FR2744218A1 - Detecteur de rapport air-carburant - Google Patents

Detecteur de rapport air-carburant Download PDF

Info

Publication number
FR2744218A1
FR2744218A1 FR9701047A FR9701047A FR2744218A1 FR 2744218 A1 FR2744218 A1 FR 2744218A1 FR 9701047 A FR9701047 A FR 9701047A FR 9701047 A FR9701047 A FR 9701047A FR 2744218 A1 FR2744218 A1 FR 2744218A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
layer
heating element
insulating layer
detection element
external electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR9701047A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2744218B1 (fr
Inventor
Akio Tanaka
Naoto Miwa
Hiromi Sano
Toshitaka Saito
Katsuhiro Ishikawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Publication of FR2744218A1 publication Critical patent/FR2744218A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2744218B1 publication Critical patent/FR2744218B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/4075—Composition or fabrication of the electrodes and coatings thereon, e.g. catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Abstract

Un élément de détection du rapport air-carburant (1) comprend un électrolyte solide (10) en forme de coupe avec une extrémité ouverte et son autre extrémité fermée, une électrode externe (15) prévue sur la surface de la paroi extérieure de l'électrolyte de manière à être exposée au gaz mesuré, et une électrode interne prévue sur la surface de la paroi intérieure de l'électrolyte (10) en relation de vis-à-vis avec l'électrode externe (15). Une première couche isolante (11), constituée d'un matériau poreux perméable aux gaz et non-conducteur, est fournie sur l'électrode externe (15) au moins dans la zone utilisée pour la détection du rapport air-carburant. Une seconde couche isolante (12) est prévue à l'extérieur de la première couche isolante (11). Une couche d'élément chauffant (13) est formée entre la première couche isolante (11) et la seconde couche isolante (12).

