FR2760532A1 - Detecteur de gaz a electrolyte solide - Google Patents
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Abstract
Ce détecteur comporte une chambre (100) contenant le mélange de gaz, une première cellule de pompage d'oxygène (21) comprenant une couche (12) d'un électrolyte solide conducteur pour les ions oxygène et des électrodes (218, 219) enserrant cette couche et dont l'une (218) est exposée au mélange de gaz, une deuxième cellule de pompage d'oxygène (30) formée d'une couche (13) d'un électrolyte solide conducteur pour les ions oxygène et comportant deux électrodes (318, 319) disposées sur deux surfaces de cette couche et dont l'une (318) est exposée au mélange de gaz, ces couches enserrant entre elles la chambre (100) , et une cellule (3) comportant des électrodes (38, 39) , situées sur les surfaces des couches d'électrolyte, et mesurant la concentration d'un constituant gazeux du mélange de gaz.Application à la mesure des oxydes d'azote dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne.
Description
DÉTECTEUR DE GAZ A ELECTROLYTE SOLIDE
La présente invention concerne un détecteur de
gaz à électrolyte solide servant à détecter une concentra-
tion d'un gaz spécifique contenu dans un mélange de gaz, tel qu'un gaz NOx (NOX = oxydes d'azote) contenu dans les
gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne.
On connaît déjà des détecteurs servant à détecter une concentration de gaz NOx dans des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne et qui sont montés dans un
passage des gaz d'échappement. De tels détecteurs sont uti-
lisés pour commander un moteur à combustion interne. Pour
le détecteur on utilise habituellement un électrolyte soli-
de conducteur pour les ions oxygène, tel que de la zircone stabilisée. Le détecteur est constitué par une chambre, dans laquelle est introduit un mélange de gaz, et par une cellule comportant un couple d'électrodes disposées sur les deux surfaces d'une couche d'électrolyte solide conducteur pour les ions oxygène. L'une des électrodes de la cellule du détecteur de gaz, qui est constituée par un matériau réactif servant à réduire l'oxygène du gaz NOx dans le mélange en des ions oxygène est disposée de manière à être située en vis-à-vis de la chambre conrenant le mélange de gaz et l'autre électrode est disposée de manière à être tournée vers l'air atmosphérique. La concentration du gaz NOX est mesurée sur la base d'un courant d'ions oxygène qui traverse l'électrolyte et qui est proportionnel à la concentration de NOx. Cependant, étant donné que l'oxygène
est contenu dans le mélange de gaz tel que les gaz d'echap-
pement, l'oxygène contenu dans le mélange de gaz est égale-
ment réduit en ions oxygène conjointement avec l'oxygène contenu dans le gaz NOx. C'est pourquoi le détecteur de gaz détecte une quantité totale d'ions oxygène à la fois de l'oxygène situé dans le mélange de gaz et de l'oxygène
situé dans le gaz N0x, et c'est pourquoi il n'est pas pos-
sible de mesurer le courant d'ions proportionnel uniquement
à la concentration du gaz NOx.
Pour éliminer l'influence de l'oxygène contenu dans le mélange de gaz, il a eété propose, par exemple dans JP-A-8-29387, un détecteur de gaz comportant une cellule de pompage d'oxygène servant à extraire par pompage l'oxygène
hors de la chambre de mélange. La cellule de pompage d'oxy-
gène est constituée par un couple d'électrodes disposees sur les deux surfaces d'une couche d'électrolyte conducteur pour les ions oxygène. Une électrode formée d'un matériau,
qui est inactif pour rédure l'oxygène du gaz NOX, est dis-
posée de manière à être située en vis-à-vis de la chambre de mélange, et une autre électrode est exposée à l'air atmosphérique. En appliquant une tension électrique entre les électrodes du couple d'électrodes, l'oxygène présent dans le mélange de gaz au voisinage de l'électrode de la
cellule de pompage est ionisé et extrait par pompage à tra-
vers l'électrolyte. Cependant cette cellule de pompage pré-
sente un inconvénient consistant en ce que seul l'oxygène situé au voisinage de -'électrolyte est ionisé et que l'oxygène distant de l'électrolyte est difficilement
ionisé. C'est pourquoi il est difficile d'extraire complè-
tement par pompage l'oxygène à partir de la chambre de mélange et par conséquent il est difficile d'éliminer l'influence de l'oxygène dans le mélange de gaz lors de la mesure de la concentration du gaz NOx. En autres termes, il n'est pas possible de savoir si la concentration de NOx a réellement augmenté ou si la quantité d'oxygène dans le mélange de gaz a augmenté même si le détecteur de gaz
indique une valeur plus élevée.
Pour résoudre ce problème il a été proposé, dans un article SAE N'960334 un détecteur de gaz comportant une cellule de détection d'oxygène servant à contrôler la concentration d'oxygène dans la chambre contenant le mélange. La cellule de détectiorn d'oxygène est constituée par un couple d'électrodes disposées sur les deux surfaces
d'une couche d'électrolyte conducteur pour les ions oxy-
gène. L'une des électrodes exposées à la chambre de mélange et l'autre à l'air atmosphérique. Une tension produite
entre les électrodes du couple d'électrodes proportionnel-
lement à la concentration d'oxygène dans la chambre conte-
nant le mélange est renvoyée à la cellule de pompage d'oxy-
gène pour régler une tension qui doit lui être appliquée, de sorte que la concentration d'oxygène dans la chambre
contenant le mélange est maintenue à un niveau constant.
Cependant ce type de détecteur de gaz présente un inconvé-
nient consistant en ce que la cellule de détection d'oxy-
gène, qui occupe un certain espace dans le détecteur, est
nécessairement requis. C'est pourquoi l'espace pour la cel-
lule de pompage d'oxygène est rétréci. Etant donné qu'une capacité de pompage de la cellule de pompage d'oxygène est proportionnelle à la surface de ses électrodes, la quantité d'oxygène extraite par pompage par la cellule de pompage
diminue lorsque l'espace pour la celluie de pompage dimi-
nue. Lorsque la capacité de pompage diminue, une quantité du mélange de gaz introduit dans la chambre de mélange doit diminuer, ce qui conduit à une réduction du courant d'ions devant être détecté par le détecteur de gaz. En d'autres
termes, la sensibilité du détecteur de gaz est sacrifieée.
En outre étant donné qu'une électrode du détecteur d'oxy-
gène doit être exposée à l'air atmosphérique, la structure
du détecteur de gaz devient compliquée.
Bien que l'or. ait mentionne les problèmes de détecteur de gaz classique en supposant qu'un tel détecteur de gaz soit utilisé pour détecter la concentration du gaz
NOx dans le mélange de gaz, les mêmes problèmes se présen-
tent dans des détecteurs de gaz détectant d'autres consti-
tuants gazeux tels que SOx, H20, CO2 ou analogues, tant que la concentration du constituant gazeux est détectée par une cellule au moyen de la mesure du courant d'ions oxygène
résultant d'une réduction du constituant gazeux.
La présente invention a éte faite sur la base des problèmes mentionnés précéde7ment et un but de la présente invention est de fournir un détecteur de gaz à électrolyte solide servant à détecter la concentration d'un constituant gazeux dans un mélange de gaz, et ce avec une grande sensibilité et une grande précision, moyennant la suppression de l'influence de l'oxygène contenu dans le
mélange de gaz.
Deux cellules de pompage de l'oxygène sont utili-
sees dans le détecteur de gaz selon la présente invention pour extraire par pompage le gaz oxygène contenu dans le mélange de gaz de sorte que la concentration d'oxygène
passe à un niveau sensiblement nul. Chaque cellule de pom-
page d'oxygène est disposée de manière à être située en face du mélange de gaz introduit dans une chambre contenant ce mélange. Ensuite le mélange de gaz, dont l'oxygène,
qu'il contient, est parfaitement retiré, diffuse en direc-
tion d'une cellule du détecteur de gaz, qui mesure une concentration d'un constituant gazeux situé dans le meélange de gaz. Par conséquent l'lnfiuence r.u-s-bie du gaz oxygène est supprimée, et la concentration du constituant gazeux dans le mélange de gaz peut être mesurée avec une
grande sensibilité et une grande précision.
Chacue cellule de pompage d'oxygène est consti-
tuée par une couche d'électrolyte solide conducteur pour les ions oxygène et par un couple d'électrodes disposées sur les deux surfaces de la couche d'électrolyte. Deux couches d'électrolyte sont superposées l'une à l'autre de manière à former une chambre de mélange de gaz, dans laquelle le mélange de gaz est introduit, et l'une des électrodes de chaque cellule de pompage est exposée aux gaz
du mélange. Lorsque le constituant gazeux, dont la concen-
tration doit être mesurée par le détecteur de gaz, est un gaz NOx, les électrodes des cellules de pompage exposées au mélange de gaz sont réalisées en un matériau tel qu'un alliage de platine et d'or (Pt-Au), qui est inactif pour réduire l'oxygène des gaz NOx dans le mélange de gaz, et d'autres électrodes sont réalisées en platine (Pt), qui est actif. La cellule du détecteur de gaz servant à mesurer la concentration du constituant gazeux, est constituée par une couche d'électrolyte solide conducteur pour les ions oxygène et par un couple d'électrodes for-.ées d'un matériau tel que du platine (Pt) disposé sur les deux surfaces de la couche d'électrolyte. La couche d'électrolyte portant la cellule de pompage peut être utilisée habituellement en
tant que couche d'électrolyte pour la cellule du détecteur.
De préférence on utilise dans le détecteur de gaz, deux cellules qui sont connectées électriquement en parallèle
pour fournir un signal de sortie supérieur.
Les couches d'électrolyte sont réalisées avec une forme rectangulaire. La cellule de pompage et la cellule du détecteur de gaz sont alignées côte-à-zôte soit dans la direction longitudinale de la couche d'électrolyte, soit
dans la direction perpendiculaire à la direction longitudi-
nale. La distance de diffusion du mélange de gaz depuis la cellule de pompage en direction de la cellule du détecteur peut être réduite lorsque les deux cellules sont alignées
dans la direction perpendiculaire à la direction longitudi-
nale. Dans ce cas, les deux cellules peuvent être allongées dans la direction longitudinale, et le mélange de gaz peut être introduit dans la chambre, qui le contient, à partir d'une pluralité de trous d'entrée formés dans la cellule de pompage.
