Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Gasmeßfühler nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein derartiger Gasmeßfühler ist beispielsweise aus der DE 199 41 051 A1
zum Einsatz in der Abgasanalyse von
Verbrennungsmotoren beschrieben. Der Gasmeßfühler dient der
Regelung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses von
Verbrennungsgemischen in Kraftfahrzeugmotoren und enthält
ein Sensorelement, in dem eine Konzentrationszelle
(Nernstzelle) mit einer elektrochemischen Pumpzelle
kombiniert wird.
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Die Konzentrationszelle des Sensorelements weist eine in
einem Meßgasbereich angeordnete Meßelektrode und eine in
einem Referenzgasbereich angeordnete Referenzelektrode auf.
Die beiden Elektroden sind auf einem Festelektrolytkörper
aufgebracht und über den Festelektrolytkörper elektrisch
verbunden. Der Meßgasbereich, in dem die Meßelektrode
angeordnet ist, ist über eine Diffusionsbarriere und ein
Gaszutrittsloch mit dem Abgas außerhalb des Sensorelements
verbunden. Der Referenzgasbereich steht über eine auf der
dem Meßgasbereich abgewandten Seite des Sensorelements
gelegenen Öffnung mit einer Referenzatmosphäre in
Verbindung. Meßgasbereich und Referenzgasbereich liegen in
derselben Schichtebene des als Schichtsystem aufgebauten
Sensorelements und sind durch einen gasdichten Trennkörper
getrennt. Bei unterschiedlichen Sauerstoffpartialdrücken in
Meßgasbereich und Refernenzgasbereich bildet sich zwischen
der Meßelektrode und der Referenzelektrode eine sogenannte
Nernstspannung aus. Bei konstantem Sauerstoffpartialdruck im
Referenzgasraum kann aus der Nernstspannung der
Sauerstoffpartialdruck im Meßgasbereich ermittelt werden.
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Die Pumpzelle des Sensorelements weist eine auf einer
Außenfläche des Sensorelements angeordnete, dem Abgas
ausgesetzte ringförmige Außenpumpelektrode und eine im
Meßgasbereich auf dem Festelektrolytkörper angeordnete,
ebenfalls ringförmige Innenpumpelektrode auf. Die
Innenpumpelektrode kann mit der Meßelektrode der Nernstzelle
zusammenfallen oder mit ihr elektrisch verbunden sein. Die
Außenpumpelektrode weist einen größeren Außenradius und
einen kleineren Innenradius als die Innenpumpelektrode auf,
so daß die Fläche der Außenpumpelektrode größer ist als die
Fläche der Innenpumpelektrode. Die Elektroden sind über
Zuleitungen mit auf der den Elektroden abgewandten Seite des
Sensorelements angeordneten Kontaktflächen elektrisch
verbunden. Die Zuleitungen der Elektroden, insbesondere die
Zuleitung der Außenpumpelektrode, ist durch eine
Isolationsschicht gegen den Festelektrolytkörper elektrisch
isoliert.
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Durch Anlegen einer Pumpspannung zwischen der
Außenpumpelektrode und der Innenpumpelektrode pumpt die
Pumpzelle Sauerstoffionen über den Festelektrolytkörper aus
dem Meßgasbereich in das Abgas oder umgekehrt aus dem Abgas
in den Meßgasbereich. Die Pumpspannung wird durch eine
äußere Beschaltung so geregelt, daß zwischen den Elektroden
der Nernstzelle eine Nernstspannung von ungefähr 450 mV
anliegt, was einem Sauerstoffpartialdruck im Meßgasbereich
von lambda = 1 entspricht (stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-
Verhältnis). Dementsprechend wird im Falle eines mageren
Abgases (lambda > 1) Sauerstoff aus dem Meßgasbereich
herausgepumpt, wobei der in der Pumpzelle fließende
Pumpstrom durch den Diffusionsstrom der durch die
Diffusionsbarriere in den Meßgasbereich strömenden
Sauerstoffmoleküle begrenzt ist. Bei fettem Abgas (lambda < 1)
wird Sauerstoff in den Meßgasbereich hineingepumpt, und der
in der Pumpzelle fließende Pumpstrom wird durch den
Diffusionsstrom der durch die Diffusionsbarriere strömenden,
im Meßgasbereich Sauerstoff verbrauchenden Gasmoleküle
begrenzt (der in den Meßgasbereich gepumpte Sauerstoff
reagiert dort mit den Sauerstoff verbrauchenden
Gasmolekülen). Der Diffusionsstrom ist bei magerem Abgas
proportional zur Sauerstoffkonzentration des Abgases und bei
fettem Abgas proportional zur Konzentration der Sauerstoff
verbrauchenden Gasmoleküle. Damit läßt sich aus dem
Pumpstrom der Sauerstoffpartialdruck des Abgases
beziehungsweise der Partialdruck der Sauerstoff
verbrauchenden Gasmoleküle ermitteln.