Description

1 2744218
La présente invention concerne un détecteur de rapport air-carburant (par exemple de la concentration en oxygène) monté dans le système d'échappement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile. On incorpore des détecteurs de la concentration en gaz dans la plupart des moteurs à combustion interne récents pour véhicules automobiles de manière à détecter et à commander par rétro-action le rapport entre air et carburant du mélange des gaz introduit dans leurs chambres de combustion. Le rapport détecté entre air et carburant, par un détecteur de concentration en gaz, sert généralement à commander la combustion du mélange air-carburant dans la chambre de combustion afin d'émettre des gaz d'échappement permettant d'atteindre l'efficacité optimum de la purification des gaz dans le système d'échappement
comprenant un convertisseur catalytique.
Un détecteur ordinaire de la concentration en oxygène comprend un élément de détection de la concentration en oxygène avec un électrolyte solide en ZrO2 et un logement recevant cet élément de détection de la concentration en oxygène. On classe généralement les éléments de détection de la concentration en oxygène en détecteurs du type à limitation de courant et en détecteurs du type à cellules de la concentration en oxygène. Les figures 34 et 35 des dessins représentent en coopération un exemple de l'élément de détection de la concentration en oxygène qui comporte un électrolyte solide en forme de coupe, c'est-à-dire de
forme cylindrique présentant un fond.
Plus spécialement, un élément 9 de détection de la concentration en oxygène comprend un électrolyte solide 90 en forme de coupe, une électrode externe 95 prévue sur la surface de la paroi extérieure de l'électrolyte solide 90, une électrode interne 96 prévue sur la surface do la paroi intérieure de l'électrode solide 90, et une couche isolante 91 prévue sur la
surface de l'électrode externe 95.
En outre, l'élément 9 de détection de la concentration en oxygène présente un espace intérieur creux qui définit une chambre intérieure 92 pour l'introduction d'un gaz de référence. Un élément chauffant 99 analogue à un bâton rond est inséré dans cette chambre intérieure 92 et y est maintenu. La couche isolante 91, servant de couche de protection pour l'électrode externe 95, est formée d'une couche de revêtement en céramique. La couche isolante 91 peut être une couche complexe constituée, par exemple, d'une couche d'7-A1203 formée sur la couche de revêtement en céramique. Pour satisfaire les règlements pour l'émission des gaz d'échappement qui sont devenus de plus en plus sévères ces dernières années, il est nécessaire de contrôler le rapport entre air et carburant d'une façon plus précise de façon à réaliser une combustion optimum dans un moteur à combustion interne de véhicule automobile. A cet égard, la mise au point d'un élément précis de détection de la concentration en oxygène est un facteur déterminant pour réaliser un contrôle excellent du rapport entre air et
carburant.
Par exemple, parmi de tels éléments de pointe de la détection de la concentration en oxygène de pointe, il existe un élément de détection de la concentration en oxygène qui est capable de s'échauffer rapidement afin de détecter la concentration en oxygène dans un bref laps de temps depuis le démarrage du moteur
à combustion interne du véhicule automobile.
En général, chaque élément de détection de la concentration en oxygène comporte une température acitve pour l'élément. A cette température active de l'élément ou au-dessus de celle-ci, l'élément de détection de 1,l concentration en oxygène peut fonctionner normalement. Aussitôt après le démarrage du moteur à combustion interne, les températures du système d'échappement et de ses composants périphériques sont relativement basses. En conséquence, l'élément chauffant inséré dans la chambre intérieure est actionné pour faire augmenter rapidement la température de l'élément de détection de la concentration en oxygène et la porter à la température active de son élément. C'est la raison pour laquelle l'élément chauffant est absolument nécessaire pour l'échauffement de l'élément de
détection.
En vue de l'efficacité thermique lors de l'opération d'échauffement d'un élément de détection de la concentration en oxygène, il est généralement avantageux de fournir un élément chauffant en une pièce avec l'élément de détection, plutôt que de fournir un élément chauffant séparé. Un tel élément de détection de la concentration en oxygène est décrit, par exemple, dans la demande de brevet japonais non examinée N SHO 58-76757, publiée en 1983, dans laquelle une couche d'élément chauffant activée électriquement est prévue sur la surface de la paroi d'un électrolyte solide (à l'exception d'une zone d'une électrode externe). Cependant, selon l'élément de détection de la concentration en oxygène qui est décrit dans cet art antérieur, il y a le problème que la température de l'électrolyte solide est accrue d'une façon excessive lorsqu'une tension élevée est appliquée à la couche de l'élément chauffant, car cette couche est prévue directement sur la surface de l'électrolyte solide. Dans ce cas les composants constituant l'électrolyte solide, tels que ZrO2, peuvent être soumis à une réduction et une décomposition à cause du potentiel électrique et de la chaleur appliqués. Cela conduit à une détérioration de la caractéristique d'isolation entre l'électrode externe et l'électrode interne, soulevant le problème de
la détection impré%cise de la concentration en oxygène.
Non seulement l'éLectrolyte solide est détérioré, mais un courant de fuite circule entre la couche de l'élément chauffant et un circuit de détection de la concentration
en oxygène.
Le circuit de détection de la concentration en oxygène est, dans ce cas, un circuit électrique permettant de juger la concentration en oxygène impliquée dans le gaz mesuré sur la base d'un signal de sortie (c'est-à-dire une tension électrique ou un courant électrique) produit à partir de l'élément de détection de la concentration en oxygène. L'électrode externe et l'électrode interne, ainsi que le fil de l'électrode externe qu'on décrit ultérieurement, le fil de l'électrode interne, la borne de l'électrode externe et la borne de l'électrode interne, constituent respectivement une partie du circuit de détection de la
concentration en oxygène.
En outre, selon l'élément de détection de la concentration en oxygène qui est décrit dans cet art antérieur, la distance entre l'élément chauffant et l'électrode externe ou interne n'est pas courte par rapport à celle d'un élément chauffant classique du type séparé. Par conséquent, son aptitude à l'échauffement
n'est pas satisfaisante.
La demande du modèle d'utilité japonais non examinée N SHO 59- 95257, publiée en 1984, décrit un autre élément de détection de la concentration en oxygène avec un élément chauffant intégral, dans lequel un élément chauffant en forme de bobine est prévu sur la surface cylindrique extérieure de l'élément de détection
de la concentration en oxygène.
Cependant, selon cet art antérieur, une quantité de l'énergie thermique relativement élevée est transmise ou rayonnée vers l'extérieur car l'élément chauffant est prévu sur la surface cylindrique extérieure. Le pourcentage de l'énergie thermique transféré réellement à l'élément de détection de la concentration en oxygène est petit. Par conséquent, son
aptitude à l'échauffement n'est pas satisfaisante.
En conséquence, compte-tenu des problèmes qu'on expose ci-dessus et qu'on rencontre dans la technique apparentée, un objet principal de la présente
invention est de fournir un détecteur du rapport air-
carburant (c'est-à-dire de la concentration en oxygène)
comprenant un élément de détection du rapport air-
carburant (c'est-à-dire de la concentration en oxygène) ayant une durabilité fiable et une excellente précision de détection ainsi qu'une aptitude excellente à
l'échauffement.
Dans le but d'atteindre cet objet ainsi que d'autres objets apparentés, la présente invention fournit un élément de détection du rapport aircarburant comprenant un électrolyte solide ayant la forme d'une coupe avec une extrémité (c'est-à-dire le côté supérieur) ouverte et l'autre extrémité (c'est-à-dire le côté inférieur) fermée, une électrode externe prévue sur la surface de la paroi extérieure de l'électrolyte solide de manière à être exposée au gaz mesuré, et une électrode interne prévue sur la surface de la paroi intérieure de l'électrolyte solide en face à face avec l'électrode externe. En outre, une première couche isolante est prévue sur l'électrode externe au moins
dans une zone servant à la détection du rapport air-
carburant. Cette première couche isolante est constituée d'un matériau poreux, perméable au gaz et non-conducteur de l'électricité. Une seconde couche isolante est prévue à l'extérieure de la première couche isolante. Cette seconde couche isolante n'est pas conductrice. De plus, une couche d'élément chauffant est prévue entre la
première couche isolante et la seconde couche isolante.
Selon les caractéristiques de modes de réalisation préférés de la présente invention, la seconde couche isolante est constituée d'un- matériau poreux, perméable aux gaz. Ou bien la seconde couche isolante est formée d'un matériau poreux, imperméable aux gaz. La premiere couche isolante a une épaisseur de -900 pm et un taux de porosité de 1-50 %. La couche de l'élément chauffant est constituée d'un matériau conducteur de l'électricité et d'hyaline. Ou bien, la couche de l'élément chauffant est constituée d'un matériau conducteur de l'électricité, et le matériau conducteur de l'électricité contient au moins l'une d'une poudre métallique noble et d'une poudre d'oxyde du type perovskite. Ou bien, la couche de l'élément chauffant est constituée d'un film métallique ou d'un
clinquant métallique.
En outre, il est préférable que l'élément de détection du rapport aircarburant de la présente invention comprenne en plus un fil d'élément chauffant connecté à la couche de l'élément chauffant, un fil d'électrode externe connecté à l'électrode externe, et un fil d'électrode interne connecté à l'électrode interne. Le fil de l'élément chauffant, l'électrode externe et l'électrode interne sont fournis le long des
surfaces des parois de l'électrolyte solide.
L'électrolyte solide peut avoir une partie extrême fermée plus proche de son autre extrémité (c'est-à-dire la partie inférieure) et une partie cylindrique formée à une portion intermédiaire. Dans ce cas, l'élément chauffant est prévu dans une zone donnée de l'extrémité fermée alors qu'une borne de l'élément chauffant est prévue sur la partie cylindrique, et la borne de l'élément chauffant est connectée à la couche
de l'élément chauffant via un fil d'élément chauffant.
La première couche isolante est formée sur la surface de la paroi extérieure de l'électrolyte solide de manière à s'étendre jusqu'à une zone de la borne de l'élément chauffant. Il est préférable qu'une surface à ras soit formée partiellement sur la première couche isolante, et que la couche de l'élément chauffant soit formée sur cette surface. Cette surface a une rugosité
superficielle de 0-30 pm.
En outre, il est préférable que la couche de l'élément chauffant présente une force d'absorption de l'oxygène plus faible que l'électrode externe. La couche de l'élément chauffant est constituée d'un alliage comprenant du platine et de l'or, avec un taux de mélange de l'or dans la gamme de 0,5-50 % en poids. La couche de l'élément chauffant contient du platine et au moins un constituant choisi dans le groupe constitué du
Pd, Rh et Ir.
En outre, le fil de l'élément chauffant et le fil de l'électrode externe ont une action catalytique d'oxydation et de réduction vis-à-vis du gaz mesuré qui est inférieure à celle de l'électrode externe. Le fil de l'élément chauffant est en or. Ou bien le fil de l'élément chauffant est constitué d'un alliage contenant de l'or et au moins un constituant choisi dans le groupe
formé de Pt, Pd, Rh et Ir.
De plus, l'élément de détection du rapport air-carburant de la présente invention est reçu dans un logement afin de constituer un détecteur du rapport entre air et carburant. Dans ce cas, l'élément de détection du rapport entre air et carburant peut être directement supporté dans le logement ou être supporté indirectement par le logement via une rondelle
métallique ou un isolant.
En outre, il est préférable que la seconde couche isolante soit formée le long de la surface extérieure de la première couche isolante de manière à s'étendre jusqu'à une zone dans laquelle l'élément de détection du rapport entre air et carburant est supporté
sur le logement.
Un autre second aspect de la présente invention fournit un élément de détection du rapport entre air et carburant comprenant un électrolyte solide ayant la forme d'une coupe avec une extrémité ouverte et l'autre extrémité fermée, une électrode externe prévue sur la surface de la paroi extérieure de l'électrolyte solide de manière à être exposée au gaz mesuré, et une électrode interne prévue sur la surface de la paroi
intérieure de l'électrolyte solide en relation de vis-à-
vis avec l'électrode externe. En outre, une première couche isolante est prévue sur l'électrode externe au moins dans la zone utilisée pour la détection du rapport entre air et carburant. Cette première couche isolante est constituée d'un matériau poreux, perméable au gaz et non-conducteur de l'électricité. Une seconde couche isolante non conductrice est prévue à l'extérieur de la première couche isolante. Une couche d'élément chauffant est prévue entre la première couche isolante et la seconde couche isolante. De plus, une couche de protection contre les gaz est prévue sur au moins une
surface extérieure de la couche de l'élément chauffant.
Cette couche de protection présente une perméabilité aux
gaz inférieure à celle de la première couche isolante.
Il est préférable que la couche de protection contre les gaz soit appliquée entièrement sur la surface de la couche de l'élément chauffant. La couche de protection contre les gaz est constituée d'un oxyde minéral résistant à la chaleur, ayant un taux de porosité non supérieur à 5 %. Dans ce cas, l'oxyde minéral résistant à la chaleur est le verre ou une céramique. De plus, la couche de protection contre les
gaz a une épaisseur de 1-100 nm.
La présente invention sera bien comprise
lors de la description suivante faite en liaison avec
les dessins ci-joints, dans lesquels: La figure lA est une vue du côté droit d'un élément de détection de la concentration en oxygène selon un premier mode de réalisation de la présente invention; La figure lB est une vue du côté gauche de l'élément de détection de la concentration en oxygène selon le premier mode de réalisation de la présente invention; La figjure 2 est une vue en développement d'un élément chauffant incorporé dans l'élément de détection de la concentration en oxygène selon le premier mode de réalisation de la présente invention; La figure 3 est une vue en coupe verticale d'un agencement essentiel de l'élément de détection de la concentration en oxygène selon le premier mode de réalisation de la présente invention; La figure 4 est une vue en coupe verticale d'un agencement d'ensemble d'un détecteur de la concentration en oxygène selon le premier mode de réalisation de la présente invention; La figure 5 est une vue en coupe verticale d'un agencement d'ensemble d'un autre détecteur de la concentration en oxygène selon le premier mode de réalisation de la présente invention; La figure 6 est un graphique représentant la relation entre le rapport air-carburant et un courant de limitation dans un élément de détection de la concentration en oxygène selon la présente invention et un élément classique de détection de la concentration en oxygène; La figure 7 est une courbe de la relation entre le rapport air-carburant et la forme électromotrice dans un élément de détection de la concentration en oxygène du type à cellule de concentration en oxygène selon le premier mode de réalisation de la présente invention; La figure 8A est une vue de côté, représentant en partie le côté droit d'un autre élément de détection de la concentration en oxygène selon le premier mode de réalisation de la présente invention; La figure 8B est une vue de côté, représentant en partie le côté gauche de l'élément de détection de la concentration en oxygène selon le premier mode de réalisation de la présente invention; La figure 9 est une vue en coupe verticale d'un agencement e:;sentiel de l'élément de détection de la concentration en oxygène selon un troisième mode de réalisation de la présente invention; La figure 10A est une vue de côté représentant le côté droit d'un élément de détection de la concentration en oxygène selon un quatrième mode de réalisation de la présente invention; La figure O10B est une vue de côté représentant le côté gauche de l'élément de détection de la concentration en oxygène selon le quatrième mode de réalisation de la présente invention; La figure 11 est une vue en plan en coupe de l'élément de détection de la concentration en oxygène selon le quatrième mode de réalisation de la présente invention; La figure 12 est une vue en coupe verticale prise le long de la ligne A-A de la figure 11; La figure 13 est une vue en coupe verticale semblable à la figure 12 mais représentant un autre élément de la détection de la concentration en oxygène; La figure 14 est une vue en coupe verticale d'un agencement essentiel d'un élément de détection de la concentration en oxygène selon un cinquième mode de réalisation de la présente invention; Les figures 15A- 15D sont des vues en coupe verticale représentant des procédés de fabrication d'un élément de détection de la concentration en oxygène selon un sixième mode de réalisation de la présente invention; La figure 16 est un graphique représentant l'effet de la surface à ras qui est formée selon le sixième mode de réalisation de la présente invention; La figure 17 est une vue en coupe d'un agencement essentiel d'un élément de détection de la concentration en oxygène selon un septième mode de réalisation de la présente invention; La figure 18 est une vue en coupe d'une structure à deux couches d'une couche d'élément chauffant selon un neuvième mode de réalisation de la présente invention; La fiqure 19 est une vue en coupe d'une structure à troLs couches d'une couche d'élément 1l chauffant selon un neuvième mode de réalisation de la présente invention; La figure 20 est une vue en coupe d'un autre agencement de la couche d'élément chauffant selon un neuvième mode de réalisation de la présente invention; Les figures 21 à 27 sont des vues en développement, représentant divers éléments chauffants selon un onzième mode de réalisation de la présente invention; La figure 28A est une vue de côté représentant le côté droit d'un élément de détection de la concentration en oxygène selon un douzième mode de réalisation de la présente invention; La figure 28B est une vue de côté représentant le côté gauche de l'élément de détection de la concentration en oxygène selon un douzième mode de réalisation de la présente invention; La figure 29 est une vue en coupe verticale représentant un agencement essentiel de l'élément de détection de la concentration en oxygène selon un douzième mode de réalisation de la présente invention; La figure 30 est une vue en développement représentant une couche d'élément chauffant et une couche de protection contre les gaz qui sont incorporées dans l'élément de détection de la concentration en oxygène selon le douzième mode de réalisation de la présente invention; La figure 31 est un graphique de la relation entre le courant de sortie et le rapport entre air et carburant de l'élément de détection de la concentration en oxygène du douzième mode de réalisation de la présente invention; Les figures 32A et 32B sont des vues en coupe verticale représentant des agencements essentiels du douzième mode de réalisation modifié de la présente invention; La figure 33 est une vue en coupe verticale d'un agencement essentiel d'une autre variante du douzième mode de réalisation de la présente invention; La figure 34 est une vue de côté d'un élément classique de détection de la concentration en oxygène; et La figure 35 est une vue en coupe verticale d'un agencement essentiel de l'élément classique de
détection de la concentration en oxygène.
On expliquera ci-après les modes de réalisation préférés de la présente invention en liaison avec les dessins annexés. Les parties identiques sont représentées par les mêmes numéros de référence dans
tous les dessins.
Premier mode de réalisation.
On expliquera un premier mode de réalisation de la présente invention en liaison avec les figures lA
à 8.
Comme représenté en figures lA à 4, un détecteur de la concentration en oxygène 2 du premier mode de réalisation comprend un élément 1 de détection de la concentration en oxygène. L'élément 1 de détection de la concentration en oxygène comporte un électrolyte
solide 10 en forme de coupe, ayant une extrémité (c'est-
à-dire sa partie supérieure) ouverte et son autre extrémité (c'est-à- dire sa partie inférieure) fermée, une électrode externe 15 prévue sur la surface de la paroi extérieure de l'électrolyte 10 et exposée au gaz mesuré, et une électrode interne 16 prévue sur la surface de la paroi intérieure de l'électrolyte solide en relation de face à face avec l'électrode externe via l'électrolyte solide 10. L'élément 1 de- détection de la concentration en oxygène est reçu dans un logement 20. Une couche isolante 18 est prévue sur la surface de l'électrode externe 15 à une zone donnée qui comprend une zone spécifique servant à la détection de
la concentration en oxygène.
Comme représenté en figure 3, la couche isolante 18 comprend une première couche isolante 11 formée d'un matériau poreux perméable aux gaz et électriquement non conducteur, et une seconde couche isolante 12 électriquement non conductrice prévue sur la
surface extérieure de la première couche isolante 11.
Une couche 13 d'élément chauffant est interposée entre la première couche isolante 11 et la seconde couche isolante 12. La seconde couche isolante 12 est constituée également d'un matériau poreux, perméable aux gaz. L'électrolyte solide 10, comme représenté en figures lA et lB, comprend l'extrémité fermée 101 autour de laquelle l'électrode externe 15 est enroulée cylindriquement et une partie cylindrique 102 ayant un
diamètre supérieur à celui de l'extrémité fermée 101.
Une partie à rebord 19 est prévue sur la surface extérieure cylindrique de la partie 102 de manière à être radialement en saillie vers l'extérieur à son centre. L'électrolyte solide 10 comporte un fil d'électrode externe 150 et une borne d'électrode externe
151 qui s'étendent à partir de l'électrode externe 15.
La couche 13 d'élément chauffant, comme représenté en figure 3, est prévue sur l'électrode externe 15 via la première couche isolante 11. Il y a des bornes d'élément chauffant 131 et 132 qui sont prévues sur la surface de l'électrolyte solide 10, chacune des bornes 131 et 132 s'étendant le long de la surface de la paroi extérieure de l'électrolyte solide et étant connectée à la couche d'élément chauffant 13
