DE10115872A1

DE10115872A1 - Gassensor

Info

Publication number: DE10115872A1
Application number: DE10115872A
Authority: DE
Inventors: Thomas Wahl; Thorsten Handler; Harry Braun; Sven Boeffert; Lothar Diehl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2002-10-17
Also published as: US6936149B2; US20020175077A1; JP2002310988A

Abstract

Es wird ein Gassensor zur Bestimmung einer physikalischen Größe einer Gaskomponente, insbesondere in einem Abgas eines Verbrennungsmotors, vorgeschlagen, der ein Sensorelement (10, 110, 210) mit mindestens einer elektrochemischen Zelle enthält. Die elektrochemische Zelle weist eine erste Elekrtode (31, 131, 231) und eine zweite Elektrode (32, 132, 232) auf, die beabstandet auf mindestens einem Festelektrolyten (21, 121, 221) angeordnet sind, wobei die zweite Elektrode (32, 132, 232) in einem Referenzgasraum (51, 151, 251) angeordnet ist. Es ist eine dritte Elektrode (33, 133, 233) vorgesehen, die in Kontakt zu einem in einem Gasraum (52, 162, 252) befindlichen Gas steht. Durch das Anlegen einer Spannung zwischen der zweiten Elektrode (32, 132, 232) und der dritten Elektrode (33, 133, 233) ist die Gaskomponente zwischen dem Gasraum (52, 162, 252) und dem Referenzgasraum (51, 151, 251) austauschbar.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Gassensor nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.

Derartige Gassensoren sind beispielsweise in der DE 198 15 700 A1 beschrieben. Ein derartiger Gassensor weist eine potentiometrisch betriebene elektrochemische Zelle mit einer ersten und einer zweiten Elektrode sowie einem zwischen erster und zweiter Elektrode angeordneten Festelektrolyten auf. Die erste Elektrode ist von einer porösen Schutzschicht überzogen und steht in Kontakt mit einem außerhalb des Sensorelements befindlichen Meßgas. Die zweite Elektrode ist in einem Referenzgasraum angeordnet, der zumindest bereichsweise mit einem porösen Material gefüllt ist. Zur Beheizung des Sensorelements in einem Meßbereich ist ein Heizer vorgesehen, der von den Heizer umgebenden Festelektrolytschichten durch eine Heizerisolation getrennt ist.

Liegen in dem außerhalb des Sensorelements befindlichen Meßgas und in dem im Referenzgasraum befindlichen Referenzgas unterschiedliche Sauerstoffpartialdrücke vor, so bildet sich zwischen der ersten und der zweiten Elektrode eine sogenannte Nernstspannung aus, die mit einer außerhalb des Sensorelements gelegenen Auswerteelektronik ermittelt werden kann. Aus der Nernstspannung läßt sich das Verhältnis der Sauerstoffpartialdrücke im Meßgas und im Referenzgas ermitteln.

Weiterhin wird durch die Auswerteelektronik zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode eine elektrische Pumpspannung angelegt, wodurch Sauerstoff über die erste und die zweite Elektrode in den Referenzgasraum gepumpt wird. Hierdurch wird erreicht, daß im Referenzgasraum unabhängig von den Betriebsbedingungen ein ausreichend hoher Sauerstoffpartialdruck vorliegt. Zur Regelung des Heizers wird außerdem zwischen der ersten und der zweiten Elektrode eine Wechselspannung angelegt. Mit der Auswerteelektronik kann aus der temperaturabhängigen Impedanz die Temperatur des Meßbereichs des Sensorelements ermittelt und somit der Heizer zu- oder abgeschaltet werden.