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Aus der DE 199 60 329 A1 ist ein Gasmeßfühler mit einem
ähnlichen Sensorelement bekannt. Im Unterschied zu dem in
der DE 199 41 051 A1 beschriebenen Sensorelement sind der
Meßgasbereich und der Referenzgasbereich in
unterschiedlichen Schichtebenen angeordnet. Die Flächen der
Außenpumpelektrode und der Innenpumpelektrode sind gleich.
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Bei derartigen Sensorelementen ist nachteilig, daß bei einem
Wechsel der Richtung des Pumpstroms, der im Betrieb des
Gasmeßfühlers zum Beispiel bei einem Wechsel von magerem zu
fettem Abgas erfolgt, ein Überschwinger beziehungsweise ein
Gegenschwinger im Sondensignal hervorgerufen wird. Diese
sogenannte λ = 1-Welligkeit beeinträchtigt die Auswertung des
Sondensignals.
Vorteile der Erfindung
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Der erfindungsgemäße Gasmeßfühler gemäß dem unabhängigen
Anspruch hat den Vorteil, daß die λ = 1-Welligkeit stark
verringert oder ganz vermieden wird.
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Das Sensorelement enthält eine elektrochemische Zelle, die
eine auf einer dem Gas zugewandten Außenfläche des
Sensorelements angeordnete erste Elektrode
(Außenpumpelektrode) und eine in einem Meßgasbereich
angeordnete zweite Elektrode (Innenpumpelektrode,
Meßelektrode) sowie einen zwischen den beiden Elektroden
angeordneten, diese elektrisch verbindenden
Festelektrolytkörper aufweist. Die erste Elektrode ist
direkt dem Abgas ausgesetzt, dessen Sauerstoffpartialdruck
starken Änderungen unterliegt. Bei magerem, also
sauerstoffreichem Abgas weist auch der Festelektrolyt im
Bereich der ersten Elektrode einen hohen Anteil an
Sauerstoff auf. Da der Sauerstoff im Festelektrolyt in Form
von Ionen vorliegt, bildet sich bei magerem Abgas im Bereich
der ersten Elektrode eine große Ladungsmenge aus.
Dementsprechend liegt bei fettem, sauerstoffarmem Abgas im
Bereich der ersten Elektrode eine geringe Ladungsmenge vor.
Die zweite Elektrode ist dagegen einem weitgehend konstanten
Sauerstoffpartialdruck ausgesetzt, da im Meßgasbereich ein
Sauerstoffpartialdruck von λ = 1 eingestellt wird.
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Es hat sich gezeigt, daß die sich bei magerem Abgas
ausbildende Ladungsmenge im Bereich der ersten Elektrode bei
einer Umkehr der Pumpspannung zu der λ = 1-Welligkeit führt.
Daher wird zur Verminderung der Ladungsmenge an der ersten
Elektrode die Fläche der ersten Elektrode vermindert. Da die
Ladungsmenge an der zweiten Elektrode geringeren
Schwankungen unterliegt, kann die Fläche der zweiten
Elektrode größer als die Fläche der ersten Elektrode sein,
ohne daß dadurch die λ = 1-Welligkeit verstärkt würde.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen genannten Maßnahmen
sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des im
unabhängigen Anspruch angegebenen Gasmeßfühlers möglich.
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Vorteilhaft sind die erste und zweite Elektrode so
gestaltet, daß neben einer Verminderung der λ = 1-Welligkeit
auch ein ausreichend niedriger Widerstand zwischen erster
und zweiter Elektrode vorliegt. Bei einem niedrigen
Widerstand reicht eine vergleichsweise niedrige
Pumpspannung, um einen für die Regelung auf λ = 1
ausreichenden Pumpstrom hervorzurufen. Da eine größere
Elektrodenfläche einen niedrigeren Widerstand bedeutet, wird
die zweite Elektrode daher deutlich größer als die erste
Elektrode ausgelegt. Beträgt die Fläche der ersten Elektrode
das 0,06-fache bis 0,6-fache der Fläche der zweiten
Elektrode, so wird bei ausreichend niedrigem Widerstand
zwischen erster und zweiter Elektrode besonders wirkungsvoll
die λ = 1-Welligkeit vermindert. Die ringförmige erste
Elektrode weist vorteilhaft einen Außenradius im Bereich von
1,1 bis 1,7 mm, vorzugsweise 1,4 mm, und einen Innenradius
von 0,3 bis 0,9 mm, vorzugsweise 0,6 mm, auf. Der
Außenradius der ringförmigen zweiten Elektrode liegt im
Bereich von 1,7 bis 2,1 mm, insbesondere bei 1,9 mm, und der
Innenradius im Bereich von 0,8 bis 1,2 mm, vorzugsweise bei
1,0 mm.
