Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

DE2822691C3 - Vorrichtung zum elektrochemischen Messen der Sauerstoffkonzentration in Verbrennungsgasen - Google Patents

Vorrichtung zum elektrochemischen Messen der Sauerstoffkonzentration in Verbrennungsgasen

Info

Publication number
DE2822691C3
DE2822691C3 DE2822691A DE2822691A DE2822691C3 DE 2822691 C3 DE2822691 C3 DE 2822691C3 DE 2822691 A DE2822691 A DE 2822691A DE 2822691 A DE2822691 A DE 2822691A DE 2822691 C3 DE2822691 C3 DE 2822691C3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cylindrical body
electrode
combustion gases
central bore
cylindrical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2822691A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2822691B2 (de
DE2822691A1 (de
Inventor
Norio Mito Ichikawa
Kanemasa Katsuta Sato
Sadayasu Ueno
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Publication of DE2822691A1 publication Critical patent/DE2822691A1/de
Publication of DE2822691B2 publication Critical patent/DE2822691B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2822691C3 publication Critical patent/DE2822691C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/4075—Composition or fabrication of the electrodes and coatings thereon, e.g. catalysts
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/4062—Electrical connectors associated therewith
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/4078—Means for sealing the sensor element in a housing

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Description

60
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorausgesetzten Art.
Es ist bekannt, daß ein beispielsweise durch Brennen von Zirkonerde (ZrCh) erzeugter ionenleitender Festelektrolytkörper in einer Vorrichtung zum elektrochemischen Messen der Sauerstoffkonzentration in Verbrennungsgasen Verwendung finden kann (US-PS 39 60 693).
Bisher war es übliche Praxis, einen ionenleitenden Festelektrolytkörper durch Formen von Zirkonerde oder eines anderen Rohstoffs, etwa durch Gurnmipreßfcrmung, zu einer sackartigen rohrförmigen Gestalt herzustellen, die anschließend einer Kalzinierung, Maschinenbearbeitung und Sinterung unterworfen wird. Der in dieser Weise erzeugte ionenleitende Festelektrolytkörper wird mit Elektroden an seiner äußeren und seiner inneren Oberfläche ausgebildet (DE-OS 24 54 179).
Bei der Herstellung eines ionenleitenden Festelektrolytkörpers nach dem erwähnten bekannten Verfahren ist es unmöglich, ein Bauteil der sackartigen rohrförmigen Gestalt mit einer Wanddicke hoher Genauigkeit lediglich durch Behandlung des Zirkondioxids oder anderen Materials mittels der Gummipreßformung und Maschinenbearbeitung des so hergestellten Bauteils zu fertigen.
Weit fortgeschrittene Fertigkeiten sind zur Ausbildung von Elektroden einer gleichmäßigen Dicke au/der inneren und der äußeren Oberfläche des Bauteils mittels einer Bürste oder durch Aufspritzen erforderlich.
Wenn Elektroden unter Anwendung der Techniken zum Bilden einer dünnen Schicht im Vakuum einschließlich Aufstäuben, Ionenplattierung und Dampfabscheidung ausgebildet werden, ist es erforderlich, die Elektroden auf der Innenoberfläche und der Außenoberfläche des Bauteils in getrennten Schritten zu erzeugen. Da das Bauteil von der sackartigen rohrförmigen Gestalt ist, neigt die auf der Außenseite des Bauteils ausgebildete Elektrode dazu, eine größere Dicke in ihren Teilen aufzuweisen, die dem Vorderende des Bauteils der sackartigen rohrförmigen Gestalt näher sind. Umgekehrt neigt die auf der Innenoberfläche des Bauteils ausgebildete Elektrode dazu, eine größere Dicke in ihren Teilen aufzuweisen, die dem Flansch des Bauteils mit der sackartigen rohrförmigen Gestalt näher sind.
