DE10322427A1 - Soot or particle detector for a gas flow, especially an exhaust gas flow, comprises a solid state electrolyte with at least two oxygen pump cells each assigned to at least an electrode pair - Google Patents

Soot or particle detector for a gas flow, especially an exhaust gas flow, comprises a solid state electrolyte with at least two oxygen pump cells each assigned to at least an electrode pair Download PDF

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Abstract

Sensor for detecting particles in a gas flow, especially soot particles in an exhaust gas flow, has measurement electrodes (9A, 9B, 10A, 10B) that are arranged on a substrate (8) of insulating material that incorporates a solid state electrolyte in which there are at least two oxygen pump cells, each assigned to at least one electrode pair. At least one of the oxygen pump cells has a diffusion barrier (19, 20) pre-connected to it with two further electrodes allocated to it for application of a high voltage.

Description

Stand der TechnikState of technology

Die Erfindung geht von einem Sensor zur Detektion von Teilchen in einem Gasstrom, insbesondere von Rußpartikeln in einem Abgasstrom, gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art aus.The Invention is based on a sensor for the detection of particles in one Gas flow, especially soot particles in an exhaust gas flow, according to the in Preamble of claim 1 further defined kind.

Die Detektion von Teilchen in einem Gasstrom wird in der Praxis auf verschiedene Art und Weise vorgenommen. Eine Möglichkeit der Detektion besteht in der Messung von Ladungen, die auf ein Messelektrodensystem durch vorbeifliegende elektrisch geladene Partikel influenziert werden. Außerdem ist die Bestimmung von Partikeln in einem Gasstrom mit Hilfe optischer Methoden wie z. B. anhand einer Lichtschranke oder einer Trübung bekannt.The Detection of particles in a gas stream is based on practice made different ways. There is a possibility of detection in the measurement of charges by a measuring electrode system passing electrically charged particles can be influenced. Moreover is the determination of particles in a gas stream using optical Methods such as B. known from a light barrier or turbidity.

Des weiteren ist die Detektion von Teilchen in einem Gasstrom mit einem aus der Praxis bekannten Sensor der einleitend genannten Art bekannt, welcher insbesondere bei einem Kraftfahrzeug mit einem Dieselverbrennungsmotor zur Kontrolle der Funktionsfähigkeit eines in einem Abgasstrang angeordneten Rußfilters eingesetzt wird.Of another is the detection of particles in a gas stream with a known sensor of the type mentioned in the introduction, which in particular in a motor vehicle with a diesel internal combustion engine to check the functionality a soot filter arranged in an exhaust line is used.

Beispielsweise ist bei einem bekannten Sensor der einleitend genannten Art ein Substrat einem Abgas ausgesetzt, so dass sich gegebenenfalls in dem Abgas enthaltene Teilchen, wie Rußteilchen, auf dem Substrat ablagern können. Durch die Ablagerung der Rußteilchen auf dem Substrat verringert sich dessen elektrischer Widerstand. Zur Messung des elektrischen Widerstandes dienen zwei Elektroden, die auf dem Substrat angeordnet sind.For example is a known sensor of the type mentioned in the introduction Exposed substrate to an exhaust gas, so that possibly in the Particles containing exhaust gas, such as soot particles, on the substrate can deposit. By the deposition of the soot particles the electrical resistance on the substrate decreases. Two electrodes are used to measure the electrical resistance, which are arranged on the substrate.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Der Sensor zur Detektion von Teilchen in einem Gasstrom, insbesondere von Rußpartikeln in einem Abgasstrom, mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, bei dem das Substrat einen Festkörperelektrolyten umfasst, in dem mindestens zwei Sauerstoffpumpzellen ausgebildet sind, welchen jeweils ein Elektrodenpaar zugeordnet ist, hat den Vorteil, dass mittels dieses Sensors ein semikontinuierliches hochtemperaturbeständiges Messverfahren durchgeführt werden kann, das mit geringem messtechnischem Aufwand langzeitstabil eingesetzt werden kann.The Sensor for the detection of particles in a gas stream, in particular of soot particles in an exhaust gas flow, with the features according to the preamble of Claim 1, wherein the substrate is a solid electrolyte comprises, in which at least two oxygen pump cells are formed which are each assigned a pair of electrodes has the The advantage of using this sensor is a semi-continuous, high-temperature-resistant measuring method carried out can be long-term stable with little effort can be used.

Der Sensor nach der Erfindung kann beispielsweise zur Anordnung in einem Abgasstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem Dieselmotor oder auch zum Einsatz im Bereich der Haustechnik bei einer Ölheizung ausgelegt sein, wobei er eine einfache und kostengünstige Überprüfung der Funktionsfähigkeit von Filtern ermöglicht. Je nach Einsatzgebiet kann der Sensor in einem entsprechend ausgebildeten Gehäuse angeordnet sein.The Sensor according to the invention can for example be arranged in a Exhaust system of a motor vehicle with a diesel engine or for use in the field of house technology for oil heating be designed, being a simple and inexpensive review of the operability of filters. Depending on the area of application, the sensor can be designed accordingly casing be arranged.

Der Festkörperelektrolyt des Sensors nach der Erfindung ist beispielsweise eine Keramik, die ab einer Temperatur von ungefähr 400°C für Sauerstoff leitend ist.The Solid electrolyte the sensor according to the invention is, for example, a ceramic, which is conductive for oxygen from a temperature of approximately 400 ° C.

Die Sauerstoffpumpzellen, die in dem Festkörperelektrolyten ausgebildet sind, weisen jeweils Grenzflächen auf, die jeweils von einer Elektrode gebildet sind und die beidseits des Festkörperelektrolyten angeordnet sind. Wenn sich der Sauerstoffgehalt des jeweils an den beiden Grenzflächen vorliegenden Mediums unterscheidet, so tritt zwischen den beiden Grenzflächen ein Spannungsgefälle auf, welches als Maß für den sich unterscheidenden Sauerstoffgehalt herangezogen werden kann. Insofern entspricht diese Arbeitsweise der Sauerstoffpumpzellen der Arbeitsweise einer bei λ-Sonden ausgebildeten Sauerstoffpumpzelle.The Oxygen pumping cells formed in the solid electrolyte have interfaces on, which are each formed by an electrode and on both sides of the solid electrolyte are arranged. If the oxygen content of the respective two interfaces differs present medium, so occurs between the two interfaces a voltage gradient on which as a measure of yourself differing oxygen content can be used. insofar this mode of operation of the oxygen pump cells corresponds to the mode of operation one with λ probes trained oxygen pump cell.

