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Die
Erfindung geht aus von einem Gasmeßfühler nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
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Ein
derartiger Gasmeßfühler ist
beispielsweise aus der
DE
199 41 051 A1 zum Einsatz in der Abgasanalyse von Verbrennungsmotoren
beschrieben. Der Gasmeßfühler dient
der Regelung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses von Verbrennungsgemischen
in Kraftfahrzeugmotoren und enthält
ein Sensorelement, in dem eine Konzentrationszelle (Nernstzelle)
mit einer elektrochemischen Pumpzelle kombiniert wird.
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Die
Konzentrationszelle des Sensorelements weist eine in einem Meßgasbereich
angeordnete Meßelektrode
und eine in einem Referenzgasbereich angeordnete Referenzelektrode
auf. Die beiden Elelktroden sind auf einem Festelektrolytkörper aufgebracht
und über
den Festelektrolytkörper
elektrisch verbunden. Der Meßgasbereich,
in dem die Meßelektrode
angeordnet ist, ist über
eine Diffusionsbarriere und ein Gaszutrittsloch mit dem Abgas außerhalb
des Sensorelements verbunden. Der Referenzgasbereich steht über eine
auf der dem Meßgasbereich
abgewandten Seite des Sensorelements gelegenen Öffnung mit einer Referenzatmosphäre in Verbindung.
Meßgasbereich
und Referenzgasbereich liegen in derselben Schichtebene des als Schichtsystem
aufgebauten Sensorelements und sind durch einen gasdichten Trennkörper getrennt. Bei
unterschiedlichen Sauerstoffpartialdrücken in Meßgasbereich und Refernenzgasbereich
bildet sich zwischen der Meßelektrode
und der Referenzelektrode eine sogenannte Nernstspannung aus. Bei
konstantem Sauerstoffpartialdruck im Referenzgasraum kann aus der
Nernstspannung der Sauerstoffpartialdruck im Meßgasbereich ermittelt werden.
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Die
Pumpzelle des Sensorelements weist eine auf einer Außenfläche des
Sensorelements angeordnete, dem Abgas ausgesetzte ringförmige Außenpumpelektrode
und eine im Meßgasbereich
auf dem Festelektrolytkörper
angeordnete, ebenfalls ringförmige
Innenpumpelektrode auf. Die Innenpumpelektrode kann mit der Meßelektrode
der Nernstzelle zusammenfallen oder mit ihr elektrisch verbunden sein.
Die Außenpumpelektrode
weist einen größeren Außenradius
und einen kleineren Innenradius als die Innenpumpelektrode auf,
so daß die
Fläche
der Außenpumpelektrode
größer ist
als die Fläche
der Innenpumpelektrode. Die Elektroden sind über Zuleitungen mit auf der
den Elektroden abgewandten Seite des Sensorelements angeordneten
Kontaktflächen
elektrisch verbunden. Die Zuleitungen der Elektroden, insbesondere
die Zuleitung der Außenpumpelektrode,
ist durch eine Isolationsschicht gegen den Festelektrolytkörper elektrisch
isoliert.
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Durch
Anlegen einer Pumpspannung zwischen der Außenpumpelektrode und der Innenpumpelektrode
pumpt die Pumpzelle Sauerstoffionen über den Festelektrolytkörper aus
dem Meßgasbereich
in das Abgas oder umgekehrt aus dem Abgas in den Meßgasbereich.
Die Pumpspannung wird durch eine äußere Beschaltung so geregelt,
daß zwischen
den Elektroden der Nernstzelle eine Nernstspannung von ungefähr 450 mV
anliegt, was einem Sauerstoffpartialdruck im Meßgasbereich von lambda = 1
entspricht (stöchiometrisches
Luft-Kraftstoff-Verhältnis).
Dementsprechend wird im Falle einer mageren Abgases (lambda > 1) Sauerstoff aus
dem Meßgasbereich
herausgepumpt, wobei der in der Pumpzelle fließende Pumpstrom durch den Diffusionsstrom
der durch die Diffusionsbarriere in den Meßgasbereich strömenden Sauerstoffmoleküle begrenzt
ist. Bei fettem Abgas (lambda < 1)
wird Sauerstoff in den Meßgas bereich
hineingepumpt, und der in der Pumpzelle fließende Pumpstrom wird durch
den Diffusionsstrom der durch die Diffusionsbarriere strömenden,
im Meßgasbereich
Sauerstoff verbrauchenden Gasmoleküle begrenzt (der in den Meßgasbereich
gepumpte Sauerstoff regiert dort mit den Sauerstoff verbrauchenden
Gasmolekülen).
