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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft Gassensoren, welche eine spezifische Gaskonzentration im Abgas sensieren bzw. messen.
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STAND DER TECHNIK
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Gassensoren sind in einem Abgasrohr einer internen Verbrennungsmaschine angeordnet, und diese werden verwendet, um eine spezifische Gaskonzentration in einem Abgas zu sensieren, welches in dem Abgasrohr fließt. Bei den Gassensoren ist ein struktureller Körper des Sensors, welcher durch das Aufstapeln eines Heizers auf einem Sensorelement ausgebildet wird, durch einen Halter gehalten; ein distaler Endabschnitt des strukturellen Körpers des Sensors steht von dem Halter so hervor, dass dieser gegenüber einem gemessenen Gas freigestellt ist. Der Heizer ist derart vorgesehen, dass dieser einen soliden Elektrolytkörper und Elektroden, welche auf dem soliden bzw. massiven Elektrolytkörper vorgesehen sind, auf eine Sensoraktivierungstemperatur aufheizt. Genauer gesagt wird der Heizer durch das Vorsehen einer elektrischen Leitschicht auf einem keramischen Substrat ausgebildet; die elektrische Leitschicht erzeugt Wärme, wenn dieser elektrischer Strom zugeführt wird. Außerdem sind in dem Sensorelement die folgenden Elemente ausgebildet: eine Pumpenzelle, die die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas, welches das gemessene Gas ist, einstellt; und eine Sensorzelle zum Sensieren der spezifischen Gaskonzentration des gemessenen Gases, wobei dessen Sauerstoffkonzentration durch die Pumpenzelle eingestellt worden ist.
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Beispielsweise weist das Gassensorelement, welches in Patentdokument 1 offenbart ist, einen Heizabschnitt auf, welcher ein Wärme erzeugendes Element beinhaltet, das Wärme erzeugt, wenn diesem elektrischer Strom zugeführt wird. Außerdem ist in Patentdokument 1 offenbart, dass die Heizerspannung derart reguliert bzw. geregelt wird, so dass die Beziehung zwischen dem Widerstand des Heizers und einer elektrischen Leistung des Heizers eine Heizersteuerfunktion erfüllt, wobei dadurch die Temperatur des Gassensorelements gesteuert wird.
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LITERATUR DES STANDS DER TECHNIK
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PATENTLITERATUR
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- Patentdokument 1: Die japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer: JP-2003-065999A
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Probleme, welche durch die Erfindung gelöst werden sollen
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Das Patentdokument 1 ist darauf ausgerichtet, dass die Temperatur des Gassensorelements (oder des Sensorelements) gesteuert wird. Allerdings sind die erforderlichen Funktionen der Pumpenzelle und der Sensorzelle unterschiedlich zueinander, und die Materialien der Elektroden, welche die Pumpenzelle um die Sensorzelle bilden, sind ebenso unterschiedlich zueinander. Daher unterscheiden sich die optimalen Temperaturen (oder die Aktivierungstemperaturen der Elektroden) zum Steuern der Pumpenzelle und der Sensorzelle voneinander. Entsprechend sind die strukturellen Beziehungen der Anordnung in dem Sensorelement kritisch, um die Mehrzahl der Zellen, wie z. B. die Pumpenzelle und die Sensorzelle, auf die jeweiligen optimalen Temperaturen zu steuern. Genauer gesagt wurde klargestellt, dass die Beziehung zwischen der Länge eines Ausprägungsbereichs bzw. eines Ausbildungsbereichs des Wärme erzeugenden Abschnitts in der elektrischen Leitschicht des Heizers und die hervorstehende Länge des distalen Endabschnitts des strukturellen Körpers des Sensors von dem Halter kritisch ist. Das heißt, dass das Folgende klargestellt worden ist: Die Wärme des strukturellen Körpers des Sensors, der durch den Heizer aufgeheizt wird, entweicht zu dem Halter, dessen Temperatur niedriger ist, als derjenige des strukturellen Körpers des Sensors; und es ist daher unmöglich, die Temperaturen der Pumpenzelle und der Sensorzelle geeignet zu steuern, falls die hervorstehende Länge des distalen Endabschnitts des strukturellen Körpers des Sensors von dem Halter nicht geeignet festgelegt wird.
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Die vorliegende Erfindung wurde mit Blick auf die vorstehend beschriebenen Umstände getätigt, und diese zielt darauf ab, einen Gassensor vorzusehen, welcher geeignet ist, die Temperaturen der Pumpenzelle und der Sensorzelle geeignet zu steuern.
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MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
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Ein Gassensor gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen strukturellen Körper des Sensors auf, welcher durch das Aufstapeln eines Sensorelements und eines Heizers und eines Halters, der den strukturellen Körper des Sensors hält, ausgebildet ist. Der Gassensor ist derart konfiguriert, dass ein vorstehender Abschnitt des Sensors des strukturellen Körpers des Sensors in Distalrichtung von dem Halter so hervorsteht, dass dieser gegenüber dem gemessenen Gas freigestellt ist. Das Sensorelement beinhaltet das Folgende: einen soliden Elektrolytkörper mit einer Sauerstoffionenleitfähigkeit; einen Raum für das gemessene Gas, welcher an einer Seite des soliden Elektrolytkörpers ausgebildet ist, und in welchen das gemessene Gas über einen diffusionsresistenten Körper eingeführt wird; einen Raum für das Referenzgas, welcher an der anderen Seite des soliden Elektrolytkörpers ausgebildet ist, und in welchen ein Referenzgas eingeführt wird; eine Pumpenzelle mit einer Pumpenelektrode, welche an einer Seitenoberfläche des Raums für das gemessene Gas des soliden Elektrolytkörpers vorgesehen ist, und welche derart konfiguriert ist, dass diese die Konzentration des Sauerstoffs in dem Raum für das gemessene Gas einstellt, indem eine Spannung zwischen der Pumpenelektrode und der Referenzelektrode angelegt wird, die an einer Referenzgasraum-seitigen Oberfläche des soliden Elektrolytkörpers vorgesehen ist; und eine Sensorzelle mit einer Sensorelektrode, welche an der Raum für das gemessene Gas-seitigen Oberfläche des soliden Elektrolytkörpers und in Proximalrichtung von der Anordnungsposition der Pumpenelektrode vorgesehen ist, wobei die Sensorzelle derart konfiguriert ist, dass diese einen Sauerstoffionenstrom misst, welcher zwischen der Sensorelektrode und der Referenzelektrode fließt. Der Heizer beinhaltet einen Wärme erzeugenden Abschnitt, der Wärme erzeugt, wenn diesem elektrischer Strom zugeführt wird, und ein paar von Führungsabschnitten, die jeweils mit einem Paar der Endabschnitte des Wärme erzeugenden Abschnitts verbunden sind. Der gesamte Wärme