Der Sensor nach der Erfindung kann so ausgelegt sein, dass eine der Sauerstoffpumpzellen durch in einem Abgas enthaltene Teilchen derart beeinträchtigt wird, dass deren Sauerstoffpumpleistung stärker als diejenige der anderen Sauerstoffpumpenzelle nachlässt. Hieraus lässt sich auf eine Teilchenkonzentration im Abgas schließen.The Sensor according to the invention can be designed so that one of the Oxygen pumping cells through particles contained in an exhaust gas like this impaired is that their oxygen pumping power is stronger than that of the others Oxygen pump cell wears off. From this leaves deduce a particle concentration in the exhaust gas.

Den beiden Elektrodenpaaren kann bei einer speziellen Ausführungsform eine gemeinsame Elektrode zugeordnet sein. In diesem Fall umfasst der Sensor drei Elektroden, die den beiden Sauerstoffpumpzellen zugeordnet sind.The two electrode pairs can be in a special embodiment a common electrode can be assigned. In this case includes the sensor has three electrodes that connect the two oxygen pump cells assigned.

Die Elektroden des Sensors nach der Erfindung können beispielsweise aus Platin bestehen und nach einem dickschichttechnologischen Verfahren auf das Substrat aufgedruckt sein.The Electrodes of the sensor according to the invention can be made of platinum, for example exist and according to a thick film technology process the substrate must be printed.

Der Sensor kann aus mehreren planaren Schichten ausgebildet sein, wobei der Festkörperelektrolyt eine dieser planaren Schichten bildet. Dann sind die Elektrodenpaare der Sauerstoffpumpzellen jeweils beidseits dieser planaren Schicht angeordnet. Die an einer Seite dieser Schicht angeordneten Elektroden sind jeweils einer Referenz, wie beispielsweise der Umgebung, ausgesetzt.The Sensor can be formed from several planar layers, wherein the solid electrolyte forms one of these planar layers. Then the electrode pairs of the oxygen pump cells on both sides of this planar layer arranged. The electrodes arranged on one side of this layer are each exposed to a reference, such as the environment.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Sensors nach der Erfindung ist zumindest einer der Sauerstoffpumpzellen eine Diffusionsbarriere vorgeschaltet, so dass sich bei potentiometrischer Betriebsweise des Sensors eine zeitliche Messsignaldifferenz zwischen den beiden Pumpzellen bzw. bei amperometrischer Betriebsweise des Sensors eine zwischen den beiden Pumpzellen differierende Stromdichte einstellt. Bei einem teilchenfreien Abgas stellt sich eine konstante, geringe zeitliche Differenz der Messsignale bzw. eine konstante differierende Stromdichte ein. Dadurch, dass eine der Sauerstoffpumpzellen bei in einem Abgasstrom enthaltenen Partikeln einem stärker abnehmenden Sauerstoffstrom ausgesetzt ist, verändert sich der Signalunterschied zwischen den beiden Pumpzellen deutlich. Die Geschwindigkeit der Änderung sowie die Höhe der Signaldifferenzen kann als Maß für die Konzentration an Teilchen in dem betreffenden Abgas verwendet werden.In an advantageous embodiment of the sensor according to the invention, at least one of the oxygen pump cells is preceded by a diffusion barrier, so that when the sensor is in potentiometric operation, a temporal measurement signal difference between the two pump cells or, in the case of amperometric operation of the sensor, a current density that differs between the two pump cells is established. With a particle-free exhaust gas, there is a constant, small time difference of the measurement signals or a constant differing current density. Because one of the oxygen pump cells is exposed to a more strongly decreasing oxygen flow in the case of particles contained in an exhaust gas stream, the signal difference between the two pump cells changes significantly. The rate of change and the magnitude of the signal differences can be used as a measure of the concentration of particles in the exhaust gas in question.

Vorzugsweise ist beiden Sauerstoffpumpzellen jeweils eine Diffusionsbarriere vorgeschaltet, wobei sich die Diffusionskoeffizienten der beiden Diffusionsbarrieren dann unterscheiden können.Preferably is a diffusion barrier for both oxygen pump cells upstream, the diffusion coefficients of the two Diffusion barriers can then differentiate.

Die Diffusionsbarrieren können aus Strukturen unterschiedlicher Porösität bestehen. Es ist aber auch denkbar, dass die mindestens eine Diffusionsbarriere derart ausgebildet ist, dass sie aus einer Kammer mit einem kleinen Diffusionsloch oder einem Diffusionsspalt besteht.The Diffusion barriers can consist of structures of different porosity. It is also conceivable that the at least one diffusion barrier is formed in this way is that it consists of a chamber with a small diffusion hole or a diffusion gap.

Die Diffusionsbarriere kann als mindestens eine Schutzschicht für eine Elektrode ausgebildet sein. Sie stellt dann vorzugsweise eine hochporöse Schicht dar, die im sauberen bzw. unbelasteten Zustand sauerstoffdurchlässig ist und als Schutz gegen abrasive Abgasbestandteile dient. Bei in einem Abgas auftretenden Teilchen setzt sich diese Schutzschicht zu.The Diffusion barrier can act as at least one protective layer for an electrode be trained. It then preferably provides a highly porous layer which is permeable to oxygen in a clean or unloaded state and serves as protection against abrasive exhaust gas components. At in one This protective layer is clogged by exhaust gas particles.

Bei einer speziellen Ausführungsform des Sensors ist jeweils eine Elektrode der beiden Elektrodenpaare auf der abgaszugewandten Oberseite des Sensors angeordnet, wobei diese beiden Elektroden mit einer gemeinsamen hochporösen Schutzschicht versehen sind, welche sowohl den Schutz der Elektroden gegen abrasive Abgasbestandteile gewährleistet als auch bei amperometrischer Funktionsweise des Sensors eine Diffusionsbarriere für die jeweils als Pumpzelle ausgebildeten elektrochemischen Zellen bildet. Vorteilhafterweise ist dabei eine der oberseitigen Elektroden zusätzlich mit einer Schicht geringerer Porösität abgedeckt.at a special embodiment the sensor is one electrode of the two pairs of electrodes arranged on the exhaust gas-facing top of the sensor, wherein provide these two electrodes with a common highly porous protective layer are both protecting the electrodes against abrasive exhaust gas components guaranteed as well as a diffusion barrier with the amperometric functioning of the sensor for the each formed as a pump cell electrochemical cells. Advantageously, one of the electrodes on the top is also included covered with a layer of lower porosity.

