CN1090049A - 确定气体成分用测量传感器的加热器装置 - Google Patents

Abstract

一种确定气体成分用的，特别是内燃机废气的测 量传感器用的加热器装置，由至少两个加热元件(10、 11)组成。其中一个至少有一部分位在另一个的上 面，它们之间至少用一层绝缘层加以电绝缘。设有连 通道(14)从一个加热元件(10)通到另一个加热元件 (11)使它们一个接一个地串联在一起。

Description

本发明涉及一种确定气体成分用的，特别是内燃机废气的测量传感器用的加热器装置。

以固体电解质为基础的测量传感器是利用固体电解质内氧离子的传导特性。然而，固体电解质内氧离子的传导特性只是在温度超过300℃时才有。为了使测量传感器的作业温度不致为废气加热所左右，已知的办法是在测量传感器上配备能够成相应作业温度的加热元件。这样，测量传感器在内燃机开始发动时便可在作业上作好准备。德国专利公报DE-OS2913866号曾公开过，对于平面测量传感器，可将两个加热元件安排在上下两个平面内，每一个加热元件都有绝缘层使它与测量元件电绝缘并在加热元件之间相互绝缘。两个加热元件的每一个都有一条加热导体通道和两条加热器连接通道，安排在远离被测气体的测量传感器附近，使每一个加热元件都能在那里连接到电源上。因此该两加热元件需有四条连接线通到测量传感器上。

本发明的目的是要克服现有技术的缺点，按照本发明，只有两条导体通道被引出来，因此只须两条加热器连接线，从而材料需要可以减少。具有本发明特征的加热器装置，具有至少两个加热元件，它们两个之间的一个至少有一部分是在另一个的上面，它们彼此之间至少用一层绝缘层来加以电绝缘，其特征在于，设有穿过绝缘层从一个加热元件通到另一个的连通道，使所有加热元件都能一个接一个地串联起来。与现有技术相比，具有的优点是加热功率可以增大，因此测量传感器的调整准备时间便可缩短。特别是作为棒式加热器用在朗姆达（λ字形）探头中时可以增加对杂质的灵敏度。

采用本发明的加热器装置还可以进一步得到有利的发展和改善。只要将各个加热元件的加热导体通道部分做成曲曲折折的式样，便可获得特别高的加热功率。当加热导体通道须安排在绝缘层平面的里边和外边时，如果使里边的加热导体通道段大过外边的加热导体通道段，温度就可分布得特别均匀。为了避免热过载，两条在一个平面内并排放的加热导体通道的间距应尽可能放大，而加热导体通道与陶瓷支架边的距离则可减为极小。

本发明的多个实施例将在下面用附图示出并作较详细的说明。

附图简要说明：

图1为两个加热元件的分解图，其中每一元件各有一条具有内段和外段的加热导体通道;

图2为两个加热元件的分解图，其中每一元件各有一条在陶瓷支架边缘上延伸的加热导体通道;

图3为两个加热元件的分解图，其中每一元件各有一条从外边向内延伸的加热导体通道;

图4为图2所示加热器布置的特例，其中外边的加热导体通道都有一个曲曲折折的式样;

图5为有一个加热元件安排在两条加热器连接通道之间的分解图;

图6则为四个加热元件的分解图。

图中这些实施例中每一个所示出的加热元件都带着由加热导体通道、加热器连接通道和加热器端头组成的模式，但是图上没有示出安排在加热元件之间的陶瓷绝缘层。然而，在分解图的基础上，可以很容易想象出来，在每一个示例中，都有一个陶瓷绝缘层，安排在加热元件之间以及加热元件与加热器端头之间。

图1中的实施例示出第一加热单元10和第二加热单元11。安排在两个加热元件10和11之间的绝缘层没有示出。绝缘层举例说，可由一块或多块Al₂O₃陶瓷小板组成，在其中的两个大面上，可以用，例如钨印刷膏，把加热元件10和11印上去。

