FR2759169A1 - Detecteur de gaz nox comportant une cellule de pompage d'oxygene - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un détecteur de gaz NOx portant une cellule de pompage d'oxygène.Ce détecteur de gaz NOx (3) comprend une cellule (11) de détection de gaz NOx , une couche (13) limitant la diffusion du gaz et située sur la cellule (11) pour introduire un gaz de mesure, et une cellule (12) disposée sur la couche (13) pour retirer du gaz oxygène situé dans le gaz de mesure, et la cellule (11) comporte une électrode (111) d'activation de gaz NOx située en vis-à-vis d'une électrode TY (122, 122a) de la cellule (12) moyennant l'interposition de la couche (13). Application notamment aux détecteurs d'oxydes d'azote des gaz d'échappement d'automobiles.
Description
DETECTEUR DE GAZ NOX COMPORTANT UNE CELLULE DE POMPAGE
D'OXYGENE
La présente invention concerne un détecteur de
gaz NOX (oxydes d'azote) servant à détecter une concentra-
tion d'un gaz NOX tel que du monoxyde d'azote (NO), du dioxyde d'azote (NO2) et analogue, qui sont contenus dans un gaz à mesurer tel qu'un gaz d'échappement sortant d'un
moteur à combustion interne d'un véhicule.
La pollution de l'air due à des gaz d'échappement de véhicules et analogues pose un grave problème à la
société moderne et des prescriptions de normes de purifica-
tion pour l'élimination de polluants contenus dans les gaz
d'échappement sont devenues plus sévères d'année en année.
C'est pourquoi on a effectué des études approfondies de procédés utilisant un convertisseur catalytique et un contrôle du combustible en rapport avec un moteur diesel ou un moteur à essence afin de réduire les polluants présents
dans les gaz d'échappement.
Aux États-Unis d'Amérique, les réglementations OBD-II exigent que chaque véhicule possède un mécanisme apte à déterminer si les catalyseurs utilisés pour purifier
les gaz d'échappement fonctionnent correctement. Conforme-
ment à ces réglementations, on a introduit un système de
contrôle comprenant deux détecteurs d'oxygène (02). Cepen-
dant, ce système ne détecte pas directement une quantité de polluants dans les gaz d'échappement. C'est pourquoi, il est difficile que le système détecte et détermine de façon précise en quelle quantité les polluants ont diminué dans les gaz d'échappement. Si un appareil de contrôle pour la commande du carburant, un appareil de contrôle catalytique ou analogue détectait directement la quantité des polluants dans les gaz d'échappement, les polluants dans les gaz
d'échappement seraient éliminés d'une manière plus effi-
cace.
Compte tenu de ces données de base, il a récem-
ment été proposé un détecteur de gaz NOx pouvant être monté sur un véhicule et apte à détecter une concentration de gaz NOX (désignée ciaprès comme étant la concentration de gaz NOX) dans les gaz d'échappement. Un tel détecteur de gaz NOX doit être fabriqué avec une configuration compacte et un faible coût. En outre, étant donné qu'il est possible que le détecteur de NOx soit exposé aux gaz d'échappement
possédant une température élevée dans le cas de son utili-
sation pratique, il est nécessaire que le détecteur de gaz NOx ne soit pas susceptible d'être altéré thermiquement et chimiquement. En outre, il est nécessaire que le détecteur de gaz NOX puisse continuer à détecter la concentration de NOx dans les gaz d'échappement, dans des conditions de
conduite du véhicule.
Pour satisfaire aux exigences mentionnées précé-
demment, le document JP-A-6-18480 propose un détecteur de gaz NOx comprenant un élément formant électrolyte solide formé d'oxyde de zirconium (ZrO2), qui est stable du point
de vue thermique et du point de vue chimique et a été uti-
lisé à un niveau industriel. Comme cela est représenté sur la figure 1, annexée à la présente demande, le détecteur 9 de gaz NOx comporte un corps 90 formé d'un élément formant électrolyte solide en ZrO2, et trois chambres 931, 932 et 933 définies dans le corps 90. Le corps 90 comporte en outre des cellules de pompage d'oxygène 900 et 903 et une
cellule 902 de détection de gaz NOx.
La chambre 931 est disposée entre une paroi exté-
rieure 921 et une cloison de séparation 922 du corps 90, la chambre 933 est disposée entre une paroi extérieure 924 et une paroi de séparation 923, et la chambre 932 est disposée entre les parois de séparation 922 et 923. Les parois de séparation 922 et 923 possèdent respectivement des trous de communication 942 et 943 pour établir une communication entre les chambres 931 et 932 et 932 et 933. En outre, les chambres 931 et 933 possèdent respectivement des trous d'introduction 941 et 944 pour l'introduction d'un gaz
devant être mesuré (gaz de mesure) dans ces chambres.
Des cellules de pompage d'oxygène 901 et 903 sont disposées respectivement sur les parois extérieures 921 et 924, et la cellule 902 de détection de gaz NOx est disposée dans la paroi de séparation 923. La cellule de pompage d'oxygène 901 est constituée par un couple de première et seconde électrodes 911 et 912, qui contiennent du platine
(Pt) et sont formés sur des surfaces extérieure et inté-
rieure de la paroi extérieure 921. C'est-à-dire que la pre-
mière électrode 911 est exposée à l'extérieur du détecteur
9 de gaz NOx, tandis que la seconde électrode 912 est expo-
sée à la chambre 931 présente dans le détecteur 9 de gaz NOx. De façon analogue, la cellule de pompage d'oxygène 903 est constituée par un couple de troisième et quatrième électrodes 913 et 914, qui incluent du Pt et sont formées
sur les surfaces intérieure et extérieure de la paroi exté-
rieure 924. La quatrième électrode 914 est disposée à l'extérieur du détecteur 9 de gaz NOx, et la troisième électrode 913 est exposée à la chambre 933. Les première et seconde électrodes 911 et 912 sont raccordées à une source d'alimentation, et les troisième et quatrième électrodes 913 et 914 sont raccordées à une autre source
d'alimentation 993.
La cellule 902 de détection de gaz NOx est constituée par un couple de cinquième et sixième électrodes 915 et 916, qui incluent du Pt et sont disposées sur les
deux surfaces de la paroi de séparation 923. De façon spé-
cifique, la cinquième électrode 915 est située en vis-à-vis de la chambre 932, tandis que la sixième électrode 916 est située en vis-à-vis de la chambre 933. Les cinquième et
sixième électrodes 915 et 916 sont connectées à un disposi-
tif 992 pour mesurer la tension entre les électrodes 915 et 916. Le corps 90 comporte en outre des parties isolantes 981 et 982 servant à empêcher que des tensions appliquées aux cellules de pompage d'oxygène 901 et 903 ne soient appliquées en superposition à une tension de sortie de la cellule 902 de détection de gaz NOX.
Dans le détecteur 9 de gaz NOx, mentionné précé-
demment, la détection de la concentration des gaz NOx dans le gaz de mesure est exécutée de la manière suivante. Tout d'abord, le gaz de mesure est introduit dans les chambres 931 et 933 par l'intermédiaire des trous d'introduction 941 et 944. Ensuite les tensions sont appliquées respectivement aux cellules de pompage d'oxygène 901 et 903 par les
sources d'alimentation 991 et 993. Par conséquent, les cel-
lules de pompage d'oxygène 901 et 903 commencent à fonc-
tionner de telle sorte que le gaz oxygène contenu dans le gaz de mesure est retiré de l'intérieur des chambres 931 et 933. Ensuite, le gaz de mesure situé dans les chambres 931 et 933 est introduit dans la chambre 932 par
l'intermédiaire des trous de communication 942 et 943.