via le fil d'élément chauffant 130.
Comme représenté en figures 1A, lB et 2, chaque fil 130, chaque borne 131 et 132 a une largeur plus grande que celle de la couche 13. En outre, les bornes 131 et 132 de l'élément chauffant sont connectées aux deux extrémités d'une couche d'élément chauffant allongée 13. Une tension positive est appliquée à une borne 131, alors qu'une tension négative est appliquée à
l'autre borne 132.
Les première et seconde couches isolantes 11 et 12 sont prévues audessous de la partie à rebord 19 de l'électrolyte solide 10. Cet agencement convient pour le détecteur 2 de la concentration en oxygène qu'on représente en figure 5, o un isolant 216 et une garniture à rondelle 217 sont interposés entre l'élément
1 et le logement 20.
On expliquera maintenant plus en détail le
détecteur 2 de la concentration en oxygène.
Comme représenté en figure 4, le détecteur 2 de la concentration en oxygène comprend un logement 20 pour maintenir de manière fixe un élément 1 de détection de la concentration en oxygène, des protecteurs doubles d'élément 231, 232 prévus à l'extrémité inférieure du logement 20 de manière à protéger l'élément 1 de détection de la concentration en oxygène, et des couvercles atmosphériques 241, 242 et 243 prévus séquentiellement dans l'extrémité supérieure du logement 20. Les protecteurs 231 et 232 définissent en coopération une chambre 239 pour le gaz mesuré autour de l'élément de détection 1. De nombreux trous pour gaz 230 et 233 sont ménagés sur les protecteurs 231 et 232 de
façon à introduire le gaz mesuré dans la chambre 239.
Le couvercle atmosphérique 241 est fixé au logement 20 par une opération de matage par l'intermédiaire d'une bague métallique 215. Le couvercle atmosphérique 242 est fixé au couvercle 241 par une opération de matage. Le couvercle atmosphérique 243 est également fixé par matage au couvercle atmosphérique 241. L'élément 1 de détection de la concentration en oxygène est supporté, à sa partie à rebord 19, sur une portion chanfreinée qui est formée sur la surface intérieure du lo<jement 20 par l'intermédiaire d'une rondelle métallique 211. Du talc 212, un tampon 213, un isolant 214 sont placés successivement dans l'espace formé entre la surface supérieure de la partie à rebord 19 et la surface intérieure du logement 20, de manière à fournir un joint hermétique entre elles. L'extrémité inférieure du couvercle atmosphérique 241 est mise en
contact avec l'isolant 214.
On expliquera ci-après le trajet du signal de sortie de l'élément 1 de détection de la
concentration en oxygène.
Comme représenté en figures 1A et lB, dans l'électrolyte solide 10, l'électrode externe 15 est connectée électriquement via un fil d'électrode externe à la borne d'électrode externe 151. Le signal de sortie de l'élément de détection 1 est prélevé à une partie de sortie de signal 163 fixée à la borne d'électrode externe 151. La partie 163 comprend une pièce de contact qui est mise directement en contact avec la borne 151 et une pièce de borne qui est
conductrice vis-à-vis de cette pièce de contact.
Par ailleurs, dans l'électrolyte solide 10, l'électrode interne 16 est reliée électriquement à une borne 171 d'électrode interne via un fil d'électrode interne 170. La borne d'électrode interne et le fil d'électrode interne sont formés ou prévus le long de la surface de la paroi intérieure de l'électrolyte solide (on se reportera aux figures 10, 11 et 12 et aux
descriptions concernées). La borne d'électrode interne est prévue séparément de la borne d'électrode
externe 151. Une partie de sortie de signal 164 est fixée à l'élément de détection 1 de sorte que la partie 164 est mise en contact avec cette borne d'électrode interne. La partie 164 est un composant indépendant de la partie 163 qui
est connecté à la borne d'électrode externe 151.
On expliquera maintenant le trajet du
courant de la couche 13 d'élément chauffant.
Comme représenté en figures 1A et lB, l'électrolyte solide 10 est prévu avec des bornes d'élément chauffant 131 et 132 connectées via des fils d'élément chauffant 130 à la couche d'élément chauffant 13. Pour exciter la couche 13, des bornes de courant positive et négative 161 et 162 sont fixées aux bornes 131 et 132 de l'élément chauffant, respectivement. Ces bornes 161 et 162 comprennent des pièces de contact qui sont mises en contact avec ces bornes 161 et 162 ainsi qu'avec les fils 166 et 167 qui conduisent à ces pièces
de contact.
Les parties 163, 164 de sortie de signal et les bornes de courant 161, 162 sont connectées à des fils 171 à 174. Ces fils 171 à 174 s'étendent à travers l'espace intérieur des couvercles atmosphériques 241, 242 et 143 du détecteur de concentration en oxygène 2 et sont maintenus par un connecteur 29 prévu à l'extérieur
du détecteur 2.
Le détecteur 2 est fixé, par l'intermédiaire d'une partie filetée 201 formée sur le logement 20, à un élément du système d'échappement du moteur à combustion
interne d'un véhicule automobile.
On expliquera maintenant un procédé de fabrication de l'élément 1 de détection de la
concentration en oxygène qu'on vient de décrire.
Tout d'abord, un matériau de départ, tel que ZrO2, est pressurisé et moulé en forme de coupe. Alors, le matériau moulé est cuit à une température de 1 4000 C à 1 6000 C afin d'obtenir l'électrolyte solide 10 en
forme de coupe.
L'électrode interne 16, l'électrode externe , les fils des électrodes et les bornes des électrodes sont formées sur les surfaces des parois intérieure et extérieure de l'électrolyte 10 par pulvérisation cathodique ou revêtement avec une poudre d'un métal
noble tel que Pt.
Ensuite, la première couche isolante 11 est formée par projection en plasma d'une poudre d'un oxyde métallique résistant à la chaleur sur la surface de la paroi extérieure de l'électrolyte solide 10 à une zone donnée située au-dessous de la partie à rebord 19 et sur
la surface de l'électrode externe 15.
Alors, la couche 13 d'élément chauffant, le fil 130 d'élément chauffant et les bornes 131, 132 d'élément chauffant sont formés en imprimant une pâte conductrice de l'électricité sur la surface de la paroi extérieure de l'électrolyte solide 10 à une zone prédéterminée située au- dessus du rebord 19 et sur la surface de la première couche isolante 11 comme cela est représenté en figures 1A, lB et 2 et par traitement thermique de celle-ci à une température de 900 à
1 1000 C.
Ensuite, la seconde couche isolante 12 est formée par projection en plasma de la poudre d'oxyde métallique résistant à la chaleur mentionnée ci-dessus sur la couche 13 d'élément chauffant et la première
couche isolante 11.
Grâce au traitement précédent, on obtient
l'élément 1 de détection de la concentration en oxygène.
On expliquera ci-après la fonction et l'effet du premier mode de réalisation venant d'être décrit. Selon le détecteur 2 de concentration en oxygène du premier mode de réalisation, l'élément de détection 1 comporte la couche d'élément chauffant 13 interposée entre la première couche isolante 11 et la seconde couche isolante 12. La distance séparant la couche 13 et l'électrolyte solide 10 est égale à plusieurs centaines de pm au maximum. Par conséquent, la majeure partie de la chaleur produite par la couche 13
est transmise rapidement à l'électrolyte solide 10.
En outre, la couche 13 n'est pas prévue directement sur l'électrolyte solide 10. Cet agencement est efficace pour éviter que l'électrolyte solide 10 ne soit détérioré par une réduction due au courant de fuite
provenant de la couche 13.
Par conséquent, le premier mode de réalisation peut convenablement fournir une isolation entre l'électrode externe 15 et l'électrode interne 16 et la couche 13 d'élément chauffant. En outre, il devient possible de fournir un détecteur 2 de concentration en oxygène comportant l'élément 1 de détection de cette concentration qui est excellent dans
son aptitude à l'échauffement.
En conséquence, le détecteur 2 de concentration en oxygène utilisant l'élément de détection 1 selon le premier mode de réalisation de la présente invention peut détecter avec précision le rapport air-carburant même aussitôt après le démarrage
du moteur à combustion interne.
La figure 6 représente la relation entre le courant de limitation et le rapport entre air et carburant en ce qui concerne l'élément 1 de détection de la concentration en oxygène du premier mode de réalisation (c'est-à-dire l'échantillon 1-2 décrit ultérieurement qui est représenté dans le tableau 1) et l'élément classique 9 de détection de la concentration en oxygène de la figure 28 (c'est-à-dire l'échantillon 1-9 décrit ultérieurement qui est représenté dans le tableau 1). Selon la figure 6, il n'y a aucune différence importante entre le premier mode de réalisation de la présente invention et l'élément classique.
On expliquera maintenant les caractéris-
tiques de l'élément 1 de détection de la concentration en oxygène du premier mode de réalisation de la présente invention en liaison avec les résultats d'une évaluation
donnés dans le tableau 1.
Dans le tableau 1, les échantillons 1-1 à 1-
8 sont des éléments de détection de la concentration en oxygène fabriqués selon le premier mode de réalisation de la présente invention, mais sont différents quant à l'épaisseur de la première couche isolante et des valeurs H/D. "H" représente la zone de la couche de l'élément chauffant qui recouvre l'électrode externe, alors que "D" représente la zone de l'électrode externe utilisée pour la détection de la concentration en oxygène. D'autre part, un échantillon 1-9 est un élément 9 de détection de la concentration en oxygène représenté en figures 34 et 35 qui comprend l'électrolyte solide 90, l'électrode externe 95 prévue sur la surface de la paroi extérieure de l'électrolyte 90, l'électrode interne 96 prévue sur la surface de la paroi extérieure de l'électrolyte 90, et la couche isolante 91 prévue sur la surface de l'électrode externe 95. L'élément 9 de détection de la concentration en oxygène comprend une chambre intérieure 92 pour y introduire un gaz de référence. Un élément chauffant 99 en forme de bâton rond est inséré dans la chambre intérieure 92 et y est fixé. L'élément chauffant 99 est formé de nitrure de silicium, un élément chauffant y
étant impliqué intérieurement.
L'évaluation des performances est effectuée en ce qui concerne "l'aptitude à l'isolation", "la
réponse" et "l'aptitude à l'échauffement".
Dans l'évaluation de "l'aptitude à l'isolation", la résistance entre la couche de l'élément chauffant et l'électrode externe est mesurée à la température normale (20 C 1 C) en ce qui concerne chacun des échantillons 1-1 à 1-8, et la résistance entre la couche de l'élément chauffant et l'électrode interne est mesurée à la température ambiante en ce qui concerne l'échantillon 1-9. Un échantillon ayant une résistance égale ou supérieure à 1 Mn est représenté par "O", alors qu'un échantillon ayant une résistance
inférieure à 1 MQ est représenté par "X".
Dans l'évaluation de la "réponse", les échantillons 1-1 à 1-9 sont incorporés dans le détecteur de la concentration en oxygène (figure 4) qui est monté sur le système d'échappement d'un moteur à 6 cylindres de 2 000 cm3. On fait grandement varier la quantité d'injection du carburant d'un injecteur de ce moteur, à une vitesse du moteur de 1 100 tr/s, de manière à faire passer le rapport entre air et carburant de 14 à 15 et vice-versa pour mesurer le temps de réponse du détecteur de la concentration en oxygène. Un échantillon ayant un temps de réponse égal ou inférieur à 200 ms est représenté par "0", alors qu'un échantillon ayant un temps de réponse supérieur à 200 ms est représenté par n9xl! Lorsque la valeur du courant de sortie du
détecteur de la concentration en oxygène décrit ci-
dessus (du type à limitation de courant) provoque un changement de la largeur de 100 en réponse la variation du rapport entre air et carburant, le temps de réponse est défini par le temps nécessaire pour atteindre un point à 63 % de la largeur totale du changement à partir du moment o il y a variation du rapport entre air et carburant.
L'évaluation de "l'aptitude à l'échauffe-
ment" est effectuée de la façon suivante.
Une couche d'élément chauffant, ayant une résistance à la température normale de 1Q, est montée dans l'élément de détection de la concentration en oxygène de chacun des échantillons 1-1 à 1-9. Le détecteur de la concentration en oxygène incorporant cet élément de détection est installé dans le système d'échappement d'un moteur. Une tension électrique de 14V est appliquée à l'élément de détection de la
concentration en oxygène après le démarrage du moteur.
La résistance interne de l'élément de détection de la concentration en oxygène est mesurée en appliquant une tension de 0,1 V entre les électrodes interne et externe. Un échantillon ayant une résistance interne égale ou inférieure à 150 n est représenté.par "0", alors qu'un échantillon ayant une résistance interne
supérieure à 150 est représenté par "X".
En outre, alors que la résistance interne est mesurée de la même manière, le temps nécessaire pour
21 2744218
atteindre 150 2 est mesuré. Un échantillon ayant un temps mesuré inférieur à 10 secondes est considéré comme
ayant une excellente "aptitude à l'échauffement".
D'après les résultats du tableau 1, les échantillons 1-1 à 1-5 présentent des performances convenables en ce qui concerne "l'aptitude à l'isolation", "la réponse" et "l'aptitude à l'échauffement", et par conséquent, on prouve leur excellence en matière d'élément de détection de la concentration en oxygène. L'échantillon 1-6 a une mauvaise "réponse" à cause de la valeur élevée du rapport H/D. L'échantillon 1-7 a une mauvaise "aptitude à l'isolation" à cause de la faible épaisseur de sa première couche isolante. L'échantillon 1-8 a une mauvaise "aptitude à l'échauffement" à cause de
l'épaisseur élevée de sa première couche isolante.
S'agissant de l'échantillon 1-9, son "aptitude à l'échauffement" n'est pas satisfaisante car son élément chauffant en forme de bâton rond est prévu indépendamment de l'élément de détection de la
concentration en oxygène.
D'après le résultat expérimental ci-dessus, on conclut qu'un excellent élément de détection de la concentration en oxygène peut être obtenu en faisant en sorte que l'épaisseur de la première couche isolante soit quelque peu dans la gamme de 10-900 gm et que la
valeur du rapport H/D soit dans la plage de 0,1-0,8.
La figure 7 représente un élément de détection de la concentration en oxygène du type à cellule de concentration, produisant un signal de sortie (c'est-à-dire une force électromotrice) qui change rapidement à un point critique correspondant à un rapport théorique entre air et carburant. L'agencement de l'élément chauffant du premier mode de réalisation peut être également appliqué à un tel élément de détection de la concentration en oxygène du type à cellule de concentration en oxygène. Une fonction et un
effet similaires peuvent être obtenus.
Les figures 8A et 8B représentent une modification de l'agencement de l'électrode externe 15 dans lequel la zone de l'électrode externe 15 est étendue de manière à recouvrir la partie inférieure et le fond de l'électrolyte solide 10. On peut obtenir pratiquement la même fonction et le même effet que ceux décrits ci-dessus, même dans un élément ainsi modifié de
la détection de la concentration en oxygène.
TABLEAU 1.
No Epais- Valeur Aptitu- Réponse Aptitude à d'échan- seur de de H/D de à l'échauffemen tillon la pre- l'iso- [temps pour mière lation atteindre couche 150 n (s)] isolante
1-1 10 0,4 O O 0 [4]
_ _ _ _ _ _ _ _
1-2 200 0,4 O O O [5]
1-3 900 0,4 0 0 0 [9]
1-4 200 0,1 0 O O [5]
1-5 200 0,8 O O O [5]
1-6 200 0,9 O X O [5]
1-7 5 0,4 X O O [4]
1-8 1000 0,4 O O X [10]
1-9 - 0,4 O O X [10]
Comme cela apparaît dans la description ci-
dessus, le premier mode de réalisation de la présente invention fournit un élément de détection du rapport entre air et carburant qui comprend un électrolyte solide réalisé sous forme de coupe avec une extrémité ouverte et son antre extrémité fermée, une électrode externe prévue sur la surface de la paroi extérieure de l'électrolyte solide de manière à être exposée au gaz mesuré, et une électrode interne prévue sur la surface de la paroi intérieure de l'électrolyte solide en relation de vis-à-vis avec l'électrode externe. En outre, une première couche isolante est prévue sur l'électrode externe au moins dans une zone utilisée pour la détection du rapport entre air et carburant. La première couche isolante est constituée d'un matériau poreux, perméable au gaz et non-conducteur de l'électricité. Une seconde couche isolante est prévue à l'extérieur de la première couche isolante. Cette seconde isolante n'est pas conductrice. De plus, une couche d'élément chauffant est prévue entre la première
couche isolante et la seconde couche isolante.
Selon le premier mode de réalisation de la présente invention, une couche d'élément chauffant est prévue entre la première couche isolante et la seconde couche isolante. La distance entre la couche d'élément chauffant et l'électrolyte solide est de plusieurs centaines de pm ou moins. Par conséquent, la majeure partie de l'énergie thermique produite par l'élément chauffant peut être transmise rapidement et efficacement à l'électrode externe. Ainsi, il devient possible
d'obtenir un élément de détection du rapport air-
carburant qui présente une excellente aptitude à l'échauffement. En outre, la couche d'élément chauffant est recouverte par la seconde couche isolante. Cela est efficace pour réduire la quantité de l'énergie thermique qui est perdue vers l'extérieur sans être utilisée pour
chauffer l'électrode.
En outre, la couche d'élément chauffant n'est pas directement mise en contact avec l'électrolyte solide. Cela est efficace pour éviter que l'électrolyte solide ne soit soumis à une réduction provoquant des détériorations. En conséquence, selon le premier mode de réalisation de la présente invention, il devient possible d'obtenir un excellent élément de détection du rapport air-carburant qui est capable d'éviter avec sûreté le claquage de l'isolant entre l'électrode externe et l'électrode interne, et présente une aptitude satisfaisante à l'échauffement. Il est préférable que la couche d'élément chauffant recouvre 10 à 80 % de l'aire de l'électrode externe. Pour renforcer l'aptitude à l'échauffement, il est préférable que la couche d'élément chauffant soit située sur l'électrode externe. Cependant, cette couche a tendance à intercepter l'oxygène qui la traverse. Par conséquent, l'aptitude à la détection de la concentration en oxygène de l'électrode externe peut être localement détériorée à un endroit situé au-dessous
de la couche d'élément chauffant.
En d'autres termes, lorsque la couche d'élément chauffant recouvre l'électrode externe à un taux inférieur à 10 %, la distance entre la couche et l'électrode externe devient trop grande pour assurer une aptitude à l'échauffement satisfaisante de l'élément de détection du rapport entre air et carburant. D'autre part, lorsque la couche de l'élément chauffant recouvre l'électrode externe à un taux supérieur à 10 %, l'oxygène est intercepté par la couche et par conséquent la précision de la détection de la concentration en
oxygène est fâcheusement détériorée.
Dans la description précédente, la zone de
l'électrode externe est une zone d'une partie réellement utilisée pour la détection de la concentration en oxygène. Plus spécialement, comme représenté en figure 4, cette zone correspond à une partie en regard de la
chambre à gaz mesurée.
Dans l'élément de détection du rapport entre air et carburant, l'énergie thermique dégagée par la couche d'élément chauffant est transférée de l'extrémité fermée à la partie cylindrique de l'élément de détection du rapport. Ce transfert de l'énergie thermique provoque
2744218
une distribution de la température qui diminue progressivement entre l'extrémité fermée et la partie cylindrique. Compte-tenu de ce qui précède, il est préférable de réduire la largeur de la couche d'élément chauffant au côté le plus proche de la partie cylindrique. Sinon, il est préférable de réduire l'épaisseur de la couche de l'élément chauffant au côté le plus proche de la partie cylindrique. En outre, il est préférable de former une couche d'élément chauffant ayant un motif concentré sur la partie cylindrique de manière à augmenter la température de cette partie cylindrique. Avec les agencements décrits ci-dessus, il devient possible d'augmenter la quantité de la chaleur dégagée au côté partie cylindrique. Ainsi, une distribution indésirable de la température peut être
convenablement éliminée.
En outre, le premier mode de réalisation de la présente invention fournit un capteur de rapport entre air et carburant qui comprend un élément de détection du rapport entre air et carburant et un logement recevant cet élément de détection. Le capteur du rapport entre air et carburant de la présente invention peut être agencé de diverses façons. Par exemple, comme représenté en figure 4, le capteur du rapport entre air et carburant comprend un logement supportant de manière fixe un élément de détection de la concentration en oxygène, un protecteur d'élément recouvrant l'extrémité (extrémité fermée ou extrémité inférieure) de cet élément de détection de la concentration en oxygène, un couvercle atmosphérique
prévu à l'extrémite opposée.
Dans ce cas, l'élément de détection de la concentration en oxygène (c'est-à-dire du rapport entre air et carburant) peut être directement supporté par le logement, ou indirectement supporté par le logement via
une rondelle métallique.
De plus, du talc et un isolant peuvent être placés entre l'élément de détection de la concentration en oxygène et le logement. Cet agencement sert avantageusement à fournir un joint étanche à l'air entre l'élément de détection et le logement, tout en
fournissant une isolation appropriée entre eux.
Il est préférable que la seconde couche isolante soit constituée d'un matériau poreux, perméable aux gaz, car le gaz mesuré peut pénétrer régulièrement la seconde couche isolante et atteindre rapidement l'électrode externe. Ainsi, un détecteur de rapport entre air et carburant ayant une réponse excellente peut
être obtenu.
En outre, il est préférable que la première couche isolante ait une épaisseur de 10-900.m et un taux de porosité de 1-50 %, afin de fournir un élément de détection du rapport air-carburant ayant une
propriété d'isolation fiable et une réponse excellente.
Si l'épaisseur de la première couche isolante est inférieure à 10 gm, la détection de la concentration en oxygène sera un échec car l'intervalle entre la couche d'élément chauffant et l'électrolyte solide devient trop étroit pour maintenir la propriété d'isolation. D'autre part, si l'épaisseur de la première couche isolante dépasse 900 gm, l'échauffement de l'électrode externe sera retardé car l'intervalle entre la couche d'élément chauffant et l'électrode externe est augmentée de façon excessive. Lorsque le taux de porosité de la première couche isolante est inférieur à 1 %, l'aptitude à la diffusion du gaz dans la première couche isolante peut être aggravée. D'autre part, lorsque le taux de la porosité de la première couche isolante dépasse 50 %, la résistance mécanique de la première couche isolante peut être réduite et des fendillements ou analogues peuvent être provoqués lorsqu'elle est soumise à des vibrations ou à des chocs. En outre, la première couche isolante peut s'écailler. De plus, l'aptitude à l'isolation de la