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In einer Abwandlung der Erfindung ist die erste und die
zweite Elektrode elliptisch geformt und weist eine
elliptische Aussparung auf, wobei das Verhältnis von
Hauptachse zu Nebenachse im Bereich von 2 : 1 bis 1,1 : 1
vorzugsweise bei 1,5 : 1 liegt. Bei mit einem Heizer
versehenen Sensorelementen bildet sich eine
Temperaturverteilung aus, bei der in den Großflächen des
Sensorelements, beispielsweise auf der Außenfläche, auf der
die erste Elektrode aufgebracht ist, Bereiche mit gleicher
Temperatur elliptisch geformt sind. Daher wird durch eine
elliptische Formung der Elektroden erreicht, daß die
Temperaturunterschiede in verschiedenen Bereichen der
Elektrodenfläche vermindert werden.
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Vorteilhaft enthält die erste und die zweite Elektrode eine
Aussparung, in der eine Gaszutrittsöffnung liegt, über die
das Gas in den Meßgasbereich gelangen kann. Das
Sensorelement weist weiterhin einen Referenzgasbereich auf,
der eine Referenzluft mit einem ausreichend konstanten
Sauerstoffpartialdruck enthält. Im Referenzgasbereich ist
eine dritte Elektrode angeordnet. Vorteilhaft ist der
Referenzgasbereich in der Schichtebene des Meßgasbereichs
vorgesehen.
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Unter der Elektrode ist bei der hier beschriebenen Erfindung
derjenige Bereich der auf einem Festelektrolytkörper
aufgebrachten Leiterbahn zu verstehen, der direkt mit dem
Festelektrolytkörper in Kontakt steht und daher elektrisch
mit dem Festelektrolytkörper verbunden ist. Dagegen wird
derjenige Bereich der Leiterbahn, der vom
Festelektrolytkörper elektrisch isoliert ist, als Zuleitung
der Elektrode bezeichnet. Die Leiterbahn wird also in den
Bereichen, in denen sie direkt auf den Festelektrolytkörper
aufgebracht ist und in denen sie aufgrund ihrer
elektrochemischen Eigenschaften einen Beitrag zum Meßsignal
leistet, als Elektrode und in den Bereichen, in denen sie
vom Festelektrolytkörper elektrisch isoliert ist und nicht
oder nur in geringem Umfang zum Meßsignal beiträgt, als
Zuleitung zur Elektrode bezeichnet.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist der kürzeste
Abstand zwischen der ersten Elektrode und einer im
Referenzgasbereich angeordneten dritten Elektrode deutlich
größer als der Abstand zwischen der ersten und der zweiten
Elektrode, der der Schichtdicke des ersten
Festelektrolytkörpers entspricht. Durch eine Vergrößerung
des Abstandes steigt auch der Widerstand zwischen erster und
dritter Elektrode, wodurch die Ankopplung der ersten
Elektrode an die dritte Elektrode und damit die λ = 1-
Welligkeit weiter verringert wird. Hierzu ist beispielsweise
die Zuleitung der ersten Elektrode zumindest bereichsweise
in dem Abschnitt angeordnet, der durch die senkrechte
Projektion der zweiten Elektrode auf die Großfläche der
ersten Elektrode gebildet wird. Das heißt, die Leiterbahn
der ersten Elektrode weist einen Teilbereich auf, der im
Bereich der Projektion der zweiten Elektrode auf der
Großfläche der ersten Elektrode liegt und in dem die
Leiterbahn der ersten Elektrode durch eine Isolation gegen
den ersten Festelektrolytkörper elektrisch isoliert ist. Bei
einem Sensorelement, bei dem der Meßgasbereich und der
Referenzgasbereich in derselben Schichtebene angeordnet
sind, ist der isolierte Teilbereich vorteilhafterweise auf
der beziehungsweise angrenzend an die dem Referenzgasbereich
zugewandten Seite der ersten Elektrode vorgesehen.
