DE10157733A1 - Sensor zur Bestimmung der Konzentration einer Gaskomponente in einem Gasgemisch - Google Patents

Sensor zur Bestimmung der Konzentration einer Gaskomponente in einem Gasgemisch

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Abstract

Es wird ein Sensor zur Bestimmung der Konzentration einer Gaskomponente in einem Gasgemisch angegeben, der mindestens eine Pumpzelle mit einer dem Gasgemisch ausgesetzten, äußeren Pumpelektrode und einer in einem Meßgasraum (21) angeordneten, inneren Pumpelektrode und eine Nernstzelle (14) mit einer im Meßgasraum (21) angeordneten Nernstelektrode (15) und einer in einem Referenzgaskanal (22) angeordneten Referenzelektrode (16) aufweist. Pumpzelle und Nernstzelle sind in einem Verbund aus aufeinanderliegenden Festelektrolytschichten (18) ausgebildet, der eine obere Schicht mit den Pumpelektroden, eine mittlere Schicht (18) mit Meßgasraum (21) und Referenzgaskanal (22) und eine untere Schicht mit einem Heizelement (24) und zwei Anschlußleitungen (30, 31) aufweist. Zur Unterdrückung von Störungen im Sensorausgangssignal sind die Zuleitungen (32, 33) der Nernstzelle in einer Ebene nebeneinander und symmetrisch zu mindestens einer der beiden Anschlußleitungen (31) des Heizelements (24) angeordnet (Fig. 2).

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Sensor zur Bestimmung der Konzentration einer Gaskomponente in einem Gasgemisch, insbesondere von einer planaren Breitband-Lambdasonde zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Bei einem bekannten Sensor dieser Art (DE 199 41 051 A1) verlaufen die Zuleitungen der Konzentrations- oder Nernstzelle beiderseits des Referenzgaskanals in der mittleren Schicht des Schichtverbundes und liegen damit oberhalb der Anschlußleiter des Heizelements. Das Heizelement wird getaktet betrieben, um die Heizleistung regeln zu können. Hierzu ist auf der Niederspannungsseite des Heizelements ein als sog. Low-Side-Schalter bezeichneter elektrischer Halbleiterschalter vorgesehen, der entsprechend der gewünschten Heizleistung aufgesteuert wird, so daß das Heizelement in Zeitintervallen bestromt wird. Das Schalten des Heizelements verursacht durch kapazitive, induktive und resistive Einkopplung in die Nernstzelle Störungen im Ausgangssignal des Sensors. Diese Einkopplungen sind besonders groß, da die Nernstzelle hochohmig ist, der Abstand zwischen Nernstzelle und Heizelement sehr kein ist, mit starker Erwärmung des Bereichs der Zuleitungen die Dielektrizitätszahl εr der Schichten und der Heizelementisolierung stark anwächst und die Zuleitungen der Nernstzelle längs der Zuleitungen des Heizelements verlaufen.
    • Vorteile der Erfindung
  • Der erfindungsgemäße Sensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 8 hat den Vorteil, daß die angesprochenen Störungen im Ausgangssignal des Sensors weitgehend unterdrückt sind. Bei dem Sensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 wird dies dadurch erreicht, daß durch die erfindungsgemäße Anordnung der beiden Zuleitungen der Nernstzelle, also der Zuleitung zu der Nernstelektrode einerseits und zu der Referenzelektrode andererseits, in den beiden Zuleitungen in erster Näherung die gleiche Einkopplung entsteht die sich für die Nernstspannung an den Anschlußkontakten kompensiert. Bei dem Sensor mit den Merkmalen des Anspruchs 8 wird dies dadurch erreicht, daß durch die mit Hilfe der Zuleitung zur Nernstelektrode vorgenommene Abschirmung der Zuleitung zur Referenzelektrode in erster Näherung keine Einkopplung in die Referenzelektrode erfolgt.
  • Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen kann die Nernstzelle hochohmig sein, und es braucht auch keine Rücksicht auf die Erwärmung des Zuleitungsbereichs zur Nernstzelle genommen zu werden. Ein aufwendiger Aufbau einer Potentialausgleichsschicht über dem Heizelement kann entfallen. Die erfindungsgemäße Führung der Zuleitungen, einschließlich der sie ggf. umhüllenden Isolierung, ist problemlos und rationell herstellbar.
  • Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des erfindungsgemäßen Sensors möglich.
    • Zeichnung
  • Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden näher beschrieben. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:
  • Fig. 1 eine planare Breitband-Lambdasonde zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine im Schnitt längs der Linie I-I in Fig. 2,
  • Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,
  • Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2,
  • Fig. 4 einen Schnitt längs der IV-IV in Fig. 2,
  • Fig. 5 eine gleiche Darstellung wie in Fig. 2 der Lambdasonde gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
  • Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 5,
  • Fig. 7 eine gleiche Darstellung wie in Fig. 2 einer Lambdasonde gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
  • Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie VIII-VIII in Fig. 7,
  • Fig. 9 eine planare Breitband-Lambdasonde zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel im Schnitt gemäß Linie IX-IX in Fig. 10,
  • Fig. 10 einen Schnitt längs der Linie X-X in Fig. 9,
  • Fig. 11 einen Schnitt längs der Linie XI-XI in Fig. 10,
  • Fig. 12 einen Schnitt längs der Linie XII-XII in Fig. 10,
  • Fig. 13 eine gleiche Darstellung wie in Fig. 10 einer Lambdasonde gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel,
  • Fig. 14 einen Schnitt längs der Linie XIV-XIV in Fig. 13,
  • Fig. 15 eine gleiche Darstellung einer Lambdasonde wie in Fig. 10 gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel,
  • Fig. 16 einen Schnitt längs der Linie XVI-XVI in Fig. 15,
  • Fig. 17 eine gleiche Darstellung einer Lambdasonde wie in Fig. 10 gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel,
  • Fig. 18 einen Schnitt längs der Linie XVIII-XVIII in Fig. 17,
  • Fig. 19 einen Schnitt längs der Linie IXX-IXX in Fig. 17.
    • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Die in verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellte planare Breitband-Lambdasonde zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine als Beispiel für einen allgemeinen Sensor zur Bestimmung der Konzentration einer Gaskomponente in einem Gasgemisch weist in allen Ausführungsbeispielen eine Pumpzelle 11 mit einer äußeren Pumpelektrode 12 und einer inneren Pumpelektrode 13 sowie eine Konzentrations- oder sog. Nernstzelle 14 mit einer Nernstelektrode 15 und einer Referenzelektrode 16 auf. Pumpzelle 11 und Nernstzelle 14 sind in einem Verbund aus aufeinanderliegenden Festelektrolytschichten ausgebildet, von denen eine oberen Schicht 17 auf voneinander abgekehrten Flächen die Pumpelektroden 12, 13 trägt, eine mittlere Schicht 18 einen Meßraum 21 und einen mit porösem Zirkondioxid (ZrO2) oder Aluminiumoxid (Al2O3) gefüllten Referenzgaskanal 22 enthält und eine untere Schicht 20 ein in einer elektrischen Isolierung 23 aus Aluminiumoxid (Al2O3) eingebettetes Heizelement 24 in Form einer mäanderförmigen Leiterbahn trägt. Zwischen der mittleren Schicht 18 und der unteren Schicht 20 ist noch eine Zwischenschicht 19 eingelegt. Die obere Schicht 17, die Zwischenschicht 19 und die untere Schicht 20 sind als keramische Folien ausgeführt, während die mittlere Schicht 18 mittels Siebdruck eines pastösen, keramischen Materials beispielsweise auf der oberen Schicht 17 erzeugt wird. Als keramische Komponente des pastösen Materials wird vorzugsweise dasselbe Festelektrolytmaterial verwendet, aus dem auch die die obere Schicht 17, die Zwischenschicht 19 und die untere Schicht 20 bildenden Folien bestehen. Im folgenden wird die obere Schicht 17 Pumpfolie 17, die Zwischenschicht 19 Zwischenfolie 19 und die untere Schicht 20 Heizerfolie 20 genannt. Die mittlere Schicht 18 wird als Referenzkanalschicht 18 bezeichnet. Die integrierte Form des planaren Schichtverbundes wird durch Zusammenlaminieren der mit der Referenzkanalschicht 18 bedruckten keramischen Folien und anschließendes Sintern der laminaren Struktur hergestellt.
