G - Physics – 01 – N
Patent
G - Physics
01
N
G01N 27/407 (2006.01) F02B 43/04 (2006.01) G01N 27/00 (2006.01) G01N 27/62 (2006.01) G01N 27/70 (2006.01)
Patent
CA 2100222
A sensor determines a wide range of air-to-fuel ratio values (A/F) about the stoichiometric A/F in a gaseous mixture which has oxidizing and reducing species as might be found in an automotive exhaust. The sensor includes a surface that serves simultaneously as the working electrode of a solid-state oxygen concentration cell and as a surface whose workfunction changes from a higher to a lower value as the oxidizing and reducing species in the adjacent gas phase, and in interaction with the surface, pass from an excess oxidizing to the excess reducing condition about the stoichiometric ratio. In one embodiment, the surface exposed to the gas in question is the emitter electrode of a thermionic diode which emits positively charged alkali ions into the exhaust ambient where they are collected by a nearby collector electrode. Changes in the ratio of the oxidizing and reducing species about the stoichiometric ratio produce corresponding changes in the thermionic emission. Oxygen pumping to or from the working electrode modifies the thermionic emission in a systematic way to provide a pumping method of operation in which the magnitude of the pump current required to maintain the thermionic emission current at some preset value despite changes in the A/F ratio of the ambient leads to a relationship between pump current and A/F that can be used to sense the A/F.
La présente invention a pour objet un détecteur servant à déterminer une vaste gamme de rapports stoechiométriques air-combustible (A-C) dans un mélange gazeux comportant des espèces chimiques comburantes et réductrices telles que celles que l'on retrouve dans les gaz d'échappement de véhicules automobiles. Le détecteur comporte une surface qui sert simultanément d'électrode de travail dans une pile de concentration d'oxygène à semi-conducteurs et comme surface dont le travail d'extraction varie entre une valeur supérieure et une valeur inférieure, alors que les espèces chimiques comburantes et réductrices de la phase gazeuse adjacente, en interaction avec la surface, passent d'une condition excessivement comburante à une condition excessivement réductrice dans un rapport stoechiométrique. Dans une version de l'invention, la surface exposée au gaz en question est l'électrode émettrice d'une diode thermo-ionique qui émet des ions alcalins chargés positivement dans le milieu d'échappement ambiant où ils sont recueillis au voisinage d'une électrode collectrice. Les changements au niveau du rapport stoechiométrique entre les espèces chimiques comburantes et réductrices produisent des changements correspondants au niveau des émissions thermo-ioniques. L'oxygène qui est pompé depuis ou vers l'électrode de travail modifie les émissions thermo-ioniques de façon systématique et de manière à établir une méthode de fonctionnement du pompage dans laquelle la magnitude du courant de pompage requise pour maintenir le courant d'émission thermo-ionique à une valeur prédéterminée en dépit des changements du rapport air-combustible du milieu d'échappement ambiant aboutit à un rapport entre le courant de pompage et un rapport air-combustible pouvant être utilisé dans la détection du rapport air-combustible.
Hetrick Robert E.
Schamp Allen L.
Ford Motor Company Of Canada Limited
Sim & Mcburney
LandOfFree
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