DE4401793A1 - Keramikheizer und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents
Keramikheizer und Verfahren zu dessen HerstellungInfo
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Description
Diese Erfindung bezieht sich auf einen Keramikheizer, der
zur Verwendung mit einem Sauerstoffsensor geeignet ist, der
angepaßt ist, um die Sauerstoffkonzentration eines Abgas
gases, das von einem Motor mit innerer Verbrennung ausge
stoßen wird, zu erfassen, und auf ein Verfahren zur Herstel
lung eines solchen Keramikheizers.
Normalerweise ist ein Sauerstoffsensor angeordnet, um den
Sauerstoffgehalt des Abgases eines Motors zur Luft-/Kraft
stoff-Verhältnis-Rückkopplungssteuerung zu überwachen. Es
wird bevorzugt, einen Motor, der mit einem Turbolader ausge
rüstet ist, mit einem angereicherten Luft-/Kraftstoff-Ver
hältnis zu starten. In diesem Fall beträgt die Temperatur
des Motorabgases etwa 280 Grad Celsius und ist nicht ausrei
chend, damit der Sauerstoffsensor ordnungsgemäß arbeitet. Es
ist die derzeitige Praxis, den Sauerstoffsensor auf seine
Aktivierungstemperatur (etwa 350 Grad Celsius) unter Verwen
dung eines Keramikheizers aufzuheizen.
Das japanische Patent Kokai Nr. 63-146381 offenbart einen
herkömmlichen Sauerstoffsensor, der mit einem Keramikheizer
versehen ist. Der Keramikheizer schließt einen Keramikhei
zerkern ein, der durch ein Spritzgußverfahren in einer
Stangenform gebildet ist. Eine Heizerstruktur ist auf der
äußeren peripheren Oberfläche des Heizerkerns aufgedruckt.
Der Heizerkern wird zusammen mit der Heizerstruktur in einen
keramischen Schlicker eingetaucht und gebrannt, um eine
Schutzschicht auf der Heizerstruktur zu bilden. Ein leitfä
higes Material wird auf der äußeren peripheren Oberfläche
des Heizerkerns, die nicht durch die Schutzschicht bedeckt
ist, plattiert, um Anschlüsse zur Verbindung mit einer
Leistungsquelle zu bilden.
Eine der Schwierigkeiten, die bei einem solchen herkömmli
chen Keramikheizer angetroffen wird, ist die Tendenz zu
einem fehlerhaften Kontakt, nachdem die Anschlüsse gekrümmte
Oberflächen haben. Zusätzlich hat ein herkömmlicher Keramik
heizer eine große thermische Kapazität, die für die Heizer
struktur eine lange Zeit erfordert, um den Sauerstoffsensor
auf seine Aktivierungstemperatur aufzuheizen. Weiterhin ist
es sehr schwierig, die Dicke der Schutzschicht, die auf dem
Heizerkern gebildet ist, auf dem die Heizerstruktur aufge
druckt wurde, gleichmäßig zu bilden, ohne komplizierte Tem
peratur- und Feuchtigkeitssteuerung für den keramischen
Schlicker.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbes
serten Keramikheizer zu schaffen, der keine fehlerhaften
Kontaktprobleme aufweist, eine Aktivierungstemperatur in
einer kürzeren Zeit erreichen kann und der mit höherer Effi
zienz hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Keramikheizer nach Anspruch 1
und Anspruch 2 und durch ein Verfahren zur Herstellung eines
Keramikheizers nach Anspruch 3 und Anspruch 4 gelöst.
Ein Vorteil der Erfindung ist es, daß ein Verfahren zur Her
stellung eines solchen verbesserten Keramikheizers geschaf
fen wird.
In Übereinstimmung mit der Erfindung wird ein Keramikheizer
geschaffen, der einen Keramikheizerkern, der in einer Stan
genform gebildet ist, mit einem ersten und einem zweiten
Hohlraum, die sich entlang dessen axial erstrecken, umfaßt.
Der erste Hohlraum öffnet sich am hinteren Ende des Heizer
kerns, und der zweite Hohlraum öffnet sich an dessen vorde
rem Ende. Der Heizerkern hat ein Paar von abgeflachten Ab
schnitten in der Nähe des hinteren Endes des Heizerkerns.
