Les histoires de NGK

09 Le développement des capteurs de NOx, l'accomplissement de l'obsession des ingénieurs

Le développement des capteurs de NOx commença officieusement en raison de la croyance selon laquelle NGK ne devrait pas arrêter ses capteurs. Pendant le processus d'essai de différentes options, un changement dans la réflexion se mit en place ce qui mena à la première mise en œuvre réussie au monde. Elle fut rendue possible par le refus d'abandonner, l'esprit de ténacité et l'obsession des applications pratiques.

La R et D officieuse commença avec seulement deux ingénieurs.

Notre voyage de R et D commença avec uniquement deux ingénieurs.

Les capteurs d'oxygène automobiles ont été développés en tant que partie des activités de NGK mais, en 1989, l'entreprise abandonna ce domaine en raison de l'opportunité de créer une coentreprise avec NGK Spark Plug. Ensuite, en 1992, le département des capteurs de la division des produits fonctionnels fut réduite en taille au bureau des capteurs, dont l'objectif était le transfert de technologie et la gestion de la partie service, avec seulement deux ingénieurs assignés.

Dans la perspective du personnel qui avait été impliqué dans les capteurs d'oxygène, cette décision était regrettable. NGK étudiait les céramiques en zircone depuis 1960 et avait acquis d'importantes connaissances. Était-ce véritablement une bonne chose que d'arrêter la tradition de fabriquer des capteurs qui utilisaient la technologie de la céramique ? « Nous ne pouvons pas abandonner. Nous ne voulons pas abandonner. » C'est ce que pensaient les deux ingénieurs qui avaient été assignés au bureau des capteurs alors ils commencèrent à développer le capteur de NOx. Officieusement. Ils menèrent leurs efforts dans le secret, agissant tout le long officieusement.

: Capteur d'oxygène

Une seule semaine fit toute la différence

La raison pour laquelle les deux ingénieurs se sont concentrés sur le capteur de NOx était qu'il existait des affinités technologiques entre le capteur d'oxygène et le capteur de NOx. Cependant, ils se trouvèrent rapidement face à un mur. Les mesures de haute précision étaient beaucoup plus difficiles que ce qu'ils avaient initialement pensé. La solution qu'ils trouvèrent finalement après de grandes difficultés nécessitait un changement de manière de penser de « qu'est-ce qui est retiré de la chambre ? » à « qu'est-ce qui reste dans la chambre ? ». Ils parvinrent à un principe de base pour un capteur de NOx pratique, quelque chose que personne au monde n'avait jamais fait.

Ils déposèrent un brevet de base sous leurs deux noms le 21 avril 1994. Il advint plus tard que le moment de cette application fut particulièrement remarquable. Des dépôts de brevet pour la même découverte furent remplis une semaine après l'application de NGK par une entreprise située au Royaume-Uni et trois mois plus tard par une autre entreprise au Japon. Juste une semaine de différence. L'un d'eux raconta : « nous fumes juste chanceux » mais il ne s'agissait pas uniquement de chance. S'ils n'avaient pas poursuivi leurs efforts de R et D immédiatement après l'arrêt du capteur d'oxygène, ils n'auraient jamais eu cette chance. Le sort des activités de capteur de NOx de NGK en revient à une semaine.

NGK Insulators, Ltd. Le principe de base du capteur de NOx à haute précision

1. Dans la chambre 1, tout oxygène présent dans les gaz d’échappement est retiré en premier.
2. Dans la chambre 1, les gaz combustibles présents dans les gaz d’échappement sont brûlés.
3. Dans la chambre 1, le NO₂ présent dans les gaz d’échappement est remplacé par NO.
4. Dans la chambre 2, le NO est décomposé par réduction catalytique et la quantité d'oxygène produite au moment de la décomposition est mesurée.
Example; 2NO N₂ + O₂

Dépôt de brevet :
La méthode conventionnelle (diagramme de gauche) consistait à mesurer deux chambres indépendantes mais la nouvelle méthode (diagramme de droite) implique de mesurer les deux chambres tout en faisant passer l'échappement du nombre 12 au nombre 14.

Les difficultés persistantes malgré la décision de commercialisation

En 1995, nous avons conçu des designs et mené des vérifications détaillées basées sur le concept de base, créant plus de 200 échantillons à cette époque et après des efforts persistants, le produit a acquis sa forme finale.

Tout en continuant à évaluer nos produits, nous commençâmes à offrir le capteur de NOx aux fabricants d'automobiles. Cependant, la réponse de chaque fabricant d'automobiles japonais était « nous n'en avons pas besoin », et bien que la réponse des fabricants d'automobiles européens était meilleure, finalement, aucun ne l'adopta.

En 2001, un fabricant d'automobiles européen l'adopta et nous utilisâmes cette occasion pour commercialiser le produit. Cependant, nous n'avions pas reçu de commandes à grande échelle et nous attendîmes une autre opportunité.

Les profits atteints après 10 ans d'endurance

Nos activités de capteur de NOx sont restées constamment non profitables de la commercialisation en 2001 jusqu'en 2010. En 2009, nous avons mis de côté des provisions pour défauts de qualité et la direction n'était pas contente. Cependant, nous décidâmes de ne pas abandonner le projet parce que nous croyions fermement qu'il y avait un avenir pour le capteur de NOx.

Ensuite, finalement, en 2010, les commandes de capteurs de NOx connurent une augmentation brutale. Ceci fut dû qu'en plus du renforcement des règlementations sur les camions, le gouvernement commença également à appliquer ces règlementations aux véhicules particuliers.

: Capteur de NOx

Il fut également bienheureux que nous soyons capables de monopoliser le marché grâce au brevet que nous avions acquis. Cependant, ce brevet a expiré en 2015 alors nous avons dû travailler sur des recherches de nouvelles technologies et le développement de nouveaux produits.

La volonté de relever le défi du capteur de NOx, commencé avec seulement deux ingénieurs, mena à de grands résultats. Ceci a été rendu possible par l'esprit indomptable des ingénieurs et la conviction de la direction qui a tenu bon au travers des périodes difficiles tandis que l'entreprise souffrait de déficits. Cela n'aurait pas abouti sans l'obsession de deux ingénieurs qui croyaient que les produits à base de capteurs ne devaient pas être abandonnés. L'un de ces deux ingénieurs, Nobuhide Kato, est décédé en 2002, sans voir les fruits du projet du capteur de NOx. Nous devons à Kato de développer davantage les activités de capteurs puisque c'est son travail acharné pour le développement de l'activité, à commencer par son temps passé sur le capteur d'oxygène, qui nous mena au capteur de NOx.

Usine d'Ishikawa de NGK CERAMIC DEVICE, où les éléments des capteurs sont produits

NGK CERAMICS POLSKA SP. Z O.O., où les capteurs sont assemblés

Nombre de véhicules équipés de capteurs de NOx et demande totale pour les capteurs (lors de la présentation des résultats financiers de l'année fiscale 2018)