Brevet FR3045832A1 — publié le 20170623

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un élément de cap- teur pour saisir au moins une propriété d'un gaz de mesure dans une chambre de mesure. Etat de la technique Selon l'état de la technique, on connaît de nombreux éléments de capteur et procédés de saisie d'au moins une propriété d'un gaz de mesure dans une chambre de mesure de gaz. Il peut s'agir en principe de n'importe quelle propriété physique et/ou chimique du gaz de mesure ; on saisit ainsi une ou plusieurs propriétés. L'invention s'appliquera ci-après notamment en référence à une saisie qualitative et/ou quantitative d'une teneur d'un composant d'un gaz de mesure et en particulier en référence à la saisie d'une teneur en oxygène dans le gaz de mesure. La teneur en oxygène peut se saisir par exemple sous la forme de la pression partielle et/ou celle d'un pourcentage. En variante ou en plus, on peut également saisir d'autres propriétés du gaz de mesure telles que par exemple les autres composants du gaz de mesure, notamment l'eau, les oxydes d'azote, les hydrocarbures et autres, ainsi que la température. A titre d'exemple, de tels éléments de capteur sont réali- sés sous la forme de sondes lambda comme décrit dans le document Konrad Reif : Sensoren im Kraftfahrzeug, 1 ère Edition 2010, P. 160-165. Les sondes lambda à bande large, notamment les sondes lambda planes et à bande large permettent de déterminer par exemple la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement, dans une plage très étendue et déterminer ainsi le rapport air/carburant régnant dans la chambre de combustion. Le coefficient d'air lambda décrit ce rapport air/carburant. De tels éléments de capteur ont habituellement un élément chauffant. L'élément chauffant peut être intégré dans l'élément de capteur. Les éléments de capteur sont chauffés à la température de fonctionnement qui est de l'ordre de 700°C-800°C en quelques secondes à l'aide de l'élément chauffant après le démarrage du moteur. Malgré les nombreux avantages des éléments de capteur connus selon l'état de la technique, ils peuvent encore être améliorés. 3045832 2 But de l'invention La présente invention a pour but de développer des élé- ments de capteur dont le nombre d'électrodes soit réduit pour simplifier la fabrication des éléments de capteur et des périphériques et réduire 5 ainsi leur coût de fabrication. Plus précisément, l'invention a pour but de développer un élément de capteur pour saisir au moins une propriété d'un gaz de mesure dans une chambre de mesure de gaz qui remédie très largement aux inconvénients des éléments de capteur connus et qui simplifie no- 10 tamment la construction pour que l'électrode et le branchement de l'élément chauffage puissent être appliqués à une même ligne d'alimentation. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet un élément de capteur 15 pour saisir au moins une propriété d'un gaz de mesure dans une chambre de mesure de gaz, notamment pour saisir une teneur d'un composant gazeux du gaz de mesure ou sa température du gaz de mesure. L'élément comporte au moins un corps en électrolyte solide, une cavité à électrodes, une cellule de pompage, un canal de gaz de réfé- 20 rence et un élément chauffant, la cellule de pompage ayant une pre- mière électrode dans la cavité d'électrode et une seconde électrode sur la surface supérieure du corps en électrolyte solide, exposée au gaz de mesure, le canal de gaz de référence ayant une troisième électrode, l'élément chauffant et la seconde électrode étant reliés à une ligne 25 d'alimentation commune. En d'autres termes, l'élément de capteur selon l'invention servant à saisir au moins une propriété d'un gaz de mesure dans une chambre de mesure de gaz, notamment pour saisir la teneur d'un composant gazeux contenu dans le gaz de mesure ou sa température, com- 30 porte au moins un corps en électrolyte solide, une cellule de pompage, une cavité à électrode et un canal de référence ainsi qu'un élément chauffant. La cellule de pompage a une cavité à électrodes logeant une première électrode ainsi qu'une seconde électrode qui se trouve sur la surface du corps d'électrolyte exposée au gaz de mesure. Le canal de 35 gaz de référence est équipé d'une troisième électrode. L'élément chauf- 3045832 3 fant et la seconde électrode sont appliqués sur une ligne d'alimentation commune. Cela permet de faire fonctionner l'élément de capteur avec un circuit d'exploitation qui n'applique aucun potentiel autre que la tension du réseau embarqué du véhicule. Ainsi, par rapport à l'état de 5 la technique, il n'y a pas de coût supplémentaire pour l'appareil de commande pour l'alimentation en tension autre que la tension du réseau embarqué. Cela