Eine leitfähige Heizerstruktur wird auf der äußeren periphe
ren Oberfläche des Heizerkerns gebildet. Die Heizerstruktur
schließt Endabschnitte ein, die auf den jeweiligen abge
flachten Abschnitten gebildet sind. Der Keramikheizer
schließt ebenfalls eine Schutzschicht, die gebildet ist, um
die Heizerstruktur bis auf die Endabschnitte zu bedecken,
und abgeflachte leitfähige Anschlüsse ein, die auf den je
weiligen Endstrukturen gebildet sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfaßt der Kera
mikheizer einen Keramikheizerkern, der in Stangenform gebil
det ist, der eine Bohrung aufweist, die sich axial durch den
Heizerkern erstreckt. Der Heizerkern hat ein Paar von abge
flachten Abschnitten in der Nähe des hinteren Endes des
Heizerkerns. Eine leitfähige Heizerstruktur ist auf der
äußeren peripheren Oberfläche des Heizerkerns gebildet. Die
Heizerstruktur schließt Endabschnitte ein, die auf den
jeweiligen abgeflachten Abschnitten gebildet sind. Der
Keramikheizer schließt ebenfalls eine Schutzschicht, die
gebildet ist, um die Heizerstruktur bis auf die
Endabschnitte zu bedecken, und abgeflachte leitfähige An
schlüsse ein, die auf den jeweiligen Endstrukturen gebildet
sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren
zur Herstellung eines Keramikheizers geschaffen. Das Verfah
ren umfaßt die folgenden Schritte:
- - Gießen eines Keramikheizerkerns in einer Stangenform, die einen ersten und einen zweiten Hohlraum hat, der sich ent lang diesem axial erstreckt, wobei sich der erste Hohlraum an dem hinteren Ende des Heizerkerns öffnet, wobei sich der zweite Hohlraum an dessen vorderem Ende öffnet, wobei der Heizerkern ein Paar von abgeflachten Abschnitten in der Nähe des hinteren Endes des Heizerkerns hat;
- - Aufdrucken einer aus einem leitfähigen Material herge stellten Heizerstruktur auf der äußeren peripheren Ober fläche des Heizerkerns, während der Heizerkern um den ersten und den zweiten Hohlraum gedreht wird, wobei die Heizerstruktur Endabschnitte einschließt, die auf den je weiligen abgeflachten Abschnitten gebildet sind;
- - Aufdrucken einer Schutzschicht, um die Heizerstruktur bis auf die Endabschnitte zu bedecken; und
- - Brennen des Heizerkerns zusammen mit der aufgedruckten Schutzschicht.
Wiederum gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfaßt
das Verfahren zur Herstellung eines Keramikheizers die
folgenden Schritte:
- - Gießen eines Keramikheizerkerns in einer Stangenform mit einer Bohrung, die sich axial durch den Heizerkern er streckt, wobei der Heizerkern ein Paar von abgeflachten Abschnitten in der Nähe des hinteren Endes des Heizerkerns hat;
- - Aufdrucken einer aus einem leitfähigen Material herge stellten Heizerstruktur auf der äußeren peripheren Ober fläche des Heizerkerns, während der Heizerkern um die ax iale Bohrung gedreht wird, wobei die Heizerstruktur Endab schnitte einschließt, die auf den jeweiligen abgeflachten Abschnitten gebildet sind;
- - Aufdrucken einer Schutzschicht, um die Heizerstruktur bis auf die Endabschnitte zu bedecken; und
- - Brennen des Heizerkerns zusammen mit der aufgedruckten Schutzschicht.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Längsschnittdarstellung, die einen Sauerstoff
sensor zeigt, der ein Ausführungsbeispiel eines Ke
ramikheizers, das in Übereinstimmung mit der Erfin
dung hergestellt wurde, verwendet;
Fig. 2 eine vergrößerte Seitendarstellung des Keramikhei
zers;
Fig. 3 eine vergrößerte Querschnittdarstellung entlang der
Linien III-III aus Fig. 2;
Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des vorderen Endes des
Keramikheizers aus Fig. 2;
Fig. 5A bis 5E Seitendarstellungen, die verwendet werden, um
die Abfolge, in der der Keramikheizer hergestellt
wird, zu erklären; und
Fig. 6 eine Längsschnittdarstellung, die eine modifizierte
Form des Keramikheizers zeigt.
