Naukowcy z Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach są współautorami czujnika ciśnienia o dużej stabilności termicznej, który może być wykorzystywany do kontroli parametrów spalania w silnikach samochodowych.
Postęp technologiczny w dziedzinie konstrukcji silników prowadzi między innymi do coraz większej kompresji gazów w komorze spalania, dlatego jednym z najważniejszych wskaźników służących diagnostyce silnika jest pomiar ciśnienia sprężania. Pozwala bowiem ocenić stopień zużycia tłoków, pierścieni tłokowych czy gładzi cylindra.
Różnice ciśnień sprężania między poszczególnymi cylindrami nie powinny być większe niż 10%. Jeśli parametr przekracza dopuszczalną wartość, świadczy to o znacznej eksploatacji elementów silnika. To z kolei prowadzi do zużycia większej ilości paliwa oraz straty oleju, a także do obniżenia mocy silnika.
Kluczowe znaczenie mają więc odpowiednio zaprojektowane czujniki stosowane w silnikach, które pozwalają badać owe różnice ciśnień. Stosowane dotychczas urządzenia to konstrukcje ze specyficznymi tensometrami metalowymi lub manometrami charakteryzującymi się dużą wrażliwością na wysokie temperatury i małą dokładnością przy pomiarach wysokich ciśnień we współczesnych cylindrach silników wysokoprężnych (do 10 MPa). Satysfakcjonująca dokładność mierników tensometrycznych jest ograniczona w tych konstrukcjach tylko do niskiego zakresu temperatur – do 200oC.
Z kolei dostępne czujniki tensometryczne zapewniają wprawdzie dynamiczny pomiar ciśnienia gorących gazów w silnikach wysokoprężnych dużej i średniej mocy, jednak słaba izolacja napięciowa i duży wpływ zakłóceń wynikających z obecności metalowych tensometrów ograniczają możliwości stosowania tych elementów.
Czynniki ekonomiczne i względy bezpieczeństwa wymusiły więc konieczność poszukiwania nowych rozwiązań w zakresie wysokotemperaturowych czujników ciśnień, co stało się celem naukowców z Uniwersytetu Śląskiego i Politechniki Gdańskiej. Wspólnie opracowali czujnik ciśnienia, który jest zbudowany z metalicznych elektrod naniesionych na dwie równoległe płaszczyzny elementu wykonanego z materiału dielektrycznego. Dzięki zastosowanym rozwiązaniom czujnik ten charakteryzuje się dużą stabilnością termiczną, co czyni go znakomitym narzędziem do kontroli parametrów procesów zachodzących w komorze spalania silników. Wynalazek został objęty ochroną patentową.
Autorami wynalazku są naukowcy związani z Uniwersytetem Śląskim oraz Politechniką Gdańską: dr hab. Małgorzata Adamczyk-Habrajska, prof. UŚ, prof. dr hab. Andrzej Molak, prof. dr hab. inż. Dionizy Czekaj, dr hab. inż. Lucjan Kozielski, dr hab. Beata Wodecka-Duś, prof. UŚ, mgr Aleksandra Kamieniarz, mgr inż. Zbigniew Machnik oraz mgr inż. Daria Radoszewska.
