DE102011081913A1

DE102011081913A1 - Gassensor und Verfahren, um diesen zu kalibrieren

Info

Publication number: DE102011081913A1
Application number: DE201110081913
Authority: DE
Inventors: Keigo Mizutani; Akira Miyashita; Takehiro Watari
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2010-09-01
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2012-03-01
Also published as: JP2012052901A; JP5247780B2

Abstract

In einem Verfahren zum Kalibrieren eines Gassensors werden ein Pumpenstrom und ein Sensorstrom durch Verwenden von Sauerstoffgas und NOx-Gas einer vorbestimmten Konzentration, die in eine Messgaskammer eingebracht werden, erfasst. Eine Korrelation zwischen dem Pumpenstrom und dem Sensorstrom wird erhalten. Ein Referenzpumpenstrom und ein Referenzsensorstrom eines Referenzgassensors sind eingestellt, um die erhaltene Korrelation zu erfüllen. Ein Pumpenstrom eines Kalibriergassensors wird durch Verwenden von Kalibriergas erfasst. Ein Sensorstrom des Kalibriergassensors wird auf der Basis des Pumpenstroms des Kalibriergassensors durch Verwenden der Korrelation abgeschätzt. Sensorausgabeeigenschaften des Kalibriergassensors werden durch Vergleichen des Sensorstroms mit dem Referenzsensorstrom, und Angleichen der Sensorausgabeeigenschaften des Kalibriergassensors und den Sensorausgabeeigenschaften des Referenzgassensors, um zueinander gleich zu sein, kompensiert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Gassensoren und Verfahren zum Kalibrieren von Sensorausgabeeigenschaften des Gassensors, und betrifft insbesondere Gassensoren, die dazu fähig sind, eine Konzentration einer bestimmten in einem in einem Abgassystem für eine Verbrennungskraftmaschine eines Motorfahrzeugs strömenden Referenzgas enthaltenen Komponente zu erfassen, und betrifft Verfahren zum Kalibrieren der Sensorausgabeeigenschaften solcher Gassensoren.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Luftverschmutzung ist das Einbringen von Chemikalien, Feinstaub oder biologischem Materials in die Atmosphäre, die von Verbrennungskraftmaschinen für Motorfahrzeuge, etc., ausgestoßen werden, und einen Schaden oder Beschwerden bei Menschen oder anderen lebenden Organismen verursachen, oder eine Beeinträchtigung der natürlichen Umwelt oder bebauten Umwelt verursachen. Verschmutzungsüberwachungsstandardgesetze und Regulierungen von Chemikalien, Feinstaub oder biologischem Material, die in von Verbrennungskraftmaschinen der Motorfahrzeuge ausgestoßenem Abgas enthalten sind, werden Jahr um Jahr strenger.
Beispielsweise erfasst ein Gassensor eine Konzentration von in einem Abgas enthaltenen Stickoxid (NOx), und eine Maschinensteuereinheit empfängt das von dem Gassensor übertragene Erfassungssignal, und steuert eine Maschinenverbrennung und eine Katalysatorsteuerung eines Dieselpartikelfilters (DPF) auf der Basis des Erfassungsergebnisses des Gassensors, um eine Abgasreinigungssteuerung mit hoher Genauigkeit und Effizienz auszuführen. Es ist in Anbetracht der vorstehenden Ansichten notwendig einen Gassensor bereitzustellen, der dazu fähig ist, eine Konzentration von Stickoxid (NOx), das in einem von einer Verbrennungskraftmaschine, wie etwa ein Dieselmotor, ausgestoßenen Abgas enthalten ist, zu erfassen.
In dem Japanischen Patent Nr. 2885336 ist eine herkömmliche Technologie offenbart, die einen Gassensor bereitstellt, der einen herkömmlichen Aufbau aufweist. Der in dem Japanischen Patent Nr. 2885336 offenbarte Gassensor besteht aus einer ersten Innenkammer, einer Pumpenzelle, einer zweiten Innenkammer und einer Sensor- bzw. Abtastzelle. Referenzgas wird über ein erstes Diffusionswiderstandsteil (oder eine erste Diffusionswiderstandsschicht) in die erste Innenkammer eingebracht. Die Pumpenzelle besteht aus einem Sensor- bzw. Abtast-Festkörperelektrolyten mit einer Sauerstoffionenleitfähigkeit und einem Paar von Pumpenelektroden, die an den beiden Oberflächen des Pumpenfestkörperelektrolyten ausgebildet sind. Die Pumpenzelle passt eine Sauerstoffkonzentration in der ersten Innenkammer an. Ein Gas in der Atmosphäre der ersten Innenkammer wird über ein zweites Diffusionswiderstandsteil (oder eine zweite Diffusionswiderstandsschicht) in die zweite Innenkammer eingebracht. Die Abtastzelle besteht aus einem Abtast-Festelektrolyten mit einer Sauerstoffionenleitfähigkeit und einem Paar von an den Oberflächen des Abtast-Feststoffelektrolyten platzierten Abtastelektroden. Die Sensorzelle erfasst eine Konzentration einer bestimmten in dem Referenzgas enthaltenen Komponente.
In dem vorstehend beschriebenen herkömmlichen Gassensor wird das Referenzgas (Abgas) in die erste Innenkammer eingebracht, eine vorbestimmte Spannung zwischen dem Pumpenelektrodenpaar in der Pumpenzelle angelegt, um Sauerstoff in die erste Innenkammer zuzuführen und Sauerstoff aus der ersten Innenkammer auszustoßen. Dies ermöglicht, die Konzentration von Sauerstoff in der ersten Innenkammer auf einen niedrigen Wert anzupassen. Weiterhin wird eine vorbestimmte Spannung zwischen dem Sensor- bzw. Abtastelektrodenpaar der Abtastzelle angelegt, um eine Menge von Sauerstoffionen zu erfassen, die sich durch den Abtast-Feststoffelektrolyten in der Sensorzelle bewegt, das heißt, um einen Strom (Sensorstrom) zu erfassen, der zwischen dem Sensorelektrodenpaar fließt. Ein Änderungswert dieses Stroms entspricht der Konzentration einer bestimmten Komponente (wie etwa Stickoxid NOx). Dies ermöglicht, die Konzentration der bestimmten Komponente, wie etwa Stickoxid NOx, mit hoher Genauigkeit zu erfassen, ungeachtet der Änderung der Konzentration des in dem Referenzgas (Abgas) enthaltenen Sauerstoffs.
Jedoch gilt, dass weil es schwierig ist, dass das erste Diffusionswiderstandsteil, die erste Innenkammer, das zweite Diffusionswiderstandsteil, die zweite Innenkammer, etc., in einem Gassensor die gleichen Dimensionen hinsichtlich Dimensionstoleranzen aufzuweisen, der Sensorstromwert des Gassensors, der einer Konzentration von in einem Referenzgas enthaltenen Stickoxid NOx entspricht, schwankt. Um die Konzentration von in einem Abgas enthaltenen Stickoxid NOx mit hoher Genauigkeit zu erfassen, ist es notwendig, den Sensorstromwert entsprechend einer vorbestimmten Konzentration von Stickoxid NOx zu erfassen, und die Ausgabeeigenschaften beziehungsweise Charakteristiken des Gassensors auf der Basis des erfassten Stromwerts entsprechend der vorbestimmten Konzentration von Stickoxid NOx zu kalibrieren. Die vorstehende Gassensorkalibrierung verwendet Stickoxid NOx als Kalibriergas, was giftig und teuer ist.
Um ein solches herkömmliches Problem zu vermeiden, ist eine weitere herkömmliche Technologie in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2007-108018 offenbart, die Sauerstoffgas als Kalibriergas verwendet, welches nicht giftig ist. Dieses Kalibrierverfahren erzeugt zuvor eine Beziehung zwischen einer vorbestimmten Konzentration von Sauerstoffgas und einem Sensorstromwert eines Gassensors sowie eine Beziehung zwischen einer vorbestimmten Konzentration von Stickoxid NOx und einem Sensorstromwert des Gassensors. Das Kalibrierverfahren verwendet Sauerstoffgas einer vorbestimmten Konzentration als Kalibriergas, und schätzt einen Sensorstromwert ab, der einer vorbestimmten Konzentration von Stickoxid NOx entspricht, auf der Basis der vorstehenden Beziehungen, und kalibriert die Ausgabe des Gassensors auf der Basis des abgeschätzten Sensorstroms. Diese herkömmliche Technologie kalibriert den Gassensor ohne verwenden jeglichen giftigen Gases, wie etwa teuerem Stickoxid NOx-Gas.
Jedoch gilt, dass obwohl die in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2007-108018 offenbarte herkömmliche Technologie Sauerstoffgas verwendet, das billiges Kalibriergas ist, um so einen Gassensor zu kalibrieren, es schwierig ist, in der Atmosphäre enthaltenen Sauerstoff korrekt zu verwenden. Das liegt daran, dass weil das Abgas gewöhnlich Stickoxid NOx mit einer Konzentration im ppm-Bereich enthält, und der Gassensor einen kleinen Stromwert ausgibt, dessen Amplitude im μA-Bereich liegt. Um die vorstehend beschriebenen Beziehungen zu erhalten ist es notwendig, Stickoxid NOx-Gas mit einer Konzentration im ppm-Bereich zu verwenden, um einen Sensorstrom im μ-Bereich zu erfassen.
Wenn andererseits die vorstehende Kalibrierung billiges Sauerstoffgas von ungefähr 20%-Konzentration verwendet, das einfach gehandhabt werden kann, gibt der Gassensor einen Strom im mA-Bereich aus. Das liegt daran, dass der Sensorstromwert bezüglich Stickoxid-NOx-Gas bzw. ein Sensorstromwert bezüglich Sauerstoffgas einen großen Wert aufweisen. Dies erschwert, die vorstehenden Beziehungen mit hoher Genauigkeit zu erhalten.
Um die Beziehung zwischen dem Sensorstromwert bezüglich einer Konzentration von Sauerstoffgas und die Beziehung zwischen dem Sensorstromwert bezüglich einer Konzentration von Stickoxid-NOx-Gas wie vorstehend beschrieben mit hoher Genauigkeit zu erhalten, ist es notwendig, einen Sensorstrom zu einer Konzentration von Sauerstoffgas im μA-Bereich zu erfassen, wie bei dem Fall eines Stromwerts zu Stickoxid NOx-Gas. Dabei ist es notwendig, Sauerstoffgas einer niedrigen Konzentration vorzubereiten, und es ist schwierig die Kalibrierkosten eines Gassensors zu senken.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gassensor und ein Verfahren zum Kalibrieren des Gassensors mit hoher Genauigkeit und bei niedrigen Kosten bereitzustellen.
Um die vorstehenden Zielsetzungen zu erreichen, stellt das gegenwärtige beispielhafte Ausführungsbeispiel ein Verfahren zum Kalibrieren eines Gassensors bereit. Der Gassensor besitzt eine Messgaskammer, ein Diffusionswiderstandsteil, eine Pumpenzelle, die dazu fähig ist, eine Konzentration von Sauerstoff in der Messgaskammer anzupassen, und eine Sensor- bzw. Abtastzelle. Der Gassensor erfasst eine Konzentration einer bestimmten bzw. spezifischen Komponente, die in dem in die Messgaskammer eingebrachten Referenzgas enthalten ist. Das Referenzgas als ein Erfassungsziel wird in die Messgaskammer des Gassensors eingebracht. Das Diffusionswiderstandsteil weist einen vorbestimmten Diffusionswiderstand auf, durch den das Referenzgas in die Messgaskammer eingebracht wird. Die Pumpenzelle besitzt einen Pumpen-Festkörperelektrolyten mit einer Sauerstoffionenleitfähigkeit und ein Paar von Pumpenelektroden, das an einer Oberfläche des Pumpenfestkörperelektrolyten ausgebildet ist, die der Messgaskammer gegenüberliegt. Die andere Oberfläche des Pumpen-Festkörperelektrolyten befindet sich entgegengesetzt der einen Oberfläche des Pumpen-Festkörperelektrolyten. Die Sensorzelle weist einen Sensor- bzw. Abtast-Festkörperelektrolyten mit einer Sauerstoffionenleitfähigkeit und ein Paar von Sensor- bzw. Abtastelektroden auf, das an einer Oberfläche des Abtast-Festkörperelektrolyten ausgebildet ist, die der Messgaskammer gegenüberliegt. Die andere Oberfläche des Abtast-Festkörperelektrolyten befindet sich entgegengesetzt zu der einen Oberfläche des Abtast-Festkörperelektrolyten.