Bei dem bekannten Gassensor ist nachteilig, daß durch die Beaufschlagung der potentiometrisch betriebenen elektrochemischen Zelle mit einer der Bepumpung des Referenzgasraumes dienenden Spannung das Sondensignal durch Polarisationseffekte insbesondere an der ersten Elektrode verfälscht werden kann. Die Polarisationseffekte treten verstärkt bei niedrigen Sondentemperaturen auf, die insbesondere bei einem auf einer Gasauslaßseite eines Katalysators angeordneten Gassensor vorliegen.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Gassensor gemäß dem unabhängigen Anspruch hat den Vorteil, daß das Pumpen in den und aus dem Referenzgasraum durch das Anlegen einer Spannung zwischen einer zweiten, in einem Referenzgasraum angeordneten Elektrode und einer dritten Elektrode erfolgt. Dadurch wird die Funktion einer elektrochemischen Zelle, die durch eine erste und die zweite Elektrode sowie einen zwischen erster und zweiter Elektrode angeordneten Festelektrolyten gebildet wird, nicht gestört. Hierzu ist die dritte Elektrode auf einem Festelektrolyten angeordnet und steht in Kontakt zu einem ein Gas enthaltenden Bereich.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Gassensors möglich.

Liegt zwischen der zweiten und der dritten Elektrode eine Pumpspannung derart an, daß regelmäßig Sauerstoff in den mit einem porösen Material gefüllten Referenzgasraum gepumpt wird, so liegt im Referenzgasraum unabhängig von den Betriebsbedingungen ein ausreichender Sauerstoffpartialdruck vor. Damit wird eine Verfälschung des mittels der Nernstspannung ermittelten Meßergebnisses des Gassensors aufgrund eines Abfalls des Sauerstoffpartialdrucks im Referenzgasraum vermieden. Zudem wird verhindert, daß Verunreinigungen in den Referenzgasraum eindringen können.

Wird zur Bestimmung der Temperatur im Meßbereich des Sensorelements eine Wechselspannung zwischen der zweiten und der dritten Elektrode angelegt, so wird die Meßfunktion der elektrochemischen Zelle durch die Wechselspannung nicht oder in geringerem Maße beeinflußt. Zudem kann zwischen der zweiten und der dritten Elektrode beziehungsweise der ersten und der dritten Elektrode ein größerer Innenwiderstand vorgesehen werden, beispielsweise indem die dritte Elektrode eine geringere Fläche aufweist als die zweite und/oder die erste Elektrode. Damit ist die Impedanz durch einen beispielsweise in der Auswerteelektronik enthaltenen Analog- Digital-Wandler leichter zu ermitteln.

Der Meßbereich des Sensorelement wird mit einem Heizer beheizt, der im Zuleitungsbereich eine erste und eine zweite Heizerzuleitung aufweist. Die Heizerzuleitungen sind mittels Durchkontaktierungen mit auf einer Außenfläche des Sensorelements angeordneten Kontaktflächen elektrisch verbunden. Die erste Heizerzuleitung liegt auf einem konstanten Potential, das Potential der zweiten Heizerzuleitung wird durch die Auswerteelektronik variiert. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die dritte Elektrode mit der ersten Heizerzuleitung elektrisch verbunden, so daß eine Versorgungsleitung für die dritte Elektrode eingespart wird.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist die dritte Elektrode auf einer Außenfläche des Sensorelements angeordnet und mit einer gasdurchlässigen Schutzschicht bedeckt.

Ein besonders einfacher Aufbau des Sensorelements ergibt sich, wenn das Sensorelement einen Heizer mit einer Heizerisolation aufweist, die porös ausgeführt ist und in Verbindung zu einem Gas außerhalb des Sensorelements steht, und wenn die dritte Elektrode zwischen der Heizerisolation und einem benachbarten Festelektrolyten aufgebracht ist und in Kontakt zu dem in der porösen Heizerisolation befindlichen Gas steht.