Les gaz NOx contenus dans le gaz de mesure sont désoxydés sur les cinquième et sixième électrodes 915 et 916 de manière à produire des ions oxygène. La quantité d'ions oxygène produits sur la première électrode 915 est différente de celle produite sur la sixième électrode 916
en raison de la différence des dimensions entre les dimen-
sions des chambres 932 et 933, entre les dimensions des trous de communication 942 et 943 et entre les dimensions des trous d'introduction de gaz 941 et 944. Sur la base de la différence de la quantité d'ions oxygène, la cellule 923 de détection de gaz NOx travaille en tant que cellule de concentration d'oxygène. C'est-à-dire que la concentration en gaz NOx dans le gaz de mesure peut être détectée par le dispositif 992 au moyen de la mesure de la tension entre
les cinquième et sixième électrodes 915 et 916 de la cel-
lule 923 de détection de gaz NOx.
Cependant, dans le détecteur 9 de gaz NOX men-
tionné précédemment, il se pose les problèmes indiqués ci-
après. Tout d'abord, le gaz oxygène est retiré du gaz de mesure traversant les chambres 931 et 933. Par conséquent, les tailles des chambres 931 et 933 empêchent que les cel-
lules de pompage d'oxygène 901 et 903 éliminent suffisam-
ment le gaz oxygène. C'est-à-dire que le gaz oxygène peut
être retiré du gaz de mesure circulant à proximité des cel-
lules de pompage d'oxygène 901 et 903, mais ne peut pas être suffisamment retiré du gaz de mesure circulant à proximité des parois de séparation 922 et 923, ce qui
conduit à une altération de la précision de la concentra-
tion de gaz NOX détecté par la cellule 923 de détection de
gaz NOx.
En outre, les chambres 931, 932 et 933 augmentent les dimensions du détecteur 9 de gaz NOX. En outre, les
trois chambres 931, 932 et 933 et les deux trous d'intro-
duction 941 et 942 rendent compliquée la structure du détecteur 9 de gaz NOx. C'est pourquoi il est difficile de fixer une précision sur les dimensions, qui affecte dans une large mesure les caractéristiques du détecteur de gaz NOx. En outre, le détecteur 9 de gaz NOx requiert 6 lignes de transmission de signaux pour les cellules de pompage d'oxygène 901 et 903 et pour la cellule 902 de détection de gaz NOX (voir figure 1), de sorte que la structure du
détecteur 9 de gaz NOx devient compliquée.
La présente invention a été mise au point compte tenu des problèmes mentionnés précédemment, et un but de la présente invention est de fournir un détecteur de gaz NOx apte à détecter de façon précise une concentration de NOx dans des gaz d'échappement. Un autre but de la présente invention est de fournir un détecteur de gaz NOx possédant une structure simple, et des dimensions très précises. Un
autre but de la présente invention est de fournir un détec-
teur de gaz NOx pouvant être fabriqué aisément à un faible coût.
En résumé, un détecteur de gaz NOX selon la pré-
sente invention comporte un élément formant électrolyte solide, et une électrode d'activation des gaz NOX et une électrode opposée prévue sur les deux surfaces de l'élément formant électrolyte solide pour détecter une concentration de gaz NOx dans un gaz de mesure. En outre, le détecteur de gaz NOX comporte une résistance limitant la diffusion des gaz, disposée sur la couche d'activation des gaz NOx pour introduire le gaz de mesure dans le détecteur de gaz NOX, et une cellule de pompage d'oxygène disposée sur la couche
limitant la diffusion du gaz, pour retirer l'oxygène pré-
sent dans le gaz de mesure. Le détecteur de gaz NOx ainsi agencé selon la présente invention peut avoir une structure
simple et des dimensions précises.
De préférence, la cellule de pompage d'oxygène inclut un élément formant électrolyte solide présentant une conductivité pour les ions oxygène, des première et seconde
électrodes prévues sur les deux surfaces de l'élément for-
mant électrolyte solide de la cellule de pompage d'oxygène.
La première électrode est disposée en vis-à-vis de l'élec-
trode d'activation des gaz NOx moyennant l'interposition de la couche limitant la diffusion des gaz, et la forme de l'électrode d'activation des gaz NOX est contenue à
l'intérieur d'une forme de la première électrode de la cel-
lule de pompage d'oxygène, selon une vue en projection. De façon plus préférentielle, la première électrode possède une forme circulaire et l'électrode d'activation des gaz
NOx est contenue à l'intérieur d'une circonférence inté-
rieure de la première électrode, selon une vue en projec-
tion. C'est pourquoi, le gaz de mesure atteint toujours l'électrode d'activation des gaz NOx après être passé sur la première électrode de la cellule de pompage d'oxygène
dans la couche limitant la diffusion des gaz, indépendam-
ment de la direction dans laquelle le gaz de mesure cir-
cule. C'est-à-dire que l'oxygène présent dans le gaz de mesure peut être éliminé par la cellule de pompage d'oxygène avant d'atteindre l'électrode d'activation des gaz NOx. Il en résulte que le détecteur des gaz NOx peut détecter de façon précise la concentration des gaz NOx. De façon plus précise, selon un premier aspect, l'invention concerne un détecteur de gaz NOx servant à détecter une concentration d'un gaz NOx dans un gaz de mesure, caractérisé en ce qu'il comporte un élément formant électrolyte solide possédant une conductivité pour les ions oxygène; une électrode d'activation du gaz NOx prévue sur une surface de l'élément formant électrolyte; une électrode opposée prévue sur l'autre surface de l'élément formant électrolyte;
une couche limitant la diffusion du gaz, et pré-
vue sur l'électrode d'activation du gaz NOx pour introduire le gaz de mesure; et une cellule de pompage d'oxygène disposée sur la couche limitant la diffusion du gaz, et ce sur le côté de cette couche situé à l'opposé de l'électrode d'activation
du gaz NOx pour éliminer le gaz oxygène du gaz mesuré.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la porosité de la couche limitant la diffusion du gaz se
situe dans la gamme de 1 % à 20 %.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la cellule de pompage d'oxygène comprend un élément formant électrolyte solide possédant une conductivité pour les ions oxygène, une première électrode formée sur une surface de
l'élément formant électrolyte solide de la cellule de pom-
page d'oxygène et située en vis-à-vis de la couche limitant la diffusion du gaz, et une seconde électrode formée sur
l'autre surface de l'élément formant électrolyte de la cel-
lule de pompage.
Selon une autre caractéristique de l'invention, une zone de la première électrode de la cellule de pompage d'oxygène est supérieure à celle de l'électrode
d'activation du gaz NOX.
Selon une autre caractéristique de l'invention, une forme de l'électrode d'activation du gaz NOx est incluse à l'intérieur d'une forme de la première électrode
de la cellule de pompage d'oxygène, selon une vue en pro-
jection. Selon une autre caractéristique de l'invention, la première électrode de la cellule de pompage d'oxygène possède une forme circulaire; et l'électrode d'activation du gaz NOX est contenue dans une circonférence intérieure de la première électrode
de la cellule de pompage d'oxygène, selon une vue en pro-
jection.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le gaz de mesure introduit à travers la couche limitant la diffusion du gaz atteint toujours l'électrode d'activation
du gaz NOx après avoir traversé la couche limitant la dif-
fusion de gaz, qui fait face à la première électrode de la
cellule de pompage d'oxygène.
