1 Capteur de température pour milieux hostiles La présente invention1 Temperature sensor for hostile environments The present invention
concerne un capteur de température pour milieux hostiles, en particulier un capteur haute température pour véhicule automobile permettant de mesurer la température des gaz d'échappement. relates to a temperature sensor for hostile environments, in particular a high temperature sensor for a motor vehicle for measuring the temperature of the exhaust gas.
On connaît de tels capteurs par exemple des documents FR 2 847 979, FR 2 880 685 ou FR 2 979 687. Ces capteurs comprennent enfermés dans un boîtier de forme générale tubulaire et métallique un composant électrique tel qu'une thermistance, pour mesurer un paramètre comme la température. Ce composant électrique est relié via des fils électriques qui sont amenés vers l'extérieur, à un circuit électrique électronique d'exploitation d'un signal de mesure. Comme ces capteurs sont utilisés dans la ligne d'échappement ou dans le compartiment moteur, ils sont exposés à un environnement très hostile du fait des températures élevées pouvant atteindre jusqu'à 1100 C. Such sensors are known for example from documents FR 2 847 979, FR 2 880 685 or FR 2 979 687. These sensors comprise, enclosed in a casing of tubular and metallic general shape, an electrical component such as a thermistor, for measuring a parameter like the temperature. This electrical component is connected via electrical wires which are led outwards, to an electronic electrical circuit for operating a measurement signal. As these sensors are used in the exhaust system or in the engine compartment, they are exposed to a very hostile environment because of the high temperatures of up to 1100 C.
Les boîtiers de ces capteurs sont en général réalisés dans un acier inoxydable référencé AISI 310 avec une teneur en fer de 55%, de nickel en 20% et de chrome de 25%. Toutefois, on a constaté que la tenue en température est parfois insuffisante ce qui se traduit par une plus faible tenue mécanique et un risque de flambage de la partie 20 du capteur exposée aux gaz d'échappement. La présente invention vise à remédier à ce problème en proposant un capteur pour milieux hostiles avec un boîtier métallique dont les caractéristiques à haute température sont améliorées. A cet effet, l'invention a pour objet un capteur de température pour milieux 25 hostiles pour mesurer la température des gaz d'échappement d'un véhicule automobile, comprenant un boîtier de forme générale cylindrique dont une partie distale logeant une thermistance est destinée à être directement exposée aux gaz d'échappement, caractérisé BRT 0025 - SFR7199 2909173 2 en ce que la partie distale du boîtier est réalisée en un alliage métallique dont la teneur en nickel est supérieure à 55% et la teneur en fer est comprise entre 5% et 20%. D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description de l'invention, ainsi que de la figure en annexe présentant un capteur pour milieux hostiles 5 selon l'invention. La figure unique présente une vue de côté d'un capteur de température 1 pour milieux hostiles pour mesurer la température des gaz d'échappement 2 (représentée par des points) d'un véhicule automobile. Ce capteur 1 comprend un boîtier 3 métallique de forme générale cylindrique. A 10 l'intérieur de ce boîtier et non visible sur la figure annexée est installée une thermistance, par exemple un semi-conducteur céramique dont la valeur résistive augmente ou diminue en fonction d'une élévation de température. Dans le cas d'une augmentation de la valeur résistive avec une élévation de température, on parle de composant PTC pour positive température coefficient 15 c'est-à-dire un coefficient à température positive. Dans le cas contraire, on parle de composant NTC pour negative temperature coefficient , c'est-à-dire un coefficient de température négative de sorte que la valeur résistive diminue avec une augmentation de température. De façon classique, cette thermistance est reliée par des fils électriques cheminant à l'intérieur du boîtier 3 pour déboucher à une extrémité 5 présentant une ouverture (non visible) afin de permettre la connexion électrique a une unité de traitement qui transforme selon un algorithme qui lui est propre, le signal électrique mesuré en une température. Cette extrémité 5 est du côté froid du capteur 1, c'est-à-dire qu'il s'agit de l'extrémité qui n'est pas exposée aux gaz d'échappement. Cette extrémité est également appelée l'extrémité proximale. A l'inverse, l'extrémité distale 7 du capteur qui est opposée à l'extrémité 5, est directement exposée aux gaz d'échappement pour en mesurer la température. Par conséquent, cette extrémité peut être soumise à des températures allant jusqu'à 1100 C, lorsque le moteur du véhicule fonctionne. BRT 0025 - SFR7199 2909173 3 Sur la figure, on a représenté en traits pointillés une paroi 9 sur laquelle le capteur est monté, par exemple à l'aide d'un système de fixation comprenant par exemple un écrou 11. Cette paroi 9 est par exemple une paroi d'un conduit de gaz d'échappement ou 5 une paroi d'un convertisseur catalytique. La partie distale 7 du capteur, c'est-à-dire la partie du capteur qui baigne dans les gaz d'échappement 2 lors du fonctionnement du moteur du véhicule, possède la forme d'un fourreau cylindrique 13 qui est fermé à l'extrémité distale 7. C'est donc dans cette partie, et plus particulièrement proche de l'extrémité distale, où est logée la 10 thermistance du capteur. Au moins cette partie distale 13 du capteur est réalisée en un alliage métallique dont la teneur en nickel est supérieure à 55% et la teneur en fer est comprise entre 5% et 20%, ce qui contribue à améliorer la tenue mécanique à haute température.. De