première couche isolante peut être aggravée.
27 2744218
En outre, la première couche isolante et la seconde couche isolante peuvent être formées par projection en plasma de la poudre de l'oxyde métallique résistant à la chaleur, tel que l'aluminium et le spinelle. Un oxyde métallique résistant à la chaleur ayant une conductivité thermique plus élevée, tel que MgO ou BeO, est de préférence utilisé pour la première couche isolante. Par ailleurs, un oxyde métallique résistant à la chaleur ayant une conductivité thermique plus faible, tel que la cordiérite ou la mullite, est de préférence employée pour la seconde couche isolante. La sélection de cette combinaison pour déterminer les matériaux de la première couche isolante et de la seconde couche isolante permet d'éviter que l'énergie thermique de l'élément chauffant ne soit perdue à la surface de l'élément de détection de la concentration en oxygène. S'agissant du matériau de la couche de l'élément chauffant, il est préférable que cette couche soit constituée d'un matériau conducteur de l'électricité et d'hyaline. Le matériau conducteur de l'électricité sert de moyen d'élément chauffant pour produire de la chaleur. L'hyaline sert de moyen de liaison pour lier le matériau conducteur de l'électricité à la surface de la première couche isolante. Ainsi, une couche d'élément chauffant ayant une force d'adhérence élevée contre la première couche isolante peut être obtenue. Dans ce cas, l'hyaline
comprend du verre au borosilicate et du flint-glass.
Dans la formation de la couche d'élément chauffant, il est préférable de préparer une pâte conductrice de l'électricité en mélangeant le matériau conducteur de,l'électricité et l'hyaline avec un solvant organique, puis d'appliquer cette pâte à la surface de la première couche isolante en utilisant une technologie d'impression ou une technologie équivalente. Grâce à ce procédé de fabrication, la couche d'élément chauffant
peut être formée suivant le motif désiré.
Dans l'ajustement de la pâte conductrice, il est préférable de mélanger le matériau conducteur de l'électricité suivant un pourcentage en poids de 50-90 et l'hyaline suivant un pourcentage en poids de 1-20 % en même temps que le solvant organique, et un liant organique si nécessaire, dans le but d'obtenir la pâte conductrice d'un poids de 100 %. L'utilisation de la pâte conductrice de l'électricité rend possible la formation d'une couche d'élément chauffant ayant une épaisseur uniforme et une force d'adhérence intense
contre la première couche isolante.
Si le matériau conducteur est inférieur à 50 % en poids, un grand rétrécissement se produira pendant l'opération de cuisson, provoquant des fendillements dans la couche d'élément chauffant. Ainsi, il est difficile d'obtenir une couche stable. D'autre part, si le matériau conducteur est supérieur à 90 % en poids, la viscosité de la pâte conductrice devient trop élevée. Cela peut provoquer un maculage ou une
irrégularité pendant l'opération d'impression.
Lorsque le taux de l'hyaline est inférieur à 1 % en poids, il est possible que la force d'adhésion de la couche d'élément chauffant soit détériorée par le traitement thermique. D'autre part, lorsque le taux contenu d'hyaline dépasse 20 % en poids, il y a la possibilité que la valeur de la résistance de la couche de l'élément chauffant prenne une valeur excessivement
élevée.
En outre, il est préférable que le matériau conducteur de l'électricité soit une poudre ayant une taille des particules de 0,1-5 mn. En utilisant une telle poudre, on peut obtenir une excellente couche pour
l'élément chauffanL.
Lorsque la taille des particules du matériau conducteur de l'électricité est inférieure à 0,1 pm, il y a le risque que le matériau conducteur de
29 2744218
l'électricité forme un agrégat sous l'effet du traitement thermique. D'autre part, lorsque la taille des particules du matériau conducteur de l'électricité est supérieure à 5 lm, il y a le risque que la résistance électrique de la couche d'élément chauffant
prenne une valeur excessivement élevée.
L'opération d'impression de la couche d'élément chauffant peut être exécutée en utilisant la technologie de la sérigraphie, la technologie de l'impression par tampon ou la technologie du transfert
par rouleaux.
Il est possible de préparer une feuille de transfert comprenant une couche d'une pâte conductrice de l'électricité et une couche adhésive placée sur cette couche de pâte. Cette feuille de transfert est fixée à la première couche isolante en plaçant la couche adhésive vers le bas, d'o la formation d'une couche
d'élément chauffant.
Le mérite de l'utilisation d'une telle feuille de transfert est que l'épaisseur de la couche
d'élément chauffant peut être contrôlée avec précision.
Si l'épaisseur de la couche d'élément chauffant est dispersée, la valeur initiale de la résistance de la couche est dispersée à l'avenant. En outre, la durabilité de la couche d'élément chauffant peut être aggravée. Le procédé décrit ci-dessus peut résoudre de
tels problèmes.
Maintenant, il est préférable que la couche d'élément chauffant soit constituée d'un matériau conducteur de l'électricité, et que ce matériau contienne soit une poudre d'un métal noble tel que Pt, Rh et Pd, soit une poudre d'un oxyde du type perovskite, tel que LaCrO3 et Lao,5Sro,5Co03. Cela est avantageux pour obtenir une couche d'élément chauffant ayant une excellente durabilité. L'utilisation d'une poudre d'oxyde du type provskite est efficace pour réduire le coût du matériau constituant la couche d'élément chauffant. En outre, il est préférable que la couche d'élément chauffant soit constituée d'un fil métallique ou d'un clinquant métallique, tel que le kanthal, car le coût du matériau de l'élément chauffant peut être réduit et la dispersion de la valeur de la résistance peut être diminuée. Lorsqu'on utilise un fil métallique, ce fil est enroulé sous forme d'une bobine. Alors, l'électrolyte solide avec la première couche isolante est inséré dans le fil métallique bobiné et cuit avec
elle pour former une couche d'élément chauffant.
* En outre, il est préférable que l'élément de détection du rapport entre air et carburant de la présente invention comprenne en outre un fil d'élément chauffant connecté à la couche d'élément chauffant, un fil d'électrode externe connecté à cette électrode et un fil d'électrode interne connecté à cette électrode. Ces fils d'élément chauffant,d'électrode interne et d'électrode externe sont prévus le long des surfaces des
parois de l'électrolyte solide.
Avec cet agencement, il devient possible de former la couche d'élément chauffant, l'électrode
interne et l'électrode externe aux endroits souhaités.
Ainsi, on assure des performances élevées et des faibles coûts, et le traitement du signal et l'alimentation
électrique peuvent être facilités.
Il reste préférable que l'électrolyte solide ait une extrémité fermée plus proche de son fond et une
partie cylindrique formée à une partie intermédiaire.
Dans ce cas, l'élément chauffant comporte une zone prédéterminée de l'extrémité fermée, alors qu'une borne d'élément chauffant est prévue sur la partie cylindrique, et la borne d'élément chauffant est connectée à la couche d'élément chauffant via un fil d'élément chauffant. La première couche isolante est formée sur la surface de la paroi extérieure de l'électrolyte solide de manière à s'étendre jusqu'à une
zone de la borne d'élément chauffant.
31 2744218
Lorsque le détecteur du rapport air-
carburant de la présente invention est monté dans le système d'échappement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, en particulier à un endroit plus proche de la chambre de combustion de ce moteur, le détecteur du rapport entre air et carburant est éventuellement exposé au gaz d'échappement de haute température. L'extrémité fermée de l'électrolyte solide, c'est-à-dire la partie o l'électrode externe est prévue, peut être chauffée avec sévérité par l'énergie thermique du gaz d'échappement en plus de la chaleur produite par la couche d'élément chauffant. La chaleur accumulée dans l'extrémité fermée est transmise à la partie cylindrique de l'électrolyte solide. Ainsi, la partie cylindrique est chauffée à une température plus élevée. Dans une condition de température sévère de cette sorte, il est préférable d'étendre la zone de la première couche isolante jusqu'à la borne de l'élément chauffant afin d'éviter que l'électrolyte solide ne soit détérioré par la réduction au droit de la partie cylindrique. Cela est également efficace pour éviter un claquage de l'isolement entre l'électrolyte solide et la
couche d'élément chauffant.
La première couche isolante formée au droit de la partie cylindrique ne doit pas être identique à la
première couche isolante formée à l'extrémité fermée.
Plus spécialement, la première couche isolante dans la zone de l'extrémité fermée doit avoir une perméabilité au gaz suffisante pour guider le gaz mesuré vers l'électrolyte solide. Cependant, la première couche isolante dans la zone de la partie cylindrique ne doit pas avoir une perméabilité au gaz comparable. Par conséquent, il est possible de réduire le taux de porosité de la première couche isolante prévue dans la
zone de la partie cylindrique.
L'élément de détection du rapport air-
carburant de la présente invention est reçu dans un logement afin de constituer un détecteur du rapport entre air et carburant. Dans ce cas, l'élément de détection du rapport air-carburant peut être supporté directement par le logement. Selon ce procédé de support, l'élément de détection du rapport air-carburant est assemblé d'une façon stable et précise dans le logement sans provoquer une interférence entre les composants fixés aux surfaces de l'élément de détection du rapport air-carburant, tel que les éléments de sortie du signal et les éléments des fils de l'élément chauffant (se reporter à la figure 4) et les couvercles
ou analogue de l'élément de détection du rapport air-
carburant (se reporter à la figure 4).
Il est également préférable que l'élément de détection du rapport air-carburant soit supporté indirectement par le logement via une rondelle métallique. Avec cet agencement, on évite avec sûreté qu'un choc important soit appliqué directement à
l'électrolyte solide lors du montage dans le logement.
En outre, il est préférable que l'élément de détection du rapport aircarburant soit supporté indirectement par le logement via un isolant. Avec cet agencement, on évite avec sûreté que les bruits externes entrent dans le circuit de détection de la concentration en oxygène. En outre, un transfert de chaleur entre la couche d'élément chauffant et le logement est évité avec sûreté. De plus, il est préférable que la seconde couche isolante soit formée le long de la surface extérieure de la première couche isolante de manière à s'étendre jusqu'à la zone o l'élément de détection du rapport air- carburant est supporté sur le logement. Cela est avantageux pour éviter que l'énergie thermique de l'élément chauffant ne soit perdue à travers la surface de support jusqu'.au logement. Aucun agencement spécial n'est nécessaire pour fournir une isolation électrique entre la couche d'élément chauffant et le logement. Le nombre total d,'s pièces peut être réduit. Par conséquent, l'agencement de l'élément de détection du
rapport air-carburant est simplifié.
En outre, il est préférable que la couche d'élément chauffant ait une force d'absorption de l'oxygène plus faible que celle de l'électrode externe. Dans l'élément de détection de la concentration en oxygène décrit dans le premier mode de réalisation, l'oxygène contenu dans le gaz mesuré atteint l'électrode externe via la seconde couche isolante et la première couche isolante (ou via seulement la première couche isolante à un endroit o la
seconde couche isolante n'est pas prévue).
En conséquence, il y a la possibilité que l'oxygène contenu dans le gaz mesuré puisse passer près de la couche d'élément chauffant sur son chemin vers
l'électrode externe.
Si la couche d'élément chauffant a une force d'absorption de l'oxygène supérieure à celle de l'électrode externe, une quantité importante de l'oxygène contenue dans le gaz mesuré sera captée par la couche d'élément chauffant. Dans ce cas, l'arrivée de l'oxygène à l'électrode externe peut être retardée. En conséquence, la réponse de l'élément de détection de la
concentration en oxygène est abaissée.
Pour les raisons précédentes, la réduction de la force d'absorption de l'oxygène de la couche d'élément chauffant à une valeur inférieure à celle de l'électrode externe est efficace pour éviter que l'oxygène contenu dans le gaz mesuré ne soit capté par la couche d'élément chauffant. Ainsi, un élément de détection de la concentration en oxygène ayant une
réponse excellente peut être obtenu.
En outre, il est préférable que la couche d'élément chauffant soit constituée d'un- alliage comprenant du platine et de l'or, avec un rapport de mélange de l'or dans la plage de 0,5-50 % en poids. Cela est avantageux pour affaiblir la force d'absorption de l'oxygène de la couche d'élément chauffant par rapport à
celle de l'électrode externe.
L'électrode externe est constituée d'un
métal noble dont le platine, autre que l'or.
Lorsque le taux de l'or est inférieur à 0,5 % en poids, il est difficile de réduire la force d'absorption de l'oxygène de la couche d'élément
chauffant. La réponse du détecteur de rapport air-
carburant est aggravée. D'autre part, lorsque le taux de l'or dépasse 50 % en poids, le point de fusion de la couche d'élément chauffant est notablement abaissé à une valeur proche de la gamme de températures ordinaire de la couche d'élément chauffant activée. Cela conduit à
une détérioration de la couche d'élément chauffant.
Dans la formation de la couche d'élément chauffant, comme on l'a décrit ci-dessus, il est préférable de préparer une pâte conductrice de l'électricité en ajoutant un solvant organique au matériau conducteur de l'électricité et à l'hyaline, et d'appliquer cette pâte à la surface de la première couche isolante par impression ou par une technologie équivalente. Le réglage de la pâte conductrice pour la couche d'élément chauffant peut être effectué en suivant
les procédés suivants.
Selon un premier procédé, de la poudre de platine et de la poudre d'or sont mélangées suivant un rapport donné. Alors, le mélange obtenu des poudres est en outre mélangé avec une poudre contenant une fritte en même temps qu'un liant organique et un solvant organique en utilisant un procédé de malaxage, d'o l'obtention de
la pâte conductrice.
Selon un second procédé, un alliage de
platine et d'or avec un rapport prédéterminé est formé.
Alors, la poudre de l'alliage obtenu est en outre mélangée avec une poudre contenant une fritte en même temps qu'un liant organique et un solvant organique en utilisant un procédé de malaxage, d'o l'obtention de la
pâte conductrice.
Selon un troisième procédé, un sel organique contenant de l'or est mélangé avec de la poudre de platine. Alors, le mélange obtenu est en outre mélangé avec une poudre contenant une fritte en même temps qu'avec un liant organique et un solvant organique en utilisant un procédé de malaxage, d'o l'obtention de la
pâte conductrice.
Selon un quatrième procédé, un sel organique contenant de l'or est mélangé avec un sel organique contenant du platine. Alors, le mélange obtenu est en outre mélangé avec une poudre contenant une fritte en même temps qu'avec un liant organique et un solvant organique en utilisant un procédé de malaxage, d'o
l'obtention de la pâte conductrice.
Selon un cinquième procédé, de la poudre de platine est mélangée avec un sel organique contenant de l'or et du platine. Alors, le mélange obtenu est en outre mélangé avec une poudre contenant une fritte en même temps qu'avec un liant organique ou un solvant organique en utilisant un procédé de malaxage, d'o
l'obtention de la pâte conductrice.
S'agissant du matériau de la couche d'élément chauffant, il est préférable que cette couche contienne du platine et au moins un constituant choisi dans le groupe comprenant Pd, Rh et Ir. Cela est avantageux pour réduire la force d'absorption de
l'oxygène de la couche.
En outre, il est préférable que le fil d'élément chauffant et le fil d'électrode externe aient
une action catalytique d'oxydation et de réduction vis-
à-vis du gaz mesuré inférieure à celle de l'électrode externe.
Selon l'élément de détection du rapport air-
carburant de la présente invention, le gaz mesuré peut atteindre le fil d'élément chauffant et le fil d'électrode externe. Dans ce cas, HC, CO, CO2 ou analogue contenus dans le gaz mesuré y sont refroidis et sont éventuellement oxydés ou réduits et donc déposés sous forme de carbone. Cela se traduira par la détérioration du fil d'élément chauffant et du fil de l'électrode externe. En conséquence, la réduction de l'action catalytique du fil d'élément chauffant et du fil d'électrode externe est efficace pour supprimer le dépôt de carbone et par conséquent pour éviter que le fil d'élément chauffant et le fil d'électrode externe ne
soient détériorés ou rompus.
Concernant le matériau du fil d'élément chauffant, il est préférable que ce fil soit en or, ou en alliage contenant de l'or et au moins un constituant choisi dans le groupe formé par Pt, Pd, Rh et Ir. Cela est avantageux pour réduire l'action catalytique du fil
d'élément chauffant et du fil de l'électrode externe.
Plus précisément, le dépôt de carbone est effectivement supprimé, ce qui évite la détérioration et la rupture du fil de l'élément chauffant et du fil de l'électrode externe. En outre, il devient possible de réduire la résistance électrique du fil de l'élément chauffant à une valeur inférieure à celle de la couche de l'élément chauffant. Si la couche de l'élément chauffant et le fil de l'élément chauffant sont constitués du même matériau,
leurs résistances électriques deviennent comparables.
Dans ce cas, lors de la fourniture du courant électrique, la couche de l'élément chauffant et le fil de l'élément chauffant produisent de la chaleur. La chaleur dégagée au fil ne contribue pas à l'échauffement de l'électrode externe. Par conséquent, une partie de
l'énergie électrique est gaspillée.
Cependant, si l'on constitue le fil de l'élément chauffant avec de l'or ou avec un alliage d'or cela permet de réduire la résistance électrique du fil et de concentrer le dégagement de chaleur au droit de la couche de l'élément chauffant. En conséquence, l'énergie électrique fournie à la couche de l'élément chauffant
37 2744218
via le fil de cet élément peut être effectivement
utilisée pour l'échauffement de l'électrode externe.
Dans la formation du fil de l'élément chauffant, il est préférable de préparer une pâte conductrice de l'électricité en ajoutant un solvant organique, et un liant organique si nécessaire, au mélange du matériau conducteur de l'électricité et de l'hyaline puis d'appliquer la pâte obtenue à la surface de la première couche isolante par une technologie
d'impression ou par une technologie équivalente.
S'agissant du procédé de réglage de la pâte conductrice employée pour former le fil de l'élément
chauffant, on utilisera les procédés suivants.
Selon un premier procédé, une poudre contenant une fritte est mélangée avec un liant organique et un solvant organique en utilisant un procédé de malaxage, d'o l'obtention de la pâte conductrice. Selon un second procédé, de l'or est mélangé avec au moins un constituant choisi dans le groupe comprenant Pt, Pd, Rh et Ir suivant un rapport de mélange donné, afin de former un alliage. La poudre de l'alliage ainsi obtenu est alors mélangée avec une poudre contenant une fritte en même temps qu'avec un liant organique et un solvant organique en utilisant un procédé de malaxage, d'o l'obtention de la pâte conductrice. Selon un troisième procédé, la poudre d'or
est mélangée avec un sel organique contenant du platine.
Alors, le mélange obtenu est mélangé avec une poudre contenant une fritte en même temps qu'avec un liant organique et un solvant organique en utilisant un procédé de malaxage, d'o l'obtention de la pâte conductrice. Selon un quatrième procédé, un sel organique contenant de l'or. est mélangé avec un sel organique contenant du platine ou analogue. Alors, le mélange obtenu est en outre mélangé avec une poudre contenant
38 2744218
une fritte en même temps qu'avec un liant organique et un solvant organique en utilisant un procédé de
malaxage, d'o l'obtention de la pâte conductrice.
Selon un cinquième procédé, de la poudre d'or est mélangée avec le sel organique contenant de l'or et du platine. Alors, le mélange obtenu est en outre mélangé avec une poudre contenant une fritte en même temps qu'avec un liant organique et un solvant organique en utilisant un procédé de malaxage, d'o
l'obtention de la pâte conductrice.
Second mode de réalisation.
Un second mode de réalisation de la présente invention fournit un élément de détection de la concentration en oxygène qui est différent quant à son
procédé de fabrication du premier mode de réalisation.
Tout d'abord, une poudre d'un matériau de départ, tel que ZrO2, est pressurisée et moulée en forme de coupe et est ensuite cuite à une température de 1 200 C de manière temporaire afin d'obtenir
l'électrolyte solide 10 en forme de coupe.
Ensuite, de la poudre de platine ayant une taille des particules de 0,1- 5 pm, suivant 50-90 % en poids, est mélangée avec 1-10 % en poids de poudre
d'hyaline. Le mélange obtenu est alors mélangé avec 3-
% en poids d'un liant organique en même temps qu'avec un solvant organique pour obtenir 100 % en poids d'une
pâte conductrice de l'électricité.
Ensuite, l'électrode interne 16 et l'électrode externe 15, les fils d'électrode, et les bornes d'électrode sont formés en imprimant la pâte conductrice ainsi préparée sur les surfaces des parois intérieure et extérieure de l'électrolyte solide 10 et
en la séchant.
Ensuite, la première couche isolante 11 est formée en plaçant une bouillie de poudre d'oxyde métallique résistnt à la chaleur sur la surface de la
39 2744218
paroi extérieure de l'électrolyte solide 10 à une zone située au-dessous de son rebord 19 et à la surface de l'électrode externe 15 (se reporter aux figures 1A et lB) et en la séchant ensuite. De l'alumine et un spinelle sont des exemples de la poudre d'oxyde
métallique résistant à la chaleur.
Alors, la couche 13 de l'élément chauffant, le fil 130 de l'élément chauffant et les bornes 131, 132 de l'élément chauffant sont formés en imprimant la pâte conductrice de l'électricité sur la surface de la paroi extérieure de l'électrolyte solide 10 à une zone située au- dessus du rebord 19 et sur la surface de la première couche isolante 11 (se reporter aux figures 1A et lB) et
en la séchant.