  • Als Festelektrolytmaterial wird beispielsweise ein Mischoxid aus Zirkondioxid (ZrO2) und Yttriumoxid (Y2O3), auch Y2O3- stabilisiertes oder -teilstabilisiertes ZrO2 genannt, verwendet.
  • Wie in Fig. 1 und 2 zu sehen ist sind der Referenzgaskanal 22 und der Meßraum 21 in der Referenzkanalschicht 18 durch eine Trennwand 181, die integraler Bestandteil der Referenzkanalschicht 18 ist, voneinander getrennt. Der Meßraum 21 ist kreisringförmig ausgeführt und steht über eine Öffnung 25 mit dem Abgas in Verbindung. Die Öffnung 25 ist in die Pumpfolie 17 senkrecht eingebracht. Der Meßraum 21 ist gegenüber der Öffnung 25 durch eine poröse Diffusionsbarriere 26 abgedeckt. Im Meßraum 21 ist einerseits die innere Pumpelektrode 13 der Pumpzelle 11 und andererseits die Nernstelektrode 15 der Nernstzelle 14 angeordnet, wobei im Ausführungsbeispiel die genannten Elektroden 13, 15 ringförmig sind und sich einander mit Abstand gegenüberliegen. Die außen auf die Pumpfolie 17 kreisringförmig um die Öffnung 25 herum aufgebrachte, äußere Pumpelektrode 12 ist von einer porösen Schutzschicht 28 bedeckt und durch eine Zuleitung 27 kontaktiert, die auf der Oberfläche der Pumpfolie 17 aufgebracht ist.
  • Das als Widerstandsheizer ausgebildete Heizelement 24 ist in die elektrische Isolierung 23 eingebettet und wird von der Heizerfolie 20 getragen. Die Isolierung 23 ist randseitig von einem Festelektrolytsteg 29 umschlossen, der auf die Heizerfolie 20 oder die Zwischenfolie 19 aufgedruckt ist. Das mäanderförmig verlegte Heizelement 24 wird über Anschlußleitungen 30, 31 mit einem elektrischen Strom getaktet beaufschlagt, wobei die als breite, flache Leiterbahnen ausgebildete Anschlußleitungen 30, 31 ebenfalls in der Isolierung 23 eingebettet sind.
  • Die Nernstzelle 14 weist eine Zuleitung 32, die die Referenzelektrode 16 kontaktiert, und eine Zuleitung 33 auf, die die Nernstelektrode 15 kontaktiert. Die innere Pumpelektrode 13 der Pumpzelle 11 ist mit der Zuleitung 33 kontaktiert, so daß die Nernstelektrode 15 und die innere Pumpelektrode 13 auf gleichem Potential liegen. In allen, in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen der Lambdasonde verlaufen die Zuleitungen 32, 33 zur Nernstzelle 14 in der mittleren Schicht 18, also der Referenzkanalschicht 18. Die verschiedenen Ausführungsbeispiele der Lambdasonde unterscheiden sich lediglich hinsichtlich der speziellen Führung der Zuleitungen 32, 33 innerhalb der Referenzkanalschicht 18 relativ zu den Anschlußleitungen 30, 31 des Heizelements 24.
  • In den drei in Fig. 1-8 dargestellten Ausführungsbeispielen der Lambdasonde sind die Zuleitungen 32, 33 der Nernstzelle 14 in einer zu den Schichten parallelen Ebene parallel nebeneinander und symmetrisch zu mindestens einer der beiden Anschlußleitungen 30, 31 des Heizelements 24 angeordnet. Beide Zuleitungen 32, 33 sind als breite, flache Leiterbahnen ausgebildet und in einer Isolierung 34 aus Aluminiumoxid (Al2O3) eingebettet. Die Zuleitung 32 zur Referenzelektrode 16 liegt dabei immer dem Referenzgaskanal 22 näher.
  • Alternativ kann die Zuleitung 32 auch im Referenzkanal 22 selbst verlaufen.