erzeugende Abschnitt ist in dem hervorstehenden Abschnitt des Sensors ausgebildet. Eine Mitte bzw. ein Zentrum der Wärmeerzeugung des Wärme erzeugenden Abschnitts ist distalwärts bzw. in Distalrichtung von einer Mitte der Sensorelektrode aus gesehen platziert. Ein Abstand E von einem Distalende des hervorstehenden Abschnitts des Sensors bis zu dem Zentrum der Sensorelektrode ist in einem Bereich von 0,7 bis 1,3D definiert und ein Abstand F von dem Distalende des vorstehenden Abschnitt des Sensors bis zu einem Zentrum der Pumpenelektrode ist in einem Bereich von 0,3 bis 0,7D definiert, wobei D ein Abstand von dem distalen Ende des hervorstehenden Abschnitts des Sensors bis zu einem proximalen Ende des Wärme erzeugenden Abschnitts ist. Eine Länge L (in mm) eines Ausbildungsbereichs des Wärme erzeugenden Abschnitts und einer Höhe H (in mm) des hervorstehenden Abschnitts des Sensors in einer Longitudinalrichtung, in welcher der hervorstehende Abschnitt des Sensors von dem Halter hervorsteht, sind derart festgelegt, dass diese in einem Bereich liegen, welcher durch erste bis vierte Referenzlinien auf einer zweidimensionalen Koordinatenebene umfasst wird, deren horizontale und vertikale Achsen jeweils die Längen L und H angeben. Die erste Referenzlinie repräsentiert eine Beziehung H = L. Die zweite Referenzlinie repräsentiert eine Beziehung von H = 20. Die dritte Referenzlinie repräsentiert die Beziehung von H = –4,24L + 42,71. Die vierte Referenzlinie repräsentiert die Beziehung von H = –4,24L + 68,6.
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VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG
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Bei dem vorstehend beschriebenen Gassensor ist ein geeigneter Bereich für die Länge L (in mm) des Ausbildungsbereichs des wärmeerzeugenden Abschnitts und für die Länge H (in mm) des hervorstehenden Abschnitts des Sensors in der Richtung, in welche der hervorstehende Abschnitt des Sensors von dem Halter hervorsteht, spezifiziert.
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Genauer gesagt sind die Länge L (in mm) des Ausbildungsbereichs des wärmeerzeugenden Abschnitts und die Länge H (in mm) des hervorstehenden Abschnitts des Sensors derart festgelegt, dass diese in einem Bereich, welcher durch die ersten bis vierten Referenzlinien auf der zweidimensionalen Koordinatenebene umfasst sind, deren Horizontal- und Vertikalachsen jeweils die Längen L und H angeben. Die ersten bis vierten Referenzlinien repräsentieren jeweils die Beziehungen von H = L, H = 20, H = –4,24L + 42,71 und H = –4,24L + 68,6. Folglich wird es beim Erwärmen des soliden Elektrolytkörpers, der Pumpenelektrode, der Sensorelektrode und der Referenzelektrode durch den Heizer möglich, die Temperatur der Pumpenzelle in einem geeigneten Bereich von größer oder gleich 740°C zu erhalten, und es wird möglich, die Temperatur der Sensorzelle in einem geeigneten Bereich von 650 bis 830°C zu halten. Hier bezeichnet die Temperatur der Pumpenzelle die Temperatur der Pumpenelektrode in dem Raum für das gemessene Gas und die Temperatur der Sensorzelle bezeichnet die Temperatur der Sensorelektrode in dem Raum für das gemessene Gas.
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Entsprechend kann der vorstehend beschriebene Gassensor in geeigneter Art und Weise die Temperaturen der Pumpenzelle und der Sensorzelle steuern.
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Zusätzlich, falls die Temperatur der Pumpenzelle unterhalb 740°C fällt, dann wird es für die Pumpenzelle unmöglich, ausreichend Sauerstoff abzustoßen bzw. abzugeben, wobei dies die Genauigkeit des Sensierens einer spezifischen Gaskonzentration des gemessenen Gases verringert. Auf der anderen Seite, falls die Temperatur der Sensorzelle 830°C überschreitet, dann fängt die Sensorzelle damit an, Feuchtigkeit in dem gemessenen Gas zu sensieren, was die Genauigkeit des Sensierens der spezifischen Gaskonzentration in dem gemessenen Gas verringert.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es zeigt/es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht, die einen distalen Endabschnitt eines Gassensors gemäß einem Beispiel zeigt;
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2 eine Querschnittsansicht, welche einen vorstehenden Abschnitt des Sensors eines strukturellen Körpers des Gassensors gemäß einem Beispiel zeigt;
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3 eine Querschnittsansicht, welche entlang der Linie I-I von 2 vorgenommen wurde;
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4 eine Querschnittsansicht des gesamten Gassensors gemäß dem Beispiel;
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5 einen Graphen, welcher die Beziehung zwischen der Länge L eines Ausbildungsbereichs eines wärmeerzeugenden Abschnitts und der Temperatur einer Sensorelektrode in dem Gassensor gemäß dem Beispiel darstellt;
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6 einen Graphen, welcher die Beziehung zwischen der Länge L des Ausbildungsbereichs des Wärmeerzeugungsabschnittes und der Länge H des hervorstehenden Abschnitts des Sensors in dem Gassensor gemäß dem Beispiel darstellt;
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7 einen Graphen, welcher die Beziehung zwischen dem Durchmesser des Halters und der Änderungsgröße in der Temperatur einer Pumpenelektrode in dem Gassensor gemäß dem Beispiel darstellt;
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8 einen Graphen, welcher die Beziehung zwischen der Temperatur der Pumpenelektrode und einem elektrischen Offsetstrom einer Sensorzelle in dem Gassensor gemäß dem Beispiel darstellt;
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9 einen Graphen, welcher die Beziehung zwischen der Temperatur der Pumpenelektrode und dem Sauerstoffionenstrom der Sensorzelle in dem Gassensor gemäß dem Beispiel darstellt;
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10 einen Graphen, welcher die Beziehung zwischen der Temperatur der Sensorelektrode und dem Sensierfehler bzw. Messfehler der Sensorzelle in dem Gassensor gemäß dem Beispiel darstellt;
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11 einen Graphen, welcher die Beziehung zwischen der Temperatur der Sensorelektrode und dem elektrischen Offsetstrom der Sensorzelle in dem Gassensor gemäß dem Beispiel darstellt;
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12 einen Graphen, welcher die Beziehung zwischen der Länge L des Ausbildungsbereichs des wärmeerzeugenden Abschnitts und der Länge H des hervorstehenden Abschnitts und der Länge H des hervorstehenden Abschnitts des Sensors in dem Gassensor gemäß dem Beispiel darstellt.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Bevorzugte Ausführungsformen des vorstehend beschriebenen Gassensors werden nachstehend beschrieben werden.