Das Verfahren gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst folgendes. Zunächst wird eine Vielzahl von Gassensoren vorbereitet. Das Verfahren erfasst einen Pumpenstromwert eines Pumpenstroms und einen Sensorstromwert eines Sensorstroms in einigen Gassensoren, die aus den vorbereiteten Gassensoren ausgewählt werden. Der Pumpenstrom fließt zwischen dem Pumpenelektrodenpaar in der Pumpenzelle, wenn Sauerstoffgas mit einer vorbestimmten Konzentration in die Messgaskammer eingebracht wird. Der Sensor- bzw. Abtaststrom fließt zwischen dem Abtastelektrodenpaar in der Abtastzelle, wenn ein spezifisches Gas mit einer vorbestimmten Konzentration in die Messgaskammer eingebracht wird. Eine Korrelation zwischen dem Pumpenstromwert des Pumpenstroms und einem Sensorstromwert des Sensorstroms wird erhalten. Ein Referenz-Pumpenstromwert und ein Referenz-Sensorstromwert werden eingestellt, um die vorstehende Korrelation zu erfüllen, die ein Pumpenstromwert und ein Sensorstromwert eines Referenzgassensors als ein Standard der vorbereiteten Gassensoren sind. Das Verfahren erfasst den Pumpenstromwert des Pumpenstroms eines Kalibriergassensors, der ein zu kalibrierender Sensor ist, der aus den vorbereiteten Gassensoren ausgewählt wird, durch Verwenden von Sauerstoffgas mit der vorbestimmten Konzentration als Kalibriergas.
Ein Sensorstromwert des Kalibriergassensors wird auf der Basis des Pumpenstromwerts des Kalibriergassensors durch Verwenden der Korrelation erfasst. Sensorausgabeeigenschaften des Kalibriergassensors werden durch Vergleichen des Sensorstromwerts mit dem Referenz-Sensorstromwert kompensiert, um die Sensorausgabeeigenschaften des Kalibriergassensors und die Sensorausgabeeigenschaften des Referenzgassensors anzugleichen, um zueinander gleich zu sein.
Insbesondere umfasst das Verfahren des Kalibrierens des Gassensors gemäß dem veranschaulichendem Ausführungsbeispiel der vorlegenden Erfindung einen Korrelationsbildungsschritt, einen Referenzstromeinstellschritt, einen Pumpenstromerfassungsschritt, einen Sensorstromabschätzschritt, und einen Sensorausgabeeigenschaftenkompensationsschritt. Die Kombination der vorstehenden Schritte ermöglicht, den Gassensor einfach mit hoher Genauigkeit und bei niedrigen Kosten zu kalibrieren.
Das heißt, das ein wichtiges Merkmal des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist, die Korrelation zu verwenden, das heißt, die spezifische Beziehung zwischen dem Pumpenstromwert Ip der Pumpenzelle und dem Sensorstromwert Is der Abtastzelle eines Gassensors. Das Verfahren verwendet den Gassensor mit der Pumpenzelle und der Abtastzelle, die einander in der Innenseite der Messgaskammer gegenüberliegen. In dem Verfahren wird der Pumpenstromwert Ip der Pumpenzelle erhalten, wenn Sauerstoffgas mit einer vorbestimmten Konzentration in die Messgaskammer eingebracht wird, und der Sensorstromwert Is der Abtastzelle wird erhalten, wenn ein spezifisches bzw. bestimmtes Gas, wie etwa Stickstoffgas, mit einer vorbestimmten Konzentration in die Messgaskammer eingebracht wird.
Insbesondere gilt, dass weil das Verfahren den Pumpenstromwert Ip und den Sensorstromwert Is in der Pumpenzelle und bzw. der Abtastzelle erfasst, es möglich ist, die Korrelation zu erhalten, das heißt, die Beziehung mit hoher Genauigkeit, auch wenn eine Konzentration von Sauerstoffgas stark unterschiedlich zu einer Konzentration von Stickoxidgas ist, mit anderen Worten, auch wenn die Menge von Sauerstoffionen, die sich in dem Pumpen-Feststoffelektrolyten bewegen, und der Strom, der durch diesen fließt, stark von der Menge von Sauerstoffionen, die sich in dem Abtast-Feststoffelektrolyten bewegen, und einem durch diesen fließenden Strom, unterscheiden.
In dem vorstehenden Schritt des Bildens der Korrelation wird ein Sensorstromwert Is im μA-Bereich durch Verwenden eines bestimmten Gases mit einer vorbestimmten Konzentration als ein Erfassungsziel erfasst, beispielsweise durch Verwenden von Stickoxidgas mit einer Konzentration im ppm-Bereich. Der Pumpenstromwert Ip im mA-Bereich wird durch Verwenden der Atmosphäre erfasst, das billig ist, und nicht an die Konzentration von Sauerstoff angepasst werden muss. Dies ermöglicht, die Korrelation zwischen dem Pumpenstromwert Ip und dem Sensorstromwert Is mit hoher Genauigkeit zu erhalten.
Das Verfahren kann den Pumpenstromwert Ipn des Kalibriergassensors durch Verwenden der Atmosphäre als das Kalibriergas erfassen, was billig ist. Die folgenden Schritte schätzen den Sensorstromwert Isn des Kalibriergassensors auf der Basis der erhaltenen Korrelation ab. Die Sensorausgabeeigenschaften des Kalibriergassensors werden anschließend durch Vergleichen des Sensorstromwerts mit dem Referenzsensorstromwert angepasst oder kompensiert, um die Sensorausgabeeigenschaften des Kalibriergassensors und die Sensorausgabeeigenschaften des Referenzgassensors einander anzugleichen, um zueinander gleich zu sein.
Demzufolge gilt, dass durch Verwenden der Korrelation zwischen dem Pumpenstromwert Ip und dem Sensorstromwert Is es ermöglicht wird, die Atmosphäre als das Kalibriergas zu verwenden, was billig ist, und den Gassensor mit hoher Genauigkeit und bei niedrigen Kosten zu kalibrieren. Noch weiterhin gilt, dass weil das Verfahren die Korrelation mit hoher Genauigkeit erhalten kann, es möglich ist, den Gassensor mit hoher Genauigkeit zu kalibrieren.
Gemäß einem weiteren Aspekt des veranschaulichenden Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist der Gassensor mit einer Messgaskammer, einem Diffusionswiderstandsteil, einer Pumpenzelle und einer Sensor- bzw. Abtastzelle bereitgestellt. Das Referenzgas wird als ein Erfassungsziel in die Messgaskammer eingebracht. Das Diffusionswiderstandsteil weist einen vorbestimmten Diffusionswiderstand auf, durch den das Referenzgas in die Messgaskammer eingebracht wird. Die Pumpenzelle passt eine Konzentration von Sauerstoff in der Messgaskammer an. Die Pumpenzelle besitzt einen Pumpen-Festkörperelektrolyten mit einer Sauerstoffionenleitfähigkeit, und ein Paar von Pumpenelektroden, das an einer Oberfläche des Pumpenfestkörperelektrolyten ausgebildet ist, die der Messgaskammer gegenüberliegt. Die andere Oberfläche des Pumpenfestkörperelektrolyten befindet sich entgegengesetzt zu der einen Oberfläche des Pumpenfestkörperelektrolyten. Die Abtastzelle erfasst eine Konzentration einer bestimmten Komponente, die in dem in die Messgaskammer eingebrachten Referenzgas enthalten ist. Die Sensor- bzw. Abtastzelle besitzt einen Sensor- bzw. Abtast-Festkörperelektrolyten mit einer Sauerstoffionenleitfähigkeit, und ein Paar von Abtastelektroden, das an einer Oberfläche des Abtast-Festkörperelektrolyten ausgebildet ist, die der Messgaskammer gegenüberliegt. Die andere Oberfläche des Abtast-Festkörperelektrolyten befindet sich entgegengesetzt zu der einen über lache des Abtast-Festkörperelektrolyten. In dem Gassensor werden ein Pumpenstromwert eines Pumpenstroms und ein Sensorstromwert auf der Basis eines Diffusionswiderstandswerts des Diffusionswiderstandswerts bestimmt, bei dem der Pumpenstrom zwischen dem Pumpenelektrodenpaar der Pumpenzelle fließt, wenn Sauerstoffgas einer vorbestimmten Konzentration in dem Referenzgas in der Messgaskammer enthalten ist, und der Sensorstrom fließt zwischen dem Abtastelektrodenpaar der Abtastzelle, wenn bestimmtes Gas einer vorbestimmten Konzentration in dem Referenzgas in der Messgaskammer enthalten ist.
Wenn das bestimmte Gas mit einer vorbestimmten Konzentration in die Messgaskammer in dem Gassensor gemäß dem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel eingebracht wird, werden der Pumpenstromwert Ip der Pumpenzelle und der Sensorstromwert der Abtastzelle auf der Basis der Amplitude des Diffusionswiderstandswerts des Diffusionswiderstandsteils bestimmt. Dies ermöglicht, um die Korrelation zwischen dem Pumpenstromwert Ip und dem Sensorstromwert Is zu erhalten, und um die Korrelation mit höherer Genauigkeit zu erhalten. Es ist daher möglich den Gassensor bereitzustellen, der durch das Verfahren gemäß dem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel bei niedrigen Kosten und hoher Genauigkeit geeignet zu kalibrieren ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ein bevorzugtes, nicht einschränkendes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird mit Hilfe eines Beispiels mit Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben, in denen gilt:
1 ist eine Ansicht, die einen Querschnitt eines Gassensors gemäß einem ersten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Entwicklungsstruktur des Gassensors gemäß dem ersten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einem Pumpenstromwert Ip und einem Sensorstromwert Is des Gassensors gemäß dem ersten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einem Pumpenstromwert Ip und einem Sensorstromwert Is eines Referenzgassensors und eines Kalibriergassensors gemäß dem ersten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer Konzentration von NOx-Gas und einem Sensorausgabewert des Referenzgassensors sowie des Kalibriergassensors gemäß dem ersten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einem Pumpenstromwert Ip und einem Sensorstromwert Is eines Referenzgassensors und eines Kalibriergassensors gemäß einem zweiten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 ist eine Ansicht, die einen Querschnitt des Gassensors gemäß dem zweiten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel der vorlegenden Erfindung zeigt;
8 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer Höhe einer Messgaskammer und einem Sensorstromwert Is eines Gassensors gemäß einem dritten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
9 ist eine Ansicht, die einen Querschnitt eines Gassensors gemäß einem vierten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; und
10 ist eine Ansicht, die einen Querschnitt eines Gassensors gemäß einem fünften veranschaulichenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachstehend werden verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele bezeichnen gleiche Bezugszeichen oder Nummerierungen in den verschiedenen Diagrammen gleiche oder äquivalente Teilkomponenten.
Erstes veranschaulichendes Ausführungsbeispiel
Es wird eine Beschreibung eines Gassensors und eines Verfahrens des Kalibrierens des Gassensors gemäß dem ersten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf 1 bis 5 bereitgestellt.
1 ist eine Ansicht, die einen Querschnitt des Gassensors gemäß dem ersten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in 1 gezeigt ist, ist der Gassensor 1 gemäß dem ersten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel in einem Abgassystem einer Verbrennungskraftmaschine, wie etwa einen an ein Motorfahrzeug angebrachten Dieselmotor, platziert. Der Gassensor 1 wird als ein NOx-Sensor verwendet, der dazu fähig ist, eine Konzentration von Stickoxid NOx, das in dem von der Verbrennungskraftmaschine ausgestoßenen Abgas enthalten ist, zu erfassen.