两个加热元件10和11各有一条加热导体通道20、21、和一条加热器连接通道30、31。加热导体通道20、21分别在两个陶瓷支架的大面上延伸，以致在陶瓷小板的边上总是有两条加热导体通道段平行地延伸着，在它们之间则有一条向内伸展的曲曲折折的加热导体通道段。

两个加热元件10和11最好能处在上下重合的位置，这样第一加热元件10的加热导体通道20走完时端头正好在第二加热元件11的加热导体通道21端头的上面。绝缘层在该处开有一孔，可使两个端头接通，构成连通道14，使第一加热元件10和第二加热元件11在电路上连通。连通道14可以用简单的方法制成，例如用一滴钨膏放在绝缘层上所开的孔内。

在本实施例中，通常在第一加热元件10和第二加热元件11上还要施加一层陶瓷绝缘层，例如Al₂O₃，这在图上没有示出。覆盖在第一加热元件10的绝缘层上露出一个第一加热器端头40，而覆盖在第二加热元件11的绝缘层上露出一个第二加热器端头41。因此在两层绝缘层上总是还各开有一孔，以便在其中设立另一个连通道18，使通向加热器连接通道30、31的加热器端头40、41在电路上连通。这两加热器端头40、41同样也是用钨膏印刷在绝缘层上制造出来的。这两加热器端头40、41因此是露出的，可以用来与接电端子连接。

图2中示出的实施例与图1中的实施例基本上具有同样的结构，只是两个加热元件10和11的加热导体通道20和21在安排上有所不同。在本实施例中，加热导体通道20和21比起图1中的实施例，都各具有一个较大的间距。加热导体通道20和21又各都是沿着绝缘层的边安排的。

图3示出加热导体通道的另一个实施例，其中第一加热导体通道20和第二加热导体通道21都是沿着绝缘层的边安排的，并且最后又都是用一条加热导体通道段向着绝缘层前边的方向引导的，结果两条加热导 体通道20和21的端头都是结束在绝缘层前部的中央，一个在上一个在下。在本实施例中，加热导体通道20、21的间距总是介乎图1和图2中所示两个实施例之间。

按照图2中实施例的加热导体通道的另一个实施例见图4。在该实施例中，加热导体通道20和21也都是沿着绝缘层的边延伸的，但在加热导体通道的纵向通道段中总是有一条24、25具有曲曲折折的模样。同时，按曲曲折折的模样制造的纵向通道段24、25总是设计成如下方式：第一加热元件10的曲曲折折的模样段24的位置对着第二加热元件21的加热导体通道21的直线段，而第二加热元件11的曲曲折折的模样段25的位置对着第一加热元件20的直线段。比起上面说过的那些实施例，本实施例可对加热器装置的纵向端面产生较强的温度场。在图1到图4所示的实施例中，第一加热导体通道20和第二加热导体通道21的端头都是处在上下重合的位置，因此都要像图1中第一实施例说过的那样，设置连通道14。

在图5中示出另一个实施例。在本例中，第一加热元件10和第二加热元件都只有一条加热器连接通道30、31。第一加热器连接通道30敷设在图上未示出的第一绝缘层上。第二加热器连接通道31敷设在图上也未示出的第二绝缘层上。在两绝缘层之间设有第三加热元件12。第三加热元件12是由一条在两绝缘层的边上延伸的加热导体通道22构成的。加热导体通道22的一端终止在第一加热器连接通道30的下方，另一端则终止在第二加热器连接通道31的上方。加热导体通道22和加热器连接通道30、31的这些上下相对的端头都要用连通道15、16分别连接起来。连通道15、16的制造方法与图1的实施例中所说明过的相同。这一点同样适用于加热器端头40、41和端头连接通道18的安排和制造。