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Der vorstehend beschriebene Gassensor kann ferner eine Monitorzelle beinhalten, welcher die verbliebene Sauerstoffkonzentration in dem gemessenen Gas misst, dessen Sauerstoffkonzentration durch die Pumpenzelle eingestellt worden ist. Die Monitorzelle kann eine Monitorelektrode aufweisen, welche an der gemessenen gasraum-seitigen Oberfläche des soliden Elektrolytkörpers und in Ausrichtung mit der Sensorelektrode in einer Breitenrichtung vorgesehen ist, die senkrecht zu der Longitudinalrichtung ist. Die Monitorzelle kann derart konfiguriert sein, dass diese einen Sauerstoffionenstrom misst, welche zwischen der Monitorelektrode und der Referenzelektrode fließt.
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Falls der vorstehend beschriebene Abstand E kürzer als 0,7D ist, dann wird die Länge des Ausbildungsbereichs des wärmeerzeugenden Abschnitts zu groß, was die Effizienz des Aufheizens des Sensorelements durch den Heizer verringert. Auf der anderen Seite, falls der vorstehende Abstand E länger als 1,3D ist, dann wird die Länge des Ausbildungsbereichs des wärmeerzeugenden Abschnitts zu kurz, was es unmöglich macht, die Temperatur der Sensorelektrode in geeigneter Art und Weise zu steuern.
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Falls der vorstehend beschriebene Abstand F kürzer als 0,3D ist, dann wird die Effizienz des Aufheizens bzw. Erwärmens des Sensorelements durch den Heizer verringert. Auf der anderen Seite, falls der vorstehende Abstand F größer als 0,7D wird, dann wird es unmöglich, die Temperatur der Pumpenelektrode in geeigneter Art und Weise zu steuern.
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Zusätzlich wird angemerkt, dass bei dem vorstehend beschriebenen Gassensor die Bezeichnung „Distalseite” eine Seite in der Longitudinalrichtung des Gassensors bezeichnet (d. h., die Longitudinalrichtung in welche der hervorstehende Abschnitt des Sensors von dem Halter hervorsteht), wo der Gassensor gegenüber dem gemessenen Gas freigestellt ist. Außerdem bezeichnet der Begriff „Proximalseite” die zur Distalseite entgegengesetzte Seite.
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[Beispiel]
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Nachstehend wird ein Gassensor 1 gemäß einem Beispiel mit Bezug auf die 1–12 beschrieben werden.
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So wie dies in den 1 und 4 gezeigt ist, beinhaltet der Gassensor 1 gemäß dem vorliegenden Beispiel einen strukturellen Körper des Sensors 10, welcher durch das Aufstapeln eines Sensorelements 11 und eines Heizers 6 und eines Halters 12 ausgebildet ist, der den strukturellen Körper des Sensors 10 hält. Ein Distalendabschnitt des strukturellen Körpers des Sensors 10 einer Longitudinalrichtung M bildet einen vorstehenden Abschnitt des Sensors 100, welcher von dem Halter 12 distalwärts bzw. in Distalrichtung hervorsteht. Der hervorstehende Abschnitt des Sensors 100 ist ein Abschnitt, welcher gegenüber einem gemessenen Gas G freigestellt sein soll.
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So wie dies in den 2 und 3 gezeigt ist, beinhaltet das Sensorelement 11 einen soliden bzw. massiven Elektrolytkörper 2 mit einer Sauerstoffionenleitfähigkeit, einem Raum für das gemessene Gas 51, einen Raum für das Referenzgas 52, eine Pumpenzelle 41, eine Monitorzelle 42 und einen Sensorzelle 43. Der Raum für das gemessene Gas 51 ist an einer Seite des soliden Elektrolytkörpers 2 ausgebildet, und dies als ein Raum, in welchem das Abgas als das gemessene Gas G durch einen diffusionsresistenten Körper 32 eingeführt wird. Der Raum für das Referenzgas 52 ist an der anderen Seite des soliden Elektrolytkörpers 2 als ein Raum ausgebildet, in welchen ein Referenzgas A eingeführt ist. Die Pumpenzelle 41 weist eine Pumpenelektrode 21 auf, die an einer gemessenen Gasraum-51-seitigen Oberfläche 201 des soliden Elektrolytkörpers 2 vorgesehen ist. Die Pumpenzelle 51 ist derart konfiguriert, dass diese die Sauerstoffkonzentration in dem Raum für das gemessene Gas 51 durch das Anlegen einer Spannung zwischen der Pumpenelektrode 21 und einer Referenzelektrode 25 einstellt, welche an der Referenzgasraum 52-seitigen Oberfläche 202 des soliden Elektrolytkörpers 2 vorgesehen ist.
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Die Monitorzelle 42 weist eine Monitorelektrode 22 auf, die an der gemessenen Gasraum-51-seitigen Oberfläche 201 des soliden Elektrolytkörpers 2 und in Ausrichtung mit einer Sensorelektrode 23 in einer Breitenrichtung, die senkrecht zu der Longitudinalrichtung M ist, vorgesehen ist. Die Monitorzelle 42 ist derart konfiguriert, dass diese den Sauerstoffionenstrom misst, welcher zwischen der Monitorelektrode 22 und der Referenzelektrode 25 fließt, wobei dadurch die verbleibende Sauerstoffkonzentration in dem gemessenen Gas G gemessen wird, dessen Sauerstoffkonzentration durch die Pumpenzelle 41 eingestellt worden ist. Die Sensorzelle 43 weist die Sensorelektrode 23 auf, die an der gemessenen Gasraum-51-seitigen Oberfläche 201 des soliden Elektrolytkörpers 2 und in Proximalrichtung bzw. proximalwärts von der Anordnungsposition der Pumpenelektrode 21 vorgesehen ist. Die Sensorelektrode 43 ist derart konfiguriert, dass diese zuerst den Sauerstoffionenstrom misst, welcher zwischen der Sensorelektrode 23 und der Referenzelektrode fließt, und dann eine spezifische Gaskonzentration basierend auf dem Unterschied zwischen dem gemessenen Sauerstoffionenstrom und dem Sauerstoffionenstrom in der Monitorzelle 42 zu messen.