Der Gassensor 1 besteht aus einer Messgaskammer 2, einem Diffusionswiderstandsteil 3, einer Pumpenzelle 4 und einer Abtastzelle 5. Das Referenzgas wird in die Messgaskammer 2 über das Diffusionswiderstandsteil 3 mit einem vorbestimmten Diffusionswiderstand eingebracht. Die Pumpenzelle 4 passt eine Konzentration von in der Messgaskammer 2 enthaltenem Sauerstoff an. Die Abtastzelle 5 erfasst eine Konzentration eines bestimmten Gases (wie etwa Stickoxid NOx), das in dem in die Messgaskammer 2 eingebrachten Referenzgas enthalten ist.
Wie in 1 gezeigt ist, besteht die Pumpenzelle 4 aus einem Pumpen-Festkörperelektrolyten 41 mit einer Sauerstoffionenleitfähigkeit, und einem Paar von Pumpenelektroden 421 und 422. Die Pumpenelektroden 421 und 422 sind entsprechend auf einer Oberfläche (an der Seite der Messgaskammer 2) und der anderen Oberfläche (an der entgegengesetzten Oberfläche) des Pumpen-Festkörperelektrolyten 41 mit einer Sauerstoffionenleitfähigkeit platziert.
Die Abtastzelle 5 besteht aus einem Abtast-Festkörperelektrolyten 51 mit einer Sauerstoffionenleitfähigkeit, und einem Paar von Abtastelektroden 521 und 522. Die Abtastelektroden 521 und 522 sind entsprechend auf einer Oberfläche (an der Seite der Messgaskammer 2) und der anderen Oberfläche (an der gegenüberliegenden Oberfläche) des Abtast-Festkörperelektrolyten 51 platziert.
In der Pumpenzelle 4 besteht der Pumpen-Festkörperelektrolyt 41 mit einer Sauerstoffionenleitfähigkeit aus einem Elektrolyten mit Sauerstoffionenleitfähigkeit, wie etwa Zirkoniumdioxid (Zirkonia), Ceriumdioxid (Ceria), etc.
Die der Messgaskammer 2 gegenüberliegende Pumpenelektrode 421 besteht aus einem Material mit einer niedrigen Aktivität von Stickoxid NOx, um zu unterdrücken, dass in dem Referenzgas enthaltenes Stickoxid NOx abgebaut oder reduziert wird. Insbesondere wird eine poröse Cermet-Ektrode, die eine Pt-Au(Platin-Gold)-Legierung enthält, als die Pumpenelektrode 421 verwendet.
Vorzugsweise gilt für die Pumpenelektrode 421, dass diese Au innerhalb eines Bereichs von 0,5–5wt% in der Pt-Au-Legierung enthält. Die andere Pumpenelektrode 422 besteht aus einer porösen Cermet-Elektrode, die Pt enthält.
In der Abtastzelle 5 besteht der Abtast-Festkörperelektrolyt 51 mit einer Sauerstoffionenleitfähigkeit aus einem Elektrolyten mit Sauerstoffionenleitfähigkeit, wie etwa Zirkoniumdioxid (Zirkonia), Zerium-dioxid (Ceria), etc.
Die der Messgaskammer 2 gegenüberliegende Abtastelektrode 521 besteht aus einem Material, das dazu fähig ist, Stickoxid NOx stark zu aktivieren, um in dem Referenzgas enthaltenes Stickoxid NOx abzubauen oder zu reduzieren. Insbesondere wird eine poröse Cermet-Elektrode, die eine Pt-Rh(Platin-Rhadium)-Legierung enthält, als die Abtastelektrode 521 verwendet.
Vorzugsweise gilt für die Abtastelektrode 521, Rhadium Rh innerhalb eines Bereichs von 10–50wt% in der Pt-Rh-Legierung zu enthalten. Die andere Abtastelektrode 522 besteht aus einer porösen Cermet-Elektrode, die Pt enthält.
Wie in 1 gezeigt ist, ist die Messgaskammer 2 zwischen dem Pumpen-Festkörperelektrolyten 41 mit einer Sauerstaffionenleitfähigkeit und dem Abtast-Festkörperelektrolyten 51 mit einer Sauerstoffionenleitfähigkeit ausgebildet. Das heißt, dass eine Abstandsschicht 121 mit einem Öffnungsteil zwischen dem Pumpen-Festkörperelektrolyten 41 und dem Abtast-Festkörperelektrolyten 51 ausgebildet ist. Die Messgaskammer 2 ist in dem Öffnungsteil der Abstandsschicht 121 zwischen dem Pumpen-Festkörperelektrolyten 41 und dem Abtast-Festkörperelektrolyten 51 ausgebildet. Die Abstandsschicht 121 besteht aus Aluminiumoxid.
Wie auf der linken Seite in 1 gezeigt ist, ist der Diffusionswiderstandsteil 3 in einem Teil der Abstandsschicht 121 an der linken Vorderseite der Messgaskammer 2 ausgebildet. Das Diffusionswiderstandsteil 3 besteht aus porösem Aluminiumoxid. Die Innenseite der Messgaskammer 2 ist über das Diffusionswiderstandsteil 3 mit der Außenseite des Gassensors 1 verbunden. Der Gassensor 1 ist durch Anpassen einer Form, einer Porosität und einer Porengröße des Diffusionswidertandsteils 3 gestaltet, dass das Referenzgas eine Diffusionsgeschwindigkeit davon bei dem Einbringen in die Messgaskammer 2 aufweist.
In der Messgaskammer 2 des in 1 gezeigten Gassensors 1 ist die Pumpenelektrode 421 in der Pumpenzelle 4 im Vergleich mit der Sensor- bzw. Abtastelektrode 521 der Sensorzelle 5 nahe des Diffusionswiderstandsteil 3 ausgebildet. Die Pumpenelektrode 421 und die Abtastelektrode 521 sind in der Messgaskammer 2 derart ausgebildet, dass die Pumpenelektrode 421 und die Abtastelektrode 421 einander nicht in der Messgaskammer 2 gegenüberliegen.
In der Messgaskammer 2 ist die Pumpenzelle 4 mit der Sensor- bzw. Abtastzelle 5 über einen Raum verbunden. Die Messgaskammer 2 besitzt eine Höhe von nicht weniger als 0,1 mm.
Der Gassensor 1 gemäß dem ersten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel weist einen Aufbau auf, bei dem ein Pumpenstrom und ein Sensorstrom durch die Amplitude des Diffusionswiderstandswerts des Diffusionswiderstandsteils 3 bestimmt werden, wobei der Pumpenstrom zwischen dem Pumpenelektrodenpaar 421 und 422 in der Pumpenzelle 4 fließt, wenn Sauerstoffgas einer vorbestimmten Konzentration in die Messgaskammer 2 eingebracht wird, und der Sensorstrom zwischen dem Abtastelektrodenpaaren 521 und 522 in der Abtastzelle 5 fließt, wenn Gas, das eine bestimmte Komponente (wie etwa NOx) enthält, mit einer vorbestimmten Konzentration in die Messgaskammer 2 eingebracht wird. Das heißt, dass in dem Gassensor 1 gemäß dem ersten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel der Diffusionswiderstandswert zwischen der Pumpenzelle 4 und der Abtastzelle 5 angemessen kleiner als der Diffusionswiderstandswert des Diffusionswiderstandsteils 3 ist. Der Diffusionswiderstand zwischen der Pumpenzelle 4 und der Abtastzelle 5 nimmt einen vernachlässigbar kleinen Wert ein, im Vergleich mit dem Diffusionswiderstandswert des Diffusionswiderstandsteils 3.
Wie in 1 gezeigt ist, ist eine erste Referenzgaskammer 111 an der anderen Oberfläche des Pumpen-Festkörperelektrolyten 41 mit einer Sauerstoffionenleitfähigkeit ausgebildet, die entgegengesetzt der Oberfläche des Pumpen-Festkörperelektrolyten 41 ist, die der Messgaskammer 2 gegenüberliegt. Atmosphärische Luft wird in die erste Referenzgaskammer 111 eingebracht. Die erste Referenzgaskammer 111 ist durch die Abstandsschicht 124 zwischen dem Pumpen-Festkörperelektrolyten 41 mit einer Sauerstoffionenleitfähigkeit und einem Heizsubstrat 131 ausgebildet. Der Aufbau des Heizsubstrats 131 wird später beschrieben. Die andere Pumpenelektrode 422 in der Pumpenzelle 4 ist ausgebildet, um der ersten Referenzgaskammer 111 gegenüberzuliegen.
Ein Keramikheizelement 13 ist auf dem Pumpen-Festkörperelektrolyten 41 mit einer Sauerstoffionenleitfähigkeit über eine Abstandsschicht 124 aufgesteckt. Dieses Keramikheizelement 13 besteht aus einem Heizteil 132, einem Anschlussteil 133 und einem Paar von Heizsubstraten, die aus Aluminiumoxid bestehen. Das Heizteil 132 erzeugt Wärmeenergie, wenn elektrische Energie über das Anschlussteil 133 empfangen wird. Das Heizteil 132 besteht aus Platin oder einer Platinlegierung.
Wie in 1 gezeigt ist, ist eine zweite Referenzgaskammer 112 an der anderen Oberfläche des Abtast-Festkörperelektrolyten 51 mit einer Sauerstoffionenleitfähigkeit ausgebildet, die entgegengesetzt zu der Oberfläche dieses Abtast-Festkörperelektrolyten 51 liegt, die der Messgaskammer 2 gegenüberliegt. Atmasphärische Luft wird in die zweite Referenzgaskammer 112 eingebracht. Die zweite Referenzgaskammer 112 ist durch die Abstandsschicht 122 zwischen dem Abtast-Festkörperelektrolyten 51 mit einer Sauerstoffionenleitfähigkeit und einer Abdeckschicht 123 ausgebildet. Die andere Abtastelektrode 122 in der Abtastzelle 5 ist ausgebildet, um der zweiten Referenzgaskammer 112 gegenüberzuliegen. Die Abstandsschicht 122 und die Abdeckschicht 123 bestehen aus Aluminiumoxid.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Entwicklungsstruktur des Gassensors 1 gemäß dem ersten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in 2 gezeigt ist, ist die Pumpenelektrode 421 in der Pumpenzelle 4 elektrisch mit einem Anschlussklemmenteil 451 über ein leitfähiges Anschlussteil 431 und ein Durchgangsloch 441 verbunden. Das Durchgangsloch 441 ist in den Pumpen-Festkörperelektrolyten 41 mit einer Sauerstoffionenleitfähigkeit, der Abstandsschicht 124 und dem Heizsubstratpaar 131 ausgebildet.
Weiterhin ist die andere Pumpenelektrode 422 in der Pumpenzelle 4 elektrisch mit einem Anschlussklemmenteil 452 über einen leitfähigen Anschlussteil 432 und ein Durchgangsloch 442 verbunden. Das Durchgangsloch 442 ist in der Abstandsschicht 124 und dem Heizsubstratpaar 131 ausgebildet.
Wie in 1 gezeigt ist, ist das Pumpenelektrodenpaar 421 und 422 elektrisch mit einer Pumpenschaltung 46 verbunden, die mit einer Energiequelle 461 und einem Amperemeter 462 ausgestattet ist.
Wie in 2 gezeigt ist, ist die Abtastelektrode 521 in der Abtastzelle 5 elektrisch mit einem Anschlussklemmenteil 551 über ein leitfähiges Anschlussteil 531 und ein Durchgangsloch 541 verbunden. Das Durchgangsloch 541 ist in dem Abtast-Festkörperelektrolyten 51 mit einer Sauerstoffionenleitfähigkeit der Abstandsschicht 122 und der Abdeckschicht 123 ausgebildet.