Zeichnung
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Schnitt entlang der
Längsachse eines Sensorelements eines ersten
Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Gasmeßfühlers,
Fig. 2 einen Schnitt senkrecht zur Längsachse des
Sensorelements eines zweiten Ausführungsbeispiels des
erfindungsgemäßen Gasmeßfühlers, Fig. 3 und Fig. 4 eine
Aufsicht auf das Sensorelement des ersten und zweiten
Ausführungsbeispiels der Erfindung, Fig. 5 einen Schnitt
entlang der Längsachse des Sensorelements eines dritten
Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Gasmeßfühlers
gemäß der Linie V-V in Fig. 6 und Fig. 6 eine Aufsicht
auf das Sensorelement des dritten Ausführungsbeispiels der
Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Fig. 1 zeigt als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung
ein Sensorelement 10 eines als Breitband-Lambdasonde
bezeichneten Gasmeßfühlers. Das Sensorelement 10 ist als
Schichtsystem aufgebaut und enthält einen ersten, einen
zweiten und einen dritten Festelektrolytkörper 21, 22, 23.
In den ersten Festelektrolytkörper 21 ist ein
Gaszutrittsöffnung 36 eingebracht. Zwischen dem ersten und
dem zweiten Festelektrolytkörper ist ein Meßgasbereich 31,
ein Referenzgasbereich 32, ein Trennkörper 33, eine
Diffusionsbarriere 34 und ein Dichtrahmen 35 angeordnet. In
der Mitte des flachen, hohlzylinderförmigen Meßgasbereichs
31 ist die ebenfalls hohlzylinderförmige Diffusionsbarriere
34 angeordnet, in deren Mitte das Gaszutrittsöffnung 36
mündet. Das Meßgas kann durch das Gaszutrittsöffnung 36 über
die Diffusionsbarriere 34 in den Meßgasbereich 31 gelangen.
Der Trennkörper 33 bildet eine gasdichte Barriere zwischen
dem Meßgasbereich 31 und dem Referenzgasbereich 32. Der
kanalförmige Referenzgasbereich 32 enthält ein poröses
Material und steht auf der dem Meßbereich abgewandten Seite
des Sensorelements 10 mit einer Referenzatmosphäre in
Verbindung. Meßgasbereich 31 und Referenzgasbereich 32 sind
seitlich von einem Dichtrahmen 35 umgeben.
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Auf einer Außenfläche des ersten Festelektrolytkörpers 21
ist eine erste Elektrode 41 (Außenpumpelektrode) angeordnet,
die von einer porösen Schutzschicht 45 überdeckt ist. Auf
der der Außenfläche gegenüberliegenden Großfläche des ersten
Festelektrolytkörpers 21 ist im Meßgasbereich 31 eine zweite
Elektrode 42 (Meßelektrode, Innenpumpelektrode) vorgesehen.
Im Referenzgasbereich 32 ist in der Schichtebene der zweiten
Elektrode 42 eine dritte Elektrode 43 (Referenzelektrode)
vorgesehen. Die erste Elektrode 41 bildet zusammen mit der
zweiten Elektrode 42 eine Pumpzelle, die durch eine äußere
Beschaltung Sauerstoff in den oder aus dem Meßgasbereich 31
pumpt. Die durch die äußere Beschaltung an der Pumpzelle
anliegende Pumpspannung wird so geregelt, daß im
Meßgasbereich 31 ein vorbestimmter Sauerstoffpartialdruck
vorliegt. Vorzugsweise wird ein Sauerstoffpartialdruck von
λ = 1 eingeregelt, das heißt, der Sauerstoffpartialdruck im
Meßgasbereich 31 entspricht dem stöchiometrischen
Luft/Kraftstoff-Verhältnis.
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Der im Meßgasbereich 31 vorliegende Sauerstoffpartialdruck
wird durch eine Nernstzelle bestimmt, die durch die zweite
Elektrode 42 und die dritte Elektrode 43 gebildet wird. Mit
der Nernstzelle wird eine durch unterschiedliche
Sauerstoffpartialdrücke im Meßgasbereich 31 und im
Referenzgasbereich 32 hervorgerufene Nernstspannung
gemessen, die - wie oben beschrieben - zur Regelung der
Pumpspannung verwendet wird. Bei einer alternativen, nicht
dargestellten Ausführungsform kann die zur Nernstzelle
gehörende Elektrode im Meßgasbereich 31 und/oder die zur
Nernstzelle gehörende Elektrode im Referenzgasbereich 32 auf
dem zweiten Festelektrolytkörper 22 aufgebracht sein.