Une tension constante est appliquée aux deux cel-
lules de pompage, qui sont connectées électriquement en parallèle entre elles, et une autre concentration constante peut être appliquée à une cellule du détecteur de gaz ou à
un couple de cellules du détecteur de gaz, qui sont cor.nec-
tées en parallèle entre elles. Dans le cas o la tension est appliquée à la cellule du détecteur de gaz, un courant d'ions marginal proportionnel à la concentration du consti- tuant gazeux est mesuré. Il est également possible de détecter une tension représentant la concentration du constituant gazeux au moyen de la cellule du détecteur de
gaz, sans l'application d'une tension à cette dernière.
Une cellule de détection d'oxygène peut être disposée dans le trajet de diffusion du mélange
de gaz qui est transféré de la cellule de pompage à la cel-
lule du détecteur de gaz, pour mesurer la concentratzon d'oxygène dans le mélange de gaz une fois que l'oxygène contenu dans ce mélange a été extrait par pompage par les cellules de pompage. Le détecteur d'oxygène contrôle la
concentration résiduelle en oxygène et envoie cette infor-
mation aux cellules de pompage pour commander le niveau de la concentration d'oxygène dans le mélange de gaz, à un niveau constant. Les couches d'électrolyte portant chacune la cellule de pompage d'oxygène, la cellule de détection d'oxygène et la cellule du détecteur de gaz peuvent etre superposées dans cet ordre, et le trajet de diffusion du
mélange de gaz peut être formé dans la direction de super-
position, c'est-à-dire dans le sens de l'épaisseur, ce qui
fournit un trajet de diffusion plus court.
Une couche de chauffage peu: être insérée avec les couches d'électrolyte dans l'ensemble stratifié, de manière à porter des cellules de pompage et des cellules du détecteur de gaz pour obtenir une réponse plus rapide de ce
détecteur de gaz.
De façon plus précise, selon un premier aspect de l'invention il est prévu un détecteur de gaz à électrolyte solide servant à mesurer la concentration d'un constituant
gazeux dans un mélange de gaz, caractérisé en ce qu'il com-
porte: une chambre pour le mélange de gaz; un trou d'entrée pour le melange de gaz, par lequel le mélange de gaz est introduit dans la chambre contenant ce mélange de gaz;
une première cellule de pompage d'oxygène consti-
tuée par une première couche d'un électrolyte solide con-
ducteur pour les ions oxygène et un couple d'électrodes disposées sur les deux surfaces de la première couche d'électrolyte, l'une des électrodes étant exposée au mélange de gaz situé dans la chambre contenant ce mélange de gaz;
une deuxième cellule de pompage d'oxygène consti-
tuée par une deuxième couche d'électrolyte conductrice
pour les ions oxygène et par un couple d'électrodes dispo-
sées sur les deux surfaces de la deuxième couche d'électro-
lyte, l'une des électrodes étant exposée au mélange de gaz
situé dans la chambre contenant le mélange de gaz, les pre-
mière et deuxième couches d'électrolyte étant superposées l'une à l'autre de telle sorte que la chambre contenant le mélange de gaz est formée entre ces couches et les deux cellules du détecteur sont isolées électriquement l'une de l' autre;
au moins une cellule du détecteur de gaz compor-
tant un couple d'électrodes disposées sur les deux surfaces de chacune des couches d'électrolyte, L'une des électrodes étant exposée au mélange de gaz situé dans la chambre contenant ce mélange de gaz; du gaz oxygène contenu dans le mélange de gaz introduit dans la chambre contenant le mélange de gaz est extrait par pompage de cette chambre par les première et deuxième cellules de pompage de sorte que la concentration en gaz oxygène atteint un niveau sensiblement nul; et la concentration du constituant gazeux présent dans le mélange de gaz situé dans la chambre contenant le mélange de gaz étant mesurée par la cellule du détecteur de gaz. Selon une caractéristique de l'invention, le détecteur comporte une première cellule possédant un couple d'électrodes disposées sur les deux surfaces de la première couche d'électrolyte et dont l'une est exposée au mélange de gaz situé dans la chambre contenant le mélange de gaz, et une deuxième cellule comportant un couple d'électrodes disposées sur les deux surfaces de la deuxième couche d'électrolyte et dont l'une est exposée au mélange de gaz
situé dans la chambre contenant le mélange de gaz.
Selon une caractéristique de l'invention, les deux couches d'électrolyte sont réalisées avec une forme rectangulaire comportant des petits côtés et des grands
côtés.
Selon une caractéristique de l'invention, la cel-
lule de pompage d'oxygène et la cellule du détecteur sont alignées côteà-côte dans une direction s'étendant le long du grand côté de la couche d'électrolyte, de sorte que le mélange de gaz introduit dans la chambre contenant le
mélange de gaz diffuse depuis la cellule de pompage d'oxy-
gène en direction de la cellule du détecteur de gaz.
Selon une caractéristique de -'invention, la cel-
lule de pompage d'oxygène et la cellule de détection sont alignées côte-à-côte dans une direction s'étendant le long du petit côté de la couche d'électroiyte de sorte que le mélange de gaz introduit dans la chambre contenant le
mélange de gaz diffuse depuis la cellule de pompage d'oxy-
gène en direction de la cellule du détecteur de gaz.
Selon une caractéristique de l'invention, la cel-
lule de pompage d'oxygène et la cellule du détecteur de gaz sont allongées dans la direction du grand côté de la couchne d'électrolyte, et une pluralité de trous d'entrée du
mélange de gaz sont formés dans la première cellule de pom-
page d'oxygène.
Selon une caractéristique de l'invention, la chambre contenant le mélange de ga: est subdivisée en une pluralité de chambres dont chacune corresopond à chacun des
trous d'entrée du mélange de gaz.
Selon une caractéristique de l'invention, les
trous d'entrée du mélange de gaz sont formés dans des posi-
tions qui sont les plus éloignées des cellules du détecteur
de gaz.
Selon une caractéristique de l'invention, l'électrode de la cellule du détecteur de gaz est disposée de telle sorte que cette électrode est entourée par
l'électrode de la cellule de pompage d'oxygène.
Selon une caractéristique de l'invention, l'électrode d'une cellule de pompage d'oxygène est disposée de telle sorte que cette électrode est entourée par
l'électrode de la cellule du détecteur de gaz.
Selon une caractéristique de l'invention, le
détecteur comporte en outre une cellule de détection d'oxy-
gène, disposée entre la cellule de pompage d'oxygène et la cellule du détecteur de gaz, pour détecter la concentration d'oxygène dans le mélange de gaz une lois que l'cxygène contenu dans le mélange de gaz a eté extrait par crcmpage par les cellules de pompage d'oxygène et Dour renvoyer un signal correspondant à la concentration d'oxygène détectée aux cellules de pompage d'oxygène pour maintenir un niveau
constant dans la chambre contenant le mélange de gaz.
Selon une caractéristique de l'invention, les première et deuxième cellules de pompage d'oxygène sont
connectées électriquement en parallèle.
Selon une caractéristique de l'invention, ies première et deuxième cellules du détecteur de gaz sont
connectées électriquement en série.
Selon une caractéristique de l'invention, la concentration du constituant gazeux dans un mélange de gaz est mesuré sur la base d'un courant marginal produit dans la cellule de détection de gaz par envoi d'une tension
constante à cette cellule.
Selon une caractéristique de l'invention, le gaz, qui forme un constituant du mélange de gaz et dont la concentration est mesurée par le détecteur de gaz, est
formé d'oxydes d'azote.
Selon un deuxième aspect de l'invention, il est prévu un détecteur de gaz à électroly:e solide pour mesurer une concentration d'un gaz, qui forme un constituant gazeux dans un mélange de gaz, caractérisé en ce qu'il comporte: une chambre pour le mélange de gaz, dans lequel le mélange de gaz est introduit; une cellule de pompage d'oxygène, constituée par une première couche d'un électrolyte solide conducteur pour
les ions oxygène et un couple d'électrodes qui sont dispo-
sées sur les deux surfaces de la pre.-eère couche d'électro-
lyte et dont l'une est exposée au mélange de gaz situé dans la chambre contenant le mélange de gaz, pour extraire par pompage le gaz oxygène contenu dans Le mélange de gaz situé dans la chambre contenant ce mélange, jusqu'à un niveau sensiblement nul; une cellule de détection d'oxygène constituée par une deuxième couche d'un électrolyte solide conducteur pour les ions oxygène et par un couple d'électrodes, qui sont disposées sur les deux surfaces de la deuxième couche d'électrolyte et dont l'une est exposée au mélange de gaz situé dans la chambre contenant ce mélange, pour détecter la concentration d'oxygène dans le mélange de gaz une fois que l'oxygène contenu dans le mélange de gaz a été retiré par pompage par la cellule de pompage d'oxygène, et pour
envoyer un signal correspondant à la concentration d'oxy-
gène détecté à la cellule de pompage d'oxygène pour mainte-
nir à un niveau constant la concentration d'oxygène dans la chambre de mélange; et une cellule du détecteur de gaz, constitué par une couche d'un électrolyte solide conducteur pour les ions oxygène et par un couple d'électrodes, Cui sont disposées sur les deux surfaces de la couche d'électrolyte solide et dont l'une est exposée au mélange de gaz, qui diffuse à partir de la chambre contenant le mélange de gaz, pour mesurer une concentration du constituant gazeux present dans le mélange de gaz,; les première, deuxième et troisième couches d'électrolyte étant superposées les unes sur les autres dans cet ordre; et le mélange de gaz situé dans la chambre contenant le mélange de gaz diffuse depuis la cellule de pompage d'oxygène en direction de la cellule du détecteur de gaz en traversant la cellule de détection d'oxygène dans une
direction perpendiculaire à la surface des couches d'élec-
trolyte.