Enfin, cet électrolyte solide est cuit à une température de 1 400 C-1 6OO C afin d'obtenir un élément de détection de la concentration en oxygène. Les agencements sont similaires à ceux du premier mode de réalisation. Des fonctions et des effets sensiblement identiques à ceux du premier mode de réalisation peuvent
ainsi être obtenus.
Troisième mode de réalisation.
Un troisième mode de réalisation de la présente invention fournit un élément de détection de la concentration en oxygène ayant une couche d'un intervalle d'air autour d'une couche de l'élément
chauffant, comme représenté en figure 9.
Une couche isolante 18 de l'élément de détection de la concentration en oxygène comprend une première couche isolante 11 prévue sur la surface de l'électrode externe 15, une seconde couche isolante 12 prévue à l'extérieur de la première couche isolante 11, et un élément ch. auffant prévu entre ces première et
seconde couches isolantes 11 et 12.
2744218
Une couche 139 d'un intervalle d'air est
prévue autour de la couche 13 de l'élément chauffant.
Cette couche est formée de la manière suivante.
Une résine est appliquée à la couche 13 de l'élément chauffant ayant été ainsi formée. Alors, la seconde couche isolante 12 est formée sur cette résine par une projection de plasma. Ensuite, la résine est enlevée par une opération de cuisson. Comme résultat, l'espace occupé par la résine est changé en espace vide servant de couche 139 d'un intervalle d'air qui entoure
la couche 13 de l'élément chauffant. D'autres agence-
ments sont similaires à ceux décrits dans le premier
mode de réalisation.
La seconde couche isolante 12 de l'élément de détection de la concentration en oxygène du troisième
mode de réalisation est constituée d'un spinelle.
D'autre part, la couche 13 de l'élément chauffant est
constituée d'un matériau conducteur de l'électricité.
Par conséquent, il y a une grande différence de la dilatation thermique entre elles. Cependant, selon l'agencement du troisième mode de réalisation, toute dilatation volumétrique de la couche 13 de l'élément chauffant peut être absorbée par la couche 139 de l'intervalle d'air. En d'autres termes, la seconde couche isolante 12 est exempte des fendillements ou des
endommagements provoqués par les contraintes thermiques.
D'autres agencements sont sensiblement similaires à ceux
qu'on a décrits dans le premier mode de réalisation.
Ouatrième mode de réalisation.
Un quatrième mode de réalisation de la présente invention fournit un élément de détection de la concentration en oxygène comportant un première couche isolante qui s'étend jusqu'à proximité d'une borne d'élément chauffant, comme représenté en figures 1OA à 13. Comme représenté en figures 1OA à 12, un élément 1 de détection de la concentration en oxygène du quatrième mode de réalisation comprend un électrolyte solide 10 en forme de coupe. Une électrode externe 15, un fil d'électrode externe 150, et une borne d'électrode externe 151 sont prévus sur la surface de la paroi extérieure de l'électrolyte solide 10. Une électrode interne 16, un fil d'électrode interne 160, et une borne d'électrode interne 161 sont prévus sur la surface de la paroi intérieure de l'électrolyte solide 10. Une première couche isolante 11 est prévue sur la surface de la paroi extérieure de l'électrolyte solide 10, avec sa partie inférieure recouvrant l'extrémité fermée 101 de l'électrolyte 10, sa partie médiane recouvrant la partie cylindrique 102 de l'électrolyte 10, et sa partie supérieure s'étendant jusqu'à proximité de la borne 151
de l'électrode externe.
Une couche 13 d'élément chauffant est prévue sur la surface de la première couche isolante 11 à une zone correspondant à l'extrémité fermée 101 et à l'extérieur de l'électrode externe 15. La couche 13 est connectée électriquement via un fil d'élément chauffant à une borne 131 d'élément chauffant, qui sont prévus sur la surface de la partie cylindrique 102 de
l'électrolyte solide 10.
Alors, une seconde couche isolante 12 est placée sur la première couche isolante 11 de manière à recouvrir la couche 13. La seconde couche isolante 12 est prévue pour recouvrir la zone inférieure de l'électrolyte solide 10 située au-dessous de la partie à rebord 19. D'autres agencements sont sensiblement
identiques à ceux du premier mode de réalisation.
Selon l'élément de détection de la concentration enr oxygène du quatrième mode de réalisation, la zone de la première couche isolante 11 est agrandie de façon que l'extrémité supérieure de la première couche isolante 11 atteigne la borne 131 de l'élément chauffanlt. Avec cet agencement, il devient possible d'éviter que l'électrolyte solide, au droit de sa partie cylindrique 102, ne soit soumis à une réduction destructrice et à un claquage de l'isolement
par suite de la chaleur et du potentiel électrique.
D'autres agencements sont sensiblement similaires à ceux
du premier mode de réalisation.
Un logement (se reporter à la figure 4), utilisé pour fixer l'élément 1 de détection de la concentration en oxygène ci-dessus, est un constituant métallique. Selon le quatrième mode de réalisation, dans le but d'éviter que l'élément 1 ne soit mis directement en contact avec le logement, cet élément 1 est recouvert par une couche de céramique de 50 fm d'épaisseur qui s'étend dans une zone donnée excluant la borne 131 de
l'élément chauffant.
La figure 13 représente une variante du quatrième mode de réalisation, selon laquelle la seconde couche isolante 12 s'étend vers le haut pour recouvrir entièrement la partie à rebord 19. Cet agencement est avantageux pour éviter que le fil de l'élément chauffant
ne soit mis directement en contact avec le logement.
Cinquième mode de réalisation.
Un cinquième mode de réalisation de la présente invention fournit un élément de détection de la concentration en oxygène ayant une seconde couche isolante constituée d'un matériau poreux imperméable aux gaz. Comme représenté en figure 14, l'élément de détection de la concentration en oxygène du cinquième mode de réalisation comprend un électrolyte solide 10, une électrode externe 15 prévue sur la surface de la paroi extérieure de l'électrolyte solide 10, et une électrode interne 16 formée sur la surface de la paroi intérieure de l', électrolyte solide 10. Une première couche isolante 11, qui est constituée d'un matériau poreux perméable aux gaz et non conducteur de l'électricité, est prévue sur l'électrode externe 15 au moins dans la zone employée pour la détection de la
concentration en oxygène.
Une seconde couche isolante 12, constituée d'un matériau imperméable aux gaz et non conducteur de l'électricité, est prévue à l'extérieur de la première
couche isolante 11.
Une couche 13 d'élément chauffant est prévue entre la première couche isolante 11 et la seconde couche isolante 12. La seconde couche isolante 12 est prévue dans une zone limitée qui correspond à la couche 13. D'autres agencements sont sensiblement similaires à
ceux du premier mode de réalisation.
L'élément de détection de la concentration en oxygène du cinquième mode de réalisation ne permet pas au gaz mesuré de pénétrer la second couche isolante 12. Par conséquent, le gaz mesuré est introduit directement dans la première couche isolante 11 et guidé vers l'électrode externe 15 en suivant un trajet contournant la seconde couche isolante 12 comme cela est
indiqué par la flèche "a" en figure 14.
Etant donné que la seconde couche isolante 12 est prévue seulement sur la zone correspondant à la couche 13 de l'élément chauffant, le gaz mesuré peut être guidé correctement vers l'électrode externe 15 en
contournant la couche 13.
Avec cet agencement, il devient possible d'éviter que l'oxygène impliqué dans le gaz mesuré ne soit absorbé par la couche 13. En d'autres termes, l'oxygène du gaz mesuré peut atteindre l'électrode externe sans retard. Ainsi, on peut obtenir un élément de détection de la concentration en oxygène qui présente
une excellente réponse.
Sixième mode de réalisation.
Un sixième mode de réalisation de la présente invention fournit un élément de détection de la concentration en oxygène ayant une couche d'élément chauffant prévue sur une surface à ras qui est formée
sur la première couche isolante.
Comme représenté en figures 15A à 15D, l'élément de détection de la concentration en oxygène comprend un électrolyte solide 10 en forme de coupe, une électrode externe 15 prévue sur la surface de la paroi extérieure de l'électrolyte 10, et une électrode interne 16 prévue sur la surface de la paroi intérieure de
l'électrolyte 10.
Une première couche isolante 11 est prévue sur l'électrode externe 15 dans au moins une zone employée pour la détection de la concentration en oxygène. Une seconde couche isolante 12 est prévue à l'extérieur de la première couche isolante 11. Une couche 13 d'élément chauffant est interposée entre la première couche isolante 11 et la seconde couche
isolante 12.
Une surface à ras 110, ayant une rugosité superficielle de 25 gm comme valeur moyenne de dix points de mesure (JIS B0601-1982), est formée sur une partie de la surface extérieure de la première couche isolante 11. Une partie chanfreinée 119 est prévue entre la surface à ras 110 et une surface irrégulière 111 de
la première couche isolante 11.
On expliquera ci-après un procédé de
fabrication du sixième mode de réalisation.
Tout d'abord, de la même manière que dans le premier mode de réalisation, on forme un électrolyte solide 10 en forme de coupe. L'électrode interne 16, l'électrode externe 15 et les autres composants sont formés sur les surfaces des parois intérieure et
extérieure de cet électrolyte solide 10.
Ensuite, la première couche isolante 11 est formée sur la surface de la paroi extérieure de l'électrolyte 10 et la surface de l'électrode externe 15.
2744218
Ensuite, comme représenté en figure 15A, un partie de la surface de la première couche isolante 11 est découpée par un outil d'usinage approprié, par exemple par une meule en diamant, à une zone inférieure donnée del'électrolyte 10. Avec cette opération de coupe, comme représenté en figure 15B, une partie 118 de la surface est partiellement enlevée de la première couche isolante 11, d'o la formation de la surface à ras 110. La partie chanfreinée 119 est prévue de manière à éviter la formation d'une partie à gradin entre la
surface 110 et la surface 111.
Ensuite, de la même manière que dans le premier mode de réalisation, comme représenté en figure C, la couche d'élément chauffant 13 et d'autres sont formées. Ensuite, comme représenté en figure 15D, une seconde couche isolante 12 est prévue. D'autres agencements sont sensiblement identiques à ceux décrits
dans le premier mode de réalisation.
Ensuite, l'effet de la surface à ras 110 de l'élément de détection de la concentration en oxygène sera expliqué en relation avec la durabilité de la couche 13 de l'élément chauffant, en utilisant des échantillons a-c de la présente invention et des
échantillons comparatifs C-a et C-b.
Chacun des échantillons a-c a une surface à ras 110 dont la rugosité superficielle est de 25 gm comme valeur moyenne de dix points mesurés. La couche 13
est prévue sur cette surface 110.
Les exemples de comparaison C-a et C-b comportent la première couche isolante 11 dont la surface n'a pas été particulièrement traitée. La rugosité superficielle Th de ces exemples de comparaison
C-a et C-b est de 45 Jm.
La figure 16 représente un résultat de mesure dans des expériences effectuées pour vérifier la relation entre le courant fourni à la couche de l'élément chauffant et sa durabilité, sous une température de 90oO C. Dans ces expériences, le taux de
46 2744218
changement de la résistance entre les bornes de l'élément chauffant est mesuré à la température ambiante
(20 C 1 C) par un multimètre numérique.
Selon la figure 16, les échantillons a-c ne provoquent pas une variation sensible de la résistance à l'issue d'une durée de 1 000 heures. Cela signifie que ces échantillons, comme élément de détection de la concentration en oxygène, sont excellents quant à leurs durabilités. D'autre part, les échantillons C-a et C-b ont provoqué de grandes variations des valeurs de la
résistance même au bout d'un laps de temps de 50-
heures. Cela signifie que les échantillons C-a et
C-b ont de mauvaises durabilités.
D'après les résultats de ces expériences, on conclut que la présence d'une surface à raz sur la première couche isolante et la formation d'une couche d'élément chauffant sur cette surface à ras sont efficaces pour obtenir un élément de détection de la concentration en oxygène présentant une excellente durabilité.
Comme cela apparaît dans la description
précédente, le sixième mode de réalisation de la présente invention fournit la surface à ras qui est partiellement formée sur la première couche isolante et la couche de l'élément chauffant est formée sur la
surface à ras.
En général, la première couche isolante est formée par une projection de plasma. Ainsi, la surface de la première couche isolante présente un fini irrégulier. Lorsque la couche de l'élément chauffant est prévue sur une surface irrégulière de la première couche isolante, il y a tendance à ce que l'épaisseur de la couche soit dispersée. Une partie fine, c'est-à-dire une zone de résistance élevée, de la couche de l'élément chauffant produira une grande quantité de chaleur. Par conséquent, la température de la couche de l'élément chauffant est localement augmentée aux parties fines qui
peuvent se détériorer prématurément.
En outre, la surface irrégulière de la première couche isolante peut permettre l'entrée de bulles entre la couche de l'élément chauffant et la première couche isolante. A cause de la présence de ces bulles, la couche de l'élément chauffant peut s'enlever de la première couche isolante après la cuisson de la couche de l'élément chauffant. En outre, la chaleur de la couche de l'élément chauffant s'accumule dans la zone enlevée, au lieu d'être transmise régulièrement à l'électrolyte solide. En conséquence, cette zone enlevée est soumise à des températures extraordinairement élevées et se détériorera prématurément. C'est la raison pour laquelle la surface à ras est prévue sur la surface
de la première couche isolante.
La présence de la surface à ras sur la surface de la première couche isolante rend possible la fourniture d'une couche d'élément chauffant ayant une
épaisseur uniforme et une excellente étanchéité à l'air.
Par conséquent, la durabilité de la couche de l'élément chauffant est améliorée. Une pierre de meulage peut être utilisée pour former la surface à ras sur la surface de la première couche isolante. Ou bien, un outil de coupe approprié peut être employé pour former la surface à ras. Lorsque la surface à ras est formée, il y a le risque de la création d'une partie à gradin. S'il y a formation d'une telle partie à gradin, les parties électriques comprenant la couche de l'élément chauffant
et le fil de l'élément chauffant peuvent être brisées.
Pour éliminer ce type de problème, il est préférable de fournir une partie chanfreinée reliant la surface à ras et la surface irrégulière, comme représenté en figures
15A-15D.
D'après les expériences effectuées pour assurer des propriétés optimum de la surface à ras, on conclut que cette surface a une rugosité superficielle
48 2744218
de 0-30 gm comme valeur moyenne de dix points de mesure
(JIS B0601-1982).
Avec la présence de la surface à ras ayant la rugosité superficielle définie ci-dessus, il devient possible d'obtenir une couche d'élément chauffant durable ayant un épaisseur uniforme et une excellente
étanchéité à l'air.
Lorsque la rugosité superficielle de la surface à ras dépasse 30 gm, il y a le risque de détérioration de la durabilité de la couche d'élément chauffant.
Septième mode de réalisation.
Un septième mode de réalisation de la présente invention fournit un élément de détection de la concentration en oxygène ayant une première couche isolante sur laquelle une surface à ras est formée en partie et une couche d'élément chauffant est également
formée sur cette surface à ras.
Comme représenté en figure 17, la surface à ras 110 de l'élément de détection de la concentration en oxygène du septième mode de réalisation est constituée par une couche superficielle 115 prévue sur la première
couche isolante 11.
On expliquera ci-après un procédé de fabrication de cet élément de détection de la
concentration en oxygène.
Tout d'abord, de la même manière que dans le première mode de réalisation, une électrode externe 15, une électrode interne 16 et une première couche isolante 11 sont formées sur les surfaces de la paroi de l'électrolyte solide 10. Alors, une surface à ras 110 est formée sur 1, surface extérieure de la-première
couche isolante 11.
Pour former la surface à ras 110, une pâte ou une bouillie contenant une poudre d'oxyde métallique résistant à la chaleur, utilisée pour former la première
49 2744218
couche isolante 11, est préparée. Cette pâte ou bouillie est appliquée à une zone prédéterminée de la première
couche isolante 11 par pulvérisation ou immersion.
Alors, la pâte ou la bouillie est cuite afin de former la couche superficielle 115. Ensuite, de la même manière que dans le premier mode de réalisation, la couche d'élément chauffant 13 est prévue et la seconde couche isolante 12 est fournie à l'extérieur de la couche 13 de l'élément chauffant, d'o l'obtention d'un élément de détection de la concentration en oxygène. D'autres agencements sont sensiblement similaires à ceux décrits dans le premier
mode de réalisation.
Selon le septième mode de réalisation, il devient possible d'obtenir un élément de détection de la concentration en oxygène ayant une excellente durabilité de la même manière que dans le sixième mode de réalisation. On peut obtenir des fonctions et des effets
similaires à ceux du premier mode de réalisation.
Huitième mode de réalisation.
Un huitième mode de réalisation de la présente invention fournit un élément de détection de la concentration en oxygène ayant une couche d'élément
chauffant constituée de platine et d'or.
L'élément de détection de la concentration en oxygène du huitième mode de réalisation, de la même manière que le premier mode de réalisation qu'on a expliqué précédemment en liaison avec les figures 1A à 3, comprend un électrolyte solide 10 en forme de coupe, une électrode externe 15 prévue sur la surface de la paroi extérieure de l'électrolyte 10, et une électrode interne 16 prévue sur la surface de la paroi fntérieure de l'électrolyte 10. Une première couche isolante 11, formée d'un matIriau poreux perméable aux gaz et électriquement non- conducteur, est prévue sur la surface de l'électrode externe 15 au moins à une zone servant à la détection de la concentration en oxygène. Une seconde couche isolante 12, qui n'est pas conductrice de l'électricité, est prévue à l'extérieur de la première couche isolante 11. Une couche 13 d'élément chauffant est prévue entre la première couche isolante 11 et la
seconde couche isolante i2.
La couche 13 de l'élément chauffant est constituée d'un alliage de platine et d'or. Il est permis que cet alliage contienne, comme additifs, 0,5 à 20 % en poids d'hyaline, et un oxyde métallique (par exemple un oxyde isolant résistant à la chaleur tel que A1203 et un matériau en oxyde conducteur tel que LaSrMnO3 ou LaSrCrO3) suivant un pourcentage en poids de 0,5 à 20. L'addition d'hyaline permet d'améliorer l'étanchéité à l'air de la couche 13 de l'élément chauffant. L'addition de l'oxyde métallique permet
d'améliorer la durabilité à la chaleur de la couche 13.
D'autres agencements sont sensiblement similaires à ceux
du premier mode de réalisation.
On expliquera maintenant la relation entre le matériau de la couche de l'élément chauffant et la réponse de l'élément de détection de la concentration en
oxygène en liaison avec le tableau 2.
Dans le tableau 2, chaque échantillon est un élément de détection de la concentration en oxygène qui comporte une couche 13 d'élément chauffant constituée d'un alliage contenant du platine et de l'or. Le rapport pondéral du platine et de l'or est différent dans chaque échantillon. Les échantillons 2-5 ne comportent aucune couche de l'élément chauffant entre la première couche isolante 11 et la seconde couche isolante 12. La réponse de chaque échantillon est mesurée de la même manière que
dans le premier mode de réalisation.
Comme indiqué dans le tableau 2, les échantillons 2-3 et 2-4 ont une excellente réponse comparable à celle de l'échantillon 2-5. Cependant, les
51 2744218
échantillons 2-1 et 2-2 sont inférieurs quant à leurs réponses. D'après ce qui précède, on conclut que la formation de la couche de l'élément chauffant par un alliage de platine et d'or avec un rapport prédéterminé du mélange est avantageuse pour obtenir un élément de détection de la concentration en oxygène ayant une
réponse excellente.
*Tableau 2.
Echantillon N Rapport pondérai de Au/Pt dans Réponse
la couche de l'élément chauf-
fant
2-1 0/100 X
2-2 0,2/99,9 X
2-3 0,5/99,5 O
2-4 2/98 0
2-5 -o
Neuvième mode de réalisation.
Un neuvième mode de réalisation de la présente invention fournit un élément de détection de la concentration en oxygène ayant une couche d'élément
chauffant construite en couches multiples.
Comme représenté en figure 18, l'élément de détection de la concentration en oxygène du neuvième mode de réalisation comprend, ainsi que l'électrolyte solide en forme de coupe avec des électrodes interne et externe formées sur les surfaces de ses parois intérieure et extérieure, une première couche isolante 11 formée sur l'électrode externe au moins dans la zone utilisée pour la détection de la concentration en oxygène. Une seconde couche isolante 12 est prévue à l'extérieur de la première couche isolante 11. La couche 13 de l'élément chauffant est prévue entre la première
couche isolante 11 et la seconde couche isolante 12.
La couche 13 de l'élément chauffant comprend une première couche 31 et une seconde couche 32. La première couche 31 a une épaisseur d'environ 8 pim et est
prévue directement sur la première couche isolante 11.
La seconde couche 32 a une épaisseur d'environ 10-60 gm
et est placée sur la première couche 31.
Ces première et seconde couches 31 et 32 sont constituées d'un alliage contenant principalement du platine et de l'or. La première couche 31 comprend % en poids d'hyaline, comme additif. La seconde
couche 32 comprend 5 % en poids d'hyaline comme additif.
Les autres agencements sont sensiblement identiques à
ceux du premier mode de réalisation.
Selon l'élément de détection de la concentration en oxygène du neuvième mode de réalisation, la première couche 31 est mise directement en contact avec la première couche isolante 11 et contient de l'hyaline dont le rapport pondéral est relativement élevé. D'autre part, la seconde couche 32 est espacée de la première couche isolante 11 et contient de l'hyaline dont le rapport pondéral est
relativement petit.
L'addition d'hyaline sert principalement à renforcer l'étanchéité à l'air de la couche 13 de l'élément chauffant vis-à-vis de la première couche isolante 11. Cependant, l'hyaline même n'est pas un matériau conducteur de l'électricité. Par conséquent, la présence d'hyaline peut réduire l'efficacité du
chauffage de la couche 13.
