DE112015003077T5

DE112015003077T5 - Gassensor

Info

Publication number: DE112015003077T5
Application number: DE112015003077.8T
Authority: DE
Inventors: Norikazu KAJIYAMA; Makoto Ito; Yasufumi Suzuki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-06-30
Filing date: 2015-06-30
Publication date: 2017-03-16
Anticipated expiration: 2035-07-01
Also published as: CN106662548A; JP2016027312A; US10473614B2; WO2016002793A1; DE112015003077B4; JP6350326B2; CN106662548B; US20170108463A1

Abstract

Ein Gassensor ist geschaffen, der eine Schnellheizeigenschaft hat und der ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis mit einer hohen Genauigkeit erfassen kann und insbesondere eine stöchiometrische Umgebung mit einer höhen Genauigkeit erfassen kann. Der Gassensor (1) hat ein Gassensorelement (10) eines Begrenzungsstromtyps. Das Gassensorelement (10) hat einen becherförmigen Festelektrolyten (11), eine Bezugselektrode (12), die an einer Innenoberfläche (11a) des Festelektrolyten (11) gebildet ist, eine Messelektrode (13), die an einer Außenoberfläche (11b) des Festelektrolyten (11) gebildet ist, und einen Heizer (20). Der Heizer (20) ist innerhalb des Festelektrolyten (11) angeordnet, sodass ein Spitzenende desselben die Innenoberfläche (11a) des Festelektrolyten (11) berührt. Der Gassensor (1) gibt abhängig von einer Sauerstoffkonzentration in Abgasen durch Anlegen einer vorbestimmten Spannung zwischen der Bezugselektrode (12) und der Messelektrode (13) einen Begrenzungsstromwert aus. Die Messelektrode (13), deren Länge in einer Richtung X 0,5 mm bis 3,0 mm ist, ist in einem Bereich von 0,5 mm bis 7,5 mm von einem Spitzenende (11c) des Festelektrolyten (11) in der Richtung X untergebracht.

Description

Diese Anmeldung basiert auf den früheren japanischen Patentanmeldungen Nr. 2014-133486 , eingereicht am 30. Juni 2014, und Nr. 2015-25182 , eingereicht am 12. Februar 2015, deren Beschreibung hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist, und beansprucht das Vorrecht der Priorität aus denselben.
TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung bezieht sich auf einen Gassensor.
HINTERGRUNDTECHNIK
Ein herkömmlich verwendeter Gassensor erfasst für eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung eine Konzentration von Sauerstoff, das die Abgase in sich aufweisen, die von einer internen Verbrennungsmaschine bzw. einer Maschine mit interner Verbrennung oder dergleichen ausgestoßen werden. Beispielsweise ein Gassensor, in dem ein Gassensorelement, das einen sogenannten becherförmigen Festelektrolyten, eine Bezugselektrode 220, eine Messelektrode und einen Heizer aufweist, aufgenommen ist (beispielsweise Bezug nehmend auf ein Patentdokument 1). Die Bezugselektrode 220 ist auf einer internen Oberfläche des Festelektrolyten angeordnet. Die Messelektrode ist auf einer lateralen Oberfläche auf dem Gassensor angeordnet. Der Heizer ist auf einer Innenoberfläche des Festelektrolyten angeordnet. Der Gassensor wird in einem Zustand verwendet, dass der Festelektrolyt durch den Heizer geheizt und aktiviert wird.
VERWANDTE TECHNIK
PATENTDOKUMENT
Patentdokument 1

Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Nr. 8-271474

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
Bei einer internen Verbrennungsmaschine werden in jüngster Zeit ferner eine Reduzierung einer Menge von katalytischen Edelmetallen und eine Zuverlässigkeit einer Reinigungseffizienz von Abgasen gefordert. Es wird genauer gesagt gefordert, dass ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis der internen Verbrennungsmaschine stöchiometrisch in einem Zustand gesteuert wird, der eine hohe Reinigungskapazität durch einen Katalysator hat. Es ist zusätzlich erforderlich, selbst in einem Zustand unmittelbar nach einem Starten der internen Verbrennungsmaschine oder unter einer kleinen Menge einer Gasatmosphäre (Größenordnung von ppm) in der stöchiometrischen Umgebung das L/K mit einer hohen Genauigkeit zu erfassen, um die Reinigungseffizienz hinsichtlich der Abgase zu erhöhen. Es ist jedoch erforderlich, dass ein Gassensor in einem Zustand verwendet wird, dass ein Festelektrolyt eines Gassensorelements durch Wärme, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist, aktiviert wird. Es ist dadurch schwierig, ein L/K unmittelbar nach dem Starten der internen Verbrennungsmaschine mit einer hohen Genauigkeit zu erfassen, wenn das Gassensorelement unmittelbar nach dem Starten der internen Verbrennungsmaschine nicht ausreichend geheizt ist. Wenn es ferner eine Temperaturvariation in einem Erfassungsteil des Gassensorelements (das heißt bei Messelektroden und einer Bezugselektrode) gibt, kann möglicherweise das L/K-Verhältnis nicht mit einer hohen Genauigkeit erfasst werden, und bei einem Erfassungsverhalten des Erfassungsteils des Gassensorelements kann ferner eine Unausgeglichenheit auftreten. Ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis kann genauer gesagt aufgrund einer Variation einer Gasadsorptionsreaktionsfähigkeit nicht erfasst werden, wenn die Menge des Gases in der stöchiometrischen Umgebung klein ist. Herkömmlicherweise wird daher eine thermische Einheitlichkeit des Erfassungsteils durch Heizen des Gassensorelements unter Verwendung abgestrahlter Wärme eines Heizers sichergestellt, und die Variation des Erfassungsverhaltens (Gasadsorptionsreaktionsfähigkeit) wird gesteuert. Es ist jedoch eine lange Zeit erforderlich, bis die Temperatur des Gassensorelements auf die Aktivierungstemperatur aufgeheizt ist, da die abgestrahlte Wärme verwendet wird, und eine Schnellheizfähigkeit mittelmäßig wird. Von einem solchen Standpunkt ist es dadurch schwierig, ein L/K unmittelbar nach dem Starten der internen Verbrennungsmaschine mit einer hohen Genauigkeit und das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit einer hohen Genauigkeit zu erfassen.
Die vorliegende Erfindung schafft einen Gassensor, der eine ausgezeichnete Schnellheizfähigkeit hat, fähig ist, ein L/K mit einer hohen Genauigkeit zu erfassen, und fähig ist, das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit einer hohen Genauigkeit speziell zu erfassen.
MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
Ein Aspekt eines Gassensors der vorliegenden Erfindung schafft einen Festelektrolyten, eine Bezugselektrode, eine Messelektrode und einen Heizer. Der Festelektrolyt hat eine becherförmige zylindrische Form mit einem geschlossenen Ende. Die Bezugselektrode ist an einer Innenoberfläche des Festelektrolyten gebildet. Die Messelektrode ist an einer Außenoberfläche des Festelektrolyten gebildet. Der Heizer hat einen Heizteil, der den Festelektrolyten heizt. Der Heizer ist innerhalb des Festelektrolyten in einem Zustand angeordnet, dass eine Spitze des Heizers die Innenoberfläche des Festelektrolyten berührt. Der Gassensor der vorliegenden Erfindung weist ein Gassensorelement eines Begrenzungsstromtyps auf. Der Gassensor eines Begrenzungsstromtyps ist konfiguriert, um abhängig von einer Konzentration eines spezifischen Gases in gemessenen Gasen durch Anlegen einer vorbestimmten Spannung zwischen der Bezugselektrode und der Messelektrode einen Begrenzungsstromwert auszugeben. Bei dem Gassensor ist eine axiale Länge der Messelektrode 0,5 mm bis 3,0 mm. Die Messelektrode ist ferner vorgesehen, um in einer axialen Richtung des Festelektrolyten in einen Bereich von 0,5 mm bis 7,5 mm von einer Spitze des Festelektrolyten zu fallen.
WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Bei dem Gassensor wird eine thermische Leitung von dem Heizer zu dem Festelektrolyten veranlasst, und eine Schnellheizfähigkeit des Festelektrolyten wird verbessert, da der Heizer die Innenoberfläche des Festelektrolyten berührt. Die Länge der Messelektrode in der axialen Richtung ist ferner 0,5 mm bis 3,0 mm. Die Messelektrode ist ferner vorgesehen, um in der axialen Richtung des Festelektrolyten in den Bereich von 0,5 mm bis 7,5 mm von der Spitze des Festelektrolyten zu fallen. Das soll heißen, die Messelektrode ist gebildet, um in der axialen Richtung eine ausreichend kurze Länge zu haben. Die Messelektrode ist zusätzlich vorgesehen, um in einen vorbestimmten Bereich von der Spitze des Festelektrolyten zu fallen. Die Temperaturvariation und die Variation des Erfassungsverhaltens bei der Messelektrode können dadurch gesteuert werden. Mit einer kleinen Menge des Gases in der stöchiometrischen Umgebung wird genauer gesagt die Variation der Gasadsorptionsreaktionsfähigkeit reduziert, und eine Variation eines stöchiometrischen Erfassungsverhaltens wird gesteuert. Aus diesen Resultaten können das L/K unmittelbar nach einem Starten der internen Verbrennungsmaschine und das L/K mit lediglich einer kleinen Menge des Gases in der stöchiometrischen Umgebung (Größenordnung von ppm) mit einer hohen Genauigkeit erfasst werden. Ein Anbringen des Gassensors an einem Stromabwärtskatalysator von Fahrzeugen (hinteres Anbringen) mit einer kleinen Menge des Gases in der stöchiometrischen Umgebung ermöglicht zusätzlich, das L/K immer mit einer hohen Genauigkeit zu erfassen, und auf eine stöchiometrische Steuerung anwendbar zu sein.
Die vorliegende Erfindung schafft einen Gassensor, der eine ausgezeichnete Schnellheizfähigkeit hat, fähig ist, das L/K mit einer hohen Genauigkeit zu erfassen, und fähig ist, das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit einer hohen Genauigkeit speziell zu erfassen, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Gassensors, bei dem ein Gassensorelement vorgesehen ist, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine vergrößerte Schnittteilansicht des Gassensorelements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel:
3 ist ein Musterdiagramm, das Beziehungen zwischen einer Bildungsposition eines Heizteils und einer Elementtemperatur gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
4 ist ein Musterdiagramm, das Beziehungen zwischen einer Länge des Heizteils und der Elementtemperatur gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
5 ist ein Musterdiagramm, das Beziehungen zwischen der Bildungsposition des Heizteils und einer Sensorausgabe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
6 ist ein Musterdiagramm, das Beziehungen zwischen der Bildungsposition des Heizteils und der Sensorausgabe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
7 ist ein Musterdiagramm, das Beziehungen zwischen einer Dicke einer Diffusionswiderstandsschicht und einer verbrauchten Leistung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
8 ist ein Musterdiagramm, das Beziehungen zwischen der Dicke der Diffusionswiderstandsschicht und der Sensorausgabe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
9 zeigt eine Porosität der Diffusionswiderstandsschicht und die Sensorausgabe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; und
10 zeigt eine vergrößerte Schnittteilansicht eines Gassensorelements gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRUNGSFORM ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Ein Gassensor der vorliegenden Erfindung kann für eine Erfassungsvorrichtung einer Konzentration eines spezifischen Gases in Abgasen oder dergleichen einer internen Verbrennungsmaschine, die an Automobilen oder dergleichen angebracht ist, verwendet werden.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
ERSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
Ein Gassensor der vorliegenden Erfindung ist im Folgenden unter Verwendung von 1 und 9 beschrieben.
Ein Gassensor 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat ein Gassensorelement 10. Das Gassensorelement 10 hat, wie in 1 und 2 zu sehen ist, einen Festelektrolyten 11, eine Bezugselektrode 12, eine Messelektrode 13 und einen Heizer 20. Der Festelektrolyt 11 hat eine becherförmige zylindrische Form mit einem geschlossenen Ende. Die Bezugselektrode 12 ist an einer Innenoberfläche 11a des Festelektrolyten 11 gebildet. Die Messelektrode 13 ist an einer Außenoberfläche 11b des Festelektrolyten 11 gebildet. Der Heizer 20 hat einen Heizteil 23, der den Festelektrolyten 11 heizt. Und der Heizer 20 ist innerhalb des Festelektrolyten 11 in einem Zustand angeordnet, dass ein Spitzenende 22a des Heizers 20 die Innenoberfläche 11a des Festelektrolyten 11 berührt.
