DE102004029375A1

DE102004029375A1 - Method for calibrating a sensor element for a limiting current probe

Info

Publication number: DE102004029375A1
Application number: DE200410029375
Authority: DE
Inventors: Harald Guenschel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-06-17
Filing date: 2004-06-17
Publication date: 2006-01-05
Also published as: WO2005124330A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Kalibrieren eines Sensorelements für eine Grenzstromsonde angegeben, die eine Pumpzelle mit zwei Pumpelektroden (18, 19) aufweist, von denen eine innere Pumpelektrode (18) durch eine poröse Diffusionsbarriere (21) vom Messgas abgeschirmt ist. Zum hochgenauen Abgleich des Diffusionswiderstand der Diffusionsbarriere (21) auf einen Vorgabewert wird bei der Fertigung des Sensorelements die Diffusionsbarriere (21) mit einem solchen Diffusionswiderstand ausgelegt, dass bei Einhaltung aller Fertigtoleranzen am endgefertigten und gesinterten Sensorelement ein unter einem Vorgabewert liegender Grenzstrom über die Pumpzelle fließt. Durch gerichtetes Mikrosandstrahlen der Diffusionsbarriere (21) wird deren Diffusionswiderstand auf den für den Vorgabewert des Grenzstroms erforderlichen Wert reduziert (Fig. 1).It a method for calibrating a sensor element for a limiting current probe is given, which has a pumping cell with two pumping electrodes (18, 19), of an inner pumping electrode (18) through a porous diffusion barrier (21) is shielded from the sample gas. For highly accurate adjustment of the diffusion resistance the diffusion barrier (21) to a default value is in the production of the sensor element, the diffusion barrier (21) with such a Diffusion resistance designed to comply with all manufacturing tolerances on finished and sintered sensor element below a default value overlying limit current the pump cell flows. By directed micro sandblasting of the diffusion barrier (21) whose diffusion resistance is set to that for the default value of the limiting current required value reduced (Fig. 1).

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Kalibrieren eines Sensorelements für eine Grenzstromsonde zur Bestimmung der Konzentration einer Gaskomponente in einem Gasgemisch, insbesondere für eine planare Breitband-Lambdasonde zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Abgas von Brennkraftmaschinen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention is based on a method for calibrating a sensor element for a limit current probe for determining the concentration of a gas component in a gas mixture, especially for a planar broadband lambda probe for determining the oxygen concentration in the exhaust gas of internal combustion engines, according to the preamble of the claim 1.

Bei Sensorelementen für Grenzstromsonden oder Zweizellen-Grenzstromsonden, auch Breitband-Lambdasonden genannt, zur Messung der Sauerstoffkonzentration im Abgas von Brennkraftmaschinen wird die Diffusionsbarriere, die die innere Pumpelektrode einer Pumpzelle zusammen mit einer Mess- oder Nernstelektrode einer Nernstzelle vom Abgas trennt, im Siebdruckverfahren mit definierter Schichtdicke hergestellt, wobei die Schichtdicke im Fertigungsprozess kontrolliert wird. Damit erhält die Diffusionsbarriere einen bestimmten Diffusionswiderstand, der z.B. über den Grenzstrom an Luft bei Sauerstoffabzug aus dem die innere Pumpelektrode und die Messelektrode einschließenden, durch die Diffusionsbarriere vom Abgas getrennten Hohl- oder Meßgasraum bestimmt werden kann. Dieser Diffusionswiderstand bestimmt die Empfindlichkeit der Sonde.at Sensor elements for Limit current probes or two-cell limit current probes, including broadband lambda probes called, for measuring the oxygen concentration in the exhaust gas of internal combustion engines becomes the diffusion barrier, which is the inner pumping electrode of a Pump cell together with a measuring or Nernst electrode of a Nernst cell separated from the exhaust gas, in the screen printing process with a defined layer thickness produced, with the layer thickness controlled in the manufacturing process becomes. With it the diffusion barrier a certain diffusion resistance, the e.g. above the limiting flow of air at oxygen extraction from the inner pumping electrode and the measuring electrode enclosing, through the diffusion barrier from the exhaust gas separated hollow or sample gas space can be determined. This diffusion resistance determines the sensitivity the probe.