Befinden sich zu detektierende Teilchen in dem Abgas, so lagern sich diese besonders effektiv an der Abdeckstruktur geringerer Porösität an, so dass diese bevorzugt verstopft wird. Dadurch verändert sich bei potentiometrischer Betriebsweise die zeitliche Differenz der beiden Messsignale und bei amperometrischer Betriebsweise die Differenz der Signalamplituden der beiden Pumpzellen deutlich. Die Geschwindigkeit dieser Änderung und die Höhe der Signaldifferenzen kann als Maß für die Konzentration an Teilchen in dem betreffenden Abgas benutzt werden.Are located particles to be detected in the exhaust gas are stored particularly effective at the covering structure of lower porosity, so that this is preferably blocked. This changes with potentiometric Operating mode, the time difference between the two measurement signals and the difference in signal amplitudes in amperometric mode of the two pumping cells clearly. The speed of this change and the amount of Signal differences can be used as a measure of concentration of particles in the exhaust gas in question.

Entsprechend können die Mündungen der Diffusionskanäle jeweils mit einer Schutzschicht abgedeckt sein.Corresponding can the mouths of the diffusion channels each be covered with a protective layer.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform des Sensors nach der Erfindung sind die Diffusionsbarrieren und die Pumpzellen thermisch getrennt. Diese Trennung ermöglicht es, die Pumpzellen auf einem Temperaturniveau von beispielsweise 800°C zu betreiben, so dass ein Grenzstrombetrieb bei hoher Pumpstromdichte möglich ist. Gleichzeitig können die Diffusionsbarrieren bei Temperaturen von etwa 300°C betrieben werden, so dass sich dort Rußpartikel anlagern können, ohne zersetzt zu werden.To an advantageous embodiment of the Sensors according to the invention are the diffusion barriers and the Pump cells thermally separated. This separation enables operate the pump cells at a temperature level of 800 ° C, for example, so that a limit current operation with high pump current density is possible. Can at the same time the diffusion barriers operated at temperatures of about 300 ° C. so that there are soot particles can invest without being decomposed.

Der Sensor nach der Erfindung kann mit einer gepumpten Referenz arbeiten und/oder mindestens einen Kanal aufweisen. Unter einer gepumpten Referenz wird eine Referenzelektrode verstanden, die in Kontakt mit einem geschlossenen inneren Gasraum des Sensors steht oder deren Oberfläche mit einer porösen Festelektrolytschicht bedeckt ist.The Sensor according to the invention can work with a pumped reference and / or have at least one channel. Taking a pumped reference is understood a reference electrode that is in contact with a closed inner gas space of the sensor or its surface with a porous Solid electrolyte layer is covered.

Ist ein Kanal vorgesehen, so ist dieser bevorzugt in einer separaten Schicht ausgebildet und entweder mit der Umgebung als Referenz verbunden oder dem Abgas ausgesetzt, in welchem der Sensor angeordnet ist. Im ersteren Fall ist der Kanal als Referenzkanal ausgebildet. Im letzteren Fall ist der Kanal als sogenannter Referenzdiffusionskanal ausgebildet.is If a channel is provided, it is preferably in a separate one Layer formed and either connected to the environment for reference or exposed to the exhaust gas in which the sensor is arranged. In the former In this case, the channel is designed as a reference channel. In the latter case the channel is designed as a so-called reference diffusion channel.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Sensor zwei Referenzdiffusionskanäle, die jeweils mit einer Diffusionsbarriere ausgebildet sind. Die Diffusionsbarrieren haben jeweils eine unterschiedliche Porösität, so dass sich diejenige mit der geringeren Porösität beim Auftreten von Teilchen in dem zu messenden Abgas schneller zusetzt und dadurch die Menge an Sauerstoff, die jeweils an die auf einer Seite des Substrats angeordneten Elektroden gelangt, unterschiedlich groß ist bzw. sich durch das Zusetzen mit Teilchen unterschiedlich stark verändert.To a preferred embodiment the sensor has two reference diffusion channels, each with a diffusion barrier are trained. The diffusion barriers each have a different one Porosity so that the one with the lower porosity when particles appear in clogged the exhaust gas to be measured faster and thereby the amount of Oxygen, each located on one side of the substrate Electrode arrives, is different in size or becomes clogged with particles changed to different degrees.

Die Diffusionskanäle sind beispielsweise derart mit dem zu messenden Medium, d. h. dem Abgas verbunden, dass ihnen jeweils ein Loch zugeordnet ist, das in dem bevorzugt schichtartigen Substrat ausgebildet ist. Die beiden Löcher können mit Schichten unterschiedlicher Porösität abgedeckt sein, die mithin unterschiedliche Diffusionskoeffizienten aufweisen.The diffusion channels are, for example, with the medium to be measured, i.e. H. the Exhaust gas connected that they are each assigned a hole that is formed in the preferably layer-like substrate. The two holes can be covered with layers of different porosity have different diffusion coefficients.

Die Löcher in dem Substrat und die in einer zweiten Schicht ausgebildeten Diffusionskanäle können bei Fertigung nach einem Siebdruckverfahren entweder als Hohlräume, die mittels eines freibrennenden Materials, wie beispielsweise Glaskohle, erzeugt werden, oder auch gefüllt ausgebildet sein. Im letzteren Fall sind sie mit einem porösen Material, wie porösem Zirkoniumdioxid, dem Glaskohle oder Aluminiumoxid beigemischt ist, gebildet. Die Ausbildung der Diffusionskanäle und der Löcher als Druckschichten begünstigt die Festigkeit der Diffusionsbarrieren, insbesondere bei Ausbildung als poröse Schichten.The holes in the substrate and the diffusion channels formed in a second layer can either be formed as cavities which are produced by means of a free-burning material, such as, for example, glassy carbon, or else filled in the case of production using a screen printing method. In the latter case, they are made with a porous material, such as porous zirconium dioxide, to which glass carbon or aluminum oxide is added. The formation of the diffusion channels and the holes as pressure layers favors the strength of the diffusion barriers, particularly when they are formed as porous layers.

Es ist auch möglich, die Löcher mit Diffusionsbarrieren auszufüllen, die auch die Funktion von Schutzschichten übernehmen und aus unterschiedlich porösem Material bestehen. Dann können die Schutzschichten, die oberhalb der Löcher angeordnet sind, entfallen.It is possible, too, the holes to be filled with diffusion barriers, which also take on the function of protective layers and are different porous Material. Then can the protective layers, which are arranged above the holes, are eliminated.