préférence l'alliage présente une teneur en chrome comprise entre 20% et 15 25%. Afin d'en augmenter encore la tenue mécanique et pour réduire le risque de flambage, l'alliage de cette partie distale 13 présente une teneur en aluminium comprise entre 1% et 2%. Selon une variante, l'alliage métallique comprend une teneur en cobalt de 1%. The housings of these sensors are generally made of a stainless steel referenced AISI 310 with an iron content of 55%, nickel 20% and chromium 25%. However, it has been found that the temperature resistance is sometimes insufficient, which results in a lower mechanical strength and a risk of buckling of the part 20 of the sensor exposed to the exhaust gas. The present invention aims to remedy this problem by providing a sensor for hostile environments with a metal housing whose high temperature characteristics are improved. To this end, the subject of the invention is a temperature sensor for hostile media for measuring the temperature of the exhaust gases of a motor vehicle, comprising a generally cylindrical housing of which a distal portion housing a thermistor is intended for be directly exposed to the exhaust gases, characterized in that the distal portion of the housing is made of a metal alloy whose nickel content is greater than 55% and the iron content is between 5% and 20%. Other advantages and characteristics will appear on reading the description of the invention, as well as the appended figure presenting a sensor for hostile media 5 according to the invention. The single figure shows a side view of a temperature sensor 1 for hostile environments for measuring the temperature of the exhaust gas 2 (represented by dots) of a motor vehicle. This sensor 1 comprises a metal housing 3 of generally cylindrical shape. Inside the housing and not visible in the appended figure is installed a thermistor, for example a ceramic semiconductor whose resistive value increases or decreases depending on a rise in temperature. In the case of an increase in the resistive value with a rise in temperature, it is referred to as a PTC component for positive temperature coefficient, that is to say a positive temperature coefficient. In the opposite case, it is called NTC component for negative temperature coefficient, that is to say a negative temperature coefficient so that the resistive value decreases with an increase in temperature. Conventionally, this thermistor is connected by electrical wires running inside the housing 3 to open at an end 5 having an opening (not visible) to allow the electrical connection to a processing unit that transforms according to an algorithm that it is clean, the electrical signal measured in a temperature. This end 5 is on the cold side of the sensor 1, that is to say that it is the end that is not exposed to the exhaust gas. This end is also called the proximal end. Conversely, the distal end 7 of the sensor which is opposite the end 5, is directly exposed to the exhaust gas to measure the temperature. Therefore, this end can be subjected to temperatures up to 1100 C, when the vehicle engine is running. BRT 0025 - SFR7199 2909173 3 In the figure, there is shown in dotted lines a wall 9 on which the sensor is mounted, for example by means of a fastening system comprising for example a nut 11. This wall 9 is by For example, a wall of an exhaust gas duct or a wall of a catalytic converter. The distal portion 7 of the sensor, that is to say the part of the sensor which is immersed in the exhaust gases 2 during operation of the vehicle engine, has the shape of a cylindrical sheath 13 which is closed to the Distal end 7. It is therefore in this part, and more particularly close to the distal end, where the thermistor of the sensor is housed. At least this distal portion 13 of the sensor is made of a metal alloy whose nickel content is greater than 55% and the iron content is between 5% and 20%, which contributes to improving the mechanical strength at high temperature. Preferably the alloy has a chromium content of between 20% and 25%. In order to further increase the mechanical strength and to reduce the risk of buckling, the alloy of this distal portion 13 has an aluminum content of between 1% and 2%. According to one variant, the metal alloy comprises a cobalt content of 1%.
20 Plus précisément, selon un premier mode de réalisation, l'alliage métallique est composé de 5863% de nickel, de 21 à 25% de chrome et de 1-1,7% d'aluminium, le reste étant composé de fer avec une teneur comprise entre 10,3-20%. Selon un second mode de réalisation, l'alliage métallique est composé de 60,4% de nickel, de 23% de chrome, de 1,35% d'aluminium, et de 0,25% de titane, le reste 25 étant composé de fer avec une teneur comprise de 15%. Ainsi, la partie distale 13 est réalisée en un alliage métallique qui présente une meilleure tenue mécanique à température élevée, dont le risque de flambage est réduit et dont l'oxydation à haute température est limitée. Le capteur ainsi réalisé est donc mieux adapté à son environnement de travail.More precisely, according to a first embodiment, the metal alloy is composed of 5863% of nickel, 21 to 25% of chromium and 1-1.7% of aluminum, the balance being composed of iron with a content between 10.3-20%. According to a second embodiment, the metal alloy is composed of 60.4% nickel, 23% chromium, 1.35% aluminum, and 0.25% titanium, the remainder being composed of of iron with a content of 15%. Thus, the distal portion 13 is made of a metal alloy which has a better mechanical strength at high temperature, the risk of buckling is reduced and the oxidation at high temperature is limited. The sensor thus produced is therefore better adapted to its working environment.
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