Das Gassensorelement 10 ist zusätzlich ein Gassensorelement eines Begrenzungsstromtyps. Der Gassensor eines Begrenzungsstromtyps ist konfiguriert, um abhängig von der Konzentration eines spezifischen Gases in gemessenen Gasen durch Anlegen einer vorbestimmten Spannung zwischen der Bezugselektrode 12 und der Messelektrode 13 einen Begrenzungsstromwert auszugeben. Wie in 2 gezeigt ist, ist eine Länge L2 der Messelektrode 13 in einer axialen Richtung X 0,5mm bis 3,0 mm. Die Messelektrode 13 ist ferner vorgesehen, um in einer axialen Richtung X des Festelektrolyten 11 in einen Bereich von 0,5 mm bis 7,5 mm von einem Spitzenende 11c (einer Spitze der Außenoberfläche 11b) des Festelektrolyten 11 zu fallen.
Wie in 1 gezeigt ist, ist bei dem Beispiel die „Spitzenendseite“ eine Endseite, die dem gemessenen Gas ausgesetzt ist, des Gassensors 1 einer axialen Richtung des Gassensors 1. Die „Basisendseite“ liegt zusätzlich in der axialen Richtung des Gassensors 1 der Spitzenendseite gegenüber.
Der Gassensor 1 des Beispiels ist im Folgenden beschrieben.
Der Festelektrolyt 11 ist aus einer Zirkoniumdioxid basierten Keramik zusammengesetzt. Der Festelektrolyt 11 hat eine becherförmige zylindrische Form mit einem geschlossenen Ende. Die axiale Richtung (Längsrichtung) des Festelektrolyten 11 ist als X definiert. In der axialen Richtung X ist ein Öffnungsseitenendteil des Festelektrolyten 11 (das heißt ein oberer Endabschnitt eines Papiers von 1) als ein Basisende 11d definiert. Ein Ende auf einer in der axialen Richtung X dem Basisende 11d gegenüberliegenden Seite ist ferner als das Spitzenende 11c definiert. Wie in 2 gezeigt ist, ist das Spitzenende 11c halbkugelförmig gekrümmt.
Der Heizer 20 ist innerhalb des Festelektrolyten 11 angeordnet. Der Heizer 20 hat eine Achse 21 einer stabförmigen Keramik und ein plattenartiges Heizglied 22, das um die Achse 21 gewunden ist. Der Spitzeneckteil 22a des Heizglieds 22 berührt die Innenoberfläche 11a (die Bezugselektrode 12), die in dem Spitzenende 11c des Festelektrolyten 11 gekrümmt ist. Der Spitzeneckteil 22a ist vorgesehen, um in der axialen Richtung X in einen Bereich von 1,5 mm bis 2,0 mm von dem Spitzenende 11c zu fallen.
Das Heizglied 22 hat, wie in 2 gezeigt ist, den Heizteil 23, der auf der Seite des Spitzenendes 11c angeordnet ist und der durch eine Erregung des Heizglieds 22 geheizt wird. Eine Länge L1 des Heizteils 23 in der axialen Richtung X kann eingestellt sein, um 3,0 mm bis 7,0 mm zu sein. In der axialen Richtung X ist der Heizteil 23 vorgesehen, um in einen Bereich von 0,25 mm bis 9,0 mm von dem Spitzenende 22a des Heizers 20 zu fallen. Wie in 2 gezeigt ist, ist dadurch der Heizteil 23 nahe dem Spitzenende 22a des Heizers 20 angeordnet. Mindestens ein Teil des Heizteils 23 (des gesamten Heizteils 23 bei dem Beispiel) liegt zusätzlich der Messelektrode 13 gegenüber.
Die Bezugselektrode 12 ist innerhalb einer inneren Peripherie 11a des Festelektrolyten 11 gebildet und ist an einem Teil eines Teils, der dem Heizteil 23 des Heizers 20 gegenüberliegt, gebildet. Die Bezugselektrode 12 ist in einer Umfangsrichtung der inneren Peripherie 11a des Festelektrolyten 11 über den ganzen Umfang gebildet. Die Messelektrode 13 ist in einem annähernd gesamten Gebiet einer Außenoberfläche 11b des Festelektrolyten 11 gebildet. Wie in 1 gezeigt ist, sind die Bezugselektrode 12 und die Messelektrode 13 jeweils mit Leitungsdrähten 121 und 131, die aus der Seite des Basisendes 11d hinausgezogen sind, verbunden.
Wie in 2 gezeigt ist, ist die axiale Länge L2 der Messelektrode 13 0,5 mm bis 3,0 mm. Wenn die Länge L weniger als 0,5 mm ist, besteht ein Risiko, dass eine Sensorausgabe klein wird, und eine Erfassungsgenauigkeit nicht ausreichend erhalten wird. Wenn die Länge L2 über 3,0 mm ist, besteht ein Risiko, dass eine Erfassungsgenauigkeit aufgrund einer Variation einer Temperatur bei der Messelektrode 13 reduziert wird.
Wie in 2 gezeigt ist, ist die Messelektrode 13 vorgesehen, um in den Bereich von 0,5 mm bis 7,5 mm von dem Spitzenende 11c des Festelektrolyten 11 zu fallen. Bei dem Beispiel ist zusätzlich die Messelektrode 13 in der Außenoberfläche 11b des Festelektrolyten 11 vorgesehen, um in einen Bereich (einen Bereich, der durch einen Pfeil L1 in 2 gezeigt ist) zu fallen, der dem Heizteil 23 gegenüberliegt.
Wie in 2 gezeigt ist, ist eine Diffusionswiderstandsschicht 30 außerhalb des Festelektrolyten 11 angeordnet. Die Diffusionswiderstandsschicht 30 ist aus einem porösen Körper zusammengesetzt und bedeckt mindestens die Messelektrode 13. Bei dem Beispiel bedeckt die Diffusionswiderstandsschicht 30 eine ganze Außenoberfläche des Festelektrolyten 11. Die Diffusionswiderstandsschicht 30 wird durch Aufbringen einer Keramikbeschichtung auf der Außenseite des Festelektrolyten 11 gebildet. Eine Dicke M1 der Diffusionsschicht 30 auf der Messelektrode 13 kann 400 μm bis 700 μm, vorzugsweise 450 μm bis 600 μm, sein.
Eine Porosität der Diffusionswiderstandsschicht 30 kann 2,0% bis 8,0%, vorzugsweise 4,5% bis 5,5%, sein. Bei dem Beispiel kann nebenbei bemerkt die Porosität der Diffusionswiderstandsschicht 30 durch ein Archimedes-Verfahren bestimmt werden.