Mit Bezug auf die Zeichnungen und insbesondere auf Fig. 1
ist ein Sauerstoffsensor gezeigt, der ein Ausführungsbei
spiel eines Keramikheizers, der in Übereinstimmung mit der
Erfindung hergestellt wurde, verwendet. Der Sauerstoffsen
sor, im wesentlichen durch das Bezugszeichen 10 bezeichnet,
schließt einen zylindrischen Halter 12 ein, der in der Nähe
seines vorderen Endes mit einem Abschnitt 13 mit äußerem Ge
winde zur Befestigung an der Abgaspassage (nicht gezeigt)
eines Motors mit innerer Verbrennung versehen ist. Ein
Sensorfühler 14 ist durch eine Unterlegscheibe in den zylin
drischen Halter 12 eingepaßt, und erstreckt sich von dem
zylindrischen Halter 12. Der Sensorfühler 14, der aus einem
Keramikmaterial, wie zum Beispiel Zirkoniumoxid oder ähnli
chem hergestellt sein kann, hat innere und äußere Elektroden
(nicht gezeigt), die jeweils auf dessen innerer und äußerer
Oberfläche gebildet sind. Die innere Elektrode ist mit einer
leitfähigen Hülle 22, die später beschrieben wird, verbun
den, wohingegen die äußere Elektrode durch den zylindrischen
Halter 12 geerdet ist. Der Sensorfühler 14 ist mit einer
Schutzabdeckung 16 bedeckt, die auf der vorderen Oberfläche
des zylindrischen Halters 12 befestigt ist. Die Schutzab
deckung 16, die aus einem Metallmaterial, wie z. B. rost
freiem Stahl oder ähnlichem hergestellt sein kann, ist auf
ihrer peripheren Oberfläche mit länglichen Fenstern 17 ge
bildet, um den Sensorfühler 14 den Abgasgasen, die durch die
Abgaspassage von dem Motor an die Atmosphäre abgegeben wer
den, auszusetzen. Beim Vorhandensein einer Sauerstoffkonzen
trationsdifferenz zwischen den Abgasgasen und der Atmosphäre
erzeugt der Sensorfühler 14 eine entsprechende elektromoto
rische Kraft zwischen seiner inneren und äußeren Elektrode.
Der zylindrische Halter 12 hat ebenfalls einen isolierenden
Zylinder 18, der in diesen eingepaßt ist. Der isolierende
Zylinder 18 kann aus einem Keramikmaterial, wie zum Beispiel
Aluminiumoxid oder ähnlichem hergestellt sein. Ein Keramik
heizer 20 erstreckt sich durch den isolierenden Zylinder 18
in den Sensorfühler 14 zum Aufheizen des Sensorfühlers 14
auf eine erwünschte Temperatur. Der Keramikheizer 24 ist
durch eine abgeschrägte, leitfähige Hülle 22 festgehalten,
die an ihrem vorderen Ende mit einem ringförmigen Flansch 23
gebildet ist, der zwischen dem hinteren Ende des Sensorfüh
lers 14 und dem vorderen Ende des isolierenden Zylinders 18
befestigt ist. Der Keramikheizer schließt einen Heizerkern
202, Anschlüsse 206, eine Heizerstruktur 208 und eine
Schutzschicht 210 ein, die später in größerem Detail be
schrieben werden. Der isolierende Zylinder 18 ist an seinem
hinteren Ende mit einem Abschnitt 19 mit kleinem Durchmesser
gebildet, auf dem eine isolierende zylindrische Abdeckung 24
befestigt ist. Die isolierende, zylindrische Abdeckung 24
kann aus einem Keramikmaterial, wie zum Beispiel Aluminium
oxid oder ähnlichem hergestellt sein. Die isolierende, zy
lindrische Abdeckung 24 ist an ihrem vorderen Ende 25, das
auf dem isolierenden Zylinder 18 befestigt ist, offen, und
ist an ihrem hinteren Ende 26 mit einem Abschnitt 27 mit
kleinem Durchmesser gebildet, der in eine zylindrische End
abdichtung 28 eingepaßt, die mit einer äußeren Kappe 30 be
deckt ist. Eine zylindrische Kappe 32 ist an ihrem vorderen
Ende auf der peripheren Oberfläche des hinteren Abschnitts
des zylindrischen Halters 12 befestigt, und an ihrem hinte
ren Ende auf der peripheren Oberfläche des Abschnitts 27 mit
kleinem Durchmesser der isolierenden zylindrischen Abdeckung
24. Eine Scheibenfeder 34 ist auf dem Abschnitt 27 mit klei
nem Durchmesser der isolierenden, zylindrischen Abdeckung 24
zwischen der zylindrischen Kappe 32 und der isolierenden,
zylindrischen Abdeckung 24 angeordnet, um den isolierenden
Zylinder 18 durch die isolierende Abdeckung 24 axial in eine
Vorwärtsrichtung zu zwingen, um den isolierenden Zylinder
18, die isolierende, zylindrische Abdeckung 24 und den Sen
sorfühler 14 an Ort und Stelle zu halten. Die zylindrische
Endabdichtung 28 ist aus einem Fluorharz, wie zum Beispiel
Polytetrafloräthylen hergestellt. Die zylindrische Endab
dichtung 28 hat drei Durchgangslöcher 29, die um 120 Grad
gleichmäßig beabstandet sind.