Die Schichtdicke der Diffusionsbarriere unterliegt jedoch Fertigungsschwankungen, die insbesondere noch durch den Sinterprozeß, dem das Sensorelement am Ende seiner Herstellung unterzogen wird, verstärkt werden, so dass der von der Pumpzelle gelieferte Grenzstrom bei unterschiedlichen Chargen der Sensorelemente nicht unerheblich schwankt. Zur Herstellung der geforderten Messgenauigkeit müssen daher die endgefertigten und gesinterten Sensorelemente einer Kalibrierung unterzogen werden, also ein Abgleich des Sensorelements so vorgenommen werden, dass sich der geforderte Grenzstrom einstellt.The Layer thickness of the diffusion barrier, however, is subject to manufacturing fluctuations, in particular still by the sintering process, the sensor element on End of its manufacture is to be reinforced, so that of the pump cell supplied limit current at different batches the sensor elements varies considerably. For the production of required measuring accuracy must hence the finished and sintered sensor elements of a calibration be subjected, so made an adjustment of the sensor element so be that sets the required limit current.

Bei einem bekannten Verfahren zur Kalibrierung des Sensorelements ( DE 198 17 012 A1 ) wird ein Gaszutrittsloch, das im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Festelektrolyten durch diesen hindurchgeführt ist und das im Endbereich von der Diffusionsbarriere umschlossen ist, gezielt im Durchmesser vergrößert, wodurch der Diffusionswiderstand der Diffusionsbarriere linear einstellbar ist. Hierzu wird zunächst eine Charge identischer, nicht gesinterter Sensorelemente ohne Gaszutrittsloch hergestellt, aus der ein Sensorelement ausgewählt wird. In das ausgewählte Sensorelement wird ein Gaszutrittsloch mit einem definierten Durchmesser eingebracht und das Sensorelement anschließend gesintert. An dem ausgewählten, gesinterten Sensorelement wird der Grenzstrom bei einer vorgewählten Pumpspannung gemessen und der Zielwert des gemessenen Grenzstroms durch Vergrößern des Durchmessers des Gaszutrittslochs abgeglichen. Mit dem so gefundenen optimierten Durchmesser des Gaszutrittslochs werden die Gaszutrittslöcher in den übrigen Sensorelementen der Charge gebohrt und die Sensorelemente anschließend gesintert.In a known method for calibrating the sensor element ( DE 198 17 012 A1 ), a gas inlet hole, which is passed therethrough substantially perpendicular to the surface of the solid electrolyte and which is enclosed in the end region of the diffusion barrier, selectively increased in diameter, whereby the diffusion resistance of the diffusion barrier is linearly adjustable. For this purpose, a batch of identical, non-sintered sensor elements without gas access hole is first prepared, from which a sensor element is selected. In the selected sensor element, a gas inlet hole is introduced with a defined diameter and the sensor element is then sintered. On the selected sintered sensor element, the limit current is measured at a preselected pumping voltage and the target value of the measured limit current is adjusted by increasing the diameter of the gas access hole. With the thus found optimized diameter of the gas access hole, the gas access holes in the remaining sensor elements of the batch are drilled and the sensor elements are subsequently sintered.

