DE2657437B2

DE2657437B2 - Sauerstoff-Meßfühler

Info

Publication number: DE2657437B2
Application number: DE2657437A
Authority: DE
Inventors: Hiromi Nagoya Sano; Masatosi Kariya Suzuki
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1975-12-19
Filing date: 1976-12-17
Publication date: 1979-08-16
Also published as: DE2657437A1; US4121988A; DE2657437C3

Description

Die Erfindung betrifft einen Sauerstoff-Meßfühler zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes in von einer Verbrennungseinrichtung abgegebenen Abgasen, mi: einem sauerstoffionenleitenden Festelektrolyten in Rohr- oder Plattenform, dessen mit einer dünnen Inncnelektrodc versehene Innenseite einem Sauerstoff enthaltenden Vergleichsgas und dessen mit einer dünnen Außenelektrode versehene Außenseite den Abgasen zur Erzeugung einer der Differenz der Sauerstoffkonzentration der Abgase und des Vergleiehsgases entsprechenden EMK ausgesetzt sind.

Ein derartiger Sauerstoff-Meßfühler ist bereits aus der DE-OS 24 33 158 zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration in den Abgasen einer Brennkraftmaschine zwecks Steuerung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses des der Brennkraftmaschine zugeführten Brennstoffgemisches bekannt Dieser Sauerstoff-Meßfühler weist einen sauerstoffionenleitenden Festelektrolj ien in Rohrform auf, wobei auf der dem Vergleichsgas ausgesetzten Innenseite und der den Abgasen ausgesetzten Außenseite des Festelektrolyten jeweils eine Dünnschicht-Platinelektrode durch thermisches Aufdampfen, Kathodenzerstäubung, Gasphasenabscheidung, chemische Reduktion, galvanische Abscheidung ο. dgl. ausgebildet ist, zwischen denen die der Differenz der Sauerstoffkonzentrationen bzw. Partialdrücke der Abgase und des Vergleichsgases entsprechende EMK erzeugt wird und abgegriffen werden kann. Die Ausbildung der Platinelektroden als die Außenseite des Festelektrolyten vollständig bedeckende Dünnschichten soll eine maximale katalytische Wirkung auf die Abgase zur Herbeiführung eines chemischen Gleichgewichtszustandes der Abgasbestandteile sowie ein gutes, möglichst genaues Ansprechverhalten des Meßfühlers durch Ausnutzung seiner gesamten Außenfläche gewährleisten. Ähnliche Sauerstoff-Meßfühler sind aus der DE-OS 22 06 216, der US-PS 37 59 232 sowie der im Februar 1975 erschienenen SAE-Druckschrift Nr. 7 50 368 bekannt.

Ein Sauerstoff-Meßfühler dieser Art weist jedoch den Nachteil auf, daß nach einer gewissen Verwendungsdauer ein Leistungsabfall eintritt, der derart gravierend ist, daß die erzeugte EMK für die angestrebten Steuerzwecke nicht mehr ausreicht. Dies beruht im wesentlichen darauf, daß die ständig den Abgasen ausgesetzte Dünnschichtelektrode bei den im Falle der Brennkraftmaschine auftretenden beträchtlichen Temperaturänderungen der Abgase in kurzer Zeit verbraucht oder abgelöst wird, da sie lediglich eine dünne Schicht bildet. Außer dem Dünnschichtaufbau dieser Elektrode ist ferner maßgebend, daß die Außenelektrode und der Elektrolyt aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen und das Haftvermögen bzw. die Bindewirkung zwischen ihnen gering ist. Die Abnutzung und Ablösung der Dünnschichtelektrode treten häufig in der Mitte der Elektrode auf und bewirken eine Isolation bzw. Unterbrechung der elektrischen Leitung zwischen nicht verbrauchten oder reicht abgelösten Teilen der Elektrode, was zu einer wesentlichen Herabsetzung der cr7f!iigbaren FMK führt:

Aus der DD-PS 43 242 ist weiterhin ein galvanische Zeile mit einem ebenfalls rohrförmigen, sauerstoffionenleitenden Festelektrolyten für gaspotentiometrische Zwecke bekannt, bei dem die Innen- und Außenelektrode jeweils von Platindrahtnetzen gebildet werden, die lediglich einen kleinen Teil des Fcstelektrolyten bedecken. Bei Verwendung derartiger Platindrahtelektroden ist zwar die Gefahr der Abnutzung und Ablösung der Elektroden vom Fcstelektrolyten weitaus geringer, jedoch Iäl3t sich aufgrund der wesentlich geringeren aktiven Elektrodenoberfläche lediglich eine für die vorstehend beschriebenen Zwecke unzureichende EMK erzeugen, da nur ein Teil der gesamten Außenfläche des Meßfühlers ausgenutzt wird, was außerdem dazu führt, daß auch die erforderliche katalylische Wirkung zur Herbeiführung eines chemischen Gleichgewichtszustandes der Abgasbestandteile unzureichend ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen durch Verringerung der Gefahr einer Ablösung der Diinnschich(elektrode in bezug auf Haltbarkeit und Lebensdauer verbesserten Sauerstoff-Meßfühler zu schaffen, der auch im Falle einer teilweise abgenutzten oder ι abgelösten Dünnschichtelektrode noch eine für ein verwertbares Ausgangssignal ausreichende EMK erzeugt und damit den Anforderungen der Praxis besser entspricht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, m daß die Außenelektrode von einer aus einem leitenden drahtförmigen Bauteil bestehenden und mit der Außenseite des Festelektrolyten fest verbundenen Elektrodenanordnung und einer auf die Elektrodenanordnung und die nicht von ihr bedeckten Oberflächen- ; ■ bereiche des Festelektrolyten aufgebrachten Dünnschichtelektrode gebildet ist.

