleso odporového elementu, změněn o několik řádů, aniž by se tím významně negativně ovlivnily tepelné/mechanické vlastnosti. To má velký význam zejména v případě volně nosného provedení.
Vysoká mechanická pevnost kompozitních materiálů umožňuje vytvarovat samonosný odporový element, který může být vestavěn přímo do proudu spalin osobního nebo užitkového automobilu volně nosným způsobem, anebo v analogii ke svíčce se žhavicím kolíkem zabudován do vhodného pouzdra. Zavedení tepelně citlivého materiálu bez nosiče přímo, a popřípadě bez ochranné krytky, do zóny měření zajišťuje rychlou změnu odporu na čidle a tím výhodné zjišťování teploty s minimální setrvačností.
Na základě dobré oxidační stability jak materiálu matrice tak i použitých uložených sloučenin, jsou materiály až do 1400 °C stabilní jak v oxidační tak i v redukční atmosféře.
Poněvadž materiály mají v oblasti od -40 °C do 1400 °C téměř lineární stoupání elektrického odporu s přibývající teplotou, lze měření teploty realizovat v celé oblasti.
Jako příklad aplikace odporového elementu pro zjišťování teploty v proudu spalin osobních a užitkových automobilů, odolného proti vysokým teplotám, podle vynálezu, budiž jmenováno zjišťování teploty spalin mezi startovacím katalyzátorem a hlavním konvertorem u motorů s úspornou koncepcí, jako například u motorů s přímým • < · · · ·· 4 · · * 4 · · · » » «*
4 4 4 4 · ·* · · · · 4·«·« • · · · · 4 44 ··· ♦·· 44 444 f 4444 vstřikem benzinu. Vysoká mechanická pevnost kompozitní keramiky, která umožňuje samonosnou konstrukci se zvláště malou potřebou místa, s výhodou dovoluje zvláště flexibilní umístění čidla teploty na vhodné místo ve spalinách. Vedle polohy před a za katalyzátorem je pro zvláštní detekční účely možná montáž i přímo do katalyzátoru.
Při zvláště výhodném způsobu provedení je odporový element podle vynálezu kombinován s funkčním elementem vyčnívajícím do spalovacího prostoru spalovacího motoru. Tímto funkčním elementem může být zařízení usnadňující rozběh, vstřikovací tryska nebo ventil. Zařízením usnadňujícím rozběh může být svíčka se žhavicím kolíkem.
Tímto způsobem je od nynějška možné realizovat zjišťování teploty jedním z otvorů jež jsou k dispozici ve spalovacím prostoru motoru osobního nebo užitkového automobilu.
Odporový element zhotovený z výše uvedených materiálů, zkombinovaný s funkčním elementem, působí na jedné straně například při připojení k napětí jako rychle se ohřívající svíčka se žhavicím kolíkem, na druhé straně se může elektrický odpor měnící se v závislosti na teplotě vyhodnotit jako měřicí signál pro zjišťování teploty, a to jak během aktivního průtoku proudu, tedy během ohřívací respektive žhavicí fáze, tak i v pasivní, to znamená bezproudé klidové fázi. Vysoká mechanická pevnost kompozitního materiálu umožňuje vytvarovat samonosný kombinační element, volně nesený ve vhodném pouzdře, který může být zabudován přímo do spalovacího prostoru motoru osobního nebo užitkového automobilu, namísto tradiční svíčky se žhavicím kolíkem. Umístění teplotně citlivého materiálu do měřené zóny přímo a bez ochranného zakrytí přitom výhodně zajišťuje rychlou změnu odporu na čidle a tak zjišťování teploty s co nejmenší setrvačností. Citlivost čidla lze nastavit poměrem mezi odporem přívodu a odporem špice čidla.
Jako příklad aplikace kombinačního elementu nového druhu budiž jmenováno zjišťování teploty spalovacího prostoru u Dieselová vstřikovacího motoru. Zvláštní výhoda je v tom, že integrací funkce teplotního čidla a žhavení není potřebný žádný dodatečný prostor. Teplotu spalovacího prostoru lze brát jako měřítko spalovacího procesu.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález bude dále objasněn na příkladném provedení podle přiložených výkresů.
Obr. 1 ukazuje ve schematickém znázornění v řezu pasivní odporový element, odolný proti vysokým teplotám, pro zjišťování teploty v proudu spalin osobního nebo užitkového automobilu.
Obr. 2 ukazuje ve schematickém znázornění v řezu pasivní kombinační element, odolný proti vysokým teplotám, ve spalovacím prostoru motoru osobního nebo užitkového automobilu.
Obr. 3 a 4 ukazují pasivní odporový element, odolný proti vysokým teplotám, v různých způsobech provedení.
Příklady provedení vynálezu
Na obr. 1 vyčnívá samonosné PTC-čidlo 4 teploty z kompozitní keramiky do proudu 6. spalin včetně katalyzátoru. Směr 7. proudění spalin je vyznačen šipkou. Na zesíleném konci je čidlo 4 teploty uchyceno pouzdrem 2 se závitem. Zde je provedeno kontaktování s ovládacím přístrojem, respektive měřicí a vyhodnocovací elektronikou. Na teplotě závislý odpor zjištěný snímačem lze přizpůsobit charakteristice elementu Standard-Pt-100 nebo elementu Pt-200 přístrojem pro měření odporu, respektive zástrčkou s vyrovnávací elektronikou 1_.
Na obr. 2 vyčnívá do spalovacího prostoru 5. motoru kombinační element 3. ze žhavicího kolíku a čidla teploty. Na obr. 3 a 4 má vodivý kompozitní materiál 8. PTC-odpor Rj. Na obr. 3 má izolující kompozitní materiál 9. elektrický odpor R2, přičemž je R2 > 108-Ri. Tento izolující kompozitní materiál 9. může být také nahrazen vzduchovou mezerou 10 s elektrickým odporem R2 (obr. 4).
Vodivý kompozitní materiál s PTC-odporem R3, přičemž je R3 > 102-Ri, tvoří špici 11 odporového elementu podle vynálezu.
Zúžením vodivé oblasti na špici 11 lze nastavit elektrický odpor kombinačního elementu. Délka zúžené oblasti určuje jak polohu horké zóny během průtoku proudu, ve funkci žhavicího kolíku, tak i místo měření teploty, ve funkci teplotního čidla.