Der Diffusionsstrom ist bei magerem Abgas proportional zur Sauerstoffkonzentration
des Abgases und bei fettem Abgas proportional zur Konzentration
der Sauerstoff verbrauchenden Gasmoleküle. Damit läßt sich aus dem Pumpstrom der
Sauerstoffpartialdruck des Abgases beziehungsweise der Partialdruck
der Sauerstoff verbrauchenden Gasmoleküle ermitteln.
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Aus
der
DE 199 60 329
A1 ist ein Gasmeßfühler mit
einem ähnlichen
Sensorelement bekannt. Im Unterschied zu dem in der
DE 199 41 051 A1 beschriebenen
Sensorelement sind der Meßgasbereich und
der Referenzgasbereich in unterschiedlichen Schichtebenen angeordnet.
Die Flächen
der Außenpumpelektrode
und der Innenpumpelektrode sind gleich.
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Bei
derartigen Sensorelementen ist nachteilig, daß bei einem Wechsel der Richtung
des Pumpstroms, der im Betrieb des Gasmeßfühlers zum Beispiel bei einem
Wechsel von magerem zu fettem Abgas erfolgt, ein Überschwinger
beziehungsweise ein Gegenschwinger im Sondensignal hervorgerufen wird.
Diese sogenannte λ =
1-Welligkeit beeinträchtigt
die Auswertung des Sondensignals.
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Erfindungsgegenstand
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Der
Gasmeßfühler gemäß Patentanspruch
1 hat den Vorteil, daß die λ = 1-Welligkeit
stark verringert oder ganz vermieden wird.
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Das
Sensorelement enthält
eine elektrochemische Zelle, die eine auf einer dem Gas zugewandten
Außenfläche des
Sensorelements angeordnete erste Elektrode (Außenpumpelektrode) und eine
in einem Meßgasbereich
angeordnete zweite Elektrode (Innenpumpelektrode, Meßelektrode)
sowie einen zwischen den beiden Elektroden angeordneten, diese elektrisch
verbindenden Festelektrolytkörper
aufweist. Die erste Elektrode ist direkt dem Abgas ausgesetzt, dessen
Sauerstoffpartialdruck starken Änderungen
unterliegt. Bei magerem, also sauerstoffreichem Abgas weist auch
der Festelektrolyt im Bereich der ersten Elektrode einen hohen Anteil
an Sauerstoff auf. Da der Sauerstoff im Festelektrolyt in Form von
Ionen vorliegt, bildet sich bei magerem Abgas im Bereich der ersten
Elektrode eine große
Ladungsmenge aus. Dementsprechend liegt bei fettem, sauerstoffarmem
Abgas im Bereich der ersten Elektrode eine geringe Ladungsmenge
vor. Die zweite Elektrode ist dagegen einem weitgehend konstanten
Sauerstoffpartialdruck ausgesetzt, da im Meßgasbereich ein Sauerstoffpartialdruck
von λ =
1 eingestellt wird.
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Es
hat sich gezeigt, daß die
sich bei magerem Abgas ausbildende Ladungsmenge im Bereich der ersten
Elektrode bei einer Umkehr der Pumpspannung zu der λ = 1-Welligkeit führt. Daher
wird zur Verminderung der Ladungsmenge an der ersten Elektrode die
Fläche
der ersten Elektrode vermindert. Da die Ladungsmenge an der zweiten
Elektrode geringeren Schwankungen unterliegt, kann die Fläche der
zweiten Elektrode größer als
die Fläche
der ersten Elektrode sein, ohne daß dadurch die λ = 1-Welligkeit
verstärkt
würde.
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Durch
die in den abhängigen
Ansprüchen genannten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des im unabhängigen Anspruch
angegebenen Gasmeßfühlers möglich.
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Die
erste und zweite Elektrode sind so gestaltet, daß neben einer verminderung
der λ =
1-Welligkeit auch ein ausreichend niedriger Widerstand zwischen
erster und zweiter Elektrode vorliegt. Bei einem niedrigen Widerstand
reicht eine vergleichsweise niedrige Pumpspannung, um einen für die Regelung
auf λ =
1 ausreichenden Pumpstrom hervorzurufen. Da eine größere Elektrodenfläche einen
niedrigeren Widerstand bedeutet, wird die zweite Elektrode daher
deutlich größer als
die erste Elektrode ausgelegt. Beträgt die Fläche der ersten Elektrode das 0,06-fache
bis 0,6-fache der Fläche
der zweiten Elektrode, so wird bei ausreichend niedrigem Widerstand zwischen
erster und zweiter Elektrode besonders wirkungsvoll die λ = 1-Welligkeit
vermindert. Die erste und/oder zweite Elektrode sind vorteilhaft
ringförmig ausgebildet.