  • Bei der Lambdasonde gemäß den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1-4 einerseits und Fig. 5 und 6 andererseits verlaufen die Zuleitungen 32, 33 der Nernstzelle 14 spiegelsymmetrisch zu einer senkrecht zu den Schichten 17-20 verlaufenden Mittelebene 35 der Anschlußleitung 31 des Heizelements 24, und zwar - aufgrund ihrer Anordnung in der Referenzkanalschicht 18 - oberhalb der Anschlußleitung 31. Vorzugsweise ist die Anschlußleitung 31 die nicht getaktete Anschlußleitung, an der also der zur Steuerung der Heizleistung getaktet gesteuerte Low-Side-Schalter nicht angeschlossen ist. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, überdecken die Zuleitungen 32, 33 im Ausführungsbeispiel der Fig. 1-4 die Anschlußleitung 31, während - wie aus Fig. 6 hervorgeht - im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 und 6 die Zuleitungen 32, 33 die Anschlußleitung 31 nicht überdecken, sondern als schmale Leiterbahnen beiderseits der Anschlußleitung 31 liegen.
  • Bei dem in Fig. 7 und 8 dargestellten Ausführungsbeispiel der Lambdasonde ist jede der Zuleitungen 32, 33 zu den Elektroden 16, 15 der Nernstzelle 14 in zwei parallele Zuleitungspfade 321, 322 bzw. 331, 332 aufgeteilt, und jeweils ein Paar Zuleitungspfade 321, 331 bzw. 322, 332 ist einer Anschlußleitung 30 bzw. 31 zugeordnet. Das der Anschlußleitung 30 zugeordnete Zuleitungspfadpaar besteht aus dem Zuleitungspfad 321 zur Referenzelektrode 16 und dem Zuleitungspfad 331 zur Nernstelektrode 15 und das der Anschlußleitung 31 zugeordnete Paar aus dem Zuleitungspfad 322 zur Referenzelektrode 16 und dem Zuleitungspfad 332 zur Nernstelektrode 15. Jedes Paar Zuleitungspfade 321, 331 bzw. 322, 332 ist wiederum symmetrisch zur Mittelebene 35 der zugeordneten, als breite Leiterbahn ausgebildeten Anschlußleitung 30 bzw. 31 ausgerichtet. Die Zuleitungspfade 321 und 322 zur Referenzelektrode 16 erstrecken sich dabei unmittelbar längs des Referenzkanals 22, liegen also zwischen diesem und den Zuleitungspfaden 331 und 332 zur Nernstelektrode 15. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel überdecken die Zuleitungspfadpaare 322, 332 bzw. 321, 331 die jeweils zugeordnete Anschlußleitung 30 bzw. 31. Die Zuleitungspfadpaare 322, 332 bzw. 321, 331 können aber auch wie in Fig. 6 angeordnet werden, so daß sie als schmale Leiterbahnen beidseitig der zugeordneten Anschlußleitungen liegen.
  • In den in Fig. 9-19 dargestellten vier Ausführungsbeispielen der Lambdasonde sind die Zuleitungen 32, 33 der Nernstzelle 14 innerhalb der Referenzkanalschicht 18 so angeordnet, daß die Zuleitung 33 zur Nernstelektrode 15 eine Abschirmung für die Zuleitung 32 zur Referenzelektrode 16 gegenüber den Anschlußleitungen 30, 31 des Heizelements 24 bildet. Die Zuleitungen 32, 33 der Nernstzelle 14 und die Anschlußleitungen 30, 31 des Heizelements 24 sind auch hier als breite, flache Leiterbahnen ausgebildet. Die Zuleitung 33 zur Nernstelektrode 15 ist wiederum zugleich die Zuleitung zur inneren Pumpelektrode 13 der Pumpzelle 11.
  • Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9-12 verlaufen die Zuleitungen 32, 33 der Nernstzelle 14 parallel übereinander so, daß die Zuleitung 33 zur Nernstelektrode 15 zwischen der Zuleitung 32 zur Referenzelektrode 16 und der Anschlußleitung 31 des Heizelements 24 liegt. Zusätzlich kann an der Zuleitung 33 zur Nernstelektrode 15 eine Zusatzfläche 36ausgebildet sein, die die Referenzelektrode 16 überdeckt. Dadurch wird auch die Referenzelektrode 16 selbst gegenüber der Anschlußleitung 31 des Heizelements 24 abgeschirmt. Wie aus der Schnittdarstellung der Fig. 12 ersichtlich ist, ist zwischen der Zusatzfläche 36 und der Referenzelektrode 16 sowie unterhalb der Zusatzfläche 36 und oberhalb der Referenzelektrode 16 eine Isolation 37 aus Aluminiumoxid (Al2O3) angeordnet.
