DE102005018436A1 - Apparatus and method for operating a sensor element for determining the concentration of gas components in a gas mixture - Google Patents

Apparatus and method for operating a sensor element for determining the concentration of gas components in a gas mixture Download PDF

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Abstract

Eine Vorrichtung zum Betreiben eines Sensorelements (10) zur Bestimmung der Konzentration einer Gaskomponente in einem Gasgemisch, insbesondere der Konzentration von Sauerstoff im Abgas (16) von Brennkraftmaschinen, mit einer an einem Festelektrolyten (12) angeordneten ersten Elektrode (21), die über eine Diffusionsbarriere (15) dem Gasgemisch ausgesetzt ist, und mit einer am Festelektrolyten (12) angeordneten, einem Referenzgas ausgesetzten Elektrode (22), ist durch eine Schaltungsanordnung (50) gekennzeichnet, die in einer ersten Schaltstellung die dem Referenzgas ausgesetzte Elektrode (22) als Außenpumpelektrode (APE) betreibt und mit einem Pumpstrom (I¶P¶) beaufschlagt und die in einer zweiten pumpstromfreien Schaltstellung die dem Referenzgas ausgesetzte Elektrode (22) als Referenzelektrode (RE) betreibt und die zwischen der ersten Elektrode (21) und der dem Referenzgas ausgesetzten Elektrode (22) anliegende Nernstspannung (U¶N¶) ermittelt.A device for operating a sensor element (10) for determining the concentration of a gas component in a gas mixture, in particular the concentration of oxygen in the exhaust gas (16) of internal combustion engines, having a first electrode (21) arranged on a solid electrolyte (12) Diffusion barrier (15) is exposed to the gas mixture, and arranged on a solid electrolyte (12) exposed to a reference electrode electrode (22), characterized by a circuit arrangement (50) in a first switching position, the reference gas exposed to the electrode (22) External pumping electrode (APE) operates and with a pumping current (I¶P¶) acted upon and operates in a second pumping current-free switching position exposed to the reference gas electrode (22) as a reference electrode (RE) and between the first electrode (21) and the reference gas Nernst voltage (U¶N¶) applied to the exposed electrode (22).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben eines Sensorelements zur Bestimmung der Konzentration einer Gaskomponente in einem Gasgemisch nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Sensorelements nach dem Oberbegriff des Anspruchs 4.The The invention relates to a device for operating a sensor element for determining the concentration of a gas component in a gas mixture according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates a method for operating such a sensor element according to the preamble of claim 4.

Aus der DE 103 16 645 A1 geht eine Vorrichtung zum Betreiben eines Gassensors hervor, der wenigstens eine Pumpzelle und eine Meßzelle aufweist. Hierbei wird ein Pumpstrom von einer Konstantstromquelle bereitgestellt, mit dem eine äußere Elektrode der Pumpzelle beaufschlagt wird. Die Konstantstromquelle stellt wenigstens zwei unterschiedliche Beträge des Pumpstroms bereit und/oder sieht einen wechselnden Betrieb mit Einschaltphasen und Ausschaltphasen vor, wobei die Dauer der Einschaltphasen/Ausschaltphasen vorgebbar ist. Die Vorrichtung kann weitestgehend in digitaler Schaltungstechnik realisiert und unterschiedlichen Anforderungen angepaßt werden. Ein solcher digitaler elektrochemischer Potentiostat weist gegenüber herkömmlichen Potentiostaten in analoger Schaltungstechnik unter anderem folgende Vorteile auf – eine erhöhte Genauigkeit, die dadurch realisiert wird, daß in den Schaltpausen, in denen der Sensor stromlos betrieben wird, die unbelastete Spannung der Nernstzelle gemessen wird. Damit ist eine genauere Einstellung des Nernstpotentials und damit eine genauere Sauerstoffkennlinie erzielbar. Schaltungsmaßnahmen zur Kompensation des IR-Fehleranteils können hierbei entfallen.From the DE 103 16 645 A1 shows a device for operating a gas sensor, which has at least one pumping cell and a measuring cell. In this case, a pumping current is provided by a constant current source, with which an outer electrode of the pumping cell is acted upon. The constant current source provides at least two different amounts of the pumping current and / or provides for alternating operation with switch-on phases and switch-off phases, wherein the duration of the switch-on / switch-off phases can be predetermined. The device can be implemented as far as possible in digital circuit technology and adapted to different requirements. Among other things, such a digital electrochemical potentiostat has the following advantages over conventional potentiostats in analog circuit technology - an increased accuracy, which is realized by measuring the unloaded voltage of the Nernst cell in the switching pauses in which the sensor is operated without current. Thus, a more accurate adjustment of the Nernst potential and thus a more accurate oxygen characteristic can be achieved. Circuit measures for compensation of the IR error component can be omitted here.