Weiterhin ist die andere Abtastelektrode 522 in der Abtastzelle 5 elektrisch mit einem Anschlussklemmenteil 552 über ein leitfähiges Anschlussteil 532 und ein Durchgangsloch 542 verbunden. Das Durchgangsloch 542 ist in der Abstandsschicht 122 und der Abdeckschicht 123 ausgebildet.
Wie in 1 gezeigt ist, ist das Abtastelektrodenpaar 521 und 522 elektrisch mit einer Sensorschaltung 56 verbunden, die mit einer Energiequelle 561 und einen Amperemeter 562 ausgestattet ist.
Wie in 2 gezeigt ist, ist das Heizteil 132 in dem Herzsubstrat 13 elektrisch mit einem Paar von leitfähigen Anschlussteilen 133 verbunden. Die leitfähigen Anschlussteile 133 sind elektrisch mit einem Anschlussklemmenteil 135 über ein Paar von Durchgangslöchern 134, die in dem Heizsubstrat 131 ausgebildet sind, verbunden.
Nun wird eine Beschreibung des Prinzips des Gassensors 1 gemäß dem ersten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bereitgestellt.
Das Referenzgas durchläuft das Diffusionswiderstandsteil 3, und wird in die Innenseite der Messgaskammer 2 eingebracht. Eine Menge des in die Messgaskammer 2 eingebrachten Referenzgases wird über einen Diffusionswiderstandswert des Diffusionswiderstandsteils 3 bestimmt.
Wenn eine Spannung an das Pumpenelektrodenpaar 421 und 422 in der Pumpenzelle 4 angelegt wird, so dass die Pumpenelektrode 422 eine positive Elektrode wird, wird in dem Referenzgas enthaltener Sauerstoff auf der Pumpenelektrode 421 reduziert, und durch einen Pumpeneffekt zu der Pumpenelektrode 422 ausgestoßen.
Wenn andererseits eine Spannung an das Pumpenelektrodenpaar 421 und 422 in der Pumpenzelle 4 angelegt wird, so dass die Pumpenelektrode 421 eine positive Elektrode wird, wird in dem Referenzgas enthaltener Sauerstoff auf der Pumpenelektrode 422 reduziert, und durch einen Pumpeneffekt zu der Pumpenelektrode 421 ausgestoßen.
Wenn eine Spannung zwischen dem Pumpenelektrodenpaar 421 und 422 in der Pumpenzelle 4 angelegt wird, wird in dem Referenzgas enthaltener Sauerstoff aus der Messgaskammer 2 ausgestoßen, um Sauerstoff in der Messgaskammer 2 auf einen niedrigen Konzentrationszustand anzupassen. Weil die Konzentration von Sauerstoff in der Messgaskammer 2 die Änderung der Ausgabe des Gassensors 1 unterdrückt, gilt vorzugsweise, eine Konzentration von Sauerstoff in der Messgaskammer 2 auf nahe null (0%) anzupassen, und eine Konzentration von Sauerstoff in der Messgaskammer 2 nahe null beizubehalten.
Als nächstes wird eine Spannung zwischen den Abtastelektroden 521 und 522 in der Abtastzelle 5 angelegt, so dass die Abtastelektrode 522 als eine positive Elektrode arbeitet. Weil die Abtastelektrode 521 aus einer porösen Cermet-Elektrode besteht, die eine Pt-Rh-Legierung mit einer hohen Aktivität enthält, ist diese dazu fähig, Oxid und Stickoxid NOx zu Sauerstoffionen abzubauen oder zu reduzieren. Das reduzierte Sauerstoffion wird zu der anderen Abtastelektrode 522 durch einen Pumpeneffekt ausgestoßen.
Wenn eine vorbestimmte Spannung zwischen dem Abtastelektrodenpaar 521 und 522 in der Abtastzelle 5 angelegt wird, kann ein Sensorstrom, der zwischen dem Abtastelektrodenpaar 521 und 522 fließt, gemäß der Amplitude einer Konzentration von Stickoxid NOx, das in dem Referenzgas enthalten ist, geändert werden.
Der erhaltene Sensorstrom wird in eine Spannung mit einem vorbestimmten Amplitudenwert umgewandelt, und der Gassensor 1 gibt diese umgewandelte Spannung aus. Es ist möglich, eine Konzentration von Stickoxid NOx, das in dem Referenzgas enthalten ist, auf der Basis der Ausgangsspannung des Gassensors 1 zu erfassen.
Als nächstes wird eine Beschreibung des Verfahrens zum Kalibrieren des Gassensors 1 gemäß dem ersten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bereitgestellt.
3 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einem Pumpenstromwert Ip und einem Sensorstromwert Is des Gassensors 1 gemäß dem ersten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel zeigt. 4 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einem Pumpenstromwert Ip und einem Sensorstromwert Is eines Referenzgassensors und eines Kalibriergassensors gemäß dem ersten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel zeigt. 5 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer Konzentration von NO-Gas und einen Sensorausgabewert des Referenzgassensors und des Kalibriergassensors gemäß dem ersten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel zeigt.
Wie in 3 bis 5 gezeigt ist, besteht das Verfahren zum Kalibrieren des Gassensors aus einem Korrelationsbildungsschritt, einem Referenzstromeinstellschritt, einem Pumpenstromerfassungsschritt, einem Sensorstromabschätzschritt und einem Sensorausgabeeigenschaftenkompensationsschritt.
Zunächst wird eine Vielzahl von Gassensoren vorbereitet.
Der Korrelationsbildungsschritt erfasst einen Pumpenstrom Ip und einen Sensorstrom Is in einigen Gassensoren aus den vorbereiteten Gassensoren. Der Pumpenstrom Ip fließt zwischen dem Pumpenelektrodenpaar 421 und 422 in der Pumpenzelle 4, wenn Sauerstoffgas einen vorbestimmten Konzentrationswert aufweist. Der Sensorstrom Is fließt zwischen dem Abtastelektrodenpaar 521 und 522 in der Abtastzelle 5, wenn Stickoxid(NOx)-Gas einen vorbestimmten Konzentrationswert aufweist. Der Korrelationsbildungsschritt erfasst anschließend eine Beziehung zwischen dem Pumpenstrom Ipn und dem Sensorstrom Is.
Der Referenzstromeinstellschritt stellt einen Referenzpumpenstromwert Ip₀ und einen Referenzsensorstromwert Is₀ eines Referenzgassensors 1a als einen Standard der vorbereiteten Gassensoren ein, die einen Pumpenstromwert Ip bzw. einen Sensorstromwert Is entsprechen.
In dem Pumpenstromerfassungsschritt werden Kalibriergassensoren 1b und 1c aus der Vielzahl der vorbereiteten Gassensoren als das Ziel der Kalibrierung ausgewählt. Der Pumpenstrom Ipn als ein Pumpenstromwert der Kalibriergassensoren 1a und 1b wird durch Verwenden des Sauerstoffgases mit einer vorbestimmten Konzentration als ein Kalibriergas erfasst.
Der Sensorstromerfassungsschritt schätzt einen Sensorstromwert Is als die Kalibriergassensoren 1b und 1c auf den Pumpenstromwert Ip ab, während auf die in dem Referenzstromeinstellschritt erhaltenen Korrelation Bezug genommen wird.
Der Sensorausgabeeigenschaftenkompensationsschritt vergleicht den Sensorstromwert Isn mit dem Referenzsensorstromwert Is₀, und passt die Sensorausgabeeigenschaften des Kalibriergassensors derart an, dass die Sensorausgabeeigenschaften von jedem der Kalibriergassensoren 1b und 1c gleich den Eigenschaften des Referenzgassensors 1a werden.
Nun wird eine Beschreibung der Kompensation der Sensorausgabeeigenschaften detailliert bereitgestellt.
Zunächst wurde die Vielzahl der Gassensoren vorbereitet.
In jedem von acht aus den vorbereiteten Gassensoren ausgewählten Gassensoren wurde ein Pumpenstromwert Ip der Pumpenzelle 4 und ein Sensorstromwert Is in der Abtastzelle 5 erfasst, wobei der Pumpenstromwert Ip erfasst wurde, wenn Sauerstoffgas einer 20%-Konzentration (nachstehend als ”20%-Konzentrationsgas” (atmosphärische Luft) bezeichnet) in einem Referenzgas in die Messgaskammer 2 eingebracht wurde, und der Sensorstromwert Is wurde erfasst, wenn NO-Gas einer Konzentration von 100 ppm (nachstehend als das ”100-ppm-NO-Gas” bezeichnet) in die Messgaskammer 2 eingebracht wurde. 3 zeigt die Erfassungsergebnisse.
Es wird anhand der in 3 gezeigten Erfassungsergebnisse ersichtlich, dass der Pumpenstromwert Ip und der Sensorstromwert Is eine konstante proportionale Beziehung aufweisen, das heißt, eine Korrelation (siehe Bezugszeichen ”S” in 3).
Als nächstes wurde der Differenzgassensor 1a als der Standardgassensor zuvor aus der Vielzahl der vorbereiteten Gassensoren ausgewählt.
Der Referenzpumpenstromwert Ip₀ und der Referenzsensorstromwert Is₀ wurden eingestellt, um die vorstehende Korrelation zu erfüllen (wie durch die durchgezogene Linie S, die in 4 gezeigt ist, angegeben ist). Der Referenzpumpenstromwert Ip₀ und der Referenzsensorstromwert Is₀ entsprechen dem Pumpenstromwert Ip und dem Sensorstromwert Is des Referenzgassensors 1a. In dem ersten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel, wie in 4 gezeigt ist, war der Referenzpumpenstromwert Ip₀ des Referenzgassensors 1a 1 mA, und der Referenzsensorstromwert Is₀ des Referenzgassensors 1a war 0,25 μA (wie durch die gestrichelte Linien, die in 4 gezeigt sind, angegeben ist).
Diese wurden derart eingestellt, dass der Referenzgassensor 1a den Sensorstromwert Is von 0,25 μA über eine vorbestimmte Amplitude auf eine Spannung umwandelt und die erhaltene Spannung als Sensorausgabe von 1 Volt ausgibt. Demzufolge wurde die Sensorausgabe (als die Sensorausgabeeigenschaften) des Referenzgassensors 1a, was der Konzentration von Stickoxid NOx-Gas entspricht, entlang der in 5 gezeigten durchgezogenen Linie A geändert.
Als nächstes wurden die Kalibriergassensoren 1b und 1c kalibriert, welche das Kalibrierziel darstellten.
Zunächst wurde in dem Kalibriergassensor 1b der Pumpenstromwert Ipn der Pumpenzelle 4 erfasst, wenn Kalibriergas in die Messgaskammer 2 eingebracht wurde. Das erste veranschaulichende Ausführungsbeispiel verwendete Sauerstoffgas einer 20%-Konzentration (nämlich Atmosphäre) als das Kalibriergas. Wie in 4 gezeigt ist, hat die Pumpenzelle 4 in dem Kalibriergassensor 1b den Pumpenstromwert Ipn von 1,6 mA ausgegeben (wie durch die in 4 gezeigte gepunktete Linie b angegeben ist).
Als nächstes wurde der Sensorstromwert Isn des Kalibriergassensors 1b auf der Basis der zuvor beschriebenen Korrelation (wie durch die in 4 gezeigte durchgezogene Linie S angegeben ist) zwischen dem Pumpenstromwert Ip und dem Sensorstromwert Is abgeschätzt. In diesem Fall, wie in 4 gezeigt ist, betrug der abgeschätzte Sensorstromwert Isn 0,4 μA (was durch die in 4 gezeigte gepunktete Linie b angegeben ist), weil der Pumpenstromwert Ipn des Kalibriergassensors 1b 1,6 mA betrug.
Wenn der erhaltene Sensorstromwert Isn des Kalibriergassensors 1b durch die gleiche Amplitude des Kalibriergassensors 1a auf die Sensorausgabespannung umgewandelt wurde, entspricht der Sensorausgabewert (als die Sensorausgabeeigenschaften) einer NOx-Konzentration, was durch die in 5 gezeigte gepunktete Linie B angegeben ist.