Ein Paar von Kontaktfedern, von denen eine bei 36 gezeigt
ist, haben gedrehte Abschnitte 37, die in der isolierenden
Abdeckung 24 angeordnet sind. Der gedrehte Abschnitt 37 hat
eine breite Fläche, die mit dem Anschluß 206 des Heizerkerns
202 in Kontakt gehalten ist. Die Kontaktfedern 36 erstrecken
sich in die entsprechenden Durchgangslöcher 29 durch den
Endabschnitt 26 der isolierenden Abdeckung 24 und sie sind
mit einer Leistungsquelle durch Anschlußdrähte 41 und 42
verbunden. Eine Kontaktplatte 38 erstreckt sich durch den
isolierenden Zylinder 18 in Kontakt mit der leitfähigen Hül
le 22 und erstreckt sich durch das hintere Ende 26 der iso
lierenden Abdeckung 24 in die entsprechenden Durchgangs
löcher 29. Die Kontaktplatte 38 hat einen gekrümmten Ab
schnitt 39, der mit der peripheren Oberfläche des Keramik
heizers 20 in Druckkontakt gehalten ist, um den Keramikhei
zer 20 zusammen mit der Kontaktfeder 36 an Ort und Stelle zu
halten. Die Kontaktplatte 38 ist durch einen Anschlußdraht
42 mit einer Steuerungsschaltung (nicht gezeigt) verbunden.
Der Anschlußdraht 43 ist zusammen mit den Anschlußdrähten 41
und 42 gebunden, um einen Kabelbaum 40 zu bilden. Das Be
zugszeichen 44 bezeichnet ein Abdichtungsbauglied, das in
den jeweiligen Durchgangslöchern 29 vorgesehen ist.
Bezugnehmend auf Fig. 2, 3 und 4, schließt der Keramikheizer
20 einen Heizerkern 202, der aus einem Keramikmaterial, wie
z. B. Aluminiumoxid oder ähnlichem, in Stangenform hergestel
lt ist, Anschlüsse 206, die auf den jeweiligen Abschnitten
203, die in der Nähe des hinteren Endes des Heizerkerns 202
abgeflacht sind, gebildet sind, eine Heizstruktur 208, die
auf der äußeren peripheren Oberfläche des Heizerkerns 202
über dem Bereich, der sich von den Anschlüssen 206 zu dem
vorderen Ende des Heizerkerns 202 erstreckt, aufgedruckt
sind, und eine Schutzschicht 210, die auf die äußere peri
phere Oberfläche des Heizerkerns 202 aufgedruckt ist, um die
Heizerstruktur 208 zu bedecken, ein. Der Heizerkern 202 ist
aus einem Keramikmaterial, wie zum Beispiel Aluminiumoxid
oder ähnlichem, durch ein Spritzgußverfahren hergestellt.
Der Heizerkern 202 kann zum Beispiel in einer zylindrischen
Stangenform hergestellt sein, die einen Durchmesser von etwa
3,8 mm und eine Länge von etwa 57 mm hat. Der Heizerkern 202
ist in der Nähe seines hinteren Endes mit zwei abgeflachten
Abschnitten 203, die um 120 Grad beabstandet sind, gebildet.