  • In dem Ausführungsbeispiel der Lambdasonde gemäß Fig. 13 und 14 ist die Zuleitung 33 zur Nernstelektrode 15 in zwei parallele Zuleitungspfade 331, 332 aufgeteilt, von denen jeweils einer oberhalb einer Anschlußleitung 30 bzw. 31 des Heizelements 34 verläuft. Wie aus der Schnittdarstellung in Fig. 14 ersichtlich ist, befindet sich der Zuleitungspfad 332 zur Nernstelektrode 15 zwischen der Zuleitung 32 zur Referenzelektrode 16 und der Anschlußleitung 31 des Heizelements 24, während der Zuleitungspfad 331 zur Nernstelektrode 15 parallel zur Anschlußleitung 30 in der Referenzkanalschicht 18 verläuft. Sowohl der Zuleitungspfad 332 als auch der Zuleitungspfad 331 sind symmetrisch zu der zugeordneten Anschlußleitung 31 bzw. 30 ausgerichtet.
  • In dem Ausführungsbeispiel der Lambdasonde gemäß Fig. 15 und 16 ist zusätzlich auch die Zuleitung 32 zur Referenzelektrode 16 in zwei Zuleitungspfade 321 und 322 unterteilt. Die Zuleitungspfade 321, 322 zur Referenzelektrode 16 und die Zuleitungspfade 331, 332 zur Nernstelektrode 15 sind symmetrisch angeordnet und jeweils ein Paar aus einem Zuleitungspfad zur Referenzelektrode 16 und einem Zuleitungpfade zur Nernstelektrode 15 einer Anschlußleitung zugeordnet. Wie aus Fig. 16 zu ersehen ist, ist der Zuleitungspfad 332 zur Nernstelektrode 15 zwischen dem Zuleitungspfad 322 zur Referenzelektrode 16 und der Anschlußleitung 31 des Heizelements 24 und der Zuleitungspfad 331 zur Nernstelektrode 15 zwischen dem Zuleitungspfad 321 zur Referenzelektrode 16 und der Anschlußleitung 30 des Heizelements 24 angeordnet.
  • In dem Ausführungsbeispiel der Lambdasonde gemäß Fig. 17-19 wird der Referenzgaskanal 22 von der Zuleitung 32 der Referenzelektrode 16 gebildet, indem die Zuleitung 32 aus Elektrodenpaste gefertigt ist, die porös sintert. Die Zuleitung 32 ist in einer elektrischen Isolierung 34 aus Al2O3 eingebettet, d. h. allseitig von der Isolierung 34 umschlossen (Fig. 18). Die Zuleitung 32 ist wesentlich schmaler bemessen als die Zuleitung 33 der Nernstelektrode 15 und mittig zu dieser angeordnet, wobei die Zuleitung 33 die beiden Anschlußleitungen 30, 31 des Heizelements 24 weitgehend überdeckt. Die Referenzelektrode 16 selbst ist mit Ausnahme ihrer an der oberen Schicht 17, also der Pumpfolie 17, anliegenden Oberfläche von einer Isolation 37 aus dem gleichen Material wie die Isolierung 34 umgeben, so daß sie gegenüber dem unterhalb verlaufenden Abschnitt der Zuleitung 33 der Nernsteleketrode 15 elektrisch isoliert ist (Fig. 19). Die Zuleitung 33 der Nernstelektrode 15 benötigt keine Isolierung und liegt unmittelbar auf den Festelektrolyten auf (Fig. 18 und 19).
  • In einer Abänderung der beschriebenen planaren Breitband- Lambdasonden kann die Zwischenschicht 19 im Schichtverbund entfallen, so daß sich eine geringere Dicke der Sonde ergibt oder aber die obere und untere Schicht 17, 20 auf dem gleich dicken Substrat hergestellt werden können.