Selon une autre caractéristique de l'invention,le détecteur comporte en outre un subs:rat disposé sur l'élément formant électrolyte sur une face de l'électrode opposée de manière à créer un espace en face de l'électrode
opposée, l'espace servant à décharger du gaz oxygène pro-
duit sur l'électrode opposée.
Selon une autre caractéristique de l'invention,
ce détecteur de gaz NOx possède un espace intérieur commu-
niquant avec l'atmosphère, et que l'espace défini par le
substrat communique avec l'espace intérieur.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'espace défini par le substrat communique avec l'extérieur du détecteur de gaz NOx pour être rempli par le gaz de
mesure.
Selon une autre caractéristique de l'invention,
l'électrode opposée est recouverte par une couche protec-
trice située dans l'espace.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la couche limitant la diffusion du gaz possède une face
latérale qui doit être exposée au gaz de mesure, et intro-
duit le gaz de mesure en direction de l'électrode d'activation du gaz NOX, à travers la face latérale de
cette couche.
Selon une autre caractéristique de l'invention,
le détecteur de gaz NOX comprend en outre une partie for-
mant dispositif de chauffage.
Selon un second aspect, l'invention a trait à un détecteur de gaz NOx pour détecter une concentration d'un
gaz NOX dans un gaz de mesure, caractérisé en ce qu'il com-
porte: une cellule de détection du gaz NOX servant à
détecter la concentration du gaz NOX et comportant un pre-
mier élément formant électrolyte solide présentant une conductivité pour les ions oxygène, une électrode d'activation du gaz NOx prévue sur une surface du premier élément formant électrolyte solide pour désoxyder le gaz NOX afin de produire des ions oxygène, et une électrode
opposée prévue sur l'autre surface du premier élément for-
mant électrolyte solide, pour recevoir les ions oxygène; et une cellule de pompage d'oxygène disposée sur la cellule de détection de gaz NOx pour éliminer l'oxygène
dans le gaz de mesure, et comportant un second élément for-
mant électrolyte solide possédant une conductivité pour les ions oxygène, une première électrode prévue sur une surface
du second élément formant électrolyte solide en étant tour-
née vers l'électrode d'activation du gaz NOx, pour ioniser l'oxygène dans le gaz de mesure, et une seconde électrode
prévue sur l'autre face du second élément formant électro-
lyte solide pour recevoir des ions oxygène produits sur la première électrode, une forme de l'électrode d'activation du gaz NOx de la cellule de détection du gaz NOx étant incluse à
l'intérieur d'une forme de la première électrode de la cel-
lule de pompage d'oxygène, selon une vue en projection. Selon une autre caractéristique de l'invention,
le détecteur comporte en outre une couche limitant la dif-
fusion du gaz et disposée entre la cellule de détection du gaz NOx et la cellule de pompage d'oxygène pour appliquer
le gaz de mesure à l'électrode d'activation du gaz NOx.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la porosité de la couche de diffusion du gaz se situe dans
la gamme de 1 % à 20 %.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la mesure du gaz atteint toujours l'électrode d'activation du gaz NOx après être passé sur la première électrode de la
cellule de pompage de gaz située dans la couche de diffu-
sion du gaz.
Selon une autre caractéristique de l'invention,le
détecteur comporte en outre un substrat disposé sur le pre-
mier élément formant électrolyte solide sur un côté opposé par rapport à la cellule de pompage oxygène et définissant un espace en vis-à-vis de l'électrode opposée, l'espace servant à décharger du gaz oxygène produit sur l'électrode
opposée.
Selon une autre caractéristique de l'invention, ce détecteur comporte un espace intérieur communiquant avec
une atmosphère et que l'espace défini par le substrat com-
munique avec l'espace intérieur.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'espace défini par le substrat communique avec l'extérieur du détecteur de gaz NOx pour être rempli par le gaz de mesure.
D'autres caractéristiques et avantages de la pré-
sente invention ressortiront de la description donnée ci-
après prise en référence aux dessins annexes, sur les-
quels: - la figure 1, dont il a déjà été fait mention, est une vue en coupe transversale représentant un détecteur de gaz NOX selon l'invention; - la figure 2 est une vue en perspective éclatée représentant un détecteur de gaz NOx correspondant à une première forme de réalisation préférée de la présente invention;
- la figure 3 est une vue en perspective repré-
sentant le détecteur de gaz NOx de la première forme de réalisation; - la figure 4 est une vue en coupe transversale prise suivant la ligne IV- IV sur la figure 3; - la figure 5 est une vue explicative illustrant une relation entre des formes d'électrodes d'activation de
gaz NOx d'une cellule de détection des gaz NOx et une élec-
trode d'une cellule de pompage d'oxygène de l'élément de détection des gaz NOx de la première forme de réalisation;
- la figure 6 est une vue schématique représen-
tant un ensemble de détecteurs de gaz, dans lequel le détecteur de gaz NOx est installé;
- la figure 7 est une vue schématique représen-
tant un état dans lequel l'ensemble formant détecteur de gaz est installé dans un passage des gaz d'échappement d'un véhicule; - la figure 8 est un graphique représentant la relation entre la concentration d'un gaz NO dans un gaz de mesure et une valeur du courant de sortie délivré par la cellule de détection de gaz NOX; - la figure 9 est un graphique représentant la relation entre la concentration de gaz oxygène dans le gaz de mesure et une valeur du courant de sortie délivré par la cellule de pompage d'oxygène;
- la figure 10A est une vue schématique représen-
tant une forme d'une électrode d'une cellule de pompage d'oxygène d'un détecteur de gaz NOX selon une seconde forme de réalisation préférée;
- la figure 10B est une vue schématique représen-
tant une forme d'une électrode d'activation de gaz NOx d'une cellule de détection de gaz NOX du détecteur de gaz NOX de la seconde forme de réalisation; et la figure 11 est une vue en coupe transversale
d'un détecteur de gaz NOX dans une troisième forme de réa-
lisation préférée.
On va donner ci-après une description détaillée
des formes de réalisation préférées.
(Première forme de réalisation)
On va expliquer un détecteur 1 de gaz NOX corres-
pondant à une première forme de réalisation préférée, en référence aux figures 2 à 9. Le détecteur 1 de gaz NOx est disposé d'une manière générale dans un passage des gaz
d'échappement d'un moteur à combustion interne d'un véhi-
cule et est utilisé pour commander la combustion du moteur.
Comme cela est représenté sur les figures 2 à 4,
le détecteur 1 de gaz NOx comporte une cellule 11 de détec-
tion de gaz NOx, une couche 13 limitant la diffusion de gaz et disposée sur une surface supérieure de la cellule 11 de détection de gaz NOx, et une cellule de pompage d'oxygène
12 située sur une surface supérieure de la couche 13 limi-
tant la diffusion de gaz. La couche 13 limitant la diffu-
sion de gaz sert de passage d'introduction d'un gaz à mesu-
rer (gaz de mesure), et la cellule de pompage oxygène 12 décharge de l'oxygène (02) La cellule 11 de détection de gaz NOx comprend un premier élément formant électrolyte solide 110 présentant
une conductivité pour les ions oxygène, une électrode oppo-
sée 112 (voir figure 4) formée sur une surface de l'électrolyte solide 110, et une électrode 111 d'activation des gaz NOx, formée sur la surface opposée de l'élément
formant électrolyte 110 en vis-à-vis de la couche 13 limi-
tant la diffusion de gaz. En outre, les bornes d'électrodes
119 et 117 sont disposées sur la surface opposée de l'élé-
ment formant électrolyte 110. La borne d'électrode 119 est raccordée à l'électrode 111 d'activation du gaz NOx par l'intermédiaire d'une partie formant conducteur 118 prévue
sur la même surface de l'élément formant électrolyte 110.