permet de réduire le coût de fabrication grâce au nombre réduit d'électrodes. La ligne d'alimentation commune peut être reliée au pôle 10 négatif de l'élément chauffant. La seconde électrode est reliée à la ligne commune de la résistance réalisée dans le corps en électrolyte solide. La valeur totale de la résistance et de celle du corps en électrolyte solide entre la seconde électrode et la troisième électrode est comprise entre 200 S2 et 1 800 S2. La ligne d'alimentation commune peut être réalisée 15 en une matière avec du platine et une ossature de support. La teneur représentée par l'ossature de support dans la ligne d'alimentation commune est de 5 `)/0 volume-40 `)/0 volume ; elle est de préférence comprise entre 20 `)/0 volume et 35 `)/0 volume. La ligne d'alimentation commune est réalisée en une matière qui comporte une céramique. La céramique 20 comporte au moins une pérovskite. La seconde électrode peut être cou- verte par une couche protectrice. La couche protectrice comporte au moins un piège. La seconde électrode a une résistance de passage inférieure à 50 S2 et de préférence inférieure à 10 S2. L'invention a également pour objet un capteur équipé 25 d'un tel élément de capteur et d'un circuit de commande et/ou d'exploitation. La ligne d'alimentation commune est mise à la masse générale ou à celle du circuit de commande et/ou d'exploitation. Un corps en électrolyte solide selon la présente invention est un corps ou un objet ayant des propriétés électrolytiques, c'est-à- 30 dire des propriétés d'ions conducteurs, par exemple les propriétés des ions-oxygène. En particulier, il peut s'agir d'un électrolyte solide céramique. Le corps en électrolyte solide peut par exemple comporter du dioxyde de zirconium stabilisé et/ou du dioxyde de zirconium stabilisé par du scandium. Le corps en électrolyte solide peut également être 35 formé de plusieurs couches électrolytes solides. Une couche est ainsi 3045832 4 une masse unitaire ayant une extension surfacique d'une certaine hauteur et qui se trouve au-dessus, en dessous ou entre d'autres éléments. Une électrode selon la présente invention est générale- ment un élément qui est en mesure de contacter le corps en électrolyte 5 solide de façon qu'un courant puisse passer entre le corps en électrolyte solide et l'électrode. L'électrode peut ainsi comporter un élément intégrant des ions dans le corps en électrolyte solide ou qui extrait les ions du corps en électrolyte solide. L'électrode se trouve à un endroit du corps en électrolyte solide où il y a de la conduction ionique pendant le 10 fonctionnement, c'est-à-dire une valeur minimale de conductivité io- nique du corps en électrolyte solide. De façon caractéristique, les électrodes sont des électrodes de métaux nobles, par exemple des électrodes métal-céramique prévues sur ou dans le corps en électrolyte solide ou reliées d'une autre manière au corps en électrolyte solide. Les matières 15 caractéristiques pour les électrodes sont celles d'électrodes platine- cermet. On peut également envisager d'autres métaux nobles tels que par exemple de l'or ou du palladium. Un élément chauffant selon la présente invention est un élément permettant de chauffer le corps en électrolyte solide et les élec- 20 trodes au moins à leur température de fonctionnement et de préférence à leur température de régime. La température de fonctionnement est celle à laquelle les ions du corps en électrolyte solide deviennent conducteurs ; elle est d'environ 350°C. Il faut distinguer de celle-ci la température de régime qui est celle à laquelle les éléments de capteur 25 fonctionnent habituellement et qui est supérieure à la température de fonctionnement. La température de régime est par exemple comprise entre 600°C et 950°C. L'élément chauffant peut avoir une zone chauffante et au moins une ligne d'alimentation. Une zone chauffante selon la présente 30 invention est la zone de l'élément chauffant qui chauffe plus fortement que le chemin d'alimentation pendant le fonctionnement. La zone chauffante et/ou la ligne d'alimentation sont réalisées par exemple sous la forme de chemins résistants électriques ; ils chauffent lorsqu'une tension électrique leur est appliquée. L'élément chauffant est par 35 exemple un cermet de platine. On obtient un chauffage plus fort du 3045832 5 corps chauffant par comparaison à celui du chemin résistant, par exemple en donnant à la zone chauffante une résistance électrique supérieure à celle du chemin d'alimentation. Cela résulte du choix de la matière et/ou de la surface de section plus petite que celle du chemin 5 d'alimentation. La résistance de passage dans le cadre de la présente in- vention est celle qui évite le transfert ionique entre l'électrode et la partie