Wie in 2 gezeigt ist, ist die Diffusionswiderstandsschicht 30 gebildet, um quer über einer Außenoberfläche 13b der Messelektrode 13 und der Außenoberfläche 11b des Festelektrolyten 11 zu sein. Die Dicke M1 an der Messelektrode 13 der Diffusionswiderstandsschicht 30 und eine Dicke M2 erfüllen zusätzlich eine Beziehung M2/M1 ≤ 1,35, vorzugsweise M2/M1 ≤ 1,25. Die Dicke M2 ist eine Dicke der Diffusionswiderstandsschicht 30 an der Außenoberfläche 11b des Festelektrolyten 11 und nicht der Messelektrode 13. Wie in 2 gezeigt ist, ist in der Beschreibung „die Dicke M1 der Diffusionswiderstandsschicht 30 an der Messelektrode 13“ als ein Abstand von der Außenoberfläche der Messelektrode 13 zu einer Außenoberfläche 30a der Diffusionswiderstandsschicht 30 definiert. „Die Dicke M2 der Diffusionswiderstandsschicht 30 an der Außenoberfläche 11b des Festelektrolyten 11 und nicht der Messelektrode 13“ ist zusätzlich als ein Abstand von einer Position, die äquivalent zu der Außenoberfläche der Messelektrode 13 ist, zu der Außenoberfläche 30a der Diffusionswiderstandsschicht 30 definiert. Die Position, die äquivalent zu der Außenoberfläche der Messelektrode 13 ist, ist ein Gebiet, in dem die Messelektrode 13 an der Außenoberfläche 11b des Festelektrolyten 11 nicht gebildet ist. Bei dem Beispiel erfüllen M1 und M2 eine Beziehung M1 < M2, wobei ein konvexer Teil 31 an einem Teil gebildet ist, der der Messelektrode 13 in der Außenoberfläche 30a der Diffusionswiderstandsschicht 30 gegenüberliegt.
Wie in 2 gezeigt ist, ist eine poröse Schutzschicht 40, die eine höhere Porosität als die Diffusionswiderstandsschicht 30 hat, an der Außenoberfläche 30b der Diffusionswiderstandsschicht 30 gebildet. Die Schutzschicht 40 ist zum Einfangen von vergiftenden Komponenten in den gemessenen Gasen (Abgasen) angebracht. Die Schutzschicht 40, die Platin trägt, ist aus einer Keramik, die aus Aluminiumoxid hergestellt ist, zusammengesetzt. Bei dem Beispiel ist die Schutzschicht 40 angebracht, um die ganze Außenoberfläche 30a der Diffusionswiderstandsschicht 30 zu bedecken. Eine Dicke N der Schutzschicht 40 kann auf eine gewünschte Dicke eingestellt sein. Die Porosität der Schutzschicht 40 kann auf 59% bis 90% eingestellt sein. Bei dem Beispiel kann nebenbei bemerkt die Porosität der Schutzschicht 40 durch das Archimedes-Verfahren bestimmt werden.
BEURTEILUNGSTEMPERATURVARIATION
Beziehungen zwischen einem Berührungsort (dem Spitzeneckteil 22a) zwischen dem Heizer 20 und dem Festelektrolyten 11 und der Temperaturvariation der Außenoberfläche 11b des Festelektrolyten 11 werden untersucht. Die Länge L1 des Heizteils 23 des Heizers 20 ist genauer gesagt auf 3 mm eingestellt, und eine bestimmte Temperatur ist auf 700 °C eingestellt. Während ein Abstand P innerhalb eines Bereichs von 1,0 mm bis 2,5 mm um 0,5 mm einer Breite geändert wird, wird jede Temperatur der Außenoberfläche 11b, die den jeweiligen Fällen entspricht, bestimmt, um in einen Bereich von 8,0 mm von dem Spitzenende 11c zu fallen. Der Abstand ist ein Abstand zwischen dem Berührungsort (dem Spitzeneckteil 22a) des Heizers 20 und dem Spitzenende 11c. Eine Bezugstemperatur T₀ ist auf 600 °C eingestellt, bei der der Unterschied durch die Gasspeziesadsorptions-/Desorptionsreaktion hinsichtlich der Elektrode reduziert wird. Die Variation der Temperatur (Elementtemperatur) der Außenoberfläche 11b für eine vorbestimmte Temperatur wird bestimmt.
Wie in 3 gezeigt ist, ist, wenn P 1,0 mm ist, die Elementtemperatur in einem Bereich, dass ein Abstand von dem Spitzenende 11c weniger als 6,9 mm ist, nicht weniger als die Bezugstemperatur T₀ (600 °C). Die Elementtemperatur ist andererseits in einem Bereich, dass der Abstand von dem Spitzenende 11c des Festelektrolyten 11 6,9 mm bis 8,0 mm ist, niedriger als die Bezugstemperatur T₀.
Wenn P 1,5 mm ist, ist die Elementtemperatur in einem Bereich, derart, dass der Abstand von dem Spitzenende 11c des Festelektrolytkörpers 11 nicht mehr als 7,5 mm ist, nicht weniger als die Bezugstemperatur T₀. Die Elementtemperatur ist zusätzlich in einem Bereich, derart, dass der Abstand von dem Spitzenende 11c des Festelektrolyten 11 mehr als 7,5 mm und nicht mehr als 8,0 mm ist, niedriger als die Bezugstemperatur T₀.
Wenn P 2,0 mm ist, ist die Elementtemperatur in einem Bereich, derart, dass der Abstand von dem Spitzenende 11c des Festelektrolyten 11, der der ganze Messbereich ist, nicht mehr als 8,0 mm ist, höher als die Bezugstemperatur T₀.
Wenn P 2,5 mm ist, ist die Elementtemperatur in einem Bereich, derart, dass der Abstand von dem Spitzenende 11c des Festelektrolyten 11 weniger als 0,24 mm ist, weniger als die Bezugstemperatur T₀. Die Elementtemperatur ist zusätzlich in einem Bereich, derart, dass der Abstand von dem Spitzende 11c des Festelektrolyten 11 0,244 mm bis 8,0 mm ist, höher als die Bezugstemperatur T₀.
Das soll heißen, dass sich unter solchen Bedingungen zeigt, dass die Variation der Temperatur, wenn P 1,5 mm bis 2,0 mm ist, in einem Bereich, derart, dass der Abstand von dem Spitzenende 11c nicht mehr als 7,5 mm ist, klein ist.