So hatte eine bekannte Vorrichtung zum elektrochemischen Messen der Sauerstoffkonzentration in Verbrennungsgasen den Nachteil, daß es, wenn die Bildung der Elektroden im ionenleitenden Festelektrolytkörper nicht befriedigend durchgeführt wird, unmöglich ist, eine Ausgangssignal von diesem Körper abzuleiten, das den tatsächlichen Wert der Sauerstoffkonzentration repräsentiert
Aus der schon genannten DE-OS 24 54 179 ist nun außer der Vorrichtung mit dem sackartig geschlossenen Festelektrolytrohr auch noch eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorausgesetzten Art bekannt, bei der das an beiden Enden offene Festelektrolytrohr einseitig von einer Endkappe verschlossen und abgestützt wird, die gesondert als abschließender Endteil des zweiten zylindrischen Körpers gefertigt und in ein offenes Ende dieses Körpers eingepaßt ist und mit diesem Körper hartverlötet bzw. verschweißt oder verschraubt wird.
Auf diese Weise läßt sich zwar erreichen, daß sich das Festelektrolytrohr und die darauf abzuscheidenden Elektroden mit konstanten Dicken herstellen lassen, doch können Mangel der erforderlichen Abdichtung zwischen dem zweiten zylindrischen Körper und der Endkappe oder des erforderlichen Kontakts zwischen dem Festelektrolytrohr und der Endkappe auftreten, die sich auch an der Abdichtungsstelle am anderen i estelektrolytrohrende auswirken können, wo die
bekannte Vorrichtung eine Astbestdichtung vorsieht. Solche Abdichtungs- und Kontaktmängel führen zu einem unverläßlichen Betrieb der Vorrichtung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorausgesetzten Art zu entwickeln, die von einfachem Aufbau ist und durch Vermeidung von Abdichtungsmängeln einen verläßlichen Betrieb gewährleistet und eine hohe Ansprechempfindlichkeit aufweist
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruch·: 1 gelöst
Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen 2 und 3 gekennzeichnet
Durch die Ausbildung des zweiten zylindrischen Körpers mit seinem geschlossenen Endteil mit dem ringförmigen Kanal zur Aufnahme des offenen Endes des zylindrischen Festelektrolytrohrkörpers erreicht man in einfacher Weise eine sicherere Abstützung und eine einwandfreiere Abdichtung des Feste." ektrolytroh- res, so daß die Vorrichtung im Betrieb verläßlicher und von hoher Ansprechempfindlichkeit ist.
Der erste zylindrische Körper mit entgegengesetzten offenen Enden läßt sich durch Schneiden eines durch Extrusionsformung gebildeten zylindrischen Rohres in gewünschte Längen erhalten. Da ein solches zylindrisches Rohr mit einem hohen Genauigkeitsgrad herstellbar ist, besteht keine Notwendigkeit, ein solches Rohr maschinell zu bearbeiten. Das in dieser Weise erzeugte Element wird allgemein gebrannt. Es ist nicht erforderlich, Elektroden auf der inneren und der äußeren Oberfläche des Elements in getrennten Schritten auszubilden. Die einzuhaltenden Herstellungsschritte sind derart, daß es möglich ist, ohne weiteres Elektroden gleichmäßiger Dicke auszubilden. Durch Abschluß eines offenen Endes des zylindrischen Rohres mittels des Einsetzens in den ringförmigen Kanal des zweiten zylindrischen Körpers nach der Bildung der Elektroden ist es möglich, einen ionenleitenden Festelektrolytkörper genauer Endabmessungen herzustellen. Demgemäß ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum elektrochemischen Messen der Sauerstoffkonzentration in Verbrennungsgasen, die den genannten ionenleitenden Festelektrolytkörper enthält, zur Lieferung eines genauen Wertes der Sauerstoffkonzentration geeignet
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert; darin zeigt die Figur