Bei einem ebenfalls bekannten Verfahren zum Kalibrieren oder Justieren eines Gasfühlers, bei dem die Konzentration eines Gases mit Hilfe eines der Gasdiffusionsbegrenzung dienenden, porösen Körpers ermittelt wird ( DE 36 42 409 A1 ), wird der poröse Körper mit einem flüssigen Imprägniermittel imprägniert, das eine Komponente enthält, die an dem porösen Körper haftet oder mit diesem eine Bindung eingeht, wodurch die Porosität des Körpers reduziert und damit dessen Diffusionswiderstand erhöht wird. Der poröse Körper besteht aus Aluminiumoxid (Al₂O₃), Mullit oder Spinell, deren Porosität durch Einstellen von Faktoren, wie der Korngröße und dem Grad der Feuerfestigkeit, variiert werden kann. Das flüssige Imprägniermittel ist eine Lösung eines Metallsalzes oder einer Siliziumverbindung in koloidalem Zustand oder eine Lösung einer organometallischen Verbindung. Verwendbare Metallsalze sind Nitrate, Sulfate oder Chloride von Metallen. Bevorzugt wird Al(NO₃)₃ oder CaCl₂ verwendet. Das Imprägnieren erfolgt durch Tauchen des Gasfühlers in das Imprägniermittel.In a likewise known method for calibrating or adjusting a gas sensor, in which the concentration of a gas is determined by means of a porous body serving for gas diffusion limitation ( DE 36 42 409 A1 ), the porous body is impregnated with a liquid impregnating agent containing a component which adheres to or bonds with the porous body, thereby reducing the porosity of the body and thereby increasing its diffusion resistance. The porous body is made of alumina (Al ₂ O ₃ ), mullite or spinel, whose porosity can be varied by adjusting factors such as grain size and degree of refractoriness. The liquid impregnating agent is a solution of a metal salt or a silicon compound in a colloidal state or a solution of an organometallic compound. Useful metal salts are nitrates, sulfates or chlorides of metals. Preference is given to using Al (NO ₃ ) ₃ or CaCl ₂ . The impregnation takes place by immersing the gas sensor in the impregnating agent.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Kalibrieren eines Sensorelements für eine Grenzstromsonde mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass durch das Mikrosandstrahlen der Diffusionsbarriere das Sensorelement recht einfach und hochgenau auf den geforderten Grenzstrom abgeglichen werden kann. Bei der Bearbeitung der Diffusionsbarriere werden keine thermischen Spannungen in das bearbeitete Material eingebracht, so dass in der Gaseintrittsfläche der Diffusionsbarriere keine Mikrorisse thermodynamisch induziert werden, die eine Signaldrift zur Folge hätten. Das Mikrosandstrahlen mittels einer Mikrodüse erfordert nur geringen Fertigungsaufwand und ist im Hinblick auf geringe Fertigungskosten sehr attraktiv. Das Mikrosandstrahlen lässt sich sowohl bei ringförmigen als auch ebenen Ausführungsformen der Diffusionsbarriere anwenden.The inventive method for calibrating a sensor element for a limit current probe with The features of claim 1 has the advantage that by the micro sandblasting the diffusion barrier the sensor element quite simple and highly accurate can be adjusted to the required limit current. In the Processing of the diffusion barrier will be no thermal stresses in the machined material introduced so that in the gas inlet surface of Diffusion barrier no microcracks are thermodynamically induced, which would cause a signal drift. The micro sand blasting by means of a micro nozzle requires only little manufacturing effort and is very attractive in terms of low manufacturing costs. The micro sandblasting leaves itself in both annular as well as planar embodiments apply the diffusion barrier.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens möglich.By in the further claims listed activities are advantageous developments and improvements of the claim 1 specified method possible.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bei der Fertigung die Diffusionsbarriere mit einer größeren Schichtdicke ausgelegt als sie für den geforderten Grenzstrom erforderlich wäre und am endgefertigten und gesinterten Sensorelements mittels des Mikrosandstrahlens Schichtmaterial von der Diffusionsbarriere abgetragen.According to one preferred embodiment of Invention is in manufacturing the diffusion barrier with a larger layer thickness designed as for you the required limit current would be required and on the finished and sintered sensor element by means of the micro-sandblasting layer material removed from the diffusion barrier.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird bei der Fertigung des Sensorelements die Diffusionsbarriere mit einer weitgehend gasdichten Abdeckschicht, vorzugsweise aus yttriumstabilisiertem Zirkonoxid oder Aluminiumoxid, versehen und am endgefertigten und gesinterten Sensorelement mittels des Mikrosandstrahlens die Abdeckschicht partiell geöffnet.According to one alternative embodiment of the Invention becomes the diffusion barrier in the manufacture of the sensor element with a largely gas-tight cover layer, preferably made of yttrium-stabilized zirconia or alumina, and provided on the finished and sintered sensor element by means of microsandblasting the cover partially opened.

