ES2921933T3 - Sensor de partículas resistivo - Google Patents

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Abstract

La invención se refiere a un sensor resistivo de partículas para la detección de hollín en los gases de escape de un motor de combustión interna, que comprende un elemento sensor (113) que tiene dos pistas conductoras (25, 26), que se extienden paralelas entre sí a una distancia en meandros (252, 262) en una región del elemento sensor (113) que puede estar expuesta a los gases de escape, y que tiene una pista conductora de resistencia (28), estando conectadas capacitivamente las dos pistas conductoras (25, 26) a la pista conductora de resistencia (28) por medio de respectivos elementos capacitivos (254, 264, 284). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sensor de partículas resistivo
Estado del arte
De la solicitud US-20120119759 A1 ya se conoce un sensor de partículas resistivo para detectar hollín en los gases de escape de un motor de combustión interna, que presenta un elemento sensor con dos pistas conductoras separadas entre sí en una zona del elemento sensor que puede estar expuesta a un gases de escape, para la detección resistiva de una cantidad de partículas.
En este caso, se detecta una cantidad de partículas mediante una conductividad eléctrica entre las pistas conductoras.
Para poder distinguir la ausencia de hollín en los gases de escape de la falta de integridad del sensor de partículas, según el estado del arte está prevista una resistencia que conecta las pistas conductoras entre sí.
Una desventaja de esta disposición consiste en que en el caso de una cantidad de partículas presentes entre las pistas conductoras y una conexión conductora resultante entre las pistas conductoras, ya no es posible determinar claramente la integridad del sensor de partículas.
Tamién de la solicitud US 8,860,439 B2 se conoce un sensor de partículas resistivo para detectar hollín en los gases de escape de un motor de combustión interna, con un elemento sensor con dos pistas conductoras separadas entre sí en una zona del elemento sensor que puede estar expuesta a un gas de escape, para la detección resistiva de una cantidad de partículas Cada una de las pistas conductoras está conectada con "plate conductors" ("conductores de placas") y se extienden en una línea recta a una distancia entre sí en la zona del elemento sensor que puede estar expuesto a los gases de escape. Por lo tanto, un área de interacción entre las pistas conductoras es comparativamente acotada. La sensibilidad del sensor de partículas es correspondientemente baja.
Otro sensor de partículas resistivo se conoce de la solicitud DE 101 33 384 A1 y presenta pistas conductoras en forma de peine para la detección resistiva de una cantidad de partículas, así como, un condensador de placa integrado en el elemento sensor y conectado eléctricamente a las pistas conductoras en forma de peine.
Otros sensores de partículas resistivos se conocen de las solicitudes US 2009/090622 A1 y DE 102009028283 A1. Revelación de la presente invención
El sensor de partículas conforme a la invención presenta pistas conductoras que se extienden en meandros paralelas entre sí en la zona sensible. De esta manera, un área de interacción entre las pistas conductoras se aumenta.
Conforme a la invención, está previsto que las pistas conductoras finalicen respectivamente en un elemento capacitivo y estén acopladas capacitivamente con un elemento capacitivo que esté conectado eléctricamente con una pista conductora de resistencia. De esta manera, se puede determinar la integridad del sensor de partículas. De acuerdo con la invención, está previsto que las pistas conductoras sean pistas conductoras sin ramificaciones, que salgan de una superficie de contacto dispuesta fuera de la zona que puede estar expuesta a los gases de escape, para el contacto con el elemento sensor, que cada una se conduzca desde la superficie de contacto hasta el área del elemento sensor que puede estar expuesta a los gases de escape, se extiendan allí en meandros y que la pista conductora de resistencia parta de una superficie de contacto dispuesta fuera de la zona que puede estar expuesta a los gases de escape, para el contacto con el elemento sensor y se conduzca a otra superficie de contacto, dispuesta fuera de la zona que puede estar expuesta a los gases de escape, para el contacto con el elemento sensor y que la pista conductora de resistencia comprenda un elemento capacitivo y/o esté conectada eléctricamente a un elemento capacitivo a través de un ramal.
La provisión de los elementos capacitivos fuera de la zona de exposición de los gases de escape incrementa la vida útil del sensor de partículas y su precisión de medición a lo largo de su vida útil.
En el contexto de esta solicitud, las pistas conductoras se deben entender en particular como estructuras metálicas que presentan, en particular localmente, una extensión longitudinal y, perpendiculares a ésta y entre sí, una extensión transversal y una extensión vertical; en donde la extensión longitudinal es en particular esencialmente mayor que la extensión transversal y la extensión vertical.
En el contexto de esta solicitud, las pistas conductoras o secciones de pistas conductoras que se extienden paralelas entre sí deben entenderse en particular como pistas conductoras o secciones de pistas conductoras cuya extensión longitudinal se orienta localmente en la misma dirección.