eine vertikale Schnittansicht der Vorrichtung zum elektrochemischen Messen der Sauerstoffkonzentration in Verbrennungsgasen nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Figur ist eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum elektrochemischen Messen der Sauerstoffkonzentration in Verbrennungsgasen. Wie dargestellt, ist ein erster zylindrischer Körper 15, der aus einem ionenleitenden Festelektrolyt hergestellt ist, ein offenendiger Körper rohrförmiger Gestalt mit offenen entgegengesetzten Enden. Der Körper 15 läßt sich durch Vermischen von beispielsweise Zirkonerde (Zrtlh) mit Yttria (Y2O3) zum Vorsehen eines stabilen Rohmaterials erzeugen, das zu einer Rohrform geformt wird, nachdem es mittels eines Sprühtrockners od. dgl. granuliert wurde. Der Körper 15 ist mit seinem oberen offenen Ende in eine axiale Mittelbohrung 35 eingesetzt, die in einem Trägerkörper 11 ausgebildet ist. Eine erste Elektrode 17 und eine zweite Elektrode 18 sind gleichzeitig auf der Innen- und der Außenwandoberfläche des Körpers 15 durch Abscheiden von Platin etwa durch Aufstäuben oder Dampfabscheidung ausgebildet
Ein erster Leiter 19 und ein zweiter Leiter 20, die aus einer Paste eines Edelmetalls gebildet sind, sind in der Nähe der oberen offenen Enden der Elektroden 17 bzw. 18 vorgesehen. Vorzugsweise bestehen der erste und der zweite Leiter 19 und 20 aus Pd-Ag, Pt-Au, Pd, Pt,
lu Pt—Pd-Au oder Platinlegierungen. Bei der Herstellung der Leiter 19 und 20 wird das Ausgangsmaterial zu einer Paste geformt die mittels einer Bürste, nach einem Siebdruckverfahren usw. auf die Wände des Körpers 15 aufgebracht und gebrannt wird, so daß sie an den Oberflächen eingebrannt wird. Die Temperatur, bei der die Leiter 19 und 20 gebrannt werden, kann in Abhängigkeit vom verwendeten Ausgangsmaterial variieren. Jedoch liegt sie im Bereich zwischen 1100 und 1700°C, und die Leiter 19 und 20 werden gleichzeitig gebrannt, wenn der Körper 15 gebrannt wird. Die Temperatur, bei der die Leiter 19 und 20 gebrannt werden, ist viel höher als die Vorheiztemperatur im Bereich zwischen 200 und 3000C, bei der der Körper 15 vorerhitzt wird, wenn die erste und die zweite Elektrode 17 bzw. 18 nach den Techniken der Bildung einer dünnen Schicht im Vakuum ausgebildet werden. Daher haben die Leiter 19 und 20 eine hohe Bindefestigkeit. Der erste und der zweite Leiter 19 und 20 haben eine Dicke, die über 20 πιμ und viel größer als die Dicke von nach den Techniken zur Ausbildung einer Dünnschicht im Vakuum gebildeten Schichten ist Der erste und der zweite Leiter 19 und 20 haben eine große Dicke, einen starken Zusammenhalt und einen niedrigen Oberfl.ächenwiderstand, so daß sie mit Sicherheit in Kontakt mit
J5 einem anderen Bauteil gebracht oder mit einem anderen Bauteil durch Schmelzverbindung verbunden werden können. Als Ergebnis ist es möglich, mit Sicherheit durch den ersten und den zweiten Leiter 19 und 20 Signale von der ersten und der zweiten Elektrode 17 und 18 zu einem äußerer. Stromkreis zu übertragen.
Atmosphäre wird in das Innere des ersten zylindrischen Körpers 13 eingeführt, und Verbrennungsgase werden mit seiner äußeren Wandoberfläche in Kontakt gebracht, wie anschließend noch zu beschreiben ist. Eine Schutzschicht 21 ist an der Außenseite des ersten zylindrischen Körpers 13 aufgebracht, um hier einen mechanischen und chemischen Schutz zu schaffen. Die Schutzschicht 21 ist eine poröse Schicht, die durch Aufbringen eines anorganischen Materials, wie z. B.
Aluminiumoxid (AI2O3), Magnesiumspinell (MgAbCu), usw., etwa durch Metallisierung auf die Außenwandoberfläche des Körpers 15 gebildet ist.
Der erste zylindrische Körper 15 ist von einem zweiten zylindrischen Körper 12 umgeben, der in seiner Wand mit einer Vielzahl von Bohrungen 14 ausgebildet ist, durch die die Verbrennungsgase zum Außenraum des ersten zylindrischen Körpers 15 eingeführt werden, und an seinem Boden, der nicht perforiert ist, mit einem ringförmigen Kanal 33 ausgebildet ist, der einen angehobenen Bodenteil 32 umgibt, der innerhalb der Schutzschicht 21 angeordnet ist. Eine pulverförmige Abdichtmasse 34 die ein Talkum enthält, ist in den ringförmigen Kanal 33 eingefügt, und dann ist das untere Ende des ionenleitenden Festelektrolytkörpers in der Form des offenendigen zylindrischen Körpers 15 in den ringförmigen Kanal 33 eingesetzt, so daß das untere Ende auf der Abdichtmasse 34 aufsitzt.