Eine weitere Vereinfachung des Aufbaus des Sensors kann erreicht werden, wenn der Heizer eine poröse Heizerisolation aufweist und wenn die erste Heizerzuleitung zumindest bereichsweise zwischen der Heizerisolation und einer der benachbarten Festelektrolyten angeordnet ist, so daß die erste Heizerzuleitung zumindest bereichsweise als dritte Elektrode dient. Da die erste Heizerzuleitung auf einem konstanten Potential liegt, besteht die Gefahr von Heizereinkopplungen in eine elektrochemische Zelle nicht, so daß eine Isolation der ersten Heizerzuleitung gegen den benachbarten Festelektrolyten nicht notwendig ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist die dritte Elektrode in einem Gasraum angeordnet, der im Sensorelement, beispielsweise in der Schichtebene des Referenzgasraums, angeordnet ist und der eine Verbindung zu einem Gasbereich außerhalb des Sensorelements aufweist.

Zeichnung

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Meßbereich eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Sensorelements, Fig. 2 eine Aufsicht auf das erste Ausführungsbeispiel, Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Meßbereich eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Sensorelements, Fig. 4 einen der Schnittlinie IV-IV in der Fig. 3 entsprechenden Längsschnitt des zweiten Ausführungsbeispiels, Fig. 5 einen Querschnitt durch den Meßbereich eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Sensorelements und Fig. 6 einen der Schnittlinie VI-VI in der Fig. 5 entsprechenden Längsschnitt des dritten Ausführungsbeispiels.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Fig. 1 und die Fig. 2 zeigen als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Sensorelement 10 einer sogenannten Lambda-Sonde mit einem Meßbereich 15 und einem Zuleitungsbereich 16. Das Sensorelement 10 ist als Schichtsystem aufgebaut und weist eine erste, zweite, dritte und vierte Festelektrolytschicht 21, 22, 23, 24 auf. Auf der ersten Festelektrolytschicht 21 ist auf einer Außenfläche des Sensorelements 10 in dem Meßbereich 15 eine erste Elektrode 31 aufgebracht, die von einer Schutzschicht 41 überzogen ist. Die Schutzschicht 41 ist porös ausgebildet, so daß die erste Elektrode 31 einem Meßgas ausgesetzt ist. Auf der der ersten Elektrode 31 entgegengesetzten Seite der ersten Festelektrolytfolie 21 ist eine zweite Elektrode 32 aufgebracht. Die zweite Elektrode 32 ist in einem in die zweite Festelektrolytfolie 22 eingebrachten Referenzgasraum 51 angeordnet. Der Referenzgasraum 51 kann mit einem porösen Material gefüllt sein.

Zur Beheizung des Meßbereichs 15 des Sensorelements 10 ist zwischen der dritten und der vierten Festelektrolytschicht 23, 24 ein Heizer 61 vorgesehen, der von den umgebenen Festelektrolytschichten durch eine Heizerisolation 62 elektrisch isoliert ist. Der Heizer 61 und die Heizerisolation 62 werden seitlich von einem Dichtrahmen 63 umgeben, der aus einem ionenleitenden Material besteht.

Auf der Außenfläche der vierten Festelektrolytschicht 24 ist eine dritte Elektrode 33 aufgebracht, die von einer weiteren Schutzschicht 42 überzogen ist. Die weitere Schutzschicht 42 ist porös ausgebildet, so daß die dritte Elektrode 33 mit dem in einem Gasraum 52 befindlichen Meßgas in Kontakt steht. Der Gasraum 52 ist der der dritten Elektrode 33 benachbarte Bereich außerhalb des Sensorelements 10. Die dritte Elektrode 33 weist eine geringere Oberfläche bezüglich der Großfläche des Sensorelements 10 auf als die erste und/oder zweite Elektrode 31, 32. Die dritte Elektrode 33 ist durch eine im Zuleitungsbereich 16 gelegene Zuleitung 33a mit einer ersten Kontaktfläche 71 elektrisch verbunden. Die erste Kontaktfläche 71 ist auf der dem Meßbereich 15 abgewandten Seite des Sensorelements 10 angeordnet und dient der Kontaktierung des Sensorelements. Benachbart zur ersten Kontaktfläche 71 ist eine zweite Kontaktfläche 72 vorgesehen. Die erste und die zweite Kontaktfläche 71, 72 sind durch eine erste und eine zweite Durchkontaktierung 75, 76 jeweils mit einer ersten und einer zweiten Heizerzuleitung (nicht dargestellt) elektrisch verbunden, die zu dem Heizer 61 führen. Damit ist die dritte Elektrode 33 über die Zuleitung 33a, die erste Kontaktfläche 71 und die erste Durchkontaktierung 75 mit der ersten Heizerzuleitung elektrisch verbunden.

