DE112020004482T5

DE112020004482T5 - gas sensor

Info

Publication number: DE112020004482T5
Application number: DE112020004482.3T
Authority: DE
Inventors: Toshihiko Harada; Keigo Mizutani; Hironobu SHIMOKAWA; Hiroki Ichikawa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-09-23
Filing date: 2020-08-05
Publication date: 2022-06-15
Also published as: JP2021050944A; WO2021059758A1; JP7071951B2

Abstract

Ein Gassensor (1), der ein Sensorelement (2) und einen Erfassungsabschnitt (51) aufweist. Das Sensorelement (2) weist einen Festelektrolytkörper (21) auf, der eine Sauerstoff-Ionen-Leitfähigkeit besitzt, eine Mehrzahl von Erfassungselektroden (22), die auf einer ersten Oberfläche (201) des Festelektrolytkörpers angeordnet und einem zu erfassenden Gas (G) ausgesetzt sind, und eine Referenzelektrode (23), die auf einer zweiten Oberfläche (202) des Festelektrolytkörpers angeordnet und so positioniert ist, dass sie der Mehrzahl von Erfassungselektroden gegenüberliegt. Ein Erfassungsabschnitt (51) erfasst ein Mischpotential, das zwischen der Erfassungselektrode (22) und der Referenzelektrode (23) aufgrund einer Konzentration einer spezifischen Gaskomponente und einer Sauerstoffkonzentration auftritt. Die Mehrzahl der Erfassungselektroden (22) weisen voneinander abweichende, temperaturabhängige Empfindlichkeitskennlinien auf und sind elektrisch miteinander verbunden.A gas sensor (1) having a sensor element (2) and a detecting section (51). The sensor element (2) has a solid electrolyte body (21) having oxygen-ion conductivity, a plurality of detection electrodes (22) arranged on a first surface (201) of the solid electrolyte body and exposed to a gas (G) to be detected and a reference electrode (23) disposed on a second surface (202) of the solid electrolyte body and positioned to face the plurality of sensing electrodes. A detection section (51) detects a mixed potential appearing between the detection electrode (22) and the reference electrode (23) due to a concentration of a specific gas component and an oxygen concentration. The plurality of detection electrodes (22) have temperature-dependent sensitivity characteristics that differ from one another and are electrically connected to one another.

Description

[Querverweis auf verwandte Anmeldung][cross reference to related application]

Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht die Priorität von der japanischen Patentanmeldung mit der Nummer 2019-172393 , die am 23. September 2019 beim Japanischen Patentamt eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird.This application is based on and claims priority from Japanese patent application no 2019-172393 filed with the Japan Patent Office on September 23, 2019, the entire contents of which are hereby incorporated by reference.

[Technisches Gebiet][Technical Field]

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Gassensor, der ein Mischpotential verwendet.The present disclosure relates to a gas sensor using mixed potential.

[Stand der Technik][State of the art]

Der Gassensor wird beispielsweise an einem Auspuffrohr einer Maschine mit innerer Verbrennung eines Fahrzeugs befestigt. Der Gassensor wird verwendet, um eine Konzentration einer spezifischen Gaskomponente und beispielsweise eine Sauerstoffkonzentration in einem zu erfassenden Gas zu erfassen. Bei dem zu erfassenden Gas handelt es sich um ein Abgas, das durch das Abgasrohr strömt. Neben einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor und einem NOx-Sensor gibt es beispielsweise auch Gassensoren, die ein Mischpotenzial einer spezifischen Komponente oder eines Sauerstoffgases erfassen. Diese Gassensoren verwenden eine Erfassungselektrode, die eine katalytische Aktivität für eine spezifische Komponente aufweist, beispielsweise für Ammoniak- und Kohlenwasserstoffgas oder für Sauerstoffgas.The gas sensor is attached to, for example, an exhaust pipe of an internal combustion engine of a vehicle. The gas sensor is used to detect a concentration of a specific gas component and, for example, an oxygen concentration in a gas to be detected. The gas to be detected is an exhaust gas flowing through the exhaust pipe. For example, in addition to an air/fuel ratio sensor and a NOx sensor, there are also gas sensors that detect a mixing potential of a specific component or an oxygen gas. These gas sensors use a detection electrode that has a catalytic activity for a specific component, such as ammonia and hydrocarbon gas or oxygen gas.