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So wie dies in 1 gezeigt ist, beinhaltet der Heizer 6 einen wärmeerzeugenden Abschnitt 62, der Wärme erzeugt, wenn diesem elektrischer Strom zugeführt wird, und der Heizer 6 beinhaltet ein Paar von Führungsabschnitten 63, die jeweils mit einem Paar von Endabschnitten 622 des wärmeerzeugenden Abschnitts 62 verbunden sind. Der gesamte wärmeerzeugende Abschnitt 62 ist in dem hervorstehenden Abschnitt des Sensors 100 angeordnet. Ein wärmeerzeugendes Zentrum 601 des wärmeerzeugenden Abschnitts 62 ist distalwärts von einem Zentrum 231 der Sensorelektrode 23 angeordnet. Ein Abstand E von einem Distalende 101 des hervorstehenden Abschnitts des Sensors 100 zu dem Zentrum 231 der Sensorelektrode 23 ist derart festgelegt, dass dieser in dem Bereich von 0,7 bis 1,3D liegt, wobei D der Abstand von dem Distalende 101 des hervorstehenden Abschnitts des Sensors 100 zu einem Proximalende 621 des wärmeerzeugenden Abschnitts 62 ist. Der Abstand F von dem Distalende 101 des hervorstehenden Abschnitts des Sensors 100 zu einem Zentrum 211 der Pumpenelektrode 21 wird derart festgelegt, dass dieser in dem Bereich von 0,3 bis 0,7D liegt.
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So wie dies in 6 gezeigt ist, ist eine Länge L (in mm) eines Ausbildungsbereichs des Wärmeerzeugungsabschnitts 62 und die Länge H (in mm) des hervorstehenden Abschnitts des Sensors 100 in der Longitudinalrichtung M, in welche der vorstehende Abschnitt des Sensors 100 von dem Halter 12 hervorsteht, derart eingestellt, dass diese in einem Bereich liegen, der durch die ersten bis vierten Referenzlinien X1-X4 auf einer zweidimensionalen Koordinatenebene umfasst sind, deren Horizontal- und Vertikalachsen jeweils die Längen L und H angeben. Die erste Referenzlinie X1 repräsentiert die Beziehung von H = L. Die zweite Referenzlinie X2 repräsentiert die Beziehung von H = 20. Die dritte Referenzlinie X3 repräsentiert die Beziehung von H = –4,24L + 42,71. Die vierte Referenzlinie X4 repräsentiert die Beziehung von H = –4,42L + 68,6. Zusätzlich bezeichnet das Proximalende 621 des wärmeerzeugenden Abschnitts 62 die Grenzposition, bei der der wärmeerzeugende Abschnitt 62 mit dem Paar der Führungsabschnitte 63 verbunden ist. Das Zentrum 231 der Sensorelektrode 23 bezeichnet die Mitte bzw. das Zentrum der Figur der Sensorelektrode 23 in der ebenen Ansicht. Das Zentrum 211 der Pumpenelektrode 21 bezeichnet das Zentrum der Figur der Pumpenelektrode 21 in der ebenen Ansicht.
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Nachstehend wird die Konfiguration des Gassensors 1 gemäß dem vorstehenden Beispiel detaillierter beschrieben werden.
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So wie dies in 4 gezeigt ist, weist der Gassensor 1 eine Abdeckung 13 auf, die den hervorstehenden Abschnitt des Sensors 100 des strukturellen Körpers des Sensors 10 aufnimmt. Der Gassensor 1 ist derart konfiguriert, dass das Abgas als das gemessene Gas G zu dem hervorstehenden Abschnitt des Sensors 100 des strukturellen Körpers des Sensors 10 über Durchgangslöcher 131 eingeführt wird, welche in der Abdeckung 13 vorgesehen sind. Der Gassensor 1 wird verwendet, nachdem diese in einem Abgasrohr eines motorisierten Fahrzeugs angeordnet ist. Das gemessene Gas G ist das Abgas, welches in dem Abgasrohr fließt. Der Gassensor 1 wird verwendet, um die Konzentration von NOx (Stickoxiden) als das spezifische Gas in dem Abgas zu sensieren.
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Der Halter 12 wird aus einem Isolator gebildet, der dem Halten des strukturellen Körpers des Sensors 10 an einem Gehäuse 14 des Gassensors 1 dient. Ein proximaler Endabschnitt des strukturellen Körpers des Sensors 10 in der Longitudinalrichtung M ist in dem Halter 12 eingebettet.
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So wie dies in den 2 und 3 gezeigt ist, sind die Pumpenelektrode 21, die Monitorelektrode 22, die Sensorelektrode 23 und die Referenzelektrode 25 in Bezug auf den einzelnen soliden bzw. massiven Elektrolytkörper 2 vorgesehen. An der gemessenen Gasraum-51-seitigen Oberfläche 201 des soliden Elektrolytkörpers 2 ist ein Isolator 31 zum Ausbilden des Raums für das gemessene Gas 51 über ein erstes Beabstandungselement 311 aufgestapelt, wobei dieser elektrisch isolierend ausgebildet ist. An der Referenzgasraum-52-seitigen Oberfläche 202 des soliden Elektrolytkörpers 2 ist der Heizer 6 zum Aufheizen des soliden Elektrolytkörpers 2 über ein zweites Beabstandungselement 33 aufgestapelt angeordnet, welcher elektrisch isolierend ist.
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Der Wärmeerzeugungsabschnitt 62 und das Paar der Führungsabschnitte 63 in dem Heizer 6 sind zwischen einem Paar von keramischen Substraten 61 zwischengelagert angeordnet, welche elektrisch isolierend sind. So wie dies in 1 gezeigt ist, weist der wärmeerzeugende Abschnitt 62 die Form eines Mäanders bzw. einer Wellenform in der longitudinalen Richtung M des strukturellen Körpers des Sensors 10 auf. Der Querschnittsbereich des wärmeerzeugenden Abschnitts 62 ist kleiner als der Querschnittsbereich von jedem der Führungsabschnitte 63. Hier sind die Querschnittsbereiche bzw. Flächen des wärmeerzeugenden Abschnitts 62 und der Führungsabschnitte 63 jeweils die Bereiche bzw. Flächen der Querschnitte des Wärmeerzeugungsabschnitts 62 und der Führungsabschnitte 63 senkrecht zu der Richtung, in welcher der elektrische Strom fließt. Außerdem ist der Querschnittsbereich bzw. die Querschnittsfläche des wärmeerzeugenden Abschnitts 62 im Wesentlichen über die gesamte Länge des mäanderförmigen Wärmeerzeugungsabschnitts 62 konstant. Wenn der elektrische Strom zu dem Paar der Führungsabschnitte 63 zugeführt wird, erzeugt der wärmeerzeugende Abschnitt 62 eine Joule-Wärme. Das wärmeerzeugende Zentrum 601 des wärmeerzeugenden Abschnitts 62 befindet sich an der zentralen Position des wärmeerzeugenden Abschnitts 62 und des Sensorelements 11 in der Breitenrichtung, und dies ist im Wesentlichen an der zentralen Position des Wärmeerzeugungsabschnitts 62 in der Longitudinalrichtung M angeordnet.