Durch eine nicht dargestellte, außerhalb des Sensorelements gelegene Auswerteelektronik wird die erste Heizerzuleitung und damit die dritte Elektrode 33 auf ein konstantes Potential, beispielsweise Erdpotential, gelegt. Zur Beheizung des Meßbereichs 15 des Sensorelements 10 wird durch eine Veränderung des Potentials an der zweiten Kontaktfläche 72 eine Spannung am Heizer 61 angelegt. Das Potential der zweiten Elektrode 32 wird so gewählt, daß aufgrund einer Spannungsdifferenz zwischen der zweiten und der dritten Elektrode 32, 33 Sauerstoff von der dritten Elektrode 33 zur zweiten Elektrode 32 und damit in den Referenzgasraum 51 gepumpt wird. Somit wird erreicht, daß im Referenzgasraum 51 immer ein ausreichender Sauerstoffpartialdruck vorliegt.

Die Fig. 3 und die Fig. 4 zeigen als zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Sensorelement 110 mit einem Meßbereich 115 und einem Zuleitungsbereich 116. Das Sensorelement 110 ist ebenfalls als Schichtsystem aufgebaut und weist eine erste, zweite, dritte und vierte Festelektrolytschicht 121, 122, 123, 124 auf. Auf der ersten Festelektrolytschicht 121 ist eine erste Elektrode 131 aufgebracht, die von einer porösen Schutzschicht 141 überzogen ist. Auf der der ersten Elektrode 131 entgegengesetzten Seite der ersten Festelektrolytfolie 121 ist eine zweite Elektrode 132 aufgebracht. Die zweite Elektrode 132 ist in einem in die zweite Festelektrolytfolie 122 eingebrachten Referenzgasraum 151 angeordnet.

Zur Beheizung des Meßbereichs 115 des Sensorelements 110 ist wie im ersten Ausführungsbeispiel zwischen der dritten und der vierten Festelektrolytschicht 123, 124 ein Heizer 161 vorgesehen, der von den umgebenen Festelektrolytschichten 123, 124 durch eine Heizerisolation 162 elektrisch isoliert ist. Der Heizer 161 und die Heizerisolation 162 werden seitlich von einem Dichtrahmen 163 umgeben.

Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel im wesentlichen darin, daß die Heizerisolation 162 porös ausgebildet ist und daß zwischen der Heizerisolation 162 und der dritten Festelektrolytschicht 123 eine dritte Elektrode 133 mit Zuleitung 133a vorgesehen ist. Die poröse Heizerisolation 162 steht beispielsweise über die Kontaktierung 175 oder über einen Kanal auf der dem Meßbereich 115 abgewandten Seite des Sensorelements 110 mit einer außerhalb des Sensorelements 110 gelegenen Gasatmosphäre in Kontakt. Die dritte Elektrode 133 ist wie beim ersten Ausführungsbeispiel mit einer ersten, nicht dargestellten Heizerzuleitung über eine Durchkontaktierung 175 elektrisch verbunden und liegt auf einem konstanten Potential. Die prinzipielle Beschaltung der Elektroden 131, 132, 133 und des Heizers 161 beziehungsweise seiner Zuleitungen erfolgt wie beim ersten Ausführungsbeispiel und wird daher nicht näher erläutert.