Dieser Sensor weist eine hohe Flexibilität auf, da alle Regelkreise auf einfache Weise durch Software realisierbar sind und daher geändert werden können, ohne daß Eingriffe in die Hardware erforderlich werden. Schließlich ist ein geringer Schaltungsbedarf vor Ort erforderlich, die Funktionalität kann ausgelagert werden, Messungen des Innenwiderstands entfallen vollständig, da der Innenwiderstand durch Messungen der Differenz an unbelasteter (ohne Pumpen) und belasteter (mit Pumpen) Nernstspannung bestimmt werden kann.This Sensor has a high flexibility, since all control circuits be easily implemented by software and therefore be changed can, without interference required in the hardware. Finally, there is a low circuit requirement required on site, the functionality can be outsourced, Internal resistance measurements are completely eliminated as the internal resistance by measurements of the difference in unloaded (without pumps) and loaded (with pumps) Nernst voltage can be determined.

Die aus der DE 103 16 645 A1 bekannte Vorrichtung zum Betreiben eines Gassensors ist ein Zweizellen-Grenzstromsensor. Ein solcher Gassensor erfordert wenigstens drei Elektroden-Zuleitungen mit dem entsprechenden Schaltungsaufwand. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Betreiben eines Gassensors der gattungsgemäßen Art dahingehend weiterzubilden, daß auch ein Einzellen-Grenzstromsensor mit der gleichen Genauigkeit wie ein Zweizellen-Grenzstromsensor betrieben werden kann. Neben einem wesentlich einfacheren Aufbau des Sensorelementes soll auch der Schaltungsaufwand erheblich reduziert werden.The from the DE 103 16 645 A1 Known apparatus for operating a gas sensor is a two-cell limit current sensor. Such a gas sensor requires at least three electrode leads with the corresponding circuit complexity. The object of the invention is to develop a device for operating a gas sensor of the generic type such that even a single-cell limit current sensor with the same accuracy as a two-cell limit current sensor can be operated. In addition to a much simpler design of the sensor element and the circuit complexity should be significantly reduced.

Die Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 4 angegebenen Merkmale gelöst.The The object is achieved by the in the independent claims 1 and 4 specified characteristics solved.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Grundidee der Erfindung ist es, die Zelle eines Einzellen-Grenzstromsensors abwechselnd als Pumpzelle und als Meßzelle zu betreiben. Hierzu ist eine Schaltungsanordnung vorgesehen, die in einer ersten Schaltstellung, die dem Referenzgas ausgesetzte Elektrode als Außenpumpelektrode betreibt und mit einem Pumpstrom beaufschlagt und die in einer zweiten, pumpstromfreien Schaltstellung, die dem Referenzgas ausgesetzte Elektrode als Referenzelektrode betreibt und die in diesem Fall zwischen der ersten Elektrode und der dem Referenzgas ausgesetzten Elektrode anliegende Nernstspannung ermittelt. Es wird also mit anderen Worten in den Luftreferenzkanal gepumpt, wobei die im Luftreferenzkanal angeordnete dem Referenzgas ausgesetzte und gewöhnlich als Referenzelektrode bezeichnete Elektrode während des Pumpens wie die äußere Pumpelektrode eines Zweizellen-Grenzstromsensors betrieben wird.The basic idea The invention is the cell of a single-cell current-limiting sensor to operate alternately as a pumping cell and as a measuring cell. For this a circuit arrangement is provided which in a first switching position, the electrode exposed to the reference gas operates as external pumping electrode and subjected to a pumping current and in a second, pump current free Switching position, the electrode exposed to the reference gas as a reference electrode operates and in this case between the first electrode and the Nernst voltage applied to the electrode exposed to the reference gas determined. In other words, it becomes the air reference channel pumped, the arranged in the air reference channel the reference gas exposed and ordinary electrode referred to as a reference electrode during pumping as the outer pumping electrode a two-cell limit current sensor is operated.