Als nächstes wurde erfasst, dass der Referenzsensorstromwert Is₀ einen Wert eines 0,625-fachen des Sensorstromwerts Isn betrug, wenn der Sensorstromwert Isn des Kalibriergassensors 1b mit dem Referenzsensorstromwert Is₀ vergleichen wurde. Gemäß den vorstehenden Ergebnissen wurde der Wert eines 0,625-vielfachen des Werts des Referenzsensors 1a als die Amplitude zum Durchführen der Spannungswandlung des Kalibriergassensors 1b verwendet. Dies kompensierte oder passte die Sensorausgabeeigenschaften des Kalibriergassensors 1b an, und ermöglichte, sowohl den Referenzgassensor 1a als auch den Kalibriergassensor 1b anzugleichen, um einander gleich zu sein (wie durch die in 5 gezeigte gepunktete Linie B zu der durchgezogenen Linie A angegeben ist).
Andererseits wurde der Pumpenstromwert Ipn der Pumpenzelle 4 in dem Kalibriergassensor 1c erfasst, wenn das Kalibriergas in die Messgaskammer 2 eingebracht wurde. In diesem Fall, wie in 4 gezeigt ist, betrug der Pumpenstromwert Ipn des Kalibriergassensors 1c 0,8 mA (wie durch die in 4 gezeigte gepunktete Linie c angegeben ist).
Als nächstes wurde der Sensorstromwert Isn des Kalibriergassensor 1c auf der Basis der Korrelation (wie durch die in 4 gezeigte durchgezogene Linie S angegeben ist), welche die zuvor erfasste Beziehung zwischen dem Pumpenstromwert Ip und dem Sensorstromwert Is war, abgeschätzt. In diesem Fall, wie in 4 gezeigt ist, betrug der abgeschätzte Sensorstromwert Isn 0,2 μA (wie durch die in 4 gezeigte gepunktete Linie c angegeben ist), weil der Pumpenstromwert Ipn des Kalibriergassensors 1c 0,8 mA betrug.
Wenn der erhaltene Sensorstromwert Isn des Kalibriergassensors 1c auf die Sensorausgangsspannung über die gleiche Amplitude des Kalibriergassensors 1a konvertiert wurde, wurde der Sensorausgabewert (als die Sensorausgabeeigenschaften) entsprechend einer NOx-Konzentration durch die in 5 gezeigte gepunktete Linie C angegeben.
Wenn der Sensorstromwert Isn des Kalibriergassensors 1c mit dem Referenzsensorstromwert Is₀ verglichen wurde, wurde ersichtlich, dass der Referenzsensorstromwert Is₀ ein Wert eines 1,25-vielfachen des Sensorstromwerts Isn betrug. Auf der Basis dieses Ergebnisses wurde der Wert eines 1,25-vielfachen des Werts des Referenzsensors 1a als die Amplitude zum Durchführen der Spannungswandlung des Kalibriergassensors 1c verwendet. Dies kompensierte die Sensorausgabeeigenschaften des Kalibriergassensors 1c, und ermöglichte, die Stromeigenschaften sowohl des Referenzgassensors 1a als auch des Kalibriergassensors 1c in Übereinstimmung zu bringen (wie anhand der in 5 gezeigten gepunkteten Linie C zu der durchgezogenen Linie A angegeben ist).
Als nächstes wird eine Beschreibung der Aktionen und Effekte des Verfahrens zum Kalibrieren des Gassensors gemäß dem ersten veranschaulichenden Ausführungsbeispiels bereitgestellt.
Das Kalibierverfahren führt den Korrelationsbildungsschritt, den Referenzstromeinstellschritt, dem Pumpenstromerfassungsschritt, den Sensorstromabschätzschritt und den Sensorausgabeeigenschaftenkompensationsschritt aus. Diese Schritte ermöglichen ein Kalibrieren des Gassensors 1 mit hoher Genauigkeit und niedrigen Kosten.
Das heißt, dass das wichtigste Merkmal des Verfahrens zum Kalibrieren des Gassensors gemäß dem ersten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung das Folgende ist. Bei dem Aufbau des Gassensors, bei dem die Pumpenzelle 4 und die Abtastzelle 5 ausgebildet sind, um der Messgaskammer 2 gegenüber zu liegen, in die das Referenzgas über die Diffusionswiderstandsschicht 3 mit einem vorbestimmten Diffusionswiderstand eingebracht wird, verwendet das Verfahren die Korrelation als die wichtige Beziehung zwischen dem Pumpenstromwert Ip der Pumpenzelle 4, wenn Sauerstoffgas mit einer vorbestimmten Konzentration eingebracht wird, und dem Sensorstromwert Is der Abtastzelle 5, wenn eine bestimmte Komponente (wie etwa NOx-Gas) mit einer vorbestimmten Konzentration eingebracht wird.
Weil der Pumpenstromwert Ip und der Sensorstromwert Is unabhängig in der Pumpenzelle 4 und der Abtastzelle erfasst werden, ist es möglich, die vorstehende Korrelation zwischen dem Sensorstromwert Is und dem Pumpenstromwert Ip mit hoher Genauigkeit zu erhalten, auch wenn sich die Konzentration von Sauerstoffgas stark von der Konzentration des bestimmten Gases unterscheidet, das heißt, dass auch wenn die Menge von Sauerstoffionen, die sich in dem Pumpen-Festkörperelektrolyten 41 und dem Abtast-Festkörperelektrolyten 51 bewegen, oder auch wenn ein Strom, der in dem Pumpen-Festkörperelektrolyten 41 fließt, sich stark von einem Strom unterscheidet, der in dem Abtast-Festkörperelektrolyten 51 fließt.
In dem Kalibrierverfahren gemäß dem ersten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel erfasst der Korrelationsbildungsschritt einen Sensorstromwert Is im μA-Bereich durch Verwenden eines bestimmten Gases, wie etwa Stickoxid-NOx-Gas mit einer Konzentration im ppm-Bereich, und erfasst weiterhin einen Pumpenstromwert 1p im mA-Bereich durch Verwenden der Atmosphäre, die Sauerstoff enthält, das billig ist, ohne jeglichen Anpassens dessen Konzentration. Es ist daher möglich, die Beziehung zwischen dem Pumpenstromwert Ip und dem Sensorstromwert Is mit hoher Genauigkeit zu erhalten.
Der Pumpenstromerfassungsschritt verwendet atmosphärische Luft, die einfach und billig verwendet werden kann, als Kalibriergas, um den Pumpenstromwert Ipn von jedem der Kalibriergassensoren 1b und 1c zu erfassen. In den folgenden Schritten ist es möglich, den Sensorstromwert Isn von jedem der Kalibriergassensoren 1b und 1c auf der Basis der zuvor erhaltenen Korrelation abzuschätzen. Weiterhin ist es möglich, sowohl die Sensorausgabeeigenschaften des Kalibriergassensors auf der Basis des Vergleichsergebnisses zwischen dem Sensorstromwert Isn des Kalibriergassensors als auch den Referenzsensorstromwert Is₀ des Referenzgassensors 1a zu kompensieren, so dass die Kalibriergassensoren 1b und 1c die gleichen Sensorausgabeeigenschaften ausweisen.
Wie vorstehend detailliert beschrieben wurde ist es möglich, die Kalibrierung des Gassensors bei niedrigen Kosten durch Verwenden von billiger Atmosphäre, die einfach als ein Kalibriergas zu verwenden ist, auszuführen. Weiterhin ist es möglich, die vorstehende Korrelation mit hoher Genauigkeit zu erhalten, und dem Kalibrierprozess der Sensorausgabeeigenschaften des Gassensors mit hoher Genauigkeit auszuführen.
Noch weiterhin gilt, dass weil der Gassensor 1 eingerichtet ist, den Sensorstromwert Is auf eine Spannung über eine vorbestimmte Amplitude umzuwandeln, es möglich ist, die Sensorausgabeeigenschaften der Kalibriergassensoren 1b und 1c durch Anpassen der vorstehenden vorbestimmten Amplitude der Kalibriergassensoren 1b und 1c anzupassen. Dies ermöglicht, dass die Kalibriergassensoren 1b und 1c sowie der Referenzgassensor 1a leicht die gleichen Sensorausgabeeigenschaften aufweisen.
Noch weiterhin verwendet der Pumpenstromerfassungsschritt atmosphärische Luft als Kalibriergas. Atmosphärische Luft ist leicht zu handhaben und billig, ohne dass es notwendig ist, die Konzentration von Sauerstoff anzupassen. Dies ermöglicht, dass der Gassensor bei niedrigen Kosten einfach kalibriert wird.
Der Gassensor gemäß dem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel ist eingerichtet, um den Pumpenstromwert Ip der Pumpenzelle 4 entsprechend Sauerstoffgas mit einer vorbestimmten Konzentration, und den Sensorstromwert Is der Abtastzelle 5 entsprechend einem bestimmten Gas (wie etwa Stickoxid NOx) mit einer vorbestimmten Konzentration auf der Basis des Diffusionswiderstands des Diffusionswiderstandsteils 3 zu bestimmen. Dieser Aufbau des Gassensors ermöglicht, das Ausmaß der Beziehung zwischen dem Pumpenstromwert Ip und dem Sensorstromwert Is zu erhöhen, und diese Korrelation mit hoher Genauigkeit zu erhalten.
Noch weiterhin weist der Gassensor 1 gemäß dem ersten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel die Messgaskammer 2 mit einer Höhe von nicht weniger als 0,1 mm auf. Dieser Aufbau ermöglicht, angemessen den Diffusionswiderstandswert der Messgaskammer 2 im Vergleich mit dem Diffusionswiderstandswert des Diffusionswiderstandsteils 3 zu vermindern. Es ist daher möglich, sowohl den Pumpenstromwert Ip als auch den Sensorstromwert Is durch den Diffusionswiderstandswert des Diffusionswiderstandsteils 3 zu bestimmen. Es ist daher möglich, die Korrelation zwischen dem Pumpenstromwert Ip und dem Sensorstromwert Is bei höherer Genauigkeit zu erhalten.
Bei dem Aufbau des Gassensors 1 gemäß dem ersten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel ist die Pumpenelektrode 421 der Pumpenzelle 4, die der Messgaskammer 2 gegenüberliegt, nahe de Diffusionswiderstandsteils 3 im Vergleich mit der Abtastelektrode 521 der Abtastzelle 5, die der Messgaskammer 2 gegenüberliegt, ausgebildet. Weiterhin sind sowohl die Pumpenelektrode 421 als auch die Abtastelektrode 521 in der Messgaskammer 2 derart ausgebildet, dass diese Elektroden 421 und 521 einander nicht in der Messgaskammer 2 gegenüberliegen, wie in 1 gezeigt ist. Dieser Aufbau ermöglicht, den Pumpenstromwert Ip und den Sensorstromwert Is auf der Basis des Diffusionswiderstandswerts des Diffusionswiderstandsteils 3 zu bestimmen. Dies ermöglicht, die Korrelation zwischen dem Pumpenstromwert Ip und dem Sensorstromwert Is mit hoher Genauigkeit zu erhalten.
Wie vorstehend detailliert beschrieben wurde, ist gemäß dem ersten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel der Gassensor 1 sowie das Verfahren zum Kalibrieren des Gassensors mit hoher Genauigkeit und niedrigen Kosten bereitgestellt.
Zweites veranschaulichendes Ausführungsbeispiel
Es wird eine Beschreibung eines weiteren Verfahrens zum Kalibrieren des Gassensors bereitgestellt.
Das Verfahren gemäß dem zweiten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel führt den Korrelationsbildungsschritt und den Referenzstromwerterfassungsschritt gleich dem ersten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel aus, und führt anschließend das Kalibrieren der Kalibriergassensoren 1b und 1c aus. Die in dem zweiten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel verwendeten Gassensoren weisen den gleichen Aufbau wie die in dem ersten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel verwendeten Gassensoren auf.