Bei einem weiteren, nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel ist die erste Heizerzuleitung zumindest bereichsweise zwischen der Heizerisolation und der dritten Festelektrolytschicht angeordnet und dient in diesen Bereichen als dritte Elektrode. Somit kann Sauerstoff über die erste Heizerzuleitung und die zweite Elektrode in den Referenzgasraum gepumpt werden.

Die Fig. 5 und die Fig. 6 zeigen als drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Sensorelement 210 mit einem Meßbereich 215 und einem Zuleitungsbereich 216. Das Sensorelement 210 weist eine erste, zweite, dritte und vierte Festelektrolytschicht 221, 222, 223, 224 auf. Auf der ersten Festelektrolytschicht 221 ist eine erste Elektrode 231 aufgebracht, die von einer porösen Schutzschicht 241 überzogen ist. Auf der der ersten Elektrode 231 entgegengesetzten Seite der ersten Festelektrolytfolie 221 ist eine zweite Elektrode 232 aufgebracht. Die zweite Elektrode 232 ist in einem in die zweite Festelektrolytfolie 222 eingebrachten Referenzgasraum 251 angeordnet.

Zur Beheizung des Meßbereichs 215 des Sensorelements 210 ist wie im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel zwischen der dritten und der vierten Festelektrolytschicht 223, 224 ein Heizer 261 vorgesehen, der von den umgebenen Festelektrolytschichten durch eine Heizerisolation 262 elektrisch isoliert ist. Der Heizer 261 und die Heizerisolation 262 werden seitlich von einem Dichtrahmen 263 umgeben.

Das dritten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel im wesentlichen darin, daß eine dritte Elektrode 233 mit einer Zuleitung 233a in einem weiteren Gasraum 252 vorgesehen ist, der neben dem mit einem porösen Material gefüllten Referenzgasraum 251 in die zweite Festelektrolytfolie 222 eingebracht ist. Im Zuleitungsbereich 216 des Sensorelements 210 werden der Referenzgasraum 251 und der weitere Gasraum 252 zu einem gemeinsamen Gaskanal 253 zusammengeführt, der auf der dem Meßbereich 215 abgewandten Seite des Sensorelements 210 mit einer außerhalb des Sensorelements 210 gelegenen Referenzgasatmosphäre in Verbindung steht. Der Referenzgasraum 251 und der weitere Gasraum 252 sind so ausgebildet, daß (auch ohne Bepumpung des Referenzgasraums) der Diffusionsstrom des außerhalb des Sensorelements 210 befindlichen Gases zur dritten Elektrode 233 größer ist als der Diffusionsstrom zur zweiten Elektrode 232. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß der Referenzgasraum 251 mit einem porösen Material gefüllt ist, während der weitere Gasraum 252 als Hohlraum ausgebildet ist, oder daß das poröse Material im Referenzgasraum 251 einen geringeren Porenanteil hat als ein im weiteren Gasraum 252 vorgesehenes poröses Material.

Die dritte Elektrode 233 ist wie beim ersten Ausführungsbeispiel mit einer ersten, nicht dargestellten Heizerzuleitung über eine Durchkontaktierung 275 elektrisch verbunden und liegt auf einem konstanten Potential. Die prinzipielle Beschaltung der Elektroden 231, 232, 233 und des Heizers 261 beziehungsweise seiner Zuleitungen erfolgt wie beim ersten Ausführungsbeispiel und wird daher nicht näher erläutert.

Es ist eine weitere Ausführungsform des dritten Ausführungsbeispiels denkbar, in der der weitere Gasraum in einer anderen als der zweiten Festelektrolytschicht 222 angeordnet ist. Der weitere Gasraum kann außerdem mit einem außerhalb des Sensorelements befindlichen Gasraum über einen Kanal in Verbindung stehen, der nicht mit dem Referenzgasraum verbunden ist.

