[發明專利]帶有金屬陶瓷基層和鉑覆蓋層的傳感元件

在審

• 申請號: 201380024331.2
• 申請日: 2013-05-02
• 公開（公告）號: CN104285141A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 約翰內斯·安特;馬庫斯·赫爾曼;安德烈亞斯·奧特;維利巴爾德·賴特邁爾;曼弗雷德·魏格爾;安德烈亞斯·威爾德根
• 申請（專利權）人: 大陸汽車有限責任公司
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06;F01N11/00;F02D41/14;G01N27/04
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;李慧

技術領域

本發明涉及了一種用于探測包含在氣流中的物質，尤其是探測內燃機的廢氣中的碳煙顆粒的傳感器所用的傳感元件，其帶有由陶瓷制成的載體以及被布置在該載體上的、暴露于氣流的開放的測量電極。

背景技術

這種傳感元件是公知的并且例如，在DE?10?2010?044?308?A1中有所述及。它尤其被用作為柴油機的廢氣系統中的碳煙傳感器。借助測量電極例如，通過電阻測量、電容測量、或阻抗測量來檢測廢氣流中所包含的碳煙顆粒的含量并且以電信號的形式輸送給內燃機的控制裝置。

在此情況下，測量電極設計為開放的、暴露于氣流的電極并且具有例如，叉指電極(梳形電極)的形式。它由精細的導線構成，這些導線被敷設，尤其是壓制在陶瓷的載體上。載體優選地設計為平板形的長形元件并且如所述的那樣由陶瓷材料，如，氧化鋁構成。測量電極的導線結構設有相應的導線連接端，這些導線連接端被引導至相應的連接觸點。

顆粒傳感器的這種傳感元件另外設有加熱裝置，以便能夠周期性地清潔暴露于氣流的、包含在氣流中的顆粒在前述感應時間內在其上不斷增多地沉積的電極。為此測量電極進行加熱并且由此燃燒所沉積的顆粒，通過該燃燒將沉積的顆粒從測量電極上去除。

然而，在這個開放的測量電極上還沉積著隨著感應時間的增長而固體的、無機的且不可燃的廢氣組成部分，這導致開放的測量電極被不導電的材料所覆蓋且由此電氣地和機械地絕緣以阻止待被測量的顆粒進入(阻止碳煙顆粒進入)。由此導致測量電極喪失了感應功能。在發動機試驗臺上的實驗中在2000-3000小時的運行之后測量電極確定被完全覆蓋。

這種傳感元件的另一個問題在于，要安全且持久地將測量電極附著在由陶瓷材料構成的載體上。由此，在例如，測量電極由純鉑構成的情況下表現出以下情況：該測量電極雖然在相對較長的時間段中(長達3000小時的運行時間)具有不期望的不可燃的廢氣組成部分的減少到沒有的沉積，但并不具有在陶瓷載體上持久的附著。這尤其會產生純Pt厚層壓(沒有玻璃且沒有陶瓷組成部分的燒結的鉑)。

發明內容

本發明的目的在于，實現一種如開頭所描述的類型的傳感元件，其測量電極在避免不期望的沉積的情況下以尤其良好的載體上附著力來表征。

在上述類型的感應元件中以如下方式實現本發明的目的，即，測量電極具有布置在載體上的、由陶瓷-鉑-金屬陶瓷構成的基層以及布置在基層上的、由燒結的鉑構成的覆蓋層。

通過根據本發明的由金屬陶瓷基層和鉑覆蓋層構成的組合在陶瓷載體上的附著和沉積防護方面實現了最優效果。這表現出：金屬陶瓷層具有非常良好陶瓷載體上附著力。由于這種層雖然通過廢氣顆粒(灰燼、硫磺、金屬氧化物等)與非常高的沉積傾向相關聯，所以它作為覆蓋層或接觸層很少適用于氣流。此時顯示出以下傾向，即，在大約2000小時的運行時間之后產生明顯沉積。

與此相反，純鉑構成的層適合作為覆蓋層或接觸層。這種層具有良好的防護以阻止不期望的沉積。

由兩個分開的相(金屬的和陶瓷的組成部分)所構成的材料的組被稱為金屬陶瓷(Cermet)或金屬陶瓷(Metallkeramiken)，它們在確定的特性方面，尤其是硬度、熔點方面彼此不同。陶瓷-鉑-金屬陶瓷的實例是以硅化物為基礎的這種材料，如，MoSi₂-Pt-金屬陶瓷。

優選地，基層(粘合劑層)由陶瓷-鉑-印刷膏構成。另外，測量電極優選地由金屬陶瓷-基部印刷件和鉑-上部印刷件構成。測量電極由此按照本發明優選地由組合的壓印技術制成，其中由此提高測量電極在陶瓷載體上的附著力并且減少了測量電極上不期望的沉積。

根據本發明構造的感應元件尤其被應用在所有帶有開放的感應接觸材料的傳感器中，優選地在碳煙傳感器(Soot?Sensor)中。測量電極優選地設計為叉指電極(梳形電極)。

在本發明的進一步構造中，測量電極設計為施加交流電壓。通過施加交流電壓在測量電極的運行中能夠進一步最小化不期望的沉積。

可選地還可以使用鉑膏作為基層。

附圖說明

下面將借助實施例聯系附圖詳細地闡述本發明，其中：

圖1示出了內數字傳感器的傳感元件的示意性俯視圖；

圖2示出了通過圖1的傳感元件的放大的局部視圖；

具體實施方式

圖1示意性地示出了內數字傳感器的傳感元件1俯視圖，其中涉及的是例如，碳煙傳感器。測量電極2在該傳感元件中設計為叉指電極或梳形電極。它被構造在傳感元件的所屬的載體5的末端上。測量電極2的相應的導線沿著具有絕緣的區域3延伸直至到達接觸區域4中。

測量電極2設計為開放的、暴露在例如，柴油機的廢氣系統的氣流中的電極。相應的導線被敷設在圖2中所示出的載體5上。在此情況下測量電極2具體地由金屬陶瓷-基部印刷件6和鉑-上部印刷件7組成，金屬陶瓷-基部印刷件由金屬-鉑-印刷膏制成。測量電極2由此通過組合的壓印技術制成。通過金屬陶瓷-基部印刷件提高了測量電極在陶瓷載體上的附著，與此同時鉑-上部印刷件致力于最小化測量電極上的不期望的沉積。