Brevet FR3010524A1 — publié le 20150313

CAPTEUR DE SUIE EN FORME DE PEIGNES INTERDIGITES COMPRENANT DES ENTAILLES [0001] La présente invention concerne un capteur de suie pour la mesure des émissions de particules de suie dans la ligne d'échappement d'un véhicule automobile, ce capteur de suie étant en forme de peignes interdigités, c'est-à-dire imbriqués à la façon des doigts de deux mains qui se croisent, et comprenant des entailles. [0002] Les moteurs thermiques génèrent des particules de suie de façon plus ou moins importante lors de leur fonctionnement. Les normes de dépollution intégrant à partir de la norme européenne de dépollution des véhicules automobiles dite Euro 6 un niveau maximal d'émissions de particules en masse à respecter, il est nécessaire de maîtriser les émissions de ces particules à la sortie du moteur thermique. Cette norme va rentrer progressivement en application en deux étapes en exigeant des niveaux tolérés d'émission de particules de plus en plus faibles. La tendance à durcir les normes antipollution est mondiale. [0003] Pour les véhicules automobiles, il a été exploré diverses voies de réduction des émissions de particules. Le plus fréquemment, la ligne d'échappement d'un véhicule automobile comporte au moins un filtre à particules adapté spécifiquement à la motorisation du véhicule. [0004] Les nouveaux seuils d'émission à respecter imposent potentiellement la présence d'un capteur de suie en aval du filtre à particules. Le capteur de suie a pour rôle de mesurer le taux de suie en aval du filtre à particules. Le capteur de suie est relié à une unité de contrôle et lui envoie ses relevés afin de détecter un défaut dans le système de dépollution du véhicule. [0005] Par exemple, un taux de suie anormal détecté par le capteur de suie révèle la présence d'un filtre à particules dégradé, généralement fissuré. Dans ce cas, le véhicule ne respecte pas le seuil figé par la norme. [0006] II est connu selon l'état de l'art d'utiliser un capteur de suie à peignes résistifs. Le capteur de suie à peignes résistifs présente une plaquette céramique sur laquelle est imprimé deux peignes résistifs formant chacun une électrode en platine à proximité l'une de l'autre. L'accumulation de suie entre ces deux électrodes va générer un pont électriquement conducteur. Dans le capteur, il est prévu une électronique de commande qui va mesurer le courant passant entre les électrodes. Une fois un seuil de courant atteint correspondant à une accumulation élevée de suie et non désirable, l'électronique de commande fait effectuer le chauffage du capteur afin de le nettoyer. A la fin du nettoyage, un nouveau cycle de mesures du capteur peut recommencer. [0007] La problématique sur ce type de mesure est que le temps réel pour estimer le taux de suie est faible. Un des moyens pour améliorer ce temps consiste à optimiser le parcours du pont électriquement conducteur. [0008] Comme cela est illustré à la figure 1, le principe du capteur repose sur la génération d'un pont électriquement conducteur entre les deux électrodes par le biais de la suie. Le volume représenté en blanc à la figure 1 représente le volume à combler afin de générer un pont électriquement conducteur. Le pont électriquement conducteur est établi par le biais de dendrites de suie. La figure 2a illustre la forme générale d'une dendrite. La figure 2b représente quant à elle un cliché sur lequel on peut observer que les extrémités des dendrites de suie touchent les deux électrodes. [0009] Sur les capteurs de suie à peignes résistifs classiques, le parcours de la dendrite, donc le pont conducteur est libre pour se générer entre les deux électrodes. Ainsi, comme cela est illustré à la figure 2c, le cheminement des dendrites de suie 6 n'est pas optimisé mais aléatoire. Il n'est pas perpendiculaire aux électrodes mais plutôt diagonal. Ceci a pour effet de dégrader le temps de réponse du capteur, le temps que le pont conducteur se génère. [0010] Une des solutions pour optimiser le cheminement