An seinem oberen offenen Ende ist der erste
zylindrische Körper 15 im Kontakt mit einem abgesetzten Teil 31, der in der Innenwandoberfläche des die axiale Mittelbohrung 35 definierenden Trägerkörpers 11 ausgebildet ist, mittels einer pulverförmigen Abdichtmasse 22, die ein Talkum enthält, und einer Metallführung 23, die vorher am Trägerkörper 11 befestigt wird. Beim Einpassen des Körpers 15 in die Vorrichtung wird das untere Ende des Körpers 15 in den ringförmigen Kanal 33 unverzüglich nach Einbringen der pulverförmigen Abdichtmasse 34 darin eingesetzt, und dann wird das obere Ende des Körpers 15 in den abgesetzten Teil 31 eingesetzt, der in der Innenwandoberfläche des die axiale Mittelbohrung 35 definierenden Trägerkörpers 11 ausgebildet ist. In den abgesetzten Teil 31 ist die pulverförmige Abdichtmasse 22 eingebracht, die durch die Metallführung 23 an Ort und Stelle gehalten wird, so daß das obere Ende des ionenleitenden Festelektrolytkörpers 15 gegen die Abdichtmasse 22 anliegt. Während die Teile in diesem Zustand gehalten werden, läßt man Druck auf den Boden des zweiten zylindrischen Körpers 12 einwirken, um einen Zusammenfali der pulverförmigen Abdichtmassen 22 und 34 und damit eine luftdichte Abdichtung am Trägerkörper 11 und am ionenleitenden Festelektrolytkörper 15 zu schaffen. Dann wird das obere Ende des zweiten zylindrischen Körpers 12 durch Schweißen mit dem unteren Ende des Trägerkörpers 11 verbunden, wodurch der Zusammenbau der Teile vervollständigt wird. Die Abdichtung eines Endes des Körpers durch den Boden des zweiten zylindrischen Körpers 12 ermöglicht also, daß das obere und das untere offene Endes des Körpers 15 gleichzeitig in einem Arbeitsgang des Pressens des Körpers 15 nach oben geschlossen werden, wodurch die Zahl der Verfahrensschritte merklich verringert wird.
Eine Tellerfeder 25, die aus einem hitzebest'ändigen Material gebildet ist und als Ableitmittel für elektrische Signale dient, hat einen gekrümmten Teil, der im Kontakt mit dem ersten Leiter 19 unter bestimmtem Druck gehalten wird. Die Tellerfeder 25, auf deren Oberseite eine Folie aus Edelmetall geschweißt ist, ist etwa durch Schweißen mit einem Ende eines ersten Anschlußstücks 26 verbunden.
Das erste Anschlußstück 26 ist mit einer axialen Mittelbohrung 30 ausgebildet und konzentrisch im Trägerkörper 11 angebracht. Das Anschlußstück 26 erstreckt sich an seinem anderen Ende nach außerhalb der axialen Mittelbohrung 35 im Trägerkörper 11 und weist eine Isolierbuchse 27 auf, die etwa aus Keramik gebildet und durch einen Anschlagring 28 starr am Außenumfang seines mittleren Teils befestigt ist Die Isolierbuchse 27 hat einen Flansch, der an seiner Oberseite durch eine obere Kante des Trägerkörpers 11 über eine Dichtung 29 nach unten festgeklemmt ist Durch diese Anordnung ist das erste Anschlußstück 26 zur Herausleitung des Ausganges der ersten Elektrode 17 durch den ersten Leiter 19 und die hitzebeständige Tellerfeder 25 unter Isolation gegenüber dem Trägerkörper 11 geeignet Das erste Anschlußstück 26, das, wie erwähnt, mit der axialen Mittelbohrung 30 ausgebildet ist, ermöglicht die Einführung der Atmosphäre in das Innere des ersten zylindrischen Körpers 15 durch die Bohrung 30.
Der zweite Leiter 20 hat ein zweites Anschlußstück 24. das aus einem Platinband gebildet ist, als Herausführung für elektrische Signale dient und mit seinem einen Ende mit dem Leiter etwa durch Punktschweißung verbunden ist Das zweite Anschluß-&tück 24 ist an seinem anderen Ende durch eine der Bohrungen 14 herausgeführt und mit dem Außenumfang des zweiten zylindrischen Körpers 12 verschweißt. Durch diese Anordnung wird das elektrische Signal der -> zweiten Elektrode 18 durch den zweiten Leiter 20, das zweite Anschlußstück 24, den zweiten zylindrischen Körper 12 und den Trägerkörper 11 zu einem geprüften Bauteil 31 geerdet. Der Trägerkörper 11 weist einen hexagonalen Mutterteil 13 und einen unteren Teil mit