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Außerdem werden der wärmeerzeugende Abschnitt 62 und die Führungsabschnitte 63 durch das getrennte Drucken auf keramische Substrate 61 ausgebildet. Daher überlappen sich der wärmeerzeugende Abschnitt 62 und die Führungsabschnitte 63 teilweise.
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So wie dies in 2 gezeigt ist, weist der strukturelle Körper des Sensors 10 eine längliche Form auf, und diese ist konfiguriert, dass er das gemessene Gas G von der Distalseite in der Longitudinalrichtung M einführt. Der diffusionsresistente Körper 32 ist in einem Einführungsanschluss 312 des gemessenen Gases G eingebettet, der an einem distalen Endabschnitt des ersten Beabstandungselements 311 in der Longitudinalrichtung M ausgebildet ist. Der diffusionsresistente Körper 32 ist aus einem porösen Material mit einer Eigenschaft ausgebildet, die es Gasen erlaubt, es zu durchdringen. Der diffusionsresistente Körper 32 ist derart vorgesehen, dass dieser das gemessene Gas G in den Raum für das gemessene Gas 51 mit einer vorbestimmten Diffusionsrate einführt. Die Flussrichtung N des gemessenen Gases G in dem Sensorelement 11 stimmt mit der Longitudinalrichtung M in Richtung der Proximalseite von der Distalseite überein.
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Die Pumpenzelle 41 weist Spannungsanlegemittel zum Anlegen einer Spannung zwischen der Pumpenelektrode 21 und der Referenzelektrode 25 auf. Die Monitorzelle 42 weist Mittel zum Messen des elektrischen Stroms auf, um den elektrischen Strom zu messen, welcher zwischen der Monitorelektrode 22 und der Referenzelektrode 25 fließt. Die Sensorzelle 43 weist Mittel zum Messen des elektrischen Stroms auf, wobei der elektrische Strom gemessen wird, welcher zwischen der Sensorelektrode 23 und der Referenzelektrode 25 fließt.
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So wie dies in den 2 und 3 gezeigt ist, ist der solide Elektrolytkörper 2 ein Substrat aus Zirkonoxid, welches eine Sauerstoffionenleitfähigkeit aufweist. Bei dem vorliegenden Beispiel ist die Referenzelektrode 25 als eine gemeinsame Referenzelektrode zu der Pumpenelektrode 21, der Monitorelektrode 22, und der Sensorelektrode 23 vorgesehen, und dies an einer solchen Position, dass diese Elektroden 21 bis 23 in einer Dickenrichtung des soliden Elektrolytkörpers 2 überlappt. Zusätzlich können getrennte Referenzelektroden 25 für die Pumpenelektrode 21, die Monitorelektrode 22 und die Sensorelektrode 23 vorgesehen sein.
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Die Pumpenelektrode 21 ist aus einer Pt-Au-Legierung ausgebildet, was ein Material ist, das die Eigenschaft aufweist, Sauerstoff zu zerlegen. Die Monitorelektrode 22 und die Referenzelektrode 25 sind aus Pt ausgebildet, was ein Material ist, das die Eigenschaft aufweist, Sauerstoff zu zerlegen. Die Sensorelektrode 23 ist aus einer Pt-Rh-Legierung hergestellt, was ein Material ist, das die Eigenschaft aufweist, NOx zu zerlegen. Außerdem beinhaltet jeder der Elektroden 21, 22, 23 und 25 ebenso Zirkonoxid, was ein gemeinsames Material mit dem soliden Elektrolytkörper 2 ist.
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Der Inhalt von Au in der Pt-Au-Legierung, mit der die Pumpenelektrode 21 ausgebildet ist, kann derart festgelegt sein, dass dieser kleiner oder gleich 20% des Massenanteils beträgt. Der Inhalt von Rh in der Pt-Rh-Legierung, die die Sensorelektrode 23 ausbildet, kann derart eingestellt sein, dass dieser kleiner oder gleich als 80% Massenanteil beträgt.
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Außerdem, so wie dies in 1 gezeigt ist, ist der Abschnitt des Halters 12, welcher den strukturellen Körper des Sensors 10 hält, in der Form eines Zylinders mit einem Durchmesser D in einem Bereich von 5 bis 12 mm ausgebildet. Der Durchmesser d des Abschnitts des Halters 12, der den strukturellen Körper des Sensors 10 hält, kann basierend auf der Beziehung mit der Breite des strukturellen Körpers des Sensors 10 bestimmt sein.
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7 stellt die Beziehung zwischen dem Durchmesser D (in mm) des Halters 12 und dem Änderungsbetrag (in °C) in der Temperatur (Durchschnittstemperatur) der Pumpenelektrode 21 in dem Sensorelement 11 dar. Wenn der Durchmesser D des Halters 12 gleich 7,5 mm war, war die Temperatur der Pumpenelektrode 21 als eine Referenztemperatur definiert, und der Änderungsbetrag der Temperatur der Pumpenelektrode 21 wurde durch 0 dargestellt (°C). Wenn der Durchmesser D des Halters 12 gegenüber 7,5 mm geändert wurde, wurde der Betrag der Änderung in der Temperatur der Pumpenelektrode 21 durch den Temperaturunterschied (°C) dargestellt, die durch das Subtrahieren der Referenztemperatur von der Temperatur der Pumpenelektrode 21 erhalten wurde.
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So wie dies aus 7 zu ersehen ist, wenn der Durchmesser D des Halters 12 im Bereich von 5 bis 12 mm lag, dann traten keine großen Änderungen in der Temperatur der Pumpenelektrode 21 auf. Im Vergleich dazu, wenn der Durchmesser D des Halters 12 größer als 12 mm war, dann erhöhte sich der Wärmetransfer von dem strukturellen Körper des Sensors 10 zu dem Halter 12, und so wurde die Temperatur der Pumpenelektrode 21 verringert. Auf der anderen Seite, wenn der Durchmesser D des Halters 12 kleiner als 5 mm war, dann wurde der Wärmetransfer von dem strukturellen Körper des Sensors 10 zu dem Halter 12 reduziert, und so wurde die Temperatur der Pumpenelektrode 21 erhöht.