des dendrites et d'ajouter des protubérances, des pics ou des excroissances sur les électrodes. Ces excroissances permettant de maitriser d'avantage la direction que prennent les dendrites. [0011] Un capteur de suie à peignes résistifs est décrit dans le document DE102012200995. Ce type de capteur peut notamment présenter des pics ou protubérances au niveau des électrodes. [0012] Le document US20080024111 décrit quant à lui un capteur permettant de déterminer la concentration des particules de suie dans les gaz. Dans ce document, un champ variable est appliqué. Les électrodes décrites dans ce document peuvent avoir plusieurs formes. Notamment, ce document envisage que les électrodes puissent présenter des pics ou excroissances. [0013] Le document W0200910389 divulgue un dispositif permettant la détection de particules conductrices dans un flux gazeux, comprenant un système d'électrodes interdigitées comportant au moins deux électrodes interdigitées en forme de peignes imbriqués et une couche substrat. [0014] La société ElectrifilTM a développé des électrodes présentant un état de surface granuleux, par le biais d'un traitement au laser. Toutefois, le grain généré ne permet pas une orientation précise du cheminement de la dendrite. Par ailleurs, le procédé de mise en oeuvre est fastidieux car il nécessite de faire varier l'intensité d'un laser afin de générer la granulosité. [0015] L'avantage procuré par la présence de protubérances ou de pics sur les électrodes est que le pont conducteur, c'est-à-dire le parcours que va effectuer la dendrite pour se générer entre les deux électrodes, est optimisé. En effet, la présence de protubérances ou de pics permet de générer des dendrites sensiblement perpendiculaires à l'électrode. Ceci a pour effet d'optimiser le temps de réponse du capteur. [0016] Toutefois, la présence de ces protubérances, pics ou excroissances au niveau des électrodes n'est pas totalement satisfaisante. En effet, l'ajout de ces excroissances contribue à augmenter les étapes et les coûts de production. La mise en oeuvre de telles excroissances est par ailleurs relativement fastidieuse. L'inter-électrode ne peut pas se faire via un laser avec de telles excroissances. En outre, la génération de ces excroissances nécessite l'ajout de matière première coûteuse sur des électrodes. [0017] Un objectif que s'est fixé la présente invention est donc de disposer d'un capteur de suie pour la mesure des émissions de particules de suie dans la ligne d'échappement d'un véhicule automobile, ce capteur de suie étant en forme de peignes et ayant un temps de réponse optimisé, ledit capteur étant facile et rapide à mettre en oeuvre. [0018] La solution au problème posé a pour premier objet un capteur de suie comprenant des première et seconde électrodes 1, la interdigitées, c'est-à-dire disposées en vis-à-vis et munies de dents 4, 5, les dents 4, 5 d'une électrode 1, 1a pointant vers l'autre électrode 1 a, 1 et chaque dent 5 de la première électrode 1, à l'exception d'une dent d'extrémité, s'insérant entre deux dents 4 de la seconde électrode 1 a en laissant entre elles un espacement 3, le courant passant entre les électrodes 1, 1 a étant représentatif de l'accumulation de suie à l'intérieur du capteur, caractérisé en ce que la première électrode 1, la seconde électrode 1 a et/ou les dents 4, 5 d'une électrode 1, 1 a comprennent des entailles 2. [0019] En effet, le Demandeur a pu mettre en évidence que l'ajout d'entailles 2 sur les électrodes permet de favoriser la génération de dendrites perpendiculaires à l'électrode. Ainsi, on optimise la génération des dendrites de suie sur des peignes résistifs de capteur de suie en orientant de manière optimale les dendrites de suies. Ceci a pour effet de réduire le temps de génération du pont conducteur permettant notamment d'optimiser la disponibilité du capteur de suie en augmentant son temps de prise de mesure. [0020] Ces entailles 2 sont obtenues grâce à une matrice générant une coupure sur la première électrode 