électrochimique active du corps en électrolyte solide. Dessins 10 La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de différents modes de réalisation d'un élément de capteur ainsi que d'un capteur représentés dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation 15 d'un élément de capteur selon l'invention, la figure 2 est une vue schématique d'un capteur avec un élément de capteur selon l'invention, la figure 3 est une vue de dessous d'un second mode de réalisation d'un élément de capteur selon l'invention, 20 la figure 4 est une vue de dessous d'un troisième mode de réalisa- tion d'un élément de capteur selon l'invention, la figure 5 est un graphique donnant l'intensité en fonction du courant de pompage, et la figure 6 montre la tension en fonction du courant de pompage. 25 Description de modes de réalisation La figure 1 est une vue en coupe d'un élément de capteur 10 selon un premier mode de réalisation de l'invention. L'élément de capteur 10 selon la figure 1 est destiné à déterminer les propriétés physiques et/ou chimiques d'un gaz de mesure et permet de détecter une 30 ou plusieurs telles propriétés. L'invention sera décrite ci-après notam- ment en référence à une saisie qualitative et/ou quantitative d'un composant gazeux du gaz de mesure, notamment en référence à la saisie de la teneur en oxygène du gaz de mesure. La teneur en oxygène se présente par exemple sous la forme d'une pression partielle et/ou sous la 35 forme d'un pourcentage. En principe, on pourrait également envisager 3045832 6 toute autre forme de saisie de composants de gaz tels que d'autres types de composants gazeux, par exemple les oxydes d'azote, les hydrocarbures et/ou de l'hydrogène. En variante et/ou en plus, on peut toutefois saisir également d'autres propriétés du gaz de mesure. L'invention 5 s'applique en particulier dans le domaine automobile de sorte que la chambre de mesure de gaz se trouve notamment dans la conduite des gaz d'échappement du moteur à combustion interne et le gaz de mesure est notamment constitué par les gaz d'échappement. L'élément de capteur 10 comporte un corps en électrolyte 10 solide 12. L'élément de capteur 10 a en outre un chemin d'alimentation en gaz 14. Le chemin d'alimentation en gaz 14 comporte un orifice de passage de gaz 16 qui va du côté extérieur de la surface 18 du corps en électrolyte solide 12 jusqu'à l'intérieur du corps en électrolyte solide 12. Le corps en électrolyte solide 12 comporte une cavité à électrodes 20 15 adjacente à l'orifice d'entrée de gaz 16 en étant reliée à celui-ci. La cavi- té à électrodes 20 est par exemple de forme parallélépipédique. La cavité à électrodes 20 fait partie du chemin d'arrivée de gaz 14 et communique par l'orifice d'arrivée de gaz 16 avec la chambre de gaz de mesure. L'orifice d'arrivée de gaz 16 est par exemple un perçage borgne, cylin- 20 drique, perpendiculaire à la surface 18 du corps en électrolyte solide et arrivant jusqu'à l'intérieur du corps 12. Entre l'orifice d'entrée de gaz 16 et la cavité à électrodes 20, il y a un canal 22 qui fait également partie du chemin d'arrivée de gaz 14. Le canal 22 ou la chambre à électrodes 20 sont orientés radialement ou perpendiculairement à l'orifice d'arrivée 25 de gaz 16. Le canal 22 comporte une barrière de diffusion 24. La bar- rière de diffusion 24 réduit ou même évite la poursuite de l'arrivée du gaz de mesure de la chambre de mesure de gaz dans la cavité à électrodes 20 et permet uniquement la diffusion du gaz de mesure. Un canal de gaz de référence 26 ou canal de ventilation est réalisé dans le 30 corps en électrolyte solide 12 en étant séparé de la cavité à élec- trodes 20. Le capteur 10 comporte en outre un élément chauffant 28. L'élément chauffant 28 se trouve au-delà de l'orifice d'arrivée de gaz 16, dans le corps en électrolyte solide 12 sous la cavité à électrodes 20 35 et le canal de gaz de référence 26. L'élément chauffant 28 a une zone de 3045832 7 chauffage 30 ; un premier chemin conducteur d'alimentation 32 et un second chemin conducteur d'alimentation 34. Le premier chemin conducteur d'alimentation 32 est relié au pôle positif 36 de la zone de chauffage 30. Le second chemin conducteur d'alimentation 34 est relié 5 au pôle négatif 38 de la zone de chauffage 30. L'élément de capteur 10 a une cellule de pompage 40. La cellule de pompage 40 comporte une première électrode 42 logée dans la cavité à électrodes 20 ainsi qu'une seconde électrode 44. La seconde électrode 44 se trouve sur la surface extérieure 18 du corps en électro- 10 lyte solide 12 ; cette surface est exposée au gaz de mesure. La seconde électrode se trouve ainsi adjacente à la zone de chauffage 30 de l'élément chauffant 28. Le canal de gaz de référence 26 a une