La borne d'électrode 117 est connectée à l'électrode oppo-
sée 112 par l'intermédiaire d'une partie formant conducteur (non représentée), qui est disposée sur l'autre surface de l'élément formant électrolyte 110, et par l'intermédiaire
d'un trou traversant formé dans l'élément formant électro-
lyte 110.
La couche 13 limitant la diffusion de gaz est formée d'alumine et possède de préférence une porosité de % et une épaisseur de 200 pm. Comme cela est représenté sur la figure 2, la couche 13 limitant la diffusion de gaz est disposée en partie entre la cellule 11 de détection de NOX et la cellule de pompage d'oxygène 12, et une feuille
céramique 130 est disposée sur l'autre partie entre la cel-
lule 11 de détection des gaz NOX et la cellule 12 de pom-
page d'oxygène. La couche 13 limitant la diffusion du gaz
est exposée extérieurement sur une face latérale du détec-
teur 1 de gaz NOx. Lors de la détection de la concentration de gaz NOx dans le gaz de mesure, ce gaz de mesure est introduit à partir de la partie exposée de la couche 13 de diffusion de gaz. Il n'est pas toujours nécessaire que la feuille céramique 130 mentionnée précédemment soit disposée entre la cellule 11 de détection des gaz NOx et la cellule de pompage d'oxygène 12, et seule la couche 13 limitant la diffusion de gaz peut être disposée sur l'ensemble de la zone comprise entre la cellule 11 de détection des gaz NOx
et la cellule de pompage d'oxygène 12.
Comme cela est représenté sur la figure 4, la cellule de pompage d'oxygène 12 possède un second élément formant électrolyte solide 120 et un couple d'électrodes 121 et 122 formées sur les deux surfaces de l'électrolyte solide 120. Comme cela est représenté sur la figure 2, les bornes d'électrodes 122, 127 et 129 sont formées sur l'une des surfaces de l'élément formant électrolyte 120. La borne d'électrode 129 est connectée à l'électrode 121 par l'intermédiaire d'une partie formant conducteur 128 sur la surface de l'élément formant électrolyte 120. La borne d'électrode 127 est connectée à l'électrode 122 par
l'intermédiaire d'une partie formant conducteur (non repré-
sentée) formée sur l'autre surface de l'élément formant électrolyte 120 et par l'intermédiaire d'un trou traversant formé dans l'élément formant électrolyte 120. En outre la borne d'électrode 127 communique électriquement avec la borne d'électrode 119 formée sur le premier élément formant
électrolyte solide 110 par l'intermédiaire d'un trou tra-
versant 139 formé dans la feuille céramique 130. La borne d'électrode 125, qui est également disposée sur le second
élément formant électrolyte solide 120, communique électri-
quement avec la borne d'électrode 117 disposée sur le pre-
mier élément formant électrolyte 110 de la cellule 11 de
détection de gaz NOx par l'intermédiaire d'un trou traver-
sant 133 formé également dans la feuille céramique 130.
Comme cela est représenté sur les figures 2 et 3,
l'électrode 121, la partie formant conducteur 128 et ana-
logues de la cellule de pompage d'oxygène 12 sont protégés
par une feuille protectrice 16. Lorsqu'elles sont recou-
vertes par la feuille de protection 16, les bornes d'élec-
trodes 125, 127 et 129 sont exposées à l'extérieur du
détecteur 1 de gaz NOx et des fils conducteurs sont connec-
tés respectivement aux bornes d'électrodes 125, 127 et 129.
La borne d'électrode 129 sert à prélever un signal de sor-
tie du détecteur 1 de gaz NOx, et la borne d'électrode 129 sert à appliquer une tension à la cellule de pompage d'oxygène 112, à l'intérieur de cette dernière. En outre, la borne d'électrode 127 sert à raccorder à la masse la
cellule de pompage d'oxygène 12 et la cellule 11 de détec-
tion de gaz NOx.
Dans la cellule 11 de détection de gaz NOX men-
tionnée précédemment, l'électrode 111 d'activation des gaz N0x située ducôté du gaz de mesure et l'électrode opposée 12 possèdent essentiellement la même forme et les mêmes dimensions. De même, dans la cellule de pompage d'oxygène 12, les électrodes 121 et 122 possèdent réciproquement
essentiellement la même forme et la même dimension. L'élec-
trode 11 d'activation des gaz NOx de la cellule 11 de détection des gaz NOX est plus petite que l'électrode 122 de la cellule de pompage d'oxygène 12 et est disposée de manière à être contenue à l'intérieur de l'électrode 122, selon une vue en projection, par rapport à l'électrode 122
telle que représentée sur la figure 5. Chacune des électro-
des comprenant l'électrode 11 d'activation des gaz NOx et l'électrode opposée 112, possède de préférence une longueur de 8,5 mm et une largeur de 1,2 mm, tandis que chacune des électrodes 121 et 122 possède de préférence une longueur de
12,0 mm et une largeur de 3,6 mm.
Comme cela est représenté sur les figures 3 et 4, la substance céramique isolante 14 est disposée sur l'autre face de la cellule 11 de détection des gaz NOx. Le substrat céramique 14 possède une rainure servant à former, avec l'électrode opposée 112 de la cellule 11 de détection de gaz N0x, un espace 141 représenté sur la figure 4 destiné à communiquer avec l'atmosphère. Le détecteur 1 de gaz NOX possède en outre une partie formant dispositif de chauffage 15. La partie formant dispositif de chauffage 15 comprend
une feuille chauffante 150, une structure formant disposi-
tif de chauffage 151 contenant du platine (Pt) en tant que matière principale et formée à la surface supérieure de la feuille chauffante 150 des figures 2 et 4, et une feuille de revêtement 159 pour recouvrir la structure 151 formant
dispositif de chauffage par l'intermédiaire d'un trou tra-
* versant (non représenté). La structure 151 formant disposi-
tif de chauffage est disposée dans une position correspon-
dant à l'électrode 111 d'activation des gaz NOX, à l'élec-
trode opposée 112 et aux électrodes 121 et 122. De façon spécifique, en projection, la surface, que recouvre la structure 151 formant dispositif de chauffage, est plus étendue que celle de l'électrode 111 d'activation des gaz NOx, de l'électrode opposée 112 et des électrodes 121 et
122.
Ci-après, on va expliquer un procédé pour fabri-
quer le détecteur 1 des gaz NOX. Tout d'abord, on va expli-
quer des processus permettant de former des feuilles de zircone (ZrO2) pour les premier et second éléments formant
électrolytes solides 110 et 120.
On prépare un mélange céramique constitué d'oxyde d'yttrium partiellement stabilisé (Y203)-Zr2 possédant un diamètre moyen de 0,5 pm, des particules d'alumine c, du polyvinylbutyral (PVB), du phtalate de dibutyle (DBP), de l'éthanol et du toluène. L'oxyde d'yttrium partiellement stabilisé Y203-ZrO2 contient 6 % en moles de Y203 et 94 % en moles de Zr203. Un rapport pondéral du mélange céramique est celui correspond à alumine a, PVB, DBP, éthanol et toluène qui interviennent respectivement pour 1, 5, 10, 10 et 10, lorsque l'oxyde d'yttrium partiellement stabilisé Y203-ZrO2 vaut 100. Le mélange céramique est mélangé d'une manière suffisante au moyen d'un broyeur à boulets, de manière à former une boue. La boue ainsi obtenue est mise sous la forme d'un élément en feuille ayant une épaisseur
de 0,4 mm après séchage, et ce au moyen d'un procédé utili-
sant une racle. On découpe l'élément en forme de feuille en
feuille rectangulaire de 5 mm x 70 mm.