In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform der beschriebenen Ausführungsbeispiele ist eine vierte Elektrode im Referenzgasraum auf der dritten Festelektrolytfolie vorgesehen, die mit der zweiten Elektrode elektrisch verbunden ist. Der Referenzgasraum kann damit auch über die vierte Elektrode bepumpt werden.

Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen steht der Referenzgasraum 51, 151, 251 durch eine Öffnung auf der dem Meßbereich 15, 115, 215 abgewandten Seite des Sensorelements 10, 110, 210 mit einem außerhalb des Sensorelements 10, 110, 210 befindlichen Referenzgas in Verbindung. Es ist ebenso denkbar, daß der Referenzgasraum 51, 151, 251 über eine geeignet gewählte Öffnung Kontakt zum Meßgas hat.

Der Pumpstrom in den Referenzgasraum 51, 151, 251 ist so zu wählen, daß der Pumpstrom größer ist als der Diffusionsstrom in den Referenzgaskanal 51, 151, 251 im Bereich der zweiten Elektrode 32, 132, 232. Eine stabile Referenz wurde mit einem Pumpstrom erreicht, der um einen Faktor 4 größer ist als der Diffusionsstrom. Das poröse Material, das den Referenzgasraum 51, 151, 251 ausfüllt, wurde bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen so gewählt, daß bei einer typischen Partialdruckdifferenz zwischen Referenzgasraum 51, 151, 251 und der außerhalb des Sensorelements 10, 110, 210 vorliegenden Gasatmosphäre ein Diffusionsstrom von 5 pA vorliegt. Es erwies sich als ausreichend, den Pumpstrom durch eine geeignete Wahl der Spannungsdifferenz zwischen zweiter Elektrode 32, 132, 232 und dritter Elektrode 33, 133, 233 auf einen Wert von 5 bis 50 µA, vorzugsweise 20 µA, einzustellen.

Der beschriebene Gassensor eignet sich besonders für den Einbau auf einer Gasauslaßseite eines Katalysators.

Claims

1. Gassensor, insbesondere zur Bestimmung einer physikalischen Größe einer Gaskomponente, insbesondere in einem Abgas eines Verbrennungsmotors, mit einem Sensorelement (10, 110, 210), das mindestens eine elektrochemische Zelle enthält, die eine erste Elektrode (31, 131, 231) und eine zweite Elektrode (32, 132, 232) aufweist, die beabstandet auf mindestens einem Festelektrolyten (21, 121, 221) angeordnet sind, wobei die zweite Elektrode (32, 132, 232) in einem Referenzgasraum (51, 151, 251) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Elektrode (33, 133, 233) vorgesehen ist, die in Kontakt zu einem in einem Gasraum (52, 162, 252) befindlichen Gas steht, wobei durch eine zwischen der zweiten Elektrode (32, 132, 232) und der dritten Elektrode (33, 133, 233) anliegende Spannung die Gaskomponente zwischen dem Gasraum (52, 162, 252) und dem Referenzgasraum (51, 151, 251) austauschbar ist.

2. Gassensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzgasraum (51, 151, 251) zumindest bereichsweise mit einem porösen Material gefüllt ist.

3. Gassensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (10, 110, 210) in einem Meßbereich (15, 115, 215) einen Heizer (61, 161, 261) aufweist, zu dem in einem Zuleitungsbereich (16, 116, 216) des Sensorelements (10, 110, 210) eine erste und eine zweite Heizerzuleitung führen, und daß der Heizer (61, 161, 261) mit einer Heizerisolation (62, 162, 262) von den umgebenden Festelektrolyten elektrisch isoliert sind.

4. Gassensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Heizerzuleitung auf einem konstanten Potential liegt und daß die dritte Elektrode (33, 133, 233) mit der ersten Heizerzuleitung elektrisch verbunden (75, 175, 275) ist.

5. Gassensor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasraum (162, 252) innerhalb des Sensorelements (110, 210) angeordnet ist.