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Aus den vorstehenden Ergebnissen wurde klar, dass der Einfluss der Größe des Halters 12 auf die Temperatur des Pumpenelektrode 21 durch das Einstellen des Durchmessers D des Halters 12 derart verringert werden kann, dass dieser in einem Bereich 5 bis 12 mm liegt. Zusätzlich konnten die Tendenzen der 7 in ähnlicher Weise bei der Sensorelektrode 23 oder dergleichen, also bei einer anderen Elektrode als der Pumpenelektrode 21, nachgewiesen werden. Daher ist es möglich, den Einfluss der Größe des Halters 12 auf die Temperaturen der Pumpenzelle 41 und der Sensorzelle 43 zu verringern, indem der Durchmesser D des Halters 12 derart festgelegt wird, dass dieser in einem Bereich von 5 bis 12 mm liegt.
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Der Gassensor 1 gemäß dem vorliegenden Beispiel ist derart konfiguriert, dass dieser die Temperatur der Pumpenelektrode 21 in dem Bereich von 740 bis 920°C gehalten wird, und dieser ist derart konfiguriert, dass die Temperatur der Sensorelektrode 23 in dem Bereich von 650 bis 830°C gehalten wird, wenn das Sensorelement 11 durch den Heizer 6 erwärmt bzw. aufgeheizt wird. Die Temperatur der Pumpenelektrode 21 und die Temperatur der Sensorelektrode 23 werden durch die Temperatur des Heizers 6 bestimmt. Um die Temperatur der Pumpenelektrode 21 in einem Bereich von 740 bis 920°C zu halten, und um die Temperatur der Sensorelektrode 23 in dem Bereich von 650 bis 830°C zu halten, kann die Temperatur des Heizers 6 derart eingestellt sein, dass diese in einem Bereich von 710 bis 890°C liegt.
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Der Abstand von dem Zentrum der Pumpenelektrode 21 zu dem wärmeerzeugenden Zentrum 601 des Heizers 6 ist kürzer als der Abstand von dem Zentrum 231 der Sensorelektrode 23 zu dem wärmeerzeugenden Zentrum 601 des Heizers 6. Außerdem ist der Abstand von dem Zentrum 221 der Monitorelektrode 22 zu dem wärmeerzeugenden Zentrum 601 des Heizers 6 im Wesentlichen gleich dem Abstand von dem Zentrum 231 der Sensorelektrode 23 zu dem wärmeerzeugenden Zentrum 601 des Heizers 6. Auf diese Weise wird die Pumpenelektrode 21 auf eine höhere Temperatur als die der Monitorelektrode 22 und der Sensorelektrode 23 aufgeheizt.
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Zusätzlich wird angenommen, dass die Temperatur der Pumpenzelle 41, die aus der Pumpenelektrode 21, dem soliden Elektrolytkörper 2 und der Referenzelektrode 25 gebildet wird, gleich der Temperatur der Pumpenelektrode 21 ist. In ähnlicher Weise wird angenommen, dass die Temperaturen der Monitorzelle 42 und der Sensorzelle 43 jeweils gleich den Temperaturen der Monitorelektrode 22 und der Sensorelektrode 23 sind.
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8 stellt die Beziehung zwischen der Temperatur (in °C) der Pumpenelektrode 21 und dem elektrischen Offsetstrom (in μA) dar, der in der Sensorzelle 43 fließt. Der elektrische Offsetstrom, der in der Sensorzelle 43 fließt, bezeichnet den Sauerstoffionenstrom, der in der Sensorzelle 43 fließt, wenn die Konzentration von NOx in dem Raum des gemessenen Gases 51 gleich Null ist.
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So wie dies aus 8 zu sehen ist, erhöht sich der elektrische Offsetstrom, der in der Sensorzelle 43 fließt, so wie die Temperatur der Pumpenelektrode 21 unterhalb 740°C gefallen ist. Der Grund ist derjenige, dass mit dem Fall der Temperatur der Pumpenelektrode 21 die Pumpenzelle 41 unfähig wurde, ausreichend Sauerstoff abzustoßen, was den verbleibenden Sauerstoff in dem Raum für das gemessene Gas 51 erhöht.
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9 stellt die Beziehung zwischen der Temperatur (in °C) der Pumpenelektrode 21 und dem Sauerstoffionenstrom (in μA), der in der Sensorzelle 43 während dem Sensieren einer vorbestimmten Konzentration von NOx fließt, dar.
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So wie dies aus 9 zu sehen ist, verringert sich der Sauerstoffionenstrom, der in der Sensorzelle 43 fließt, so wie die Temperatur der Pumpenelektrode 21 über 920°C erhöht wurde. Der Grund ist derjenige, dass mit der Erhöhung der Temperatur der Pumpenelektrode 21 NOx in der Pumpenzelle 41 zerlegt wurde, was das NOx in dem Raum für das gemessene Gas 51 reduziert.
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Entsprechend wurde klar dargelegt, dass die Neuigkeit des Sensierens der Konzentration des NOx durch den Gassensor 1 hochgehalten werden kann, indem die Temperatur der Pumpenelektrode 21 in dem Bereich von 740 bis 920°C gehalten wird. Außerdem, so wie dies später beschrieben werden wird, um das Vergiften der Sensorelektrode 23 durch Au zu vermeiden, ist es vorzuziehen, dass die Temperatur der Pumpenelektrode 21 in dem Bereich von 740 bis 850°C gehalten wird.
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10 stellt die Beziehung zwischen der Temperatur (in °C) der Sensorelektrode 23 und dem Fehler (in ppm) beim Sensieren der Konzentration von NOx durch die Sensorzelle 43 dar.
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So wie dies aus 10 zu sehen ist, wenn die Temperatur der Sensorelektrode 23 in dem Bereich von 650 bis 760°C war, dann trat fast kein Fehler bei der Genauigkeit des Sensierens der Konzentration von NOx durch die Sensorzelle 43 auf. Im Vergleich, so wie die Temperatur der Sensorelektrode 23 über 760°C angestiegen ist, kam es zu einer Dispersion von Au aus der PT-Au-Legierung, welche die Pumpenelektrode 21 ausbildet, um die Sensorelektrode 23 zu vergiften bzw. zu verschmutzen, wobei dadurch die NOx-Aktivität in der Sensorzelle 43 verringert wurde, und deshalb der Fehler beim Sensieren der Konzentration von NOx vergrößert wurde. Auf der anderen Seite, wenn die Temperatur der Sensorelektrode 23 unterhalb 650°C gefallen ist, dann könnte die Sensorzelle 43 nicht auf eine Temperatur erhitzt werden, bei welcher die Sensorzelle 43 die NOx-Aktivität aufweist, wobei dadurch der Fehler beim Sensieren der Konzentration von NOx erhöht wird.