Beispielsweise ist in der Patentliteratur 1 ein Gassensor offenbart, der ein Mischpotential verwendet. Das heißt, der Gassensor der Patentschrift 1 weist eine Mehrzahl von Sensorelektroden und eine Referenzelektrode auf, die auf einer Oberfläche eines Festelektrolytkörpers angeordnet sind, der ein Sensorelement konfiguriert. In dieser Konfiguration ist ein Verhältnis von Pt- und Au-Gehalt zwischen der Mehrzahl von Sensorelektroden unterschiedlich. Gemäß der Konfiguration kann als spezifische Gaskomponente eine Konzentration von unverbranntem Kohlenwasserstoffgas in einem weiten Konzentrationsbereich gemessen werden, von einer niedrigen Konzentration bis zu einer hohen Konzentration.For example, a gas sensor using mixed potential is disclosed in Patent Literature 1. That is, the gas sensor of Patent Document 1 has a plurality of sensor electrodes and a reference electrode arranged on a surface of a solid electrolyte body configuring a sensor element. In this configuration, a ratio of Pt and Au content is different between the plurality of sensor electrodes. According to the configuration, as a specific gas component, a concentration of unburned hydrocarbon gas in a wide concentration range from a low concentration to a high concentration can be measured.

[Zitierliste][citation list]

[Patentliteratur][patent literature]

[Patentliteratur 1] JP2017-90404-A [Patent Literature 1] JP2017-90404-A

[Kurzfassung der Erfindung][Summary of the Invention]

Gemäß einem Gassensor, der ein gemischtes Potenzial bzw. Mischpotential verwendet, wird jedoch eine Erfassungselektrode (Sensorelektrode), die einem zu erfassenden Gas ausgesetzt ist, durch eine Änderung der Temperatur des zu erfassenden Gases oder der Erfassungselektrode in einer Übergangszeit beeinflusst, wenn sich beispielsweise die Temperatur des zu erfassenden Gases oder eine Strömungsrate ändert. Mit anderen Worten: Eine Empfindlichkeit, die einen Änderungsgrad einer Ausgabe der Erfassungselektrode relativ zu einer Eingabe angibt, ist aufgrund der Temperatur des zu erfassenden Gases oder einer Temperatur der Erfassungselektrode unterschiedlich. Infolgedessen ist es schwierig, eine Erfassungsgenauigkeit des Mischpotentials des Gassensors in den Übergangsperioden des Gassensors zu erhöhen, da sich die Empfindlichkeit der Erfassungselektrode ändert.However, according to a gas sensor using a mixed potential, a sensing electrode (sensor electrode) exposed to a gas to be sensed is affected by a change in temperature of the gas to be sensed or the sensing electrode in a transitional period when, for example, the Temperature of the gas to be detected or a flow rate changes. In other words, a sensitivity indicating a degree of change of an output of the detection electrode relative to an input differs due to the temperature of the gas to be detected or a temperature of the detection electrode. As a result, it is difficult to increase a detection accuracy of the mixed potential of the gas sensor in the transient periods of the gas sensor because the sensitivity of the detection electrode changes.

Im Gegensatz dazu kann der in der Patentliteratur 1 offenbarte Gassensor eine Erfassung einer spezifischen Gaskomponente in einem weiten Konzentrationsbereich sicherstellen, selbst falls sich die Konzentration ändert, beispielsweise wenn sich die Konzentration der spezifischen Gaskomponente in nicht verbranntem Kohlenwasserstoffgas ändert. Gemäß dem Gassensor der Patentschrift 1 wird jedoch bei einer Temperaturänderung eine Empfindlichkeit der Erfassungselektrode beeinflusst und damit die Empfindlichkeit verändert. Dadurch kann es leicht zu einem Fehler in der Erfassungsgenauigkeit des Gassensors kommen.In contrast, the gas sensor disclosed in Patent Literature 1 can ensure detection of a specific gas component in a wide concentration range even if the concentration changes, for example, when the concentration of the specific gas component in unburned hydrocarbon gas changes. However, according to the gas sensor of Patent Document 1, a sensitivity of the detection electrode is affected when the temperature changes, and thus the sensitivity changes. This can easily cause an error in the detection accuracy of the gas sensor.

Die vorliegende Offenbarung sieht einen Gassensor vor, der die Erfassungsgenauigkeit eines Mischpotentials erhöhen kann.The present disclosure provides a gas sensor capable of increasing detection accuracy of a mixed potential.