Da sowohl die drahtförmige Elektrodenanordnung als auch die Dünnschichtelektrode aus leitendem Metall bestehen, ist die Haftwirkung zwischen ihnen sehr stark, ·<: so daß die Ablösung der an der Elekttodenanordnung haftenden Teile der Dünnschichtelektrode wergehenJ verhindert werden kann. Da ferner die Elektrodenanordnung aufgrund ihrer Dicke fest und dauerhaft mit der Oberfläche des Festelektrolyten verbunden ist, wird sie · selbst kaum abgenutzt oder abgelöst, so daß sie auch im Falle einer teilweisen Ablösung der auf die nicht von ihr bedeckten Oberflächenbereiche des Festelektrolyten aufgebrachten Dünnschichtelektrode oder einer allgemeinen Abnutzung der Dünnschichtelektrode als eine ,<■ die elektrische Verbindung zwischen nicht verbrauchten und nicht abgelösten Teilen der Dünnschichtelektrode weiterhin herstellende Hilfselektrode wirkt, die die Leitfähigkeit der Außenelektrode aufrechterhält. Hierdurch wird der beim Stand der Technik nach einer gewissen Verwendungsdauer auftretende Abfall der EMK zuverlässig verhindert und ein Sauerstoff-Meßfühler geschaffen, der eine wesentlich höhere Haltbarkeit und längere Lebensdauer aufweist.

In den Unt^ransprüchen sind Weiterbildungen der Erfindung gekennzeichnet.

Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. I im Schnitt einen Aufriß ein.r ersten Ausführungsform des Sauerstoff-Meßfühlers,

Fig. 2 einen Aufriß des Festelektrolyten des Sauerstoff-Meßfühlersgemäß Fi g. I,

Fig. 3 einen Schnitt enl'ang der Linie MI-III gemäß <■ F ig. 2.

Fig.4 —7 eine zweite, dritte, vierte und fünfte Ausführungsform des Sauerstoff-Meßfühlers mit unterschiedlichen Elektrodenanordnungen,

Fig. 8 im Schnitt einen Aufriß der Hauptteile einer sechsten Ausführungsform,

F i g. 9 einen Aufriß des Festclektrolyten des Sauerstoff-Meßfühlers gemäß F i g. 8,

Fig. IO im Schnitt einen Aufriß einer Formgußanordnung während eines Herstellungsschrittes für den > Festclektrolyten gemäß F i g. 9,

Fig. 11 einen Schnitt entlang der Linie Xl-Xl gemäß F i g. 9,

Fig. 12 im Schnitt einen Aufriß eines Sauerstoff-Meßfühlers gemäß einer siebten Ausführungsform,

Fig. 13 und 14 einen Aufriß bzw. einen Schnitt eines Sauerstoff-Meßfühlers ge-näß einer achten Ausführunesform.

Fig. 15 einen Aufriß eines Sauerstoff-Meßfühlers gemäß einer neunten Ausführungsform,

Fig. 16 im Schnitt einen Aufriß des Gesamtaufbaus des Sauerstoff-Meßfühlers gemäß einer zehnten Ausführungsform,

Fi g. 17 und 18 eine Draufsicht bzw. einen Schnitt des Festelektrolyten des Sauerstoffmeßfühlers gemäß Fig. 16,

F i g. 19 eine Draufsicht auf einen Sauerstoff-Meßfühler gemäß einer elften Ausführungsform,

Fig.20 eine Fig. 19 entsprechende Draufsicht, bei der die isolierende Beschichtung 125 entfernt ist,

Fig.21 Kennlinien, die die Relation zwischen der Luftüberschußrate und der EMK veranschaulichen, wobei in Fig. 21 (a) eine vor einem Haltbarkeitstest aufgenommene Kennlinie und in Fig. 21 (b) eine nach dem Hallbarkeitstest aufgenommene Kennlinie wiedergegeben sind,

Fig. 22 Kennlinien, die die Relation zwischen der Temperatur von Abgasen und der EMK veranschaulichen, wobei in Fig. 22 (a) eine vor eiiiom Haltbarkeitstest aufgenommene Kennlinie und in Fig. 22 (b) eine nach dem Haltbarkeitstest aufgenommene Kennlinie wiedergegeben sind, und

F i g. 23 eine Kennlinie, die die Relation zwischen der Ansprechzeit und einer Haltbarkeitstestdauer bei Änderung der Luftüberschußrate veranschaulicht.

In den Fig. 1 bis 3 der Zeichnung ist eine erste Ausführungsform des Sauerstoff-Msßfühlers dargestellt, bei der die Bezugszahl 10 einen Sauerstoff-Meßfühler bezeichnet, dessen Gesamtkonfiguration ähnlich derjenigen einer üblichen Zündkerze ist.

Ein Festelektrolyt 11 wird von einem fein bzw. pulverförmig gesinterten Gefüge eines Sauerstoffionen leitenden Metalloxyds gebildet, das aus 85 Molprozenten ZrÜ2 und 15 Molprozenten CaO in fester Lösung besteht. Alternativ kann das Metalloxyd auch aus ZrOj. ThÜ2 oder CeÜ2 und zweiwertigem oder dreiwertigem CaO, YiOs oder MgO bestehen. Eine Zusammensetzung von 90 bis 92 Molprozenten ZrOj und IO bis 8 Molprozenten Y2OJ ist insbesondere geeignet, da es die Leitfähigkeit verbessert und die Leitung von Sauerstoffionen auch bei einer relativ niedrigen Temperatur ermöglicht, also den Bereich der Betriebstemperatur für den Festelektrolyten erweitert. Der Festel^ktrolyt 11 ist becherförmig ausgebildet, wobei ein Ende offen und das andere Ende geschlossen ist. Die Form des Festeiektrolyten Il ist jedoch nicht auf die Becherform beschränkt, sondern es kann auch eine beliebige andere Form wie /.. B. eine Scheibenform oder eine Zylinderform (hohl) in Abhängigkeit von der jeweiligen Anwendungsar! Verwendung finden. Auf der Innenwand des Festelektrolyten Il ist eine Elektrode 12 aus einer porösen dünnen Piatinschicht mit einer Dicke von ungefähr 1 bis 2 μνη durch ein chemisches Beschichlungs- oder Galvanisierungsverfanren ausgebildet. An der Außenwand des Festelektrolyten 11 befindet sich eine Elektrodenanordnung 13 aus einem drahtförmigen leitenden Bauteil, da·= durch Aufbringen und Einbrennen einer Masse ausgebildet wird, welche aus einem Gemisch von Plalinpartikeln und Glasfritten eines Glases mit niedrigem Schmelzpunkt wie etwa borsilikatglas besteht. Die Elektrodenanordnung 13 verlauft von denjenigen Punkten, die fünf mm innerhalb der geschlossenen Einfassung bzw. des geschlossenen Randes des Sauerstoff-Konzentrationsdetektors Il liegen, über eine Strecke von ungefähr 35 mm und läßt sich durch Herstellen eines zu 80 Volumenprozenten uns