κι Außengewinde auf, so daß es durch Drehen des hexagonalen Mutterteils 13 möglich ist, die Vorrichtung am geprüften Bauteil 31, wie z. B. einem Auspuffrohr eines Motorfahrzeugs festzulegen.
Als Bezugsgas dienende Atmosphäre wird in das
r> Innere des ersten zylindrischen Körpers 15 durch die axiale Mittelbohrung 30 im ersten Anschlußstück 26 eingelassen, und ein Strom von Verbrennungsgasen dringt durch die Bohrungen 14 in der Wand des zweiten zylindrischen Körpers 12 zu der Außenseite des ersten
2(i zylindrischen Körpers 15. So kommt die Atmosphäre in Kontakt mit der Platinelektrode 17 an der Innenwandoberfläche des ersten zylindrischen Körpers 15, der Sauerstoffgas adsorbiert und Elektronen zur Erzeugung von Sauerstoffionen liefert. Inzwischen ist die Platinelektrode 18 in der Form einer porösen Schicht wie die Platinelektrode 17 auf der Außenwandoberfläche des Körpers 15 O2, CO, ΝΟΛ, CO2 und HC in den Abgasen ausgesetzt, die der katalytischen Wirkung der Platinelektrode 18 unterworfen werden und die folgende Reaktion durchmachen:
Diese Reaktion durchdringt die Platinelektrode 18 und erreicht die Oberfläche des ionenleitenden Festelektrolytkörpers 15. Als Ergebnis wird eine elektromotorische Kraft zwischen den beiden Elektroden 17 und 18 entsprechend dem Unterschied der Sauerstoffkonzentration zwischen der Atmosphäre und den Auspuffgasen erzeugt. Diese elektromotorische Kraft erfährt eine plötzliche Änderung in der Nähe des theoretischen Luft-Brennstoff-Verhältnisses, wobei die elektromotorische Kraft klein ist, wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis hoch ist, und groß ist, wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis 14,7 ist, verbrennt der Brennstoff in einem vollständigen Verbrennungsvorgang, wenn das Verhältnis der Luft zum Brennstoff in einer Mischung diesen Wert hat Daher ist es möglich, das Luft-Brennstoff-Verhältnis auf der Basis der beim theoretischen Luft-Brennstoff-Verhältnis erhaltenen elektromotorischen Kraft zu steuern.
Gemäß der vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels diskutierten Erfindung hat der ionenleitende Festelektrolytkörper die Form eines an beiden Enden offenen zylindrischen Körpers 15. Dies verringert weitestgehend die Herstellungsschritte und erleichtert die Erzeugung des Körpers 15. Insbesondere ist es möglich, den ionenleitenden Festelektrolytkörper 15 geringer Dicke mit einem hohen Genauigkeitsgrad ohne weiteres in einfacher Weise herzustellen. Die äußere Elektrode 18 und die innere Elektrode 17 lassen sich in einem Vorgang in der Weise ausbilden, daß sie eine gleichmäßige Dicke aufweisen. So hat der erfindungsgemäße ionenleitende Festelektrolytkörper 15 im Vergleich mit einem entsprechenden Körper nach dem Stand der Technik die Vorteile, daß er von gleichmäßiger und geringer Dicke ist, eine hohe
Ansprechempfindlichkeil aufweist, da er eine große Fühlerfläche hat, und eine stabile elektromotorische Kraft entwickelt. Die Elektroden 17 und 18 haben die vorab in einem Teil derselben ausgebildeten Leiter 19 bzw. 20, und die Leiter 19 und 20 werden mit der Tellerfeder 25 bzw. dem Platinstreifen 24 verbunden, die als Ableitungsmittel für elektrische Signale dienen. Durch diese Anordnung lassen sich die Signale mit großer Sicherheit ableiten. Die Anbringung der Leiter 19 und 20 beseitigt die Notwendigkeit der Erhöhung der Dicke der Elektroden 17 und 18 über das an sich nötige Maß und ermöglicht, daß die Elektroden 17 und 18 als poröse Schichten mit einer Vielzahl von darin ausgebildeten winzigen Poren gebildet werden. Als Ergebnis werden die Adsorption und Ionisierung des Sauerstoffgases durch die als Anode wirkende Elektrode 17 gefördert, und es wird auch die Oxydationsreaktion von HC, CO, usw. in den Verbrennungsgasen mit Sauerstoffgas durch die katalytische Wirkung der als Kathode fungierenden Elektrode 18 begünstigt, so daß der ionenleitende Festelektrolytkörper 15 ein verbessertes Funktionsverhalten zeigt. Der ionenleitende Festeleklrolytkörper 15 wird an seinen entgegengesetz-) ten Enden gehalten. Er wird an seinem unteren Ende durch den Teil geringeren Durchmessers am Boden des als Schutzhülse dienenden zweiten zylindrischen Körpers 12 abgestützt und an seinem oberen Ende durch die zwischen dem zweiten zylindrischen Körper 12 und dem