Ensuite, on forme le trou traversant dans l'une des feuilles rectangulaires. Puis on imprime au moyen d'un procédé de sérigraphie, sur la surface de l'une des feuilles rectangulaires, une pâte de Pt contenant du Pt auquel est ajouté du palladium (Pd) à raison de 1 % en poids - 10 % en poids, pour former une partie imprimée pour l'électrode 111 d'activation des gaz NOx du côté du gaz de mesure. En outre on imprime la pâte de Pt sur l'autre sur- face de la feuille rectangulaire de manière à former des parties imprimées pour l'électrode opposée 112, la partie formant conducteur 118 et les bornes d'électrodes 117 et 119 (voir les figures 3 et 4). De cette manière, on peut
obtenir la feuille de zircone pour la cellule 11 de détec-
tion des gaz NOX.
Ensuite, on forme les trous traversants dans une autre feuille rectangulaire de 5 mm x 70 mm tirée de la feuille de zircone pour la cellule 11 de détection de gaz
NOS. Ensuite, on applique par impression au moyen du pro-
cédé de sérigraphie, sur une surface de la feuille rectan-
gulaire, une pâte de Pt contenant du Pt additionné d'or (Au) de 1 % en poids à 10 % en poids, de manière à former ainsi une partie imprimée pour l'électrode 122 du côté du gaz de mesure. On applique en outre par impression la pâte de Pt sur l'autre surface de la feuille rectangulaire pour
former des parties imprimées pour l'électrode 121, la par-
tie formant conducteur 128 et les bornes d'électrodes 129 et 127 (voir les figures 2 et 4). De cette manière, on peut obtenir la feuille de zircone pour la cellule de pompage
d'oxygène 12.
Ci-après, on va expliquer les procédés pour for-
mer des feuilles d'alumine pour le substrat céramique 14, la feuille chauffante 150 et la feuille de recouvrement
159. Tout d'abord, on prépare un mélange céramique consti-
tué par de l'alumine a ayant un diamètre moyen de 0,3 pm, du Y203-ZrO2 partiellement stabilisé contenant du Y203 pour
6 % en moles, du PVB, du DPB, de l'éthanol et du toluène.
Un rapport de mélange pondéral du milieu céramique est tel
que si l'alumine a est comptée pour 98, le Y203-ZrO2 par-
tiellement stabilisé, le PVD, le DPB, l'éthanol et le
toluène atteignent respectivement pour 3, 10, 10, 30 et 30.
Ensuite on forme deux types de feuilles d'alumine rectangu-
laires à partir du mélange céramique en utilisant essen-
tiellement les mêmes processus que mentionnés précédemment. C'est-à-dire qu'une feuille est prévue pour le substrat céramique 14 et possède une épaisseur de 0,5 mm après séchage et que l'autre feuille sert à former la feuille chauffante 150 et à former la feuille de recouvrement 159 et possède une épaisseur de 0,3 mm après séchage. Les deux
types de feuilles possèdent des surfaces ayant pour dimen-
sions 5 mm x 70 mm.
Ensuite, on forme une rainure possédant une forme générale de U et une surface de 2 mm x 65 mm, dont une extrémité est fermée et dont l'autre extrémité est ouverte, sur la feuille d'alumine pour le corps céramique 14 de manière à former l'espace 141. D'autre part on applique par impression au moyen du procédé de sérigraphie, sur la feuille d'alumine utilisée pour la feuille chauffante 150, une pâte de Pt contenant du Pt additionné de 10 % en poids d'aluminium, en formant ainsi des parties imprimées pour la structure 151 formant dispositif de chauffage et la partie
formant conducteur 152.
Ci-après, on va expliquer des procédés pour for-
mer une feuille d'alumine pour la couche 13 limitant la
diffusion du gaz. Dans ce cas, on prépare un mélange céra-
mique constitué par de l'alumine a ayant un diamètre moyen de 0,4 pm, du PVB, du DPB, de l'éthanol et du toluène. Le rapport de mélange en poids du mélange céramique est tel que, si on prend 100 pour l'alumine a, le PVB, le DPB, l'éthanol et le toluène interviennent respectivement pour
, 10, 30 et 30. Ensuite, on forme avec le mélange céra-
mique, essentiellement selon les mêmes processus que ceux
mentionnés précédemment, une feuille d'alumine rectangu-
laire ayant une épaisseur de 0,5 mm une fois séchée, et une
surface qui a pour dimensions 5 mm x 20 mm.
On forme une feuille d'alumine pour la feuille de protection 16 en utilisant un mélange céramique constitué également d'alumine a possédant un diamètre moyen de 0,5 pm, de PVB, de DPB, d'éthanol et de toluène. Le rapport de mélange en poids du mélange céramique est tel que, si on prend 100 pour l'alumine a, le PVB, le DPB, l'éthanol et le
toluène interviennent respectivement pour 10, 10, 30 et 30.
Ensuite, on forme la feuille d'alumine pour constituer la feuille de protection 16 de manière qu'elle possède une épaisseur de 0,3 mm après séchage et une surface ayant pour
dimensions 5 mm x 50 mm.
En outre, on forme une feuille d'alumine pour la feuille céramique 130 avec le même mélange céramique que celui prévu pour le substrat céramique 14, de manière qu'elle possède une épaisseur de 0,5 mm après séchage, et
une surface ayant pour dimensions 5 mm x 50 mm.
Apres formation de chacune des feuilles céra-
miques, on superpose les feuilles dans l'ordre représenté sur la figure 2 en utilisant une pâte du type adhésif par contact à une température ordinaire située respectivement entre deux feuilles respectives superposées, puis on les fixe en appliquant une pression. Puis on fait cuire les feuilles stratifiées dans une atmosphère de 1500 C pendant 1 heure. Il en résulte que l'on peut obtenir le détecteur 1
de gaz NOX selon la présente invention.
Ci-après, on va expliquer à titre d'exemple le procédé pour installer le détecteur 1 de gaz NOx dans le passage des gaz d'échappement d'un véhicule. Comme cela est représenté sur la figure 6, on fixe le détecteur 1 de gaz NOX à une unité 4 de détection de gaz et on l'installe dans le passage des gaz d'échappement conjointement avec l'unité
4 de détection de gaz comme représenté sur la figure 7.
L'unité de détection de gaz comporte un support 42 servant à retenir le détecteur 1 de gaz NOx et un capot 41 pour recouvrir le support 42 sur un côté o le support 42 est exposé à des gaz d'échappement (gaz de mesure) de manière à protéger ainsi le détecteur 1 de gaz NOx vis-à-vis des gaz d'échappement. Le capot 41 possède plusieurs évents d'aération 410 permettant l'envoi des gaz d'échappement au
détecteur 1 de gaz NOX.
Ici, plusieurs fils conducteurs sont raccordés au détecteur 1 de gaz NOx comme mentionné précédemment. C'est pourquoi, l'unité 4 de détection de gaz comporte un boîtier 44 servant à retenir en lui les fils conducteurs. Les fils conducteurs sont réunis et pourvus d'une gaine formant un
fil gainé 49, et le fil gainé 49 ressort du boîtier 44.
L'unité 4 de détection de gaz comporte en outre une bride
43 fixée au passage des gaz d'échappement.