Zeichnungdrawing

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels eines Sensorelements in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:The Invention is based on an embodiment shown in the drawing a sensor element in the following description. It demonstrate:

1 einen Querschnitt eines endgefertigten und gesinterten Sensorelements in Verbindung mit einer Mikrodüse während des Kalibriervorgangs des Sensorelements, 1 a cross section of a finished and sintered sensor element in conjunction with a micro nozzle during the calibration process of the sensor element,

2 eine gleiche Darstellung wie in 1 des kalibrierten Sensorelements. 2 a same representation as in 1 of the calibrated sensor element.

Beschreibung des Ausführungsbeispielsdescription of the embodiment

Das in der Zeichnung schematisch im Querschnitt dargestellte Sensorelement für eine Grenzstromssonde zur Bestimmung der Konzentration einer Gaskomponente in einem Gasgemisch wird beispielsweise in einer Breitband-Lambdasonde zur Messung der Sauerstoffkonzentration im Abgas von Brennkraftmaschinen eingesetzt, wie sie in der DE 199 41 051 A1 in Aufbau und Wirkungsweise beschrieben ist. Das Sensorelement weist eine Keramikkörper 10 aus einer Mehrzahl von Sauerstoffionen leitenden Festelektrolytschichten 11 – 14 auf, die aus yttriumstabilisiertem Zirkoniumoxid (ZrO₂) bestehen und zu dem Keramikkörper 10 durch Sintern zusammenlaminiert sind. Im Sensorelement sind zwei Gasräume ausgebildet, und zwar ein Messgasraum 15 und ein hier nicht zu sehender Referenzgaskanal. Beide Gasräume sind in der gleichen Festelektrolytschicht 12 angeordnet und durch einen Abschnitt der Festelektrolytschicht 12 voneinander getrennt. Im Referenzkanal ist eine Referenzelektrode angeordnet, die einem Referenzgas, z.B. Luft, ausgesetzt ist. Der kreisringförmig ausgebildete Messgasraum 15 steht über ein die Festelektrolytschicht 11 durchdringendes und in der Festelektrolytschicht 12 einen wesentlich größeren Durchmesser aufweisendes Gaszutrittsloch 16 mit dem Abgas in Verbindung, dem die Sonde im Betrieb ausgesetzt ist. Im Messgasraum 16 ist eine ringförmige Messelektrode 17, die auf der Festelektrolytschicht 13 aufgedruckt ist, sowie eine dieser gegenüberliegende, ringförmige innere Pumpelektrode 18 angeordnet, die auf der Festelektrolytschicht 11 aufgedruckt ist. Die Messelektrode 17 bildet zusammen mit der Referenzelektrode eine Nernst- oder Konzentrationszelle, und die innere Pumpelektrode 18 bildet zusammen mit einer außen auf der Festelektrolytschicht 11 aufgebrachten, kreisringförmigen äußeren Pumpelektrode 19 eine Pumpzelle. Die äußere Pumpelektrode 19 ist von einer porösen Schutzschicht 20 bedeckt. Das Gaszutrittsloch 16 ist mit einem porösen Material, z.B. Zirkoniumoxid (ZrO₂) oder Aluminiumoxid (Al₂O₃) gefüllt, das eine Diffusionsbarriere 21 zwischen dem Abgas und den Messgasraum 15 bildet. Zur Erzeugung der porösen Struktur der Diffusionsbarriere 21 sind dem Zirkoniumoxid oder Aluminiumoxid sog. Porenbildner, z.B. Thermalrusspulver oder Glaskohle, die beim Sinterprozess ausbrennen, und/oder ausdampfende Komponenten, z.B. Theobromin oder Amoniumcarbonat und/oder thermisch zersetzbare Komponenten beigemischt. Alle Elektroden 17, 18, 19 bestehen aus eine katalytisch aktiven Material, beispielsweise Platin, wobei das Elektrodenmaterial als Cermit eingesetzt wird, um mit den Festelektrolytschichten 11 – 14 zu versintern. Alle Elektroden 15 – 17 sind mit einer hier nicht dargestellten Leiterbahn kontaktiert. Zwischen den