FR2817966A1 - Detecteur de gaz multicouches et systeme associe de detection de concentration de gaz - Google Patents
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Abstract
Le détecteur A/ C comprend un substrat électrolytique solide 51 qui conduit les ions d'oxygène. Une électrode côté gaz d'échappement 52 est prévue sur une surface du substrat, et une électrode côté gaz de référence 53 sur une surface opposée du substrat de manière à être exposée à un gaz de référence stocké dans une chambre 65. Un premier fil connecte l'électrode côté gaz d'échappement 52 à une première borne de sortie du signal. Un deuxième fil connecte l'électrode côté gaz de référence 53 à une deuxième borne de sortie du signal. Une relation B/ A < 0, 5 est satisfaite dans ce détecteur, dans laquelle " A " représente une valeur de résistance globale d'un trajet électrique comprenant le substrat électrolytique solide 51, les électrodes 52, 53 et les premier et deuxième fils dans une condition activée du détecteur, alors que " B " représente une valeur de résistance des premier et deuxième fils à une température ambiante.
Description
La présente invention concerne un détecteur de gaz multicouches et un
système de détection de
concentration de gaz qui emploie ce détecteur.
Le détecteur de gaz multicouches comprend un élément de détection qui est maintenu dans une condition activée appropriée en régulant la température d'un élément (c'est-à-dire la température d'un élément
de détection) dans une plage de température prédéfinie.
À cet effet, la température de l'élément est régulièrement contrôlée et l'énergie électrique fournie à un élément chauffant est régulée de manière à maintenir la température de l'élément à une valeur voulue. La température de l'élément est généralement contrôlée indirectement en se basant sur l'impédance d'un élément (c'est-à-dire la résistance de l'élément) connue d'une relation entre une tension appliquée à l'élément de détection et un courant de détecteur
obtenu.
La figure 10 illustre la caractéristique de température d'un élément de détection selon laquelle l'impédance de l'élément augmente lorsque la
température de l'élément diminue.
L'impédance de l'élément comprend généralement un composant résistif d'un substrat électrolytique solide et un composant résistif d'une portion de fil électrique. Le substrat électrolytique solide présente une caractéristique de température négative selon laquelle la résistance du substrat électrolytique solide diminue lorsque la température augmente, comme indiqué par une ligne 1 illustrée dans la figure 17. À l'opposé, la portion de fil présente une caractéristique de température positive selon laquelle la résistance de la portion de fil augmente lorsque la température augmente, comme indiqué par une ligne 2 illustrée dans la figure 17. Dans la figure 17, une ligne 3 représente le changement d'impédance de
l'élément (ZAC).
-2 - L'impédance de l'élément est intrinsèquement un composant résistif du substrat électrolytique solide. L'impédance d'élément réellement détectée d'un détecteur comprend cependant un composant résistif de la portion de fil dont la caractéristique de température est l'inverse de celle du substrat électrolytique solide. Le pourcentage de la résistance du fil devient notamment plus élevé lorsque le
détecteur de gaz se trouve en condition activée (c'est-
à-dire dans une plage de température plus élevée). Cela provoque une dégradation de la sensibilité de
l'impédance de l'élément.
Au vu des problèmes évoqués ci-dessus, la présente invention a pour objet de fournir un détecteur de gaz multicouches capable de détecter avec précision l'impédance d'un élément dans toute la plage de fonctionnement de ce détecteur. De plus, la présente invention fournit un système de détection de la concentration du gaz capable d'améliorer l'aptitude à réguler la température en utilisant le détecteur de gaz
multicouches de la présente invention.
Pour réaliser les objets ci-dessus et autres objets associés, la présente invention fournit un premier détecteur de gaz multicouches comprenant un substrat électrolytique solide conduisant les ions d'oxygène, une électrode côté gaz mesuré prévue sur une surface du substrat électrolytique solide, une électrode côté gaz de référence prévue sur une surface opposée du substrat électrolytique solide de manière à être exposée à un gaz de référence stocké dans une chambre de gaz de référence, un premier fil dont l'une des extrémités est reliée à l'électrode côté gaz mesuré et l'autre extrémité est reliée à une première borne de sortie du signal, et un deuxième fil dont l'une des extrémités est reliée à l'électrode côté gaz de référence et l'autre extrémité est reliée à une deuxième borne de sortie du signal. Le premier détecteur de gaz multicouches est caractérisé en ce que la relation suivante est satisfaite - 3 -
B/A < 0,5
dans laquelle " A " représente une valeur de résistance globale d'un trajet électrique comprenant le substrat électrolytique solide, les électrodes et les premier et deuxième fils dans une condition activée du détecteur, alors que " B " représente une valeur de résistance des
premier et deuxième fils à une température ambiante.
Conformément à un mode de réalisation préférentiel de la présente invention, la valeur de la résistance globale " A " est une valeur de résistance cible pour une commande d'activation du détecteur
(c'est-à-dire une commande d'impédance).
En résumé, un rapport entre la valeur de la résistance des fils " B " et la valeur de la résistance globale " A " doit être inférieure à 0,5. En d'autres termes, conformément au premier détecteur de gaz multicouches, le pourcentage de résistance des fils par rapport à la résistance globale peut être limité à une valeur prédéfinie plus petite afin de maintenir ou d'améliorer de manière appropriée la sensibilité de l'impédance de l'élément. En d'autres termes, il devient possible d'améliorer la corrélation entre la résistance électrolytique solide et la résistance globale. S'il est nécessaire d'assurer plus de précision pour la détection de l'impédance de l'élément, il sera préférable de limiter le rapport B/A
à une valeur nettement plus petite de 0,3 ou moins.
En pratique, la réduction du pourcentage de la résistance des fils est réalisable en réduisant la valeur d'une résistance de la portion de fil. Il est préférable qu'au moins l'un des premier et deuxième fils présente une section transversale latérale équivalente à M à 5 fois une section transversale
latérale d'une électrode correspondante, par exemple.
Il est également préférable qu'au moins l'un des premier et deuxième fils soit plus épais que l'électrode correspondante. Il est également préférable qu'au moins l'un des premier et deuxième fils soit plus
large que l'électrode correspondante.
-4 - En variante, la réduction du pourcentage de la résistance des fils est réalisable en augmentant une valeur de résistance du substrat électrolytique solide, bien que la durée nécessaire pour atteindre une situation de détecteur activé augmente. Conformément à un mode de réalisation préférentiel de la présente invention, la première et la deuxième borne de sortie du signal sont prévues à des portions intermédiaires du substrat électrolytique solide. Cet arrangement est avantageux pour réduire la longueur d'un fil reliant l'électrode du détecteur (c'est-à-dire l'électrode côté gaz mesuré ou l'électrode côté gaz de référence) à sa borne de sortie du signal. Le résultat est que la valeur de la
résistance de la portion de fil peut être réduite.