Comme cela est représenté sur la figure 7, l'unité 4 de détection de gaz ainsi agencée est disposée
dans un tuyau d'échappement 50 qui forme une partie du pas-
sage des gaz d'échappement d'un moteur d'automobile 51 et est disposé sur un côté aval en rapport avec un catalyseur à trois voies 53. De façon spécifique, la bride 43 de
l'unité 4 de détection de gaz est fixée au tuyau d'échappe-
ment 50 par des boulons, moyennant l'interposition d'une garniture d'étanchéité (non représentée). En outre un détecteur du rapport air/carburant (A/F) 52 est disposa sur le côté amont du catalyseur à trois voies 53. Une commande précise de combustion pauvre du moteur 51, une détection de
la détérioration du catalyseur à trois voies 53 et ana-
logues sont exécutées sur la base de signaux délivrés par
le détecteur 1 de gaz NOx et du détecteur de A/F 52.
Ci-après on va expliquer le fonctionnement du détecteur 1 de gaz NOx. Tout d'abord, des tensions sont appliquées respectivement à la cellule 11 de détection des gaz NO et à la cellule de pompage d'oxygène 12. Dans cet x état, le gaz de mesure est introduit à partir de la partie
exposée de la couche 13 limitant la diffusion du gaz.
Ici, comme représenté sur les figures 4 et 5 et comme cela a été décrit précédemment, l'électrode Il
d'activation des gaz NOx, qui est en contact avec une sur-
face de la couche 13 limitant la diffusion des gaz, est disposée à l'intérieur de l'électrode 122, qui est en contact avec l'autre surface de la couche 13 limitant la
diffusion des gaz, selon une projection en plan. Par consé-
quent, le gaz de mesure circule toujours sur l'électrode 122 de la cellule de pompage d'oxygène 12 avant d'atteindre
l'électrode 111 d'activation des gaz NOx. En outre l'élec-
trode 122 ionise uniquement le gaz oxygène dans le gaz de mesure étant donné que les gaz NOx ne peuvent pas ê:re
aisément ionisés par rapport au gaz oxygène. Par consé-
quent, le gaz oxygène présent dans le gaz de mesure est éliminé avant d'atteindre l'électrode 111 d'activation des gaz NOx, puis les gaz NOx situés dans le gaz de mesure sont désoxydés sur l'électrode 111 d'activation des gaz NOx pour la production d'ions oxygène. Les ions oxygène produits sur l'électrode 111 d'activation des gaz NOx sont transmis par
conduction à l'intérieur du premier élément formant élec-
trolyte solide 110 et sortent de l'espace 141 en tant que gaz oxygène. Par conséquent, un courant circule entre l'électrode 111 d'activation des gaz NOx et l'électrode opposée 112. Par conséquent la concentration des gaz N0x dans le gaz de mesure peut être détectée sur la base de la valeur du courant. D'autre part, les ions oxygène produits sur l'électrode 122 de la cellule de pompage d'oxygène 12
sont transmis par conduction à l'intérieur du second é-é-
ment formant électrolyte solide 120 et sortent.
Ci-après, on va expliquer les caractéristiques du détecteur 1 de gaz NOx sur la base de résultats d'expériences. De façon spécifique on a exposé le détecteur 1 de gaz NOx au gaz de mesure contenant du monoxyde d'azote (NO) dans une gamme de 0-5000 ppm et avec un rapport 02/N2 de 5 % pour un débit de 1,2 litre/mn. La température des gaz d'échappement était maintenue à 400 C et la température du détecteur de gaz NOX était maintenue à 550 C. Ensuite, on a mesuré les valeurs du courant de sortie du détecteur 1 des gaz NOX. Les résultats sont représentés sur la figure 8. Comme on le comprendra en considérant la figure 8, il
est confirmé que la valeur du courant de sortie du détec-
teur 1 de gaz NOX est proportionnelle à la concentration de gaz NO contenu dans le gaz de mesure. Par conséquent il est
établi que le détecteur 1 de gaz NOX de cette forme de réa-
lisation permet de détecter de façon précise la concentra-
tion de gaz NOX dans le gaz de mesure.
Ensuite, on a mesuré les valeurs du courant de sortie de la cellule de pompage d'oxygène 12 en fonction de
concentrations d'oxygène dans le gaz de mesure. Les résul-
tats sont représentés sur la figure 9. Comme cela est visible sur la figure 9, la valeur du courant de sortie était proportionnelle à la concentration en oxygène du gaz
de mesure. C'est pourquoi la couche 13 limitant la diffu-
sion du gaz est prévue dans le détecteur 1 de gaz NOX et limite la quantité du gaz de mesure introduit dans ce détecteur 1. C'est pourquoi, il est établi que, même dans le cas o la concentration de l'oxygène dans le gaz de mesure est relativement élevée, la cellule de pompage d'oxygène 12 peut éliminer de façon sûre le gaz oxygène du
gaz de mesure.
Ci-après, on va expliquer de façon plus détaillée
les autres caractéristiques et effets de la présente inven-
tion. Dans cette forme de réalisation, l'électrode 111 d'activation des gaz NOX de la cellule 11 de détection des gaz NOx est disposée à l'intérieur de l'électrode 122 de la
cellule de pompage d'oxygène 12, selon une vue en projec-
tion, comme représenté sur la figure 5. Par conséquent, le gaz de mesure atteint toujours l'électrode d'activation de gaz NOX après être passé sur l'électrode 12 dans la couche 13 limitant la diffusion du gaz de sorte que le gaz oxygène
est éliminé de l'électrode 122 indépendamment de la direc-
tion dans laquelle le gaz de mesure circule. Par consé-
quent, le gaz de mesure atteint l'électrode 111 d'activa-
tion des gaz NOX sans contenir le gaz oxygène. Il en résulte que la concentration des gaz NOx peut être détectée
d'une manière sûre et précise par la cellule 11 de détec-
tion des gaz NOX. L'électrode 111 d'activation des gaz NOX peut inclure du Pt, du Rh, du Pd et analogues pour la désoxydation des gaz NOx, c'està-dire la décomposition du
gaz en ions azote et en ions oxygène. Il n'est pas néces-
saire que l'électrode opposée 112 de la cellule 11 de
détection de gaz NOX désoxyde les gaz NOX et cette électro-
de peut être réalisée en un matériau à base de Pt.
Dans cette forme de réalisation, le gaz de mesure
est introduit au moyen de la couche 13 limitant la résis-
tance de diffusion de gaz. En outre, l'électrode 122 de la cellule de pompage d'oxygène 12 servant à éliminer le gaz oxygène du gaz de mesure est formée de manière à venir
directement en contact avec la couche 13 limitant la diffu-
sion du gaz. Par conséquent le gaz oxygène peut être retiré de façon sûre du gaz de mesure. En outre, étant donné que le gaz de mesure est introduit par ''intermédiaire de la couche 13 limitant la diffusion du gaz, une quantité de gaz de mesure introduite dans le détecteur 1 des gaz NOx peut être aisément réglée. En outre le gaz de mesure pénètre
dans la couche 13 limitant la diffusion du gaz, plus lente-
ment que dans un espace. C'est-à-dire que la couche 13 limitant la diffusion du gaz peut être utilisée en tant que tampon même si le débit du gaz de mesure dans le passage des gaz d'échappement varie. C'est pourquoi, le gaz oxygène
peut être éliminé d'une manière plus sûre du gaz d'échappe-
ment de sorte que la concentration des gaz NOx peut être
détectée de façon précise.