Die Beziehung zwischen der Länge L1 des Heizteils 23 des Heizers 20 und der Variation der Temperatur der Außenoberfläche 11b des Festelektrolyten 11 wird als Nächstes untersucht. Wie in 2 gezeigt ist, wird genauer gesagt der Abstand P zwischen dem Berührungsort (dem Spitzeneckteil 22a) des Heizers 20 und dem Spitzenende 11c eingestellt, um 1,5 mm zu sein. Während die Länge L1 des Heizteils 23 in der axialen Richtung X geändert wird, wird jede Temperatur der Außenoberfläche 11b, die den jeweiligen Fällen entspricht, bestimmt.
Wie in 4 gezeigt ist, sind in einem Bereich, dass der Abstand von dem Spitzenende 11c nicht mehr als 7,5 mm ist, sowohl die Temperatur des Spitzenendteils als auch die Temperatur des Basisendteils bei jeder L1 höher als die Bezugstemperatur T₀. Wenn L1 ferner 5,0 mm und/oder 7,0 mm ist, existiert die Variation der Temperatur zwischen den Beiden nicht. Das soll heißen, unter solchen Bedingungen zeigt sich, dass die Variation der Temperatur, wenn L1 nicht weniger als 3,0 mm ist, klein ist. In einem Bereich, in dem der Abstand von dem Spitzenende 11c nicht mehr als 7,5 mm ist, ist zusätzlich die Variation der Temperatur, wenn L1 nicht weniger als 7,0 mm ist, klein. Ein übermäßiges Verlängern des Heizteils 23 ermöglicht jedoch, dass sich eine verbrauchte Leistung des Heizers 20 verschwenderisch erhöht. Dadurch ist L1 vorzugsweise 3,0 mm bis 7,0 mm.
(Sensorausgabebeurteilung)
Beziehungen zwischen der Sensorausgabe und einer Länge L2 der Messelektrode 13 und einer Bildungsposition der Messelektrode 13 werden untersucht. Wie in 5 gezeigt ist, wird genauer gesagt zuerst eine Länge L1 der Messelektrode 13, die jeweils 0,25 mm, 0,5 mm, 1,0 mm, 1,5 mm, 2,0 mm, 3,0 mm und 4,0 mm ist, verwendet. Ein Sensorausgabewert IL₁ wird für jeden Spitzenendteil 13a (ein Spitzenende der Messelektrode) und jeden Basisendteil 13b (Basisende der Messelektrode) der jeweiligen Messelektrode 13 bestimmt, während der Abstand von dem Spitzenende 11c geändert wird. Ein bestimmter Ausgabewert des Gassensorelements 10 ist zusätzlich als IL₀ definiert. Ein gespeichertes Versetzungsverhältnis (IL₁/IL₀) von jedem IL₁ zu IL₀ wird als eine Sensorausgabegenauigkeit berechnet. Es ist notwendig, dass die Sensorausgabegenauigkeit nicht weniger als 0,8 ist, um eine ausreichende L/K-Erfassungsgenauigkeit zu erhalten. Wie in 5 und 6 gezeigt ist, zeigt sich, dass die Sensorerfassungsgenauigkeit nicht weniger als 0,8 ist, wenn die Länge L2 der Messelektrode 13 0,5 mm bis 3.0 mm ist, und wenn die Bildungsposition der Messelektrode 13 in einem Bereich ist, dass der Abstand von dem Spitzenende 11c 0,5 mm bis 7,5 mm ist. Es zeigt sich ferner, dass sich die Sensorausgabegenauigkeit im Wesentlichen nicht ändert und stabil ist, wenn die Bildungsposition der Messelektrode 13 in einem Bereich ist, derart, dass der Abstand von dem Spitzenende 11c 1,75 mm bis 7,0 mm ist. Wenn zusätzlich eine Temperatur der Messelektrode 13 weniger als 600 °C ist, wird der Unterschied durch die Gasspezies-Adsorptions-/Desorptionsreaktion hinsichtlich der Messelektrode 13 groß, und die Erfassungsgenauigkeit reduziert sich. Die Temperatur der Messelektrode 13 ist dadurch vorzugsweise nicht weniger als 600°C, um die Erfassungsgenauigkeit weiter zu steigern.
(Beurteilung der Dicke der Diffusionswiderstandsschicht)
Bei dem Gassensor 1 wird die verbrauchte Leistung, wenn die Dicke M1 in einem Bereich von 300 μm bis 800 μm geändert wird, mit der verbrauchten Leistung verglichen, wenn die Dicke M1 300 μm ist. Die Dicke M1 ist eine Dicke der Diffusionsschicht 30 an der Messelektrode 13. Die verbrauchte Leistung, wenn M1 300 μm ist, ist genauer gesagt als 1 definiert. Ein Verhältnis einer verbrauchten Leistung bei dem Gassensor 1 des Beispiels wird gegen die verbrauchte Leistung in einem Fahrmodus LA#4 berechnet. Wenn das Verhältnis der verbrauchten Leistung über 1,4 ist, wird ein Einfluss auf einen Kraftstoffverbrauch befürchtet. Es ist dadurch notwendig, dass das Verhältnis der verbrauchten Leistung nicht mehr als 1,4 ist. Um zusätzlich zu unterdrücken, dass sich die verbrauchte Leistung erhöht, ist es notwendig, dass das Verhältnis der verbrauchten Leistung nicht mehr als 1,2 ist. Wie in 7 gezeigt ist, zeigt sich, wenn die Dicke M1 der Diffusionswiderstandsschicht 30 an der Messelektrode 13 nicht mehr als 700 μm ist, dass die verbrauchte Leistung nicht mehr als 1,4 ist. Wenn zusätzlich die Dicke M1 der Diffusionswiderstandsschicht 30 an der Messelektrode 13 nicht mehr als 600 μm ist, zeigt sich, dass die verbrauchte Leistung nicht mehr als 1,2 ist.