D'autres caractéristiques et avantages de la pré-
sente invention ressortiront de la description donnée ci-
après prise en référence aux dessins annexés, sur les-
quels: - la figure 1 est une vue en plan représentant un
détecteur de gaz correspondant à une première forme de réa-
lisation de la présente invention; - la figure 2 est une vue en coupe transversale représentant le détecteur de gaz représenté sur la figure 1, prise suivant la ligne II-II sur la figure 1; - la figure 3 est une vue en plan représentant
chaque couche, séparée des autres, utilisée dans la pre-
mière forme de réalisation; - la figure 4 est une vue en perspective et en coupe partielle représentant une unité de détection de gaz,
dans laquelle est monté le détecteur de gaz selon la pré-
sente invention; - la figure 5 est un schéma illustrant de quelle manière le détecteur de gaz est monté sur un tuyau d'échappement d'un moteur à combustion interne; - la figure 6A est une - ue en coupe d'une chambre
contenant le mélange de caz, servant à expliquer la concen-
tration d'oxygène dans cette chn-mbre, dans laquelle une seule cellule de pompage d'oxygène est utilisée; - la figure 6B est une vue en coupe de la chambre
contenant le mélange de caz, servant à expliquer la concen-
tration de l'oxygène dans cette chambre, dans laquelle deux cellules de pompage d'oxygène sont utilisées; - la figure 7A est une vue en coupe représentant
un détecteur de gaz, dans lequel on utilise une seule cel-
lule de pompage d'oxygène ayant une surface accrue; - la figure 7B est une vue en coupe transversale représentant un détecteur de gaz, dans lequel on utilise deux cellules de pompage d'oxygène possédant une surface plus petite; - la figure 8 est une vue en coupe transversale représentant une modification possible de la première forme de réalisation de la présente invention; - la figure 9 est une vue en coupe transversale représentant un détecteur de caz correspondant à une deuxième forme de réalisa:on sec-n la présente invention; - la figure 10 est un zraphique représentant une
relation entre une tension envoyée à une cellule de détec-
tion d'oxygène de la deuxième fcrme de réalisation et son courant marginal; - la figure il est un graphique représentant la concentration d'oxygène dans une chambre contenant le mélange de gaz de la deuxième forme de réalisation, en fonction du temps; - la figure 12 est une vue en plan représentant un détecteur de gaz correspondant à une troisième forme de réalisation de la présente invention; - la figure 13 est une vue en coupe transversale
représentant la deuxième forme de réalisation, prise sui-
vant la ligne XIII-XIII sur la figure 12;
- la figure 14 est une vue en perspective reore-
sentant chaque couche, séparée des autres, utilisée dans la troisième forme de réalisation; - la figure 15 est un graphique représentant une relation entre une surface en coupe de trous d'entrée du mélange de gaz et un signal de sortie du détecteur de gaz de la troisième forme de réallsation; - la figure 16 est une vue en plan représentant une première variante de la troisième forme de réalisation; - la figure 17 est une sue en plan représentant une deuxième variante de la troisième fcrme de réalisation; - la figure 18 est une vue en coupe montrant la deuxième variante de la troisième forme de réalisation, prise suivant la ligne XvIII-xvIII sur la figure 17; - la figure 19 est une vue en plan représentant
un détecteur de gaz constituant une quatrième forme de réa-
lisation de la présente invention; et - la figure 20 est une vue en coupe représentant la quatrième forme de réalisation, prise suivant la ligne
XX-XX sur la figure 19.
(Première forme de réalisation) On va décrire un détecteur de gaz à électrolyte solide correspondant à une première forme de réalisation de la présente invention, en reférence aux figures 1 à 7. Le détecteur de gaz correspondant à cette première forme de réalisation est utilisé pour détecter une concentration de gaz NOx dans un mélange de gaz situé dans un tuyau
d'échappement d'un moteur à combustion interne. Le détec-
teur de gaz est installé dans le tuyau d'échappement du
moteur comme cela est représenté sur la figure 5.
Comme cela est représenté sur les figures 1, 2 et 3, le détecteur de gaz 1 comporte deux cellules de pompage d'oxygène (une première cellule de pompage d'oxygène 21 et une deuxième cellule de pompage d'oxygène 31) et les deux cellules de détection de gaz (une premiere cellule 3 et une deuxèeme cellule 51 du détecteur de gaz). Le mélange de gaz 8 est intrcdult dans une chambre 13 ccntpnant ce mélange de gaz, par l'intermédiaire d'un trou d'entrée (trou d'épingle) 121. Le gaz oxygène 89 si-:ué dans la chambre 100 contenant le mélange de gaz en est retzre par pompage au
moyen du fonctionnement des cellules de pompage 21 et 31.
Le mélange de gaz, dont l'oxygène est retire, diffuse en direction de la zone de la cellule du détecteur de gaz, et la concentration de NOX est mesurée au mcyen des cellules 3
et 51 du détecteur de gaz.
La première cellule de pc-page 21 est constituée par une première couche 12 d'électrolyte conducteur pour les ions oxygène et par un couple d'électrodes 218 et 219,
qui sont disposées sur les deux surfaces de cette couche.
La deuxième cellule de pompage 31 est constituée par une deuxième couche 13 d'électrolyte conducteur pour les ions oxygène et par un couple d'électrodes 318 et 319 disposées sur les deux surfaces de cette couche. La première cellule 3 du détecteur de gaz est constituée par la première couche d'électrolyte 12 et par un couple d'électrodes 38 et 39 disposées sur les deux surfaces de cette couche. La deux:ème cellule 51 du détecteur de gaz est constituée par le deuxième électrolyte 13 et par un couple d'électrodes
338 et 339 disposées sur les deux surfaces de ces élec-
trodes. Une électrode 218 de la premiere cellule de pompage 21 et une électrode 318 de la deux1eme cellule de pompage 31 sont tournées vers le mélange de gaz situé dans la chambre 100. Une électrode 38 de la première cellule 3 du détecteur et une électrode 338 de ia deuxième cellule 51 du détecteur sont tournées vers le mélange de gaz situe dans la chambre 100. Les deux électrodes 218 et 318 tournées vers le mélange de gaz sont formées d'un matériau qui est inactif pour la réduction de l'oxygène du gaz NOx en des ions oxygène, alors que toutes les autres électrodes 219, 319, 38, 39, 338 et 339 sont formées d'un matériau qui est
actif pour réduire l'oxygène du gaz NOx en ions oxygene.
Les première et deuxième cellules de pompage d'oxygène 21 et 31 sont disposées de manière à être situées en vis-à-vis l'une de l'autre dans la chambre 100 contenant le mélange de gaz. Une tension constante de par exemple 0,8 V est appliquée entre les électrodes 218 et 219 de la première cellule de pompage 21 et entre les electrodes 318 et 319 de la deuxième cellule de pompage 31 à partir d'une source
d'alimentation 246. C'est-à-dire que deux cellules de pom- page 21 et 31 sont branchées en parallèle par rapport à la source
d'alimentation 246. Sous l'effet de l'extraction par pompage de l'oxygène situé dans le mélange de gaz présent dans la chambre 100 au moyen de l'actionnement des cellules de pompage 21 et 31, la concentration d'oxygène dans cette chambre est maintenue à une valeur sensiblement nulle (par exemple inférieure à 0,01 ppm). De la même manière, les première et deuxième cellules 3 et 51 du détecteur de gaz sont disposées de manière à être situées en vis-à-vis dans la chambre 100 contenant le mélange de gaz. Une tension constante de par exemple 0,5 V est appliquée entre les électrodes 38 et 39 de la première cellule 3 du détecteur de gaz et entre les électrodes 338 et 339 de la deuxièeme cellule 51 du détecteur de gaz à partir d'une source d'alimentation 36. En d'autres termes, deux cellules 3 et 51 du détecteur de gaz sont connectées en parallèle avec la
source d'alimentation 36.
La chambre 100 contenant le mélange de gaz est formée entre la premiere couche d'électrolyte 12 et la deuxième couche d'électrolyte 13, et un passage d'air 150 est formé au-dessous de la deuxième couche d'électrolyte 13 entre cette deuxième couche d'électrolyte 13 et une couche formant dispositif de chauffage 141, qui est recouvert par une couche de revêtement 142. La couche formant dispositif
de chauffage 141, sur laquelle est disposé un film chauf-
fant 140, chauffe le détecteur de gaz 1. Le passage d'air est relié à l'air atmosphérique par l'intermédiaire
d'un petit trou 146. Une couche entretoise 125 est interca-
lée entre les première et deuxième couches d'électrolyte 12 et 13 et une autre couche entretoise 135 est intercale entre la deuxième couche d'électrolyte;3 et la couche de revêtement 142. Les couches 125, 135, 141 et 142 sont toutes formées d'alumine. Le gaz oxygène 89 est extrait par pompage de la chambre 100 contenant le mélange de gaz par la première cellule de pompage 21 et la première cellule 3 du détecteur de gaz, tandis qu'il est extrait par pompage
hors du passage d'air 150 par la deuxième cellule de pom-
page 31 et la deuxième cellule 51 du détecteur de gaz.
On va décrire des détails de la structure du détecteur, en se référant principalement à la figure 3, sur laquelle les différentes couches constituant le détecteur de gaz 1 sont représentées séparément et ce de la couche supérieure jusqu'à la couche inférieure. Sur la première couche d'électrolyte 12 sont disposées l'électrode 219 constituant la première cellule de pompage 21, l'électrode 39 constituant la première cellule 3 du détecteur de gaz et les fils conducteurs 259 et les bornes 267 et 269 servant à raccorder les électrodes à des circuits électriques 245 et 35. Au-dessous du premier électrolyte 12 sont disposés l'électrode 218 constituant la premiere cellule de pompage 21, l'électrode 38 constituant la première cellule 3 du détecteur de gaz et des fils conducteurs 258 et des bornes 268 pour leurs connexions électriques. Les bornes 267, 268 sont connectées électriquement par des trous traversants 266. La couche entretoise 124, qui possède une fenêtre 126 formant la chambre 100 contenant le mélange de gaz, est
située au-dessous de la première couche d'électrolyte 12.