La quantité du gaz de mesure introduite dans le détecteur 1 des gaz NOx peut être aisément commandée au moyen du réglage de la porosité de la couche 13 limitant la diffusion de gaz. La porosité préférentielle de la couche 13 limitant la diffusion de gaz se situe dans une gamme comprise entre 1 % et 20 %. Dans le cas o la porosité de la couche 13 limitant la diffusion de gaz est inférieure à 1 %, la tension appliquée à la cellule de pompage d'oxygène 12 peut être réduite. Ceci est avantageux pour l'élément formant électrolyte solide 120 de la cellule de pompage d'oxygène 12 pour améliorer sa durabilité. Cependant, étant donné que la quantité du gaz de mesure introduit dans le détecteur 1 des gaz N0x diminue, la valeur du courant de sortie du détecteur 1 de gaz NOx peut être également réduite. D'autre part, dans le cas o la porosité de la couche 13 limitant la diffusion de gaz est supérieure à
20 %, il est nécessaire que la tension appliquée à la cel-
lule de pompage d'oxygène 12 soit accrue. Ceci peut altérer
la durabilité de l'élément formant électrolyte solide 120.
La résistance 13 limitant la diffusion de gaz peut être réalisée en une céramique poreuse telle que de l'alumine,
du spinelle, de la stéatite ou analogue.
Dans cette forme de réalisation, étant donné que la couche 13 limitant la diffusion du gaz est formée par la
couche céramique telle que mentionnée précédemment, la pré-
cision sur les dimensions peut être aisément améliorée. Les dimensions de la couche 13 limitant la diffusion du gaz
affectent les caractéristiques du détecteur 1 des gaz NOx.
C'est pourquoi une haute précision sur les dimensions de la
couche 13 limitant la diffusion du gaz conduit à une réduc-
tion de la variation dans les produits des détecteurs 1 de
gaz NOx.
En outre il n'est pas nécessaire de prévoir des espaces dans le détecteur 1 de gaz N0x pour l'introduction du gaz de mesure dans ce détecteur. C'est pourquoi il est peu probable que le détecteur 1 de gaz NOx se déforme et on peut avoir aisément une grande précision des dimensions du détecteur. Il est évident qu'on peut réduire les dimensions du détecteur 1 de gaz N0x. En outre, le détecteur 1 de gaz NOX ne requiert que quatre fils de transmission de signaux
pour la cellule 11 de détection des gaz NOX et pour la cel-
lule de pompage d'oxygène 12, ce qui conduit à une struc- ture simple. Il en résulte que le détecteur 1 de gaz NOX
peut être fabriqué aisément et à un faible coût.
Dans cette forme de réalisation, le substrat céramique isolant 14 est disposé sur la surface inférieure de la cellule 11 de détection des gaz NOX de manière à définir, avec l'électrode opposée 112 de la cellule 11 de
détection des gaz N0x, l'espace 141. L'espace 141 commu-
nique avec l'atmosphère à l'intérieur du détecteur 1 de gaz NOx. Par conséquent, le gaz oxygène produit sur l'électrode opposée 112 n'est pas mélangé au gaz de mesure de manière à
produire une erreur de mesure. Le substrat céramique iso-
lant 14 agit également en isolant la cellule 11 de détec-
tion des gaz NOx par rapport à la partie formant dispositif de chauffage 15, c'est-à-dire pour chauffer la cellule 11 de détection des gaz NOx à une température d'activation, à
laquelle la concentration de gaz NOx peut être détectée.
Dans cette forme de réalisation, la partie for-
mant dispositif de chauffage 15 améliore les caractéris-
tiques de démarrage du détecteur 1 de gaz NOx à faible tem-
pérature. Dans le cas o le détecteur 1 de gaz NOx est uti-
lisé pour détecter la concentration de gaz NOx dans les gaz d'échappement d'un moteur d'automobile ou analogue, même juste après le démarrage du moteur, le détecteur 1 de gaz NOx peut détecter de façon précise la concentration de gaz N0x à l'aide de la partie formant dispositif de chauffage 15. (Deuxième forme de réalisation) Dans une deuxième forme de réalisation préférée, l'électrode 122a d'une cellule de pompage d'oxygène 12a possède une forme circulaire telle que représentée sur la figure 10A. En outre une électrode llla d'activation des
gaz NOX d'une cellule lia de détection des gaz NOX est for-
mée sur un élément formant électrolyte solide 110 devant être inclus dans une partie circonférentielle intérieure 200 de l'électrode 122a, selon une vue en projection. Par conséquent, le gaz de mesure introduit par l'intermédiaire
d'une couche 13 limitant la diffusion du gaz atteint tou-
jours l'électrode lia d'activation des gaz NOX après avoir traversé la couche 13 limitant la diffusion de gaz, qui est située en vis-à-vis de l'électrode 122a. C'est-à-dire que le gaz de mesure peut toujours atteindre l'électrode lia d'activation des gaz NOx une fois que le gaz oxygène situé dans le gaz de mesure est éliminé sur l'électrode 122a indépendamment d'une direction dans laquelle le gaz de mesure circule. Les autres caractéristiques sont identiques
à celles de la première forme de réalisation. Par consé-
quent, on peut obtenir les mêmes effets que ceux obtenus
dans la première forme de réalisation.
(Troisième forme de réalisation Sur la figure 11 on a représenté un détecteur 3
de gaz NOx dans une troisième forme de réalisation préfé-
rée. Sur la figure 11, les mêmes parties et composants que dans la première forme de réalisation sont désignés avec les mêmes chiffres de référence et on n'en donnera pas à
nouveau des descriptions détaillées.
Le détecteur 3 de gaz NOX est caractérisé en ce
qu'une couche de protection 30 recouvre une électrode oppo-
sée 112 d'une cellule 11 de détection des gaz NOx. De façon spécifique, un substrat céramique 34 et une partie formant dispositif de chauffage 35 sont disposés sur une surface inférieure de la cellule 11 de détection des gaz NOx pour définir un espace 341 pour évacuer le gaz oxygène de ce dernier. L'espace 341 est situé en vis-à-vis de l'électrode opposée 112 de la cellule 11 de détection des gaz NOx et est exposé à l'extérieur de manière à être rempli par un gaz de mesure. Par conséquent, la couche de protection 30
recouvre l'électrode de protection 12 de manière à la pro-
téger vis-à-vis du gaz de mesure. La partie formant dispo-
sitif de chauffage 35 est constituée d'une feuille formant dispositif de chauffage 350 comportant une structure 351
formant dispositif de chauffage et une feuille de recouvre-
ment 359 servant à recouvrir la structure formant disposi-
tif de chauffage 351. Les autres caractéristiques et effets sont essentiellement les mêmes que ceux obtenus dans la
première forme de réalisation.
Bien que l'on ait représenté et décrit la pré-
sente invention en référence aux formes de réalisation pré-
férées indiquées précédemment, il apparaîtra aux spécia-
listes de la technique que l'on peut y apporter des modifi-
cations du point de vue de la forme et des détails sans
sortir du cadre de l'invention.
Claims (20)
1. Détecteur de gaz NOX (1,3) servant à détecter une concentration d'un gaz NOX dans un gaz de mesure, caractérisé en ce qu'il comporte un élément formant électrolyte solide (110) pos- sédant une conductivité pour les ions oxygène;
une électrode (111) d'activation du gaz NOx pré-
vue sur une surface de l'élément formant électrolyte (110); une électrode opposée (112) prévue sur l'autre surface de l'élément formant électrolyte (110); une couche (13) limitant la diffusion du gaz, et prévue sur l'électrode (111) d'activation du gaz NOx pour introduire le gaz de mesure; et une cellule de pompage d'oxygène disposée sur la couche (13) limitant la diffusion du gaz, et ce sur le côté de cette couche situé à l'opposé de l'électrode (111) d'activation du gaz NOx pour éliminer le gaz oxygène du gaz mesure.