PI itinpartikeln (mit einer Partikelgrößc von 2 μιη) und zu 20 Volumenprozenten aus als hit/cbcständigcs Uincki'ittcl wirkenden Borsilikat-Glasfritten bestehenden Gemisches bzw. Gemenges, Hinzufügen eines organischen Lösungsmittels zur Bildung einer Paste oder Masse, Aufbringen der Paste bzw. Masse auf die Außenwand des Festelektrolylen Il mittels einer Dünnschicht-Drucktechnik oder eines Tauchverfahrens und Einbrennen der Anordnung bei 1000 bis 1200°C ausbilden. Durch das Einbrennen wird die Elektrodenanordnung 13 fest mit der Oberfläche des Fcstelcktrolyten 11 teilweise durch das Borsilikatglas verbunden. Die Dicke der Elektrodenanordnung 13 kann ungefähr 20 μτπ betragen. Obwohl die Paste oder Masse zur Ausbildung der Elektrodenanordnung 13 bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform aus Platinpartikcln und Glasfritten besteht, können anstelle der Elektrode 12, die Dürinschichtelcktrode 14 und die Elektrodenanordnung 13 nicht erforderlich sein.

Ein Gehäuse 16 ist zylinderförniig ausgebildet und um die Außenwand des Ecstrlcktrolyten 11 herum angeord-■ net. Das Gehäuse 16 weist einen Gewindeteil 16a auf. Zwischen dem Gehäuse 16 und der Außenwand des Eestelcktrolyten 11 sind ein Ring 17 aus leitendem (iraphit sowie ein Ring 18 angeordnet. Durch Andrücken des Ringes 18 von der Oberseite her wird tier leitende Graphitring 17 fest zwischen dem Gehäuse 16 und dem Fesielektrolytcn 11 befestigt. Die Be/tigs/ahl 19 bezeichnet einen Innenschaft. Ein lcitcndci Graphitring 23 ist zwischen dem Inncnschafl 19 und der Innenwand des Fcstclcktrolyten 11 angeordnet, der fest befestigt wird, wenn auf die Oberseite des Innenschaftes 19 ein Druck ausgeübt wird. Der Innenschaft 19 weist eine axiale Bohrung 19,/

oder AI)Oi (Tonerde bzw. Aluminiumoxyd) als hilzcbestandiges Bindemittel Verwendung finden. In diesem

1 alle reagiert während des Einbrennens der Paste bzw. Masse das darin eingeschlossene Metalloxyd mit dem l'esielektrolyien II. so daß eine feste Verbindung der Elektrodenanordnung 13 mit dem Fcsteiektrolyten !! gewährleistet ist.

Die Zusammensetzung der aus den Platinpartikcln und den Glasfritten oder den Metalloxydfritten bestehenden Paste oder Masse umfaßt vorzugsweise 55 bis 42 Volumenprozente an Platinpartikeln und entsprechend 45 bis 5 Volumenprozente an Glasfritten odor Metalloxydfritten. Wenn der Anteil der Giasfritten odor Metalloxydirilten zu hoch ist. verliert die elektrodenanordnung 13 ihre Leitfähigkeit. Die Platinpartikel weisen vorzugsweise eine Partikcigröße von

2 jrn auf. Auf demjenigen Oberflächenteil der Außen wand des Eestelektrolyten 11, auf dem die Elektrodenanordnung 13 nicht ausgebildet ist. sowie auf den \u leitflächen der Elcktrodenanordninu' 13 ist eine Dunnschichtelektrodc 14 aus einer dünnen porösen Pliitinschicht mit einer Dicke \on ungefähr 1 bis 2 μιη ausgebildet, die mittels eines zweifachen chemischen und elektrischen Beschichtungsverfahrens aufgebrach! wird. ΛιιΓ der Oberfläche der Dünnschichtelektrode 14 beendet sich eine isolierende Beschichtung 15 mit einer Dicke von 50 bis 200 um aus porösem Λ-Aluminiumowd (A ..Οι), das hitzebeständig ist und den Durchtritt von ■\tgasen erlaubt, die von einer nichtgezeigten Brennkraftmaschine ausgestoßen werden. Obwohl die Elektrr.de 12 und die Dünnschichtelektrode 14 gemäß der vo-siehendcn Betreibung aus Platin bestehen, können sie auch aus einem anderen Material hergestellt werden, das hitze- und korrosionsbeständige Eigenschaften sowie eine katalytische Wirkung aufweist, wie z. B. Pd, Au. Ag oder auch deren Legierungen. Die gleiche ! Iberlegung ist auch auf die in der Elektrodenanordnung 13 eingeschlossenen leitenden Metallpartikel anwendbar

Das Material, aus dem die hitzebeständige, poröse, isolierende Beschichtung 15 besteht, die auf der Oberfläche der Dünnschichtelektrode 14 ausgebildet ist. ist nicht auf AI2O3 beschränkt, sondern kann auch ein Silikat von ZrO₂. MgO, CaSiO₃, AI₂O₃, MgAI₂O₄ mit einer Spinellstruktur oder ein Mischoxyd bzw. ein zusammengesetztes Oxyd hiervon sein, sowie ein Karbonat. Nitrat oder Borat von Metallen, Feldspat, Kaolin oder gesintertem Glas. In Abhängigkeit von den verschiedenen Anwendungsarten kann die Verwendung von Materialien mit einer katalytischen Wirkung für die .1. ;..., I I -lf»r

Atmosphäre ausgesetzt wird, die als Referenz- oder Vcrgleichsgas dient. Die Bezugszahl 20 bezeichne! einen aust'uiiencien bzw. abdichtenden O-Ring, der auf dem Ring 18 angeordnet ist. Wenn der O-Ring 20 in seiner Position angeordnet ist. ist der gesamte Außenrand des Gehäuses !^fc aingcfü!!! oder abgedichtet, so daß das Gehäuse 16 und der Festelektrolyt Il relativ zueinander unbeweglich festgehalten werden. Die Bez eszahl 21 bezeichnet ein Schutzrohr, das (durch Schweißen oder dergleichen^ an der Innenwand des Gehäuses 16 an dessen Unterteil fcs! angebracht ist. Es weist eine zylindrische Form ruf und umgibt die Oberfläche des den Abgasen ausgesetzten Fcsteiektrolyten 11. Das Schutzrohr 21 ist mit einer ausgeschnittenen Öffnung 21;) versehen, über die die durch ein Abgasrohr 22 strömenden Abgase in Berühiung nut dem Ecstelektrolvten 11 gelangen. Die Öffnung 21.1 kann durch Ausschneiden oder Ausstanzen gebildet werden. Die Elektrodenanordnung 13 und die Dünn schichteiektrode 14 auf der Außenwand des ( c-telektrolvtcn 11 sind über den leitenden Graphiinng 17

■ elektrisch mit dem Gehäuse 16 verbunden. Die Elektrode 12 auf der Innenwand des FestelektruKten 11 ist direkt oder über den leitenden Graphitring 23 mit dem Innenschaft 19 elektrisch verbunden. Das Gehäuse 16 und der Innenschaft 19 dienen somit als Anschlüsse, an denen eine die Sauerstoffkonzentration repräsentierende EMK abgegriffen werden kann.