1, la seconde électrode 1 a et/ou les dents 4, 5 d'une électrode 1, 1 a, notamment sur la platine et sur la céramique. Ainsi, l'axe de prolongement de cette entaille favorise la génération de la dendrite. [0021] Avantageusement, seules les dents 4, 5 d'une électrode 1, 1 a comprennent des entailles. [0022] Avantageusement, les première et seconde électrodes sont disposées inversées l'une par rapport à l'autre. [0023] Avantageusement, une électrode en forme de W inversé intègre l'autre électrode en son intérieur, les faces internes des branches du W comprenant une série de dents faisant face à une série de dents respectives de l'autre électrode. [0024] Avantageusement l'espacement 3 entre une dent 5 de la première électrode 1 et chacune des deux dents 4 l'entourant de la seconde électrode 1 a est identique ou différent, et compris entre 10 et 50 [0025] Avantageusement, le capteur comprend des moyens de chauffage pour l'élimination des suies en son intérieur quand la quantité de suie accumulée dépasse un seuil prédéterminé. [0026] L'invention a pour deuxième objet un ensemble d'un tel capteur de suie et son dispositif de contrôle associé, lequel dispositif de contrôle comprend des moyens de mesure de l'intensité du courant entre les électrodes. [0027] L'invention a pour troisième objet un système de dépollution en particules de suie pour véhicule automobile comprenant un filtre à particules, caractérisé en ce qu'il comprend un tel capteur de suie ou un tel ensemble. [0028] L'invention a pour quatrième objet un procédé de fabrication d'un capteur de suie en forme de peignes interdigités avec entailles comprenant les étapes suivantes de : a) dépôt d'une face du peigne sur une demi-coquille de réception sans motif ; b) dépôt de l'autre face du peigne sur une demi-coquille de réception disposant d'un motif permettant de générer des entailles ; les étapes a) et b) pouvant être réalisées selon un ordre quelconque et étant suivies d'une dernière étape c) de : c) pressage en force des deux demi-coquilles, afin de marquer une face du peigne c'est-à-dire de l'élément sensible. [0029] Enfin, l'invention a pour cinquième objet un procédé de mesure par un tel capteur de suie ou par un tel ensemble de la quantité de suie accumulée dans le capteur, ceci par mesure du courant entre les deux électrodes du capteur, pour lequel la prise de mesure nécessite une accumulation minimale de suie entre les électrodes afin que la suie accumulée génère un pont conducteur entre les deux électrodes, caractérisé en ce que l'étape d'accumulation minimale est obtenue pour l'espacement le plus court et permet le début de la prise de mesure. [0030] D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : la figure 1 est un cliché représentant des ponts électriquement conducteurs entre deux électrodes par le biais de la suie ; - la figure 2a représente la forme générale d'une dendrite ; - la figure 2b est un cliché illustrant des dendrites de suie touchant ; à leur extrémités, deux électrodes ; la figure 2c est une représentation schématique d'une vue en coupe et illustre le parcours non optimisé d'un pont conducteur 6 entre deux électrodes d'un capteur de suie classique, sans entailles ou excroissances ; - la figure 3 est une représentation schématique d'une vue en coupe d'un capteur de suie selon la présente invention ; la figure 4 est une représentation schématique d'une vue en coupe d'un agrandissement d'une zone du capteur de suie selon la présente invention, illustrant le parcours optimisé du pont conducteur 6 entre les deux électrodes d'un capteur de suie. la figure 5 est une représentation schématique des différentes étapes lors de la création d'entailles sur les peignes du capteur de suie selon la présente invention. [0031] Les figures 1, 2a, 2b et 2c ont déjà été décrites dans la partie introductive de la 5 présente demande de brevet. [0032] La présente invention propose de disposer d'une configuration spécifique de chaque peigne formant une électrode 1 pour permettre