Bevorzugt wird dabei mit einem Konstantstrom gepumpt, wobei die Beaufschlagung mit einem intermittierenden Pumpstrom erfolgt. Dabei wird die dem Referenzgas ausgesetzte Elektrode vorzugsweise mit dem konstanten Pumpstrom in zyklisch ablaufenden Vorgängen impulsartig beaufschlagt. Der Innenwiderstand des Sensorelements wird hierbei aus der Differenz der Spannungen ermittelt, die jeweils zwischen der dem Referenzgas ausgesetzten Elektrode und der ersten Elektrode anliegen, während die dem Referenzgas ausgesetzte Elektrode mit dem Pumpstrom beaufschlagt wird und ohne Beaufschlagung mit dem Pumpstrom. Durch das Pumpen mit gewissermaßen Konstantstrom-Paketen ist es so möglich, in den Schaltpausen die "unbelastete" Nernstspannung zu messen, wobei aus der Differenz von "unbelasteter" (ohne Pumpen) und "belasteter" (mit Pumpen) Zellspannung bei bekanntem Konstantstrom der Innenwiderstand des Sensorelements bestimmt wird.Prefers is pumped with a constant current, the application takes place with an intermittent pumping current. Here is the the Reference gas exposed electrode preferably with the constant Pumping current applied in cyclic processes pulsed. The internal resistance of the sensor element is in this case the difference the voltages determined, each between the reference gas exposed electrode and the first electrode, while the The electrode exposed to the reference gas is supplied with the pumping current is and without exposure to the pumping current. By pumping with so to speak Constant current packets, it is so possible in the switching breaks the "unloaded" Nernst voltage too measure, where from the difference of "unloaded" (without pumps) and "loaded" (with pumps) cell voltage at known Constant current, the internal resistance of the sensor element is determined.

Hierdurch wird eine wesentlich höhere Genauigkeit der Sauerstoffpumpstromkennlinie im Vergleich mit an sich bekannten (Einzellen-)Sensorelementen erzielt, insbesondere wird wenigstens die gleiche Genauigkeit der Sauerstoffpumpstromkennlinie wie mit der aus der DE 103 16 645 A1 bekannten Vorrichtung zum Betreiben des Gassensors erzielt, gegenüber der eine Zuleitung und eine Kammer eingespart werden können. Darüber hinaus ist es möglich, sowohl im fetten als auch im mageren Bereich des Abgases zu messen.In this way, a substantially higher accuracy of the oxygen pump current characteristic is achieved in comparison with known (Einzellen-) sensor elements, in particular, at least the same accuracy of the oxygen pump current characteristic as with that of DE 103 16 645 A1 known device for operating the gas sensor achieved, opposite to a supply line and a chamber can be saved. In addition, it is possible to measure both the rich and the lean exhaust gas.

Als weiterer Vorteil ergibt sich eine verringerte λ = 1-Welligkeit. Hierunter wird ein dynamischer Monotoniebruch bei rampenförmiger Gasanregung um den Stöchiometriepunkt aufgrund des Nernstspannungswechsels an der äußeren Pumpelektrode verstanden, der ausbleibt, wenn sich diese im Luftreferenzkanal befindet.When Another advantage results in a reduced λ = 1 ripple. Below this is a dynamic monotonic rupture with ramped gas excitation around the stoichiometric point understood due to the Nernst voltage change at the outer pumping electrode, which is missing when it is in the air reference channel.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.Further Advantages and features of the invention are the subject of the following Description and the drawing of an embodiment.