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11 stellt die Beziehung zwischen der Temperatur (in °C) der Sensorelektrode 23 und dem elektrischen Offsetstrom (in μA) dar, der in der Sensorzelle fließt. Der elektrische Offsetstrom, der in der Sensorzelle 43 fließt, bezeichnet den Sauerstoffionenstrom, der in der Sensorzelle 43 fließt, wenn die Konzentration von NOx in dem Raum für das gemessene Gas 51 gleich Null ist.
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So wie dies aus 11 zu sehen ist, erhöht sich der elektrische Offsetstrom, der in der Sensorzelle 43 fließt, so wie die Temperatur der Sensorelektrode 23 über 830°C gestiegen ist. Der Grund ist derjenige, dass mit der Erhöhung der Temperatur der Sensorelektrode 23 Feuchtigkeit in dem Raum für das gemessene Gas 51 an der Sensorzelle 43 zerlegt worden ist.
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Entsprechend wurde klargestellt, dass die Genauigkeit des Sensierens der Konzentration von NOx durch den Gassensor 1 hochgehalten werden kann, indem die Temperatur der Sensorelektrode 23 in einem Bereich von 650 bis 830°C gehalten wird. Außerdem, um zu vermeiden, dass die Sensorelektrode 23 durch Au vergiftet bzw. verdreckt wird, ist es vorzuziehen, die Temperatur der Sensorelektrode 23 in dem Bereich von 650 bis 760°C zu halten.
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Die Beziehung der Länge zwischen dem wärmeerzeugenden Abschnitt 62 und des hervorstehenden Abschnitts des Sensors 100 in dem Gassensor 1 wird, wie nachstehend erläutert, bestimmt.
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So wie dies in 6 gezeigt ist, werden die Länge L (in mm) des Ausbildungsbereichs des wärmeerzeugenden Abschnitts 62 und die Länge H (in mm) des hervorstehenden Abschnitts des Sensors derart bestimmt, dass diese die folgende Beziehung bzw. Gleichung von: L ≤ H ≤ 20 erfüllen. Die Beziehung von L ≤ H wird aus der Konfiguration abgeleitet, bei der der vollständige wärmeerzeugende Abschnitt 62 in dem hervorstehenden Abschnitt des Sensors 100 angeordnet ist. Das heißt, dass die gesamte Länge L (in mm) des Ausbildungsbereichs des wärmeerzeugen Abschnitts 62 kleiner oder gleich der Länge H (in mm) des hervorstehenden Abschnitts des Sensors ist.
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Außerdem, wenn die Länge H (in mm) des hervorstehend Abschnitts des Sensors zu groß ist, dann wird die Wahrscheinlichkeit zu hoch, dass der hervorstehende Abschnitt des Sensors 100 bricht. Die Beziehung von H ≤ 20 ist eine Bedingung, um zu vermeiden, dass der hervorstehende Abschnitt des Sensors 100 bricht.
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Die dritte Referenzlinie X3, die di Beziehung von H = –4,24L + 42,71 repräsentiert, und die vierte Referenzlinie X4, die die Beziehung von H = –4,24L + 68,6 repräsentiert, werden wie folgt erhalten.
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Zuerst, so wie dies in 5 gezeigt ist, wobei die Temperatur der Pumpenelektrode 21 auf 740°C eingestellt ist, wird die Beziehung zwischen der Länge L (in mm) des Ausbildungsbereichs des wärmeerzeugenden Abschnitts 62 und der Temperatur T (in °C) der Sensorelektrode 23 bestimmt. Außerdem wird diese Beziehung mittels des Variierens der Länge H (in mm) des hervorstehenden Abschnitts des Sensors 100 derart bestimmt, dass diese 15,3 mm, 13,3 mm und 11,3 mm ist. Folglich werden die Beziehungslinien Y1, Y2 und Y3 mittels jeweiliger linearer Regression für die Fälle erhalten, bei denen die Länge H (in mm) des hervorstehenden Abschnitts 100 jeweils gleich 15,3, 13,3 und 11,3 mm ist.
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Als ein Ergebnis befinden sich die Länge L (in mm) des Ausbildungsbereichs des wärmeerzeugenden Abschnitts 62 und die Temperatur T (in °C) der Sensorelektrode 23 in einer proportionalen Beziehung, so dass je Größer die Länge l (in mm) des Ausbildungsbereichs für den wärmeerzeugenden Abschnitt 62 wird, desto größer die Temperatur T (in °C) der Sensorelektrode 23 wird. Dieses Ergebnis basiert in einfacher Weise auf der Tatsache, dass je länger der wärmeerzeugende Abschnitt 62 ist, desto mehr Wärme durch den wärmeerzeugenden Abschnitt 62 erzeugt wird. Außerdem, je größer die Länge H (in mm) des hervorstehenden Abschnitts des Sensors 100 ist, desto größer ist die Temperatur der Sensorelektrode 23. Dieses Ergebnis basiert auf der Tatsache, dass je größer die Länge H des hervorstehenden Abschnitts des Sensors 100 ist, desto weniger Wärme von dem strukturellen Körper des Sensors 10 auf den Halter 12 übertragen wird.
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Weiter, für die Fälle, bei denen die Länge H (in mm) des hervorstehenden Abschnitts des Sensors 100 jeweils gleich 15,3 mm, 13,3 mm und 10,3 mm ist, wird die Länge L (in mm) des Ausbildungsbereichs des wärmeerzeugenden Abschnitts 62, wenn die Temperatur der Sensorelektrode 23 gleich 650°C ist, in die jeweiligen Beziehungslinien Y1, Y2 und Y3 substituiert, wobei dadurch die dritte Referenzlinie X3 erhalten wird, die die Beziehung von H = –4,24L + 42,17. Außerdem, für die Fälle, bei denen die Länge H (in mm) des hervorstehenden Abschnitts des Sensors 100 jeweils gleich 15,3 mm, 13,3 mm und 11,3 mm ist, ist die Länge L (in mm) für den Ausbildungsbereich des wärmeerzeugenden Abschnitts 62, wenn die Temperatur der Sensorelektrode 23 gleich 830°C ist, in die jeweiligen Beziehungslinien Y1, Y2 und Y3 substituiert, wobei dadurch die vierte Referenzlinie X4 erhalten wird, die die Beziehung von H = –4,24L + 68,6 repräsentiert.