De plus, il est préférable que les premier et deuxième fils contiennent un matériau céramique pour améliorer les propriétés d'adhérence et un volume supplémentaire de matériau céramique dans au moins l'un des premier et deuxième fils est inférieur ou égal à
12,5% du poids.
Il est également préférable qu'au moins l'un des premier et deuxième fils soit un élément conducteur d'électricité dont la résistance présente un coefficient de température inférieur ou égal à 3x10-3/ C. S'il est nécessaire de garantir des performances meilleures, il sera préférable que l'élément conducteur d'électricité ait une résistance dont le coefficient de température soit inférieure ou
égal à 2,5x10-3/ C.
Conformément à un mode de réalisation préférentiel de la présente invention, les électrodes sont collées sur les surfaces du substrat électrolytique solide et il est prévu une couche isolante ayant une faible conductivité thermique pour isoler les premier et deuxième fils du substrat
électrolytique solide.
Dans une condition activée du détecteur, la température du substrat électrolytique solide est -5 - supérieure. Comme l'indiquent les caractéristiques illustrées dans la figure 17, l'effet négatif de la résistance du fil augmente lorsque la température est élevée. Par conséquent, le fait de prévoir une couche isolante ayant une faible conductivité thermique permet d'empêcher efficacement la température des portions de fil d'augmenter excessivement. Il devient ainsi possible d'améliorer les caractéristiques de
température du détecteur.
Le détecteur de gaz est généralement équipé d'un élément chauffant pour augmenter la température de chaque électrode. Le fait de prévoir un élément chauffant donne cependant lieu à une distribution de la température dans l'élément détecteur de gaz d'une manière telle que la température est élevée à proximité des électrodes en comparaison avec les bornes de sortie du signal et de leur proximité. En considérant une telle distribution de la température, il s'avère efficace de réduire la valeur de la résistance d'une
portion de fil limitée plus proche des électrodes.
En considération de ce qui précède, la présente invention fournit un deuxième détecteur de gaz multicouches comprenant un substrat électrolytique solide conduisant les ions d'oxygène, une électrode côté gaz mesuré prévue sur une surface du substrat électrolytique solide, une électrode côté gaz de référence prévue sur une surface opposée du substrat électrolytique solide de manière à être exposée à un gaz de référence stocké dans une chambre de gaz de référence, un premier fil dont l'une des extrémités est reliée à l'électrode côté gaz mesuré et l'autre extrémité est reliée à une première borne de sortie du signal, un deuxième fil dont l'une des extrémités est reliée à l'électrode côté gaz de référence et l'autre extrémité est reliée à une deuxième borne de sortie du signal, et un élément chauffant pour chauffer les électrodes. Le deuxième détecteur de gaz multicouches est caractérisé en ce qu'au moins l'un des premier et deuxième fils a une portion de faible résistance qui se -6 - trouve à proximité des électrodes et une portion de résistance élevée qui se trouve à proximité des bornes
de sortie du signal.
Cet arrangement permet de réduire de manière sélective ou efficace la valeur de la résistance d'une portion de fil qui se trouve à proximité des électrodes. En d'autres termes, conformément au deuxième détecteur de gaz multicouches, le pourcentage de résistance des fils par rapport à la résistance globale peut être limité à une valeur inférieure prédéterminée de manière à maintenir de manière
appropriée la sensibilité de l'impédance de l'élément.
Il devient ainsi possible d'améliorer les caractéristiques de température du détecteur. En d'autres termes, une impédance détectée de l'élément reflète explicitement un changement de résistance du
substrat électrolytique solide.
Conformément à un mode de réalisation préférentiel de la présente invention, une section transversale latérale de la portion de résistance élevée est plus petite que celle de la portion de faible résistance. Cela permet de réduire le coût des portions de fil qui sont généralement un élément en
platine ou en un autre métal noble.
La présente invention fournit un troisième détecteur de gaz multicouches comprenant un substrat électrolytique solide conduisant les ions d'oxygène, une électrode côté gaz mesuré prévue sur une surface du substrat électrolytique solide, une électrode côté gaz de référence prévue sur une surface opposée du substrat électrolytique solide de manière à être exposée à un gaz de référence stocké dans une chambre de gaz de référence, un premier fil dont l'une des extrémités est reliée à l'électrode côté gaz mesuré et l'autre extrémité est reliée à une première borne de sortie du signal, un deuxième fil dont l'une des extrémités est reliée à l'électrode côté gaz de référence et l'autre extrémité est reliée à une deuxième borne de sortie du signal, et un élément chauffant pour chauffer les -7 - électrodes. Le troisième détecteur de gaz multicouches est caractérisé en ce qu'au moins l'un des premier et deuxième fils est configuré de telle manière qu'une valeur de résistance par unité de longueur est inférieure dans une portion qui se trouve à proximité des électrodes et supérieure dans une portion qui est
éloignée des bornes de sortie du signal.
Cet arrangement permet de réduire de manière sélective ou efficace la valeur de la résistance d'une portion de fil qui se trouve à proximité des électrodes. En d'autres termes, conformément au troisième détecteur de gaz multicouches, le pourcentage de résistance des fils par rapport à la résistance globale peut être limité à une valeur inférieure prédéterminée de manière à maintenir de manière
appropriée la sensibilité de l'impédance de l'élément.
Il devient ainsi possible d'améliorer les caractéristiques de température du détecteur. En d'autres termes, une impédance détectée de l'élément reflète explicitement un changement de résistance du
substrat électrolytique solide.
Conformément au mode de réalisation de la présente invention, le troisième détecteur de gaz multicouches satisfait la relation suivante
B/A < 0,5
dans laquelle " A " représente une valeur de résistance globale d'un trajet électrique comprenant le substrat électrolytique solide, les électrodes et les premier et deuxième fils dans une condition activée du détecteur, alors que " B " représente une valeur de résistance des
premier et deuxième fils à une température ambiante.
Dans ce cas, la valeur de la résistance globale " A " est une valeur de résistance cible pour une commande d'activation du détecteur (c'est-à-dire
une commande d'impédance).
De plus, il est préférable que les premier à troisième détecteurs de gaz multicouches de la présente invention comprennent également un moyen de détection de résistance pour détecter la valeur d'une résistance -8 - du substrat électrolytique solide en se basant sur les signaux électriques obtenus des bornes de sortie du signal et un moyen de régulation d'élément chauffant pour réguler l'énergie électrique fournie à un élément chauffant en se basant sur la valeur de résistance
détectée par le moyen de détection de résistance.