Zeichnungdrawing

In der Zeichnung zeigen:In show the drawing:

1 schematisch ein von der Erfindung Gebrauch machendes Sensorelement zur Bestimmung der Konzentration von Sauerstoff im Abgas von Brennkraftmaschinen; 1 schematically a sensor element making use of the invention for determining the concentration of oxygen in the exhaust gas of internal combustion engines;

2 schematisch den Zeitverlauf der zwischen den Elektroden anliegenden Spannung bei λ = 1. 2 schematically the time course of the applied voltage between the electrodes at λ = 1.

Beschreibung eines Ausführungsbeispielsdescription an embodiment

Das in der Figur schematisch dargestellte Sensorelement zur Bestimmung der Konzentration einer Gaskomponente in einem Gasgemisch, insbesondere der Konzentration von Sauerstoff im Abgas von Brennkraftmaschinen, weist einen dem Abgas 16 der (nicht dargestellten) Brennkraftmaschine oder einem sonstigen Gasgemisch ausgesetzten, planaren Sensorkörper 10 auf. Der Sensorkörper 10 selbst umfaßt einen Festelektrolyten 12, z.B. eine mit Y2O3 stabilisierte ZrO2-Keramik, in dem ein beispielsweise quaderförmiger Hohlraum 13 ausgebildet ist. Der Hohlraum 13 steht über eine Diffusionsbarriere 15 mit dem Abgas 16 der Brennkraftmaschine in Verbindung.The sensor element shown schematically in the figure for determining the concentration of a gas component in a gas mixture, in particular the concentration of oxygen in the exhaust gas of internal combustion engines, has a the exhaust gas 16 the (not shown) internal combustion engine or other gas mixture exposed, planar sensor body 10 on. The sensor body 10 itself includes a solid electrolyte 12 , For example, a stabilized with Y 2 O 3 ZrO 2 ceramic in which, for example, a cuboid cavity 13 is trained. The cavity 13 is via a diffusion barrier 15 with the exhaust 16 the internal combustion engine in connection.

In dem Hohlraum 13 ist an dem Festelektrolyten 12 eine erste Elektrode 21 angeordnet. In dem Festelektrolyten 12 ist ferner ein weiterer Hohlraum 17 vorgesehen, der mit einer Referenzgasatmosphäre 18 verbunden ist. In dem zweiten Hohlraum 17 ist eine zweite Elektrode an dem Festelektrolyten 12 angeordnet, die dem Referenzgas 18 ausgesetzt ist. Die erste Elektrode 21 ist über eine Leitung 23 mit einer Schaltungsanordnung 50 verbunden, die zweite Elektrode 22 ist über eine Leitung 24 mit der Schaltungsanordnung 50 verbunden.In the cavity 13 is on the solid electrolyte 12 a first electrode 21 arranged. In the solid electrolyte 12 is also another cavity 17 provided with a reference gas atmosphere 18 connected is. In the second cavity 17 is a second electrode on the solid electrolyte 12 arranged the reference gas 18 is exposed. The first electrode 21 is over a line 23 with a circuit arrangement 50 connected, the second electrode 22 is over a line 24 with the circuit arrangement 50 connected.

In dem Festelektrolyten 12 ist des weiteren eine Heizeinrichtung 30 vorgesehen, die über Heizleitungen 31, 32 ebenfalls mit der Schaltungsanordnung 50 verbunden ist. Die Heizeinrichtung 30 heizt den Festelektrolyten 12 auf eine vorgebbare, für die Messung erforderliche Temperatur auf. Hierzu ist in der Schaltungsanordnung 50 eine an sich bekannte Steuerschaltung oder ein an sich bekanntes Steuerprogramm zur Bestimmung und Ausgabe einer Heizspannung UHeiz vorgesehen.In the solid electrolyte 12 is also a heater 30 provided by heating cables 31 . 32 also with the circuit arrangement 50 connected is. The heater 30 heats the solid electrolyte 12 to a predetermined temperature required for the measurement. This is in the circuit arrangement 50 a per se known control circuit or a per se known control program for the determination and output of a heating voltage U heating provided.