Die Wirkungsweise des derart aufgebauten Sauerstoff-(Konzentrations-)Meßfühlers 10 ist folgende:

Die Anordnung des Sauerstoff-Meßfühlers 10 wird in das Ausiaßrohr 22 der Brennkraftmaschine mittel, des Gewindes I6a des Gehäuses 16 eingeschraubt, so daß der Festelektrolyt 11 den Abgasen ausgesetzt ist. Wie bekannt ist, enthalten die Abgase Gasbestandteile wie O₂. CO und HC (Kohlenwasserstoff), deren Konzentra-

■'"' tion sich in Abhängigkeit von einem vor der Verbrennung vorliegenden Luft-Brennstoff-Verhältnis des Luft-Brennstoff gemisches ändert.

Der Festelektrolyt 11 erzeugt eine EMK, die einer Differenz zwischen einer Sauerstoffkonzentration oder

«ι einem Sauerstoff-Teildruck der Gasbestandteile in den Abgasen und einer Sauerstoffkonzentration oder einem Sauerstoff-Teildruck der als Referenz- oder Vergleichsgas dienenden Atmosphäre entspricht. Durch die katalytische Wirkung des Platins der Elektrodenanord-

"■> nung 13 und der Dünnschichteiekirode i4, die auf der den Abgasen ausgesetzten Oberfläche des Festelektrolyten 11 ausgebildet sind, trägt der Anteil an O₂ in den Gasbestandteilen zur Oxydation von CO und HC auf

der den Abgasen ausgesetzten Oberfläche des Festclektrolyten 11 bei. Bei einem Luft-Brennstoff-Verhältnis. das fetter als eir. stöchiometrisches Luft-Brennstoff-Verhältnis ist, ist der Anteil an CO und HC höher als derjenige an O.\ und die Sauerstoffkonzentration der Gasbestandteile auf der den Abgasen ausgesetzten Oberfl" .he des Festelektrolyten 11 ist gering oder Null. Bei einem Luft-Brennstoff-Verhältnis, das magerer als der stöchiometrische Wert 1 ist, ist der Anteil an CO und HC geringer als derjenige an O₂. und die Sai erstoffkon-/entration dieser Gasbestandteile ist hoch oder weist einen bestimmten Wert auf. Dementsprechend ändert sich die von dem Festclcktrolytcn II erzeugte I'MK im Hereich des stöchiomctrischcn Luft-Brennstoff-Verhältnisscs abrupt und sprungartig. Indem die dem stöchiomelrischen Luft-Brennstoff-Verhältnis entsprechende FMK als Rc/ugsspantuing vorgegeben bzw.

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Luft-Brennstoff-Verhältnis entsprechende FMK mit dieser verglichen wird, wird somit das gegenüber dem stöchiometrischen Wert I fettere Luft-Brennstoff-Verhältnis ange/eigt. wenn die gemessene FMK höher als die Bezugsspannung ist. w.ihrend das gegenüber dem slöchiometrischen Wert ! magerere Luft-Brcnnstoff-Verhültnis angezeigt w ird. wenn die gemessene FMK unter der Bezugsspannung liegt. Auf diese Weise ist es möglich, das Luft-Brennstoff-Verhältnis auf dem stöchionietrischcn Wert ! /u halten. Wie bekannt ist, kann ein katalytischer Dreifach-Umsetzer in den Abgasen enlhali -nc schädliche Gasbcstandtcüe. d.h.. CO-. HC- und ΝΟ,-Gasanteile im Bereich des stöchiometrisehen I.uft-Brennstoff-Verhältnissfs mit hohem Wirkungsgrad in unschädliche Bestandteile umsetzen. Hinsichtlich einer bei einem Kraftfahrzeug verwendeten Brennkraftmaschine läßt sich daher die Luftverschmutzung sehr wirksam verringern, indem das Luft-Brennstoff-Verhältnis des Gemisches entsprechend dem stöchioinctrischen Verhältnis gesteuert bzw. geregelt wird.

Der Festelektrolyt Il ist ständig den Abgasen ausgesetzt, wenn der Sauerstoff-Meßfühler 10 benutzt wird. Wie bekannt ist, ändert sich die Temperatur der Abgase innerhalb eines großen Bereiches, so daß die den Abgasen ausgesetzte Oberfläche des Festelektrolyten 11 der direkicn Einwirkung eines Abkühkings-Fr wärmungszyklus durch die Abgase unterliegt. Da die Elektrodenanordnung 13 durch Sinterung der Paste bzw. Masse de^ Gemische, aus den Platinpartikeln und den Borsilikat-Glasfritten ausgebildet ist, schmelzen die Borsilikat-Glasfritten während des Sintervorganges, so daß die Haftwirkung zwischen der Oberfläche des Festelektrolyten 11 und den Platinpartikeln verstärkt wird. Dementsprechend ist die Bindung bzw. Haftwirkung zwischen der Elektrodenanordnung 13 und dem Festelektrolyten 11 nach dem Sintern sehr stark. Aus diesem Grunde wird die Elektrodenanordnung 13 nicht von dem Festelektrolyten 11 abgeiöst, wenn sie dem Abkühlungs-Erwärmungszyklus ausgesetzt ist. Darüberhinaus ist die Haftwirkung zwischen der Elektrodenanordnung 13 und der Dünnschichtelektrode 14 stark ausgeprägt, da das Material der Elektrodenanordnung 13 und das Material der Dünnschichtelektrode 14 das gleiche, nämlich Platin, ist. Außerdem sind diejenigen Teile der Dünnschichtelektrode 14, an denen die Elektrodenanordnung i3 befestigt ist, zusätzlich gegen ein Ablösen geschützt.