troisième électrode 46. Le courant limite se règle dans la cellule de pompage 40 par la barrière de diffusion 24. Le courant limite établit un courant 15 entre la première électrode 42 et la seconde électrode 44 à travers le corps en électrolyte solide 12. La troisième électrode 46 peut servir de référence de pompage dans le canal de gaz de référence 26. Cela signifie que le canal de référence 26 n'est pas un canal de référence macroscopique mais une référence de pompage, c'est-à-dire une référence artifi- 20 cielle. La première électrode 42, la troisième électrode 46 et la partie du corps en électrolyte solide 12 entre la première électrode 42 et la troisième électrode 46 constituent par exemple une cellule de Nernst 48. A l'aide de la cellule de pompage 40, on peut par exemple régler le 25 courant de pompage dans la cellule de pompage 40 pour réaliser dans la cavité à électrodes 20, la condition X = 1 ou une autre composition connue. La composition est saisie par la cellule de Nernst 48 en ce que l'on mesure la tension de Nernst entre la première électrode 42 et la troisième électrode 46. Comme dans le canal de gaz de référence 26 ou 30 sur la troisième électrode 46 servant d'électrode de référence, il règne un excédent d'oxygène, la tension mesurée permet d'obtenir la composition dans la cavité à électrodes 20. Selon l'invention, l'élément chauffant 28 et la seconde électrode 44 sont reliés à une ligne d'alimentation commune. La ligne 35 d'alimentation commune de cet exemple de réalisation est le second 3045832 8 chemin d'alimentation conducteur d'alimentation 34. De façon correspondante, la ligne d'alimentation commune est reliée au pôle négatif 38 de l'élément chauffant 30. En particulier, la seconde électrode 44 est reliée à la ligne commune par une résistance 50 réalisée dans le corps 5 en électrolyte solide 12. La résistance totale de la résistance 50 et de la partie du corps en électrolyte solide 12 entre la seconde électrode 44 et la troisième électrode 46 est de l'ordre de 200 S2 à 1 800 S2 ; elle est par exemple égale à 1 000 S2. La figure 2 montre schématiquement un capteur 52 com- 10 portant l'élément de capteur 10 et un circuit de commande et/ou d'exploitation 54. Le circuit de commande et/ou d'exploitation 54 a un régulateur de tension de pompage 56, une première source de courant commandée 58, un générateur de valeur de référence 60, un inverseur 62, un limiteur de sous-tension 64 et une seconde source de courant 15 commandée 66. La ligne d'alimentation commune 34 est reliée à la masse 68 du circuit de commande et/ou d'exploitation. Le régulateur de tension de pompage 56 est relié à la fois à la première électrode 42 et à la troisième électrode 46. Le régulateur de tension de pompage 56 est également relié à la première source de courant commandée 58. Le ré- 20 gulateur de tension de pompage 56 fournit en outre une valeur de con- signe du courant de pompage au générateur de valeur de référence 60. Le générateur de valeur de référence 60 transmet lui-même cette valeur à l'inverseur 62, lui-même relié au limiteur de sous-tension 64. Le limiteur de sous-tension 64 est relié à la seconde source de courant com- 25 mandée 66, elle-même reliée à la troisième électrode 46 et au régulateur de tension de pompage 56. De cette manière, on règle la valeur de consigne du courant de pompage de la première source de courant commandée 58 selon la prescription de calcul pour une valeur de consigne destinée à la seconde source de courant commandée 66. A la place du 30 générateur de valeur de référence 60 et de l'inverseur 62, on peut éga- lement prévoir une unité de traitement de la valeur de consigne qui, à l'aide d'un programme, détermine les étapes de calcul pour calculer la valeur de consigne appliquée à la seconde source de courant commandée 66. Le circuit de commande et/ou d'exploitation 54 est relié à la 3045832 9 tension du réseau du véhicule, comme par exemple la source de tension du véhicule par l'intermédiaire du branchement 70. Pour obtenir la résistance électrique, nécessairement éle- vée, on applique la seconde électrode 44 sur le côté du corps de 5 l'électrolyte solide 12 où se trouve l'élément chauffant 28. On peut tou- tefois avoir également un montage sur le côté par l'orifice d'alimentation en gaz 16. Dans ce cas, la résistance élevée de l'électrolyte se réalise par l'intermédiaire d'une couche supplémentaire d'isolation, en oxyde d'aluminium, entre la seconde électrode 44 et la troisième électrode 46 10 et qui prolonge par une géométrie appropriée, le chemin conducteur entre la troisième électrode 46 et la seconde électrode 44. En variante, le corps en électrolyte solide 12 peut également se composer d'un mélange d'oxyde d'aluminium et de dioxyde de zirconium entre la troisième électrode 46 et la quatrième électrode 44 ; la teneur en dioxyde de zir- 15 conium dans l'oxyde d'aluminium est comprise entre 25 `)/0 et 70 `)/0 et elle est de préférence égale à 50 `)/0. En plus, par une géométrie appropriée de la ligne d'alimentation, on réalise une résistance d'alimentation élevée de la seconde électrode 44 comme cela sera expliqué de manière détaillée ci-après. 