ίο Trägerkörper 11 durchgeführte Verschweißung festgehalten. So wird der Körper 15 mit Sicherheit in seiner Lage gehalten. Durch Verwendung der pulverförmigen Abdichtmasse 22 ist es möglich, den ionenleitenden Festelektrolytkörper 15 in luftdichten Kontakt mit dem Trägerkörper 11 unter Ausschaltung jedes Spalts dazwischen zu bringen. Daher liefert die Erfindung eine Vorrichtung zum elektrochemischen Messen der Sauerstoffkonzentration in Verbrennungsgasen, die von einfachem Aufbau und verläßlichem Betrieb ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum elektrochemischen Messen der Sauerstoffkonzentration in Verbrennungsgasen mit einem Trägerkörper (11), der mit einer zylindrischen axialen Mittelbohrung (35) ausgebildet ist; einem ersten zylindrischen, aus einem ionenleitenden Festelektrolyt gebildeten Körper (15), der an seinem einen offenen Ende in der axialen Mittelbohrung (35) des Trägerkörpers (11) angeordnet und mit diesem an einem Teil (31) einer Innenwandoberfläche desselben in Berührung gehalten ist, um eine Fluidverbindung zwischen dem Trägerkörper (11) und dem ersten zylindrischen Körper (15) zu sperren; einer ersten, auf einer Innenoberfläche des ersten zylindrischen Körpers (15) ausgebildeten Elektrode (17); einer zweiten, auf einer Außenoberfläche des ersten zylindrischen Körpers (15) ausgebildeten Elektrode (18); einem ersten AnschluBstück (26), das konzentrisch in der axialen Mittelbohrung (35) des Trägerkörpers (U) angebracht und elektrisch mit der ersten Elektrode (17) verbunden ist und eine axiale Mittelbohrung (30) aufweist, durch die Atmosphäre in das Innere des ersten zylindrischen Körpers (13) einführbar ist; einem zweiten Anschlußstück (24), das mit der zweiten Elektrode (18) verbunden ist; und einem zweiten, metallischen zylindrischen Körper (12), der einen geschlossenen Endteil aufweist, den ersten zylindrischen Körper (15) umgibt und in seiner Wand mit einer Vielzahl von Bohrungen (14) zur Einführung der Verbrennungsgase zum Äußeren des ersten zylindrischen Körpers (15) ausgebildet ist, wobei der geschlossene Endteil des zweiten zylindrischen Körpers (12) als Verschluß und als Abstützung des anderen offenen Endes des ersten zylindrischen Körpers (15) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der geschlossene Endteil des zweiten zylindrischen Körpers (12) mit einem ringförmigen Kanal (33) ausgebildet ist, der einen angehobenen, innerhalb des ersten zylindrischen Körpers (15) angebrachten Bodenteil (32) umgibt, und daß das andere offene Ende des ersten zylindrischen Körpers (15) in den Kanal (33) eingesetzt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine pulverförmige, ein Talkum enthaltende Abdichtmasse (34) zwischen dem ringförmigen Kanal (33) und dem darin eingesetzten anderen offenen Ende des ersten zylindrischen Körpers (15) eingefügt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des geschlossenen Endteils des zweiten zylindrischen Körpers (12) mit einer konvexen Krümmung in den ringförmigen Kanal (33) geringeren Durchmessers übergeht.
DE2822691A 1977-05-27 1978-05-24 Vorrichtung zum elektrochemischen Messen der Sauerstoffkonzentration in Verbrennungsgasen Expired DE2822691C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6118877A JPS53147593A (en) 1977-05-27 1977-05-27 Oxygen density measuring device