Festelektrolytschichten 13 und 14 ist ein elektrischer Widerstandsheizer 22 angeordnet, der in einer elektrischen Isolation 23, die beispielsweise aus Aluminiumoxid (Al₂O₃) besteht, eingebettet ist. Die Isolation 23 ist von einem Rahmen 24 aus dem gleichen Material wie die Festelektrolytschichten 11 – 14 umgeben. Mittels des Widerstandsheizers 22 wird das Sensorelement auf die entsprechende Betriebstemperatur von beispielsweise 750°C erwärmt.The sensor element shown schematically in cross-section in the drawing for a limit current probe for determining the concentration of a gas component in a gas mixture is used for example in a broadband lambda probe for measuring the oxygen concentration in the exhaust gas of internal combustion engines, as described in the DE 199 41 051 A1 in structure and mode of action is described. The sensor element has a ceramic body 10 from a plurality of oxygen ion conductive solid electrolyte layers 11 - 14 consisting of yttrium-stabilized zirconia (ZrO ₂ ) and the ceramic body 10 laminated together by sintering. In the sensor element two gas chambers are formed, namely a sample gas space 15 and a reference gas channel not to be seen here. Both gas spaces are in the same solid electrolyte layer 12 arranged and through a portion of the solid electrolyte layer 12 separated from each other. In the reference channel, a reference electrode is arranged, which is exposed to a reference gas, eg air. The annular measuring gas space 15 stands over a solid electrolyte layer 11 penetrating and in the solid electrolyte layer 12 a much larger diameter having gas inlet hole 16 associated with the exhaust gas to which the probe is exposed during operation. In the sample gas room 16 is an annular measuring electrode 17 on the solid electrolyte layer 13 is printed, and one of these opposite, annular inner pumping electrode 18 arranged on the solid electrolyte layer 11 is printed. The measuring electrode 17 forms together with the reference electrode a Nernst or concentration cell, and the inner pumping electrode 18 forms together with an outside on the solid electrolyte layer 11 applied, annular outer pumping electrode 19 a pump cell. The outer pump electrode 19 is from a porous protective layer 20 covered. The gas entry hole 16 is filled with a porous material, eg zirconium oxide (ZrO ₂ ) or aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ), which is a diffusion barrier 21 between the exhaust gas and the sample gas space 15 forms. To create the porous structure of the diffusion barrier 21 The zirconium oxide or aluminum oxide are known as pore formers, for example, thermal black powder or glassy carbon, which burn out during the sintering process, and / or evaporating components, eg, theobromine or ammonium carbonate and / or thermally decomposable components. All electrodes 17 . 18 . 19 consist of a catalytically active material, such as platinum, wherein the electrode material is used as Cermit to with the solid electrolyte layers 11 - 14 to be sintered. All electrodes 15 - 17 are contacted with a conductor, not shown here. Between the solid electrolyte layers 13 and 14 is an electrical resistance heater 22 arranged in an electrical isolation 23 , which consists for example of alumina (Al ₂ O ₃ ) is embedded. The isolation 23 is from a frame 24 from the same material as the solid electrolyte layers 11 - 14 surround. By means of the resistance heater 22 the sensor element is heated to the appropriate operating temperature of for example 750 ° C.