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So wie dies vorstehend erläutert ist, wird die Beziehung zwischen der Länge L (in mm) des Ausbildungsbereichs des wärmeerzeugenden Abschnitts 62 und die Länge H (in mm) des hervorstehenden Abschnitts des Sensors 100 in dem Gassensor 1 durch die ersten bis vierten Referenzlinien X1, X2, X3 und X4 bestimmt, die jeweils die Beziehungen von H = L, H = 20, H = –4,24L + 42,71 und H = –4,24L + 68,6 repräsentieren. Das heißt, dass es möglich ist, die Temperatur der Pumpenelektrode 21 in dem geeigneten Bereich von ≥ 740°C zu halten, und dass es möglich ist die Temperatur der Sensorelektrode 23 in dem geeigneten Bereich von 750 bis 830°C zu halten, indem die Länge L (in mm) des Ausbildungsbereichs des wärmeerzeugenden Abschnitts 62 und die Länge H (in mm) des hervorstehenden Abschnitts des Sensors 100 innerhalb des Bereichs eingestellt wird, der durch die Referenzlinie X1, X2, X3 und X4 auf der zweidimensionalen Koordinatenebene, deren Horizontal- und Vertikalachsen jeweils die Längen L und H angeben, umfasst wird.
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Zusätzlich, falls die Positionsbeziehung zwischen der Länge L (in mm) des Ausbildungsbereichs des wärmeerzeugenden Abschnitts 62 und die Länge H (in mm) des hervorstehenden Abschnitts des Sensors 100 in dem Bereich in Linksrichtung von der dritten Referenzlinie X3 liegt, dann wird es unmöglich, die Temperatur der Sensorzelle 43 ≥ 650°C zu halten. Auf der anderen Seite, falls die Positionsbeziehung zwischen der Länge L (in mm) des Ausbildungsbereichs des wärmeerzeugenden Abschnitts 62 und die Länge H (in mm) des hervorstehenden Abschnitts des Sensors 100 in dem Bereich in Rechtsrichtung von der vierten Referenzlinie X4 liegt, dann wird es unmöglich, die Temperatur der Sensorzelle 43 ≤ 830°C zu halten.
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Außerdem, wenn diese durch den Heizer 6 erwärmt bzw. aufgeheizt werden, erhöhen sich sowohl die Temperatur der Pumpenelektrode 21 als auch die Temperatur der Sensorelektrode 23 proportional zu dem Betrag des Heizens durch den Heizer 6. Die Temperatur der Pumpenelektrode 21 ist proportional zu der Temperatur der Sensorzelle 43. Genauer gesagt, wenn die Temperatur der Pumpenelektrode 21 im Wesentlichen gleich 740°C ist, wenn die Temperatur der Sensorelektrode 23 gleich 650°C wird, und diese ist im Wesentlichen gleich 920°C, wenn die Temperatur der Sensorelektrode 23 gleich 830°C wird.
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Daher ist es möglich, die Temperatur der Pumpenelektrode 21 in einem Bereich von 740 bis 920°C zu bekommen, indem die Länge L in mm des Ausbildungsbereichs des wärmeerzeugenden Abschnitts 62 und die Länge H (in mm) des hervorstehenden Abschnitts des Sensors 100 so festgelegt wird, dass die Temperatur der Sensorelektrode 23 in dem Bereich von 650 bis 830°C liegt.
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Entsprechend kann der Gassensor 1 gemäß dem vorliegenden Beispiel in geeigneter Art und Weise die Temperaturen der Pumpenzelle 41 und der Sensorzelle 43 steuern.
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Außerdem, so wie dies in 12 gezeigt ist, ist es weiter vorzuziehen die Länge L (in mm) des Ausbildungsbereichs des wärmeerzeugenden Abschnitts 62 und die Länge H (in mm) des hervorstehenden Abschnitts 100 derart einzustellen, dass diese in einem Bereich liegen, der durch die erste Referenzlinie X1, die zweite Referenzlinie X2, die dritte Referenzlinie X3 und eine fünfte Referenzlinie X5 auf einer zweidimensionalen Koordinatenebene umfasst wird, deren Horizontal- und Vertikalachsen jeweils die Längen L und H angeben. Die erste Referenzlinie X1 repräsentiert die Beziehung von H = L. Die zweite Referenzlinie X2 repräsentiert die Beziehung von H = 20. Die dritte Referenzlinie X3 repräsentiert die Beziehung von H = –4,24L + 42,71. Die fünfte Referenzlinie repräsentiert die Beziehung von H = 4,24L + 58,53.
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In ähnlicher Weise wie bei der dritten Referenzlinie X3 und der vierten Referenzlinie X4 wird die fünfte Referenzlinie X5, die die Beziehung von H = –4,24L + 58,53 repräsentiert, durch das Substituieren, für die Fälle, bei denen die Länge H (in mm) des hervorstehenden Abschnitts des Sensors 100 jeweils gleich 15,3 mm, 13,3 mm und 11,3 mm ist, der Länge L (in mm) des Ausbildungsbereichs des wärmeerzeugenden Abschnitts 62, wenn die Temperatur der Sensorelektrode 23 gleich 760°C ist, in die jeweiligen Beziehungslinien Y1, Y2 und Y3. Außerdem ist die Temperatur der Pumpenelektrode 21 proportional zu der Temperatur der Sensorzelle 43; die Temperatur der Pumpenelektrode 21 ist im Wesentlichen gleich 850°C, wenn die Temperatur der Sensorelektrode 23 gleich 760°C wird.
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In diesem Fall ist es möglich, die Temperatur der Pumpenelektrode 21 in dem geeigneten Bereich von 740 bis 850°C zu halten, und es ist möglich, die Temperatur der Sensorelektrode 23 in dem geeigneten Bereich von 650 bis 760°C zu halten. Außerdem ist es ebenso möglich, zu vermeiden, dass die Sensorelektrode 23 durch das Au aus der PT-Au-Legierung verschmutzt wird, die die Pumpenelektrode 21 ausbildet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gassensor
- 10
- struktureller Körper des Sensors
- 100
- hervorstehender Abschnitt des Sensors
- 11
- Sensorelement
- 12
- Halter
- 2
- solider Elektrolytkörper
- 21
- Pumpenelektrode
- 23
- Sensorelektrode
- 25
- Referenzelektrode
- 32
- diffusionsresistenter Körper
- 41
- Pumpenzelle
- 43
- Sensorzelle
- 51
- Raum für das gemessene Gas
- 52
- Raum für das Referenzgas
- 6
- Heizer
- 62
- wärmeerzeugender Abschnitt
- 63
- Führungsabschnitt
- G
- gemessenes Gas
- A
- Referenzgas
- M
- Longitudinalrichtung