Die abgeflachten Abschnitte 203 haben zum Beispiel eine
Breite von etwa 1,5 mm und eine Länge von etwa 6 mm. Der
Heizerkern 202 ist mit einem ersten länglichen, axialen
Hohlraum 204, der sich axial entlang dem Heizerkern 202 er
streckt, und sich an dem hinteren Ende des Heizerkerns 202
öffnet, und mit einem zweiten, länglichen axialen Hohlraum
205 gebildet, der sich axial entlang dem Heizerkern 202 er
streckt, und sich an dem vorderen Ende des Heizerkerns 202
öffnet. Der erste axiale Hohlraum 204 kann eine Länge von
etwa 3 mm haben, und der zweite axiale Hohlraum 205 kann
eine Länge von etwa 15 mm haben. Der erste und der zweite
axiale Hohlraum 204 und 205 dienen dazu, die thermische Kapa
zität des Heizerkerns 202 zu reduzieren. Die Anschlüsse 206
sind aus einem leitfähigen Material, wie zum Beispiel Gold,
Silber, Kupfer, Nickel oder ähnlichem, durch ein Metallab
scheidungsverfahren auf den jeweiligen Endabschnitten 209
der aufgedruckten Heizerstruktur 208 hergestellt. Die An
schlüsse 206 sind mit einer Leistungsquelle derart verbun
den, daß eine Heizerstruktur 208 zusammen mit dem Heizerkern
202 auf eine Temperatur, die im Bereich von etwa 500 Grad
Celsius bis etwa 700 Grad Celsius ist, aufgeheizt werden
kann. Nachdem sich der Keramikheizer 20 in den Sensorfühler
14 erstreckt, wird der Sensorfühler 14 auf eine Temperatur
von zum Beispiel etwa 350 Grad Celsius aufgeheizt, auf der
der Sensorfühler 14 aktiviert wird.
Bezugnehmend auf Fig. 5A bis 5E ist die Folge gezeigt, in
der der Keramikheizer 20 hergestellt wird. Zuerst wird der
Heizerkern 202 aus einem Keramikmaterial, wie zum Beispiel
Aluminiumoxid oder ähnlichem, durch ein Spritzgußverfahren
hergestellt, wie in Fig. 5A gezeigt ist. Der Heizerkern 202
kann zum Beispiel in einer zylindrischen Stangenform herge
stellt werden, die einen Durchmesser von etwa 3,8 mm und
eine Länge von etwa 57 mm hat. Der Heizerkern 202 ist in der
Nähe seines hinteren Endes mit zwei abgeflachten Abschnitten
203, die um 120 Grad beabstandet sind, gebildet. Die abge
flachten Abschnitte 203 haben zum Beispiel eine Breite von
etwa 1,5 mm und eine Länge von etwa 6 mm. Der Heizerkern 202
ist mit einem ersten länglichen, axialen Hohlraum 204 gebil
det, der sich axial entlang dem Heizerkern 202 erstreckt,
und sich an dem hinteren Ende des Heizerkerns 202 öffnet,
und mit einem zweiten länglichen, axialen Hohlraum 205, der
sich axial entlang dem Heizerkern 202 erstreckt und sich an
dem vorderen Ende des Heizerkerns 202 öffnet. Der erste
axiale Hohlraum 204 kann eine Länge von etwa 3 mm haben und
der zweite axiale Hohlraum 205 kann eine Länge von etwa 15
mm haben. Der erste und der zweite axiale Hohlraum 204 und
205 dienen dazu, die thermische Kapazität des Heizerkerns 202
zu reduzieren. Die abgeflachten Abschnitte 203 und die axia
len Hohlräume 204 und 205 können durch ein solches Spritz
gußverfahren leicht einstückig gebildet sein. Fig. 5B zeigt
ein Strukturaufdruckverfahren, bei dem ein leitfähiges
Material, wie zum Beispiel Wolfram oder ähnliches, aufge
druckt wird, um eine Heizerstruktur 208 über der äußeren pe
ripheren Oberfläche des Heizerkerns 202 zu bilden, während
der Heizerkern 202 um die axiale Linie 0-0 mittels zwei Tra
gewellen (nicht gezeigt), die in die jeweiligen Hohlräume
204 und 205 eingeführt sind, gedreht wird. Das Strukturauf
druckverfahren, das während des Drehens des Heizerkerns 202
durchgeführt wird, kann die Aufdruckeffizienz und die Ein
heitlichkeit der Heizerstruktur 208 verbessern. Das aufge
druckte Muster 208 schließt Endabschnitte 209 ein, die auf
den jeweiligen abgeflachten Abschnitten 203 gebildet sind.