Claims (12)

  1. ·· ··
    PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Pasivní odporový element pro zjišťování teploty, odolný proti vysokým teplotám, vyznačující se tím, že má izolační vrstvu (9, 10) ležící v podstatě uvnitř a dvě vně ležící vodivé vrstvy (8) z keramické spojovací struktury, přičemž vodicí vrstvy jsou na špici (11) odporového elementu navzájem spojeny a že keramická spojovací struktura obsahuje trisiliciumtetranitrid, silicid kovu a oxid yttria nebo trisiliciumtetranitrid, silicid kovu a matricovou fázi z SixOyCzNw, přičemž x znamená 1-2, y znamená 0-2, z znamená 0-2 a w znamená 0-2.
  2. 2. Odporový element podle nároku 1, vyznačující se tím, že izolační vrstva (9) ležící uvnitř má také keramickou spojovací strukturu.
  3. 3. Odporový element podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že keramická spojovací struktura obsahuje 30-70 hmot.% S13N4, 25-65 hmot.% MSi2 (přičemž M je Mo, Nb, W, Ti), 0-5 hmot.% AI2O3 a 2-9 hmot.% Y2O3.
  4. 4. Odporový element podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že matriční fáze z SixOyCzNw v keramické spojovací struktuře je produktem pyrolýzy jedné nebo více křemíkových organických sloučenin.
  5. 5. Odporový element podle nároku 4, vyznačující se tím, že křemíková organická sloučenina je polysiloxan nebo polysilazan.
    • φ «φ φ *· · · φφ «φ φ φφφ · · · • · φφφ φφφ ··· φφφ φφ ·. φ· ·. · φφφφ
  6. 6. Odporový element podle jednoho z nároků 1, 3-5, vyznačující se tím, že izolační vrstva (10) ležící uvnitř je vzduchová mezera.
  7. 7. Odporový element podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že jeho špice (11) je zúžená.
  8. 8. Odporový element podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že je zabudován v pouzdře.
  9. 9. Odporový element podle jednoho z nároků 1-7, vyznačující se tím, že je kombinován s funkčním elementem vyčnívajícím do spalovacího prostoru (5) spalovacího motoru.
  10. 10. Odporový element podle nároku 9, vyznačující se tím, že funkčním elementem je zařízení usnadňující rozběh, vstřikovací tryska nebo ventil.
  11. 11. Odporový element podle nároku 10, vyznačující se tím, že zařízením usnadňujícím rozběh je svíčka se žhavicím kolíkem.
  12. 12. Použití odporového elementu podle jednoho z nároků 1-8 v proudu (6) spalin osobního nebo užitkového automobilu.
CZ20013401A 2000-01-25 2001-01-18 Pasivní odporový element pro zjią»ování teploty, odolný proti vysokým teplotám CZ20013401A3 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2000103048 DE10003048C1 (de) 2000-01-25 2000-01-25 Passives hochtemperaturbeständiges Widerstandselement zur Temperaturerfassung in Personen- und Nutzkraftwagen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ20013401A3 true CZ20013401A3 (cs) 2002-10-16