Weiterhin kann zusätzlich zu der auf dem ersten
Festelektrolytkörper 21 aufgebrachten zweiten und dritten
Elektrode 42, 43 im Meßgasbereich 31 und/oder im
Referenzgasbereich 32 auf dem zweiten Festelektrolytkörper
22 mindestens eine weitere zur Nernstzelle gehörende
Elektrode angeordnet sein.
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Zwischen dem zweiten und dem dritten Festelektrolytkörper
22, 23 ist ein Heizer 37 angeordnet, der durch eine
Heizerisolation 38 von den umgebenden Festelektrolytkörpern
22, 23 elektrisch isoliert ist.
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In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt, das sich vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch
unterscheidet, daß Meßgasbereich und Referenzgasbereich
nicht in derselben Schichtebene, sondern in verschiedenen
Schichtebenen des Sensorelements 110 angeordnet sind. Das
Sensorelement 110 weist einen ersten, einen zweiten, einen
dritten und einen vierten Festelektrolytkörper 121, 122,
123, 124 auf. Zwischen dem ersten und dem zweiten
Festelektrolytkörper 121, 122 ist ein Meßgasbereich 131,
eine Diffusionsbarriere 134 und ein Dichtrahmen 135
angeordnet. Das Abgas gelangt über eine in den ersten
Festelektolytkörper 121 eingebrachte Gaszutrittsöffnung 136
und über die Diffusionsbarriere 134 in den Meßgasbereich
131. In den dritten Festelektrolytkörper 123 ist ein
Referenzgasbereich 132 eingebracht. Zwischen dem dritten und
dem vierten Festelektrolytkörper 123, 124 ist ein Heizer 137
vorgesehen, der in einer Heizerisolation 138 eingebettet
ist.
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Auf der Außenfläche des ersten Festelektrolytkörpers 121 ist
eine erste Elektrode 141 aufgebracht, die von einer porösen
Schutzschicht 145 überdeckt ist. Im Meßgasbereich 131 ist
auf dem ersten Festelektrolytkörper 121 eine zweite
Elektrode 142 und auf dem zweiten Festelektrolytkörper eine
dritte Elektrode 143 angeordnet. Im Referenzgasbereich 132
ist auf dem zweiten Festelektrolytkörper 122 eine vierte
Elektrode 144 vorgesehen. Die erste und zweite Elektrode
141, 142 bilden mit dem ersten Festelektrolytkörper 121 eine
Pumpzelle, die dritte und vierte Elektrode 143, 144 bilden
mit dem zweiten Festelektrolytkörper 122 eine Nernstzelle.
Die Funktionsweise dieser elektrochemischen Zellen
entspricht der des ersten Ausführungsbeispiels.
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Fig. 3 zeigt die Anordnung der ersten Elektrode 41, 141 und
der zweiten Elektrode 42, 142 auf dem ersten
Festelektrolytkörper 21, 121 in einer ersten Ausführungsform
des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels. Zur
Vereinfachung der zeichnerischen Darstellung wurde die
poröse Schutzschicht 45, 145 weggelassen. Die erste
Elektrode 41, 141 ist ringförmig um die Gaszutrittsöffnung
36, 136 angeordnet. Der Innenradius der ersten Elektrode 41,
141 beträgt 0,6 mm, der Außenradius beträgt 1,4 mm. An die
erste Elektrode 41, 141 schließt sich eine Zuleitung 41a,
141a an, die zu einer nicht dargestellten Kontaktfläche auf
der den Elektroden abgewandten Seite des Sensorelements 10,
110 führt. Über die Kontaktfläche ist die erste Elektrode
41, 141 mit einer außerhalb des Gasmeßfühlers angeordneten
Auswerteschaltung verbunden. Die Zuleitung 41a, 141a zur
ersten Elektrode 41, 141 ist durch eine Isolationsschicht 47
147 vom ersten Festelektrolytkörper 21, 121 elektrisch
isoliert. Die Isolationsschicht 47, 147 folgt im
Übergangsbereich zwischen erster Elektrode 41, 141 und
Zuleitung 41a, 141a zur ersten Elektrode 41, 141 der
kreisförmigen Außenkontur der ersten Elektrode 41, 141.