Des trous 266 dans cette couche sont prévus pour des
connexions électriques. Sur la deuxième couche d'électro-
lyte 13 sont disposés l'électrode 318 constituant la deuxième cellule de pompage 31, l'électrode 338 constituant 1 deuxième cellule 51 du détecteur de gaz, et des fils
eéectriques 358 et des bornes 368 pour des connexions élec-
triques. Au-dessous du deuxtème électrolyte 13 sont dispo-
ses une électrode 319 constituant la seconde cellule de pompage 31, l'électrode 339 constituant 'a deuxième cellule 51 du détecteur de gaz et des fils conducteurs 359 et des bornes 369. L'autre couche entretoise 135 comportant une fenêtre 136 définissant le passage d'air 150 est disposée au-dessous de la seconde couche d'électrolyte 13. A la suite de ceci est disposée la couche de revetement 142, qui
possède un petit trou 146 permettant l'évacuation de l'oxy-
gène et sert à recouvrir la couche formant dispositif de chauffage 51. Au-dessous de la couche de revêtement 142 est disposée la couche formant dispositif de chauffage 141 qui
comporte un film chauffant 140 servant à chauffer le détec-
teur de gaz, des fils conducteurs 149, et le petit trou 146
servant à évacuer l'oxygène. Au-dessous de la couche for-
mant dispositif de chauffage 51 sont disposées des bornes 147 servant à établir une connexion électrique avec le film
chauffant 140 par l'intermédiaire de trous traversants 146.
Le mélange de gaz est introduit dans la chambre de mélange par l'intermédiaire de trous d'entrée 121 (trous d'épingle) formés sur l'extrémité gauche des électrodes 217 et 218 traversant la première couche d'électrolyte i2. Le petit trou 146 servant à évacuer l'oxygène formé dans la couche formant dispositif de chauffage 141 est situé dans une position, dans laquelle il n'interfère pas avec le film
chauffant 140.
Un voltmètre Vl (représenté sur la figure 2) ser-
vant à mesurer la tension des cellules de pompage 21 et 31 connectées en parallèle est disposé dans le circuit 245, et un ampèremètre A0 (représenté sur la figure 2) servant à mesurer le courant d'ions marginal des cellules 3 et 51 du détecteur de gaz, connectées en parallèle, est disposé dans
le circuit 35.
Les première et seconde couches 12 et 13 d'élec-
trolyte conducteur pour les ions oxygèr.e sont fcrmées de
zircone (YSZ) stabilisé par l'oxyde d'ytr--ium, et la lar-
geur, la longueur et l'épaisseur de ces couches sont res- pectivemenr égale à 7 nm, 61 mm et 0,16 r. dans cette forme de réalisation particulière. Les couches entretoises 125 et sont formées d'alumine et leur largeur, leur longueur et leur épaisseur sont égaies respectivement à 7 mm, 61 mi,
et 0,16 mm. Les électrodes 218 et 318 des cellules de pom-
page, qui sont tournées vers la chambre 100 contenant le
mélange de gaz, sont formées d'un alliaze platine-or (Pt-
Au) contenant 1 pour cent en poids d'or (Au). Les autres électrodes 219 et 319 des cellules de por.page et toutes les électrodes 38, 39, 338 et 339 des cellules du détecteur de gaz sont formées de platine (Pt). Le film chauffant 140 est formé de platine (Pt). La surface des électrodes 218, 219, 318, 319 des cellules de pompage est égale à environ 70 mm2
et la surface des électrodes 38, 39, 335 et 339 des cel-
lules du détecteur de gaz est égale à environ 12 mm2 dans
cette forme de réalisation particulière.
Le détecteur de gaz 1 est fabrtqué au moyen des processus suivants. Tout d'abord, on fabrique des feuilles à vert pour les première et seconde couches d'électrolyte 12 et 13, les couches entretoises 125 et i35, la couche
formant dispositif de chauffage 141 et la couche de revête-
ment 142. Ensuite, on applique par iDpression, sur des feuilles à vert respectives, toutes les électrodes, tous
les fils conducteurs, toutes les bornes et le film chauf-
fant. On superpose les unes sur les autres toutes les couches formées des feuilles à vert dans l'ordre représenté
sur la figure 3 et on les cuit sous pression, à une tempé-
rature de 1500 C-1600 C. Par conséquent, toutes les couches sont formées d'un seul corps, pour const:tuer le détecteur
de gaz 1.
On assemble le détecteur de gaz 1 à une unité de détection de gaz 4 représentée sur la figure 4. L'uni.té de détection de gaz 4 comprend un support 42 servant à retenir le détecteur de gaz 1 sur cette unité, un capot 41 servant à recouvrir le détecteur de gaz 1 et protéger ce dernier vis-à-vis des gaz d'échappement dans le tuyau d'échappement
du moteur, un boîtier 44 servant a loger des fils conduc-
teurs 49 pour des cor.nexions électriques, et une bride 43 pour le montage de l'unité de deétection de gaz 4 dans le tuyau d'échappement. Des trous 410 sont formés dans le capot 41 pour la production du mélange de gaz dans Le détecteur de gaz 1. Comme cela est représenté sur la figure , l'unité de détection de gaz 4 est montée sur le tuyau
d'échappement 50 en aval d'un catalyseur à trois vo-es 53.
Un détecteur du rapport air/carburant 52 (détecteur A/F)
* est monté sur le tuyau d'échappement 50 en amont du cataly-
seur à trois voies 53. Les gaz d'échappement sortant du
moteur 51 traversent le tuyau d'échappement 50. Une com-
mande de combustion pauvre du moteur 51 et une détection de
la détérioration du catalyseur à trois voies 53 sont exécu-
tées sur la base de signaux delivrés par l'unité de détec-
tion de gaz 4 et du détecteur A/F 52.
La concentration de gaz NOX dans le mélange de gaz est détectée par le détecteur de gaz à électrolyte solide 1, de la manière décrite ci- après. Le mélange de gaz 8 sortant du moteur 51 traverse le catalyseur à trois voies 53 et atteint le détecteur de gaz I situé dans le tuyau d'échappement 50. Le mélange gazeux 8 pénètre dans la chambre 100 contenant ie mélange de gaz par l'intermédiaire du trou d'entrée 121 comme cela est représenté sur la figure 2. Le gaz oxygène 89 situé dans la chambre 100 est délivré par pompage par les cellules de pompage d'oxygène 21 et 31. Une tension constante (par exemple 0,8 V) est appliquée aux deux cellules de pompage 21 et 31, et de ce fait cette concentration d'oxygène dans le mélange de gaz
contenu dans la chambre 100 est réduite à un niveau sensi-
blement nul (par exemple inférieur à 0,1 ppm). Le mélange de gaz, qui ne contient sensiblement pas d'oxygène, diffuse dans la chambre 100 et atteint le vosinage des électrodes 38 et 338 du détecteur de gaz. L'oxygè.-e du gaz NOx contenu dans le mélange de gaz est réduit en icns oxygène par venue en contact avec les électrodes 38 et 338 du détecteur de gaz. Etant donné qu'une tension constante (par exemple 0,5 V) est appliquée à la fois aux première et deuxieme
cellules 3 et 51 du détecteur 15, un courant d'ions margi-
nal correspondant à la concentration en ions oxygène, qui est proportionnelle à la concentration de gaz NOx, traverse les premier et second électrolytes 12 et 13 et est détecté
par l'ampèremètre AO.
Dans le procédé décrit précédemment, il est important de réduire la concentration d'oxygène dans le mélange de gaz à un niveau sensiblement rnul au moyen des cellules de pompage 21 et 31 avant que la concentration de NOx soit mesurée par les cellules 3 et 51 du détecteur de
gaz. Si une seule cellule de pompage 90 est prévue en vis-
à-vis du mélange de gaz dans 'a chambre 100 comme repré-
senté sur la figure 6A, seul l'oxygène contenu dans le mélange de gaz au voisinage de l'electrode 218 est ionisé et est extrait par pompage à travers le premier électrolyte 12, et l'oxygène situé à distance de ' 'électrode 218 n'est ni ionisé, ni évacué. C'est pourquoi la concentration d'oxygène dans la chambre 100 n'est pas réduite de façon uniforme et présente un niveau plus elevé au voisinage du deuxième électrolyte 13, comme cela est représenté par un graphique sur le côté gauche de la fêiure 6A. Lorsque deux cellules de pompage 21 et 31 sont disposées de manière à
faire face à la chambre 100 comme dans la forme de réalisa-
tion selon la présente invention, telle que représentée sur la figure 6B, l'oxygène contenu dans le mélange de gaz au
niveau d'une partie inférieure de la chambre 100 est égale-
ment délivré par pompage au moyen du fonctionnement de la seconde cellule de pompage 31. Par conséquent l'oxygene contenu dans le mélange gazeux est presque complètement extrait par pompage. De même la quantité d'oxygène extraite par pompage de la chambre 100 devient:mportante et par conséquent une quantité supérieure du mélange de gaz peut
être introduite dans la chambre 100. Cec_ contribue forte-
ment à améliorer la sensibilité du détecteur au constituant
gazeux à mesurer (le gaz NOx dans la présente forme de réa-
lisation).