Aufgrund der Dünnschichtstruktur der Dünnschichtelektrode 14 können sich jedoch bei ausgedehnter Verwendung unter dem Einfluß des Abkühliings-Erwärmungszyklus diejenigen Teile der Dünnschichtelektrode 14, mit denen die Elektrodenanordnung 13 verbunden ist, allmählich abnutzen, obwohl sie bis zu einem gewissen Ausmaß gegen das Ablösen geschützt sind. Dariiberhinaus kann auch derjenige Teil der Dünnschichtelektrode 14, mit dem die Elektrodenanordnung 13 nicht verbunden ist, verbraucht und abgelöst werden. Der Teil der Dünnschichtelektrode 14, der einer starken

ίο Abnutzung und Ablösung unterworfen ist, ist derjenige Teil, der der Öffnung 21a des Schutzrohres 21 gegenüberliegt und auf den die Abgase direkt auftreffen, während die Teile des Festelektrolyten 11 nahe dessen geschlossenem Ende und die Teile innerhalb des Gehäuses 16 keiner starken Abnutzung und Ablösung ausgesetzt sind. Jedoch verliert die Dünnschichtelektrode 14 ihre Funktion als Elektrode auch dann, wenn sie

teilweise Abnutzung oder Ablösung der Dünnschichtelektrode 14 eine Unterbrechung der elektrischen Leitung zwischen ihren verbleibenden nicht verbrauchten oder nicht abgelösten Bereichen bewirkt.

Durch das Vorhandensein der fest mit dem Fcstelektrolvten 11 verbundenen Elektrodenanordnung Π wird jedoch eine elektrische Leitung zwischen den nichiverbrauchten und nicht abgelösten Flächen oder Bereichen der Dünnschichtelektrode 14 sichergestellt, so daß eine ausreichende EMK als Ausgangssigna! erhalten und abgegriffen werden kann.

Auch wenn die Dünnschichtelektrode 14 teilweise verbraucht oder abgelöst ist. wird ihre Leitfähigkeit durch die leitende Elektrodenanordnung 13 aufrecht erhalten,die in diesem Falle als Hilfselektrode wirkt.

Da die isolierende Beschichtung 15 auf der Außenfläehe der Dünnschichtelektrode 14 ausgebildet ist. kann die Dünnschichtelektrode 14 vor den schädlichen Bestandteilen der Abgase wie z. B. P. S und Pb geschützt werden. Fs erwies sich in einem Versuch, daß bei Niederschlag und Ansammlung dieser schädlichen Bestandteile auf der Oberfläche der Dünnschiehtelcktrode 14 die Leistungsfähigkeit der Elektrode derart verschlechtert wird, daß die vorstehend beschriebene kata'iyiische Wirkung herabgesetzt oder keine ausreichende EMK mehr erhalten wird.

•»5 Durch das Ausbilden der isolierenden Beschichtung 15 auf der Oberfläche der Dünnschichteiektrode 14 wird jedoch die Möglichkeit verringert, daß die schädlichen Bestandteile in Kontakt bzw. Berührung mit der Dünnschichtelektrode 14 gelangen. Das heißt, die

w isolierende Beschichtung 15 wirkt als Filter. Da die isolierende Beschichtung 15 porös ist und das Hindurchtreten der Abgase gestattet, ergibt sich kein Einfluß auf die Messung der EMK.

In den Fig.4 —7 sind eine zweite, dritte, vierte und fünfte Ausführungsform des Sauerstoff-Meßfühlers dargestellt, wobei jeweils die Form der Elektrodenanordnung auf verschiedene Art modifiziert ist. Bei der zweiten Ausführungsform gemäß Fig.4 weist die Elektrodenanordnung einen in der Mitte des Kopfendes eines Festelektrolyten 31 ausgebildeten ringförmigen Teil sowie vier, sich von dort wegerstreckende drahtähnliche Teile auf. Die dritte Ausführungsform gemäß Fig. 5 weist eine gitterähnliche Anordnung auf, während die vierte Ausführungsform gemäß Fig. 6

bS einen ähnlichen Aufbau wie diejenige gemäß Fig.4 aufweist, jedoch zusätzlich mit einem gitterähnlichen Teil an dem Kopfende eines Festelektrolyten 51 versehen ist, und die fünfte Ausführungsform gemäß

Fig. 7 einen netzartigen Aufbau aufweist. In den Fig. 4 —7 bezeichnen die Bezugszahlen 41, 51 und 61 jeweils den Festelektrolyten, während die Bezugszahlen 33,43,53 und 63 jeweils die unterschiedlich ausgebildete Elektrodenanordnung bezeichnen.

Anstelle der Ausbildung der Elektrodenanordnung durch Aufbringen und Einbrennen de Paste bzw. Masse auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann die Elektrodenanordnung auch durch Einbettung von Drahtelementen gebildet werden, wie nachstehend noch näher beschrieben ist.

Gemäß den F i g. 8 — 11, die eine sechste Ausführungsform ties Sauerstoff-Meßfühlers veranschaulichen, ist eine erste Dünnsehiehtelektrode 72 durch ein chemisches Beschichtungsverfahren, Galvanisicrung, Auf dampfen im Vakuum oder dergleichen wie im Falle der Ausführungsform gemäß F i g. I auf einer Innenwand eines becherförmigen Festelektrolyten 71 ausgebildet.

Dünnschichtelektrode 73 mittels eines ähnlichen Ver fahrens aufgebracht. Die Außenwand des Festelcktroly ten 71 ist mit einer Elektrodenanordnung 74 aiii: Platindrahl mit einem Durchmesser von 0,J mm unci einer Länge von 32 mm versehen. Die Elektrodenanordnung 74 ist in eine Nut 71;; eingebettet, die sich von dem geschlossenen Ende zu einem mittleren Teil des Festelektrolyten 71 erstreckt. Die Elektrodenanordnung 74 wird während der Herstellung des Fcsielekirolytrn 7! eingebettet. Während des Herstellungsvorg;in ges werden 85 Molprozente ZrOj und 15 Molprozente CaO gemischt und das iesultierende Gemenge geschliffen bzw. feingemahlen und nach der Kalzinierung in die Becherform gebracht, wobei gleichzeitig eine Nut 71a' mit einer Tiefe von 0,3 mm, einer Breite von 1,5 mm und einer Länge von 32 mm, ausgebildet wird. Der becherförmige Aufbau und die Nut 71a können gleichzeitig mittels eines bekannten Gummi-Preßformverfahren ausgebildet werden. Die Elektrodenanordnung 74, die zur Anpassung an die Außenfläche der becherförmigen gegossenen Anordnung TY vorher gebogen worden ist, wird dann in die Nut 71a' der Anordnung 7Γ eingebettet, so daß sie von der Anordnung 71' gehalten wird. Die Anordnung 7Γ wird dann bei einer Temperatur zwischen ungefähr 1600 und 175O°C zur Fertigstellung des Festelektrolyten 71 eingebrannt. Aufgrund der Schrumpfung während des Einbrennvorganges wird die Elektrodenanordnung 74 in der Nut 7ia festgehalten und schließlich darin eingebettet.