Les objets ci-dessus et d'autres objets, caractéristiques et avantages de l'invention
apparaîtront mieux dans la description détaillée ci-
après faite avec référence aux dessins joints qui illustrent: Figure 1 schéma illustrant un arrangement schématique d'un appareil de détection du rapport air-essence conforme à un premier mode de réalisation de la présente invention; Figure 2 vue en coupe transversale verticale illustrant un arrangement général d'un détecteur de rapport air-essence conforme au premier mode de réalisation de la présente invention; Figure 3A vue en plan illustrant un élément de détection conforme au premier mode de réalisation de la présente invention; Figure 3B vue latérale illustrant l'élément de détection conforme au premier mode de réalisation de la présente invention; Figure 4 vue en plan grossie illustrant un arrangement détaillé de l'élément de détection conforme au premier mode de réalisation de la présente invention; Figure 5A vue en coupe transversale illustrant un arrangement essentiel de l'élément de détection conforme au premier mode de réalisation de la présente invention; Figure 5B vue en coupe transversale illustrant un arrangement essentiel de l'élément de détection conforme au premier mode de réalisation de la présente invention; 9Figure 6 vue éclatée en perspective illustrant un arrangement détaillé de l'élément de détection conforme au premier mode de réalisation de la présente invention; Figure 7 logigramme illustrant une routine
principale réalisée dans un micro-
ordinateur conformément au premier mode de réalisation de la présente invention; Figure 8 logigramme illustrant une procédure de détection de l'impédance d'un élément conformément au premier mode de réalisation de la présente invention; Figure 9 graphique illustrant une variation de tension et une variation de courant pendant la détection de l'impédance d'un élément; Figure 10 graphique illustrant une relation entre l'impédance de l'élément et la température de l'élément; Figure 11 graphique illustrant une relation entre l'impédance de l'élément et la température; Figure 12 graphique illustrant une relation entre le taux d'augmentation de l'impédance et le rapport de résistance RL/ZS; Figure 13A vue en plan illustrant un arrangement caractéristique de l'élément de détection conforme au premier mode de réalisation de la présente invention; Figure 13B vue latérale illustrant un arrangement caractéristique de l'élément de détection conforme au premier mode de réalisation de la présente invention; Figure 14A vue en plan illustrant un autre arrangement caractéristique de l'élément de détection conforme au premier mode de réalisation de la présente invention; Figure 14B vue latérale illustrant un autre arrangement caractéristique de l'élément
- 10 -
de détection conforme au premier mode de réalisation de la présente invention; Figure 14C vue en plan illustrant un autre arrangement caractéristique de l'élément de détection conforme au premier mode de réalisation de la présente invention; Figure 14D vue latérale illustrant un autre arrangement caractéristique de l'élément de détection conforme au premier mode de réalisation de la présente invention; Figure 15 graphique illustrant une relation entre le taux d'augmentation de l'impédance et le coefficient de température de la résistance; Figure 16 vue en plan illustrant un arrangement caractéristique d'un élément de détection conforme à un deuxième mode de réalisation de la présent invention; et Figure 17 graphique illustrant une relation entre l'impédance de l'élément et la température. Un mode de réalisation préférentiel de la présente invention sera expliqué ci-après en se référant aux dessins joints. Les éléments identiques sont identifiés par les mêmes numéros de référence dans
les dessins.
Le premier mode de réalisation de la présente invention se rapporte à un appareil de détection du rapport air-carburant intégré dans un système de commande d'injection de carburant pour un moteur à combustion interne (moteur diesel) installé dans un véhicule automobile. Le système de commande de l'injection du carburant règle la quantité de carburant introduite dans une chambre de combustion en se basant sur le résultat d'une détection obtenue par l'appareil de détection du rapport aircarburant de manière à réaliser la combustion avec un rapport aircarburant voulu.
- 11 -
La figure 1 est un schéma illustrant un arrangement caractéristique d'un appareil de détection du rapport air-carburant conforme au premier mode de
réalisation de la présente invention.
Un appareil de détection du rapport air-
carburant 15 comprend un micro-ordinateur 20. Le micro-
ordinateur 20 est relié à un module de commande du moteur (par exemple ECU) 16 afin d'effectuer une transmission de données interactive pour une commande d'injection du carburant, une commande d'allumage ou similaire. Un détecteur de rapport air-carburant à limitation du courant (détecteur A/C) 30 est installé dans un tuyau d'échappement 12 qui s'étend entre un corps de moteur 11 d'un moteur 10. Le détecteur A/C 30 réagit à une tension de régulation fournie par le micro-ordinateur 20 et génère un signal de détection du rapport air-carburant (c'est-à-dire le signal du courant du détecteur) qui est linéaire et proportionnel à la concentration d'oxygène dans les gaz d'échappement. Le micro-ordinateur 20, qui est constitué de composants bien connus tels qu'une UC, une ROM, une RAM pour effectuer différents traitements informatiques, commande un contrôleur de polarisation 24 et un régulateur d'élément chauffant 26 en fonction d'un programme de régulation prédéfini. Le micro-ordinateur est relié à une batterie +B pour recevoir l'énergie
électrique nécessaire à son fonctionnement.
La figure 2 est une vue en coupe transversale verticale illustrant un arrangement général du détecteur A/C 30. Comme illustré dans la figure 2, le détecteur A/C 30 comprend un boîtier cylindrique métallique 31 avec une portion extérieure filetée solidement fixée dans une paroi du tuyau d'échappement 12. La partie inférieure du boîtier 31 dépasse de la paroi du tuyau d'échappement 12 et est exposée aux gaz d'échappement qui circulent dans le tuyau d'échappement 12. Un double capuchon d'élément 32, composé d'un
- 12 -
capuchon intérieur et d'un capuchon extérieur, tous deux en forme de coupelle, est fixé à une extrémité ouverte inférieure du boîtier 31. Un élément de détection multicouches 50, ayant la forme d'une plaque allongée, s'étend dans le sens axial du boîtier 31 de manière à ce que l'extrémité inférieure de l'élément de détection 50 se trouve dans l'espace intérieur du capuchon d'élément 32. Le capuchon d'élément 32 est muni de plusieurs trous 32a qui laissent pénétrer les gaz d'échappement dans l'espace intérieur du capuchon d'élément 32 pour former une atmosphère de gaz d'échappement entourant l'extrémité inférieure de
l'élément de détection 50.
Un élément isolant 33, qui se situe entre l'élément de détection 50 et la paroi intérieure du boîtier 31, supporte l'élément de détection 50. Un élément d'étanchéité en verre 41, situé à l'intérieur d'un alésage formé au niveau d'une portion supérieure de l'élément isolant 33, assure l'herméticité de l'espace entre l'élément de détection 50 et l'élément isolant 33. Un autre élément isolant 34, prévu sur l'élément isolant 33, présente un espace intérieur dans lequel l'élément de détection 50 est relié à quatre fils 35. Deux des fils 35 sont reliés aux électrodes de l'élément de détection 50 pour délivrer un signal de détection alors que les deux fils restants 35 sont utilisés pour délivrer l'énergie électrique à un élément chauffant de l'élément de détection 50. Ces fils 35 sont reliés aux câbles de signal externes 37
par le biais des connecteurs 36.
