DE10045940B4 - temperature sensor - Google Patents
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Abstract
Temperaturfühler (1) zur Bestimmung der Temperatur eines Mediums, insbesondere der Abgase eines Verbrennungsmotors, mit einer auf einem Substrat angeordneten, ein Cermet beinhaltenden Widerstandsbahn (11), die einen Zuleitungsbereich (13) und einen Meßbereich (15) umfaßt, wobei der Zuleitungsbereich (13) einen geringeren elektrischen Widerstand aufweist als der Meßbereich (15), wobei über eine Variation der Materialzusammensetzung der Widerstandsbahn (11) der Widerstand des Zuleitungsbereichs (13) minimiert und der des Meßbereichs (15) möglichst groß gehalten wird dadurch gekennzeichnet, daß der Zuleitungsbereich (13) und der Meßbereich (15) Platin und Aluminiumoxid enthalten und daß der elektrische Widerstand des Zuleitungsbereichs (13) oder des Meß- und Zuleitungsbereichs (13, 15) durch die Zusammensetzung des Cermets einstellbar ist.Temperature sensor (1) for determining the temperature of a medium, in particular the exhaust gases of an internal combustion engine, comprising a resistor track (11) arranged on a substrate and comprising a feed line (13) and a measuring section (15), the feed line ( 13) has a lower electrical resistance than the measuring range (15), wherein minimized by a variation of the material composition of the resistance track (11), the resistance of the supply line (13) and the measuring range (15) is kept as large as possible characterized in that the supply line (13) and the measuring range (15) contain platinum and aluminum oxide and that the electrical resistance of the supply region (13) or of the measuring and supply region (13, 15) is adjustable by the composition of the cermet.
Description
Die Erfindung betrifft einen Temperaturfühler zur Bestimmung der Temperatur insbesondere der Abgase eines Verbrennungsmotors nach der Gattung des Anspruchs 1 und ein Verfahren zu dessen Herstellung.The invention relates to a temperature sensor for determining the temperature, in particular the exhaust gases of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1 and a method for its production.
Stand der TechnikState of the art
Die Funktionsweise eines Temperaturfühlers auf der Basis eines passiven, hochtemperaturbeständigen und abgastauglichen Widerstandselements beruht üblicherweise auf der Messung des elektrischen Widerstandes einer Widerstandsbahn, die direkt oder indirekt dem Medium ausgesetzt ist, dessen Temperatur bestimmt werden soll. Da der Widerstand eines elektrischen Leiters temperaturabhängig ist, ergibt sich dabei eine lineare Temperatur/Widerstandscharakteristik. Der Temperaturfühler weist jedoch ein gewisses Temperaturgefälle zwischen seinem eigentlichen Meßbereich und den Anschlußkontakten auf, so daß auch die Temperatur des Zuleitungsbereichs in Form des elektrischen Widerstandes der dort ausgebildeten Widerstandsbahnen zum Gesamtwiderstand der Meßanordnung beiträgt. Das Meßergebnis hängt demnach vor allem bei hohen Temperaturen von der Wärmeleitfähigkeit des Temperaturfühlers bzw. der Differenz zwischen der Temperatur des zu bestimmenden Mediums und der Umgebungstemperatur ab.The operation of a temperature sensor based on a passive, high temperature resistant and exhaust gas resistant resistor element is usually based on the measurement of the electrical resistance of a resistance track which is directly or indirectly exposed to the medium whose temperature is to be determined. Since the resistance of an electrical conductor is temperature-dependent, this results in a linear temperature / resistance characteristic. However, the temperature sensor has a certain temperature gradient between its actual measuring range and the terminal contacts, so that the temperature of the lead region in the form of the electrical resistance of the resistance paths formed there contributes to the total resistance of the measuring device. Accordingly, the measurement result depends on the thermal conductivity of the temperature sensor or the difference between the temperature of the medium to be determined and the ambient temperature, especially at high temperatures.