de limiter le temps de remplissage de la zone entre les dents d'une première électrode 1 et d'une seconde électrode 1 a. [0033] De manière connue, le capteur de suie comporte une première électrode 1 et une 10 seconde électrode 1 a portant chacune une série respective de dents 4, 5, dont une seule est référencée par série. Chaque dent 5 de la première électrode 1, à l'exception d'une dent d'extrémité de l'électrode 1, est entourée de chaque côté à distance par une dent 4 de la seconde électrode 1 a, un espacement 3 étant laissé entre une dent 5 entourée de la première électrode 1 et les dents 4 de la seconde électrode 1 a. il en va de même pour les 15 dents 4 de la seconde électrode 1 a. Par dent d'extrémité d'une électrode, il est entendu la dent se trouvant la plus proche d'une extrémité de l'électrode. [0034] Dans la forme de réalisation montrée à la figure 3, les électrodes 1, 1 a sont montées en se faisant face tout en étant inversées l'une par rapport à l'autre. Chaque électrode 1, 1 a peut comprendre trois dents 4, 5, ce qui n'est en aucun cas limitatif. 20 [0035] D'autres formes de réalisation sont aussi possibles. Par exemple sans que cela soit limitatif, une première électrode peut être en forme de W renversé en contenant en son intérieur une seconde électrode en forme de U. Chaque branche du W renversé formée par la première électrode comprend des dents sur sa face interne tandis que chaque branche du U de la seconde est doublée en présentant une série de dents sur 25 chacune de ses faces externes en vis-à-vis des faces internes des branches du W renversé de la première électrode. [0036] Dans cette forme de réalisation, il y a donc quatre paires de branches de première et seconde électrodes qui sont en vis-à-vis avec les dents de la première électrode pénétrant entre les dents de la seconde électrode et inversement. 30 [0037] Contrairement à l'état de la technique pour lequel les dents 4, 5 des électrodes comprennent des excroissances, la présente invention prévoit des entailles 2. A la figure 3, chaque dent 4, 5 des électrodes comprend entre 6 et 12 entailles 2. Ceci n'est cependant pas limitatif et n'est que purement illustratif. [0038] L'espacement 3 entre une dent 5 de la première électrode 1 et une des deux dents 4 l'entourant de la seconde électrode 1 a est identique ou différent des autres espacements entre dents. [0039] Avantageusement, cet espacement est compris entre 10 et 50 um. Plus préférentiellement, l'espacement est compris entre approximativement 30um et 50pm. Toutefois, un espacement d'approximativement 10pm. entre les dents 4, 5 des électrodes 1, la est tout à fait possible à obtenir via un procédé de fabrication par laser. [0040] La figure 4 révèle que la création d'entailles 2 dans les dents 4, 5 des électrodes permet d'optimiser le parcours du pont conducteur en favorisant la génération de dendrites 6 perpendiculaires aux dents d'électrodes. [0041] La figure 5 est une représentation schématique des différentes étapes de création d'entailles sur le capteur de suie selon la présente invention. A l'étape a, on reconnait un capteur de suie classique. Le noir correspond aux deux électrodes en Platine. L'espace entre les électrodes correspond à la zone inter-électrode qui est dépourvue de platine. [0042] A l'étape b. de la figure 5, on procède à l'opération permettant de générer des entailles, préférentiellement selon le principe de la presse. Afin de réaliser des entailles 2 sur les électrodes et/ou les dents 4,5 d'électrodes, on dispose un peigne résistif, sur la face verso, sur une demi-coquille de réception ne disposant d'aucun motif. Une deuxième demi-coquille est ensuite déposée sur le peigne résistif, sur la face recto. Cette demi-coquille dispose d'un motif 7 permettant de générer des entailles. Les deux coquilles sont pressées en force afin de marquer la face recto de l'élément sensible. [0043] Comme illustré à l'étape c., le motif va générer des entailles 2 par le biais de la force de pression de l'outil sur