20 La figure 3 est une vue de dessous d'un élément de cap- teur 10 correspondant à un second mode de réalisation de l'invention. La description faite ci-après se limitera aux différences par rapport aux modes de réalisation précédentes et les mêmes éléments porteront les mêmes références. Dans le cas de l'élément de capteur 10 selon le se- 25 cond mode de réalisation, la seconde électrode 44 est couverte par une couche protectrice 72. La couche protectrice 72 évite l'empoisonnement de la seconde électrode 44. La couche protectrice 72 peut comporter pour cette raison un piège 74, par exemple un piège de phosphore, par exemple sous la forme de combinaisons appropriées d'aluminium, de 30 calcium, de baryum et de zinc et d'une teneur allant jusqu'à 30 % pon- déraux. Le niveau de la résistance d'alimentation du second chemin conducteur 34, de préférence couvert, est réalisé par une structure conductrice, allongée, de préférence sous la forme de boucles ou de méandres ; cette structure est en platine, en un alliage de platine ou un 35 cermet de platine. Ce second chemin d'alimentation 24 se réalise par 3045832 10 exemple par sérigraphie. Après avoir fritté le corps en électrolyte solide, on réalise un chemin conducteur d'une largeur de 200 gm jusqu'à 1 000 gm et de préférence égale à 450 gni, d'une faible épaisseur de 5 gm à 20 gm et de préférence égale à 10 gm et de préférence une te- 5 neur élevée de l'ossature en oxyde d'aluminium entre 5 % Vol jusqu'à `)/0 Vol et de préférence 20 `)/0 Vol jusqu'à 35 `)/0 Vol et par exemple 30 % Vol ; cela se réalise par exemple sous la forme de 1 à 20 et de préférence 5 boucles de chemin conducteur. En variante, le second chemin d'alimentation 34 est réalisé par la sérigraphie de structures de lignes 10 fines. Après le frittage du corps en électrolyte solide 12, on réalise le chemin conducteur, par exemple avec une largeur de 50 gm jusqu'à 100 gm et de préférence égale à 100 gm ; ce chemin a une épaisseur faible de 2 gm à 8 gm et de préférence comprise entre 2 et 5 gm et par exemple égale à 4 gm ; ce chemin est de préférence réalisé en un cermet 15 avec une faible structure de support ou structure d'ossature d'appui sous la forme d'un grand nombre de boucles de chemin conducteur, par exemple entre 15 et 50 chemins conducteurs et notamment 35 chemins conducteurs. Dans chaque cas, la seconde électrode 44 est réalisée 20 avec une résistance de passage qui ne dépasse pas 50 S2 et qui de préfé- rence, n'est pas supérieure à 10 S2 et par exemple égale à 5 S2. Ainsi, la tension de pompage appliquée à la résistance du corps en électrolyte solide 12 et la résistance du second chemin d'alimentation 34 si bien qu'il n'y a pas de tension élevée à l'interface qui pourrait produire du 25 noir ou réduire la puissance. Pour une telle résistance de passage, par exemple une surface, la seconde électrode 44 doit avoir une surface qui est d'au moins 8 mm2 et la seconde électrode 44 est prévue dans une zone du corps en électrolyte solide où règnent en fonctionnement, des températures d'au moins 700°C, de manière à économiser du platine. 30 La figure 4 est une vue de dessous d'un élément de cap- teur 10 correspondant à un troisième mode de réalisation de l'invention. La description donnée ci-après se limite aux différences par rapport aux formes de réalisation précédentes et les mêmes composants porteront les mêmes références. Dans l'élément de capteur 10 selon ce troisième 35 mode de réalisation, contrairement à l'élément de capteur 10 du second 3045832 11 mode de réalisation, le second chemin d'alimentation 34 en une matière avec de la céramique, contrairement à l'élément de capteur 10 du second mode de réalisation. La céramique contient au moins une pérovskite. De nombreuses pérovskites ont une conductivité électrique 5 suffisamment élevée pour réaliser ainsi le second chemin conducteur d'alimentation 34 au sens de la présente invention. Les pérovskites réagissent habituellement au cofrittage avec le dioxyde de zirconium stabilisé du corps en électrolyte solide 12 à des températures de frittage comprises entre 1 200°C et 1 500°C. A la couche limite, il se forme alors 10 des produits de réaction dépendant de la composition chimique de la pérovskite. De la manganite de lanthane-strontium se forme par exemple en fonction de