Un capuchon de corps 38 est soudé à
l'extrémité supérieure du boîtier 31. Un capuchon anti-
poussière 39 est fixé à l'extrémité supérieure du capuchon de corps 38. Ces capuchons 37 et 38 protègent conjointement la portion supérieure du détecteur. Un filtre hydrofuge 40 est intercalé entre ces capuchons 37 et 38 et une partie o ceux-ci se chevauchent. Les capuchons 37 et 38 sont munis de plusieurs trous 38a et
- 13 -
39a qui laissent pénétrer l'air dans l'espace intérieur
des capuchons 37 et 38.
Comme illustré dans les figures 3A et 3B, l'élément détecteur 50 comprend un substrat électrolytique solide 51 qui a une forme similaire à une plaque et un élément au zircone partiellement stabilisé conduisant les ions d'oxygène. Une électrode côté gaz d'échappement 52 est prévue sur une surface du substrat électrolytique solide 51. Une électrode côté gaz de référence 53 est prévue sur une surface opposée du substrat électrolytique solide 51 de manière à être exposée à un gaz de référence stocké dans une chambre de gaz de référence 65. Ces électrodes 52 et 53 se situent à une extrémité distale (c'est-à-dire
l'extrémité inférieure) de l'élément de détection 50.
L'électrode côté gaz d'échappement 52 est intégralement formé d'un fil 54 prévu sur la surface du substrat électrolytique solide 51. L'électrode côté gaz de référence 53 est intégralement formée d'un fil 55 prévu sur le côté opposé du substrat électrolytique solide 51. Les fils 54 et 55 s'étendent entre les électrodes
correspondantes prévues à l'extrémité distale (c'est-à-
dire l'extrémité inférieure) et une extrémité proximale (c'est-à-dire l'extrémité supérieure) du substrat électrolytique solide 51. Les autres extrémités des fils 54 et 55 sont reliées aux bornes 56 et 57 prévues à l'extrémité proximale du substrat électrolytique solide 51. Les bornes 56 et 57 sont situées parallèlement l'une à l'autre sur la même surface que le substrat électrolytique solide 51. Le fil 54 et la borne 56 sont intrégalement formés sur une surface du substrat électrolytique solide 51. Le fil 55 et la borne 57 sont reliés au travers du substrat électrolytique solide 51. Une portion de revêtement 59, prévue à l'extrémité distale (c'est-à-dire l'extrémité inférieure) de l'élément de détection 50 habille ou recouvre toute la surface de l'électrode côté gaz
d'échappement 52.
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Comme illustré dans les figures 4 et 5B, une couche isolante 58 est un élément en oxyde d'aluminium intercalé entre le substrat électrolytique solide 51 et le fil 54. La figure 4 illustre un aspect de l'électrode côté gaz d'échappement 52 qui est directement façonnée sur le substrat électrolytique solide 51 et non couverte par la couche isolante 58. En d'autres termes, la couche isolante 58 possède une fenêtre 58a à travers laquelle l'extrémité distale (faisant office d'électrode côté gaz d'échappement 52) d'un conducteur électrique est directement reliée à la surface du substrat électrolytique solide 51. La portion restante (faisant office de fil 54) du conducteur électrique est isolée du substrat
électrolytique solide 51 par la couche isolante 58.
Dans la figure 3A, une portion désignée par Ll est le fil 54. Dans la figure 4, une portion indiquée par les
hachures est l'électrode côté gaz d'échappement 52.
L'électrode côté gaz d'échappement 52 étant un élément en platine est entièrement formée du fil 54 et de la borne 56 qui se trouve sur la surface de la couche isolante 58, comme permettent de le comprendre
les figures 5A, 5B et 6.
La portion de revêtement 59 possède une structure multicouches composée d'un écarteur 60 qui est un élément en céramique d'alumine perméable au gaz, une couche résistive de diffusion poreuse 61 qui est un élément en céramique d'alumine ayant une porosité d'environ 10% et une couche imperméable au gaz 62 qui est un élément en céramique d'alumine ayant des
propriétés d'herméticité au gaz.
L'écarteur 60 possède une fenêtre 60a à une position prédéfinie de manière à venir s'adapter
exactement à la fenêtre 58a de la couche isolante 58.
Les fenêtres 58a et 60a forment conjointement un espace fermé 63 entre le substrat électrolytique solide 51 et
la couche résistive de diffusion poreuse 61.
L'électrode côté gaz de référence 53 étant un élément au platine est intégralement formée du fil 55
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sur la surface opposée du substrat électrolytique solide 51. L'extrémité proximale du fil 55 est reliée à la borne 57 par le biais d'un conducteur électrique des trous traversant 51a et 58b qui s'étendent à travers le substrat électrolytique solide 51 et la couche isolante 58. Un écarteur 64, étant un élément en céramique d'alumine ayant des propriétés d'isolant électrique et de perméabilité au gaz, est laminé ou empilé sur la surface du fond (c'est-à-dire intérieure) du substrat électrolytique solide 51. L'écarteur 64 est muni d'une rainure 64a faisant office de chambre de gaz de référence 65. Un substrat chauffant 66 est laminé ou empilé sur la surface inférieure de l'écarteur 64. Un élément chauffant 67 génère de la chaleur en réaction à l'énergie électrique fournie par le biais du fil 68.
L'élément chauffant 67 et le fil sont prévus sur la même surface (c'est-àdire la surface intérieure) du substrat chauffant 66. Une paire de bornes 69, prévues sur une surface opposée du substrat chauffant 66, est reliée aux fils 68 par le biais des conducteurs électriques des trous traversant 66a s'étendant à
travers le substrat chauffant 66.
En revenant à la figure 1, le micro-
ordinateur 20 produit un signal de commande de polarisation Vr pour appliquer une tension au détecteur A/C 30 (c'est-à-dire à l'élément détecteur 50). Un convertisseur analogique/numérique (N/A) 21 reçoit le signal de commande de polarisation Vr produit sous la forme d'un signal numérique par le micro-ordinateur 20 et le convertit en un signal analogique Vb. Un filtre passe-bas (LPF) 22 reçoit le signal analogique Vb produit par le convertisseur N/A 21 et supprime les composantes à haute fréquence du signal analogique Vb pour produire une sortie de LPF Vc envoyée au contrôleur de polarisation 24. Le contrôleur de polarisation 24 produit une tension correspondant au rapport A/C actuel en référence aux caractéristiques de tension d'application prédéfinies et applique la
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tension produite au détecteur A/C 30 pendant une opération de détection du rapport A/C. De plus, le contrôleur de polarisation 24 produit une tension sous la forme d'un signal à fréquence prédéfinie appliqué au détecteur A/C 30 d'une manière monocoup avec une constante de temps prédéfinie pendant une opération de
détection de l'impédance de l'élément.