Die erste Dünnschichtelektrode 72 und die zweite Dünnschichtelektrode 73 werden ausgebildet, nachdem die Elektrodenanordnung 74 in dem Festelektrolyten 71 eingebettet ist. Die Dünnschichtelektrode 73 wird auf die Oberfläche der Elektrodenanordnung 74 aufgebracht.

Die Oberfläche der Dünnschichtelektrode 73 ist mit einer porösen Schicht 75 aus Ct-Al₂Os beschichtet, die hitzebeständig ist und das Hindurchtreten der von der Brennkraftmaschine ausgestoßenen Abgase gestattet.

In Fig. 12 ist eine siebte Ausführungsform des Sauerstoff-Meßfühlers dargestellt, bei der zwei Elektrodenanordnungen 84a und 84Z> aus Platindraht einander gegenüberliegend auf der dem zu überwachenden Gas ausgesetzten Oberfläche eines Festelektrolyten 81 angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform sind die beiden Elektrodenanordnungen 84a und 84i> wiederum teilweise in einer wie im Falle der sechsten Ausführungsform in der Oberfläche des Festelektrolyten 81 ausgebildeten Nut 81a eingebettet. Auch ist bei der siebten Ausführungsform die Dünnschichtelektrode 83 in ähnlicher Weise wie im Falle der sechsten Ausführungsform ausgebildet.

Die Fig. 13 und 14 zeigen eine achte Ausführungsform des Sauerstoff-Meßfühlers, bei der eine spiralförmig verlaufende Elektrodenanordnung 94 aus Platindraht auf einer Oberfläche eines Festelektrolyten 91 ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsform ist die gesamte Elektrodenanordnung 94 in eine in dem Festelektrolyten 91 ausgebildete Nut 91a eingebettet und wird von einer Dünnschichtelektrode 9 j bedeckt.

In F i g. 15 ist eine neunte Ausführungsform des Sauerstoff-Meßfühlers dargestellt, bei der eine becherförmige Elektrodenanordnung 94', die aus einen Platindrahtnetz besteht und die Konturen der Außensei te eines Festelektrolyten 91' bildet, fest in den Festelektrolyten 91' eingepaßt ist.

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des Sauerstoff-Meßfühlers dargestellt, die nachstehend näher beschrieben wird.

An einem die I^;<>rm einer dünnen Scheibe aufweisenden Festelektrolyten 101 sind eine erste Dünnschicht-Platinelektrodc 102 und eine zweite Dünnschicht-Platinelektrode 103 auf der oberen bzw. unteren Oberfläche der Scheibe durch Niederschlag im Vakuum, chemische Beschichtung oder Galvanisierung, Aufdampfen, Zerstäuben oder dergleichen ausgebildet. Eine Elektrodenanordnung 104 aus Platindraht ist auf der dem zu überwachenden Gas ausgesetzten Oberfläche, d. h., der unteren Fläche oder Bodenfläche 101a des F'estelektrolyten 101 ausgebildet. Ein Gehäuse 106 weist zylindrische Form auf und besitzt einen Gewindeteil 106a. Die Dünnschichtelektrode 103 ist mit dem Gehäuse 106 über eine ringförmige leitende Einlage oder Dichtung 113 elektrisch verbunden. Ein Zylinderform aufweisender Abstandsring 114 wird von einem ein Verbindungsloch aufweisenden Isolierteil 115 gegen den Festelektrolyten 101 gedrückt. Durch Einschrauben eines leitenden .Stutzens 117 in das Oberteil des Gehäuses 106 wird über einen zwischenliegenden leitenden Ring \'.\ der an einem abgeschrägten Teil des Isolierteiles 115 eingepaßt ist, das Isolierteil 115 fest in dem Gehäuse 106 angeordnet, so daß der Festelektrolyt 101 innerhalb des Gehäuses 106 durch den Abstandsring 114 und das Isoiierteii 115 formschlüssig befestigt ist. Das Gehäuse 106 ist über ein Gewinde mit dem Stutzen 117 verbunden. Ein Innenschaft 109 aus einem leitenden Metall weist ein Durchgangsloch sowie einen Gewindeabschnitt am Unterteil auf. der in das VerbinHungsloch des Isolieneiles 115 eingeführt und an dem Isolierteil 115 mittels einer Schraubenmutter 118 befestigt werden kann, so daß der Innenschaft 109 in dem Verbindungsloch des Islierteiles 115 gehalten wird. Ein Verbindungs- stift 119 aus leitendem Metall ist in das Durchgangsloch des Innenschaftes 109 eingeführt und an einem Teil des Innenschaftes 109 befestigt. Eine Endspitze eines gebogenen Teiles 1 f9a des Verbindungsstiftes 119 stellt die elektrische Verbindung zu der Elektrode 102 her.

Die Messung der EMK erfolgt zwischen dem Innenschaft 109 und dem Gehäuse 106.

In den Fig. 19 und 20 ist eine elfte Ausführungsform des Sauerstoff-Meßfühlers dargestellt, bei der auf der dem zu überwachenden Gas ausgesetzten Oberfläche e-nes demjenigen gemäß der Ausführungsform nach Fig. !0 ähnlichen scheibenförmigen Festelektrolyten 121 ein flaches Drahtnetz aus Platindraht zur Bildung einer Elektrodenanordnung 124 ausgebildet ist, wobei

eine Beschichtung 125 aus einem Metalloxyd wie /. B. (Tt-AbO), die hitzebeständig und zur Ermöglichtirig des Hindurchtrr.tons von Gas porös ist, auf der Oberfläche der Elektrodenanordnung 124 zur Verhinderung des Ablösens der Elektrodenanordnung 124 aufgebracht ist. Bei der elften Ausführungsform wird wie im Falle der zehnten Ausführungsform eine Dünnschichtelektrode 123 auf der Oberfläche des Festelektrolyten 121 nach der Ausbildung der Elektrodenanordnung 124 aufgebracht. Die Beschichtung 125 ist derart auf der Oberfläche der Elektrodenanordnung 124 ausgebildet, daß die Dünnschichtelcktrode 123 mit der Füllung oder Dichtung 113 gemäß der zehnten Ausführungsform in Berührung steht.