Bei dem Gassensor 1 wird zusätzlich ein Nasswiderstand, wenn die Dicke M1 in einem Bereich von 300 μm bis 800 μm verändert wird, mit dem Nasswiderstand verglichen, wenn die Dicke M1 300 μm ist. Die Dicke M1 ist die Dicke der Diffusionswiderstandsschicht 30 an der Messelektrode 13. Die Elementtemperatur eines Teils, der 3 mm weg von einer Elementspitze ist, wird genauer gesagt auf 700 °C eingestellt. Zusätzlich werden Wassertröpfchen bei einer Position von 3 mm von dem Spitzenende 11c zu dem Basisende 11d tropfen gelassen. Dies wird durchgeführt, um eine Menge der tropfen gelassenen Wassertröpfchen allmählich zu erhöhen, bis ein Riss in dem Gassensorelement 10 erzeugt wird. Die Menge der tropfen gelassenen Wassertröpfchen, wenn der Riss erzeugt wird, wird durch einen Wasserwiderstand verursacht. Der Wasserwiderstand, wenn M1 300 μm ist, ist als 1 eingestellt. Der Wasserwiderstand wird berechnet, während M1 in einem Bereich von 300 μm bis 800 μm geändert wird. Es ist notwendig, dass der Wasserwiderstand nicht weniger als 1,6 ist, um einer Verwendung in einer hinteren Umgebung standzuhalten. Es ist ferner notwendig, dass der Wasserwiderstand nicht weniger als 1,8 ist, um eine ausreichende Zuverlässigkeit bei der Verwendung in der hinteren Umgebung zu erhalten. Wie in 7 gezeigt ist, zeigt sich, wenn die Dicke M1 der Diffusionswiderstandsschicht 30 nicht weniger als 400 μm ist, dass der Wasserwiderstand nicht weniger als 1,6 ist. Wenn ferner die Dicke M1 der Diffusionswiderstandsschicht 30 nicht weniger als 450 μm ist, zeigt sich, dass der Wasserwiderstand nicht weniger als 1,8 ist.
Aus der im Vorhergehenden beschriebenen Beurteilung der verbrauchten Leistung und des Wasserwiderstands bestätigt sich, dass die Dicke M1 der Diffusionswiderstandsschicht 30 an der Messelektrode 13 einen Bereich erfordert, der durch einen Pfeil T in 7 angegeben ist. Der Bereich, der durch den Pfeil T in 7 angegeben ist, ist genauer gesagt 400 μm bis 700 μm. Es zeigt sich ferner, dass die Dicke M1 der Diffusionswiderstandsschicht 30 an der Messelektrode 13 vorzugsweise in einem Bereich ist, der durch einen Pfeil U in 7 angegeben ist. Der Bereich, der durch den Pfeil U in 7 angegeben ist, ist nämlich 450 μm bis 600 μm.
(Beurteilung der Dicke der Diffusionswiderstandsschicht)
Beziehungen zwischen der Dicke M1 der Diffusionswiderstandsschicht an der Messelektrode 13 und der Dicke M2 der Diffusionswiderstandsschicht an dem Festelektrolyten 30 und nicht der Messelektrode 13 und die Genauigkeit der Sensorausgabe werden beurteilt. Wenn genauer gesagt M1 und M2 gleich sind, wird der Sensorausgabewert IL erfasst, und die Sensorausgabegenauigkeit (IL/IL_m) wird berechnet, während ein Wert von M2/M1 geändert wird. Wenn M2/M1 = 1 ist, wird der Sensorausgabewert IL_m eingestellt, um 1 zu sein. Wie in 8 gezeigt ist, ist es notwendig, dass die Sensorausgabegenauigkeit (IL/IL_m) nicht weniger als 0,8 ist, um eine ausreichende L/K-Erfassungsgenauigkeit zu erhalten. Es ist zusätzlich notwendig, dass die Sensorausgabegenauigkeit (IL/IL_m) nicht weniger als 0,9 ist, um die noch höhere L/K-Erfassungsgenauigkeit zu erhalten. Wie in 8 gezeigt ist, zeigt sich, wenn M2/M1 ≤ 1,35 ist, dass die Sensorausgabegenauigkeit (IL/IL_m) nicht weniger als 0,8 ist. Wenn ferner M2/M1 ≤ 1,25, zeigt sich, dass die Sensorausgabegenauigkeit (IL/IL_m) nicht weniger als 0,9 ist.
Als ein Resultat bestätigt sich, dass M2/M1 ≤ 1,35 erforderlich ist, und M2/M1 ≤ 1,25 bei der Dicke M1 der Diffusionswiderstandsschicht 30 an der Messelektrode 13 und der Dicke M2 an dem Festelektrolyten 11 und nicht der Messelektrode 13 vorzuziehen ist.
(Beurteilung der Porosität der Diffusionswiderstandsschicht)
Die Porosität der Diffusionswiderstandsschicht 30 und die Sensorausgabegenauigkeit werden als Nächstes beurteilt. Der Sensorausgabewert IL wird erfasst, währen die Porosität der Diffusionswiderstandsschicht 30 in einem Bereich von 1,0% bis 14% geändert wird. Die Sensorausgabegenauigkeit (IL/IL₀) wird mit einer Sensorausgabe IL₀ eines O₂-Sensors als Standard berechnet. Der O₂-Sensor hat eine Schutzschicht mit einer Porosität von 5,0%, was ein herkömmliches Erzeugnis ist. Es ist notwendig, dass die Sensorausgabegenauigkeit nicht weniger als 0,8 ist, um eine ausreichende L/K-Erfassungsgenauigkeit zu erhalten. Wie in 9 gezeigt ist, zeigt sich, dass, wenn die Porosität der Diffusionswiderstandsschicht 30 2,0% bis 8,0% ist, die Sensorausgabegenauigkeit nicht weniger als 0,8 ist. Dadurch bestätigt sich, dass die erforderliche Porosität der Diffusionswiderstandsschicht 30 2,0% bis 8,0% ist.
Als Nächstes sind Funktionswirkungen bei dem Gassensor des Beispiels im Folgenden beschrieben.
Bei dem Gassensorelement 10 des Beispiels beschleunigt sich durch Vorliegen einer besseren Wärmeleitung von dem Heizer 20 zu dem Festelektrolyten 11 eine Schnellheizeigenschaft des Festelektrolyten 11. Dies liegt daran, dass der Heizer 20 die Innenoberfläche 11a des Festelektrolyten 11 berührt. Die Messelektrode 13 ist ferner so vorgesehen, um in einen Bereich von 0,5 mm bis 7,5 mm von dem Spitzenende 11c des Festelektrolyten 11 zu fallen, während die Länge L1 in der axialen Richtung X 0,5 mm bis 3,0 mm ist. Das soll heißen, die Messelektrode 13 ist gebildet, um die Länge L1 in der axialen Richtung X ausreichend zu verkürzen, und die Messelektrode 13 ist vorgesehen, um in den vorbestimmten Bereich von dem Spitzenende 11c des Festelektrolyten 11 zu fallen. Die Variation der Temperatur bei der Messelektrode 13 und eine Variation eines Erfassungsverhaltens bei der Messelektrode 13 können dadurch unterdrückt werden. Eine Variation einer Gasadsorptionsreaktionsfähigkeit unter einer kleinen Menge an Gas in einer stöchiometrischen Umgebung wird insbesondere reduziert, und eine Variation eines stöchiometrischen Erfassungsverhaltens wird gesteuert. Aus diesen Resultaten können das L/K unmittelbar nach einem Starten der internen Verbrennungsmaschine und das L/K mit der kleinen Menge des Gases in der stöchiometrischen Umgebung (Größenordnung von ppm) mit einer hohen Genauigkeit erfasst werden. Ein Anbringen des Gassensors stromabwärts von dem Katalysator von Fahrzeugen (hinteres Anbringen) mit der kleinen Menge des Gases ermöglicht zusätzlich eine Erfassung des L/K mit immer einer hohen Genauigkeit, und dass dies auf eine stöchiometrische Steuerung anwendbar ist.