Ii peut être possible d'augmenter la surface
d'une seule cellule de pompage 91 pour augmenter la quan-
tité de gaz oxygène extrait par pompage de la chambre 100, comme représenté sur la figure 7. Cependant, dans ce cas une longueur de diffusion L (une distance entre l'orifice
121 d'entrée du mélange de gaz et l'électrode 338 du détec-
teur de gaz) devient longue étant donné qu'une longueur comptée dans le sens longitudinal, de l'électrode 218 de la cellule de pompage devient également importante lorsqu'on augmente la surface de l'électrode. Plus la longueur de diffusion L augmente, plus la quantite de gaz à mesurer, qui atteint la cellule du détecteur de gaz, est petite. Par conséquent la sensibilité du détecteur de gaz devient
faible. Lorsque deux cellules de pompage 2i et 31 sont dis-
posées comme dans la forme de réalisation de la présente invention, une surface suffisamment étendue de l'électrode de la cellule de pompage peut être prévue sans augmentation de la longueur de diffusion L, comme représenté sur la figure 7B. En outre, étant donné que les deux cellules 3 et 51 du détecteur de gaz sont disposées en vis-à-vis l'une de l'autre dans la chambre 100 conformément à la présente
invention telle que représentée sur la figure 2, la concen-
tration de gaz NOx peut être détectée au moyen de la coopé-
ration de deux cellules du détecteur de gaz. C'est pour-
quoi, la sensibilité du détecteur est améliorée.
Etant donné que deux cellules de pompage 21 et 31
sont connectées électriquement en parallèle dans la pré-
sente forme de reaiisation, la connexion électrique peut être simple et les deux cellules peuvent être commandées simultanément. Etant donne qu'à la fois les cellules 3 et
51 du détecteur de gaz scnt également connectées en paral-
lèle, leur connexicn est simple et la somme des courants d'ions circulant dans les deux cellules du détecteur peut être prélevée aisément. Erant donné que les cellules 3 et 51 du détecteur sont situées en aval de la diffusion du mélange, la concentration du gaz NOx peut être mesurée une fois que l'oxygène conter.u dans le mélange de gaz a été suffisamment extrait par pompage au moyen des deux cellules de pompage 21 et 31 situées en amont de la diffusion du mélange. Etant donné que le dispositif de chauffage est disposé au-dessous des couches d'électrolyte, les cellules de pompage et les cellules du détecteur de gaz peuvent être rapidement chauffées à une température à laquelle elles deviennent actives. Par conséquent, la concentration du gaz NOx est détectée peu après le démarrage du moteur et par conséquent la commande du moteur et la détection d'une
détérioration du catalyse-ur à trois voies peuvent être exé-
cutées avec une réponse rapide.
Le trou 121 d'entrée du mélange de gaz est formé par un trou d'épingle, et le trou de sortie de l'oxygène est réalisé avec un petit trou dans la présente forme de l'invention. Ces trous d'entrée et de sortie peuvent être
formés par des trous remplis par un matériau poreux.
La position relative de la première cellule de pompage 21 et de la deuxième cellule de pompage 31 peut
être modifiée comme cela est représenté sur la figure 8.
Sur la figure 8, la seconde cellule de pompage 31, qui est située directement au-dessous de la première cellule de pompage 21 dans la forme de réalisation représentée sur la figure 2, est déplacée vers le coté droit de la première cellule de pompage. Dans cette structure, l'oxygène contenu dans le mélange de gaz au voisinage de l'électrode 218 est extrait par pompage par la première cellule de pompage 21 et l'oxygène situé au voisinage de l'électrode 318 est extrait par pompage par la deuxième cellule de pompage 31. Les courbes de concentration d'oxygène au-dessous de la première cellule de pompage 21 et au-dessous de la deuxième
cellule de pompage deviennern celles représentées respecti-
vement par un graphique situé sur Le côté gauche et par un
1C graphique situé sur le côté droit sur la figure 8. Egale-
ment dans cette structure, l'oxygène contenu dans la chambre 100 contenant le meélange de gaz peut être extrait par pompage pour atteindre un niveau sensiblement zéro (par
exemple inférieur à 0,01 ppm) dans son ensemble.
(Deuxième forme de réalisation) On va maintenant décrire une seconde forme de réalisation selon la présente invention, en référence aux figures 9 à 11. Le détecteur de gaz 5 correspondant à la seconde forme de réalisation représentée sur la figure 9 possède une structure similaire à celle de la première forme de réalisation. Par rapport à la première forme de réalisation, une cellule de détection d'oxygène 22 est
ajoutée entre les cellules de pompage (21, 31) et la cel-
lule du détecteur de gaz, et une seule cellule 3 du détec-
teur de gaz est utilisée dans la deuxième forme de réalisa-
tion. Les parties ou composants désignés par les memes
chiffres de référence que dans la première forme de reaili-
sation exécutent les memes fonctions que celles de la pre-
mière forme de réalisation. C'est pourquoi, on ne répétera pas ici les explications concernant ce sujet, mais les
explications données ici vont porter sur les différences.
La cellule de détection d'oxygène 22 comporte un
couple d'électrodes 228 et 229 disposées sur les deux sur-
faces du premier électrolyte 12. L'électrode 228 est tour-
née vers le mélange de gaz situé dans la chambre 100 desti-
née à contenir ce mélange de gaz et est formée d'un alliage de platlne et d'or (Pt-Au) contenant i pour cent en poids d'or, qui est inactif pour réduire l'oxygène du gaz NOx en ions, e% l'autre électrode 229 est disposée sur la face extér:eure 129 du premier électrolyte 12 et est formée de platine (Pt). Une tension constante (par exemple 0,8 V) est appliquée entre les deux électrodes 228 et 229 par une source d'alimentation 226. Le courant d'ions proportionnel à la concentration de gaz oxygène dans la chambre 100 est
mesuré au moyen d'un ampèremètre AI et est renvoyé au cir-
cuit 215 par l'intermédiaire d'un appareil de contrôle 216 de man:.ère à maintenir la concentration d'oxygène dans la chambre 100 à un niveau constant. L'appareil de contrôle 216 co.mprend une source de tension servant à appliquer une
tension au couple de cellules de pompage 21 et 31 connec-
tées en parallèle entre elles, et une résistance variable servant à commander la tension conformément au courant d'ions renvoyé par la cellule de détection d'oxygène 22. La surface des électrodes 228 et 229 est d'environ 12 mm2 dans
cette forme de réalisation particulière.
Le détecteur de gaz 5 constituant la deuxième forme de réalisation de la présente invention fonctionne de la manèere suivante. Le mélange gazeux situé dans le tuyau d'échacppement est introduit dans la chambre 100 contenant ce mélange, par l'intermédiaire du trou d'entrée 121. Le gaz oxygène 89 contenu dans le mélange de gaz est extrait par pompage par les cellules de pompage d'oxygène 21 et 31
de la même manière que dans la première forme de réalisa-
tion. La concentration en gaz oxygène dans la chambre 100 est contrôlée par la cellule de détection d'oxygène 22, qui agit également en tant que cellule de pompage. Le courant d'ions circulant dans le premier électrolyte 12 représente
la concentration d'oxygène dans la chambre 100.
La figure 10 représente une relation entre la tension appliquée à la cellule de détection d'oxygène 22 et à un courant d'ions marginal traversant cette cellule. Le courant d'ions marginal désigne des niveaux du courant
d'ions, qui sont plats indépendamment de la tension appli-
quée. Plus le courant marginal augmente, plus la concentra-
tion d'oxygène dans la chambre 100 est élevée. Sur le gra- phique de la figure 10, le courant marginal correspond à un niveau de consigne de la concentration d'oxygène dans la
chambre 100, et les courants marginaux I2 et Il correspon-
dent respectivement à une concentration supérieure et à une
concentration inférieure d'oxygène. Si la cellule de détec-
tion d'oxygène 22 détecte le fait que le courant marginal est I2, la tension appliquée aux cellules de pompage 21 et
31 est accrue de sorte qu'une plus grande quantité d'oxy-
gène est extraite par pompage dans la chambre 100. Si le
courant marginal devient I2, la tension appliquée aux cel-
lules de pompage 21 et 31 est réduite de sorte que
l'extraction de l'oxygène par pompage est réduite.
En commandant l'extraction de l'oxygène par pom-
page de la manière décrite précédemment, la concentration d'oxygène autour des électrodes 218 et 318 des cellules de pompage dans la chambre 100 devient telle que représentée
dans un graphique supérieur sur la figure 11. La concentra-
tion d'oxygène varie dans une gamme W1 qui est suffisamment faible pour maintenir le niveau constant, et son niveau moyen est Y1. Etant donné que le gaz oxygène continue à
être extrait par pompage par la cellule de détection d'oxy-
gène 22 dans cette forme de réalisation, la concentration d'oxygène autour des électrodes 228 et 229 et de la cellule 22 du détecteur de gaz passe à un niveau représenté sur un graphique inférieur sur la figure 11. Il varie dans une gamme W2 plus faible et son niveau moyen devient Y2, qui est inférieur au niveau YI. Le mélange de gaz contenant le très faible niveau d'oxygène atteint l'électrode 38 de la cellule 3 du détecteur de gaz, sur laquelle l'oxygène du gaz NOx est réduit en ions oxygène. L'ampèremètre à zéro
connecté à la cellule 3 du détecteur de gaz détecte le cou-
rant d'ions proportionnel à la concentration en gaz NOx
dans le mélange de gaz, de la même manière que dans la pre-
mière forme de réalisation. Etant donné que la concentra-
tion d'oxygène dans le mélange de gaz est maintenue à un niveau sensiblement constant, la concentration du gaz NOx dans le mélange de gaz est mesurée de façon précise par l'ampèremètre AO sans être gênée par le gaz oxygene présent
dans le mélange de gaz.
Bien que le courant d'ions marginal détecté par
la cellule de détection d'oxygène 22, à laquelle est appli-
quée une tension constante, soit utilise pour commander les cellules de pompage dans la forme de réalisation indiquée précédemment, une tension entre les électrodes 38 et 39 de la cellule de détection d'oxygène 22 peut être utilisée à
cet effet.
(Troisième forme de réalisation) On va décrire un détecteur de gaz 6 correspondant à une troisième forme de réalisation selon la présente invention, en référence aux figures 12 à 15. Des parties ou composants désignés par les mêmes chiffres de référence que
dans les première et deuxième formes de réalisation assu-
ment les mêmes fonctions que dans ces formes de réalisation et ont des structures similaires. C'est pourquoi, on n'en
donnera pas ici à nouveau des descriptions détaillées mais
on va se concentrer sur des différences entre la troisième
forme de réalisation et les formes de réalisation précé-
dentes.