2. Détecteur de gaz NOX (1,3) selon la revendica-
tion 1, caractérisé en ce que la porosité de la couche (13) limitant la diffusion du gaz se situe dans la gamme de 1 %
à 20 %.
3. Détecteur de gaz NOx (1,3) selon la revendica-
tion 1, dans lequel la cellule de pompage d'oxygène (12)
comprend un élément formant électrolyte solide (120) possé-
dant une conductivité pour les ions oxygène, une première électrode (122, 122a) formée sur une surface de l'élément formant électrolyte solide (120) de la cellule de pompage d'oxygène et située en vis-à-vis de la couche (13) limitant la diffusion du gaz, et une seconde électrode (121) formée sur l'autre surface de l'élément formant électrolyte (120)
de la cellule de pompage.
4. Détecteur de gaz NOx (1,3) selon la revendica-
tion 3, caractérisé en ce qu'une zone de la première élec-
trode (122) de la cellule de pompage d'oxygène (12) est supérieure à celle de l'électrode (120) d'activation du gaz NOx.
5. Détecteur de gaz NOx (1,3) selon la revendica-
tion 3, caractérisé en ce qu'une forme de l'électrode (120) d'activation du gaz NOX est incluse à l'intérieur d'une forme de la première électrode (122,122a) de la cellule de
pompage d'oxygène (12), selon une vue en projection.
6. Détecteur de gaz NOX (1,3) selon la revendica-
tion 5, caractérisé en ce que la première électrode (122a) de la cellule de pompage d'oxygène (12) possède une forme circulaire; et que l'électrode (111) d'activation du gaz NOX est contenue dans une circonférence intérieure de la première électrode (122a) de la cellule de pompage d'oxygène, selon
une vue en projection.
7. Détecteur de gaz NOX (1,3) selon la revendica-
tion 3, caractérisé en ce que le gaz de mesure introduit à travers la couche (13) limitant la diffusion du gaz atteint toujours l'électrode (111) d'activation du gaz NOX après avoir traversé la couche limitant la diffusion de gaz, qui fait face à la première électrode (122,122a) de la cellule
de pompage d'oxygène (12).
8. Détecteur de gaz NOX (1,3) selon la revendica-
tion 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un subs-
trat (14,34) disposé sur l'élément formant électrolyte (110) sur une face de l'électrode opposée (112) de manière à créer un espace (141, 341) en face de l'électrode opposée
(112), l'espace (141,341) servant à décharger du gaz oxy-
gène produit sur l'électrode opposée (112).
9. Détecteur de gaz NOx (1,3) selon la revendica-
tion 8, caractérisé en ce que ce détecteur de gaz NOX (1) possède un espace intérieur communiquant avec l'atmosphère,
et que l'espace (141) défini par le substrat (14) commu-
nique avec l'espace intérieur.
10. Détecteur de gaz NOx (1,3) selon la revendi-
cation 8, caractérisé en ce que l'espace (341) défini par le substrat (34) communique avec l'extérieur du détecteur
de gaz NOX (3) pour être rempli par le gaz de mesure.
11. Détecteur de gaz NOX (1,3) selon la revendi-
cation 10, caractérisé en ce que l'électrode opposée (112) est recouverte par une couche protectrice (30) située dans
l'espace (341).
12. Détecteur de gaz NOX (1,3) selon la revendi-
cation 1, caractérisé en ce que la couche (13) limitant la diffusion du gaz possède une face latérale qui doit être exposée au gaz de mesure, et introduit le gaz de mesure en direction de l'électrode (111) d'activation du gaz NOx, à
travers la face latérale de cette couche.
13. Détecteur de gaz NOx (1,3) selon la revendi-
cation 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une
partie formant dispositif de chauffage (15).
14. Détecteur de gaz NOx (1,3) pour détecter une
concentration d'un gaz NOx dans un gaz de mesure, caracté-
risé en ce qu'il comporte: une cellule (11) de détection du gaz NOx servant à détecter la concentration du gaz NOx et comportant un premier élément formant électrolyte solide (110) présentant une conductivité pour les ions oxygène, une électrode (111) d'activation du gaz NOx prévue sur une surface du premier élément formant électrolyte solide (110) pour désoxyder le gaz NOx afin de produire des ions oxygène, et une électrode opposée (112) prévue sur l'autre surface du premier élément formant électrolyte solide (110), pour recevoir les ions oxygène; et une cellule de pompage d'oxygène (12) disposée sur la cellule de détection de gaz NOx pour éliminer l'oxygène dans le gaz de mesure, et comportant un second élément formant électrolyte solide (120) possédant une conductivité pour les ions oxygène, une première électrode (122,122a) prévue sur une surface du second élément formant électrolyte solide (120) en étant tournée vers l'électrode (111) d'activation du gaz NOx, pour ioniser l'oxygène dans le gaz de mesure, et une seconde électrode (121) prévue sur l'autre face du second élément formant électrolyte solide (120) pour recevoir des ions oxygène produits sur la pre- mière électrode (122,122a), une forme de l'électrode (111) d'activation du gaz NOX de la cellule (11) de détection du gaz NOx étant incluse à l'intérieur d'une forme de la première électrode (122,122a) de la cellule de pompage d'oxygène (12), selon
une vue en projection.
15. Détecteur de gaz NOx (1,3) selon la revendi-
cation 14, comportant en outre une couche (13) limitant 'a diffusion du gaz et disposée entre la cellule (11) de détection du gaz NOx et la cellule de pompage d'oxygène (12) pour appliquer le gaz de mesure à l'électrode (11:)
d'activation du gaz NOx.
16. Détecteur de gaz NOx (1,3) selon la revendi-
cation 15, caractérisé en ce que la porosité de la couche
de diffusion du gaz se situe dans la gamme de 1 % à 20 %.
17. Détecteur de gaz NOX (1,3) selon la revendi-
cation 14, caractérisé en ce que la mesure du gaz atteint toujours l'électrode (111) d'activation du gaz NOx après
être passé sur la première électrode (122,122a) de la ce-
lule de pompage de gaz située dans la couche de diffusion
du gaz.
18. Détecteur de gaz NOx (1,3) selon la revendi-
cation 14, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un substrat (14, 34) disposé sur le premier élément formant électrolyte solide (110) sur un côté opposé par rapport à la cellule de pompage oxygène (12) et définissant un espace (141,341) en vis-à-vis de l'électrode opposée (112),
l'espace (141,341) servant à décharger du gaz oxygène pro-
duit sur l'électrode opposée (112).
19. Détecteur de gaz NOx (1) selon la revendica-
tion 18, caractérisé en ce que ce détecteur comporte un espace intérieur communiquant avec une atmosphère et que l'espace (141) défini par le substrat (14) communique avec l'espace intérieur.5
20. Détecteur de gaz NOX (3) selon la revendica- tion 18, caractérisé en ce que l'espace (341) défini par le
substrat (34) communique avec l'extérieur du détecteur de gaz NOX (3) pour être rempli par le gaz de mesure.
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- 1998-02-06 FR FR9801418A patent/FR2759169B1/fr not_active Expired - Fee Related
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Effective date: 20101029 |