Nun werden eine Beschreibung des Pumpenstromwerterfassungsschritts des Sensorstromwertserfassungsschritts und des Sensorausgabeeigenschaftenkompensationsschritts nacheinander bereitgestellt.
Der Pumpenstromwert Ipn des Kalibriergassensors 1b wurde erfasst, als das Kalibriergas in die Messgaskammer 2 eingebracht wurde.
6 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen dem Pumpenstromwert Ip und dem Sensorstromwert Is des Referenzgassensors und des Kalibriergassensors gemäß dem zweiten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in 6 gezeigt ist, nimmt der Pumpenstromwert Ipn einen Wert von 1,6 mA ein (wie durch die in 6 gezeigte gepunktete Linie b angegeben ist).
Als nächstes wurde der Sensorstromwert Isn des Kalibriergassensors 1b auf der Basis der zuvor beschriebenen Korrelation zwischen dem Pumpenstromwert Ip und dem Sensorstromwert Is abgeschätzt (durch die in 6 gezeigte durchgezogene Linie S angegeben). In diesem Fall, wie in 6 gezeigt ist, betrug der abgeschätzte Sensorstromwert Isn 0,4 μA (wie durch die in 6 gezeigte gepunktete Linie b angegeben ist), weil der Pumpenstromwert Ipn des Kalibriergassensors 1b 1,6 mA betrug.
Als nächstes wurde erfasst, dass der Referenzsensorstromwert Is₀ einen Wert des 0,625-fachen des Sensorstromwerts Isn angenommen hat, wenn der Sensorstromwert Isn des Kalibriergassensors 1b mit dem Referenzsensorstromwert Is₀ verglichen wurde.
7 ist eine Ansicht, die einen Querschnitt des Gassensors gemäß dem zweiten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in 7 gezeigt ist, ist ein poröses Teil 31 an der Außenseite des Diffusionswiderstandsteils 3 auf der Basis der vorstehend erhaltenen Beziehung zwischen dem Referenzsensorstromwert Is₀ und dem Sensorstromwert Isn ausgebildet. Das Ausbilden des porösen Teils 31 ermöglicht, den Kalibriergassensor 1b anzupassen, so dass der Pumpenzellenstromwert Ip des Kalibriergassensors 1b den Referenzpumpenstromwert von 1 mA des Referenzgassensors 1a aufweist, wie in 6 gezeigt ist, in der die gepunktete Linie b auf die gepunktete Linie a umschlägt.
Als ein Ergebnis, wie in 6 gezeigt ist, beträgt der Sensorstromwert Is des Kalibriergassensors 1b 0,25 μA. Wie in 5 gezeigt ist ermöglicht dies, die Sensorausgabeeigenschaften des Referenzgassensors 1a und die Sensorausgabeeigenschaften des Kalibriergassensors 1c miteinander in Übereinstimmung zu bringen (wie durch die in 5 gezeigte durchgezogene Linie A angegeben ist).
Andererseits wurde der Pumpenstromwert Ipn der Pumpenzelle 4 in dem Kalibriergassensor 1c erfasst, als das Kalibriergas in die Messgaskammer 2 eingebracht wurde. In diesem Fall, wie in 4 gezeigt ist, betrug der Pumpenstromwert Ipn des Kalibriergassensors 1c 0,8 mA (wie durch die in 6 gezeigte gepunktete Linie c angegeben ist).
Als nächstes wurde der Sensorstromwert Isn des Kalibriergassensors 1c auf der Basis der Korrelation (die durch die in 6 gezeigte durchgezogene Linie S angegeben ist), welche die zuvor erfasste Beziehung zwischen dem Pumpenstromwert Ip und dem Sensorstromwert Is war, abgeschätzt. In diesem Fall, wie in 6 gezeigt ist, betrug der abgeschätzte Sensorstromwert Isn 0,2 μA (wie durch die in 6 gezeigte gepunktete Linie c angegeben ist), weil der Pumpenstromwert Ipn des Kalibriergassensors 1c 0,8 mA betrug.
Wenn der Sensorstromwert Isn des Kalibriergassensors 1c mit dem Referenzsensorstromwert Is₀ verglichen wurde, wurde ersichtlich, dass der Referenzsensorstromwert Is₀ ein Wert eines 1,25-vielfachen des Sensorstromwerts Isn war. Auf der Basis dieses Ergebnisses wurde ein vorderer Teil (an der in 1 gezeigten linken Seite) des Gassensors 1 abgeschnitten, um die Länge des Diffusionswiderstandsteils 3 entlang der Richtung, durch die das Referenzgas in die Innenseite der Messgaskammer 2 eingebracht wird, zu vermindern. Dies ermöglicht, den Pumpenstromwert Ip der Pumpenzelle in dem Kalibriergassensor 1c auf den Referenzpumpenstromwert Ip₀ von 1 mA des Referenzgassensors 1a anzupassen (wie in 6 von der gepunkteten Linie c zu der gepunkteten Linie a angegeben ist).
Als ein Ergebnis, wie in 6 gezeigt ist, weist der Kalibriergassensor den Sensorstromwert Is von 0,25 μA auf. Dies ermöglicht, die Sensorausgabeeigenschaften des Kalibriergassensors 1c und die Sensorausgabeeigenschaften des Referenzgassensors 1a miteinander in Übereinstimmung zu bringen (wie durch die in 5 gezeigte durchgezogene Linie A angegeben ist).
Als nächstes wird eine Beschreibung der Aktionen und Effekte des Verfahrens gemäß dem zweiten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bereitgestellt.
Bei dem Verfahren des zweiten veranschaulichenden Ausführungsbeispiels zum Anpassen der Sensorausgabeeigenschaften des Gassensors, wird der Diffusionswiderstandswert des Diffusionswiderstandsteils 3 geändert, um den Sensorstromwert Is von jedem der Kalibriergassensoren 1b und 1c anzupassen, und um die Sensorausgabeeigenschaften der Kalibriergassensoren 1b und 1c anzupassen. Dies ermöglicht, die Sensorausgabeeigenschaften von jedem der Kalibriergassensoren 1b und 1c zu den Sensorausgabeeigenschaften des Referenzgassensors 1a anzupassen. Das Verfahren des zweiten veranschaulichenden Ausführungsbeispiels weist weiterhin die gleichen Effekte des Verfahrens des ersten veranschaulichenden Ausführungsbeispiels in der Erläuterung des vorstehend beschriebenen ersten veranschaulichenden Ausführungsbeispiels auf.
Drittes veranschaulichendes Ausführungsbeispiel
Es wird eine Beschreibung eines dritten veranschaulichenden Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf 8 bereitgestellt. Das dritte veranschaulichende Ausführungsbeispiel erfasst die Beziehung zwischen der Höhe der Messgaskammer 2 und dem Sensorstromwert Is der Abtastzelle 5. Das heißt, dass die Höhe der Messgaskammer 2 den Sensorstromwert Is der Abtastzelle 5 beeinflusst.
In dem dritten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel wurde eine Vielzahl von Gassensoren vorbereitet, wobei jeder Gassensor die Messgaskammer 2 einer unterschiedlichen Höhe aufweist. Weitere Komponenten der in dem dritten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel vorbereiteten Gassensoren weisen den gleichen Aufbau wie die in dem ersten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel verwendeten Gassensoren auf. Die Messgaskammer 2 weist eine Breite von 3,0 mm und eine Länge von 8,0 mm auf.
Der Sensorstrom Is der Abtastzelle 5 in jedem der vorbereiteten Gassensoren wurde erfasst, wenn NO-Gas einer Konzentration von 100 ppm in die Messgaskammer 2 eingebracht wurde. Das Diffusionswiderstandsteil 3 von jedem der vorbereiteten Gassensoren wurde zuvor angepasst, um den Pumpenstromwert Ip der Pumpenzelle 4 mit 1 mA aufzuweisen, wenn O₂-Gas einer 20%-Konzentration in die Messgaskammer 2 eingebracht wurde.
8 ist eine Ansicht, die die Erfassungsergebnisse des dritten veranschaulichenden Ausführungsbeispiels zeigt, das heißt, eine Beziehung zwischen der Höhe der Messgaskammer 2 und dem Sensorstromwert Is von jeden der vorbereiteten Gassensoren gemäß dem dritten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 zeigt die Beziehung zwischen der Höhe (mm) der Messgaskammer 2 und dem Sensorstromwert Is (μA) in jedem der vorbereiteten Gassensoren.
Wie anhand der in 8 gezeigten Ergebnisse ersichtlich wird gilt, dass je mehr Höhe der Messgaskammer 2 vermindert wird, desto mehr der Sensorstromwert Is der Abtastzelle 5 vermindert wird. Dies bedeutet, dass der Diffusionswiderstandswert der Messgaskammer 2 erhöht wird, wenn die Höhe der Messgaskammer 2 vermindert wird. Das heißt, dass der Sensorstromwert Is der Abtastzelle 5 durch den Diffusionswiderstandswert in der Messgaskammer 2 zusätzlich zu dem Diffusionswiderstandswert des Diffusionswiderstandsteils 3 beeinflusst wird.
Wenn andererseits die Höhe der Messgaskammer 2 erhöht wird, weist die Abtastzelle 5 eine annähernde Sättigung bei einem konstanten Sensorstromwert Is auf. Das dritte veranschaulichende Ausführungsbeispiel erfasst, dass die Abtastzelle 5 einen ungefähr konstanten Stromwert Is aufweist, wenn die Messgaskammer 2 eine Hohe von nicht weniger als 0,1 mm aufweist. Dies liegt daran, dass der Diffusionswiderstandswert der Messgaskammer 2 angemessen im Vergleich zu dem Diffusionswiderstandswert des Diffusionswiderstandsteils 3 vermindert wird, wenn die Höhe der Messgaskammer 2 erhöht wird. Das heißt, dass der Sensorstromwert Is basierend auf dem Diffusionswiderstandswert des Diffusionswiderstandsteils 3 ohne Einfluss des Diffusionswiderstandswerts der Messgaskammer 2 bestimmt wird.
Gemäß den vorstehenden Ergebnissen ist es möglich, den Diffusionswiderstandswert der Messgaskammer 2 anstatt des Diffusionswiderstandswerts des Diffusionswiderstandsteils 3 angemessen zu vermindern, wenn die Messgaskammer die Höhe von nicht weniger als 0,1 mm aufweist. Dies ermöglicht, sowohl den Pumpenstromwert Ip als auch den Sensorstromwert Is nur durch den Diffusionswiderstandswert des Diffusionswiderstandsteils 3 zu bestimmen, und es ist dadurch möglich, die Korrelation zwischen dem Pumpenstromwert Ip und dem Sensorstromwert Is des Gassensors mit hoher Genauigkeit zu erhalten.
Viertes veranschaulichendes Ausführungsbeispiel
Es wird eine Beschreibung eines Gassensors gemäß einem vierten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf 9 bereitgestellt.
9 ist eine Ansicht, die einen Querschnitt des Gassensors gemäß dem vierten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel zeigt. Wie in 9 gezeigt ist, besitzt der Gassensor gemäß dem vierten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel eine verbesserte Konfiguration mit einem Paar einer ersten Pumpenzelle 4 und einer zweiten Pumpenzelle 4a.
Die erste Pumpenzelle 4 besteht aus einem Paar von Pumpenelektroden 421 und 422 sowie dem Pumpen-Festkörperelektrolyten 41. Eine Pumpenelektrode 421 ist auf der Oberfläche des Pumpen-Festkörperelektrolyten 41 ausgebildet. Die andere Pumpenelektrode 422 ist auf der anderen Oberfläche des Pumpen-Festkörperelektrolyten 41 ausgebildet. Weiterhin besteht die zweite Pumpenzelle 4a aus einem Paar von Pumpenelektroden 421a und 422a sowie dem Abtast-Festkörperelektrolyten 51. Eine Pumpenelektrode 421a ist auf der Oberfläche des Abtast-Festkörperelektrolyten 51 ausgebildet. Die andere Pumpenelektrode 422a ist auf der anderen Oberfläche des Abtast-Festkörperelektrolyten 51 ausgebildet. Insbesondere gilt, wie in 9 gezeigt ist, dass die erste Pumpenzelle 4 und die zweite Pumpenzelle 4a derart ausgebildet sind, dass die Pumpenelektrode 421 in der ersten Pumpenzelle 4 und die Pumpenzelle 4 und die Pumpenelektrode 421a in der zweiten Pumpenzelle 4a einander in der Messgaskammer 2 gegenüberliegen.