Aus diesem Grund wird die Widerstandsbahn des Zuleitungsbereichs so ausgestaltet, daß sie einen möglichst geringen elektrischen Widerstand aufweist, wohingegen der Widerstand der Widerstandsbahn des Meßbereichs möglichst groß ist. Dies wird üblicherweise durch unterschiedliche Querschnitte von Zuleitungs- und Meßbereich erreicht.For this reason, the resistance path of the lead portion is designed so that it has the lowest possible electrical resistance, whereas the resistance of the resistance path of the measuring range is as large as possible. This is usually achieved by different cross sections of supply and measuring range.
Ein derartiger Temperaturfühler ist beispielsweise in der
Weitere Temperaturfühler sind beschrieben in
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Temperaturfühler zur Bestimmung der Temperatur, insbesondere der Abgase eines Verbrennungsmotors, bereitzustellen, der eine genaue Bestimmung der Temperatur ermöglicht und trotzdem einfach und kostengünstig herzustellen ist.Object of the present invention is to provide a temperature sensor for determining the temperature, in particular the exhaust gases of an internal combustion engine, which allows accurate determination of the temperature and yet easy and inexpensive to manufacture.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Der erfindungsgemäße Temperaturfühler mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß er eine genaue Bestimmung der Temperatur eines Mediums gestattet und trotzdem einfach und kostengünstig herzustellen ist.The temperature sensor according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that it allows accurate determination of the temperature of a medium and still easy and inexpensive to manufacture.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Temperaturfühlers möglich. So ermöglicht beispielsweise ein identischer Leiterquerschnitt in Meß- und Zuleitungsbereich eine kostengünstige Herstellung des Temperaturfühlers.The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the main claim temperature sensor are possible. For example, an identical conductor cross-section in the measuring and supply area allows a cost-effective production of the temperature sensor.
Zeichnungdrawing
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Temperaturfühler in der Draufsicht.An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and explained in more detail in the following description. The single figure shows a temperature sensor in plan view.
Ausführungsbeispielembodiment
In der Figur ist ein prinzipieller Aufbau einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Mit
Auf der Isolationsschicht
Auf die Widerstandsbahn
Da das mediumseitige Ende
Um diesen unerwunschten Effekt möglichst klein zu halten, wird die Widerstandsbahn
Bei der Herstellung des Temperaturfühlers wird zur Erzeugung der Widerstandsbahn
Das die Widerstandsbahn bildende Material umfaßt Platin und Aluminiumoxid, wobei der elektrische Widerstand der resultierenden Widerstandsbahnen des Meß- und Zuleitungsbereichs
Anstatt Platin kann der Paste als metallische Komponente auch eine Legierung von Platin beispielsweise mit den Platinmetallen Rhodium, Iridium und/oder Palladium zugesetzt werden. Die Paste kann darüber hinaus Sinterhilfsmittel wie Siliziumdioxid oder Bariumcarbonat zu jeweils einem Prozent enthalten, wobei diese während des Sintervorgangs zu einer glasartigen Schmelze führen und eine Verdichtung der Widerstandsbahn
Die Zusammensetzung der Druckpaste für den Meßbereich
Als organischer Binder wird ein ubliches Gemisch eines Lösungsmittels mit Weichmachern und Dispergatoren verwendet.As the organic binder, a usual mixture of a solvent with plasticizers and dispersants is used.
Neben dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind weitere Ausgestaltungen von Temperaturfühlern denkbar, beispielsweise eine Ausführung mit zwei oder mehr Widerstandsbahnen und/oder Meßbereichen.In addition to the described embodiment of the present invention, further embodiments of temperature sensors are conceivable, for example a design with two or more resistance paths and / or measuring ranges.
Der beschriebene Temperaturfühler kann allgemein zur Bestimmung der Temperatur von Gasgemischen oder auch von Flüssigkeiten verwendet werden.The temperature sensor described can generally be used to determine the temperature of gas mixtures or of liquids.
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