Family

ID=7628633

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20013401A CZ20013401A3 (cs) 2000-01-25 2001-01-18 Pasivní odporový element pro zjią»ování teploty, odolný proti vysokým teplotám

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP1165458A1 (cs)
JP (1) JP2003521118A (cs)
KR (1) KR20020000865A (cs)
CN (1) CN1281932C (cs)
AU (1) AU4043101A (cs)
CZ (1) CZ20013401A3 (cs)
HU (1) HUP0200538A2 (cs)
PL (1) PL349995A1 (cs)
WO (1) WO2001055055A1 (cs)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005331486A (ja) * 2004-05-21 2005-12-02 Ngk Spark Plug Co Ltd 温度センサ
US7891870B2 (en) 2008-04-29 2011-02-22 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Temperature sensor element and method of manufacturing the same

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1240710A (en) * 1984-11-08 1988-08-16 Malcolm E. Washburn Refractory composition and products resulting therefrom
DE19612926C2 (de) * 1996-04-01 1999-09-30 Fraunhofer Ges Forschung Siliciumnitrid-Kompositpulver für thermische Beschichtungstechnologien und Verfahren zu ihrer Herstellung

Also Published As

Publication number Publication date
CN1358160A (zh) 2002-07-10
HUP0200538A2 (en) 2002-06-29
WO2001055055A1 (de) 2001-08-02
KR20020000865A (ko) 2002-01-05
CN1281932C (zh) 2006-10-25
EP1165458A1 (de) 2002-01-02
AU4043101A (en) 2001-08-07
PL349995A1 (en) 2002-10-21
JP2003521118A (ja) 2003-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4007435A (en) Sensor device and method of manufacturing same
CN101933392B (zh) 陶瓷加热器以及电热塞
CA1117789A (en) Temperature compensated resistive exhaust gas sensor construction
KR20090127880A (ko) 터보차저 온도 센서를 위한 보호 장치
CA1191897A (en) Gas sensor
JPH09105677A (ja) セラミックシース型部品及びその製造方法
JP2010520443A5 (cs)
US20020175156A1 (en) Ceramic heater and its manufacturing method, glow plug and ion current detecting device
CN110612277B (zh) 用于测定气体参数的传感器
US20250126682A1 (en) All-ceramic heating element
JP3306427B2 (ja) シース構造体
Me et al. The thick-film route to selective gas sensors
JP4637167B2 (ja) 測定ガスの物理的な特性を検出するセンサ素子
JPH11194055A (ja) 排ガス温度および空気／燃料比数ラムダの決定方法および該方法を実施するためのセンサ装置
CZ20013401A3 (cs) Pasivní odporový element pro zjią»ování teploty, odolný proti vysokým teplotám
JP2003508712A (ja) セラミックシースドエレメントグロープラグ
CA1110868A (en) Terminal pin arrangement for an exhaust gas sensor
US7061363B2 (en) Passive, high-temperature-resistant resistor element for measuring temperature in passenger and commercial vehicles
US20030006875A1 (en) Passive high-temperature resistant resistance element for measuring temperature in passenger vehicles and commercial vehicles
WO2007097794A1 (en) Temprature sensor apparatus
JPWO2014003093A1 (ja) ヒータおよびこれを備えたグロープラグ
WO2013081110A1 (ja) セラミック構造体、セラミックヒータおよびこれを備えたグロープラグ
JPS58131551A (ja) センサ
JP3627316B2 (ja) 熱電対の構造
JPS5871447A (ja) 燃焼機器用のガス検出素子