Le contrôleur de polarisation 24 comprend un circuit électrique de détection 25 qui détecte la valeur d'un courant qui circule entre le détecteur A/C en réaction à la tension appliquée. Un convertisseur analogique/numérique (A/N) 23 reçoit un signal analogique représentant la valeur du courant détectée par le circuit de détection du courant 25 et la convertit en un signal numérique. Le signal de sortie
numérique du convertisseur A/N 23 est envoyé au micro-
ordinateur 20.
Le régulateur de chauffage 26 régule le fonctionnement de l'élément chauffant 67 prévu dans l'élément de détection 50. Plus précisément, le régulateur de chauffage 26 effectue une régulation tout ou rien de l'énergie électrique fournie à l'élément chauffant 67 en fonction de l'impédance de l'élément du
détecteur A/C 30.
L'appareil de détection du rapport air-
carburant 15 fonctionne de la manière suivante.
La figure 7 est un logigramme illustrant une routine principale de la régulation réalisée dans le micro-ordinateur 20. La routine principale est activée en réaction à la fourniture d'énergie électrique au
micro-ordinateur 20.
Dans l'étape 100, on vérifie si une durée Ta s'est écoulée ou non depuis le dernier traitement de détection A/C. La durée prédéterminée Ta correspond à un cycle (c'est-à-dire une période) du traitement de détection A/C. Une valeur pratique de Ta est 4 ms, par
exemple.
Lorsque la durée Ta est déjà écoulée (c'est-
à-dire OUI dans l'étape 100), le cycle de régulation
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passe à l'étape 110 pour exécuter le traitement de détection A/C. Dans le traitement de détection A/C, une tension d'application est déterminée en fonction du courant actuel du détecteur et appliquée à l'élément de détection 50 du détecteur A/C 30. Le circuit de détection de courant 25 détecte le courant du détecteur qui passe à travers l'élément détecteur 50 en réaction à la tension appliquée. Le courant détecté du détecteur
est converti en une valeur A/C.
Ensuite, dans l'étape 120, on vérifie si une durée Tb s'est écoulée ou non depuis le dernier traitement de détection de l'impédance de l'élément. La
durée prédéterminée Tb correspond à un cycle (c'est-à-
dire une période) du traitement de détection de l'impédance de l'élément. Une valeur pratique de Tb varie, par exemple, entre 128 ms et 2 s suivant les
conditions de fonctionnement du moteur.
Lorsque la durée Tb est déjà écoulée (c'est-
à-dire OUI dans l'étape 120), le cycle de régulation passe à l'étape 130 pour exécuter le traitement de détection de l'impédance de l'élément. Les détails du traitement de détection de l'impédance de l'élément
seront expliqués plus tard.
Le cycle de régulation passe ensuite à l'étape 140 pour exécuter le traitement de régulation
de la puissance de l'élément chauffant.
Dans l'étape 140, une régulation à contre-
réaction (c'est-à-dire une régulation PID) est réalisée pour amener une valeur réelle de l'impédance de l'élément ZAC à une valeur voulue (correspondant à une
condition activée de l'élément de détection).
En d'autres termes, le traitement de l'étape fait office de moyen de détection de la résistance de la présente invention et le traitement de l'étape 140 fait office de moyen de commande de l'élément chauffant. La figure 8 est un logigramme illustrant les détails de la procédure de détection de l'impédance de
l'élément (ZAC) effectuée dans l'étape 130.
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Conformément à ce mode de réalisation, l'impédance de l'élément ZAC est détectée sous la forme d'une " impédance en courant alternatif " en se basant
sur une méthode de balayage.
Dans l'étape 131 de la figure 8, la tension appliquée à la détection A/C passe sur un côté positif pendant une brève période de quelques dizaines à quelques centaines de gs en ajustant le signal de
commande de polarisation Vr.
Ensuite, dans l'étape 132, le circuit de détection du courant 25 mesure une variation du courant
(AI) en réaction à une variation de la tension (AV).
Dans l'étape 133 suivante, l'impédance de l'élément ZAC (=AV/AI) est calculée en se basant sur la variation mesurée du courant (AI) et la variation de la
tension (AV).
Après avoir terminé l'étape 133, le cycle de
régulation retourne à l'étape 140 de la figure 7.
Conformément au traitement décrit ci-dessus, une tension monocoup ayant une constante de temps prédéfinie est appliquée au détecteur A/C 30 par le biais du LPF 22 et du circuit de commande de polarisation 24 illustré dans la figure 1. Par conséquent, comme illustré dans la figure 9, le courant du détecteur varie en réaction à la tension appliquée et un courant de crête AI apparaît après une durée prédéterminée " t ". L'impédance de l'élément ZAC est obtenue par le rapport entre la variation de tension (AV) et la variation du courant (AI) mesuré pendant
cette période transitoire.
Le fait d'interposer le LPF 22 pour appliquer une tension monocoup au détecteur A/C 30 est efficace pour éviter une augmentation excessive du courant de crête. Cela permet de réaliser une détection fiable de
l'impédance de l'élément ZAC.
Comme illustré dans la figure 10, l'impédance de l'élément ZAC augmente nettement lorsque la
température de l'élément diminue.
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L'élément de détection 50 du détecteur A/C 30
présente la caractéristique de température suivante.
Le substrat électrolytique solide 51 présente une caractéristique de température négative selon laquelle la valeur de la résistance augmente lorsque la température diminue, comme indiqué par une ligne 1 dans la figure 11. Au contraire, chacun des fils 54 et 55 présente une caractéristique de température positive selon laquelle la valeur de la résistance augmente lorsque la température augmente, comme indiqué par une
ligne 2 dans la figure 11.
Par conséquent, l'impédance mesurée de l'élément ZAC, indiquée par une ligne 3 dans la figure 11, est une somme du composant résistif du substrat électrolytique solide 51 et du composant résistif des
fils 54 et 55.
L'impédance de l'élément ZAC est intrinsèquement un composant résistif du substrat électrolytique solide 51. L'impédance réellement détectée de l'élément d'un détecteur comprend cependant le composant résistif des fils 54 et 55 dont la caractéristique de température est l'inverse de celle du substrat électrolytique solide 51. C'est notamment lorsque le détecteur A/C 30 se trouve dans une condition activée (c'est-à-dire dans une plage de température plus élevée) que le pourcentage de résistance des fils devient important. Ceci conduit à la détérioration de la sensibilité de l'impédance de l'élément ZAC. Par conséquent, l'aptitude à réguler la température de l'élément de détection 50 se dégradera dans la régulation de la puissance de l'élément chauffant. Au vu des problèmes évoqués ci-dessus, ce mode de réalisation a pour objectif de réduire le pourcentage du composant résistif des fils dans l'impédance de l'élément ZAC. Par conséquent, ce mode de réalisation améliore la sensibilité de l'impédance
de l'élément ZAC en condition activée du détecteur.