Claims (22)

1. Sensor zur Bestimmung der Konzentration einer Gaskomponente in einem Gasgemisch, insbesondere planare Breitband-Lambdasonde zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine, mit mindestens einer eine dem Gasgemisch ausgesetzte, äußere Pumpelektrode (12) und eine in einem Meßraum (21) angeordnete, innere Pumpelektrode (13) aufweisenden Pumpzelle (11) und mit mindestens einer eine im Meßraum (21) angeordnete Nernstelektrode (25) und eine in einem vom Meßraum (21) getrennten Referenzgaskanal (22) angeordnete Referenzelektrode (16) aufweisenden Konzentrations- oder Nernstzelle (15), die in einem Verbund aus aufeinanderliegenden Festelektrolytschichten ausgebildet sind, von denen eine obere Schicht (17) auf voneinander abgekehrten Flächen die Pumpelektroden (12, 13) trägt, eine mittlere Schicht (18) den Meßraum (21) und den Referenzgaskanal (822) sowie zu der inneren Pumpelektrode (13) und der Nernst- und Referenzelektrode (15, 16) führende, elektrische Zuleitungen (32, 33) enthält und eine untere Schicht (20) ein mit zwei elektrischen Anschlußleitungen (30, 31) in einer Isolierung (23) eingebettetes Heizelement (24) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (32, 33) zu den Elektroden (16, 15) der Nernstzelle (14) in einer zu den Schichten parallelen Ebene parallel nebeneinander und symmetrisch zu mindestens einer der beiden Anschlußleitungen (30, 31) des Heizelements (24) verlaufen.
2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (32, 33) der Nernstzelle (14) und die Anschlußleitungen (30, 31) des Heizelements (24) als breite, flache Leiterbahnen ausgebildet sind.
3. Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (32, 33) zur Nernstzelle (14) spiegelsymmetrisch zu einer senkrecht zu den Schichten (17-20) verlaufenden Mittelebene (35) der mindestens einen Anschlußleitung (31) des Heizelements (24) verlaufen.
4. Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (32, 33) zur Nernstzelle (14) oberhalb der mindestens einen Anschlußleitung (31) des Heizelements (24), diese mindestens teilweise überdeckend, liegen.
5. Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (32, 33) zur Nernstzelle (14) oberhalb der mindestes einen Anschlußleitung (31) des Heizelements (24) beidseitig dieser liegen.
6. Sensor nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (32) der Referenzelektrode (16) näher zum Referenzgaskanal (22) liegt als die Zuleitung (38) der Nernstelektrode (15) oder im Referenzgaskanal (22) selbst verläuft.
7. Sensor nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung des Heizstrom das Heizelement (24) über eine Anschlußleitung getaktet geschaltet wird und daß die nicht geschaltete Anschlußleitung des Heizelements (24) die den Zuleitungen (32, 33) zur Nernstzelle (14) räumlich zugeordnete Anschlußleitung (31) bildet.
8. Sensor nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Zuleitungen (32, 33) der Nernstzelle (14) in zwei parallele Zuleitungspfade (321, 322, 331, 332) aufgeteilt ist und daß jeweils ein Paar von Zuleitungspfaden, das aus einem Zuleitungspfad (331 bzw. 332) zur Nernstelektrode (15) und einem Zuleitungspfad (321 bzw. 322) zur Referenzelektrode (16) besteht, einer Anschlußleitung (30, 31) zugeordnet ist, wobei in jedem Zuleitungspfadpaar die Zuleitungspfade (321 bzw. 322) zur Referenzelektrode (16) näher zum Referenzgaskanal (22) liegen.