la teneur en strontium comme La2Zr2O7 ou SrZrO3 (voir la figure 2). Ces produits de réaction possèdent une très faible conductivité (voir figure 3). A 730°C, la conductivité spécifique de 15 SrZrO3 est par exemple 50 fois inférieure à celle du dioxyde de zirco- nium stabilisé. La composition de la matière de la pâte formant la ligne d'alimentation en pérovskite pour la seconde électrode 44 est à choisir de façon qu'au cofrittage avec le dioxyde de zirconium stabilisé dans une plage de température comprise entre 1 300°C et 1 400°C, on ob- 20 tient une couche suffisamment épaisse de La2Zr2O7 ou SrZrO3 de sorte que pour la couche d'isolation A1203 utilisée dans l'état de la technique, que l'on évite la couche d'isolation A1203 selon l'état de la technique sous la ligne d'alimentation APE. Cela permet une réalisation économique de l'élément résistant. Les compositions possibles de la matière 25 sont les suivantes : a. La'Sr1_,,Mn3_y dans laquelle x est compris dans une plage entre 0,1 et 0,3 en étant de préférence égal à 0,2. La couche d'isolation qui se forme au cofrittage avec le dioxyde de zirconium stabilisé est La2Zr2O7. 30 b. La,,Sr1_,,Mn3_y dans laquelle x est compris entre 0,4 et 0,7 en étant de préférence égal à 0,5. La couche d'isolation qui se forme au cofrittage avec le dioxyde de zirconium stabilisé est SrZrO3. c. La,,Sr1_,,Fe3_y dans laquelle x est compris entre 0,1 et 0,3 en étant de préférence égal à 0,2. La couche d'isolation qui se forme au cofrit- 35 tage avec YSZ est La2Zr2O7. 3045832 12 d. La,,Sr1_,,Fe3_y avec x compris entre 0,4 et 0,7 en étant de préférence égal à 0,5. La couche d'isolation qui se forme au cofrittage avec le dioxyde de zirconium stabilisé est SrZrO3. e. La,,Sr1_,,Co3_y avec x compris entre 0,1 et 0,3 en étant de préférence 5 égal à 0,2. La couche d'isolation qui se forme au cofrittage avec le dioxyde de zirconium stabilisé est La2Zr2O7. f. La,,Sr1_,,Co3_y avec x compris entre 0,4 et 0,9 en étant de préférence égal à 0,5. La couche d'isolation qui se forme au cofrittage avec le dioxyde de zirconium stabilisé est SrZrO3. 10 En fonction du courant de pompage mesuré, on prédéfi- nit la valeur de consigne de la régulation de tension de pompage. La valeur de consigne est habituellement de 200 mV jusqu'à 800 mV. La tension de pompage peut être chargée, c'est-à-dire que le courant de pompage passe, ou non chargée, c'est-à-dire que l'on mesure la phase 15 sans courant. Comme grandeur de mesure, on utilise le courant de pompage dans la première électrode 42. Dans le cas d'un gaz d'échappement riche, les ions d'oxygène sont pompés de la seconde électrode 44 vers la première électrode 42. Pour cela, il faut que le courant d'ions-oxygène de la seconde 20 électrode 44 vers la troisième électrode 46 soit plus grand que celui passant de la troisième électrode 46 à la première électrode 42 pour que la troisième électrode 46 reçoive suffisamment d'oxygène. Pour cela, on applique une tension à la troisième électrode 46. La tension à la première électrode 42 peut se situer au- 25 dessus ou en dessous de la tension de la troisième électrode 46 en fonc- tion de la concentration en gaz riche. Comme le courant des ions-oxygène entre la seconde électrode 44 et la troisième électrode 46 dans le gaz riche nécessite une tension > 1 V, la tension appliquée à la première électrode 42 est dans tous les cas significativement supérieure à 30 la tension de masse ou à la tension minimale fournie par le circuit de commande et/ou d'exploitation 54, c'est-à-dire son circuit ASIC. Dans le cas de gaz d'échappement maigres, on alimente la troisième électrode 46 suffisamment en oxygène avec le courant d'ions-oxygène de la première électrode 42. Le courant supplémentaire 3045832 13 des ions-oxygène à travers la seconde électrode 44 n'est pas nécessaire de ce fait. Comme la tension minimale autorisée nécessaire selon le circuit d'exploitation pour la première électrode 42 correspond au po- 5 tentiel de masse ou se situe de manière caractéristique juste au-dessus de celui-ci, dans le cas de la troisième électrode 46, on fixe nécessairement un potentiel plus élevé prédéfini par la tension de pompage nécessaire. Il en résulte que même dans les gaz d'échappement 10 maigres, on pompe un courant d'ions-oxygène de la seconde électrode 44 vers la troisième électrode 46, ce qui produit le pompage du canal de gaz de référence 26. La tension entre la troisième électrode 46 et la seconde électrode 44 est donnée par la tension de pompage nécessaire. Le courant résultant d'ions-oxygène dépend en plus de la tension de pom- 15 page nécessaire, aussi de la seconde électrode 44 qui est très faible et dépend également de la somme de la résistance de la ligne d'alimentation de la