Weitere Komponenten des Gassensors gemäß dem fünften veranschaulichenden Ausführungsbeispiel, das in 9 gezeigt ist, sind die gleichen Komponenten des Gassensors gemäß den in 1 gezeigten ersten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel. Die Beschreibung von diesen wird daher zur Verkürzung weggelassen.
Dieser Aufbau des in 9 gezeigten Gassensors ermöglicht, die Funktion des Ausstoßens von Sauerstoff aus der Messgaskammer 2 zu erhöhen, und einfach die Konzentration von Sauerstoffgas in der Messgaskammer 2 anzupassen. Bei dem Aufbau des in 9 gezeigten Gassensors gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel wird der Pumpenstrom Ip durch Addieren des Stromwerts Ip1 der ersten Pumpenzelle 4 und eines Stromwerts Ip2 der zweiten Pumpenzelle 4a berechnet, und die Gassensorkalibrierung wird auf der Basis des Pumpenstroms Ip = Ip1 + Ip2 ausgeführt.
Fünftes veranschaulichendes Ausführungsbeispiel
Es wird eine Beschreibung eines Gassensors gemäß einem fünften veranschaulichenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf 10 bereitgestellt.
10 ist eine Ansicht, die einen Querschnitt des Gassensors gemäß dem fünften veranschaulichenden Ausführungsbeispiel zeigt. Wie in 10 gezeigt ist, weist der Gassensor gemäß dem fünften veranschaulichenden Ausführungsbeispiel eine verbesserte Konfiguration auf, bei der die Pumpenelektrode 422a der zweiten Pumpenzelle 4a und die Elektrode 522 der Abtastzelle 5 gemeinsam ausgebildet sind, das heißt, miteinander auf der Oberfläche des Abtast-Festkörperelektrolyten 51 integriert sind. Weitere Komponenten des Gassensors gemäß dem fünften veranschaulichenden Ausführungsbeispiel, der in 10 gezeigt ist, sind die gleichen wie die Komponenten des in 9 gezeigten Gassensors gemäß dem vierten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel. Die Erläuterungen von diesem werden daher zur Verkürzung weggelassen.
Dieser Aufbau des Gassensors gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel ermöglicht, die Gesamtanzahl von Anschlüssen zu vermindern, das heißt, die Gesamtanzahl der Komponenten des Gassensors zu vermindern. Der Gassensor gemäß dem Fünften Ausführungsbeispiel weist einen einfachen Aufbau auf.
(Weitere Merkmale des veranschaulichenden Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung)
Der Gassensor gemäß dem veranschaulichenden Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann als Stickoxid(NOx)-Sensor etc. verwendet werden. Beispielsweise ist der Gassensor gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Abgasreinigungssystem für eine Verbrennungskraftmaschine eines Motorfahrzeugs platziert, und erfasst eine Verschlechterung eines Dreiwegekatalysators, etc. Der NOx-Sensor gemäß der vorliegenden Erfindung kann als ein NOx-Sensor, etc. verwendet werden, der dazu fähig ist, eine Konzentration einer Luftverschmutzung, wie etwa Stickoxid NOx, wie etwa NO, NO₂, N₂O, N₂O₃, N₂O₄, N₂O₅, etc., zu erfassen.
Es ist möglich, den Gassensor gemäß der vorliegenden Erfindung als einen Referenzgassensor zu verwenden, wenn die Gassensorausgaben des Pumpenstromwerts Ip und des Sensorstromwerts Is die vorstehend detailliert beschriebene Korrelation erfüllen. Andererseits ist es akzeptabel, einen virtuellen Gassensor bereitzustellen, der dazu fähig ist, den Pumpenstromwert Ip und den Sensorstromwert Is auszugeben, welche die vorstehende zuvor beschriebene Korrelation erfüllen, und den virtuellen Gassensor als den Referenzgassensor zu verwenden.
Weiterhin verwendet das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung den Gassensor, der dazu fähig ist, den Sensorstrom auf eine Spannung über eine vorbestimmte Amplitude umzuwandeln, und das Verfahren kompensiert die Sensorausgabeeigenschaften des Kalibriergassensors durch Anpassen der Amplitude des Kalibriergassensors.
In diesem Fall ist es möglich, einfach den Kalibriergassensor zu kompensieren, so dass der Kalibriergassensor und der Referenzgassensor die gleichen Sensorausgabeeigenschaften aufweisen.
Es ist für das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, die Sensorausgabeeigenschaften des Kalibriergassensors durch Anpassen des Diffusionswiderstands des Diffusionswiderstandsteils des Kalibriergassensors anzupassen, um den Sensorstromwert des Sensorstroms, der in dem Kalibriergassensor fließt, anzupassen.
In diesem Fall ist es möglich, einfach den Kalibriergassensor zu kompensieren, so dass der Kalibriergassensor die gleichen Sensorausgabeeigenschaften des Referenzgassensors aufweist.
Vorzugsweise gilt für das Verfahren zum Kalibrieren eines Gassensors gemäß der vorliegenden Erfindung, die Atmosphäre als das Kalibriergas zu verwenden.
Dies ermöglicht, einfach das Kalibrieren des Gassensors bei niedrigen Kosten auszuführen, weil die Atmosphäre billig ist, und als Kalibriergas wirkt. Dies ermöglicht, das Kalibrieren ohne Anpassen der Konzentration von Sauerstoffgas auszuführen.
Bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung gilt vorzugsweise, dass die bestimmte in dem Referenzgas enthaltene Komponente Stickoxid ist. Dies ermöglicht, einfach die Kalibrierung eines NOx-Sensors bei niedrigen Kosten auszuführen, wobei der NOx-Sensor eine Konzentration von in einem Abgas als das Referenzgas enthaltenes Stickoxid NOx erfasst.
Vorzugsweise wird der Pumpenstromwert des Pumpenstroms und der Sensorstromwert des Sensorstroms durch den Diffusionswiderstandswerts des Diffusionswiderstandsteils bestimmt. Dies ermöglicht, die Korrelation zwischen dem Pumpenstromwert Ip und dem Sensorstromwert Is mit noch höherer Genauigkeit zu erhalten.
Vorzugsweise wird der Kalibriergassensor mit der Messgaskammer mit einer Höhe von nicht weniger als 0,1 mm verwendet. Dies ermöglicht, dass die Messgaskammer den Diffusionswiderstandswert aufweist, der angemessen kleiner als der Diffusionswiderstandswert des Diffusionswiderstandsteils ist. Es ist dadurch möglich, den Pumpenstromwert Ip und den Sensorstromwert Is auf der Basis der Amplitude des Diffusionswiderstandswerts des Diffusionswiderstandsteils zu bestimmen. Es ist weiterhin möglich, die Korrelation zwischen dem Pumpenstromwert Ip und dem Sensorstromwert Is mit noch höherer Genauigkeit zu erhalten.
Wenn andererseits die Höhe der Messgaskammer kleiner als 0,1 mm ist, besteht die Wahrscheinlichkeit, dass es schwierig ist, dass die Messgaskammer den Diffusionswiderstandswert der Messgaskammer mit dem Diffusionswiderstandswert aufweist, der angemessen niedriger als der des Diffusionswiderstandsteils ist. Dabei besteht die Möglichkeit, dass es schwierig ist, die Korrelation zwischen dem Pumpenstromwert Ip und dem Sensorstromwert Is mit hoher Genauigkeit zu erhalten, wegen des Einflusses des Diffusionswiderstands der Messgaskammer.
Es gilt vorzugsweise, dass das Verfahren den Kalibriergassensor verwendet, in dem eine Pumpenelektrode in dem Pumpenelektrodenpaar, das der Messgaskammer gegenüberliegt, nahe des Diffusionswiderstandsteils ausgebildet ist, als im Vergleich mit einer Abtastelektrode in dem Abtastelektrodenpaar, das der Messgaskammer gegenüberliegt, und dass die eine Pumpenelektrode in dem Pumpenelektrodenpaar und die eine Abtastelektrode in dem Abtastelektrodenpaar einander nicht in der Messgaskammer gegenüberliegen.
Dies ermöglicht, sowohl den Pumpenstrom Ip als auch den Sensorstrom Is auf der Basis des Diffusionswiderstandswerts des Diffusionswiderstandsteils zu bestimmen, und um die Korrelation zwischen dem Pumpenstrom Ip und dem Sensorstrom Is mit noch höherer Genauigkeit zu erhalten.
In dem Gassensor gemäß der vorliegenden Erfindung gilt vorzugsweise, dass die Messgaskammer eine Höhe von nicht weniger als 0,1 mm aufweist.
Dieser Aufbau ermöglicht, dass die Messgaskammer den Diffusionswiderstandswert aufweist, der angemessen kleiner als der Diffusionswiderstandswert des Diffusionswiderstandsteils ist. Es ist dadurch möglich, den Pumpenstromwert Ip und den Sensorstromwert Is auf der Basis der Amplitude des Diffusionswiderstandswerts des Diffusionswiderstandsteils zu bestimmen.
In dem Gassensor gemäß der vorliegenden Erfindung gilt, dass wenn die Höhe der Messgaskammer niedriger als 0,1 mm ist, die Möglichkeit besteht, dass es schwierig ist, dass die Messgaskammer den Diffusionswiderstandswert der Messgaskammer mit dem Diffusionswiderstandswert aufweist, der angemessen niedriger als der des Diffusionswiderstandsteils ist, Dies verursacht die Möglichkeit, dass es schwierig ist, die Korrelation zwischen dem Pumpenstromwert Ip und dem Sensorstromwert Is mit hoher Genauigkeit zu erhalten, aufgrund des Einflusses durch den Diffusionswiderstand der Messgaskammer.
In dem Gassensor gemäß der vorliegenden Erfindung gilt vorzugsweise, dass eine Pumpenelektrode in dem Pumpenelektrodenpaar, das der Messgaskammer gegenüberliegt, nahe des Diffusionswiderstandsteils ausgebildet ist, im Vergleich mit einer Abtastelektrode in dem Abtastelektrodenpaar, das der Messgaskammer gegenüberliegt, und dass sich die eine Pumpenelektrode in dem Pumpenelektrodenpaar und die eine Abtastelektrode in dem Abtastelektrodenpaar einander nicht in der Messgaskammer gegenüberliegen.
Dies ermöglicht, sowohl den Pumpenstrom Ip als auch den Sensorstrom Is auf der Basis des Diffusionswiderstandswerts des Diffusionswiderstandsteils zu bestimmen.
Während spezifische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben wurden, ist es dem Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Alternativen zu diesen Details im Lichte der Gesamtlehre der Offenbarung entwickelt werden können. Demzufolge sind die offenbarten bestimmten Anordnungen lediglich veranschaulichend gedacht, die nicht dem Umfang der vorliegenden Erfindung einschränken, der durch die volle Breite der nachfolgenden Patentansprüche und allen Aquivalenten davon angegeben ist.