Bei der zehnter, und der elften Ausführungsform des Sauerstoff-Meßfühlers läßt sich, da die- Fläche bzw. der Bereich der Dünnschichtelektrode 103 bzw. 123 kleiner als bei der ersten und zweiten Ausführungsform ist. eine «vcscriilici'ic Ciiiipiiiuiig an tiukiiouLTiinaieriai erzielen, so daß die Herstellungskosten gesenkt werden können.

Zur Verdeutlichung der erfindungsgemäß erzielbaren Wirkung ist nachstehend ein Vergleich zwischen dem erfindungsgemäßen Sauerstoff-Meßfühler und einem Sauerstoff-Meßfühler des Standes der Technik wiedergegeben. Es wurden Prüfmuster I und II vorbercilet, bei denen verschiedene Anfangskennwerte (vor einer I laltbarkeitsprüfung) unter Milibedingungen gemessen wurden, die nachstehend erläutert sind. Sodann wurde die I laltbarkeitsprüfung unter Jen nachstehend beschriebenen Prüfbedingungen durchgeführt und die unter den gleichen Meßbedingungen nach der Haltbarkeitsprüfung gemessenen Kennwerte mit denjenigen verglichen, die vor der Prüfung gemessen worden waren.

1. Meßbedingungen

Brennkraftmaschine:

Maschinendrehzahl:

sechs Zylinder, 2600 ecm
(mit Brennstoffeinspritzvorrichtung)
2000 Umdrehungen/
Minute

Maschinen-Ansaugvakuum: - 120 mm Hg

Abgastemperatur: 650⁰C

Brennstoff: Benzin ohne Bleizusätze

2. Bedingungen der Haltbarkeitsprüfung

Brennkraftmaschine:

Luft-Brennstoff-Verhältnis des der Brennkraftmaschine zugeführten
Gemisches:
Abgastemperatur:
Brennstoff:
Prüfdauer:

4 Zylinder. 1600 ecm
(mit Vergaser)

13-14

570-890⁰C

Benzin ohne Bleizusätze

500 Stunden

Unter den vorstehend genannten Bedingungen der Haltbarkeitsprüfung war das Luft-Brennstoff-Verhältnis auf einen Wert zwischen 13 und 14 eingestellt während die Abgastemperatur auf eine Temperatur zwischen 570 und 890°C eingestellt war.

Der Sauerstoff-Meßfühler des Prüfmusters I wies einen der sechsten Ausführungsform (mit der Elektrodenanordnung 74) entsprechenden Aufbau auf, während der Sauerstoff-Meßfühler des Prüfmusters Il mit Ausnahme des Fehlens der Elektrodenanordnung demjenigen des Prüfmusters I entsprach.

Die Ergebnisse sind in den F i g. 21 bis 23 wiedergegeben. Die Fig. 21 (a) und 21 (b) zeigen Kennlinien, die eine Relation /wischen einem Luftiiberschußverhältnis λ und der von dem Sauerstoff-Meßfühler erzeugten EMK wiedergeben. Das Luftüberschußverhältnis Λ ist auf ein Luft-Brennstoff-Verhältnis bezogen, wobei das Luftüberschiißverhältnis A=I dem Möchiometrischen Luft-Brennstoff-Verhältnis entspricht. Wie Fig. 2! (a) zu entnehmen ist, weisen die beiden Prüfmuster I und Il vor der Hal'.barkeitsprüfung eine Z-förmige EMK-Kennlinie auf. die sich plötzlich bzw. spriingartig in der Nähe des Wertes A = I ändert. Gemäß Fig. 21 (b), die die nach der llaltbarkeitsprüfung aufgenommenen Kennlinien wiedergibt, zeigt die Kennlinie des Prüfmusters I keine wesentliche Änderung im Vergleich zu der

r> Kennlinie, die vor der llaltbarkeitsprüfung aufgenommen wurde, während bei dem Prüfmuster Il eine Abweichung der Z-förmigen Kennlinie im Vergleich zu der vor der Haltbarkeitsprüfung aufgenommenen Kennlinie festzustellen ist. F.s ist somit ersichtlich, daü.

wenn die Be/ugspannung zur Aufrcehterhaltung des stöchiomet rischen Luft-Brennstoff-Verhältnisses auf z. B. den durch die Linie X bezeichneten Wert 0,5 Volt eingestellt wird, der Sauerstoff-Meßfühler des Prüfmusters II aufgrund der Abweichung seiner Z-förmigen EMK-Kennlinie entsprechend einem im Vergleich zu dem stöchiomctrischen Verhältnis fetteren Luft-Brennstoff-Verhältnis gesteuert wird und nicht genau auf oder nahe dem stöchiometrischen Verhältnis gehalten bzw. geregelt werden kann.

JO Die F i g. 22 (;i) und 22 (b) zeigen Kennlinien, die die Relation zwischen der Abgastemperatur und der EMK wiedergeben, wob^i den Kennlinien zu entnehmen ist. wie hoch der für die Abgase erforderliche Temperaturwert minimal sein muß. damit eine EMK von 0,7 Volt

J5 erhalten wird, die zur Aufrechterhaltung eines Luftüberschußverhältnisses von 0,85 erforderlich ist. F i g. 22 (a) ist zu entnehmen, daß vor der Haltbarkeitsprüfung die Prüfmuster I und Il im wesentlichen die gleiche Kennlinie aufweisen, bei de. die Minimaltemperatur für den Erhalt eines EMK-Wertes von 0.7 Volt 100'C beträgt. Gemäß F i g. 22 (b) bleibt die Kennlinie des Prüfmusters I nach der Haltbarkeitsprüfung im wesentlichen unverändert und auch der minimale Temr -Taturwert verbleibt bei 400'"C. während die Kennlinie des Prüfmusters Ii nach der Haltbarkeitsprüfung im Vergleich zu '!or vor der Haltbarkeitsprüfung aufgenommenen Kennlinie wesentliche Abweichungen aufweist und die Minimaltemperatur bei einem Wert von 52O°C liegt. Dies heißt, daß bei einer niedrigen

so Abgasternperatur wie im Falle eines Kaltstartes einer Brennkraftmaschine das Prüfmuster Il ein wesentlich schlechteres Ansprechverhalten als das Prüfmuster 1 aufweist.