6. Gassensor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasraum (252) in derselben Schichtebene wie der Referenzgasraum (251) angeordnet ist und daß der Gasraum (252) und der Referenzgasraum (251) über einen gemeinsamen Gaskanal (253) mit einer außerhalb des Sensorelements (210) befindlichen Referenzluft in Verbindung stehen.

7. Gassensor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasraum (162, 252) mit einer außerhalb des Sensorelements (110, 210) gelegenen Referenzluft und/oder dem Abgas in Verbindung steht.

8. Gassensor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizerisolation (162) porös ausgebildet ist und den Gasraum bildet, und daß die poröse Heizerisolation (162) in Verbindung zu einem Gas außerhalb des Sensorelements (110) steht.

9. Gassensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Heizerzuleitung zumindest bereichsweise zwischen einem Festelektrolyten und der porösen Heizerisolation angeordnet ist und als dritte Elektrode dient.

10. Gassensor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Heizerzuleitung durch die Heizerisolation (62, 162, 262) von den umgebenden Festelektrolyten elektrisch isoliert ist.

11. Gassensor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Heizerzuleitung durch die Heizerisolation (62, 162, 262) von den umgebenden Festelektrolyten elektrisch isoliert ist.

12. Gassensor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Elektrode (33) auf einer Außenfläche des Sensorelements (10) angeordnet ist und von einer gasdurchlässigen Schutzschicht (42) bedeckt ist und daß der Gasraum (52) der das Sensorelement (10) umgebende, das Abgas enthaltende Bereich ist.

13. Gassensor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Elektrode (33, 133, 233) bezüglich einer Schichtebene des Sensorelements (10, 110, 210) eine geringere Fläche aufweist als die erste Elektrode (31, 131, 231) und/oder die zweite Elektrode (32, 132, 232).

14. Gassensor nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizer (61) zwischen der zweiten und der dritten Elektrode (32, 33) angeordnet ist und daß der Heizer (61) und die Heizerisolation (62) seitlich von einem ein ionenleitendes Material aufweisenden Dichtrahmen (63) umgeben sind.

15. Gassensor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrochemische Zelle potentiometrisch betrieben wird.

16. Gassensor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement eine weitere, amperometrisch betriebene elektrochemische Zelle aufweist, die eine erste Pumpelektrode in einem Meßgasraum und eine zweite Pumpelektrode auf einer Außenfläche des Sensorelements aufweist, wobei das Abgas durch eine Diffusionsbarriere in den Meßgasraum gelangen kann.

17. Gassensor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement eine vierte im Referenzgasraum (51, 151, 251) angeordnete Elektrode aufweist, daß die vierte Elektrode mit der zweiten Elektrode (32, 132, 232) elektrisch verbunden ist und daß die Gaskomponente auch über die vierte und die dritte Elektrode (33, 133, 233) zwischen dem Referenzgasraum (51, 151, 251) und dem Gasraum (52, 162, 252) austauschbar ist.

18. Gassensor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der zweiten Elektrode (32, 132, 232) und der dritten Elektrode (33, 133, 233) eine Wechselspannung angelegt ist, wobei aus der Impedanz die Temperatur des Meßbereichs (15, 115, 215) des Sensorelements (10, 110, 210) ermittelbar ist.

19. Gassensor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaskomponente durch das Anlegen der Spannung aus dem Gasraum (52, 162, 252) in den Referenzgasraum (51, 151, 251) gepumpt wird und daß der Pumpstrom auf einen Wert von 5 bis 50 µA, insbesondere 20 µA, festgelegt ist.

20. Gassensor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzgasraum (51, 151, 251) über eine Öffnung in Kontakt zu einem außerhalb des Sensorelements befindlichen Gas, insbesondere dem Meßgas oder dem auf der dem Meßbereich 15, 115, 215 abgewandten Seite des Sensorelements 10, 110, 210 befindlichen Referenzgas, steht.