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À cet effet, ce mode de réalisation introduit un rapport exprimé par " RL/ZS " qui est un rapport entre la valeur de la résistance " RL " des fils 54 et à une température ambiante (c'est-à-dire dans une condition désactivée du détecteur) et une valeur de résistance " ZS " de l'impédance de l'élément dans la condition activée du détecteur. La valeur de la résistance ZS est une valeur voulue de l'impédance de
l'élément ZAC.
Les inventeurs de la présente invention ont observé un taux d'augmentation de l'impédance de l'élément ZAC en réaction à une variation de la température de l'élément de 650 C à 750 C pour évaluer une valeur appropriée de " RL/ZS " afin d'assurer l'aptitude à réguler la température de l'élément de
détection 50. La figure 12 illustre le résultat.
Dans la figure 12, le taux d'augmentation de l'impédance est exprimé en fonction de l'équation suivante. Taux d'augmentation de l'impédance (%) = (Z650/Z750 - 1) x 100 o Z650 est une valeur d'impédance de l'élément à la température de l'élément de 650 C et Z750 est une valeur d'impédance de l'élément à la température de
l'élément de 750 C.
Lorsque Z750 est égal à M de Z650, par exemple, le taux d'augmentation de l'impédance est égal
à 100 (%).
Concernant le niveau d'évaluation du taux d'augmentation de l'impédance, un premier niveau d'évaluation est fixé à 70% et un deuxième niveau
d'évaluation est fixé à 100%.
Comme permet de le comprendre le résultat illustré dans la figure 12, le premier niveau d'évaluation (c'est-à-dire un taux d'augmentation de l'impédance = 70%) est obtenu lorsque le rapport " RL/ZS " est inférieur à 0,5. Le deuxième niveau d'évaluation (c'est-à-dire un taux d'augmentation de l'impédance = 100%) est obtenu lorsque le rapport
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" RL/ZS " est inférieur à 0,3. En d'autres termes, le rapport " RL/ZS " inférieur à 0,5 suppose une bonne aptitude à réguler la température de l'élément de détection 50. Le rapport " RL/ZS " inférieur à 0,3 suppose une aptitude encore meilleure à réguler la
température de l'élément de détection 50.
En pratique, la limitation du pourcentage du composant résistif des fils est réalisable en réduisant
la valeur de la résistance des fils 54 et 55.
Les figures 13A et 13B illustrent l'arrangement pratique de l'élément détecteur 50 conformément à ce mode de réalisation dans une
situation o la portion de revêtement 59 est retirée.
L'électrode côté gaz d'échappement 52 et le fil 54 sont
répartis par la fenêtre 58a sur la couche isolante 58.
L'électrode côté gaz d'échappement 52 a une largeur W1 et une épaisseur T1. Le fil 54 a une largeur W2 et une
épaisseur T2.
Conformément à l'exemple illustré dans les figures 13A et 13B, la largeur W1 de l'électrode côté gaz d'échappement 52 est égale à la largeur W2 du fil 54 (c'est-à-dire W1 = W2). L'épaisseur T2 du fil 54 est égale au double de l'épaisseur T1 de l'électrode côté gaz d'échappement 52 (c'està-dire T2 = 2XT1). En d'autres termes, une section transversale latérale du fil 54 est égale au double de la section transversale latérale de l'électrode côté gaz d'échappement 52
(c'est-à-dire W2.T2 = 2XWl.T1).
L'utilisation de l'arrangement illustré dans les figures 13A et 13B permet de réduire efficacement la valeur de la résistance du fil 54. Dans ce cas, le rapport " RL/ZS " est approximativement de 0,1. La caractéristique de température des fils 54 et 55 peut être modifiée d'une ligne continue en une ligne discontinue constituée de deux points et d'un tiret
illustrée dans la figure 11.
L'arrangement pratique de ce mode de réalisation ne se limite pas à l'exemple illustré dans les figures 13A et 13B. Il est préférable, par exemple,
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d'augmenter de façon arbitraire la largeur W2 ou l'épaisseur T2 du fil 54. La largeur W2 et l'épaisseur T2 du fil 54 peuvent, par exemple, être fixées toutes deux à une valeur supérieure à celles de la largeur W1 et de l'épaisseur Tl de l'électrode côté gaz d'échappement 52. Conformément à l'évaluation effectuée par les inventeurs, il est préférable que la section tranversale latérale (W2XT2) du fil 54 soit de M à 5 fois la section transversale latérale (WlXT1) de
l'électrode côté gaz d'échappement 52.
L'arrangement décrit ci-dessus de l'électrode côté gaz d'échappement 52 et des fils 54 peut être employé de préférence pour l'électrode côté gaz de
référence 53 et son fil 55.
Il n'est cependant pas toujours nécessaire d'employer le même arrangement pour chaque côté de l'élément de détection 50. Dans ce contexte, ce mode de réalisation emploie un arrangement destiné à réduire la résistance du fil d'au moins l'un des conducteurs électriques prévus de chaque côté de l'élément de
détection 50.
Le point important pour l'invention est de limiter le rapport " RL/ZS " à une plage prédéterminée
(par exemple moins de 0,3).
Ce mode de réalisation fournit les effets suivants. Conformément au détecteur A/C 30, le pourcentage des valeurs de résistance des fils 54 et 55 par rapport à la valeur de la résistance globale (c'est-à-dire l'impédance de l'élément ZAC) est limitée à une plage plus petite prédéfinie. Cela améliore la corrélation entre la valeur de la résistance du substrat électrolytique solide 51 et l'impédance de l'élément ZAC. Par conséquent, il devient possible de maintenir ou d'améliorer de manière appropriée la sensibilité de l'impédance de l'élément ZAC dans la condition activée du détecteur. La caractéristique de température du détecteur A/C 30 peut être améliorée. En d'autres termes, l'impédance de l'élément ZAC reflète
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explicitement la variation de la résistance du substrat
électrolytique solide 51.
L'amélioration de la caractéristique de température du détecteur A/C 30 dans la condition activée du détecteur permet d'améliorer la régulation de la température de l'élément de détection 50 réalisée
par l'appareil de détection du rapport air-carburant.