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2822691A1 DE2822691A1 (de) 1978-11-30
DE2822691B2 DE2822691B2 (de) 1980-12-11
DE2822691C3 true DE2822691C3 (de) 1981-08-27

Family

ID=13163928

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2822691A Expired DE2822691C3 (de) 1977-05-27 1978-05-24 Vorrichtung zum elektrochemischen Messen der Sauerstoffkonzentration in Verbrennungsgasen

Country Status (3)

Country Link
US (1) US4200511A (de)
JP (1) JPS53147593A (de)
DE (1) DE2822691C3 (de)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5862261U (ja) * 1981-10-21 1983-04-26 日本電子機器株式会社 酸素濃度センサ−
US4479868A (en) * 1983-10-21 1984-10-30 Westinghouse Electric Corp. Gas measuring probe
JPS60129657A (ja) * 1983-12-16 1985-07-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃焼センサ
JPS60203852A (ja) * 1984-03-28 1985-10-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃焼検知素子
WO1989009398A1 (en) * 1988-03-22 1989-10-05 Commonwealth Scientific And Industrial Research Or Oxygen probe assembly
DE4318107A1 (de) * 1993-06-01 1994-12-08 Bosch Gmbh Robert Meßfühleranordnung in einer Gasleitung
DE4333232B4 (de) * 1993-09-30 2004-07-01 Robert Bosch Gmbh Meßfühler zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes von Gasgemischen
JP4632506B2 (ja) * 2000-02-29 2011-02-16 株式会社豊田中央研究所 ＮＯｘガス検出装置
US8057741B2 (en) * 2008-12-22 2011-11-15 Caterpillar Inc. Gas sensor assembly
US9747105B2 (en) 2009-12-17 2017-08-29 Intel Corporation Method and apparatus for performing a shift and exclusive or operation in a single instruction