Die ringförmige
erste Elektrode weist vorteilhaft einen Außenradius im Bereich von 1,1
bis 1,7 mm, vorzugsweise 1,4 mm, und einen Innenradius von 0,3 bis
0,9 mm, vorzugsweise 0,6 mm, auf. Der Außenradius der ringförmigen zweiten
Elektrode liegt im Bereich von 1,7 bis 2,1 mm, insbesondere bei 1,9
mm, und der Innenradius im Bereich von 0,3 bis 1,3 mm, vorzugsweise
bei 1,0 mm.
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In
einer Abwandlung der Erfindung ist die erste und die zweite Elektrode
elliptisch geformt und weist eine elliptische Aussparung auf, wobei
das Verhältnis
von Hauptachse zu Nebenachse im Bereich von 2 : 1 bis 1,1 : 1 vorzugsweise
bei 1,5 : 1 liegt. Bei mit einem Heizer versehenen Sensorelementen
bildet sich eine Temperaturverteilung aus, bei der in den Großflächen des
Sensorelements, beispielsweise auf der Außenfläche, auf der die erste Elektrode
aufgebracht ist, Bereiche mit gleicher Temperatur elliptisch geformt
sind. Daher wird durch eine elliptische Formung der Elektroden erreicht,
daß die
Temperaturunterschiede in verschiedenen Bereichen der Elektrodenfläche vermindert
werden.
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Vorteilhaft
enthält
die erste und die zweite Elektrode eine Aussparung, in der eine
Gaszutrittsöffnung
liegt, über
die das Gas in den Meßgasbereich gelangen
kann. Das Sensorelement weist weiterhin einen Referenzgasbereich
auf, der eine Referenzluft mit einem ausreichend konstanten Sauerstoffpartialdruck
enthält.
Im Referenzgasbereich ist eine dritte Elektrode angeordnet. Vorteilhaft
ist der Referenzgasbereich in der Schichtebene des Meßgasbereichs vorgesehen.
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Unter
der Elektrode ist bei der hier beschriebenen Erfindung derjenige
Bereich der auf einem Festelektrolytkörper aufgebrachten Leiterbahn
zu verstehen, der direkt mit dem Festelektrolytkörper in Kontakt steht und daher
elektrisch mit dem Festelektrolytkörper verbunden ist. Dagegen
wird derjenige Bereich der Leiterbahn, der vom Festelektrolytkörper elektrisch
isoliert ist, als Zuleitung der Elektrode bezeichnet. Die Leiterbahn
wird also in den Bereichen, in denen sie direkt auf den Festelektrolytkörper aufgebracht
ist und in denen sie aufgrund ihrer elektrochemischen Eigenschaften
einen Beitrag zum Meßsignal
leistet, als Elektrode und in den Bereichen, in denen sie vom Festelektrolytkörper elektrisch
isoliert ist und nicht öder
nur in geringem Umfang zum Meßsignal
beiträgt,
als Zuleitung zur Elektrode bezeichnet.