En el contexto de esta solicitud, las pistas conductoras que se extienden en meandros deben entenderse en particular como pistas conductoras que presentan al menos dos, preferentemente, al menos tres o al menos cuatro secciones de pistas conductoras que se extienden, en particular, paralelas o esencialmente paralelas una a la otra; en donde, en particular, entre secciones de pistas conductoras dispuestas adyacentes están dispuestas, en particular,vueltas de las pistas conductoras que son en particular curvas con un ángulo de 150° a 210°.
En el contexto de esta solicitud, un elemento capacitivo se debe entender en particular como un conductor eléctrico que, junto con otro elemento capacitivo y un aislante eléctrico dispuesto entre ellos, conforma una capacitancia. Los elementos capacitivos pueden estar realizados, por ejemplo, planos y presentar una superficie de 25 a 200 milímetros cuadrados.
En el contexto de esta solicitud, una capacitancia se debe entender en particular como una estructura compuesta por dos conductores eléctricos mutuamente aislados (elementos capacitivos), que en particular, se diferencian de las pistas conductoras explicadas anteriormente. Para calificar una capacitancia en el sentido de la invención, los dos conductores eléctricos aislados entre sí están diseñados y espaciados uno del otro en particular de tal manera que puedan almacenar una cantidad de carga de 50-800 pC (picoculombio) a una diferencia de potencial de un voltio. En otras palabras: El valor de la capacitancia alcanza de 50 - 800 pF (picofaradios).
Los acoplamientos capacitivos menores y/o no provocados intencionadamente en referencia a las funcionalidades del sensor de partículas sino que se encuentran en el marco de acoplamientos capacitivos, que inevitablemente se presentan con un sensor de partículas resistivo, no están asociados a una capacitancia en el sentido de la invención en el contexto de la solicitud.
También se prefiere especialmente que el valor de la capacitancia no sea inferior a 100 pF y/o no sea superior a 400 pF.
En el contexto de esta solicitud, una superficie de contacto para el contacto con el elemento sensor se debe entender en particular como zonas, por ejemplo zonas finales, de pistas conductoras en las que se amplía en particular una extensión transversal de la pista conductora.
Está previsto en particular que la capacitancia esté compuesta de elementos capacitivos en capas metálicas de superficie completa apiladas una sobre otra y una capa aislante dispuesta en el medio. En este caso, el valor de la capacitancia es particularmente alto.
Alternativamente, los elementos capacitivos en capas metálicas de superficie completa se pueden sustituir, en particular, por rejillas metálicas o por estructuras lineales metálicas. En este caso, la capacitancia de sobreimpresión de los elementos capacitivos es mejor.
Breve descripción del dibujo
Figura 1: muestra una visión general del sensor de partículas conforme a la invención.
Figura 2: muestra esquemáticamente una primera forma de ejecución.
Figura 3: muestra de manera esquemática una segunda forma de ejecución.
La figura 1 muestra una vista general de un sensor de partículas 110 conforme a la invención en sección transversal a lo largo del eje longitudinal del sensor de partículas 110. Este sensor de partículas 110 presenta una carcasa metálica 111 con un orificio pasante 112 en el cual se fija un elemento sensor cerámico 113 mediante un empaquetado de sellado 131 y un casquillo aislante 132 del lado de los gases de escape y un casquillo aislante 114 del lado de contacto. Del lado de contacto del elemento sensor 232 se empujan, por ejemplo, de 4 a 6 resortes de contacto 115 sobre una zona final y, a su vez, se sujetan en un soporte de contacto 214. En su lado opuesto a los gases de escape, el casquillo protector 116 está cerrado mediante un pasaparedes de sellado 122 a través del cual pasan los conductores aislados 123 conectados eléctricamente con los resortes de contacto 115.
En el lado de la carcasa metálica 111 orientado hacia los gases de escape, dos tubos protectores coaxiales 141, 142 están fijados a un collar 161 de la carcasa 111 en el lado de los gases de escape a través de una costura de soldadura continua común 160. Los tubos protectores 141, 142 presentan aberturas y cubren una zona final del elemento sensor 233 en el lado de los gases de escape. Esta zona final del elemento sensor 233 en el lado de los gases de escape consiste, por lo tanto, en una zona del elemento sensor 113 que puede estar expuesta a los gases de escape. La zona final del lado de contacto del elemento sensor 232, por otro lado, consiste en una zona que no puede estar expuesta a los gases de escape en el sentido de la invención.
El sensor de partículas 110 presenta una rosca exterior 151 y un perfil hexagonal exterior 152 para su instalación en un sistema de gases de escape.
La figura 2 muestra esquemáticamente elementos del elemento sensor 113 del sensor de partículas resistivo de la figura 1. Las pistas conductoras 25, 26 no se ramifican y parten cada una de una superficie de contacto 251, 261 dispuesta fuera de lazona que puede estar expuesta a los gases de escape, para el contacto con el elemento sensor 113. Las pistas conductoras 25, 26 se conducen desde la superficie de contacto 251,261 hasta la zona del elemento sensor 113 que puede estar expuesta a los gases de escape, donde se extienden paralelas entre sí en meandros 252, 262. Las pistas conductoras 25, 26 discurren entonces a través de secciones de línea de alimentación 253, 263 hacia los elementos capacitivos 254, 264, que en el ejemplo están dispuestos planos uno junto al otro.