Um den Sensor nach der Erfindung von abgelagerten Teilchen reinigen zu können, weist er vorzugsweise mindestens ein Heizelement auf. Zur Reinigung der Diffusionsbarrieren ist es dabei vorteilhaft, wenn ein Heizelement im Bereich der Diffusionsbarrieren angeordnet ist.Around clean the sensor according to the invention of deposited particles to be able it preferably has at least one heating element. For cleaning the diffusion barriers it is advantageous if a heating element is arranged in the region of the diffusion barriers.

Um ein möglichst großes Messsignal, d.h. möglichst große Pumpströme in den Sauerstoffpumpzellen, zu erhalten, ist es vorteilhaft, die beiden Diffusionsbarrieren, die jeweils einer Sauerstoffpumpzelle zugeordnet sind, thermisch voneinander getrennt auszubilden.Around one if possible great Measurement signal, i.e. preferably size pump currents in the oxygen pumping cells, it is advantageous to obtain the two diffusion barriers, each an oxygen pump cell are assigned to form thermally separated from each other.

Vorteilhaft ist eine der Diffusionsbarrieren in der Nähe der Sauerstoffpumpzelle angeordnet, so dass diese Diffusionsbarriere während des Betriebs des Sensors dauerbeheizt ist und sich somit oxidierbare Teilchen nicht anlagern können bzw. schnell verbrennen. An der zweiten Diffusionsbarriere, die sich im Betrieb des Sensors auf einem niedrigeren Temperaturniveau befindet, ist hingegen eine Anlagerung von Teilchen möglich, so dass sich, wenn Teilchen in dem betreffenden Gasstrom enthalten sind, eine hohe Sauerstoffdurchlässigkeitsdifferenz zwischen der verstopften, unbeheizten und der nicht verstopften, dauerbeheizten Diffusionsbarriere einstellt.Advantageous is one of the diffusion barriers near the oxygen pump cell arranged so that this diffusion barrier during the operation of the sensor is permanently heated and therefore oxidizable particles do not accumulate can or burn quickly. At the second diffusion barrier, the the sensor is operating at a lower temperature level is, however, an accumulation of particles is possible, so that if there are particles in the gas stream in question are a high oxygen permeability difference between the clogged, unheated and the non-clogged, permanently heated diffusion barrier.

Des weiteren kann, wenn ein Heizelement im Bereich der Diffusionsbarrieren angeordnet ist, bei einer derartigen thermischen Trennung der Diffusionsbarriere dieses Heizelement auf den Bereich derjenigen Diffusionsbarriere beschränkt sein, die beim Vorliegen von Teilchen in dem Gasstrom verstopft. Damit muss nur eine vergleichsweise kleine geometrische Fläche mittels des Heizelements erhitzt werden, so dass das Heizelement klein und energiesparend ausgelegt werden kann.Of can further if a heating element in the area of the diffusion barriers is arranged, with such a thermal separation of the diffusion barrier this heating element on the area of that diffusion barrier limited clogged when particles are present in the gas stream. This means that only a comparatively small geometric surface has to be used of the heating element are heated so that the heating element is small and can be designed to save energy.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist der Sensor eine Fangstruktur für im Gasstrom befindliche Teilchen auf, so dass die Anlagerung von Teilchen an den Diffusionsbarrieren unterstützt wird. Die Fangstruktur kann beispielsweise als Fanghülse oder als reliefartige Oberfläche ausgebildet sein.at a preferred embodiment According to the invention, the sensor has a capture structure for in the gas flow located particles on, so that the attachment of particles to supports the diffusion barriers becomes. The catch structure can for example be a catch sleeve or as a relief-like surface be trained.

Der Festkörperelektrolyt kann beispielsweise aus einem Werkstoff wie Yttrium-stabilisiertem Zirkoniumdioxid bestehen.The Solid electrolyte can, for example, from a material such as yttrium-stabilized Zirconium dioxide exist.

Der Sensor kann des weiteren eine Trägerschicht aufweisen, welche beispielsweise ebenfalls aus Yttrium-stabilisiertem Zirkoniumdioxid besteht und die mit einer Aluminiumoxid-Isolationsschicht versehen ist.The The sensor can also have a carrier layer have which, for example, also made of yttrium-stabilized Zirconium dioxide exists and which are provided with an aluminum oxide insulation layer is.

Nach einer fertigungstechnisch vorteilhaften Ausführungsform kann der Sensor nach der Erfindung zumindest teilweise in Siebdrucktechnik hergestellt sein.To In an embodiment that is advantageous in terms of production technology, the sensor can According to the invention at least partially manufactured in screen printing technology his.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes nach der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen.Further Advantages and advantageous developments of the subject the invention will become apparent from the description, the drawing and the Claims.

Zeichnungdrawing

Fünf Ausführungsbeispiele des Sensors nach der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigenFive working examples of the sensor according to the invention are schematic in the drawing are shown in simplified form and are described in the following description explained in more detail. It demonstrate

1 eine Explosionsdarstellung eines Russsensors; 1 an exploded view of a soot sensor;

2 eine alternative Ausführungsform eines Russsensors; 2 an alternative embodiment of a soot sensor;

3 eine dritte Ausführungsform 3 a third embodiment

4 eine vierte Ausführungsform und 4 a fourth embodiment and

5 einen Ausschnitt des in 4 dargestellten Russsensors gemäß einer fünften Ausführungsform. 5 a section of the in 4 shown soot sensor according to a fifth embodiment.

Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription of the embodiments

In 1 ist ein Sensor 1 zur Detektion von Rußpartikeln in einem Abgas eines Kraftfahrzeuges dargestellt. Der Sensor 1 ist zum Einbau in einen Abgasstrang ausgebildet und hierzu in einem hier nicht näher dargestellten Gehäuse angeordnet.In 1 is a sensor 1 for the detection of soot particles in an exhaust gas of a motor vehicle. The sensor 1 is designed for installation in an exhaust line and for this purpose is arranged in a housing, not shown here.