Dans la troisième forme de réalisation, la pre-
mière cellule de pompage 21 et la deuxième cellule 3 du détecteur de gaz sont disposées sur ia première couche d'électrolyte solide 12 à côté l'une de l'autre, dans une
direction s'étendant dans le sens de la largeur du détec-
teur de gaz 6 (contrairement aux formes de réalisation pré-
cédentes, dans lesquelles elles étaient disposées l'une à
côte de l'autre dans une direction longitudinale du détec-
teur de gaz 1). De la même manière, la seconde cellule de pompage 31 et la seconde cellule 51 du détecteur de gaz sont disposées au voisinage l'une de l'autre, sur la deuxième couche d'électrolyte solide 13, dans une direction s'étendant dans le sens de la largeur du détecteur de gaz 6. Le couple de cellules de pompage 21 et 31 et le couple de cellules 3 et 51 du détecteur de gaz forment une unité , et trois des unités 30 sont disposées en série dans la direction longitudinale du détecteur 6, comme cela est mieux visible sur la figure 12. Le trou d'entrée pour l'introduction du mélange de gaz dans la chambre 100 est formé à travers l'électrode 219 de la première cellule de pompage et à travers le premier électrolyte 12 de chaque
unité 30, comme représenté sur les figures 12, 13 et 14.
Comme cela est représenté sur la figure 14, la chambre 100 contenant le mélange gazeux, qui est formée sur la couche entretoise 125, est subdivisée par des parois de séparation 127 en trois chambres qui sont tournées respectivement vers les unités 30. Le passage d'air 150 formé au-dessus de la couche entretoise 135 comporte trois sections, en partie séparées par des parois étroites 137, qui communiquent entre elles. Chaque surface des électrodes 218, 219, 318 et 319 des cellules de pompage est égale à environ 40 mm2 (pour le total de trois unités 30), chaque surface des électrodes 38, 39, 338 et 339 du détecteur de gaz est égale à environ 30 mm2 (pour un total de trois unités 30). Les trous 121 d'entrée du mélange de gaz sont des trous d'épingle ayant chacun un diamètre de 0,2 mm et sont formés au niveau des bords des électrodes des cellules de pompage qui sont les plus éloignées des électrodes de la cellule de
détect:on, comme cela est mieux visible sur la figure 12.
D'autres structures sont identiques ou sensiblement iden-
tiques à celles de la première forme de réalisation, et le
détecteur de gaz 6 est fabriqué au moyen des mêmes proces-
sus que dans la première forme de réalisation.
La présente forme de réalisation (le détecteur de gaz 6) fonctionne de la manière suivante. On monte le détecteur de gaz 6 sur le tuyau d'échappement 50 comme représenté sur la figure 5, et le mélange de gaz (gaz d'échappement) est introduit dans la chambre 100 contenant le mélange par l'intermédiaire des trous d'entrée 121 et diffuse dans la chambre 100. Le gaz oxygène 89 contenu dans le mélange de gaz est extrait par pompage par le couple de
cellules de pompage d'oxygène 21 et 31, auquel est appli-
quée une tension constante (par exemple 0,8 V). La concen-
tration d'oxygène dans le gaz de mélange est réduite à un niveau sensiblement zéro (par exemple inférieur à 0,01 ppm) par l'action de pompage des cellules de pompage. Ce mélange de gaz, qui ne contient sensiblement pas de gaz oxygène, diffuse dans la chambre 100 et vient en contact avec les électrodes 38 et 338 du détecteur de gaz. L'oxygène contenu dans le gaz NOx présent dans le mélange de gaz est réduit en ions oxygène 87, qui sont évacues de la chambre 100 par
le couple de cellules 3 et 51 du détecteur de gaz, aux-
quelles une tension constante (par exemple 0,5 V) est appliquée. Un courant d'ions (le courant marginal) qui es_ proportionnel à la concentration du gaz NOx est mesuré par un ampèremètre AS connecté au couple de cellules 3 et 51 du
détecteur de gaz. Le passage de diffusion dans la chambre 100 depuis les chambres de pompage
21 et 31 en direction des cellules 3 et 51 du détecteur de gaz est court dans cette
forme de réalisation étant donné que les cellules de pom-
page et les cellules du détecteur de gaz sont disposées côte-à-côte dans une direction s'étendant dans le sens de la largeur des couches d'électrolyte 12 et 13, et on peut choisir pour les cellules de pompage et des cellules du détecteur de gaz des longueurs plus grandes. En outre,
étant donné que trois unités 30 comprenant chacune les cel-
lules de pompage et les cellules du détecteur de gaz sont disposées en série dans la direction longitudinale du détecteur de gaz 6 et que le mélange de gaz est introduit dans la chambre 100 à partir des trois trous d'entrée 121 disposés chacun sur l'unité respective 30, la quantité du mélange de gaz introduit à partir de chaque trou d'entrée 121 peut être réglée à une faible valeur. Par conséquent, l'oxygène contenu dans le mélange de gaz est suffisamment
extrait par pompage par chaque couple de cellules de pom-
page 21 et 31. Ceci conduit à une sensibilité accrue du
détecteur de gaz 6.
La figure 15 représente une relation entre une surface en coupe et un signal de sortie du détecteur de gaz 6. Si la surface de l'électrode de la cellule de pompage
était très grande et si on ne prenait pas en compte la dis-
tance de diffusion depuis la cellule de pompage jusqu'à la cellule du détecteur de gaz, alors le signal de sortie du
détecteur de gaz augmenterait proportionnellement à la sur-
face en coupe du trou en coupe transversale d'entrée comme
cela est représenté par une courbe "a" sur la figure 15.
D'autre part, le signal de sortie du détecteur de gaz d1mi-
nuerait proportionnellement à la distance de diffusion comme représenté par la courbe "b" sur la figure 15, si la
quantité du mélange de gaz introduit était constante.
Cependant, étant donné qu'il existe une certaine limitation à la taille de l'électrode de la cellule de pompage et que la quantité du mélange de gaz augmente conformément à un accroissement de la surface en coupe transversale du trou d'entrée, le signal de sortie du détecteur de gaz 6 devient tel que représenté par une courbe "c" de la figure 15. Cela signifie qu'il existe une taille optimale de la surface en coupe transversale du trou d'entrée pour l'obtention d'un
signal de sortie maximum délivré par le détecteur de gaz 6.
Un point "d" représente le signal de sortie maximum. C'est pourquoi, il est préférable de choisir pour la taille du
trou d'entrée 121 une taille correspondant au point "d".
Etant donné que la première cellule 3 et la deuxième cellule 51 du détecteur de gaz de chaque unité 30
sont branchées en parallèle, le courant d'ions proportion-
nel à la concentration en gaz NOx dans le mélange de gaz est détecté sous la forme de la somme des deux cellules du détecteur de gaz, et par conséquent le détecteur de gaz 6 possède une haute sensibilité. De meme, étant donné que le
courant d'ions est détecté sous la forme d'un courant mar-
ginal, comme décrit précédemment, le détecteur de gaz 6 présente une sensibilité élevée même vis-à-vis d'une faible variation de la concentration du gaz NOx. Etant donné que les trous 121 d'entrée du mélange de gaz sont formés à une extrémité éloignée de la cellule du détecteur de gaz,
l'oxygène contenu dans le mélange de gaz peut être suffi-
samment extrait par pompage par les cellules de pompage
lors de la diffusion du gaz du mélange dans la chambre 100.
Etant donné que la chambre 100 contenant le mélange de gaz est subdivisée en trois chambres indépendantes dont chacune correspond à chaque unité 30 comme représenté sur la figure 14, une quantité sensiblement identique du mélange de gaz diffuse en direction de chaque couple de cellules 3 et 51 du détecteur de gaz. Cela contribue à l'obtention d'un
signal de sortie stable délivré par le détecteur de gaz 6.
Etant donné que l'extraction par pompage du gaz oxygène contenu dans le mélange de gaz est exécutée par le couple de cellules de pompage d'oxygène 21 et 31, la concentration d'oxygène dans la chambre 100 peut étre réduite au niveau sensiblement nul. C'est pourquoi, la concentration en gaz NOx dans le mélange de gaz peut être détectée avec une
grande précision et une haute sensibilité sans perturba-
tions dues au gaz oxygène contenu dans le mélange de gaz.
Le détecteur de gaz 6 décrit précédemment en tant que troisième forme de réalisation peut être modifié pour prendre la forme représentée sur la figure 16, sur laquelle on a représenté le détecteur de gaz modifié en tant que détecteur de gaz 19. Dans le cadre de cette variante, toutes les électrodes des cellules de pompage et toutes les
électrodes des cellules des détecteurs, qui sont consti-
tuées de trois parties dans la troisième forme de réalisa-
tion, sont réunies sous la forme d'électrodes rectangu-
laires individuelles comme cela est représenté sur la figure 16. Etant donné que la configuration de la forme des électrodes est simplifiée dans le cas de cette variante, le détecteur de gaz 19 peut être fabriqué selon des processus
plus simples.
Il est également possible de modifier la struc-
ture du détecteur de gaz 6 en lui donnant la forme repré-
sentée sur les figures 17 et 18, sur lesquelles le détec-
teur de gaz modifié est représenté comme étant un détecteur de gaz 18. Dans cette variante, la première cellule 3 du détecteur de gaz est disposée dans un espace formé dans la première cellule de pompage 21, et la seconde cellule 51 du détecteur de gaz est disposée dans un espace formé dans la seconde cellule de pompage 31. En d'autres termes,
l'électrode du détecteur de gaz est située entre les élec-
trodes de pompage de sorte que la distance de diffusion du
gaz depuis une surface d'une cellule de pompage à une sur-
face d'une cellule du détecteur de gaz dans la chambre 100 diminue. Le mélange de gaz est introduit dans la chambre
par six trous d'entrée 121 formés à travers des élec-
trodes (218, 219) de la première cellule de pompage et à travers la première couche d'électrolyte 12. D'autres structures et fonctions de cette variante de réalisation
sont identiques à celles de la troisième forme de réalisa-
tion. Etant donné que la distance de diffusion est courte dans cette variante, une quantité supérieure du mélange de gaz peut diffuser en direction des cellules du détecteur de gaz, ce qui à son tour améliore la sensibilité du détecteur de gaz 18. Bien que les cellules du détecteur de gaz se situent entre les cellules de pompage dans le cadre de cette variante, les cellules de pompage peuvent être situées entre les cellules de détecteurs de gaz. On obtient
également le même effet avec cette structure.