最后，图6为设有四个加热元件10、11、12和13的实施例。每一个加热元件10、11、12和13通常都各自位在一个平面上并各自用一层图上未示出的绝缘层与相邻的加热元件隔开。第一加热元件10和第二加热元件11都各有一条加热导体通道20、21和一条加热器连接通道30、31，如同上面这些实施例中已经说明过的那样。加热导体通道20、21是以两者中间的一个垂直于绝缘层的对称平面为依据而对称延伸的。每一条加热导体通道20、21都各有一条沿着绝缘层长边延伸的通道段和一条与它垂直的沿着绝缘层窄边延伸的通道段。从第一加热导体通道20端头的投影开始，安排在第一加热元件10下面的第三加热元件12先是沿绝缘层的长边延伸，然后以直角拐弯向着位在对面的长边延伸到正好在第一加热导体通道20下面的一点。第四加热导体通道23就从第三加热导体通道22的第二端的投影点开始，沿绝缘层的长边延伸，到第二加热层体通道21端头的投影点为止。加热导体通道20、21、22、23的这些端头因此取得上下相对应的位置，可以用穿过绝缘层的连通道15、16、17把它们在电路上连接起来。连通道15、16、17的制作以及加热器端头40、41和相关的端头连通道18的制作可用第一实施例中已经说明过的方法进行。

加热器装置除了已有的绝缘层以外，还可以设想在其上另外加敷陶瓷的支撑层。涂敷在第一和第二加热元件10、11上的外面的绝缘层也可以用其他具有优良热传导性的陶瓷层来代替。还可以设想把接电端子直接放在加热器连接通道30、31上。

本发明的应用不仅限于所说明的用于朗姆达（λ字形）指状探头的棒式加热器上。可以设想制作用于平面探头的加热器装置，这时外面的加热元件中有一个要以电绝缘的方式与一测量元件连接，这种测量元件举例说，可以是电位的或极谱传感器元件或电阻测量传感器。

Claims (7)

1、一种确定气体成分用的，特别是内燃机废气的测量传感器用的加热器装置，具有至少两个加热元件，它们两个之间的一个至少有一部分是在另一个的上面，它们彼此之间至少用一层绝缘层来加以电绝缘，其特征在于，设有穿过绝缘层从一个加热元件通到另一个的连通道(14、15、16、17)使所有加热元件(10、11、12、13)都能一个接一个地串联起来。

2、按照权利要求1的加热器装置，其特征是，设有两个加热元件、各有一条加热导体通道（20、21）和一条加热器连接通道（30、31），并安排有连通道（14），使第一加热元件（10）的加热导体通道（20）的端头与第二加热元件（11）的加热导体通道（21）的端头连接。

3、按照权利要求1的加热器装置，其特征是，设有多于两个的加热元件（10、11、12、13），其中两个外面的加热元件（10、11）均各只有一条加热器连接通道（30、31），而里面的加热元件（12、13）各有一条加热导体通道（22、23），加热导体通道（22、23）和加热器连接通道（30、31）的端头用连通道15、16、17）连接在一起。

4、按照权利要求1的加热器装置，其特征是，设有多于两个的加热元件（10、11、12、13），其中两个外面的加热元件（10、11）各有一条加热导体通道（20、21）和一条加热器连接通道（30、31），而里面的加热元件（12、13）各有一条加热导体通道（22、23），各个加热导体通道（20、21、22、23）的端头分别用连通道（15、16、17）连接起来。

5、按照上述权利要求中任一项的加热器装置，其特征是，加热元件（10、11、12、13）为薄层式电阻加热器。

6、按照权利要求5的加热器装置，其特征是，加热导体通道（20、21、22、23）安排在绝缘层大面上，成为曲曲折折的及/或之字形的式样。

7、按照权利要求6的加热器装置，其特征是，加热导体通道（20、21、22、23）均各有一条在里面的和一条在外面的加热导体通道段（相对于绝缘层平面来说），里面的加热导体通道段的长度大于相应的外面加热导体通道段的长度。

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