Der Sensor 1 ist in sogenannter Dickschichttechnologie nach einem Siebdruckverfahren hergestellt und umfasst eine Trägerschicht 2, die aus Yttrium-stabilisiertem Zirkoniumdioxid besteht und mit einer nicht dargestellten Isolationsschicht aus Aluminiumoxid überzogen ist. In die Trägerschicht 2 ist ein elektrisches Heizelement 3 integriert, das über Kontaktierungen 4 und 5 mit einer Spannungsquelle verbindbar ist. Das Heizelement 3 dient zur Reinigung des Sensors 1 von sich gegebenenfalls an dem Sensor anlagernden Rußpartikeln.The sensor 1 is manufactured in a so-called thick-film technology according to a screen printing process and includes a carrier layer 2 , which consists of yttrium-stabilized zirconium dioxide and is coated with an insulating layer of aluminum oxide, not shown. In the carrier layer 2 is an electric heating element 3 integrated that via contacts 4 and 5 can be connected to a voltage source. The heating element 3 is used to clean the sensor 1 of soot particles possibly accumulating on the sensor.

Auf der Trägerschicht 2 ist eine zweite Schicht 6 angeordnet, in welcher ein sogenannter Referenzkanal 7 ausgebildet ist, der sich in Längsrichtung der zweiten Schicht 6 erstreckt und der mit der Umgebung in Verbindung steht, d. h. mit Luft gefüllt ist. Die zweite Schicht 6 ist von einer dritten Schicht 8 überdeckt, die einen Festkörperelektrolyten aus Yttrium-stabilisiertem Zirkoniumdioxid darstellt und in welcher zwei Sauerstoffpumpzellen, d. h. zwei elektrochemische Zellen, ausgebildet sind. Die beiden Sauerstoffpumpzellen sind mittels zweier Elektrodenpaare 9A, 9B und 10A, 10B gebildet, wobei jeweils eine Elektrode 9B bzw. 10B an der der zweiten Schicht 6 zugewandten Seite des Festkörperelektrolyten 8 angeordnet ist, so dass sie den Referenzkanal 7 begrenzt, und die jeweils andere Elektrode 9A bzw. 10A an der der zweiten Schicht 6 abgewandten Seite des Festkörperelektrolyten 8 angeordnet ist. Diese Seite des Festkörperelektrolyten 8 ist in Betrieb dem im Abgasstrang strömenden Abgas ausgesetzt.On the backing 2 is a second layer 6 arranged in which a so-called reference channel 7 is formed, which extends in the longitudinal direction of the second layer 6 extends and which is connected to the environment, ie is filled with air. The second layer 6 is from a third layer 8th covered, which represents a solid electrolyte made of yttrium-stabilized zirconium dioxide and in which two oxygen pump cells, ie two electrochemical cells, are formed. The two oxygen pump cells are by means of two pairs of electrodes 9A . 9B and 10A . 10B formed, each with an electrode 9B respectively. 10B on the second layer 6 facing side of the solid electrolyte 8th is arranged so that it is the reference channel 7 limited, and the other electrode 9A respectively. 10A on the second layer 6 opposite side of the solid electrolyte 8th is arranged. This side of the solid electrolyte 8th is exposed to the exhaust gas flowing in the exhaust system during operation.

Die an der dem Abgas ausgesetzten Seite des Festkörperelektrolyten 8 angeordneten Elektroden 9A und 10A sind über Leitungen 11 und 12 mit Kontaktierungen 13 und 14 verbunden. Die den Referenzkanal 7 begrenzenden Elektroden 9B und 10B sind über Leitungen 15 und 16 mit sogenannten Durchkontaktierungen 17 bzw. 18 verbunden. Die Kontaktierungen 13 und 14 sowie die Durchkontaktierungen 18 und 17, die den Festkörperelektrolyten 8 durchgreifen, sind mit einer Mess- und Steuereinheit verbindbar.The side of the solid electrolyte exposed to the exhaust gas 8th arranged electrodes 9A and 10A are over lines 11 and 12 with contacts 13 and 14 connected. The the reference channel 7 limiting electrodes 9B and 10B are over lines 15 and 16 with so-called vias 17 respectively. 18 connected. The contacts 13 and 14 as well as the vias 18 and 17 that the solid electrolyte 8th reach through, can be connected to a measuring and control unit.

Die Elektroden 9A und 10A sind zum Schutz gegen abrasive Abgasbestandteile mit einer hochporösen Schutzschicht 19 versehen, die beim Betrieb der mittels der Elektrodenpaare 9A, 9B und 10A, 10B sowie dem Festkörperelektrolyten 8 gebildeten elektrochemischen Zellen eine Diffusionslimitierung bzw. -barriere darstellt.The electrodes 9A and 10A are for protection against abrasive exhaust gas components with a highly porous protective layer 19 provided when operating by means of the electrode pairs 9A . 9B and 10A . 10B as well as the solid electrolyte 8th formed electrochemical cells represents a diffusion limitation or barrier.

Oberhalb der Elektrode 10A ist zusätzlich eine Schicht 20 auf der Schutzschicht 19 angebracht. Die Schicht 20 weist eine definierte Struktur mit geringer Porösität auf und bildet eine weitere Diffusionsbarriere für Sauerstoff. Die Schicht 20 setzt sich bei Auftreten von Teilchen wie Rußpartikeln im Abgas bevorzugt zu, so dass die Durchlässigkeit für Sauerstoff abnimmt.Above the electrode 10A is an additional layer 20 on the protective layer 19 appropriate. The layer 20 has a defined structure with low porosity and forms a further diffusion barrier for oxygen. The layer 20 If particles such as soot particles appear in the exhaust gas, this builds up preferentially, so that the permeability to oxygen decreases.

In 2 ist eine alternative Ausführungsform eines Russsensors 30 dargestellt, die zum Einbau in einen Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs dienen kann. Entsprechend dem Sensor nachIn 2 is an alternative embodiment of a soot sensor 30 shown, which can be used for installation in an exhaust system of a motor vehicle. According to the sensor

1 ist der Russsensor 30 in einem nicht dargestellten Gehäuse angeordnet. 1 is the soot sensor 30 arranged in a housing, not shown.

Der Sensor 30 umfaßt eine Trägerschicht 2, deren Aufbau demjenigen der Trägerschicht des Sensors nach 1 entspricht.The sensor 30 comprises a carrier layer 2 whose structure follows that of the carrier layer of the sensor 1 equivalent.

Auf der Trägerschicht 2 ist eine zweite Schicht 31 angeordnet, in welcher zwei an der der Trägerschicht 2 abgewandten Seite angeordnete sogenannte Diffusionskanäle 32 und 33 ausgebildet sind.On the backing 2 is a second layer 31 arranged, in which two on the of the carrier layer 2 So-called diffusion channels arranged on the opposite side 32 and 33 are trained.