Um den Diffusionswiderstand der porösen Diffusionsbarriere 21, der für die Empfindlichkeit des Sensorelements im späteren Betrieb von wesentlicher Bedeutung ist, abgleichen, trimmen oder kalibrieren zu können, wird bei der Fertigung des Sensorelements die Diffusionsbarriere 21 so ausgelegt, dass bei Einhaltung aller Fertigungstoleranzen ihr Diffusionswiderstand im endgefertigten und gesinterten Sensorelement einen Grenzstrom an einem Referenzgas, z.B. an Luft, über die Pumpzelle fließen lässt, der unterhalb eines Vorgabewerts liegt, also für einen einwandfreien Betrieb des Sensorelements zu klein ist. Nunmehr wird, während das Sensorelement mittels Regelelektronik auf eine konstante Betriebstemperatur geregelt wird, durch gerichtetes Mikrosandstrahlen der Diffusionsbarriere der Diffusionswiderstand der Diffusionsbarriere auf den Vorgabewert reduziert, was durch laufende Messung des über die Pumpzelle fließenden Grenzstroms festgestellt wird.To the diffusion resistance of the porous diffusion barrier 21 , which is for the sensitivity of the sensor element in subsequent operation is essential to match, trim or calibrate, is the diffusion barrier in the manufacture of the sensor element 21 designed so that, in compliance with all manufacturing tolerances their diffusion resistance in the finished and sintered sensor element can flow a limiting current to a reference gas, for example, in air over the pumping cell, which is below a default value, that is too small for proper operation of the sensor element. Now, while the sensor element is controlled by control electronics to a constant operating temperature, the diffusion resistance of the diffusion barrier is reduced to the default value by directed micro-sandblasting of the diffusion barrier, which is determined by continuous measurement of the limiting current flowing across the pump cell.

Für das Sandstrahlen werden Mikrosandstrahlpartikel 28, beispielsweise aus Siliziumcarbid (SiC), Aluminiumoxid (Al₂O₃) und/oder Zirkoniumoxid (ZrO₂) verwendet, die auf Betriebstemperatur des Sensorelements aufgeheizt werden und über eine Mikrodüse 27 mit einem Durchmesser von beispielsweise 0,5 mm gerichtet auf die Diffusionsbarriere 21 aufgeblasen werden (1). Das Sensorelement wird hierbei mit einer Metallmaske 25 abgedeckt, die auf die Schutzschicht 20 aufgelegt wird und im Bereich des Gaszutrittslochs 16 eine Aussparung 26 aufweist, durch die hindurch die Mikrodüse 27 die Mikrosandstrahlpartikel 28 auf die im Gaszutrittsloch 16 freie Oberfläche der Diffusionsbarriere 21 aufbläst. Zum Aufblasen wird vorzugsweise Druckluft verwendet, die aus Gründen der hohen Sensorempfindlichkeit einen Sauerstoffpartialdruck von 21 kPa aufweist, wie er üblicherweise bei Flaschengas zu finden ist. Dase Mikrosandstrahlen erfolgt solange, bis soviel Material von der Diffusionsbarriere 21 abgetragen ist, dass der über die Pumpzelle fließende Grenzstrom exakt dem Vorgabewert entspricht.For sandblasting, micro sand blasting particles are used 28 For example, from silicon carbide (SiC), alumina (Al ₂ O ₃ ) and / or zirconium oxide (ZrO ₂ ) used, which are heated to operating temperature of the sensor element and a micro nozzle 27 with a diameter of, for example, 0.5 mm directed at the diffusion barrier 21 to be inflated ( 1 ). The sensor element is in this case with a metal mask 25 covered on the protective layer 20 and in the area of the gas access hole 16 a recess 26 through which the micro nozzle 27 the micro sandblasting particles 28 on the in the gas access hole 16 free surface of the diffusion barrier 21 inflates. To inflate compressed air is preferably used, which has an oxygen partial pressure of 21 kPa, as it is commonly found in bottled gas for reasons of high sensitivity sensor. Dases micro sandblasting takes place until so much material from the diffusion barrier 21 is removed that the current flowing through the pump cell limit current exactly corresponds to the default value.

In 2 ist das kalibrierte bzw. abgeglichene Sensorelement dargestellt. Beim Mikrosandstrahlen werden durch Positionierunsicherheiten der Mikrodüse 27 und der Metallmaske 25 auch geringe Mengen des Materials der Festelektrolytschicht 11 abgetragen, jedoch ist die Abtragrate deutlich geringer als die der porösen Diffusionsbarriere 21 und hat keinen Einfluss auf die Sensorempfindlichkeit.In 2 the calibrated or calibrated sensor element is shown. In micro sandblasting are caused by positioning uncertainties of the micro nozzle 27 and the metal mask 25 even small amounts of the material of the solid electrolyte layer 11 removed, but the removal rate is significantly lower than that of the porous diffusion barrier 21 and does not affect the sensor sensitivity.