Da zusätzlich die Diffusionswiderstandsschicht 30 ein poröses Material ist und an der Messelektrode 13 gebildet ist, kann eine Gasreaktionsmenge bei der Messelektrode 13 gesteuert werden.
Bei dem Gassensor 1 des Beispiels ist zusätzlich die Dicke M1 der Diffusionswiderstandsschicht 30 an der Messelektrode eingestellt, um 400 μm bis 700 μm zu sein. Dadurch können eine Verbesserung der L/K-Erfassungsgenauigkeit und eine Reduzierung der verbrauchten Leistung und ein Verkürzen einer aktivierten Zeit des Festelektrolyten 11 kompatibel gemacht werden. Die Dicke M1 der Diffusionswiderstandsschicht 30 an der Messelektrode 13 ist ferner eingestellt, um 400 μm bis 700 μm zu sein. Die Verbesserung der L/K-Erfassungsgenauigkeit und die Reduzierung der verbrauchten Leistung und das Verkürzen einer aktivierten Zeit können dadurch ferner wirksam kompatibel gemacht werden.
Bei dem Beispiel ist zusätzlich die Porosität der Diffusionswiderstandsschicht 30 eingestellt, um 2,0% bis 8,0% zu sein. Ein Einfluss (das heißt eine Temperatureigenschaft) einer Temperaturvariation auf die L/K-Erfassungsgenauigkeit kann dadurch reduziert werden. Als ein Resultat kann die L/K-Erfassungsgenauigkeit gehoben werden. Dadurch, dass die Porosität der Diffusionswiderstandsschicht 30 eingestellt ist, um 4,5% bis 5,5% zu sein, kann ferner die Temperatureigenschaft weiter reduziert werden, und die L/K-Erfassungsgenauigkeit kann weiter gehoben werden.
Bei dem Beispiel ist zusätzlich die Diffusionswiderstandsschicht 30 gebildet, um quer über der Außenoberfläche 13b der Messelektrode 13 und der Außenoberfläche 11b des Festelektrolyten 11 zu sein. Die Dicke M1 der Diffusionswiderstandsschicht 30 an der Messelektrode 13 und die Dicke M2 an dem Festelektrolyten 13 erfüllen ferner eine Beziehung M2/M1 ≤ 1,35. Dadurch kann eine L/K-Erfassungsgenauigkeit verbessert werden, und eine Reduzierung einer Wärmespannung bei dem Sensorelement 11 kann reduziert werden. Bei dem Beispiel können ferner die Verbesserung der L/K-Erfassungsgenauigkeit und die Reduzierung der Wärmespannung weiter kompatibel gemacht werden, indem M2/M1 ≤ 1,25 eingestellt wird.
Bei dem Beispiel ist zusätzlich die Schutzschicht 40 an der Außenoberfläche 30a der Diffusionswiderstandsschicht 30 gebildet. Die Schutzschicht 40 ist aus einem porösen Material zusammengesetzt, dessen Porosität höher als die Porosität der Diffusionswiderstandsschicht 30 ist. Eine Verschlechterung von Sensoreigenschaften durch giftige Substanzen kann dadurch verhindert werden. Die L/K-Erfassungsgenauigkeit kann folglich gehoben werden.
Bei dem Beispiel weist zusätzlich die Schutzschicht 40 Platin auf. Das Platin, das als Katalysator verwendet wird, ermöglicht dadurch eine Förderung eines Verfeuerns von Wasserstoffgas. Wasserstoffgas, das die Messelektrode 13 erreicht, kann unterdrückt werden. Als ein Resultat erreicht das Wasserstoffgas die Messelektrode 13 vor anderen Komponenten in den Abgasen, und eine Verschiebung von der Sensorausgabe hin zu einer fetten Seite kann unterdrückt werden. Als ein Resultat kann die L/K-Erfassungsgenauigkeit gehoben werden.
Bei dem Beispiel ist die Messelektrode 13 in dem Bereich (dem Bereich, der durch einen Pfeil L1 in 2 gezeigt ist) untergebracht, der dem Heizteil 23 in der Außenoberfläche 11b des Festelektrolyten 11 gegenüberliegt. Eine Wärme des Heizers 20 wird dadurch von dem Spitzeneckteil 22a über den Festelektrolyten 11 zu der Messelektrode 13 übertragen, und die Wärme des Heizers 20 erreicht durch eine Abstrahlung ohne Weiteres die Messelektrode 13. Die Wärme des Heizers 20 erreicht daher ohne Weiteres die ganze Messelektrode 13 gleichmäßig. Die Temperaturvariation der Messelektrode 13 kann dadurch weiter reduziert werden. Als ein Resultat kann die L/K-Erfassungsgenauigkeit gehoben werden.
Bei dem Beispiel ist der Spitzeneckteil 22a, der die Innenoberfläche 11a des Festelektrolyten 11 berührt, in der axialen Richtung X in einem Bereich von 1,5 mm bis 2,0 mm von dem Spitzenende 11c des Festelektrolyten 11 angeordnet. Die Wärme des Heizers 20 wird dadurch ohne Weiteres über den Festelektrolyten 11 von dem Spitzeneckteil 22a zu der Messelektrode 13 übertragen. Die Temperaturvariation der Messelektrode 13 kann daher reduziert werden. Als ein Resultat kann die L/K-Erfassungsgenauigkeit gehoben werden.