Das Sensorelement wird durch die Schaltungsanordnung 50 auf die nachfolgend beschriebene und anhand der in 2 beispielhaft erläuterte Weise angesteuert.The sensor element is determined by the circuit arrangement 50 to those described below and based on the in 2 activated exemplified way.

Nach Beaufschlagung der Heizeinrichtung 30 mit der Heizspannung UHeiz wird die dem Referenzgas ausgesetzte Elektrode 22 mit einem intermittierenden, konstanten Pumpstrom beaufschlagt. Die Elektrode 22 wird dabei – wie in 2 dargestellt – in zyklisch ablaufenden Vorgängen impulsartig mit dem konstanten Pumpstrom IP beaufschlagt, wobei in 2 die an der Elektrode 22 anliegende Spannung URE dargestellt ist, die sich aus dem Produkt des Pumpstroms IP und dem Innenwiderstand des Sensorelements Ri ergibt. Dabei können sowohl positive Spannungspulse als auch negative Spannungspulse von der Schaltungsanordnung 50 erfaßt werden. In 2 ist lediglich ein Ausschnitt der Messung, die über eine längere Meßzeit erfolgt, dargestellt. In dem Ausschnitt sind sieben positive und zwei negative Pulse dargestellt. Bei einer Luftzahl λ = 1 werden im Mittel gleich viele positive wie negative Pulse erfaßt. Bei einer von λ = 1 abweichenden Luftzahl entsteht dagegen ein Überschuß von positiven oder negativen Pulsen. Durch Zählen der positiven negativen Pulse kann auf an sich bekannte und aus der DE 103 16 645 A1 hervorgehende Weise die Luftzahl λ bestimmt werden.After exposure to the heater 30 with the heating voltage U Heiz is the electrode exposed to the reference gas 22 subjected to an intermittent, constant pumping current. The electrode 22 will be there - as in 2 shown in cyclic processes impulsively applied to the constant pumping current I P , wherein in 2 the at the electrode 22 voltage U RE is shown, which results from the product of the pumping current I P and the internal resistance of the sensor element R i . In this case, both positive voltage pulses and negative voltage pulses from the circuit arrangement 50 be detected. In 2 is only a section of the measurement, which takes place over a longer measurement time shown. The section shows seven positive and two negative pulses. With an air ratio λ = 1, the same number of positive and negative pulses are detected on average. On the other hand, with an air ratio deviating from λ = 1, an excess of positive or negative pulses arises. By counting the positive negative pulses can be known per se and from the DE 103 16 645 A1 Resulting way, the air ratio λ are determined.

In den pumpstromfreien Zeiten liegt zwischen der Elektrode 22 und der Elektrode 21 eine vorgebbare Spannung URE-IPE, die Nernstspannung UN an, die beispielsweise 450 mV beträgt. Aus der Differenz der Zellenspannung URE während des Pumpens und der in der pumpstromfreien Zeit anliegenden Spannung kann nun bei bekanntem Pumpstrom IP der Innenwiderstand Ri des Sensorelements 10 bestimmt werden: ΔU = UN + IP·Ri – UN = Ip·Ri. In the pump flow-free times lies between the electrode 22 and the electrode 21 a predeterminable voltage U RE-IPE , the Nernst voltage U N , which is for example 450 mV. From the difference of the cell voltage U RE during pumping and the voltage applied in the pump-current-free time, the internal resistance R i of the sensor element can now be known with the pumping current I P 10 be determined: Δ U = U N + I P · R i - U N = I p · R i ,