In einem Verfahren zum Kalibrieren eines Gassensors werden ein Pumpenstrom und ein Sensorstrom durch Verwenden von Sauerstoffgas und NOx-Gas einer vorbestimmten Konzentration, die in eine Messgaskammer eingebracht werden, erfasst. Eine Korrelation zwischen dem Pumpenstrom und dem Sensorstrom wird erhalten. Ein Referenzpumpenstrom und ein Referenzsensorstrom eines Referenzgassensors sind eingestellt, um die erhaltene Korrelation zu erfüllen. Ein Pumpenstrom eines Kalibriergassensors wird durch Verwenden von Kalibriergas erfasst. Ein Sensorstrom des Kalibriergassensors wird auf der Basis des Pumpenstroms des Kalibriergassensors durch Verwenden der Korrelation abgeschätzt. Sensorausgabeeigenschaften des Kalibriergassensors werden durch Vergleichen des Sensorstroms mit dem Referenzsensorstrom, und Angleichen der Sensorausgabeeigenschaften des Kalibriergassensors und den Sensorausgabeeigenschaften des Referenzgassensors, um zueinander gleich zu sein, kompensiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2885336 [0004, 0004]
JP 2007-108018 [0007, 0008]

Claims

Verfahren zum Kalibrieren eines Gassensors (1), der aus einer Messgaskammer (2), einem Diffusionswiderstandsteil (3), einer Pumpenzelle (4), die dazu fähig ist, eine Konzentration von Sauerstoff in der Messgaskammer (2) anzupassen, und einer Abtastzelle (5), die dazu fähig ist, eine Konzentration einer bestimmten Komponente zu erfassen, die in dem in die Messgaskammer (2) eingebrachten Referenzgas enthalten ist, besteht, wobei Referenzgas als ein Erfassungsziel in die Messgaskammer (2) eingebracht wird, das Diffusionswiderstandsteil (3) einen vorbestimmten Diffusionswiderstand aufweist, durch den das Referenzgas in die Messgaskammer (2) eingebracht wird, die Pumpenzelle (4) aus einem Pumpen-Festkörperelektrolyten (41) mit einer Sauerstoffionenleitfähigkeit und einem Paar von Pumpenelektroden (421, 422), das auf einer Oberfläche des Pumpen-Festkörperelektrolyten (41), die der Messgaskammer (2) gegenüberliegt, und der anderen Oberfläche des Pumpen-Festkörperelektrolyten (41) ausgebildet ist, die sich entgegengesetzt der einen Oberfläche des Pumpen-Festkörperelektrolyten (41) befindet, besteht, und die Abtastzelle (5) aus einem Abtast-Festkörperelektrolyten (51) einer Sauerstoffionenleitfähigkeit und einem Paar von Abtastelektroden (521, 522), das auf einer Oberfläche des Abtast-Festkörperelektrolyten (51), die der Messgaskammer (2) gegenüberliegt, und der anderen Oberfläche des Abtast-Festkörperelektrolyten (51), die sich entgegengesetzt der einen Oberfläche der Abtast-Festkörperelektrolyten (51) befindet, besteht, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Vorbereiten einer Vielzahl von Gassensoren; Erfassen eines Pumpenstromwerts eines Pumpenstroms und eines Sensorstromwerts eines Sensorstroms in einigen aus den vorbereiteten Gassensoren ausgewählten Gassensoren, wobei der Pumpenstrom zwischen dem Pumpenelektrodenpaar (421, 422) in der Pumpenzelle (4) fließt, wenn Sauerstoffgas mit einer vorbestimmten Konzentration in die Messgaskammer (2) eingebracht wird, und der Sensorstrom zwischen dem Abtastelektrodenpaar (521, 522) in der Abtastzelle (5) fließt, wenn bestimmtes Gas mit einer vorbestimmten Konzentration in die Messgaskammer (2) eingebracht wird, und Erhalten einer Korrelation zwischen dem Pumpenstromwert des Pumpenstroms und einem Sensorstromwert des Sensorstroms; Einstellen eines Referenzpumpenstromwerts und eines Referenzsensorstromwerts, um die vorstehende Korrelation zu erfüllen, die ein Pumpenstromwert und ein Sensorstromwert eines Referenzgassensors als ein Standart der vorbereiteten Gassensoren sind; Erfassen des Pumpenstromwerts des Pumpenstroms eines Kalibriergassensors als ein Ziel der Kalibrierung, der aus den vorbereiteten Gassensoren ausgewählt wird, durch Verwenden von Sauerstoffgas mit der vorbestimmten Konzentration als Kalibriergas; Abschätzen eines Sensorstromwerts des Kalibriergassensors auf der Basis des Pumpenstromwerts des Kalibriergassensors durch Verwenden der Korrelation; und Kompensieren von Sensorausgabeeigenschaften des Kalibriergassensors durch Vergleichen des Sensorstromwerts mit dem Referenzsensorstromwert, um die Sensorausgabeeigenschaften des Kalibriergassensors und die Sensorausgabeeigenschaften des Referenzgassensors anzugleichen, um einander gleich zu sein.
Verfahren zum Kalibrieren eines Gassensors gemäß Anspruch 1, wobei das Verfahren den Gassensor verwendet, der dazu fähig ist, den Sensorstrom über eine vorbestimmte Amplitude auf eine Spannung umzuwandeln, und das Verfahren die Sensorausgabeeigenschaften des Kalibriergassensors durch Anpassen der Amplitude des Kalibriergassensors kompensiert.
Verfahren zum Kalibrieren eines Gassensors gemäß Anspruch 1, wobei das Verfahren die Sensorausgabeeigenschaften des Kalibriergassensors durch Anpassen des Diffusionswiderstands des Diffusionswiderstandsteils (3) des Kalibriergassensors kompensiert, um den Sensorstromwert des Sensorstroms, der in dem Kalibriergassensor fließt, anzupassen.
Verfahren zum Kalibrieren eines Gassensors gemäß Anspruch 1, wobei das Verfahren atmosphärische Luft als das Kalibriergas verwendet.
Verfahren zum Kalibrieren eines Gassensors gemäß Anspruch 1, wobei die bestimmte in dem Referenzgas enthaltene Komponente Stickoxid ist.
Verfahren zum Kalibrieren eines Gassensors gemäß Anspruch 1, wobei der Pumpenstromwert des Pumpenstroms und der Sensorstromwert des Sensorstroms durch den Diffusionswiderstandswert des Diffusionswiderstandsteils (3) bestimmt werden.
Verfahren zum Kalibrieren eines Gassensors gemäß Anspruch 6, wobei das Verfahren den Kalibriergassensor verwendet, bei dem die Messgaskammer (2) eine Höhe von nicht weniger als 0,1 mm aufweist.
Verfahren zum Kalibrieren eines Gassensors gemäß Anspruch 6, wobei das Verfahren den Kalibriergassensor verwendet, in dem eine Pumpenelektrode (421) in dem Pumpenelektrodenpaar (421, 422) an der Seite der Messgaskammer (2) ausgebildet ist, und eine Abtastelektrode (521) in dem Abtastelektrodenpaar (521, 522) an der Seite der Messgaskammer (2) ausgebildet ist, die eine Pumpenelektrode (421) in dem Pumpenelektrodenpaar (421, 422) im Vergleich mit einer Abtastelektrode (521) in dem Abtastelektrodenpaar (521, 522) nahe des Diffusionswiderstandsteils (3) ausgebildet ist, und die eine Pumpenelektrode (421) in dem Pumpenelektrodenpaar (421, 422) und die eine Abtastelektrode (521) in dem Abtastelektrodenpaar (521, 522) einander nicht in der Messgaskammer (2) gegenüberliegen.
Gassensor, mit: einer Messgaskammer (2), in die Referenzgas als ein Erfassungsziel eingebracht wird; einem Diffusionswiderstandsteil (3) mit einem vorbestimmten Diffusionswiderstand, durch den das Referenzgas in die Messgaskammer (2) eingebracht wird; einer Pumpenzelle (4), die dazu fähig ist, eine Konzentration von Sauerstoff in der Messgaskammer (2) anzupassen, und die aus einem Pumpen-Festkörperelektrolyten (41) mit einer Sauerstoffionenleitfähigkeit und einem Paar von Pumpenelektroden (421, 422), das auf einer Oberfläche des Pumpen-Festkörperelektrolyten (41), die der Messgaskammer (2) gegenüberliegt, und der anderen Oberfläche des Pumpen-Festkörperelektrolyten (41) ausgebildet ist, die sich entgegengesetzt der einen Oberfläche des Pumpen-Festkörperelektrolyten (41) befindet, besteht; und einer Abtastzelle (5), die dazu fähig ist, eine Konzentration einer bestimmten Komponente zu erfassen, die in dem in die Messgaskammer (2) eingebrachten Referenzgas enthalten ist, und die aus einem Abtast-Festkörperelektrolyten (51) mit einer Sauerstoffionenleitfähigkeit und einem Paar von Abtastelektroden (521, 522), das auf einer Oberfläche des Abtast-Festkörperelektrolyten (51), die der Messgaskammer (2) gegenüberliegt, und der anderen Oberfläche des Abtast-Festkörperelektrolyten (51) ausgebildet ist, die sich entgegengesetzt der einen Oberfläche des Abtast-Festkörperelektrolyten (51) befindet, besteht, wobei ein Pumpenstromwert eines Pumpenstroms und ein Sensorstromwert auf der Basis eines Diffusionswiderstandswerts des Diffusionswiderstandsteils (3) bestimmt werden, wobei der Pumpenstrom zwischen den Pumpenelektrodenpaar (421, 422) der Pumpenzelle (4) fließt, wenn Sauerstoffgas einer vorbestimmten Konzentration in dem Referenzgas in der Messgaskammer (2) enthalten ist, und der Sensorstrom zwischen dem Abtastelektrodenpaar (521, 522) der Abtastzelle (5) fließt, wenn bestimmtes Gas einer vorbestimmten Konzentration in dem Referenzgas in der Messgaskammer (2) enthalten ist.
Gassensor gemäß Anspruch 9, wobei die Messgaskammer (2) eine Höhe von nicht weniger als 0,1 mm aufweist.
Gassensor gemäß Anspruch 9, wobei eine Pumpenelektrode (421) in dem Pumpenelektrodenpaar (4), die der Messgaskammer (2) gegenüberliegt, im Vergleich mit einer Abtastelektrode (521) in dem Abtastelektrodenpaar (521, 522), die der Messgaskammer (2) gegenüberliegt, nahe des Diffusionswiderstandsteils (3) ausgebildet ist, und die eine Pumpenelektrode (421) in dem Pumpenelektrodenpaar (421, 422) und die eine Abtastelektrode (521) in dem Abtastelektrodenpaar (521, 522) einander nicht in der Messgaskammer (2) gegenüberliegen.
Gassensor gemäß Anspruch 9, wobei die Pumpenzelle aus einer ersten Pumpenzelle (4) und einer zweiten Pumpenzelle (4a) besteht, wobei die erste Pumpenzelle (4) aus einem Paar von Pumpenelektroden (421, 422) und dem Pumpen-Festkörperelektrolyten (41) besteht, wobei eine Pumpenelektrode (421) auf der Oberfläche des Pumpen-Festkörperelektrolyten (41) ausgebildet ist, und die andere Pumpenelektrode (422) auf der anderen Oberfläche des Pumpen-Festkörperelektrolyten (41) ausgebildet ist, wobei die zweite Pumpenzelle (4a) aus einem Paar von Pumpenelektroden (421a, 422a) und dem Abtast-Festkörperelektrolyten (51) besteht, wobei eine Pumpenelektrode (421) auf der Oberfläche des Abtast-Festkörperelektrolyten (51) ausgebildet ist, und die andere Pumpenelektrode (422a) auf der anderen Oberfläche des Abtast-Festkörperelektrolyten (51) ausgebildet ist, und die erste Pumpenzelle (4) und die zweite Pumpenzelle (4a) derart ausgebildet sind, dass sich die Pumpenelektrode (421) in der ersten Pumpenzelle (4) und die Pumpenelektrode (421a) in der zweiten Pumpenzelle (4a) einander in der Messgaskammer (2) gegenüberliegen.
Gassensor gemäß Anspruch 12, wobei die Pumpenelektrode (422a) in der zweiten Pumpenzelle (4a) und die Abtastelektrode (522) der Abtastzelle (5) gemeinsam auf der Oberfläche des Abtast-Festkörperelektrolyten (51) ausgebildet sind, um die gleiche Elektrodenstruktur zu bilden.