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Bei
einer Weiterbildung der Erfindung ist der kürzeste Abstand zwischen der
ersten Elektrode und einer im Referenzgasbereich angeordneten dritten Elektrode
deutlich größer als
der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Elektrode, der der Schichtdicke
des ersten Festelektrolytkörpers
entspricht. Durch eine Vergrößerung des
Abstandes steigt auch der Widerstand zwischen erster und dritter
Elektrode, wodurch die Ankopplung der ersten Elektrode an die dritte
Elektrode und damit die λ = 1-Welligkeit
weiter verringert wird. Hierzu ist beispielsweise die Zuleitung
der ersten Elektrode zumindest bereichsweise in dem Abschnitt angeordnet, der
durch die senkrechte Projektion der zweiten Elektrode auf die Großfläche der
ersten Elektrode gebildet wird. Das heißt, die Leiterbahn der ersten
Elektrode weist einen Teilbereich auf, der im Bereich der Projektion
der zweiten Elektrode auf der Großfläche der ersten Elektrode liegt
und in dem die Leiterbahn der ersten Elektrode durch eine Isolation
gegen den ersten Festelektrolytkörper
elektrisch isoliert ist. Bei einem Sensorelement, bei dem der Meßgasbereich und
der Referenzgasbereich in derselben Schichtebene angeordnet sind,
ist der isolierte Teilbereich vorteilhafterweise auf der beziehungsweise
angrenzend an die dem Referenzgasbereich zugewandten Seite der ersten
Elektrode vorgesehen.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es
zeigen 1 einen Schnitt entlang der Längsachse eines Sensorelements
eines ersten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Gasmeßfühlers, 2 einen
Schnitt senkrecht zur Längsachse
des Sensorelements eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Gasmeßfühlers, 3 und 4 eine
Aufsicht auf das Sensorelement des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels
der Erfindung, 5 einen Schnitt entlang der
Längsachse
des Sensorelements eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Gasmeßfühlers gemäß der Linie
V-V in 6 und 6 eine Aufsicht auf das Sensorelement
des dritten Ausführungsbeispiels
der Erfindung.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt
als erstes Ausführungsbeispiel der
Erfindung ein Sensorelement 10 eines als Breitband-Lambdasonde
bezeichneten Gasmeßfühlers. Das
Sensorelement 10 ist als Schichtsystem aufgebaut und enthält einen
ersten, einen zweiten und einen dritten Festelektrolytkörper 21, 22, 23.
In den ersten Festelektrolytkörper 21 ist
ein Gaszutrittsöffnung 36 eingebracht.
Zwischen dem ersten und dem zweiten Festelektrolytkörper ist
ein Meßgasbereich 31,
ein Referenzgasbereich 32, ein Trennkörper 33, eine Diffusionsbarriere 34 und
ein Dichtrahmen 35 angeordnet. In der Mitte des flachen,
hohlzylinderförmigen
Meßgasbereichs 31 ist
die ebenfalls hohlzylinderförmige
Diffusionsbarriere 34 angeordnet, in deren Mitte das Gaszutrittsöffnung 36 mündet. Das Meßgas kann
durch das Gaszutrittsöffnung 36 über die
Diffusionsbarriere 34 in den Meßgasbereich 31 gelangen.
Der Trennkörper 33 bildet
eine gasdichte Barriere zwischen dem Meßgasbereich 31 und
dem Referenzgasbereich 32. Der kanalförmige Referenzgasbereich 32 enthält ein poröses Material
und steht auf der dem Meßbereich
abgewandten Seite des Sensorelements 10 mit einer Referenzatmosphäre in Verbindung.
Meßgasbereich 31 und
Referenzgasbereich 32 sind seitlich von einem Dichtrahmen 35 umgeben.
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Auf
einer Außenfläche des
ersten Festelektrolytkörpers 21 ist
eine erste Elektrode 41 (Außenpumpelektrode) angeordnet,
die von einer porösen Schutzschicht 45 überdeckt
ist. Auf der der Außenfläche gegenüberliegenden
Großfläche des
ersten Festelektrolytkörpers 21 ist
im Meßgasbereich 31 eine zweite
Elektrode 42 (Meßelektrode,
Innenpumpelektrode) vorgesehen. Im Referenzgasbereich 32 ist
in der Schichtebene der zweiten Elektrode 42 eine dritte Elektrode 43 (Referenzelektrode)
vorgesehen. Die erste Elektrode 41 bildet zusammen mit
der zweiten Elektrode 42 eine Pumpzelle, die durch eine äußere Beschaltung
Sauerstoff in den oder aus dem Meßgasbereich 31 pumpt.
Die durch die äußere Beschaltung
an der Pumpzelle anliegende Pumpspannung wird so geregelt, daß im Meßgasbereich 31 ein
vorbestimmter Sauerstoffpartialdruck vorliegt. Vorzugsweise wird
ein Sauerstoffpartialdruck von λ =
1 eingeregelt, das heißt,
der Sauerstoffpartialdruck im Meßgasbereich 31 entspricht
dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis.