Das Sensorelement 10 wird – anders ausgedrückt – sowohl als Pumpzelle als auch als Meßzelle betrieben. Hierzu wird während des Pumpvorgangs in den auch als Luftreferenzkanal bezeichneten Hohlraum 17 gepumpt. Die in dem auch als Luftreferenzkanal bezeichneten Hohlraum 17 angeordnete zweite Elektrode 22, die auch als Referenzelek trode RE bezeichnet werden kann, wird während des Pumpens also als äußere Pumpelektrode APE betrieben. Während der Messung dagegen wird diese Elektrode 22 als Referenzelektrode RE betrieben, wohingegen die erste Elektrode 21 als innere Pumpelektrode IPE betrieben wird. Die Schaltungsanordnung 50 ermöglicht ein Umschalten zwischen dem Betrieb als Pumpzelle und dem Betrieb als Meßzelle.The sensor element 10 is - in other words - operated both as a pump cell and as a measuring cell. For this purpose, during the pumping operation in the cavity referred to as the air reference channel 17 pumped. The cavity also referred to as the air reference channel 17 arranged second electrode 22 , which is also used as reference electrode RE can be referred to, is thus operated during pumping as the outer pumping electrode APE. During the measurement, however, this electrode becomes 22 operated as the reference electrode RE, whereas the first electrode 21 is operated as an inner pumping electrode IPE. The circuit arrangement 50 allows switching between the operation as a pumping cell and the operation as a measuring cell.

Mit dem vorstehend beschriebenen Sensorelement wird eine sehr hohe Genauigkeit der Sauerstoffpumpstromkennlinie erreicht. Die Genauigkeit entspricht derjenigen eines beispielsweise aus der DE 103 16 645 A1 hervorgehenden Gassensors, wobei gegenüber diesem Sensorelement bei dem hier erläuterten Sensorelement auf eine Zuleitung und auf eine Kammer verzichtet werden kann.With the sensor element described above, a very high accuracy of the oxygen pumping current characteristic is achieved. The accuracy corresponds to that of one example from the DE 103 16 645 A1 resulting gas sensor, with respect to this sensor element can be omitted in the sensor element explained here on a supply line and a chamber.

Sehr vorteilhaft ist auch, daß das Sensorelement sowohl im fetten als auch im mageren Bereich des Abgases eingesetzt werden kann.Very It is also advantageous that the Sensor element in both the rich and the lean region of the exhaust gas can be used.

Da die Pumpelektrode nicht im Abgasraum liegt, ist sie Wechseln der Luftzahl λ nicht ausgesetzt, so daß sich sehr vorteilhaft eine verringerte λ = 1 Welligkeit ergibt. Hierunter wird ein dynamischer Monotoniebruch bei rampenförmiger Gasanregung um den Stöchiometriepunkt aufgrund des Nernstspannungswechsels an der äußeren Pumpelektrode verstanden, der ausbleibt, wenn ich diese im Luftreferenzkanal befindet.There the pump electrode is not in the exhaust chamber, it is changing the Air ratio λ not exposed, so that very advantageously results in a reduced λ = 1 ripple. this includes becomes a dynamic monotonic rupture with ramped gas excitation around the stoichiometric point understood due to the Nernst voltage change at the outer pumping electrode, which is missing when I am in the air reference channel.

Claims (7)

Vorrichtung zum Betreiben eines Sensorelements (10) zur Bestimmung der Konzentration einer Gaskomponente in einem Gasgemisch, insbesondere der Konzentration von Sauerstoff im Abgas (16) von Brennkraftmaschinen, mit einer an einem Festelektrolyten (12) angeordneten ersten Elektrode (21), die über eine Diffusionsbarriere (15) dem Gasgemisch ausgesetzt ist, und mit einer am Festelektrolyten (12) angeordneten, einem Referenzgas ausgesetzten Elektrode (22), gekennzeichnet durch eine Schaltungsanordnung (50), die in einer ersten Schaltstellung die dem Referenzgas ausgesetzte Elektrode (22) als Außenpumpelektrode (APE) betreibt und mit einem Pumpstrom (Ip) beaufschlagt und die in einer zweiten pumpstromfreien Schaltstellung die dem Referenzgas ausgesetzte Elektrode (22) als Referenzelektrode (RE) betreibt und die zwischen der ersten Elektrode (21) und der dem Referenzgas ausgesetzten Elektrode (22) anliegende Nernstspannung (UN) ermittelt.Device for operating a sensor element ( 10 ) for determining the concentration of a gas component in a gas mixture, in particular the concentration of oxygen in the exhaust gas ( 16 ) of internal combustion engines, with one on a solid electrolyte ( 12 ) arranged first electrode ( 21 ), which have a diffusion barrier ( 15 ) is exposed to the gas mixture, and with a solid electrolyte ( 12 ), a reference gas exposed electrode ( 22 ), characterized by a circuit arrangement ( 50 ), which in a first switching position the electrode exposed to the reference gas ( 22 ) operates as an external pumping electrode (APE) and is acted upon by a pumping current (I p ) and in a second pumping current-free switching position the electrode exposed to the reference gas ( 22 ) operates as a reference electrode (RE) and that between the first electrode ( 21 ) and the electrode exposed to the reference gas ( 22 ) Nernst voltage (U N ) determined. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagung mit dem Pumpstrom (IP) intermittierend erfolgt.Apparatus according to claim 1, characterized in that the application of the pumping current (I P ) takes place intermittently. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Referenzgas ausgesetzte Elektrode (22) mit einem konstanten Pumpstrom (IP) in zyklisch ablaufenden Vorgängen impulsartig beaufschlagt wird.Device according to Claim 2, characterized in that the electrode exposed to the reference gas ( 22 ) is impulsively applied to a constant pumping current (I P ) in cyclical processes. Verfahren zum Betreiben eines Sensorelements (10) zur Bestimmung der Konzentration einer Gaskomponente in einem Gasgemisch, insbesondere der Konzentration von Sauerstoff im Abgas (16) von Brennkraftmaschinen, mit einer ersten an einem Festelektrolyten (12) angeordneten Elektrode (21), die über eine Diffusionsbarriere (15) dem Gasgemisch ausgesetzt ist, und mit einer an dem Festelektrolyten (12) angeordneten, einem Referenzgas ausgesetztem Elektrode (22), dadurch gekennzeichnet, daß die dem Referenzgas ausgesetzte Elektrode (22) in vorgegebenen Zeiträumen als Außenpumpelektrode (APE) und außerhalb dieser Zeiträume als Referenzelektrode (RE) zur Erfassung einer zwischen der ersten Elektrode (21) und der an der dem Referenzgas ausgesetzten Elektrode (22) anliegenden Nernstspannung (UN) betrieben wird.Method for operating a sensor element ( 10 ) for determining the concentration of a gas component in a gas mixture, in particular the concentration of oxygen in the exhaust gas ( 16 ) of internal combustion engines, with a first on a solid electrolyte ( 12 ) arranged electrode ( 21 ), which have a diffusion barrier ( 15 ) is exposed to the gas mixture, and with a on the solid electrolyte ( 12 ), a reference gas exposed electrode ( 22 ), characterized in that the electrode exposed to the reference gas ( 22 ) in predetermined time periods as outer pumping electrode (APE) and outside these periods as reference electrode (RE) for detecting a between the first electrode ( 21 ) and the electrode exposed to the reference gas ( 22 ) Nernst voltage applied (U N ) is operated. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Referenzgas ausgesetzte Elektrode (22) mit intermittierenden Stromimpulsen beaufschlagt wird.Method according to Claim 2, characterized in that the electrode exposed to the reference gas ( 22 ) is applied with intermittent current pulses. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Referenzgas ausgesetzte Elektrode (22) in zyklisch ablaufenden Vorgängen mit einem Konstantstrom (Ip) impulsartig beaufschlagt wird.Process according to Claim 5, characterized in that the electrode exposed to the reference gas ( 22 ) is applied in cyclic processes with a constant current (I p ) pulse-like. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenwiderstand (Ri) des Sensorelements (10) aus der Differenz der zwischen der dem Referenzgas ausgesetzten Elektrode (22) und der ersten Elektrode (21) jeweils anliegenden Spannungen während der Beaufschlagung mit dem Pumpstrom (IP) und ohne Beaufschlagung mit dem Pumpstrom (IP) ermittelt wird.Method according to one of claims 4 to 6, characterized in that the internal resistance (R i ) of the sensor element ( 10 ) from the difference between the electrode exposed to the reference gas ( 22 ) and the first electrode ( 21 ) in each case applied voltages during the application of the pumping current (I P ) and without exposure to the pumping current (I P ) is determined.
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