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3598711A (en) * 1967-11-15 1971-08-10 Bailey Meter Co Electrochemical oxygen analyzer
US3546086A (en) * 1968-10-30 1970-12-08 Westinghouse Electric Corp Device for oxygen measurement
US3738341A (en) * 1969-03-22 1973-06-12 Philips Corp Device for controlling the air-fuel ratio {80 {11 in a combustion engine
US3841987A (en) * 1972-03-10 1974-10-15 Bosch Gmbh Robert Electro-chemical oxygen sensor,particularly for use in the exhaust system of internal combustion engines
FR2224043A5 (de) * 1973-03-28 1974-10-25 Bosch Gmbh Robert
US4057477A (en) * 1973-03-28 1977-11-08 Robert Bosch Gmbh Device for electrochemically measuring the concentration of oxygen in combustion gases
US3847778A (en) * 1973-11-26 1974-11-12 Gen Motors Corp Air-fuel ratio sensor
US3915828A (en) * 1973-12-06 1975-10-28 Westinghouse Electric Corp Solid electrolyte cell assembly
US4105524A (en) * 1974-04-17 1978-08-08 Nissan Motor Company, Limited Oxygen concentration sensor for heated gaseous mixture
DE2700807A1 (de) * 1977-01-11 1978-07-13 Bosch Gmbh Robert Festelektrolytrohr fuer einen messfuehler zur bestimmung des sauerstoffgehaltes in abgasen und verfahren zur herstellung desselben

Also Published As

Publication number Publication date
DE2822691B2 (de) 1980-12-11
JPS53147593A (en) 1978-12-22
US4200511A (en) 1980-04-29
DE2822691A1 (de) 1978-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3783103T2 (de) Elektrochemischer gassensor und verfahren zu seiner herstellung.
DE3048439C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Festelektrolyt-Sauerstoff-Meßelements mit Schichtstruktur
DE2909452C2 (de) Elektrochemischer Meßfühler für die Bestimmung des Sauerstoffgehaltes in Gasen, insbesondere in Abgasen
DE2907032C2 (de) Polarographischer Sauerstoffmeßfühler für Gase, insbesondere für Abgase von Verbrennungsmotoren
DE2917160C2 (de) Verfahren zum Bestimmen der Sauerstoffkonzentration im Verberennungsgas eines Luft/Brennstoffgemisches
DE2718907C2 (de) Meßfühler zur Bestimmung des Sauerstoffgehalts in Abgasen
DE102012202944A1 (de) Gassensorelement und Gassensor
DE102006035383A1 (de) Gasmessfühler und Herstellungsverfahren dafür
DE2206216B2 (de) Meßfühler für die Bestimmung des Sauerstoffgehaltes in Abgasen, vorwiegend von Verbrennungsmotoren, sowie Verfahren zur Herstellung solcher Meßfühler
DE102012217448A1 (de) Gasmessfühler, gassensor und herstellungsverfahren dafor
DE2657437B2 (de) Sauerstoff-Meßfühler
DE2822691C3 (de) Vorrichtung zum elektrochemischen Messen der Sauerstoffkonzentration in Verbrennungsgasen
WO2008080706A2 (de) Sensorelement mit innen liegender anode
DE3020132A1 (de) Vorrichtung zur abtastung des luft-brennstoff-verhaeltnisses eines luft-brennstoff-gemisches
DE102016225567A1 (de) Ammoniak-Gassensor und Verfahren zur Messung der Konzentration von Ammoniakgas
DE102016222432A1 (de) Gas-Sensor, Verfahren zur Herstellung von leitenden Pasten und Verfahren zur Herstellung von Gassensoren
DE102006014892A1 (de) Gassensorelement, Verfahren zu seiner Herstellung, und Gassensor
DE102019001576A1 (de) Gassensor
DE68924370T2 (de) Gassensor für die Messung des Luft/Treibstoff-Verhältnisses und Herstellungsverfahren für den Gassensor.
DE102016220353A1 (de) Gassensor
DE102019008512A1 (de) Gassensor
DE3131927A1 (de) "verfahren zur herstellung eines festkoerperelektrolytsauerstofffuehlerelementes mit lamellenstruktur, dessen aeussere elektrode aus der dampfphase niedergeschlagen ist."
DE2738882B2 (de) Sauerstoffmeßfühler und Verfahren zu dessen Herstellung
DE3709516C2 (de) Sauerstoffsensor
DE3019902A1 (de) Verfahren zur herstellung eines sauerstoffsensorelements mit gesinterter festelektrolytschicht

Legal Events

Date Code Title Description
OAP Request for examination filed
OD Request for examination
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee