RU2003120058A

RU2003120058A - Комбинированный датчик наличия кислорода и nox

Info

Publication number: RU2003120058A
Application number: RU2003120058/28A
Authority: RU
Inventors: Уиль м Н. ЛОЛЕСС (US); Уильям Н. ЛОЛЕСС
Original assignee: АйИПи ЕМТЕК, ЛЛС (US); АйИПи ЕМТЕК, ЛЛС
Priority date: 2000-12-07
Filing date: 2001-12-07
Publication date: 2005-02-10
Also published as: RU2269121C2; EP1350090A4; CA2431018A1; JP2008203265A; JP4116543B2; EP1350090A1; WO2003008957A1; JP2004536307A

Claims

1. Комбинированный датчик для измерения содержания кислорода и окислов азота в газовой среде, включающий в себя чувствительный элемент, располагаемый в указанной газовой среде и содержащий несколько проницаемых для кислорода электродных слоев, несколько проницаемых для кислорода диссоциативных электродных слоев, причем указанные диссоциативные электродные слои содержат материал, катализирующий диссоциацию окислов азота на азот и кислород, и несколько слоев проводящего ионы кислорода керамического материала, расположенных между соответствующими электродными слоями и соответствующими диссоциативными электродными слоями; выход электрического сигнала содержания кислорода, связанный с указанными электродными слоями; и выход электрического сигнала содержания окислов азота, связанный с указанными диссоциативными электродными слоями и электрически изолированный от выхода электрического сигнала содержания кислорода.

2. Комбинированный датчик для измерения содержания кислорода и окислов азота в газовой среде, включающий в себя чувствительный элемент, располагаемый в газовой среде и содержащий несколько проницаемых для кислорода электродных слоев, несколько проницаемых для кислорода диссоциативных электродных слоев, содержащих родий в количестве, достаточном для катализа диссоциации окислов азота на азот и кислород, и несколько слоев проводящего ионы кислорода керамического материала, расположенных между соответствующими электродными слоями и соответствующими диссоциативными электродными слоями; выход электрического сигнала содержания кислорода, связанный с указанными электродными слоями; и выход электрического сигнала содержания окислов азота, связанный с указанными диссоциативными электродными слоями и электрически изолированный от выхода электрического сигнала содержания кислорода.

3. Комбинированный датчик для измерения содержания кислорода и окислов азота в газовой среде, включающий в себя открытый корпус, образующий газовый канал;

чувствительный элемент, расположенный в указанном корпусе и содержащий несколько проницаемых для кислорода электродных слоев, несколько проницаемых для кислорода диссоциативных электродных слоев и несколько слоев проводящего ионы кислорода керамического материала, расположенных между соответствующими электродными слоями и соответствующими диссоциативными электродными слоями; и диффузионный барьер, ограничивающий область указанного газового канала с диффузионно-ограниченным поступлением газовой среды, причем чувствительный элемент расположен в указанной области газового канала с диффузионно-ограниченным поступлением газовой среды.

4. Комбинированный датчик по п.3, отличающийся тем, что газовый канал, образованный открытым корпусом, имеет входную часть и выходную часть, причем чувствительный элемент расположен поперек выходной части газового канала.

5. Комбинированный датчик по п.3, отличающийся тем, что по меньшей мере часть открытого корпуса представляет собой участок отвода кислорода, выполненный для поддержания благоприятного отношения содержания окислов азота к содержанию кислорода.

6. Комбинированный датчик по п.5, отличающийся тем, что заданное отношение содержания окислов азота к содержанию кислорода составляет менее чем примерно 1:5.

7. Комбинированный датчик по п.3, отличающийся тем, что по меньшей мере часть открытого корпуса представляет собой участок отвода кислорода, а комбинированный датчик дополнительно содержит цепь обратной связи, включенную между чувствительным элементом и указанным участком отвода кислорода и выполненную для управления участком отвода кислорода в зависимости от количества кислорода, определяемого чувствительным элементом.

8. Комбинированный датчик по п.7, отличающийся тем, что указанная цепь обратной связи выполнена с обеспечением снижения скорости отвода кислорода через участок отвода кислорода при снижении количества кислорода, определяемого чувствительным элементом.

9. Комбинированный датчик по п.3, отличающийся тем, что по меньшей мере часть открытого корпуса представляет собой участок отвода кислорода, содержащий проницаемый для кислорода катод, расположенный по внутренней поверхности открытого корпуса в области газового канала с диффузионно-ограниченным поступлением газовой среды; проницаемый для кислорода анод, расположенный по внешней поверхности открытого корпуса в области газового канала с диффузионно-ограниченным поступлением газовой среды; и проводящий ионы кислорода керамический материал, расположенный между указанными катодом и анодом.

10. Комбинированный датчик по п.9, отличающийся тем, что анод содержит платину, а катод содержит платину и золото.

11. Комбинированный датчик по п.3, отличающийся тем, что электродные слои содержат материал, препятствующий диссоциации окислов азота на азот и кислород.

12. Комбинированный датчик по п.11, отличающийся тем, что электродные слои содержат платину и золото.

13. Комбинированный датчик по п.3, отличающийся тем, что диссоциативные электродные слои содержат материал, катализирующий диссоциацию окислов азота на азот и кислород.

14. Комбинированный датчик по п.13, отличающийся тем, что указанный материал диссоциативных электродных слоев катализирует диссоциацию окислов азота на N₂ и О₂.

15. Комбинированный датчик по п.14, отличающийся тем, что диссоциативные электродные слои содержат родий.

16. Комбинированный датчик по п.3, отличающийся тем, что он дополнительно содержит источник электроэнергии, подключенный таким образом, что один из электродных слоев и один из диссоциативных электродных слоев расположены смежно друг другу и имеют одноименную полярность и практически равнозначный электрический потенциал, с обеспечением препятствования перемещению кислорода между указанным электродным слоем и диссоциативным электродным слоем.

17. Комбинированный датчик по п.3, отличающийся тем, что электродные слои электрически изолированы от диссоциативных электродных слоев.

18. Комбинированный датчик по п.3, отличающийся тем, что электродные слои связаны с выходом электрического сигнала, независимого от выхода электрического сигнала, связанного с диссоциативными электродными слоями.

19. Комбинированный датчик по п.18, отличающийся тем, что электродные слои связаны с выходом электрического сигнала, указывающего содержание кислорода в газовой среде в области газового канала с диффузионно-ограниченным поступлением газовой среды, а диссоциативные электродные слои связаны с выходом электрического сигнала, указывающего содержание окислов азота в газовой среде в области газового канала с диффузионно-ограниченным поступлением газовой среды.

20. Комбинированный датчик по п.3, отличающийся тем, что открытый корпус содержит трубку из проводящего ионы кислорода керамического материала, а указанный диффузионный барьер расположен поперек указанной трубки по ее внутреннему диаметру с образованием перегородки между областью газового канала с диффузионно-ограниченным поступлением газовой среды и входной частью газового канала.

21. Комбинированный датчик по п.3, отличающийся тем, что область газового канала с диффузионно-ограниченным поступлением газовой среды содержит герметически изолированную зону, включающую в себя диффузионное впускное отверстие, образованное диффузионным барьером, и выпускное отверстие датчика, образованное чувствительным элементом.

22. Комбинированный датчик по п.21, отличающийся тем, что герметически изолированная зона дополнительно содержит участок отвода кислорода.

23. Комбинированный датчик по п.3, отличающийся тем, что диффузионный барьер образует перегородку между областью газового канала с диффузионно-ограниченным поступлением газовой среды и входной частью газового канала, причем комбинированный датчик содержит дополнительный кислородный датчик, расположенный в указанной входной части газового канала.

24. Комбинированный датчик по п.3, отличающийся тем, что диффузионный барьер содержит перегородку из двуокиси циркония.

25. Комбинированный датчик по п.3, отличающийся тем, что диффузионный барьер расположен поперек газового канала.

26. Комбинированный датчик по п.25, отличающийся тем, что диффузионный барьер содержит по существу равномерно выполненную перегородку.

27. Комбинированный датчик по п.3, отличающийся тем, что диффузионный барьер выполнен с возможностью пропускания газа в количестве, переменном в зависимости от парциального давления кислорода во входной части газового канала.

28. Комбинированный датчик по п.3, отличающийся тем, что он дополнительно содержит нагреватель, выполненный для повышения рабочей температуры комбинированного датчика примерно до 800°С.

29. Комбинированный датчик по п.28, отличающийся тем, что открытый корпус содержит трубку из двуокиси циркония, а нагреватель выполнен по окружности указанного корпуса из двуокиси циркония.

30. Чувствительный элемент датчика для измерения содержания кислорода и окислов азота в газовой среде, содержащий несколько проницаемых для кислорода электродных слоев, несколько проницаемых для кислорода диссоциативных электродных слоев, причем указанные диссоциативные электродные слои содержат материал, катализирующий диссоциацию окислов азота на азот и кислород, несколько слоев проводящего ионы кислорода керамического материала, расположенных между соответствующими электродными слоями и соответствующими диссоциативными электродными слоями.