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Der
im Meßgasbereich 31 vorliegende
Sauerstoffpartialdruck wird durch eine Nernstzelle bestimmt, die
durch die zweite Elektrode 42 und die dritte Elektrode 43 gebildet
wird. Mit der Nernstzelle wird eine durch unterschiedliche Sauerstoffpartialdrücke im Meßgasbereich 31 und
im Referenzgasbereich 32 hervorgerufene Nernstspannung
gemessen, die – wie
oben beschrieben – zur
Regelung der Pumpspannung verwendet wird. Bei einer alternativen, nicht
dargestellten Ausführungsform
kann die zur Nernstzelle gehörende
Elektrode im Meßgasbereich 31 und/oder
die zur Nernstzelle gehörende
Elektrode im Referenzgasbereich 32 auf dem zweiten Festelektrolytkörper 22 aufgebracht
sein. Weiterhin kann zusätzlich
zu der auf dem ersten Festelektrolytkörper 21 aufgebrachten
zweiten und dritten Elektrode 42, 43 im Meßgasbereich 31 und/oder
im Referenzgasbereich 32 auf dem zweiten Festelektrolytkörper 22 mindestens
eine weitere zur Nernstzelle gehörende Elektrode
angeordnet sein.
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Zwischen
dem zweiten und dem dritten Festelektrolytkörper 22, 23 ist
ein Heizer 37 angeordnet, der durch eine Heizerisolation 38 von
den umgebenden Festelektrolytkörpern 22, 23 elektrisch
isoliert ist.
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In 2 ist
ein zweites Ausführungsbeispiel der
Erfindung dargestellt, das sich vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch unterscheidet,
daß Meßgasbereich
und Referenzgasbereich nicht in derselben Schichtebene, sondern
in verschiedenen Schichtebenen des Sensorelements 110 angeordnet sind.
Das Sensorelement 110 weist einen ersten, einen zweiten,
einen dritten und einen vierten Festelektrolytkörper 121, 122, 123, 124 auf.
Zwischen dem ersten und dem zweiten Festelektrolytkörper 121, 122 ist
ein Meßgasbereich 131,
eine Diffusionsbarriere 134 und ein Dichtrahmen 135 angeordnet.
Das Abgas gelangt über
eine in den ersten Festelektolytkörper 121 eingebrachte
Gaszutrittsöffnung 136 und über die
Diffusionsbarriere 134 in den Meßgasbereich 131. In
den dritten Festelektrolytkörper 123 ist ein
Referenzgasbereich 132 eingebracht. Zwischen dem dritten
und dem vierten Festelektrolytkörper 123, 124 ist
ein Heizer 137 vorgesehen, der in einer Heizerisolation 138 eingebettet
ist.
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Auf
der Außenfläche des
ersten Festelektrolytkörpers 121 ist
eine erste Elektrode 141 aufgebracht, die von einer porösen Schutzschicht 145 überdeckt
ist. Im Meßgasbereich 131 ist
auf dem ersten Festelektrolytkörper 121 eine
zweite Elektrode 142 und auf dem zweiten Festelektrolytkörper eine dritte
Elektrode 143 angeordnet. Im Referenzgasbereich 132 ist
auf dem zweiten Festelektrolytkörper 122 eine
vierte Elektrode 144 vorgesehen. Die erste und zweite Elektrode 141, 142 bilden
mit dem ersten Festelektrolytkörper 121 eine
Pumpzelle, die dritte und vierte Elektrode 143, 144 bilden
mit dem zweiten Festelektrolytkörper 122 eine
Nernstzelle. Die Funktionsweise dieser elektrochemischen Zellen
entspricht der des ersten Ausführungsbeispiels.
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3 zeigt
die Anordnung der ersten Elektrode 41, 141 und
der zweiten Elektrode 42, 142 auf dem ersten Festelektrolytkörper 21, 121 in
einer ersten Ausführungsform
des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels.
Zur Vereinfachung der zeichnerischen Darstellung wurde die poröse Schutzschicht 45, 145 weggelassen.
Die erste Elektrode 41, 141 ist ringförmig um
die Gaszutrittsöffnung 36, 136 angeordnet.
Der Innenradius der ersten Elektrode 41,141 beträgt 0,6 mm,
der Außenradius
beträgt
1,4 mm. An die erste Elektrode 41, 141 schließt sich
eine Zuleitung 41a, 141a an, die zu einer nicht
dargestellten Kontaktfläche
auf der den Elektroden abgewandten Seite des Sensorelements 10, 110 führt. Über die Kontaktfläche ist
die erste Elektrode 41, 141 mit einer außerhalb
des Gasmeßfühlers angeordneten
Auswerteschaltung verbunden. Die Zuleitung 41a, 141a zur
ersten Elektrode 41, 141 ist durch eine Isolationsschicht 47, 147 vom
ersten Festelektrolytkörper 21, 121 elektrisch
isoliert. Die Isolationsschicht 47, 147 folgt
im Übergangsbereich
zwischen erster Elektrode 41, 141 und Zuleitung 41a, 141a zur
ersten Elektrode 41, 141 der kreisförmigen Außenkontur
der ersten Elektrode 41, 141.