Compte-tenu de ce qui précède, la première couche 31 de l'élément chauffant contient une- quantité relativement grande d'hyaline pour fournir une étanchéité à l'air satisfaisante. D'autre part, la seconde couche 32 de l'élément chauffant contient une quantité relativement petite de l'hyaline, et il n'est pas nécessaire que la seconde couche 32 possède une étanchéité à l'air élevée, plutôt que d'augmenter l'efficacité du chauffage. Ainsi, le neuvième mode de réalisation permet de réaliser un élément de détection de la concentration en oxygène qui satisfait toutes les conditions de l'efficacité du chauffage et de
l'étanchéité à l'air pour la première couche isolante.
D'autres agencements sont sensiblement similaires à ceux
décrits dans le premier mode de réalisation.
La figure 19 représente une variante du neuvième mode de réalisation, selon laquelle la première couche 31 de l'élément chauffant est placée sur la seconde couche 32 de l'élément chauffant pour constituer
une construction à trois couches.
La figure 20 représente une autre variante du neuvième mode de réalisation, selon laquelle la première couche 31 de l'élément chauffant est prévue entièrement autour de la seconde couche 32 de l'élément
chauffant pour enfermer cette seconde couche 32.
Les deux exemples des variantes ci-dessus permettent d'obtenir des fonctions et des effets similaires à ceux de l'élément de détection de la
concentration en oxygène qu'on représente en figure 18.
La construction à couche multiple qu'on décrit dans le neuvième mode de réalisation peut être appliquée
également à la partie à fil de l'élément chauffant.
Dixième mode de réalisation.
Un dixième mode de réalisation de la présente invention fournit un élément de détection de la concentration en oxygène ayant un fil d'élément
chauffant en or.
L'élément de détection de la concentration en oxygène du dixième mode de réalisation, de la même manière que le premier mode de réalisation expliqué précédemment en liaison avec les figures 1A à 3, comprend un électrolyte solide 10 en forme de coupe, une électrode externe 15 prévue sur la surface de la paroi extérieure de l'électrolyte 10, et une électrode interne 16 prévue sur la surface de la paroi intérieure de l'électrolyte 10. Une première couche isolante 11, constituée d'un matériau poreux perméable aux gaz et non-conducteur de l'électricité, est prévue sur la surface de l'électrode externe 15 au moins dans une zone qui est utilisée pour la détection de la concentration en oxygène. Une seconde couche isolante 12, qui est non conductrice de l'électricité, est prévue à l'extérieur de la première couche isolante 11. Une couche 13 d'élément chauffant est fournie entre la première couche
isolante 11 et la seconde couche isolante 12.
La couche 13 de l'élément chauffant est prévue dans la zone de l'extrémité fermée 101 de l'électrolyte solide 10. Des bornes d'élément chauffant 131 et 132 sont prévues sur la partie cylindrique 102 de l'électrolyte 10. Les bornes 131 et 132 sont connectées via un fil d'élément chauffant 130 à la couche 13. La couche 13 est constituée d'un alliage de platine et d'or. Le fil 130 de l'élément chauffant et les bornes
131 et 132 de l'élément chauffant sont en or.
Le fil de l'élément chauffant peut contenir, comme additifs, 0,5 à 20 % en poids d'hyaline, et un oxyde métallique (par exemple un oxyde isolant résistant à la chaleur tel que A1203 et un matériau en oxyde conducteur tel que LaSrMnO3 ou LaSrCrO3) dans une
quantité de 0,5 à 20 % en poids.
L'addition d'hyaline est efficace pour augmenter l'étanchéité à l'air de la couche 13 de l'élément chauffant. L'addition de l'oxyde métallique permet d'améliorer la durabilité à la chaleur de la couche 13. D'autres agencements sont sensiblement
identiques à ceux du premier mode de réalisation.
Selon l'élément de détection de la concentration en o:cygène du dixième mode de réalisation, le fil 130 de l'élément chauffant est en or. Cela permet de supprimer l'action catalytique dans le fil 130. Par
2744218
conséquent, il devient possible d'éviter que le fil 130 ne soit détérioré ou rompu sous l'effet du dépôt de
carbone dans le fil.
En outre, selon l'élément de détection de la concentration en oxygène du dixième mode de réalisation, le fil 130 de l'élément chauffant est en or et la couche 13 de l'élément chauffant est un alliage de platine et d'or. Par conséquent, la production de chaleur est concentrée dans la couche 13 car cette couche a une résistance électrique plus élevée. L'énergie électrique fournie à la couche 13 et au fil 130 peut être consommée efficacement pour le chauffage de l'électrode externe 15. D'autres agencements sont sensiblement identiques à ceux qu'on a décrits dans le premier mode de
réalisation.
Onzième mode de réalisation.
Un onzième mode de réalisation de la présente invention fournit des modifications des couches de l'élément chauffant, des fils de l'élément chauffant
et des bornes de l'élément chauffant.
Comme représenté dans la vue en développement des figures 21 à 27, l'élément de détection de la concentration en oxygène peut comporter diverses couches 13 d'élément chauffant et des fils
associés 130 et des bornes 131 et 132.
Selon les exemples décrits dans les figures 21 à 23, la couche 13 de l'élément chauffant a une largeur relativement faible et est agencée sous la forme
d'un motif en dents de peigne.
Une couche 13 d'élément chauffant décrite en figure 24 comporte une couche plane ayant une surface relativement grande. Dans les exemples décrits dans les figures 25-27, une multitude de fentes sont ménagées sur la couche plane qu'on décrit en figure 24. D'autres agencements sont sensiblement identiques à ceux décrits
dans le premier mode de réalisation.
56 2744218
On expliquera ci-après les fonctions et les
effets du onzième mode de réalisation.
Comme représenté en figures 21-23, lorsque la couche 13 de l'élément chauffant est réalisée sous la forme des dents d'un peigne, le gaz mesuré peut être introduit dans les intervalles de la couche 13. Par conséquent, le gaz mesuré peut être introduit régulièrement à partir de la seconde couche isolante via la couche de l'élément chauffant dans l'électrode externe, et peut être régulièrement déchargé dans la direction opposée. En d'autres termes, un élément de détection du rapport air-carburant ayant une réponse
excellente peut être obtenu.
La couche 13 de l'élément chauffant qu'on décrit en figure 24 est avantageuse en ce sens que
l'électrode externe peut être chauffée uniformément.
Cela est efficace pour réduire la contrainte interne dans les couches isolantes. Ainsi, il devient possible d'éviter le fendillement des couches isolantes. Ainsi,
la fiabilité de l'élément de détection du rapport air-
carburant peut être améliorée.
Les couches 13 de l'élément chauffant qu'on décrit en figures 25-27 permettent d'introduire régulièrement le gaz mesuré par l'intermédiaire des fentes 138. En outre, des fonctions et des effets similaires à ceux du premier mode de réalisation peuvent
être obtenus.
Douzième mode de réalisation.
On expliquera un douzième mode de réalisation de la présente invention en liaison avec les figures 28A à 33. Un élément de détection de la concentration en oxygène du douzième mode de réalisation est un élément de détection du rapport air-carburant du
type à limitation de courant.
Comme représenté en figures 28A et 28B, l'élément de détection de la concentration en oxygène
57 2744218
comprend un électrolyte solide 10 en forme de coupe, ayant une extrémité (c'est-à-dire la partie supérieure) ouverte et son autre extrémité (c'est-à-dire sa partie inférieure) fermée, une électrode externe 15 prévue sur la surface de la paroi extérieure de cet électrolyte solide 10 et exposée au gaz mesuré, et une électrode interne 16 prévue sur la surface de la paroi intérieure de l'électrolyte 10 en relation de vis-à-vis avec
l'électrode externe 15 via l'électrolyte 10.
Comme représenté en figure 29, une première couche isolante 11, constituée d'un matériau poreux perméable aux gaz et non conducteur, est prévue sur la surface de l'électrode externe 15 au moins à une zone utilisée pour la détection de la concentration en oxygène. Une couche isolante non conductrice de l'électricité 12 est prévue à l'extérieur de la première couche isolante 11. Une couche 13 d'élément chauffant est interposée entre la première couche isolante 11 et
la seconde couche isolante 12.
Toute la surface de la couche 13 est recouverte par une couche de protection contre les gaz 137 ayant une perméabilité aux gaz inférieure à celle de la première couche isolante 11. La couche 137 a une épaisseur de 20 jim et un taux de porosité égal ou inférieur à 1 %, et est constituée de verre au borosilicate. L'électrolyte solide 10, comme représenté n figures 28A et 28B, comprend une extrémité fermée 101 autour de laquelle l'électrode externe 15 est enroulée cylindriquement, et une partie cylindrique 102 ayant un
diamètre supérieur à celui de l'extrémité fermée 101.
Une partie à rebord 19 est prévue sur la surface extérieure cylindrique de la partie cylindrique 102 de manière à être radialement en saillie vers l'extérieur à
son centre.
L'électrolyte solide 10 comporte un fil 150 d'électrode externe et une borne 161 d'électrode externe
qui s'étendent à partir de l'électrode externe 15.
58 2744218
La couche 13 de l'élément chauffant, comme représenté en figure 30, est prévue sur l'électrode externe 15 via la première couche isolante 11. Il y a des bornes d'élément chauffant 131 et 132 qui sont prévues sur la surface de la partie cylindrique 102 de l'électrolyte solide 10, chacune des bornes 131 et 132 s'étendant le long de la surface de la paroi extérieure de l'électrolyte 10 et étant connectée à la couche 13 de
l'élément chauffant via un fil d'élément chauffant 130.
Comme représenté en figures 28A, 28B et 29, une couche 137 de protection contre les gaz recouvre toute la surface du fil 130 de l'élément chauffant ainsi
que la couche 13 de l'élément chauffant.
Comme représenté en figures 28A, 28B et 30, le fil 130, les bornes 131 et 132 de l'élément chauffant ont une largeur plus grande que la couche 13 de l'élément chauffant. En outre, les bornes 131 et 132 sont connectées aux deux extrémités d'une couche allongée simple 13 de l'élément chauffant. Une tension positive est appliquée par la borne 131, alors qu'une
tension négative l'est par l'autre borne 132.
Les première et seconde couches isolantes 11 et 12 sont prévues audessous de la partie à rebord 19
de l'électrolyte solide 10.
Le détecteur 2 de la concentration en oxygène incorporant l'élément 1 de détection de la concentration en oxygène du douzième mode de réalisation présente le même agencement que le premier mode de
réalisation de la figure 4.
On expliquera maintenant un procédé de fabrication de l'élément 1 de détection de la
concentration en oxygène qu'on a décrit ci-dessus.
Tout d'abord, une matière de départ, telle que ZrO2, est pressurisée et moulée sous la forme d'une coupe. Alors, le matériau moulé est cuit à une
température de 1 400 C-1 600 C afin d'obtenir l'électro-
lyte solide 10 sou:; forme de coupe.
L'électrode interne 16, l'électrode externe , les fils d'électrode et les bornes d'électrode sont formés sur les surfaces des parois intérieure et extérieure de l'électrolyte 10 par pulvérisation ou revêtement avec une poudre d'un métal noble, tel que Pt. Ensuite, une première couche isolante 11 est formée par projection en plasma d'une poudre d'un oxyde métallique résistant à la chaleur, tel qu'un spinelle de magnésie-alumine, sur la surface de la paroi extérieure
de l'électrolyte 10 à une zone prédéterminée située au-
dessous de la partie à rebord 19 et à la surface de
l'électrode externe 15.
Ensuite, une pâte "a" contenant du platine pour former la couche 13 de l'élément chauffant ou analogue est préparée. En même temps, une pâte "b" contenant du verre au borosilicate pour former la couche
137 de protection contre les gaz est préparée.
Tout d'abord, la pâte "b" est appliquée à la surface de la paroi de l'électrolyte 10 suivant un motif
représenté dans la vue en développement de la figure 30.
Alors, la pâte "'a" est accumulée sur la surface de la pâte "b". En outre, la pâte "b" est accumulée sur la surface de la pâte "a" de manière à former la structure
représentée en figure 29.
Ensuite, en traitant thermiquement ces pâtes à une température de 900-1 100 C, la couche 13 de l'élément chauffant, le fil 130 de l'élément chauffant, la borne 131 de l'élément chauffant et la couche 137 de
protection contre les gaz sont formés.
Ensuite, une seconde couche isolante 12 est formée par projection en plasma de la poudre d'oxyde métallique résistant à la chaleur ci-dessus sur la couche 137 de protection contre les gaz et la première couche isolante 11. Grâce au traitement ci-dessus, l'élément 1 de détection de la concentration en oxygène
du douzième mode de réalisation est obtenu.
On expliquera maintenant les caractéris- tiques de l'élémentt 1 de détection de la concentration
2744218
en oxygène du douzième mode de réalisation de la présente invention en liaison avec les résultats
d'évaluation indiqués dans le tableau 3.
Dans le tableau 3, les échantillons 3-1 à 3-4 et 3-7 sont des éléments de détection de la concentration en oxygène qui sont fabriqués selon le douzième mode de réalisation de la présente invention, mais sont différents quant aux épaisseurs et aux taux de porosité de la couche 137. L'échantillon 3-5 est un élément de détection de la concentration en oxygène semblable aux échantillons 3-1 à 3-4 et 3-7 ci- dessus, mais différent en ce sens qu'il n'y a aucune couche de protection contre les gaz autour de la couche 13 de l'élément chauffant. Les échantillons 3-6 et 3-8 sont des exemples de comparaison. D'autre part, l'échantillon 3-9 est un élément 9 de détection de la concentration en oxygène représenté en figures 34 et 35 qui comprend l'électrolyte solide 90, l'électrode externe 95 prévue sur la surface de la paroi extérieure de l'électrolyte 90, l'électrode interne 96 prévue sur la surface de la paroi intérieure de l'électrolyte 90, et la couche isolante 91 prévue sur la surface de l'électrode externe 95. L'élément 9 de détection de la concentration en oxygène comprend une chambre intérieure 92 pour introduire un gaz de référence. Un élément chauffant 99 analogue à un bâton rond est inséré dans cette chambre 92 et y est fixé. L'élément chauffant 99 est constitué de nitrure de silicium dans lequel est impliqué un
élément chauffant.
L'évaluation des performances est effectuée pour chacune d'une réponse "R (riche) - P (pauvre)", une réponse "P (pauvre) - R (riche)" et un "courant de sortie". Dans l'évaluation de la "réponse R-P" et de la "réponse P-R", les échantillons 3-1 à 3-8 sont incorporés dans le détecteur de concentration en oxygène (figure 4) qui est installé dans le système d'échappement d'un moteur à 6 cylindres de 2 000 cm3. La
61 2744218
quantité du carburant injecté par un injecteur de ce moteur varie largement, à une vitesse du moteur de
1 100 trm, de manière à faire passer le rapport air-
carburant de 14 à 15 (pour le test de "réponse R-P") et de 15 à 14 pour le test de la "réponse P-R") afin de mesurer le temps de réponse du détecteur de la concentration en oxygène. Un échantillon ayant un temps de réponse égal ou inférieur à 200 ms est représenté par "O", alors qu'un échantillon ayant un temps de réponse supérieur à 200 ms est représenté par "X" dans le
tableau 3.
Lorsque la valeur du courant de sortie du détecteur de la concentration en oxygène (du type à limitation de courant) qu'on décrit ci-dessus provoque S15 une variation de la largeur de 100 en réponse au changement du rapport entre air et carburant, le temps de réponse est défini par le temps nécessaire pour atteindre un point à 63 % de la largeur totale du changement à partir du moment o il y a variation du
rapport entre air et carburant.
En outre, le courant de sortie de chaque élément de détection dans la concentration en oxygène est mesuré lorsque le rapport entre air et carburant est 15. Un échantillon ayant un courant de sortie dans la gamme 6-8 mA est représenté par "0", alors que les autres échantillons sont représentés par "X" dans le
tableau 3.
D'après les résultats du tableau 3, les échantillons 3-1 à 3-4 et 3-7 ont des performances convenables pour ce qui concerne la "réponse R-P", la "réponse P-R" ainsi que pour le "courant de sortie", et par conséquent ils sont excellents comme élément de détection de la concentration en oxygène. L'échantillon 3-6 a un mauvais "courant de sortie" à cause de l'importance de son épaisseur. Cela est un inconvénient en ce sens que la précision de la détection est abaissée. L'échantillon 3-8 a une mauvaise "réponse R-P et une mauvaise réponse P- R" à cause de la minceur de son épaisseur et du taux élevé de la porosité de la
couche de protection contre les gaz.
L'échantillon 3-9, bien qu'ayant donné des performances satisfaisantes, est inférieur en ce qui concerne son aptitude à l'échauffement comme on l'a
décrit précédemment.
Quelle que soit la relation entre le courant de limitation et le rapport entre air et carburant, il n'y a aucune différence sensible entre le douzième mode de réalisation et la tchnique antérieure de la même manière que pour la première invention représentée en
figure 6.
La figure 31 représente des formes d'onde de sortie de l'élément 1 de détection de la concentration en oxygène (échantillon 3-1) du douzième mode de réalisation et de l'élément de détection de la concentration en oxygène (échantillon 3-5) n'ayant aucune couche 137 de protection contre les gaz en relation avec le minutage du changement du rapport entre
air et carburant.
Selon le résultat de la figure 31, l'élément de détection de la concentration en oxygène du douzième mode de réalisation est excellent en ce qui concerne la caractéristique de réponse passant par le point stoechiométrique, grâce à la présence de la couche de protection contre les gaz qui recouvre la couche de
l'élément chauffant.
TABLEAU 3
Echan- Couche de protection Résultat tillon contre les qaz No Epais- Taux de poro- Réponse Réponse Courant
seur sité R-P P-R de sor-
_______ __tie 3-1 20 pm1 % ou moins 120 ms 130 msO O
_
3-2 50 pm1 % ou moins 130 ms i0 140 ms0 O 3-3 100.m 1% ou moins 150 ms 0 170 ms0 O 3-4 20 pim 4 % 160 ms 0 180 msOJ O 3-5 -------- 350 ms X 370 ms X O 3-6 200 zm1 % ou moins 160 ms 0180 msO X 3-7 20 pm 5 % 180 ms O200 msO O 3-8 20 m 7 % 340 ms X360 msX O 3-9 ----------- 100 ms 0 105 ms O O On expliquera maintenant les fonctions et les effets du douzième mode de réalisation. Selon le douzième mode de réalisation, la couche 13 de l'élément chauffant est prévue entre la première couche isolante 11 et la seconde couche isolante 12. Toute la surface de la couche 13 est recouverte par la couche 137 de protection contre les gaz. Cet agencement est efficace pour éviter que les gaz mesurés ne soient en contact direct avec la couche 13. En conséquence, l'oxygène contenu dans le gaz mesuré peut atteindre avec sûreté l'électrode externe 15 sans être absorbé par la couche 13. Par conséquent, la variation de la concentration en oxygène dans le gaz mesuré peut être rapidement détectée par l'élément 1 de détection de la concentration en oxygène.
64 2744218
En outre, la distance entre la couche 13 de l'élément chauffant et l'électrolyte solide 10 a une valeur de plusieurs centaines de pm. Par conséquent, la majeure partie de la chaleur produite par la couche 13 est rapidement transmise à l'électrode externe 15. En conséquence, l'élément 1 de détection de la concentration en oxygène présente une excellente
aptitude à l'échauffement.
En outre, la couche 13 n'est pas exposée à la surface extérieure de l'élément 1 de détection de la concentration en oxygène, et est recouverte par la seconde couche isolante 12. Ainsi, il devient possible de supprimer la perte de l'énergie thermique produite
par la couche 13.
Comme on l'a expliqué ci-dessus, le douzième mode de réalisation de la présente invention fournit un élément de détection du rapport aircarburant ayant une excellente aptitude à l'échauffement et une réponse fiable. La couche de protection contre les gaz du douzième mode de réalisation peut être appliquée à un élément de détection du type à cellule de la concentration en oxygène (se reporter à la figure 7). On
obtient des fonctions et des effets similaires.
Les figures 32A et 32B représentent des variantes du douzième mode de réalisation. Selon l'exemple de la figure 32A, la couche 137 de protection contre les gaz est prévue seulement sur une surface se limitant à la première couche isolante 11. Selon l'exemple de la figure 23B, la couche 137 est prévue sur une autre surface se limitant à la seconde couche isolante 12. La figure 33 représente un autre exemple qui est pratiquement la combinaison des exemples des
figures 32A et 32B.
En outre, il est préférable que la couche de protection contre les gaz soit constituée d'un oxyde minéral résistant à la chaleur ayant un taux de porosité non supérieur à 5 %. Cela est avantageux pour éviter
2744218
avec sûreté que le gaz mesuré ne soit en contact avec la couche de l'élément chauffant, et pour obtenir une couche de protection contre les gaz ayant une excellente durabilité. Si le taux de la porosité dépasse 5 %, il y a le risque que la fonction de protection contre les gaz ne soit pas assurée avec sûreté. Par consequent, il est préférable d'établir le taux de la porosité à une valeur
aussi faible que possible.
En outre, il est préférable que l'oxyde minéral résistant à la chaleur soit du verre tel que le verre au borosilicate et le flint glass, ou une céramique, telle que A1203, A1203-SiO2. Ces matériaux peuvent protéger le platine de la couche de l'élément
chauffant contre le gaz mesuré.
Lorsque du verre est choisi comme oxyde minéral résistant à la chaleur, il est préférable d'ajouter un élément bivalent ayant un rayon ionique élevé, tel que Ba, Pb, Sr, Ca, Cd. Cela est efficace pour éviter la conductivité électrique de la couche de protection contre les gaz (c'est-à-dire la couche
contenant l'élément chauffant).
Lorsqu'on choisit le verre comme oxyde minéral résistant à la chaleur, il est préférable d'employer un verre cristallisé car la durabilité à la chaleur de la couche de l'élément chauffant peut être améliorée. De plus, il est préférable que la couche de
protection contre les gaz ait une épaisseur de 1-1OO pm.
Avec cette dimension, il devient possible de satisfaire tant les conditions permettant d'éviter que le gaz mesuré soit en contact avec la couche de l'élément chauffant que de l'obtention d'une aptitude à la diffusion convenable du gaz mesuré dans la couche
isolante.
Lorsque l'épaisseur est inférieure à 1 gm, il est difficile de fournir une couche uniforme. Cela peut se traduire par une défaillance dans la protection
66 2744218
du gaz mesuré en contact avec la couche de l'élément chauffant. D'autre part, lorsque l'épaisseur est supérieure à 100 mm, l'aptitude à la diffusion du gaz mesuré est aggravée et par conséquent le courant de sortie de l'élément de détection de la concentration en
oxygène peut être atténué.
La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de
variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art.
67 2744218