Auf der zweiten Schicht 31 ist wiederum eine dritte Schicht 34 angeordnet, die aus Yttriumstabilisiertem Zirkoniumdioxid besteht und an deren der zweiten Schicht 31 zugewandten Seite zwei Elektroden 35 und 36 angeordnet sind, die in einem Endbereich der Diffusionskanäle 32 und 33 liegen, und an deren der zweiten Schicht 31 abgewandten Seite eine dritte Elektrode 37 angeordnet ist. Die Elektroden 35 und 36 bilden jeweils mit der dritten Elektrode 37 eine sogenannte Sauerstoffpumpzelle, d.h. eine elektrochemische Zelle.On the second layer 31 is again a third layer 34 arranged, which consists of yttrium-stabilized zirconium dioxide and on the second layer 31 facing side two electrodes 35 and 36 are arranged in an end region of the diffusion channels 32 and 33 and the second layer 31 facing away from a third electrode 37 is arranged. The electrodes 35 and 36 each form with the third electrode 37 a so-called oxygen pump cell, ie an electrochemical cell.

An den den Elektroden 35 und 36 abgewandten Enden der Diffusionskanäle 32 und 33 sind in dem Festkörperelektrolyten 34 zwei Löcher 38 und 39 ausgebildet, die in die Diffusionskanäle 32 und 33 münden und beispielsweise mittels poröser Schutzschichten 40 bzw. 41 abgedeckt sind. Die Schutzschichten 40 und 41 weisen unterschiedliche Porösitäten auf, bilden jeweils eine Diffusionsbarriere und gewährleisten einen Schutz der Elektroden 35 und 36 gegen abrasive Abgasbestandteile.On the electrodes 35 and 36 opposite ends of the diffusion channels 32 and 33 are in the solid electrolyte 34 two holes 38 and 39 trained in the diffusion channels 32 and 33 open and for example by means of porous protective layers 40 respectively. 41 are covered. The protective layers 40 and 41 have different porosities, each form a diffusion barrier and ensure protection of the electrodes 35 and 36 against abrasive exhaust gas components.

Die Diffusionsbarrieren 40 und 41, deren Diffusionskoeffizienten sich unterscheiden, sind aufgrund der Entfernung zu den Elektroden 35, 36 und 37 von den durch diese Elektroden gebildeten elektrochemischen Zellen thermisch getrennt.The diffusion barriers 40 and 41 whose diffusion coefficients differ are due to the distance to the electrodes 35 . 36 and 37 thermally separated from the electrochemical cells formed by these electrodes.

An dem Festkörperelektrolyten 34 ist ein Heizelement 42 ausgebildet, das zum Freibrennen der Schutzschichten 40 und 41 von Rußteilchen dient.On the solid electrolyte 34 is a heating element 42 trained to burn the protective layers 40 and 41 of soot particles.

In 3 ist eine dritte Ausführungsform eines Rußsensors 50 dargestellt, der ebenfalls in einem dem jeweiligen Einsatzzweck angepassten, nicht dargestellten Gehäuse angeordnet ist.In 3 is a third embodiment of a soot sensor 50 shown, which is also arranged in a housing, not shown, adapted to the respective application.

Der Aufbau des Sensors 50 entspricht im wesentlichen demjenigen des Sensors nach 2. Jedoch ist der Sensor 50 so ausgelegt, dass die Diffusionsbarrieren 40 und 41 thermisch voneinander getrennt sind. Dies ist dadurch gewährleistet, dass die Diffusionsbarriere 40 vorzugsweise in der Nähe der den Sauerstoffpumpzellen zugeordneten Pumpelektroden 35, 36 und 37 angeordnet ist. Der Bereich der Pumpelektroden 35, 36, 37 stellt im Betriebszustand des Sensors 50 eine dauerbeheizte Zone dar. Entsprechend ist das Loch 38, welchem die Diffusionsbarriere 40 zugeordnet ist, in der Nähe der dauerbeheizten Zone mit den beiden aus den Elektroden 35 und 37 bzw. 36 und 37 und dem Substrat 34 gebildeten Sauerstoffpumpzellen in dem Substrat 34 ausgebildet.The structure of the sensor 50 corresponds essentially to that of the sensor 2 , However, the sensor is 50 designed so that the diffusion barriers 40 and 41 are thermally separated. This is ensured by the diffusion barrier 40 preferably in the vicinity of the pump electrodes assigned to the oxygen pump cells 35 . 36 and 37 is arranged. The area of the pump electrodes 35 . 36 . 37 puts in the operating state of the sensor 50 is a permanently heated zone. The hole is accordingly 38 , which the diffusion barrier 40 is assigned, near the permanently heated zone with the two from the electrodes 35 and 37 respectively. 36 and 37 and the substrate 34 shape th oxygen pumping cells in the substrate 34 educated.

Das Loch 38 führt bei dieser Ausführungsform zu einem in der zweiten Schicht 31 ausgebildeten Diffusionskanal 32, der der aus den Elektroden 35 und 37 gebildeten Sauerstoffpumpzelle zugeordnet ist und eine geringere Längserstreckung als der zweite Diffusionskanal 32 hat, der der aus den Elektroden 36 und 37 gebildeten Sauerstoffpumpzelle zugeordnet ist und dem die Diffusionsbarierre 41 zugeordnet ist. Die Porösitäten der Diffusionsbarrieren 40 und 41 sind verschieden.The hole 38 leads to one in the second layer in this embodiment 31 trained diffusion channel 32 that of the electrodes 35 and 37 Associated formed oxygen pump cell and a smaller longitudinal extent than the second diffusion channel 32 has the one from the electrodes 36 and 37 formed oxygen pump cell is assigned and the diffusion barrier 41 assigned. The porosity of the diffusion barriers 40 and 41 are different.

Des weiteren ist an dem Festkörperelektrolyten 34 ein Heizelement 42 ausgebildet, das der Diffusionsbarriere bzw. Schutzschicht 41 zugeordnet ist und mittels dem ein Freibrennen derselben möglich ist.Furthermore, is on the solid electrolyte 34 a heating element 42 formed that the diffusion barrier or protective layer 41 is assigned and by means of which a free burning of the same is possible.

Vorzugsweise entsprechen sich die Wegstrecken zwischen den beiden Diffusionsbarrieren 40 und 41 und den jeweiligen Elektroden 35 bzw. 36 im wesentlichen. Dies wird beispielsweise durch eine nicht dargestellte U-förmige Struktur des kürzeren Diffusionskanals 32 erreicht.The distances between the two diffusion barriers preferably correspond 40 and 41 and the respective electrodes 35 respectively. 36 essentially. This is achieved, for example, by a U-shaped structure (not shown) of the shorter diffusion channel 32 reached.