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Die
zweite Elektrode 42, 142 (in 3 gestrichelt
dargestellt) ist ebenfalls ringförmig
um die Gaszutrittsöffnung 36, 136 angeordnet.
Ihr Innendurchmesser beträgt
10 mm, ihr Außendurchmesser
20 mm. Damit beträgt
die Fläche
der ersten Elektrode 41, 141 ungefähr die Hälfte der
Fläche
der zweiten Elektrode 42, 142. Die zweite Elektrode 42, 142 sowie
die weiteren Elektroden sind wie die erste Elektrode durch eine
Zuleitung (nicht dargestellt) elektrisch kontaktiert.
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In 4 wird
eine zweite Ausführungsform des
ersten und zweiten Ausführungsbeispiels
dargestellt. Zur Vereinfachung der zeichnerischen Darstellung wurde
die poröse
Schutzschicht 45, 145 sowie die Isolationsschicht 47, 147 weggelassen.
In der zweiten Ausführungsform
ist die erste Elektrode 41, 141 elliptisch geformt
und weist eine elliptische Aussparung auf, in der die Gaszutrittsöffnung 36, 136 angeordnet
ist. Das Verhältnis
von Hauptachse zu Nebenachse sowohl der äußeren also auch der inneren Begrenzung
der ersten Elektrode 41, 141 beträgt 1,5 :
1. Die zweite Elektrode (nicht dargestellt) ist wie die erste Elektrode 41, 141 elliptisch
geformt, wobei die Fläche
der zweiten Elektrode doppelt so groß ist wie die Fläche der
ersten Elektrode 41, 141. Die Hauptachsen der
beiden Ellipsen der inneren und der äußeren Begrenzung der ersten
Elektrode 41, 141 sind parallel zur Längsachse
des Sensorelements 10, 110.
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5 und 6 zeigen
ein drittes Ausführungsbeispiel
der Erfindung, das sich vom ersten Ausführungsbeispiel in der Gestaltung
der ersten Elektrode 241, der Zuleitung 241a zur
ersten Elektrode 241, der Isolationsschicht 247 und
der porösen Schutzschicht 245 unterscheidet.
Die weiteren Elemente des Sensorelements des dritten Ausführungsbeispiels
wurden mit den gleichen Bezugszeichen wie bei dem in 1 dargestellten
ersten Ausführungsbeispiel
bezeichnet.
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Bei
dem dritten Ausführungsbeispiel
sind die erste Leiterbahn (also die erste Elektrode 241 und
die Zuleitung 241a zur ersten Elektrode 241) und
die zweite Leiterbahn (also die zweite Elektrode 42 und die
nicht dargestellte Zuleitung zur zweiten Elektrode 42)
zumindest im Bereich des Meßgasbereichs 31 des
Sensorelements 10 gleich geformt. Damit entspricht die
Projektion des ringförmig
gestalteten Abschnitts der zweiten Leiterbahn, also im wesentlichen der
Elektrode 42, auf die Außenfläche des ersten Festelektrolytkörpers 21 gerade
der Form der ersten Leiterbahn in diesem Bereich. Die Zuleitung 241a der ersten
Elektrode 241 ist durch die Isolationsschicht 247 vom
ersten Festelektrolytkörper 21 elektrisch isoliert.
Die Isolationsschicht 247 erstreckt sich auch in einen
isolierten Teilbereich 250 der Projektion der zweiten Elektrode 242 auf
die Außenfläche des
ersten Festelektrolytkörpers 21.
Der isolierte Teilbereich 250 grenzt an die dem Referenzgasbereich 32 und der
dritten Elektrode 43 zugewandte Seite der ersten Elektrode 241.
Die Isolationsschicht 247 besteht im wesentlichen aus Alu
miniumoxid.
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Es
sind Ausführungsformen
des dritten Ausfüh rungsbeispiels
denkbar, bei denen die erste Leiterbahn und die zweite Leiterbahn
auch im Meßbereich
des Sensorelements 10 nicht formgleich sind. Die erste
Elektrode 241, die kleiner als die zweite Elektrode 242 ausgestaltet
ist, kann beispielsweise einen kleineren Außenradius oder einen kleineren
Innen- und Außenradius
oder einen größeren Innenradius
aufweisen als die zweite Elektrode 242.
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Die
Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.