Esencialmente, en un plano de capas por debajo de las pistas conductoras 25, 26 se extiende una pista conductora de resistencia 28, que en el ejemplo se trata de un calentador de resistencia. Esencialmente en un plano de capas que está dispuesto nuevamente por debajo se extiende otra pista de resistencia 29, que en el ejemplo se trata de una pista de resistencia de medición de temperatura.
La pista conductora de resistencia 28 y la otra pista conductora de resistencia 29 presentan cada una una superficie de contacto 281, 291 dispuesta fuera de la zona que puede estar expuesta a los gases de escape, para el contacto con el elemento sensor 113.
La pista conductora de resistencia 28 y la otra pista conductora de resistencia 29 conducen hacia otra superficie de contacto 282, que está dispuesta fuera de la zona que puede estar expuesta a los gases de escape y que, en el ejemplo, es común, para el contacto con el elemento sensor 113. La superficie de contacto común 282 se puede conectar a un potencial de tierra, por ejemplo.
La pista conductora de resistencia 28 está conectada a través de un ramal 283 con el elemento capacitivo 284, que está situado plano en oposición a los elementos capacitivos 254, 264 y separado mediante una capa aislante (que no está mostrada) fuera de la zona del elemento sensor 113 expuesto a los gases de escape
Los dos elementos capacitivos 254, 264 están conformados sobre toda la superficie y están dispuestos uno junto al otro. Los dos elementos capacitivos 254, 264 y la capa aislante, junto con el elemento capacitivo 284, conforman una capacitancia cuyo valor en el ejemplo puede alcanzar en total 150 pF (picofaradios), 200 pF o 300 pF.
Una segunda forma de ejecución se muestra en la figura 3. Esto difiere de la realización mostrada en la figura 2 en que el elemento capacitivo 284 de la pista conductora de resistencia 28 no está conformado por separado sino que es parte de la pista conductora de resistencia 28. En el ejemplo, el elemento capacitivo 284 está conformado por pistas conductoras ampliada de la pista conductora de resistencia 28, que se encuentra opuesta a los elementos capacitivos 254, 264 de manera plana y separada por una capa aislante (que no está representada). En el ejemplo, los elementos capacitivos 254, 264 están dispuestos en un plano de capa diferente al de las partes del lado de contacto de las pistas conductoras 25, 26. Para ello, las secciones de alimentación 253, 254 están conformadas como una interconexión a través de una capa del elemento sensor 113.
El elemento sensor 113 se puede fabricar, por ejemplo, con tecnología de capa gruesa, en sí conocida.

Claims (5)

REIVINDICACIONES
1. Sensor de partículas resistivo para la detección de hollín en los gases de escape de un motor de combustión interna, con un elemento sensor (113) con dos pistas conductoras (25, 26) y una pista conductora de resistencia (28), caracterizado porque las pistas conductoras (25, 26) se extienden paralelas entre sí, separadas en meandros (252, 262), en una zona del elemento sensor (113) que puede estar expuesta a los gases de escape; y porque las dos pistas conductoras (25, 26) están conectadas respectivamente de manera capacitiva con la pista conductora de resistencia (28) a través de elementos capacitivos (254, 264, 284); y porque las pistas conductoras (25, 26) consisten en pistas conductoras sin ramificaciones (25, 26), cada una de las cuales sale de una superficie de contacto (251, 261), dispuesta fuera de la zona que puede estar expuesta a los gases de escape, para el contacto con el elemento sensor (113), se conduce cada una desde la superficie de contacto (251, 261) hasta la zona del elemento sensor (113) que puede estar expuesta al gas de escape se extiende allí en meandros (252, 262) y posteriormente hacia los elementos capacitivos (254, 264); y porque la pista conductora de resistencia (28) parte de una superficie de contacto (281) dispuesta fuera de la zona que puede estar expuesta a los gases de escape para el contacto con el elemento sensor (113) y se conduce a otra superficie de contacto (282) dispuesta fuera de la zona que puede estar expuesta a los gases de escape para el contacto con el elemento sensor (113) y la pista conductora de resistencia (28) presenta un elemento capacitivo (284) y/o está conectada eléctricamente con un elemento capacitivo (284) a través de un ramal (283).
2. Sensor de partículas resistivo según la reivindicación 1, caracterizado porque los elementos capacitivos (254, 264, 284) consisten en capas de superficie completa entre las cuales está dispuesta una capa aislante.
3. Sensor de partículas resistivo según la reivindicación 1, caracterizado porque los elementos capacitivos (254, 264, 284) consisten en rejillas metálicas y/o estructuras lineales entre las que está dispuesta una capa aislante.
4. Sensor de partículas resistivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el valor de la conexión capacitiva alcanza de 50 - 800 pF (picofaradios).
5. Sensor de partículas resistivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la pista conductora de resistencia (28) consiste en un calentador de resistencia y/o en una pista conductora de resistencia de medición de temperatura.
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