Fig. 23 zeigt eine Kennlinie, die die Änderung der Ansprechzeit während der Haltbarkeitsprüfung wiedergibt, wobei die Ansprechzeit von der zur Erfassung eines Ansprechens aufgrund einer Änderung des Luftüberschußverhältnisses von dem Wert 1,10 auf den Wert 0,90 erforderlichen Zeitdauer bestimmt wird.

Gemäß Fig. 23 beträgt die Ansprechzeit für die Prüfmuster I und Il vor der Haltbarkeitsprüfung in beiden Fällen 10 Millisekunden. Nach der 500 Stunden währenden Haltbarkeitsprüfung beträgt die Ansprechzeit des Prüfmusters I weiterhin 10 Millisekunden und hat sich somit nicht verändert. Die Ansprechzeit des Prüfmusters Il steigt dagegen proportional zu der Dauer der Haltbarkeitsprüfung an und erreicht nach einer Prüfdauer von 500 Stunden etwa den Wert 50

Millisekunden. Im Vergleich zu dem Prüfmuster I ist dies ein wesentlich schlechteres Ergebnis. Es bedeutet nämlich, daß bei einer Änderung des Luftüberschußverhältnisses von dem Wert 1.10 auf den Wert 0,90 der Sauerstoff-Meßfühler des Prüfmusters II weiterhin eine s dem Luftüberschußverhältnis des Wertes 1,10 entsprechende EMK. erzeugt und somit mit seiner Hilfe kein geeignetes Luft-Brennstoff-Verhältnis aufrecht erhalten werden kann.

Wie den F i g. 21 bis 23 zu entnehmen ist, weist der Sauerstoff-Meßfühler gemäß der sechsten Ausführungsform gegenüber dem Sauerstoff-Meßfühler des Standes der Technik eine weitaus bessere Haltbarkeit und Lebensdauer auf, was auf der Wirkung der Elektrodenanordnung beruht.

Die vorstehend beschriebenen Haltbarkeitsprüfungen wurden lediglich für den Sauerstoff-Meßfühler gemäß der sechsten Ausführungsform und nicht für die weiteren Ausführungsformen durchgeführt. Es ist jedoch ersichtlich, daß die weiteren Ausführungsformel des Sauerstoff-Meßfühlers ebenso im Vergleich zu den Sauerstoff-Meßfühler des Standes der Technik eini wesentlich höhere Haltbarkeit und Lebensdauer aufwei sen. Im übrigen ist die Verwendung des erfindungsge mäßen Sauerstoff-Meßfühlers nicht auf die Erfassuni des Luft-Brennstoff-Verhältnisses des einer Brennkraft maschine zugeführten Luft-Brennstoffge.nisches durcl Feststellung der Sauerstoffkonzentration in den von dei Brennkraftmaschine ausgestoßenen Abgasen be schränkt, sondern der vorgeschlagene Sauerstoff-Meß fühler kann gleichermaßen auch zur Erfassung einei Sauerstoffkonzentration in einem von einer Verbren nungseinrichtung wie etwa einem Hochofen oder einen Kessel ausgestoßenen Verbrennungsprodukt zur Fest stellung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses eines dei Verbrennungseinrichtung zugeführten Gemisches odei Gemenges (z. B. zur Steigerung des Wärmewirkungs grades bzw. der Wärmeausnutzung) dienen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Sauerstoff-Meßfühler zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes in von einer Verbrennungseinrichtung abgegebenen Abgasen, mit einem sauerstoffionenleitenden Festelektrolyten in Rohr- oder Plattenform, dessen mit einer dünnen Innenelektrode versehene Innenseite einem Sauerstoff enthaltenden Vergleichsgas und dessen mit einer dünnen Außenelektrode versehene Außenseite den Abgasen zur Erzeugung einer der Differenz der Sauerstoffkonzentration der Abgase und des Vergleichsgases entsprechenden EMK ausgesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenelektrode von einer aus einem leitenden drahtförmigen Bauteil bestehenden und mit der Außenseite des Festelektrolyten(ll;31;41;51;61;71;81;91;91'; 101; 12!l) fest verbundenen Elektrodenanordnung (13; 33:43; 53; 63; 74; 84a, Mb; 94; 94'; 104; 124) und einer auf die Elektrodenanordnung (13; 33; 43;53;63; 74; 84a, 84Z); 94; 94'; 104; 124) und die nicht von ihr bedeckten Oberflächenbereiche des Festelektrolyten (II; 31; 41; 51; 61; 71; 81; 91; 9Γ; 101; 1211) aufgebrachten Dünnschichteleklrode (14; 73; 83; 93; 103; 123) gebildet ist.

2. Sauerstoff-Meßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung (131; 33; 43; 53; 63; 74; 84a, 846; 94; 94'; 104; 124) und die Dünnschichtelektrode (14; 73; 83; 93; 103; 123) aus einem Katalysatormetall der gleichen Art bestehen.

3. Sauerstou-Meßfühler nach Anspruch 1 oder :>, dadurch gekennzeichnet, daß ''.e Elektrodenanordnung (13; 33; 43; 53: 63; 74; 84a. 84Z); 94; 94'; 104;

124) aus Metalldraht besteht.

4. Sauerstoff-Meßfühler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Metalldraht in Spiralform angeordnet ist.

5. Sauerstoff-Meßfühler nach Anspruch 3, dadurci gekennzeichnet, daß der Draht in Gitterform oder Maschenform angeordnet ist.

6. Sauerstoff-Meßfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung (13; 33; 43; 53; 63; 74; 84ί\ 846; 94; 94'; 104; 124) eine Dicke von etwa 20 μηι aufweist.

7. Sauerstoff-Meßfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dünnschichtelektrode (14; 73; 83; 93; 103; 123) eint: Dicke von etwa 1 bis 2 μπι aufweist.

8. Sauerstoff-Meßfühler nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dünnschichtelektrode (14; 73; 123) eine wärmebeständige isolierende poröse Deckschicht (15; 75;

125) mit einer Dicke von 50 bis 200 μπι aufweist.