Im Betrieb des Sensors 50 wird die Differenztemperatur zwischen den beiden Diffusionsbarrieren 40 bzw. 41 auf einen konstanten Wert eingestellt. Die sich hieraus ergebenden unterschiedlichen Temperaturen in den beiden Diffusionskanälen 32 und 33 bewirken zwar unterschiedliche Diffusionskonstanten und damit einen zeitlichen Versatz zwischen den beiden mittels der Elektroden 35 und 37 bzw. 36 und 37 gemessenen Signalströmen. Der zeitliche Versatz ist jedoch konstant und kann elektronisch oder auch durch entsprechende Ausbildung der Diffusionskanäle 32 und 33 kompensiert werden.In operation of the sensor 50 the temperature difference between the two diffusion barriers 40 respectively. 41 set to a constant value. The resulting different temperatures in the two diffusion channels 32 and 33 cause different diffusion constants and thus a time offset between the two by means of the electrodes 35 and 37 respectively. 36 and 37 measured signal currents. However, the time offset is constant and can be done electronically or by appropriate formation of the diffusion channels 32 and 33 be compensated.

Bei amperometrischer Betriebsweise der Elektrodenpaare 35 und 37 bzw. 36 und 37 ergibt sich durch Pumpen von Sauerstoff aus den Diffusionskanälen 32, 33 in Richtung der Elektrode 37 bei einem partikelfreien Abgasstrom eine konstante Differenz der sogenannten Pumpstromdichten. Diese Differenz beruht auf den unterschiedlichen Diffusionskonstanten der beiden Diffusionsbarrieren 40 und 41.With the amperometric mode of operation of the electrode pairs 35 and 37 respectively. 36 and 37 results from pumping oxygen from the diffusion channels 32 . 33 towards the electrode 37 with a particle-free exhaust gas flow, a constant difference between the so-called pump current densities. This difference is due to the different diffusion constants of the two diffusion barriers 40 and 41 ,

Beim Vorliegen von Teilchen im Abgasstrom lagern sich diese bevorzugt an der im Betrieb des Sensors 50 nicht beheizten Diffusionsbarriere 41 an, welche eine geringere Porösität als die Diffusionsbarriere 40 aufweist. Die Diffusionsbarriere 41 wird demnach bevorzugt verstopft, was zu einer Veränderung der Differenz der Pumpstromdichten und damit der gemessenen Signalamplituden der beiden Elektrodensysteme 35, 37 bzw. 36, 37 führt. Die Geschwindigkeit dieser Änderung und der Betrag der Signalamplitudendifferenzen dienen als Maß für die Konzentration von Teilchen in dem betreffenden Abgasstrom.If particles are present in the exhaust gas stream, they preferentially accumulate on the sensor during operation 50 non-heated diffusion barrier 41 which has a lower porosity than the diffusion barrier 40 having. The diffusion barrier 41 is therefore preferably blocked, which leads to a change in the difference between the pump current densities and thus the measured signal amplitudes of the two electrode systems 35 . 37 respectively. 36 . 37 leads. The speed of this change and the magnitude of the signal amplitude differences serve as a measure of the concentration of particles in the relevant exhaust gas flow.

Bei den oben beschriebenen Ausführungen können die beiden Heizelemente 3 und 42 neben ihrer Reinigungsfunktion des weiteren zur Messung der Temperatur an den Diffusionsbarrieren 40, 41 und den Sauerstoffpumpzellen 35, 37 bzw. 36, 37 dienen.In the designs described above, the two heating elements 3 and 42 in addition to its cleaning function, also for measuring the temperature at the diffusion barriers 40 . 41 and the oxygen pump cells 35 . 37 respectively. 36 . 37 serve.

Eine vierte Ausführungsform eines Rußsensors 70 ist in 4 dargestellt, der ebenfalls in einem dem jeweiligen Einsatzzweck angepassten, nicht dargestellten Gehäuse angeordnet ist.A fourth embodiment of a soot sensor 70 is in 4 shown, which is also arranged in a housing, not shown, adapted to the respective application.

Der Aufbau des Sensors 70 entspricht im wesentlichen demjenigen des Sensors nach 3. Jedoch sind im Bereich mindestens einer Diffusionsbarriere 40, 41 jeweils zwei weitere Elektroden 51a, 5lb bzw. 52a, 52b vorgesehen, an die bei Bedarf eine entsprechende Hochspannung angelegt werden kann, sodass es zu einer dielektrisch behinderten Entladung kommt. Die dabei resultierenden angeregten Spezies bzw. das dabei sich bildende Ozon unterstützt die Entfernung von auf den Diffusionsbarrieren 40, 41 abgelagerten Partikeln. Insbesondere ermöglicht die Reinigung der Diffusionsbarrieren 40, 41 mittels Entladung gegenüber einer rein thermischen Reinigung auch die Entfernung von Öl- oder Additivaschen. Um die Elektroden 51a, 5lb bzw. 52a, 52b vor aggressiven Abgasbestandteilen zu schützen, kann jeweils eine der weiteren Elektroden 51a, 51b bzw. 52a, 52b oder auch jeweils beide Elektroden mit einer nicht dargestellten korrosionsbeständigen Schutzschicht versehen werden.The structure of the sensor 70 corresponds essentially to that of the sensor 3 , However, there is at least one diffusion barrier in the area 40 . 41 two more electrodes each 51a . 5lb respectively. 52a . 52b provided, to which a corresponding high voltage can be applied if necessary, so that there is a dielectric barrier discharge. The resulting excited species or the ozone formed thereby supports the removal of the diffusion barriers 40 . 41 deposited particles. In particular, the diffusion barriers can be cleaned 40 . 41 Discharge compared to purely thermal cleaning also the removal of oil or additive pockets. Around the electrodes 51a . 5lb respectively. 52a . 52b One of the other electrodes can protect against aggressive exhaust gas components 51a . 51b respectively. 52a . 52b or both electrodes are each provided with a corrosion-resistant protective layer, not shown.