seconde électrode 44 et de la résistance de l'électrolyte entre la seconde électrode 44 et la troisième électrode 46. La somme de la résistance de la ligne d'alimentation de la 20 seconde électrode 44 et la résistance de l'électrolyte entre la seconde électrode 44 et la troisième électrode 46 est choisie pour que la tension de pompage disponible suffise pour commander le courant de la troisième électrode 46 pour le coefficient Lambda minimum (mélange riche) et aussi pour pomper le canal de gaz de référence 26 pour un gaz 25 d'échappement maigre et aussi pour minimiser les contraintes induites dans la seconde électrode 44. Le dimensionnement de la résistance totale formée de la résistance de la ligne d'alimentation du second chemin conducteur d'alimentation 34 et de la résistance de l'électrolyte se définit selon les 30 conditions données ci-dessus : R(ligne d'alimentation + électrolyte) = 1000 S2 ± 800 S2. La valeur moyenne de R(ligne d'alimentation + électrolyte) = 1 000 S2 qui 35 est évaluée selon les hypothèses suivantes : 3045832 14 Gaz riche : tension d'électrode 1 V, courant de pompage = 3 mA, tension maximale 4V, Mélange maigre : tension de l'électrode = 0 V, tension à la troisième électrode 46 = 1 V, courant maximum de la seconde 5 électrode 44 = 1 mA. Le rapport entre la résistance de la ligne d'alimentation du second chemin conducteur d'alimentation 34 et de la résistance de l'électrolyte est fixé dans le cadre des possibilités techniques : 10 R ligne d'alimentation/R électrolyte = 0,01 à 100. En plus, la résistance de passage de la seconde électrode 44 doit être inférieure à 50 S2 et de préférence inférieure à 10 S2 pour que la tension de pompage soit celle aux bornes de la résistance de 15 l'électrolyte et de la résistance de la ligne d'alimentation du second chemin conducteur 34 et ne donne pas une tension élevée à l'interface qui noircirait ou réduirait la puissance. La figure 5 représente le courant des ions-oxygène par rapport au courant de pompage. Les intensités sont rapportées à l'axe 20 Y 76 et le courant de pompage à l'axe X 78. La ligne 80 donne le cou- rant entre la troisième électrode 46 et la seconde électrode 44 pour une résistance donnée de la ligne d'alimentation du second chemin conducteur d'alimentation 34 et d'une grande résistance de l'électrolyte. La ligne 82 correspond au courant entre la troisième électrode 46 et la se- 25 conde électrode 44 pour une résistance donnée de la ligne d'alimentation du second chemin conducteur d'alimentation 34 et pour une faible résistance d'électrolyte. La ligne 84 correspond au courant entre la première électrode 42 et la troisième électrode 46 pour une résistance donnée de la ligne d'alimentation du second chemin conduc- 30 teur d'alimentation 34 et pour une forte résistance de l'électrolyte. La ligne 86 correspond au courant entre la première électrode 42 et la troisième électrode 46 pour une résistance donnée de la ligne d'alimentation du second chemin conducteur d'alimentation 34 et pour une faible résistance d'électrolyte. Le courant des ions d'oxygène sur la 35 troisième électrode 46 comme différence entre le courant sur la troi- 3045832 15 sième électrode 46 et la seconde électrode 44 pour une résistance donnée de la ligne d'alimentation du second chemin conducteur d'alimentation 34 et pour une forte résistance de l'électrolyte et le courant entre la troisième électrode 46 et la seconde électrode 44 pour une 5 résistance donnée de la ligne d'alimentation du second chemin conduc- teur d'alimentation 34 et pour une faible résistance de l'électrolyte se situe dans le cas d'un gaz riche à une valeur de référence définie pour le courant de pompage 88. Pour un gaz maigre, à côté du courant de pompage de la première électrode 42, on a en outre un courant de pom- 10 page formé à partir de la résistance de la ligne d'alimentation du second chemin conducteur d'alimentation 34 et de la résistance de l'électrolyte sur la troisième électrode 46. Ces deux courants se traduisent par le pompage 90 du canal de gaz de référence 26 représenté comme différence entre la ligne 80 et la ligne 86 et sollicitent la seconde électrode 15 44. La figure 6 représente les tensions par rapport au courant de pompage. Les tensions sont mesurées selon l'axe Y,92 et le courant de pompage selon l'axe X,94. La ligne 96 donne la tension sur la troisième électrode 46 pour une résistance donnée de la ligne 20 d'alimentation du second chemin conducteur d'alimentation 34 et pour une forte résistance de l'électrolyte. La ligne 98 représente la tension sur la troisième électrode 46 pour une résistance donnée de la ligne d'alimentation du second chemin conducteur 34 et pour une petite résistance d'électrolyte. La ligne 100 