Claims (21)

REVENDICATIONS
1 - Elément de détection du rapport entre air et carburant, caractérisé en ce qu'il comprend: - un électrolyte solide (10) ayant la forme d'une coupe avec une extrémité ouverte et son autre extrémité fermée; - une électrode externe (15) prévue sur la surface de la paroi extérieure de l'électrolyte solide (10) de manière à être exposée au gaz mesuré; - une électrode interne (16) prévue sur la surface de la paroi intérieure de l'électrolyte solide (10) en relation de face à face avec l'électrode externe (15); une première couche isolante (11) prévue sur l'électrode externe (15) au moins dans une zone utilisée pour la détection du rapport entre air et carburant, la première couche isolante (11) étant constituée d'un matériau poreux perméable aux gaz et non conducteur; - une seconde couche isolante (12) prévue à l'extérieur de la première couche isolante (11), la seconde couche isolante (12) étant non conductrice, et - une couche d'élément chauffant (13) prévue entre la première couche isolante (11) et la seconde
couche isolante (12).
2 - Elément de détection selon la revendication 1, dans lequel la seconde couche isolante (12) est constituée d'un matériau poreux perméable aux
gaz.
3 - Elément de détection selon la revendication 1, dans lequel la seconde couche isolante (12) est constituée d'un matériau poreux imperméable aux gaz. 4 - ELément de détection selon l'une
quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la
première couche isolante (11) a une épaisseur de 10-
900 gmn et un taux de porosité de 1-50 %.
68 2744218
- Elément de détection selon l'une
quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la
couche de l'élément chauffant (13) est constituée d'un
matériau conducteur et d'hyaline.
6 - Elément de détection selon l'une
quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la
couche de l'élément chauffant (13) est constituée d'un matériau conducteur, et ce matériau conducteur contient au moins l'une d'une poudre d'un métal noble et d'une
poudre d'un oxyde du type perovskite.
7 - Elément de détection selon l'une
quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la
couche de l'élément chauffant (13) est en fil métallique
ou en clinquant métallique.
8 - Elément de détection selon l'une
quelconque des revendications 1 à 7, comprenant en outre
un fil d'élément chauffant (130) connecté à la couche d'élément chauffant (13), un fil d'électrode externe (150) connecté à l'électrode externe (15), et un fil d'électrode interne (160) connecté à l'électrode interne (16), caractérisé en ce que le fil d'élément chauffant (13), l'électrode externe (15) et l'électrode interne (16) sont prévus sur les surfaces des parois de
l'électrolyte solide (10).
9 - Elément de détection selon l'une
quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel
l'électrolyte solide (10) comporte une extrémité fermée (101) plus proche de l'autre extrémité et une partie cylindrique (102) formée à une partie intermédiaire, et l'élément chauffant (13) est prévu dans une zone donnée de l'extrémité fermée (101) alors qu'une borne d'élément chauffant (131) est prévue sur la partie cylindrique (102), et la borne d'élément chauffant (131) est connectée à la couche d'élément chauffant (1l) via un
fil d'élément chauffant (130).
- Elément de détection selon l'une
quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la
première couche isolante (11) est formée sur la surface
69 2744218
de la paroi extérieure de l'électrolyte solide (10) de manière à s'étendre jusqu'à une zone de la borne (131)
de l'élément chauffant.
11 - Elément de détection selon l'une
quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel une
surface à ras (110) est formée en partie sur la première couche isolante (11), et la couche d'élément chauffant
(13) est formée sur la surface à ras (110).
12 - Elément de détection selon la revendication 11, dans lequel la surface à ras (110) a
une rugosité superficielle de 0-30 pm.
13 - Elément de détection selon l'une
quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel la
couche d'élément chauffant (13) a une force d'absorption de l'oxygène plus faible que celle de l'électrode
externe (10).
14 - Elément de détection selon la revendication 13, dans lequel la couche d'élément chauffant (13) est constituée d'un alliage comprenant le platine et l'or, avec un taux du mélange de l'or dans la
gamme de 0,5-50 % en poids.
- Elément de détection selon la revendication 13, dans lequel la couche d'élément chauffant (13) contient du platine et au moins un constituant choisi dans le groupe formé par Pd, Rh
et Ir.
16 - Elément de détection selon la revendication 8, dans lequel le fil d'élément chauffant (130) et le fil d'électrode externe (150) ont une action catalytique d'oxydation et de réduction du gaz mesuré
inférieure à celle de l'électrode externe (15).
17 - Elément de détection selon la revendication 16, dans lequel le fil (130) de l'élément
chuffant est en or.
18 - Elément de détection selon la revendication 16, dans lequel le fil (130) de l'élément chauffant est formé' d'un alliage contenant de l'or et au
2744218
moins d'un constituant choisi dans le groupe comprenant
Pt, Pd, Rh et Ir.
19 - Détecteur du rapport air-carburant
comprenant un élément de détection du rapport air-
carburant (1) et un logement (20) recevant l'élément de détection du rapport air-carburant, caractérisé en ce que:
l'élément (1) de détection du rapport air-
carburant comporte: - un électrolyte solide (10) ayant la forme d'une coupe avec une extrémité ouverte et son autre extrémité fermée; - une électrode externe (15) prévue sur la surface de la paroi extérieure de l'électrolyte solide (10) et exposée au gaz mesuré; - une électrode interne (16) prévue sur la surface de la paroi intérieure de l'électrolyte solide (10) en relation de vis-à-vis avec l'électrode externe (15); - une première couche isolante (11) prévue sur l'électrode externe (15) au moins dans une zone utilisée pour la détection du rapport air-carburant, la première couche isolante (11) étant constituée d'un matériau poreux perméable aux gaz et non conducteur; - une seconde couche isolante (12) prévue à l'extérieur de la première couche isolante (11), la seconde couche isolante (12) étant non conductrice, et - une couche (13) d'élément chauffant prévue entre la première couche isolante (11) et la seconde
couche isolante (12).
- Détecteur selon la revendication 19,
dans lequel l'élément de détection du rapport air-
carburant (11) est directement supporté par le logement (20). 21 Détecteur selon la revendication 19,
dans lequel l'élément de détection du rapport air-
carburant (1) est directement supporté par le logement
(20) via une rondeLle métallique (211).
71 2744218
22 - Détecteur selon la revendication 19,
dans lequel l'élément de détection du rapport air-
carburant (1) est indirectement supporté par le logement
(20) via un isolant (216).
23 - Détecteur selon l'une quelconque des
revendications 19 à 22, dans lequel la seconde couche
isolante (12) est formée le long de la surface extérieure de la première couche isolante (11) de manière à s'étendre jusqu'à une zone o l'élément de détection du rapport air-carburant (1) est supporté sur
le logement (20).
24 - Elément de détection du rapport air-
carburant comprenant: - un électrolyte solide (10) ayant la forme d'une coupe avec une extrémité ouverte et son autre extrémité fermée; - une électrode externe (15) prévue sur la surface de la paroi extérieure de l'électrolyte solide (10) de manière à être exposée au gaz mesuré; - une électrode interne (16) prévue sur la surface de la paroi intérieure de l'électrolyte solide (10) en relation de vis-à-vis avec l'électrode externe (15); - une première couche isolante (11) prévue sur l'électrode externe (15) au moins dans la zone utilisée pour la détection du rapport air-carburant, la première couche isolante (11) étant constituée d'un matériau poreux perméable aux gaz et non conducteur; - une seconde couche isolante (12) prévue à l'extérieur de la première couche isolante (11), la seconde couche isolante (12) étant non conductrice, - une couche (13) d'élément chauffant prévue entre la première couche isolante (11) et la seconde couche isolante (12); et - une couche de protection contre les gaz (132) prévue sur au moins une partie de la surface de la couche (13) d'élément chauffant, cette couche de
72 2744218
protection (137) ayant une perméabilité aux gaz
inférieure à celle de la première couche isolante (11).
- Elément de détection selon la revendication 24, dans lequel la couche de protection contre les gaz (137) est appliquée entièrement à la
surface de la couche (13) d'élément chauffant.
26 - Elément de détection selon la revendication 24 ou 25, dans lequel la couche de protection contre les gaz (137) est constituée d'un oxyde minéral résistant à la chaleur, ayant un taux de
porosité non supérieur à 5 %.
27 - Elément de détection selon la revendication 26, dans lequel l'oxyde minéral résistant
à la chaleur est le verre ou une céramique.
28 - Elément de détection selon l'une
quelconque des revendications 24 à 27, dans lequel la
couche de protection contre les gaz (137) a une
épaisseur de 1-100 Pm.
FR9701047A 1996-01-31 1997-01-31 Detecteur de rapport air-carburant Expired - Fee Related FR2744218B1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3901196 1996-01-31
JP8736896 1996-03-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2744218A1 true FR2744218A1 (fr) 1997-08-01
FR2744218B1 FR2744218B1 (fr) 2000-01-14