(Quatrième forme de réalisation) En référence aux figures 19 et 20, on va décrire
une quatrième forme de réalisation selon la présente inven-
tion. Le détecteur de gaz 5 de cette forme de réalisation est constitué par une cellule de pompage d'oxygène 21, une cellule de détection d'oxygène 22 et une cellule 3 du détecteur de gaz. Contrairement aux formes de réalisation
précédentes décrites précédemment, cette forme de réalisa-
tion utilise seulement une cellule de pompage d'oxygène 21.
Des parties ou composants de cette forme de réalisation indiqués par les mêmes chiffres de référence que dans les formes de réalisation précédentes possèdent les mêmes structures ou des structures similaires et exécutent les
mêmes fonctions ou des fonctions similaires. C'est pour-
quoi, on ne donnera pas à nouveau des descriptions détail-
lées de ces parties ou composants, mais on va décrire ci-
après des structures et caractéristiques spécifiques à la
présente forme de réalisation.
Comme cela est représenté sur la figure 20, la cellule de pompage d'oxygène 21 est constituée par une couche 12 d'électrolyte solide conducteur pour les ions oxygène et un couple d'électrodes 218 et 219 disposées sur
les deux surfaces (une surface supérieure 129 et une sur-
face inférieure) de l'électrolyte 12. Au-dessous de la cel-
lule de pompage 21 est disposée une couche entretoise 125 sur laquelle est formée une chambre 100 contenant le mélange de gaz. Une couche formant dispositif de chauffage
141 sur laquelle est imprimé un film chauffant 140, et com-
portant une couche de revêtement 142 recouvrant le film
chauffant 140 sont disposées au-dessous de la couche entre-
toise 125. Au-dessous de la couche formant dispositif de chauffage 141 est disposée une couche entretoise 155 sur
laquelle est formée une chambre 110 du détecteur de gaz.
Une cellule de détection d'oxygène 22 constituée par une couche 15 d'électrolyte solide conducteur pour les ions oxygène et un couple d'électrodes 228 et 229 disposées sur les deux surfaces (une surface supérieure et une surface inférieure 159) de la couche d'électrolyte 15 est disposée au-dessous de la couche entretoise 15. Ensuite est disposée une couche entretoise 135 dans laquelle sont formées une
chambre de détection 130 et une chambre à air 160. Au-
dessous de la couche formant entretoise 135 il est prévu une cellule 3 du détecteur de gaz constituée par une couche 13 d'électrolyte solide conducteur pour les ions oxygène et
un couple d'électrodes 38 et 39 disposées sur les deux sur-
faces (une surface supérieure et une surface inférieure 139) de la couche d'électrolyte 13. Toutes ces couches sont superposées les unes sur les autres dans l'ordre décrit précédemment. La chambre 100 contenant le mélange de gaz communique avec le trou d'entrée 121 par l'intermédiaire duquel le mélange de gaz est introduit. La chambre 100 contenant le mélange de gaz communique également avec la
chambre 110 du détecteur de gaz au moyen de passages 152.
La cnambre 110 du détecteur de gaz communique avec la
chambre de détection 130 par un passage 132. L'air exté-
rieur est introduit dans la chambre à air 160. Les passages 152 et 132 sont formés de manière à ne pas communiquer
directement avec le trou d'entrée 21, de sorte que l'oxy-
gène contenu dans le mélange de gaz introduit dans la
chambre 100 est extrait par pompage, d'une manière suffi-
sante, par la cellule de détection d'oxygene 21 avant qu'un
mélange de gaz situé dans la chambre 100 pénètre par diffu-
sion dans la chambre 110 du détecteur de gaz et dans la chambre de détection 130. L'une des électrodes 218 des cellules de pompage est exposée au mélange de gaz contenu
dans la chambre 100, et l'une des électrodes 38 des cel-
lules du détecteur de gaz est exposée au mélange de gaz contenu dans la chambre de détection 130. Une électrode 228 de la cellule du détecteur d'oxygène est exposée au mélange de gaz contenu dans la chambre 110 du détecteur de gaz et l'autre électrode 229 est exposée à l'air contenu dans la
chambre à air 60.
Un voltmètre est branché entre les électrodes 228
et 229 de la cellule de détection d'oxygène par l'intermé-
diaire d'un circuit 225 pour mesurer la tension entre les deux électrodes. Un appareil de commande 216 est connecté entre les électrodes 218 et 219 des cellules de pompage par l'intermédiaire d'un circuit 215 servant à commander une tension devant être appliquée à la cellule de pompage 21 conformément à la tension Vl détectée par la cellule de détection d'oxygène 22 et qui est renvoyé à l'appareil de
contrôle 216 par l'intermédiaire du circuit de réaction 25.
Une tension constante (par exemple 0,5 V) est appliquée à
la cellule 3 du détecteur de gaz par une source d'alimen-
tation 36, par l'intermédiaire d'un circuit 35. L'ampèremè-
tre A0 est disposé dans le circuit 35 pour mesurer le cou-
rant d'ions traversant la cellule 3 du détecteur de gaz.
L'électrode 218 de la cellule de pompage exposée
au mélange de gaz contenu dans la chambre 100 et l'électro-
de 228 de la cellule du détecteur de gaz exposée au mélange de gaz contenu dans la chambre 110 du détecteur de gaz sont formées d'un matériau tel qu'un alliage de platine et d'or (Pt-Au), contenant un pour cent en poids d'or, qui est
inactif pour réduire l'oxygène du gaz NOx en ions oxygène.
Toutes les autres électrodes 38, 39, 219 et 229 sont for-
mées de platine Pt. La surface des électrodes 218 et 219 de la cellule de pompage est égale à environ 70 mmn2 et celle des électrodes 38 et 39 de la cellule du détecteur de gaz est égale à environ 40 mm2, et celle des électrodes 228 et
229 de la cellule de détection d'oxygène est égale à envi-
ron 30 mm2, dans cette forme de réalisation particulière.
L'épaisseur de chaque couche est égale à environ 0,16 mm et la distance de diffusion depuis la cellule de pompage 21 jusqu'à la cellule 3 du détecteur de gaz (une épaisseur totale de six couches 125, 142, 141, 155, 15 et 135) est égale à environ 0,96 mm. La concentration de gaz NOX dans le mélange de
gaz qui constitue les gaz d'échappement d'un moteur à com-
bustion interne, est détectée par le détecteur de gaz 5 (la
* cinquième forme de réalisation) de la manière indiquée ci-
après. Le mélange de gaz 8 est introduit dans la chambre destinée à contenir ce mélange, par l'intermédiaire du trou d'entrée 121. Le gaz oxygène 89 contenu dans le mélange de gaz est extrait par pompage au moyen de l'actionnement de la cellule de pompage 21. Ensuite le mélange de gaz diffuse dans la chambre 110 du détecteur de gaz en empruntant les passages 152, et la concentration
d'oxygène du mélange de gaz dans la chambre 110 du détec-
teur de gaz est contrôlée par la cellule de détection d'oxygène 22. La tension V1 détectée par la cellule de détection d'oxygène 22 correspond à la différence entre les concentrations d'oxygène de la chambre 110 du détecteur
de gaz et de la chambre à air 160. La tension V1 est ren-
voyée à l'appareil de commande 216 par l'intermédiaire du circuit de réaction 25. L'appareil de commande 216 commande la tension envoyée à la cellule de pompage 21 de sorte que la concentration d'oxygène dans la chambre 100 passe à un
niveau très faible et constant. Dans le cas o la concen-
tration d'oxygène dans la chambre 110 du détecteur de gaz est supérieure à un niveau de consigne prédéterminé, la tension V1 devient inférieure à une valeur standard et l'appareil de contrôle 216 augmente la tension devant être envoyée à la cellule de pompage 21, en réponse au renvoi de
la tension VI par réaction à partir de la cellule de détec-
tion d'oxygène 22, pour accroitre la quantité d'oxygène extraite par pompage par la cellule de pompage 21. Dans ie cas o la concentration d'oxygène dans la chambre 110 du détecteur de gaz est faible, la tension Vl devient élevée
et la tension d'alimentation envoyée à la cellule de pom-
page 21 est réduite par l'appareil de commande 216, ce qui permet de réduire la quantité d'oxygène pompée hors de la chambre 100. C'est pourquoi la concentration d'oxygène est maintenue à un niveau constant et sensiblement nul (par
exemple 0,0001 ppm).
Le mélange de gaz, qui ne contient sensiblement pas d'oxygène, diffuse dans la chambre de détection 130 en empruntant les passages 152 et 132. L'oxygène du gaz NOx contenu dans le mélange de gaz est réduit en ions oxygène par la cellule 3 du détecteur de gaz, et est évacué à l'extérieur à travers la couche d'électrolyte 13, ce qui produit le courant d'ions qui est proportionnel à la concentration de NOx dans le mélange de gaz. Le courant d'ions (courant marginal) est mesuré au moyen de
l'ampèremètre A0.
Etant donné que la cellule 22 du détecteur de gaz
est disposée directement au-dessous de la cellule de pom-
page 21, la distance de diffusion du mélange de gaz peut être réglée à une faible valeur (0,96 mm dans cette forme
de réalisation particulière comme mentionné précédemment).
Le gaz oxygène contenu dans le mélange de gaz est presque parfaitement extrait par pompage par la cellule de pompage 21, puis le mélange de gaz diffuse vers la cellule 3 du détecteur de gaz, sur la courte distance de diffusion. De ce fait, la concentration en gaz NOx dans le mélange de gaz es% mesuré par la cellule 3 du détecteur de gaz avec une grande précision et une grande sensibilité. Etant donné que la cellule de pompage 21, la cellule de détection d'oxygène
22 et la cellule 3 du détecteur de gaz sont disposées sépa-
rérment et d'une manière indépendante les unes des autres, l'interférence entre les signaux de ces cellules peut être
supprimée de façon sure.