9. Sensor zur Bestimmung der Konzentration einer Gaskomponente in einem Gasgemisch, insbesondere planare Breitband-Lambdasonde zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine, mit mindestens einer eine dem Gasgemisch ausgesetzte, äußere Pumpelektrode (12) und eine in einem Meßraum (21) angeordnete, innere Pumpelektrode (13) aufweisenden Pumpzelle (11) und mit mindestens einer eine im Meßraum (21) angeordnete Nernstelektrode (25) und eine in einem vom Meßraum (21) getrennten Referenzgaskanal (22) angeordnete Referenzelektrode (16) aufweisenden Konzentrations- oder Nernstzelle (15), die in einem Verbund aus aufeinanderliegenden Festelektrolytschichten ausgebildet sind, von denen eine obere Schicht (17) auf voneinander abgekehrten Flächen die Pumpelektroden (12, 13) trägt, eine mittlere Schicht (18) den Meßraum (21) und den Referenzgaskanal (22) sowie zu der inneren Pumpelektrode (13) und der Nernst- und Referenzelektrode (15, 16) führende, elektrische Zuleitungen (32, 33) enthält und eine untere Schicht (20) ein mit zwei elektrischen Anschlußleitungen (30, 31) in einer Isolierung (23) eingebettetes Heizelement (24) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (32, 33) der Nernstzelle (14) so angeordnet sind, daß die Zuleitung (33) zur Nernstelektrode (15) eine Abschirmung für die Zuleitung (32) zur Referenzelektrode (16) gegenüber den Anschlußleitungen (30, 31) des Heizelements (24) bildet.
10. Sensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (32, 33) der Nernstzelle (14) und die Anschlußleitungen (30, 31) des Heizelements (24) als breite, flache Leiterbahnen ausgebildet ist.
11. Sensor nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (32, 33) der Nernstzelle (14) parallel übereinander so verlaufen, daß die Zuleitung (33) der Nernstelektrode (15) zwischen der Zuleitung (32) zur Referenzelektrode (16) und der Anschlußleitung (21) des Heizelements (24) liegt.
12. Sensor nach einem der Ansprüche 9-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (33) zur Nernstelektrode (15) der Nernstzelle (14) eine die Referenzelektrode (16) überdeckende Zusatzfläche (36) aufweist.
13. Sensor nach einem der Ansprüche 9-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (33) zur Nernstelektrode (15) in zwei parallele Zuleitungspfade (331, 332) aufgeteilt ist, von denen jeweils einer oberhalb einer Anschlußleitung (30, 31) des Heizelements (24) längs dieser verläuft.
14. Sensor nach einem der Ansprüche 9-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (33, 32) der Nernstzelle (14) jeweils in zwei parallele Zuleitungspfade (321, 322, 331, 332) aufgeteilt sind und daß die Anordnung der Zuleitungspfade (321, 322, 331, 332) so getroffen ist, daß jeweils ein Zuleitungspfad (331 bzw. 332) zur Nernstelektrode (15) zwischen einer der beiden Anschlußleitungen (30, 31) des Heizelements (24) und einem Zuleitungspfad (321 bzw. 322) zur Referenzelektrode (16) liegt.
15. Sensor nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (32, 33) der Nernstzelle (14) in einer elektrischen Isolierung (34) eingebettet sind.
16. Sensor nach einem der Ansprüche 9-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (32) der Referenzelektrode (16) aus porös gesinterter Elektrodenpaste besteht und zugleich den Referenzgaskanal (22) bildet.
17. Sensor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (33) der Nernstelektrode (15) wesentlich breiter bemessen ist als die Zuleitung (32) der Referenzelektrode (16) und daß die Zuleitung (32) der Referenzelektrode (16) mittig zur Zuleitung (33) der Nernstelektrode (15) angeordnet ist.
18. Sensor nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (32) der Referenzelektrode (16) in einer elektrischen Isolierung (34) eingebettet ist.
19. Sensor nach einem der Ansprüche 16-18, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzelektrode (16) mit Ausnahme ihrer an der oberen Schicht (17) anliegenden Oberfläche von einer elektrischen Isolation (37) umgeben ist.
20. Sensor nach einem der Ansprüche 1-19, dadurch gekennzeichnet, daß die Nernstelektrode (15) der Nernstzelle (14) und die innere Pumpelektrode (13) der Pumpzelle (11) auf gleichem Potential liegen und die Zuleitung (33) zur Nernstelektrode (15) zugleich die Zuleitung zur inneren Pumpelektrode (13) bildet.
21. Sensor nach Anspruch 15 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung (34) aus Aluminiumoxid (Al2O3) besteht.
22. Sensor nach einem der Ansprüche 1-21, dadurch gekennzeichnet, daß die Festelektrolytschichten (17-20) aus einem Mischoxid aus Zirkondioxid (ZrO2) und Yttriumoxid (Y2O3) bestehen.
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