Family

ID=26378320

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR9701047A Expired - Fee Related FR2744218B1 (fr) 1996-01-31 1997-01-31 Detecteur de rapport air-carburant

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5935399A (fr)
DE (1) DE19703636B4 (fr)
FR (1) FR2744218B1 (fr)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19744224C2 (de) * 1997-09-15 1999-12-23 Heraeus Electro Nite Int Sensor zur Messung von Gaskonzentrationen
EP0987545A1 (fr) * 1997-09-15 2000-03-22 Heraeus Electro-Nite International N.V. Capteur de gaz en forme de tube avec des surfaces de détection et de chauffage imprimées
JP3621280B2 (ja) * 1998-12-16 2005-02-16 株式会社日立ユニシアオートモティブ 空燃比センサの活性診断装置
JP3686272B2 (ja) * 1998-12-21 2005-08-24 株式会社日立製作所 空燃比センサ及びこれを用いたエンジン燃焼制御システム
US6222166B1 (en) * 1999-08-09 2001-04-24 Watlow Electric Manufacturing Co. Aluminum substrate thick film heater
US6401521B1 (en) * 1999-10-27 2002-06-11 Delphi Technologies, Inc. Method of preventing movement of a planar sensor element packaged in a mat support
JP2001289814A (ja) * 2000-02-01 2001-10-19 Denso Corp ガスセンサ
JP4344101B2 (ja) * 2001-02-14 2009-10-14 Ｏｋｉセミコンダクタ株式会社 配線構造部
JP3782031B2 (ja) * 2002-03-29 2006-06-07 株式会社日立製作所 空燃比検出装置
JP3863467B2 (ja) * 2002-07-22 2006-12-27 本田技研工業株式会社 排ガスセンサの温度制御装置
US6843105B1 (en) * 2003-06-30 2005-01-18 Robert Bosch Corporation Contact pin for exhaust gas sensor
US7404883B2 (en) 2004-04-12 2008-07-29 Robert Bosch Gmbh Insulation bushing assembly for an exhaust gas sensor
US8257564B2 (en) * 2004-11-30 2012-09-04 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Gas sensor, and gas sensor manufacturing method
US20060228495A1 (en) * 2005-04-12 2006-10-12 Robert Bosch Gmbh Method of manufacturing an exhaust gas sensor
US7887684B2 (en) * 2005-07-06 2011-02-15 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Lamination-type gas sensor element and gas sensor
US8077475B2 (en) * 2007-09-27 2011-12-13 Infineon Technologies Ag Electronic device
DE102007058565B4 (de) * 2007-11-30 2012-02-16 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Anordnung und Verfahren zur Bestimmung des Sauerstoffpartialdrucks in einem Gasgemisch
ITBO20120111A1 (it) * 2012-03-06 2013-09-07 Magneti Marelli Spa Metodo di controllo di una trasmissione manuale automatica provvista di un dispositivo di blocco di parcheggio
JP5829159B2 (ja) 2012-03-16 2015-12-09 株式会社デンソー ガスセンサ素子及びその製造方法
JP5892105B2 (ja) 2013-04-12 2016-03-23 株式会社デンソー Ａ／ｆセンサ素子及びその製造方法
JP6655515B2 (ja) * 2016-09-23 2020-02-26 日本碍子株式会社 ガスセンサ
JP6702342B2 (ja) * 2017-04-21 2020-06-03 株式会社デンソー ガスセンサ

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4121988A (en) * 1975-12-19 1978-10-24 Nippondenso Co., Ltd. Oxygen sensor
US4379741A (en) * 1980-07-11 1983-04-12 Nippondenso Co., Ltd. Oxygen concentration sensor
EP0309067A2 (fr) * 1983-11-18 1989-03-29 Ngk Insulators, Ltd. Dispositif électrochimique

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4076608A (en) * 1976-11-04 1978-02-28 Nissan Motor Company, Limited Oxygen sensor
US4177112A (en) * 1978-03-27 1979-12-04 Nippondenso Co., Ltd. Oxygen concentration detector and method of use thereof
DE3017947A1 (de) * 1980-05-10 1981-11-12 Bosch Gmbh Robert Elektrochemischer messfuehler fuer die bestimmung des sauerstoffgehaltes in gasen und verfahren zum herstellen von sensorelementen fuer derartige messfuehler
JPS57194479A (en) * 1981-05-25 1982-11-30 Ngk Insulators Ltd Heating element
DE3127472A1 (de) * 1981-07-11 1983-01-20 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim "elektrochemische messzelle"
JPS5819553A (ja) * 1981-07-27 1983-02-04 Nippon Denso Co Ltd 多機能酸素濃度検出器
JPS5824855A (ja) * 1981-08-05 1983-02-14 Nippon Denso Co Ltd 酸素濃度検出器
JPS5876757A (ja) * 1981-10-31 1983-05-09 Nippon Denso Co Ltd 酸素濃度検出装置
JPS5968190A (ja) * 1982-10-08 1984-04-18 日本碍子株式会社 ヒ−タ−
ZA837829B (en) * 1982-10-28 1984-08-29 Ici Plc Indole derivatives
US4578174A (en) * 1983-05-09 1986-03-25 Ngk Insulators, Ltd. Oxygen sensor with heater
DE3423590A1 (de) * 1984-06-27 1986-01-09 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Sauerstoffmessfuehler
JP2514664B2 (ja) * 1987-08-11 1996-07-10 日本特殊陶業株式会社 酸素センサ
DE3628572A1 (de) * 1986-08-22 1988-03-03 Bosch Gmbh Robert Heizbare lambdasonde
JPH0613488A (ja) * 1992-06-24 1994-01-21 Fuji Film Micro Device Kk 回路基板とその製造方法
JP2748809B2 (ja) * 1992-12-10 1998-05-13 株式会社デンソー ガス検出器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4121988A (en) * 1975-12-19 1978-10-24 Nippondenso Co., Ltd. Oxygen sensor
US4379741A (en) * 1980-07-11 1983-04-12 Nippondenso Co., Ltd. Oxygen concentration sensor
EP0309067A2 (fr) * 1983-11-18 1989-03-29 Ngk Insulators, Ltd. Dispositif électrochimique

Also Published As

Publication number Publication date
DE19703636A1 (de) 1997-08-07
US5935399A (en) 1999-08-10
FR2744218B1 (fr) 2000-01-14
DE19703636B4 (de) 2008-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2744218A1 (fr) Detecteur de rapport air-carburant
FR2837576A1 (fr) Element prismatique formant un organe ceramique de chauffage d&#39;un element capteur de gaz, element de gaz, et leur procede de fabrication
EP0686847B1 (fr) Détecteur de la concentration d&#39;oxygène
FR2817965A1 (fr) Element de detection de gaz et detecteur de gaz
FR2846747A1 (fr) Detecteur de gaz comprenant un stratifie forme de couches d&#39;electrolyte solide et d&#39;un substrat d&#39;alumine
FR2462707A1 (fr) Dispositif de production d&#39;un signal pour le reglage par reaction du rapport d&#39;un melange air/carburant
FR2888934A1 (fr) Element de detecteur de gaz stratifie comportant une couche d&#39;electrolyte solide et detecteur de gaz comprenant un tel element
FR2744220A1 (fr) Dispositif de detection de la concentration en oxygene et son procede de fabrication
FR2472749A1 (fr) Procede de production d&#39;un element detectant l&#39;oxygene en electrolyte solide de structure feuilletee du type a cellule de concentration
WO2009081072A2 (fr) Dispositif de detection de fissures radiales dans un filtre a particules
FR2462706A1 (fr) Dispositif de production d&#39;un signal pour le reglage par reaction du rapport d&#39;un melange air/carburant
EP1666874B1 (fr) Capteur de gaz à électrolyte solide comprenant une couche protectrice catalytique et sa fabrication
US20060185978A1 (en) Gas sensor and method for manufacturing the same
FR2817966A1 (fr) Detecteur de gaz multicouches et systeme associe de detection de concentration de gaz
FR2467988A1 (fr) Systeme de controle, par contre-reaction, du rapport air/carburant dans un moteur a combustion interne, avec un moyen pour controler l&#39;alimentation en courant vers un capteur d&#39;oxygene
FR2781571A1 (fr) Detecteur de gaz halogene
US4265930A (en) Process for producing oxygen sensing element
FR2504519A1 (fr) Pate contenant une poudre electriquement conductrice pour former une charge solide conductrice dans une cavite d&#39;un substrat en ceramique et procede pour remplir la cavite d&#39;un substrat
US20220113276A1 (en) Gas sensor and method of manufacture thereof
JPH06174683A (ja) ガス検出器
FR2810403A1 (fr) Element de detection de gaz multicouche utilisable dans un systeme d&#39;echappement d&#39;un moteur a combustion interne, et son procede de fabrication
FR2830326A1 (fr) Element de detection de concentration de gaz
JP3486956B2 (ja) 酸素濃度検出器
US6951601B1 (en) Oxygen concentration detector
FR2493990A1 (fr) Element capteur d&#39;oxygene ayant une couche mince de zirconia stabilisee frittee sur son substrat

Legal Events

Date Code Title Description
ST Notification of lapse

Effective date: 20110930