les peignes résistifs. Son profil est tranchant afin de générer des entailles 2 dans la platine. [0044] Avantageusement, le motif 7 est positionné en x, y par rapport à l'élément sensible, c'est-à-dire le peigne résistif, afin de disposer des entailles dans la zone souhaitée. [0045] Enfin, à l'étape c., on récupère un capteur de suie selon l'invention comprenant des entailles 2, tel que décrit notamment à la figure 3. [0046] . Bien entendu, l'homme du métier est en mesure d'adapter les techniques dont il dispose afin d'obtenir des moyens équivalents, c'est-à-dire un capteur de suie comprenant des entailles 2. REVENDICATIONS: 1. Capteur de suie comprenant des première et seconde électrodes (1, 1a) disposées en vis-à-vis et munies de dents (4, 5), les dents (4, 5) d'une électrode (1, 1 a) pointant vers l'autre électrode (1a, 1) et chaque dent (5) de la première électrode (1), à l'exception d'une dent d'extrémité, s'insérant entre deux dents (4) de la seconde électrode (1a) en laissant entre elles un espacement (3), le courant passant entre les électrodes (1, 1 a) étant représentatif de l'accumulation de suie à l'intérieur du capteur, caractérisé en ce que la première électrode (1), la seconde électrode (1a) et/ou les dents (4, 5) d'une électrode (1, 1a) comprennent des entailles (2). 2. Capteur de suie selon la revendication 1, dans lequel les dents (4, 5) d'une électrode (1, 1 a) comprennent des entailles. 3. Capteur de suie selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les première et seconde électrodes (1, 1a) sont disposées inversées l'une par rapport à l'autre. 4. Capteur de suie selon la revendication 1 ou 2, dans lequel une électrode (1, 1a) en forme de W inversé intègre l'autre électrode (1a, 1) en son intérieur, les faces internes des branches du W comprenant une série de dents (4, 5) faisant face à une série de dents (4, 5) respectives de l'autre électrode (1a, 1). 5. Capteur de suie selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'espacement (3) entre une dent (5) de la première électrode (1) et chacune des deux dents (4) l'entourant de la seconde électrode (1a) est identique ou différent, et compris entre 10 et 50 um. 6. Capteur de suie selon l'une quelconque des revendications précédentes, lequel comprend des moyens de chauffage pour l'élimination des suies en son intérieur quand la quantité de suie accumulée dépasse un seuil prédéterminé. 7. Ensemble d'un capteur de suie selon la revendication 6 et de son dispositif de contrôle associé, lequel dispositif de contrôle comprend des moyens de mesure de l'intensité du courant entre les électrodes. 8. Système de dépollution en particules de suie pour véhicule automobile comprenant un filtre à particules, caractérisé en ce qu'il comprend un capteur de suie selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 ou un ensemble selon la revendication 7. 9. Procédé de fabrication d'un capteur de suie en forme de peignes interdigités avec entailles comprenant les étapes suivantes de : a) dépôt d'une face du peigne sur une demi-coquille de réception, sans motif ; b) dépôt de l'autre face du peigne sur une demi-coquille de réception disposant d'un motif permettant de générer des entailles ; Les étapes a) et b) pouvant être réalisées selon un ordre quelconque et étant suivies d'une dernière étape c) de : c) pressage en force des deux demi-coquilles, afin de marquer une face du peigne. 10. Procédé de mesure par un capteur de suie selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 ou par un ensemble selon la revendication 7 de la quantité de suie accumulée dans le capteur, ceci par mesure du courant entre les deux électrodes (1, 1a) du capteur, pour lequel la prise de mesure nécessite une accumulation minimale de suie entre les électrodes (1, 1a) afin que la suie accumulée génère un pont conducteur entre les deux électrodes(1, 1 a), caractérisé en ce que l'étape d'accumulation minimale est obtenue pour l'espacement le plus court qui permet le début de la prise de mesure.20