représente la tension sur la troisième 25 électrode 42 pour une résistance donnée de la ligne d'alimentation du second chemin conducteur d'alimentation 34 et une forte résistance de l'électrolyte. La ligne 102 représente la tension sur la première électrode 42 pour une résistance donnée de la ligne d'alimentation du second chemin conducteur d'alimentation 34 et une petite résistance de 30 l'électrolyte. La ligne 104 donne la tension minimale du circuit de com- mande et/ou d'exploitation 54 à laquelle se rapporte la tension de pompage. La tension de pompage nécessaire pour avoir le courant d'ions-oxygène nécessaire entre la seconde électrode 44 et la troisième électrode 46 pour un gaz riche se compose de la tension de pompage néces- 35 saire sur la seconde électrode 44 qui est d'environ 1 V et de la chute de 3045832 16 tension 106 générée par le courant sur la seconde électrode 44 dans la résistance de la ligne d'alimentation du second chemin conducteur d'alimentation 34 et de la résistance de l'électrolyte. 5 3045832 17 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 10 Elément de capteur 12 Corps en électrolyte solide 5 14 Chemin d'alimentation en gaz 16 Orifice d'arrivée du gaz 18 Surface supérieure du corps en électrolyte solide 20 Cavité à électrodes 22 Canal 10 24 Barrière de diffusion 26 Canal de gaz de reference 28 Elément chauffant 30 Zone de chauffage 32 Premier chemin conducteur d'alimentation 15 34 Second chemin conducteur d'alimentation 36 Pole + 38 Pole - 40 Cellule de pompage 42 Première electrode 20 44 Seconde electrode 46 Troisième electrode 48 Cellule de Nernst 50 Résistance 54 Circuit de commande et/ou d'exploitation 25 56 Régulateur de tension de pompage 58 Source de courant commandée 60 Générateur de valeur de référence 62 Inverseur 64 Limiteur de sous-tension 30 68 Masse 72 Couche protectrice 74 Piège 35 REVENDICATIONS1°) Elément de capteur (10) pour saisir au moins une propriété d'un gaz de mesure dans une chambre de mesure de gaz, notamment pour saisir une teneur d'un composant gazeux du gaz ou la température du gaz de mesure, élément comportant au moins un corps en électrolyte solide (12), une cavité à électrode (20), une cellule de pompage (40), un canal de gaz de référence (26) et un élément chauffant (28), la cellule de pompage (40) ayant une première électrode (42) dans la cavité à électrodes (20) et une seconde électrode (44) sur la surface supérieure (18) du corps en élec- trolyte solide (12), exposée au gaz de mesure, le canal de gaz de référence (26) ayant une troisième électrode (46), l'élément chauffant (28) et la seconde électrode (44) étant reliés à une ligne d'alimentation commune (34). 2°) Elément de capteur (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la ligne d'alimentation commune (34) est reliée au pôle négatif (38) de l'élément chauffant (28). 3°) Elément de capteur (10) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la seconde électrode (44) est reliée par une résistance (50) formée dans le corps en électrolyte solide (12) à la ligne d'alimentation commune (34). 4°) Elément de capteur (10) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la valeur totale de la résistance (50) et de la résistance du corps en élec- trolyte solide (12) entre la seconde électrode (44) et la troisième élec- trode (46) est comprise entre 200 S2 jusqu'à 1 800 S2. 5°) Elément de capteur (10) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que 3045832 19 la ligne d'alimentation commune (34) est en une matière qui comprend le platine et une ossature d'appui, la teneur de l'ossature d'appui à la ligne d'alimentation commune est de 5 `)/0 volume - 40 `)/0 volume et de manière très préférentielle, elle est comprise entre 20 `)/0 volume et 35 `)/0 5 volume. 6°) Elément de capteur (10) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la ligne d'alimentation commune (34) est réalisée en une matière qui 10 comporte une céramique, ayant au moins une pérovskite. 7°) Elément de capteur (10) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la seconde électrode (44) est couverte par une couche protectrice (72). 15 8°) Elément de capteur (10) selon la revendication 7, caractérisé en ce que la couche protectrice (72) comporte au moins un piège (74). 20 9°) Elément de capteur (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la seconde électrode (44) a une résistance moyenne qui ne dépasse pas 50 S2 et, de préférence, qui ne dépasse pas 10 S2. 25 10°) Capteur (52) comportant un élément de capteur (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 et un circuit de commande et/ou d'exploitation (54), la ligne d'alimentation commune (34) étant reliée à la masse (68) du circuit de commande et/ou d'exploitation (54). 30