Fig. 5C zeigt ein Schutzschichtaufdruckverfahren, bei dem
eine dicke Schicht aus einem Keramikmaterial, wie zum Bei
spiel Aluminiumoxid oder ähnlichem, auf die äußere periphere
Oberfläche des Heizerkerns 202 aufgedruckt wird, um eine
Schutzschicht 210 zu bilden. Bevorzugterweise wird das Ke
ramikmaterial auf der äußeren peripheren Oberfläche des Hei
zerkerns 202 zweimal bedeckt, während der Heizerkern 202
sich dreht. Das Abdeckverfahren, das durchgeführt wird, wäh
rend sich der Heizerkern 202 dreht, kann die Einheitlichkeit
der Schutzschicht 210 verbessern. Fig. 5D zeigt ein Brenn
verfahren, bei dem die Schutzschicht 210 zusammen mit dem
Heizerkern 202 in der reduzierenden Wasserstoffatmosphäre,
die Argongase, Stickstoffgase oder ähnliches enthält, ge
brannt wird. Das Brennverfahren kann zum Beispiel bei einer
Temperatur von etwa 1600 Grad Celsius durchgeführt werden,
um die Schutzschicht 210 auf die äußere, periphere Ober
fläche des Heizerkerns 202 zu integrieren. Die reduzierende
Atmosphäre ist wirksam, um eine Oxidation des hinteren Endes
der Heizerstruktur 208, die sich während des Brennverfahrens
aus der Schutzschicht 210 erstreckt, zu verhindern. Fig. 5E
zeigt ein Metallplattierungsverfahren, bei den ein leitfähi
ges Material, wie zum Beispiel Gold, Silber, Kupfer, Nickel
oder ähnliches, aufgedruckt wird, um die Anschlüsse 206 auf
den jeweiligen Endabschnitten 209 der aufgedruckten Heizer
struktur 208 zu bilden. Nachdem die Anschlüsse 206 auf den
jeweiligen abgeflachten Abschnitten 203 des Heizerkerns 202
hergestellt sind, können sie abgeflacht werden. Dies ist
wirksam, um die Fläche zu erhöhen, auf der die Kontaktfedern 36
Kontakt mit den jeweiligen Anschlüssen 206 halten, um da
durch einen guten Kontakt der Kontaktfedern 36 mit den je
weiligen Anschlüssen sicherzustellen.
Der Betrieb des Sauerstoffsensors 10, der mit dem Keramik
heizer 20 versehen ist, wird nun beschrieben. Der Sauer
stoffsensor 10 ist durch den Abschnitt 13 mit externem Ge
winde an der Motorabgaspassage befestigt, wobei der Sensor
fühler 14 angeordnet ist, um den Abgasgasen, die durch die
Abgaspassage ausgestoßen werden, ausgesetzt zu sein. Beim
Vorhandensein einer Sauerstoffkonzentrationsdifferenz zwi
schen den Abgasgasen und der Atmosphäre erzeugt der Sensor
fühler 14 eine entsprechende elektromotorische Kraft zwi
schen seiner inneren und äußeren Elektrode. Diese elektro
motorische Kraft wird durch die leitfähige Hülle 22, die
Kontaktplatte 38 und die Anschlußdrähte 43 an eine Steue
rungsschaltung (nicht gezeigt) ausgegeben, die sie für die
Luft-/Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungssteuerung verwen
det. Wenn der Keramikheizer 20 mit einer Leistungsquelle
durch die Anschlußdrähte 41 und 42 und die Kontaktfedern 36
verbunden ist, heizt er den Sensorfühler 14 auf eine Tem
peratur von etwa 350 Grad Celsius auf, bei der die Sensor
probe 14 aktiviert wird. Als ein Ergebnis kann die Sensor
probe 14 in einer kurzen Zeit aktiviert sein. Dies ist wirk
sam, um ein genaues sauerstoffkonzentrationsanzeigendes Si
gnal sicherzustellen.
Bezugnehmend auf Fig. 6 wird eine modifizierte Form des Ke
ramikheizers 20 gezeigt. Bei dieser Modifikation ist der
erste und der zweite axiale Hohlraum 204 und 205 entfernt
und durch eine axiale Bohrung 220 ersetzt, die sich axial
durch den Heizerkern 202 erstreckt. Diese Struktur kann die
termische Kapazität des Heizerkerns 202 weiter reduzieren
und die Zeit, die für den Keramikheizer 20 erforderlich ist,
um den Sensorfühler 14 auf seine Aktivierungstemperatur auf
zuheizen, kann folglich weiter reduziert werden.
Die Erfindung wurde im Detail mit Bezug auf ein bestimmtes
Ausführungsbeispiel beschrieben, es wird jedoch darauf hin
gewiesen, daß Veränderungen und Modifikationen innerhalb des
Rahmens der Erfindung durchgeführt werden können. Die Ab
schnitte 206 können zum Beispiel durch ein Vakuumabschei
dungsverfahren anstelle des Metallplattierungsverfahrens ge
bildet werden. Die Heizerstruktur 208 kann aus Platin her
gestellt werden. In diesem Fall ist es nicht notwendig, daß
die Schutzschicht in der reduzierenden Atmosphäre gebrannt
wird. Ferner kann das Metallplattierungsverfahren, das er
forderlich ist, um die Abschnitte 206 zu bilden, ausge
schlossen werden, wenn die Heizerstruktur 208 aus Platin
hergestellt wird.