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Die zweite Elektrode 42, 142 (in Fig. 3 gestrichelt
dargestellt) ist ebenfalls ringförmig um die
Gaszutrittsöffnung 36, 136 angeordnet. Ihr Innendurchmesser
beträgt 10 mm, ihr Außendurchmesser 20 mm. Damit beträgt die
Fläche der ersten Elektrode 41, 141 ungefähr die Hälfte der
Fläche der zweiten Elektrode 42, 142. Die zweite Elektrode
42, 142 sowie die weiteren Elektroden sind wie die erste
Elektrode durch eine Zuleitung (nicht dargestellt)
elektrisch kontaktiert.
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In Fig. 4 wird eine zweite Ausführungsform des ersten und
zweiten Ausführungsbeispiels dargestellt. Zur Vereinfachung
der zeichnerischen Darstellung wurde die poröse
Schutzschicht 45, 145 sowie die Isolationsschicht 47, 147
weggelassen. In der zweiten Ausführungsform ist die erste
Elektrode 41, 141 elliptisch geformt und weist eine
elliptische Aussparung auf, in der die Gaszutrittsöffnung
36, 136 angeordnet ist. Das Verhältnis von Hauptachse zu
Nebenachse sowohl der äußeren also auch der inneren
Begrenzung der ersten Elektrode 41, 141 beträgt 1,5 : 1. Die
zweite Elektrode (nicht dargestellt) ist wie die erste
Elektrode 41, 141 elliptisch geformt, wobei die Fläche der
zweiten Elektrode doppelt so groß ist wie die Fläche der
ersten Elektrode 41, 141. Die Hauptachsen der beiden
Ellipsen der inneren und der äußeren Begrenzung der ersten
Elektrode 41, 141 sind parallel zur Längsachse des
Sensorelements 10, 110.
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Fig. 5 und Fig. 6 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel
der Erfindung, das sich vom ersten Ausführungsbeispiel in
der Gestaltung der ersten Elektrode 241, der Zuleitung 241a
zur ersten Elektrode 241, der Isolationsschicht 247 und der
porösen Schutzschicht 245 unterscheidet. Die weiteren
Elemente des Sensorelements des dritten Ausführungsbeispiels
wurden mit den gleichen Bezugszeichen wie bei dem in Fig. 1
dargestellten ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.
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Bei dem dritten Ausführungsbeispiel sind die erste
Leiterbahn (also die erste Elektrode 241 und die Zuleitung
241a zur ersten Elektrode 241) und die zweite Leiterbahn
(also die zweite Elektrode 42 und die nicht dargestellte
Zuleitung zur zweiten Elektrode 42) zumindest im Bereich des
Meßgasbereichs 31 des Sensorelements 10 gleich geformt.
Damit entspricht die Projektion des ringförmig gestalteten
Abschnitts der zweiten Leiterbahn, also im wesentlichen der
Elektrode 42, auf die Außenfläche des ersten
Festelektrolytkörpers 21 gerade der Form der ersten
Leiterbahn in diesem Bereich. Die Zuleitung 241a der ersten
Elektrode 241 ist durch die Isolationsschicht 247 vom ersten
Festelektrolytkörper 21 elektrisch isoliert. Die
Isolationsschicht 247 erstreckt sich auch in einen
isolierten Teilbereich 250 der Projektion der zweiten
Elektrode 242 auf die Außenfläche des ersten
Festelektrolytkörpers 21. Der isolierte Teilbereich 250
grenzt an die dem Referenzgasbereich 32 und der dritten
Elektrode 43 zugewandte Seite der ersten Elektrode 241. Die
Isolationsschicht 247 besteht im wesentlichen aus
Aluminiumoxid.
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Es sind Ausführungsformen des dritten Ausführungsbeispiels
denkbar, bei denen die erste Leiterbahn und die zweite
Leiterbahn auch im Meßbereich des Sensorelements 10 nicht
formgleich sind. Insbesondere kann die erste Elektrode 241
kleiner als die zweite Elektrode 242 ausgestaltet sein, also
beispielsweise einen kleineren Außenradius oder einen
kleineren Innen- und Außenradius oder einen größeren
Innenradius aufweisen als die zweite Elektrode 242.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen
Ausführungsbeispiele beschränkt und läßt sich auch auf
Sensorelemente mit anderem Aufbau übertragen, bei denen
Funktionsstörungen aufgrund einer hohen Ladungsmenge im
Bereich einer auf einer Außenfläche des Sensorelements
aufgebrachten Elektrode auftreten.