Bien que la tension V1 produite dans la cellule de détection d'oxygène 22 soit utilisée en tant que signal
pour commander la tension d'alimentation envoyée à la cel-
lule de pompage 21 dans cette forme de réalisation, un cou-
rant d'ions marginal de la cellule de détection d'oxygène 22, qui est obtenu par application d'une tension constante à la cellule de détection d'oxygène 22, peut être utilisé
en tant que signal de commande.
Bien que la présente invention ait été représen-
tée et décrite en référence aux formes de réalisation pré-
cédentes préférées, il apparaîtra aux spécialistes de la technique que l'on peut y apporter des changements du point de vue de la forme et des détails, sans sortir du cadre de l'invention.
Claims (16)
1. Détecteur de gaz à électrolyte solide servant à mesurer la concentration d'un constituant gazeux dans un mélange de gaz, caractérisé en ce qu'il comporte: une chambre (100) pour le mélange de gaz; un trou (121) d'entrée pour le mélange de gaz, par lequel le mélange de gaz est introduit dans la chambre contenant ce mélange de gaz; une première cellule de pompage d'oxygène (21) constituée par une première couche (12) d'un électroly-e solide conducteur pour les ions oxygène et un couple d'électrodes (218, 219) disposées sur les deux surfaces de
la première couche d'électrolyte, l'une (218) des élec-
trodes étant exposée au mélange de gaz situé dans la chambre contenant ce mélange de gaz; une deuxième cellule de pompage d'oxygène (31) constituée par une deuxième couche d'électrolyte solide (13) conductrice pour les ions oxygène et par un couple d'électrodes (318, 319) disposées sur les deux surfaces de
la deuxième couche d'électrolyte, l'une (318) des élec-
trodes étant exposée au mélange de gaz situé dans la chambre contenant le mélange de gaz, les première et deuxième couches d'électrolyte étant superposées l'une à l'autre de telle sorte que la chambre contenant le mélange de gaz est formée entre ces couches et les deux cellules du détecteur sont isolées électriquement l'une de l'autre;
au moins une cellule (3) du détecteur de gaz com-
portant un couple d'électrodes (38,39) disposées sur Les deux surfaces de chacune des couches d'électrolyte, l'une (38) des électrodes étant exposée au mélange de gaz situé dans la chambre contenant ce mélange de gaz; du gaz oxygène contenu dans le mélange de gaz introduit dans la chambre contenant le mélange de gaz est extrait par pompage de cette chambre par les première et deuxième cellules de pompage (21,23) de sorte que la concentration en gaz oxygène atteint un niveau sensiblement nul; et la concentration du constituant gazeux présent dans le mélange de gaz situé dans la chambre contenant le mélange de gaz étant mesurée par la cellule (3) du détec-
teur de gaz.
2. Détecteur de gaz à électrolyte solide selon la
revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une pre-
mière cellule (3) possédant un couple d'électrodes (38,39) disposées sur les deux surfaces de la première couche d'électrolyte (12) et dont l'une (38) est exposée au mélange de gaz situé dans la chambre (100) contenant le mélange de gaz, et une deuxième cellule (51) comportant un
couple d'électrodes (338, 339) disposées sur les deux sur-
faces de la deuxième couche d'électrolyte (13) et dont l'une (338) est exposée au mélange de gaz situé dans la
chambre contenant le mélange de gaz.
3. Détecteur de gaz à électrolyte solide selon
l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les
deux couches d'électrolyte (12,13) sont réalisées avec une forme rectangulaire comportant des petits côtés et des
grands côtés.
4. Détecteur de gaz à électrolyte solide selon la
revendication 3, caractérisé en ce que la cellule de pom-
page d'oxygène (21,31) et la cellule (3,51) du détecteur de gaz sont alignées côte-à-côte dans une direction s'étendant le long du grand côté de la couche d'électrolyte, de sorte que le mélange de gaz introduit dans la chambre contenant le mélange de gaz diffuse depuis la cellule de pompage
d'oxygène en direction de la cellule du détecteur de gaz.
5. Détecteur de gaz à électrolyte solide selon la
revendication 3, caractérisé en ce que la cellule de pom-
page d'oxygène (21,31) et la cellule (3,51) du détecteur de gaz sont alignées côte-à-côte dans une direction s'étendant le long du petit côté de la couche d'électrolyte de sorte que le mélange de gaz introduit dans la chambre contenant le mélange de gaz diffuse depuis la cellule de pompage
d'oxygène en direction de la cellule du détecteur de gaz.
6. Détecteur de gaz à électrolyte solide selon la revendication 5, caractérisé en ce que la cellule de pom- page d'oxygène (21,31) et la cellule (3,51) du détecteur de gaz sont allongées dans la direction du grand côté de la couche d'électrolyte (12,13), et qu'une pluralité de trous
(121) d'entrée du mélange de gaz sont formés dans la pre-
mière cellule de pompage d'oxygène.
7. Détecteur de gaz à électrolyte solide selon la revendication 6, caractérisé en ce que la chambre (100) contenant le mélange de gaz est subdivisée en une pluralité de chambres dont chacune correspond à chacun des trous
(121) d'entrée du mélange de gaz.
8. Détecteur de gaz à électrolyte solide selon la revendication 6, caractérisé en ce que les trous (121) d'entrée du mélange de gaz sont formés dans des positions
qui sont les plus éloignées des cellules (3,51) du détec-
teur de gaz.
9. Détecteur de gaz à électrolyte solide selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'électrode (38,39; 338,339) d'une cellule du détecteur de gaz est disposée de telle sorte que cette électrode est entourée par l'électrode (218,219;318,319) de la cellule de pompage d'oxygène.
10. Détecteur de gaz à électrolyte solide selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'électrode (218,
219; 318,319) d'une cellule de pompage d'oxygène est dispo-
sée de telle sorte que cette électrode est entouree par l'électrode (38, 39; 338,339) de la cellule du détecteur de gaz.
11. Détecteur de gaz à électrolyte solide selon
l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il
comporte en outre une cellule de détection d'oxygène (22),
disposée entre la cellule de pompage d'oxygène et la cel-
lule de détection de gaz, pour détecter la concentration d'oxygène dans le mélange de gaz une fois que l'oxygène contenu dans le mélange de gaz a été extrait par pompage par les cellules de pompage d'oxygène et pour renvoyer un signal correspondant à la concentration d'oxygène détectée aux cellules de pompage d'oxygène pour maintenir un niveau
constant dans la chambre (100) contenant le mélange de gaz.
12. Détecteur de gaz à électrolyte solide selon
l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les
première et deuxième cellules de pompage d'oxygène (21,31)
sont connectées électriquement en parallèle.
13. Détecteur de gaz à électrolyte solide selon la revendication 2, caractérisé en ce que les première et
deuxième cellules (3,51) du détecteur de gaz sont connec-
tées électriquement en série.
14. Détecteur de gaz à électrolyte solide selon
l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la
concentration du constituant gazeux dans un mélange de gaz est mesuré sur la base d'un courant marginal produit dans
la cellule (3,51) du détecteur de gaz par envoi d'une ten-
sion constante à cette cellule.
15. Détecteur de gaz à électrolyte solide selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz, qui forme un constituant du mélange de gaz et dont la concentration est mesurée par le détecteur de gaz, est formé d'oxydes
d'azote (NOx).
16. Détecteur de gaz à électrolyte solide pour
mesurer une concentration d'un gaz, qui forme un consti-
tuant gazeux dans un mélange de gaz, caractérisé en ce qu'il comporte: une chambre (100) pour le mélange de gaz, dans lequel le mélange de gaz est introduit; une cellule de pompage d'oxygène (21), constituée par une première couche (12) d'un électrolyte solide conducteur pour les ions oxygène et un couple d'électrodes (218, 219) qui sont disposées sur les deux surfaces de la
première couche d'électrolyte et dont l'une (218) est expo-
sée au mélange de gaz situé dans la chambre contenant le mélange de gaz, pour extraire par pompage le gaz oxygène
contenu dans le mélange de gaz situé dans la chambre conte-
nant ce mélange, jusqu'à un niveau sensiblement nul;
une cellule de détection d'oxygène (21) consti-
tuée par une deuxième couche (15) d'un électrolyte solide conducteur pour les ions oxygène et par un couple d'électrodes (228, 229), qui sont disposées sur les deux surfaces de la deuxième couche d'électrolyte et dont l'une (228) est exposée au mélange de gaz situé dans la chambre
contenant ce mélange, pour détecter la concentration d'oxy-
gène dans le mélange de gaz une fois que l'oxygène contenu
dans le mélange de gaz a été retiré par pompage par la cel-
lule de pompage d'oxygène, et pour envoyer un signal cor-
respondant à la concentration d'oxygène détecté à la cel-
lule de pompage d'oxygène pour maintenir à un niveau constant la concentration d'oxygène dans la chambre de mélange; et une cellule (3) du détecteur de gaz, constitué par une couche (13) d'un électrolyte solide conducteur pour les ions oxygène et par un couple d'électrodes (38,39), qui
sont disposées sur les deux surfaces de la couche d'elec-
trolyte solide et dont l'une (38) est exposée au mélange de gaz, qui diffuse à partir de la chambre contenant le mélange de gaz, pour mesurer une concentration du gaz constitutif présent dans le mélange de gaz,; les première, deuxième et troisième couches d'électrolyte étant superposées les unes sur les autres dans cet ordre; et le mélange de gaz situé dans la chambre (100) contenant le mélange de gaz diffuse depuis la cellule de pompage d'oxygène (21) en direction de la cellule (3) du détecteur de gaz en traversant la cellule de détection
d'oxygène (22) dans une direction perpendiculaire à la sur-
face des couches d'électrolyte (12,15,13).
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