In einer Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird, um den Diffusionswiderstand der Diffusionsbarriere 21 zu erhöhen, die poröse Diffusionsbarriere 21 nicht mit einer größeren Schichtdicke als erforderlich versehen, sondern mit einer weitgehend gasdichten Abdeckschicht versehen. Das solchermaßen endgefertigte und gesinterte Sensorelement wird in der gleichen Weise wie vorstehend beschrieben mikrosandgestrahlt, und zwar derart, dass die Abdeckschicht partiell geöffnet wird. Die Öffnung der Abdeckschicht durch gerichteten Materialabtrag der Abdeckschicht wird in einem solchen Umfang vorgenommen, dass der sich ergebende Diffusionswiderstand der Diffusionsbarriere 21 einen über die Pumpelektrode fließenden Grenzstrom zulässt, der dem Vorgabewert entspricht.In a modification of the method according to the invention, the diffusion resistance is the diffusion barrier 21 to increase the porous diffusion barrier 21 not provided with a greater layer thickness than required, but provided with a largely gas-tight cover layer. The thus-finished and sintered sensor element is micro-sandblasted in the same manner as described above, in such a manner that the cover layer is partially opened. The opening of the cover layer by directed material removal of the cover layer is made to such an extent that the resulting diffusion resistance of the diffusion barrier 21 allows a current flowing through the pumping electrode limiting current that corresponds to the default value.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Kalibrieren kann bei allen amperometrisch messenden Gassensoren eingesetzt werden.The inventive method Calibration can be performed on all amperometric gas sensors be used.

Claims

Method for calibrating a sensor element for a limiting current probe for determining the concentration of a gas component in a gas mixture, in particular for a planar broadband lambda probe for determining the oxygen concentration in the exhaust gas of internal combustion engines, comprising a pump cell with two on an ion-conducting solid electrolyte ( 11 ) arranged pumping electrodes ( 18 . 19 ), of which an outer pumping electrode ( 19 ) exposable to the gas mixture and an inner pumping electrode ( 18 ) through a porous diffusion barrier ( 21 ) is separated from the gas mixture, characterized in that in the manufacture of the sensor element, the diffusion barrier ( 21 ) is designed with such a diffusion resistance, that adhering to all manufacturing tolerances on the finished and sintered sensor element, a lower than a preset value limiting current flows through the pumping cell, and that by directed micro-sandblasting of the diffusion barrier ( 21 ) the diffusion resistance is reduced to the resistance value required for the default value of the limit current.

Method according to claim 1, characterized in that the diffusion barrier ( 21 ) is designed with an increased layer thickness and by means of the micro-sandblasting material from the diffusion barrier ( 21 ) is removed.

Method according to claim 1, characterized in that the diffusion barrier ( 21 ) is provided with a largely gas-tight cover layer and that by means of the micro-sandblast the cover layer is partially opened.

A method according to claim 3, characterized in that zirconium oxide (ZrO ₂ ) or aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ) is used for the covering layer.

Method according to one of claims 1 - 4, characterized that for The sand blasting micro sandblasting particles used on the Operating temperature of the sensor element to be heated.

A method according to claim 5, characterized in that silicon carbonate (SiC), alumina (Al ₂ O ₃ ) and / or zirconium oxide (ZrO ₂ ) is used for the microsand beam particles.

A method according to claim 5 or 6, characterized in that the micro-sandblasting particles with compressed air on the diffusion barrier ( 21 ) are inflated.

A method according to claim 7, characterized in that the inflation through a diffusion barrier ( 21 ) releasing recess ( 26 ) a metal mask covering the sensor element ( 25 ) is made through.

A method according to claim 7 or 8, characterized in that the inflation by means of a Mi cabbage ( 27 ) is made.