Claims (4)
1. Keramikheizer (20), gekennzeichnet durch folgende Merk
male:
einen Keramikheizerkern (202), der in einer Stangenform mit einem ersten und einem zweiten Hohlraum (204, 205), die sich entlang diesem axial erstrecken, gebildet ist, wobei sich der erste Hohlraum (204) an dem hinteren Ende des Heizerkerns (202) öffnet, sich der zweite Hohlraum (205) an dessen vorderen Ende öffnet, und der Heizerkern (202) ein Paar abgeflachte Abschnitte (203) in der Nähe des hinteren Endes des Heizerkerns (202) hat;
eine leitfähige Heizerstruktur (208), die auf der äuße ren peripheren Oberfläche des Heizerkerns (202) gebil det ist, wobei die Heizerstruktur (208) Endabschnitte (209) einschließt, die auf den jeweiligen abgeflachten Abschnitten (203) gebildet sind;
eine Schutzschicht (210), die gebildet ist, um die Hei zerstruktur (208) mit Ausnahme der Endabschnitte (209) zu bedecken; und
abgeflachte, leitfähige Anschlüsse (206), die auf den jeweiligen Endmustern (203) gebildet sind.
einen Keramikheizerkern (202), der in einer Stangenform mit einem ersten und einem zweiten Hohlraum (204, 205), die sich entlang diesem axial erstrecken, gebildet ist, wobei sich der erste Hohlraum (204) an dem hinteren Ende des Heizerkerns (202) öffnet, sich der zweite Hohlraum (205) an dessen vorderen Ende öffnet, und der Heizerkern (202) ein Paar abgeflachte Abschnitte (203) in der Nähe des hinteren Endes des Heizerkerns (202) hat;
eine leitfähige Heizerstruktur (208), die auf der äuße ren peripheren Oberfläche des Heizerkerns (202) gebil det ist, wobei die Heizerstruktur (208) Endabschnitte (209) einschließt, die auf den jeweiligen abgeflachten Abschnitten (203) gebildet sind;
eine Schutzschicht (210), die gebildet ist, um die Hei zerstruktur (208) mit Ausnahme der Endabschnitte (209) zu bedecken; und
abgeflachte, leitfähige Anschlüsse (206), die auf den jeweiligen Endmustern (203) gebildet sind.
2. Keramikheizer (20), gekennzeichnet durch folgende Merk
male:
einen Keramikheizerkern (202), der in einer Stangenform mit einer Ausnehmung (220), die sich axial durch die Heizerausnehmung (202) erstreckt, gebildet ist, wobei der Heizerkern (202) ein Paar von abgeflachten Ab schnitten (203) in der Nähe des hinteren Endes des Hei zerkerns (202) hat;
eine leitfähige Heizerstruktur (208), die auf der äuße ren peripheren Oberfläche des Heizerkerns (202) gebil det ist, wobei die Heizerstruktur (208) Endabschnitte (203) einschließt, die auf den jeweiligen abgeflachten Abschnitten (203) gebildet ist;
eine Schutzschicht (210), die gebildet ist, um die Hei zerstruktur (208) mit Ausnahme der Endabschnitte (209) zu bedecken; und
abgeflachte leitfähige Anschlüsse (206), die auf den jeweiligen Endstrukturen (203) gebildet sind.
einen Keramikheizerkern (202), der in einer Stangenform mit einer Ausnehmung (220), die sich axial durch die Heizerausnehmung (202) erstreckt, gebildet ist, wobei der Heizerkern (202) ein Paar von abgeflachten Ab schnitten (203) in der Nähe des hinteren Endes des Hei zerkerns (202) hat;
eine leitfähige Heizerstruktur (208), die auf der äuße ren peripheren Oberfläche des Heizerkerns (202) gebil det ist, wobei die Heizerstruktur (208) Endabschnitte (203) einschließt, die auf den jeweiligen abgeflachten Abschnitten (203) gebildet ist;
eine Schutzschicht (210), die gebildet ist, um die Hei zerstruktur (208) mit Ausnahme der Endabschnitte (209) zu bedecken; und
abgeflachte leitfähige Anschlüsse (206), die auf den jeweiligen Endstrukturen (203) gebildet sind.