In einer weiteren Ausführungsform des vorliegenden Sensors ist in der Nähe der Diffusionsbarriere 41 eine nicht dargestellte weitere Heizvorrichtung vorgesehen, sodass im Bedarfsfall beide Diffusionsbarrieren 40, 41 sowohl thermisch als auch über eine Entladung von angelagerten Partikeln befreit werden können. Um eine möglichst große wirksame Entladungsfläche zu erhalten, können die Flächen der weiteren Elektroden 51a, 51b bzw. 52a, 52b verschieden groß ausgeführt werden.In a further embodiment of the present sensor is in the vicinity of the diffusion barrier 41 a further heating device, not shown, is provided, so that, if necessary, both diffusion barriers 40 . 41 accumulated particles can be freed both thermally and via a discharge. In order to obtain the largest possible effective discharge area, the areas of the further electrodes can be 51a . 51b respectively. 52a . 52b different sizes.

Des weiteren können zwischen den weiteren Elektroden 51a, 51b bzw. 52a, 52b zwei Dielektrika mit unterschiedlicher Dielektrizitätskonstante vorgesehen sein. Eine derartige Ausführungsform ist ausschnittsweise in 5 dargestellt. Zwischen den weiteren Elektroden 51a, 51b ist ein erstes Dielektrikum 61 vorzugsweise in doppelter Ausführung beispielsweise jeweils benachbart zu der entsprechenden weiteren Elektrode 51a, 5lb vorgesehen sowie ein zweites Di elektrikum vorzugsweise in Form der Diffusionsbarriere 41.Furthermore, between the other electrodes 51a . 51b respectively. 52a . 52b two dielectrics with different dielectric constants can be provided. Such an embodiment is excerpted in 5 shown. Between the other electrodes 51a . 51b is a first dielectric 61 preferably in duplicate, for example in each case adjacent to the corresponding further electrode 51a . 5lb provided as well as a second electric, preferably in the form of the diffusion barrier 41 ,

Claims (12)

Sensor zur Detektion von Teilchen in einem Gasstrom, insbesondere von Rußpartikeln in einem Abgasstrom, mit Messelektroden (9A, 9B, 10A, 10B; 35, 36, 37), die auf einem Substrat (8; 34) aus einem isolierenden Werkstoff angeordnet sind, wobei das Substrat einen Festkörperelektrolyten (8; 34) umfasst, in dem mindestens zwei Sauerstoffpumpzellen ausgebildet sind, welchen jeweils ein Elektrodenpaar zugeordnet ist. dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Sauerstoffpumpzellen eine Diffusionsbarriere (19, 20, 40, 41) vorgeschaltet ist, der zwei weitere Elektroden (51a, 51b, 52a, 52b) zugeordnet sind, an die eine Hochspannung anlegbar ist.Sensor for the detection of particles in a gas stream, in particular soot particles in an exhaust gas stream, with measuring electrodes ( 9A . 9B . 10A . 10B ; 35 . 36 . 37 ) on a substrate ( 8th ; 34 ) are made of an insulating material, the substrate being a solid electrolyte ( 8th ; 34 ), in which at least two oxygen pump cells are formed, each of which is associated with a pair of electrodes. characterized in that at least one of the oxygen pumping cells has a diffusion barrier ( 19 . 20 . 40 . 41 ) is connected upstream, the two further electrodes ( 51a . 51b . 52a . 52b ) are assigned to which a high voltage can be applied. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannung so ausgewählt ist, dass es an den weiteren Elektroden (51a, 51b, 52a, 52b) zu einer dielektrischen Entladung kommt.Sensor according to claim 1, characterized in that the high voltage is selected so that it on the other electrodes ( 51a . 51b . 52a . 52b ) there is a dielectric discharge. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche einer der weiteren Elektroden (51a, 51b, 52a, 52b) kleiner ist als die Fläche der anderen weiteren Elektrode.Sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the surface of one of the further electrodes ( 51a . 51b . 52a . 52b ) is smaller than the area of the other further electrode. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass beiden Sauerstoffpumpzellen eine Diffusionsbarriere (19, 20, 38, 39) vorgeschaltet ist und die Diffusionsbarrieren (19, 20, 38, 39) aus Strukturen unterschiedlicher Porösität bestehen.Sensor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the two oxygen pump cells have a diffusion barrier ( 19 . 20 . 38 . 39 ) is connected upstream and the diffusion barriers ( 19 . 20 . 38 . 39 ) consist of structures of different porosity. Sensor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusionsbarriere (40, 41) und die Sauerstoffpumpzellen thermisch getrennt sind.Sensor according to one of claims 2 to 4, characterized in that the diffusion barrier ( 40 . 41 ) and the oxygen pump cells are thermally separated. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Diffusionskanal (32; 33) vorgesehen ist.Sensor according to one of claims 1 to 5, characterized in that a diffusion channel ( 32 ; 33 ) is provided. Sensor nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch zwei Diffusionskanäle (32; 33), die jeweils mit einer Diffusionsbarriere (40; 41) ausgebildet sind.Sensor according to claim 6, characterized by two diffusion channels ( 32 ; 33 ), each with a diffusion barrier ( 40 ; 41 ) are trained. Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass den Diffusionskanälen (32, 33) jeweils ein Loch (38, 39) zugeordnet ist, das in dem Substrat (34) ausgebildet ist.Sensor according to claim 7, characterized in that the diffusion channels ( 32 . 33 ) one hole each ( 38 . 39 ) assigned in the substrate ( 34 ) is trained. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch mindestens ein Heizelement (3; 42) im Bereich der Diffusionsbarrieren (40, 41).Sensor according to one of claims 1 to 10, characterized by at least one heating element ( 3 ; 42 ) in the area of diffusion barriers ( 40 . 41 ). Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusionsbarriere (40), die einer der beiden Sauerstoffpumpzellen vorgeschaltet ist, von der Diffusionsbarriere (41), die der anderen der beiden Sauerstoffpumpzellen vorgeschaltet ist, thermisch getrennt ist.Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the diffusion barrier ( 40 ), which is upstream of one of the two oxygen pumping cells, from the diffusion barrier ( 41 ), which is upstream of the other of the two oxygen pumping cells, is thermally separated. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche , gekennzeichnet durch eine Fangstruktur für in dem Gasstrom befindliche Teilchen.Sensor according to one of the preceding claims, characterized through a catch structure for Particles in the gas stream. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Trägerschicht (2), die vorzugsweise aus Yttrium-stabilisiertem Zirkoniumdioxid besteht und mit einer Aluminiumoxid-Isolationsschicht versehen ist.Sensor according to one of the preceding claims, characterized by a carrier layer ( 2 ), which preferably consists of yttrium-stabilized zirconium dioxide and is provided with an aluminum oxide insulation layer.
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