Conformément au détecteur A/C 30, l'élément chauffant 67 est prévu à proximité des électrodes 52 et 53. Le fait de prévoir un élément chauffant provoque généralement une distribution de la température dans l'élément de détection de gaz. La température devient élevée à proximité des électrodes 52 et 53 en comparaison de celle des bornes de sortie du signal 56
et 57.
En considérant une telle distribution de la température, il est efficace de réduire la valeur de la résistance d'une portion limitée du fil proche des
électrodes 52 et 53.
À cet effet, le deuxième mode de réalisation modifie la configuration des fils 54 et 55 en fonction de la distribution de la température dans l'élément de
détection 50.
Comme illustré dans les figures 14A et 14B, par exemple, le fil 54 se compose d'une portion de faible résistance 71 située à proximité de l'électrode côté gaz d'échappement 52 et d'une portion à résistance élevée 72 éloignée de l'électrode côté gaz d'échappement 52. La portion de faible résistance 71 a une valeur de résistance par unité de longueur inférieure à celle de la portion à résistance élevée 72. Conformément à l'exemple illustré dans les figures 14A et 14B, la section transversale latérale du fil 54 varie en palier au niveau de la jonction entre la portion de faible résistance 71 et la portion à
résistance élevée 72.
En variante, comme illustré dans les figures 14C et 14D, le fil 54 présente une section transversale latérale qui diminue de façon linéaire à mesure que la
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distance de l'électrode côté gaz d'échappement 52 augmente. Il va sans dire que les arrangements illustrés dans les figures 14A à 14D peuvent être appliqués au fil 55. Conformément à l'arrangement illustré dans les figures 14A à 14D, les valeurs de résistance des fils 54 et 55 peuvent être réduites dans la zone
limitée proche des électrodes correspondantes 52 et 53.
En d'autres termes, le deuxième mode de réalisation réduit de manière efficace le pourcentage des valeurs de résistance des fils 54 et 55 par rapport à la valeur de la résistance globale (c'est-à-dire l'impédance de l'élément ZAC) en condition activée du détecteur. Il devient ainsi possible d'améliorer la sensibilité de l'impédance d'élément ZAC. La caractéristique de température du détecteur A/C 30 peut être améliorée. En d'autres termes, l'impédance de l'élément ZAC reflète explicitement la variation de la résistance du substrat
électrolytique solide 51.
De plus, conformément à l'arrangement illustré dans les figures 14A à 14D, la quantité requise de matériau (généralement un platine ou un autre métal noble) pour les fils 54 et 55 peut être réduite, ce qui permet de diminuer le coût des fils 54
et 55.
Conformément à l'arrangement illustré dans les figures 14A à 14D, le rapport " RL/ZS " est limité à une valeur inférieure à 0,5 ou, de préférence, à une valeur inférieure à 0,3, comme dans le premier mode de
réalisation expliquée en référence à la figure 12.
* La présente invention peut être mise en oeuvre de différentes manières. La réduction des valeurs de résistance des fils 54 et 55, par exemple, peut être obtenue par la méthode ou l'arrangement suivant. (1) Lorsque les fils 54 et 55 contiennent un matériau céramique (par exemple du ZrO2) pour améliorer les propriétés adhérentes, il est préférable que la
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quantité supplémentaire de matériau céramique soit
inférieure ou égale à 12,5% du poids.
(2) Les fils 54 et 55 sont constitués d'un élément conducteur d'électricité dont la résistance a un coefficient de température inférieur ou égal à 3X10-3/oC. La figure 15 illustre une relation entre le taux d'augmentation de l'impédance et le coefficient de température de la résistance dans laquelle à la fois le premier niveau d'évaluation (c'est-à-dire taux d'augmentation de l'impédance = 70%) et le deuxième niveau d'évaluation (c'est-à-dire taux d'augmentation de l'impédance = 100%) sont définis de la même manière
que dans la figure 12.
Comme permet de le comprendre la figure 15, le premier niveau d'évaluation est atteint lorsque le coefficient de température de la résistance est inférieur ou égal à 3X10-3/ C. En d'autres termes, le coefficient de température de la résistance inférieur ou égal à 3X10-3/ C assure une aptitude à réguler de manière appropriée la température de l'élément de détection 50. Le deuxième niveau d'évaluation est atteint lorsque le coefficient de température de la résistance est inférieur ou égal à 2,5X10-3/ C. Le coefficient de température de la résistance inférieur ou égal à 2,5X10-3/ C assure une aptitude encore meilleure à réguler de manière appropriée la
température de l'élément de détection 50.
(3) Les bornes de sortie du signal 56 et 57 sont prévues en des portions intermédiaires du substrat électrolytique solide 51, comme illustré dans la figure 16. Cet arrangement est avantageux pour réduire la longueur de chaque fil 54 ou 55 qui s'étend de l'électrode du détecteur (c'est-à-dire l'électrode côté gaz d'échappement 52 ou l'électrode côté gaz de référence 53) jusqu'à sa borne de sortie du signal (56 ou 57). Le résultat est que les valeurs de la
résistance des fils 54 et 55 peuvent être réduites.
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De plus, la couche isolante 58 destinée à isoler le fil 54 du substrat électrolytique solide 51 est réalisée dans un matériau ayant une faible conductivité thermique. La couche isolante 58 est un zircone (ZrO2), par exemple, ne contenant pas d'yttria (Y203). Dans ce cas, du fait de la présence de la couche isolante 58 ayant une conductivité thermique plus faible, le fil 54 peut être maintenu à une température relativement élevée même si l'électrode côté gaz d'échappement 52 est chauffée jusqu'à une température plus élevée. Par conséquent, il devient possible d'améliorer la caractéristique de température du détecteur A/C 30. Il va sans dire que les arrangements illustrés dans la figure 16 peuvent être appliqués au
fil 55.
Il est également préférable de différencier le matériau des fils 54 et 55 du matériau de l'électrode côté gaz d'échappement 52 et de l'électrode côté gaz de référence 53. Il est préférable, par exemple, de fabriquer les fils 54 et 55 dans un matériau ayant une valeur de résistance inférieure à celle du platine (c'est-à-dire le matériau de l'électrode). La présente invention est appliquée à tout détecteur A/C qui détecte une concentration d'oxygène dans les gaz d'échappement, mais peut également s'appliquer à d'autres types de détecteurs de gaz comme un détecteur de NOx qui détecte une concentration de NOx dans les gaz d'échappement, un détecteur de CO qui détecte une concentration de CO dans les gaz d'échappement ou similaire. Dans ces cas, le nombre de cellules de détection (chaque cellule étant constituée d'une paire d'électrodes) employées dans un détecteur
de gaz n'est pas limitée à une valeur spécifique.
De plus, la présente invention peut être appliquée à tout type de détecteur de gaz qui détecte la concentration d'un gaz mesuré autre que les gaz d'échappement d'un moteur. Dans ce contexte, l'appareil de détection de la concentration de gaz conforme à la
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présente invention n'est pas limité à un appareil de
détection du rapport air-carburant.