3. Verfahren zum Herstellen eines Keramikheizers (20) ge
kennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Gießen eines Keramikheizkerns (202) in einer Stangen form mit einem ersten und einem zweiten Hohlraum (204, 205), die sich entlang dessen axial erstrecken, wobei sich der erste Hohlraum (204) an dem hinteren Ende des Heizerkerns (202) öffnet, wobei sich der zweite Hohl raum (205) an dessen vorderem Ende öffnet, wobei der Heizerkern (202) ein Paar von abgeflachten Abschnitten (203) in der Nähe des hinteren Endes des Heizerkerns (202) hat;
Aufdrucken einer leitfähigen Heizerstruktur (208) auf die äußere periphere Oberfläche des Heizerkerns (202), während sich der Heizerkern (202) um den ersten und den zweiten Hohlraum (204, 205) dreht, wobei die Heizer struktur (208) Endabschnitte (209) einschließt, die auf den jeweiligen abgeflachten Abschnitten (203) gebildet sind;
Aufdrucken einer Schutzschicht (210), um die Heizer struktur mit Ausnahme der Endabschnitte (209) zu bedecken; und
Brennen des Heizerkerns (202) zusammen mit der aufge druckten Schutzschicht (210).
Gießen eines Keramikheizkerns (202) in einer Stangen form mit einem ersten und einem zweiten Hohlraum (204, 205), die sich entlang dessen axial erstrecken, wobei sich der erste Hohlraum (204) an dem hinteren Ende des Heizerkerns (202) öffnet, wobei sich der zweite Hohl raum (205) an dessen vorderem Ende öffnet, wobei der Heizerkern (202) ein Paar von abgeflachten Abschnitten (203) in der Nähe des hinteren Endes des Heizerkerns (202) hat;
Aufdrucken einer leitfähigen Heizerstruktur (208) auf die äußere periphere Oberfläche des Heizerkerns (202), während sich der Heizerkern (202) um den ersten und den zweiten Hohlraum (204, 205) dreht, wobei die Heizer struktur (208) Endabschnitte (209) einschließt, die auf den jeweiligen abgeflachten Abschnitten (203) gebildet sind;
Aufdrucken einer Schutzschicht (210), um die Heizer struktur mit Ausnahme der Endabschnitte (209) zu bedecken; und
Brennen des Heizerkerns (202) zusammen mit der aufge druckten Schutzschicht (210).
4. Verfahren zum Herstellen eines Keramikheizers (20), ge
kennzeichnet durch folgende Schritte:
Gießen eines Keramikheizerkerns (202) in Stangenform mit einer Ausnehmung (220), die sich axial durch den Heizerkern (202) erstreckt, wobei der Heizerkern (202) ein Paar von abgeflachten Abschnitten (203) in der Nähe des hinteren Endes des Heizerkerns (202) hat;
Aufdrucken einer leitfähigen Heizerstruktur (208) auf der äußeren peripheren Oberfläche des Heizerkerns (202), während der Heizerkern sich um die axiale Aus nehmung (220) dreht, wobei die Heizerstruktur (208) Endabschnitte (209) einschließt, die auf den jeweiligen abgeflachten Abschnitten (203) gebildet sind;
Aufdrucken einer Schutzschicht (210), um die Heizer struktur (208) mit Ausnahme der Endabschnitte (209) zu bedecken; und
Brennen des Heizerkerns (202) zusammen mit der auf ge druckten Schutzschicht (210).
Gießen eines Keramikheizerkerns (202) in Stangenform mit einer Ausnehmung (220), die sich axial durch den Heizerkern (202) erstreckt, wobei der Heizerkern (202) ein Paar von abgeflachten Abschnitten (203) in der Nähe des hinteren Endes des Heizerkerns (202) hat;
Aufdrucken einer leitfähigen Heizerstruktur (208) auf der äußeren peripheren Oberfläche des Heizerkerns (202), während der Heizerkern sich um die axiale Aus nehmung (220) dreht, wobei die Heizerstruktur (208) Endabschnitte (209) einschließt, die auf den jeweiligen abgeflachten Abschnitten (203) gebildet sind;
Aufdrucken einer Schutzschicht (210), um die Heizer struktur (208) mit Ausnahme der Endabschnitte (209) zu bedecken; und
Brennen des Heizerkerns (202) zusammen mit der auf ge druckten Schutzschicht (210).
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