Bei dem Beispiel ist zusätzlich die Länge L1 des Heizteils 23 des Heizers 20 3,0 mm bis 7,0 mm. Der Heizteil 23 ist in einem Bereich von 0,25 mm bis 9,0 mm von dem Spitzenende 22a des Heizers 20 in der axialen Richtung X untergebracht. Der Heizteil 23 ist dadurch nahe einer Seite des Spitzenendes 22a angeordnet, und mindestens ein Teil des Heizteils 23 (bei dem Beispiel alles) liegt dem Messteil 13 gegenüber. Das Spitzenende 22a ist ein Berührungsort zwischen dem Festelektrolyten 11 und dem Heizer 20. Eine Wärme, die von dem Heizteil 23 auftritt, kann sich daher effizient über das Spitzenende 22a des Heizers 20 zu der Messelektrode 13 ausbreiten. Die Temperaturvariation der Messelektrode 13 kann dadurch weiter reduziert werden. Als ein Resultat kann die L/K-Erfassungsgenauigkeit weiter gehoben werden.
Das Beispiel kann hierdurch das Gassensorelement 10 liefern, das die ausgezeichnete Schnellheizeigenschaft hat und fähig ist, das L/K mit einer hohen Genauigkeit zu erfassen.
ZWEITES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
Bei einem Gassensor 1 bei einem Beispiel, wie es in 10 gezeigt ist, ist kein konvexer Teil 31 des ersten Ausführungsbeispiels gebildet (Bezug nehmend auf 2), und eine Diffusionswiderstandsschicht 30 ist gebildet, um M2/M1 = 1 zu haben. Das soll heißen, bei einer Außenoberfläche 30a der Diffusionswiderstandsschicht 30 und einer Außenoberfläche einer Schutzschicht 40 ist ein Teil, der einer Messelektrode 13 gegenüberliegt, jeweils mit dem anderen Teil bündig. Gleiche Bezugsziffern bezeichnen nebenbei bemerkt Komponenten, die äquivalent zu den Komponenten des ersten Ausführungsbeispiels sind, und die Details sind weggelassen.
Das Beispiel hat eine Funktionswirkung, die äquivalent zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist, und erfüllt ebenfalls M2/M1 ≤ 1,35.
Bezugszeichenliste

1: Gassensor
10: Gassensorelement
11: Festelektrolyt
12: Bezugselektrode
13: Messelektrode
20: Heizer
22: Heizglied
23: Heizteil
30: Diffusionswiderstandsschicht
40: Schutzschicht

Claims

Gassensor (1) mit: einem Festelektrolyten (11), der eine becherförmige zylindrische Form mit einem geschlossenen Ende hat; einer Bezugselektrode (12), die an einer Innenoberfläche (11a) des Festelektrolyten (11) gebildet ist; einer Messelektrode (13), die an einer Außenoberfläche (11b) des Festelektrolyten (11) gebildet ist; und einem Heizer (20), der einen Heizteil (23), der den Festelektrolyten (11) heizt, und ein Spitzenende (22) hat, das innerhalb des Festelektrolyten (11) angeordnet ist, um die Innenoberfläche (11a) des Festelektrolyten (11) zu berühren, wobei ein Gassensorelement (1) eines Begrenzungsstromtyps konfiguriert ist, um abhängig von einer spezifischen Konzentration von gemessenen Gasen durch Anlegen einer vorbestimmten Spannung zwischen der Bezugselektrode (12) und der Messelektrode (13) einen Begrenzungsstromwert auszugeben, und wobei eine Länge (L2) der Messelektrode (13) in einer axialen Richtung (X) 0,5 mm bis 3,0 mm ist, und die Messelektrode (13) vorgesehen ist, um in der axialen Richtung (X) in einen Bereich von 0,5 mm bis 7,5 mm von einem Spitzenende (11c) des Festelektrolyten (11) zu fallen.
Gassensor (1) nach Anspruch 1, bei dem eine Diffusionswiderstandsschicht (30), die aus einem porösen Körper, der mindestens die Messelektrode (13) bedeckt, zusammengesetzt ist, außerhalb des Festelektrolyten (11) angeordnet ist.
Gassensor (1) nach Anspruch 2, bei dem eine Dicke (M1) der Diffusionswiderstandsschicht (30) an der Messelektrode (13) 400 µm bis 700 µm ist.
Gassensor (1) nach Anspruch 2, bei dem die Dicke (M1) der Diffusionswiderstandsschicht (30) an der Messelektrode (13) 450 µm bis 600 µm ist.
Gassensor (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem eine Porosität der Diffusionswiderstandsschicht (30) 2,0% bis 8,0% ist.
Gassensor (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem eine Porosität der Diffusionswiderstandsschicht (30) 4,5% bis 5,5% ist.
Gassensor (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem die Diffusionswiderstandsschicht (30) gebildet ist, um quer über einer Außenoberfläche der Messelektrode (13) und der Außenoberfläche (11b) zu sein, wobei, wenn die Dicke der Diffusionswiderstandsschicht (30) an der Messelektrode (13) als M1 definiert ist, und eine Dicke an der Außenoberfläche (11b) des Festelektrolyten (11) als M2 definiert ist, ein Wert von M2/M1 nicht mehr als 1,35 ist.
Gassensor (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem die Diffusionswiderstandsschicht (30) gebildet ist, um quer über der Außenoberfläche der Messelektrode (13) und der Außenoberfläche (11b) zu sein, wobei, wenn die Dicke der Diffusionswiderstandsschicht (30) an der Messelektrode (13) als M1 definiert ist, und die Dicke an der Außenoberfläche (11b) des Festelektrolyten (11) als M2 definiert ist, der Wert von M2/M1 nicht mehr als 1,25 ist.
Gassensor (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, bei dem eine Schutzschicht (40), deren Porosität des porösen Materials höher als die Porosität der Diffusionswiderstandsschicht (30) ist, an einer Außenoberfläche (30a) der Diffusionswiderstandsschicht (30) gebildet ist.
Gassensor (1) nach Anspruch 9, bei dem mindestens ein Teil der Schutzschicht (40) Platin aufweist.
Gassensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die Messelektrode (13) in einem Bereich, der dem Heizteil (23) gegenüberliegt, in der Außenoberfläche (11b) des Festelektrolyten (11) untergebracht ist.
Gassensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem das Spitzenende (22a), das die Innenoberfläche (11a) des Festelektrolyten (11) bei dem Heizer (20) berührt, sich innerhalb eines Bereichs von 1,5 mm bis 2,0 mm von dem Spitzenende (11c) des Festelektrolyten (11) in der axialen Richtung (X) befindet.
Gassensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem eine Länge (L1) des Heizteils (23) in der axialen Richtung (X) 3,0 mm bis 7,0 mm ist, wobei der Heizteil (23) in der axialen Richtung (X) in einem Bereich von 0,25 mm bis 9,0 mm von dem Spitzenende (22a) des Heizers (20) untergebracht ist.