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Claims (14)
1. Détecteur de gaz multicouches comprenant: un substrat électrolytique solide (51) conduisant les ions d'oxygène; une électrode côté gaz mesuré (52) prévue sur une surface dudit substrat électrolytique solide (51); une électrode côté gaz de référence (53) prévue sur une surface opposée dudit substrat électrolytique solide (51) de manière à être exposée à un gaz de référence stocké dans une chambre de gaz de référence (65); un premier fil (54) dont l'une des extrémités est reliée à ladite électrode côté gaz mesuré (52) et l'autre extrémité est reliée à une première borne de sortie du signal (56); et un deuxième fil (55) dont l'une des extrémités est reliée à ladite électrode côté gaz de référence (53) et l'autre extrémité est reliée à une deuxième borne de sortie du signal (57) ; caractérisé en ce que la relation suivante est satisfaite
B/A < 0,5
o " A " représente une valeur de résistance globale d'un trajet électrique comprenant ledit substrat électrolytique solide (51), lesdites électrodes (52, 53) et lesdits premier et deuxième fils (54, 55) dans une condition activée du détecteur, alors que " B " représente une valeur de résistance desdits premier et
deuxième fils (54, 55) à une température ambiante.
2. Détecteur de gaz multicouches selon la revendication 1, dans lequel ladite valeur de résistance globale " A " est une valeur de résistance
cible pour une commande d'activation du détecteur.
3. Détecteur de gaz multicouches selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel l'un desdits premier et deuxième fils (54, 55) présente une
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section transversale latérale équivalente à 1/2 à 5 fois une section transversale latérale d'une électrode correspondante.
4. Détecteur de gaz multicouches selon la revendication 3, dans lequel au moins l'un desdits premier et deuxième fils (54, 55) est plus épais que
l'électrode correspondante.
5. Détecteur de gaz multicouches selon la revendication 3, dans lequel au moins l'un desdits premier et deuxième fils (54, 55) est plus large que
l'électrode correspondante.
6. Détecteur de gaz multicouches selon l'une
quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ladite
première et ladite deuxième borne de sortie du signal (56, 57) sont prévues à des portions intermédiaires
dudit substrat électrolytique solide (51).
7. Détecteur de gaz multicouches selon l'une
quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel
lesdits premier et deuxième fils (54, 55) contiennent un matériau céramique, la quantité supplémentaire dudit matériau céramique dans au moins l'un desdits premier et deuxième fils étant inférieure ou égale à 12,5% du poids.
8. Détecteur de gaz multicouches selon l'une
quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'un
desdits premier et deuxième fils (54, 55) est un élément conducteur d'électricité dont la résistance présente un coefficient de température inférieur ou
égal à 3x10-3/ C.
9. Détecteur de gaz multicouches selon l'une
quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel
lesdites électrodes (52, 53) sont collées sur les surfaces dudit substrat électrolytique solide (51) et il est prévu une couche isolante (58) ayant une faible conductivité thermique pour isoler lesdits premier et deuxième fils (54, 55) dudit substrat électrolytique
solide (51).
10. Détecteur de gaz multicouches comprenant:
- 30 -
un substrat électrolytique solide (51) conduisant les ions d'oxygène; une électrode côté gaz mesuré (52) prévue sur une surface dudit substrat électrolytique solide (51); une électrode côté gaz de référence (53) prévue sur une surface opposée dudit substrat électrolytique solide (51) de manière à être exposée à un gaz de référence stocké dans une chambre de gaz de référence (65); un premier fil (54) dont l'une des extrémités est reliée à ladite électrode côté gaz mesuré (52) et l'autre extrémité est reliée à une première borne de sortie du signal (56); un deuxième fil (55) dont l'une des extrémités est reliée à ladite électrode côté gaz de référence (53) et l'autre extrémité est reliée à une deuxième borne de sortie du signal (57); et un élément chauffant (67) pour chauffer lesdites électrodes (52, 53); caractérisé en ce que au moins l'un desdits premier et deuxième fils (54, 55) a une portion de faible résistance (71) qui se trouve à proximité desdites électrodes (52, 53) et une portion de résistance élevée (72) qui se trouve à proximité desdites bornes de sortie du signal (56, 57).
11. Détecteur de gaz multicouches selon la revendication 10, dans lequel une section transversale latérale de ladite portion de résistance élevée (72) est plus petite que celle de ladite portion de faible
résistance (71).
12. Détecteur de gaz multicouches comprenant: un substrat électrolytique solide (51) conduisant les ions d'oxygène; une électrode côté gaz mesuré (52) prévue sur une surface dudit substrat électrolytique solide (51); une électrode côté gaz de référence (53) prévue sur une surface opposée dudit substrat électrolytique solide (51) de manière à être exposée à
- 31 -
un gaz de référence stocké dans une chambre de gaz de référence (65); un premier fil (54) dont l'une des extrémités est reliée à ladite électrode côté gaz mesuré (52) et l'autre extrémité est reliée à une première borne de sortie du signal (56); un deuxième fil (55) dont l'une des extrémités est reliée à ladite électrode côté gaz de référence (53) et l'autre extrémité est reliée à une deuxième borne de sortie du signal (57); et un élément chauffant (67) pour chauffer lesdites électrodes (52, 53); caractérisé en ce que au moins l'un desdits premier et deuxième fils (54, 55) est configuré de telle manière qu'une valeur de résistance par unité de longueur est inférieure dans une portion qui se trouve à proximité desdites électrodes (52, 53) et supérieure dans une portion qui est éloignée desdites bornes de sortie du
signal (56, 57).
13. Détecteur de gaz multicouches selon l'une
quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel la
relation suivante est satisfaite
B/A < 0,5
o " A " représente une valeur de résistance globale d'un trajet électrique comprenant ledit substrat électrolytique solide (51), lesdites électrodes (52, 53) et lesdits premier et deuxième fils (54, 55) dans une condition activée du détecteur, alors que " B " représente une valeur de résistance desdits premier et
deuxième fils (54, 55) à une température ambiante.
14. Appareil de détection de la concentration de gaz utilisant le détecteur de gaz multicouches selon
l'une quelconque des revendications 1 à 13,
comprenant: un moyen de détection de la résistance (20) pour détecter une valeur de résistance dudit substrat électrolytique solide (51) en se basant sur les signaux
- 32 -
électriques obtenus desdites bornes de sortie du signal; et un moyen de régulation d'élément chauffant (26) pour réguler l'énergie électrique fournie à un élément chauffant (67) qui chauffe ledit substrat électrolytique solide (51) en se basant sur la valeur de résistance détectée par ledit moyen de détection de
résistance (20).
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