Ein Gassensor gemäß einem ersten Modus enthält ein Sensorelement und einen Erfassungsabschnitt. Das Sensorelement ist konfiguriert mit einem Festelektrolytkörper mit Sauerstoff-Ionen-Leitfähigkeit, einer Mehrzahl von Erfassungselektroden, die auf einer ersten Oberfläche des Festelektrolytkörpers angeordnet sind und einem zu erfassenden Gas ausgesetzt sind, und einer Referenzelektrode, die auf einer zweiten Oberfläche des Festelektrolytkörpers angeordnet ist und so positioniert ist, dass sie der Mehrzahl von Erfassungselektroden gegenüberliegt. Der Erfassungsabschnitt ist so konfiguriert, dass er ein Mischpotential erfasst, das zwischen der Mehrzahl von Erfassungselektroden und der Referenzelektrode auftritt. Das Mischpotential entsteht aufgrund der Konzentration einer spezifischen Gaskomponente und einer Sauerstoffkonzentration. Die Mehrzahl der Erfassungselektroden sind elektrisch miteinander verbunden und weisen voneinander abweichende Empfindlichkeitseigenschaften bzw. -kennlinien in Bezug auf eine Temperaturänderung auf.A gas sensor according to a first mode includes a sensor element and a sensing portion. The sensor element is configured with a solid electrolyte body having oxygen-ion conductivity, a plurality of detection electrodes arranged on a first surface of the solid electrolyte body and exposed to a gas to be detected, and a reference electrode arranged on a second surface of the solid electrolyte body and is positioned to face the plurality of sensing electrodes. The detection section is configured to detect a mixed potential appearing between the plurality of detection electrodes and the reference electrode. The mixed potential arises due to the concentration of a specific gas component and an oxygen concentration. The plurality of detection electrodes are electrically connected to each other and have different sensitivity characteristics with respect to a temperature change.

Der Gassensor gemäß dem ersten Modus erfasst das durch die Konzentration der spezifischen Gaskomponente und die Sauerstoffkonzentration verursachte Mischpotential und weist eine Mehrzahl von Erfassungsgaselektroden zur Erfassung des Mischpotentials auf. Die Mehrzahl der Erfassungselektroden weisen unterschiedliche Empfindlichkeitskennlinien in Bezug auf die sich ändernde Temperatur auf und sind elektrisch miteinander verbunden.The gas sensor according to the first mode detects this by the concentration of the specific Gas component and the oxygen concentration caused mixed potential and has a plurality of detection gas electrodes for detecting the mixed potential. The plurality of detection electrodes have different sensitivity characteristics with respect to the changing temperature and are electrically connected to each other.

Die Konfiguration der Mehrzahl von Erfassungselektroden, die unterschiedliche Empfindlichkeitskennlinien für die sich ändernde Temperatur aufweisen, wird tatsächlich durch Ausbilden einer Erfassungselektrode, die eine hohe Empfindlichkeit bei niedrigen Temperaturen aufweist, und einer anderen Erfassungselektrode, die eine hohe Empfindlichkeit bei hohen Temperaturen aufweist, realisiert. In den Übergangsperioden, in denen sich beispielsweise die Temperatur und die Strömungsrate des zu erfassenden Gases ändern, wird, falls eine niedrige Temperatur vorliegt, durch die Erfassungselektrode, die bei niedrigen Temperaturen eine hohe Empfindlichkeit aufweist, eine hohe Erfassungsgenauigkeit sichergestellt. Im Gegensatz dazu wird bei einer hohen Temperatur die Erfassungsgenauigkeit durch die andere Erfassungselektrode sichergestellt, die bei hohen Temperaturen eine hohe Empfindlichkeit aufweist.The configuration of the plurality of sensing electrodes having different sensitivity characteristics to the changing temperature is actually realized by forming one sensing electrode having high sensitivity at low temperatures and another sensing electrode having high sensitivity at high temperatures. In the transient periods when, for example, the temperature and the flow rate of the gas to be detected change, if the temperature is low, high detection accuracy is ensured by the detection electrode having high sensitivity at low temperatures. In contrast, at a high temperature, the detection accuracy is secured by the other detection electrode, which has high sensitivity at high temperatures.

Da die Mehrzahl der Erfassungselektroden elektrisch miteinander verbunden sind, wird durch die gesamte Mehrzahl der Erfassungselektroden ein einziges Mischpotential Potenzial erfasst, wenn das Mischpotential durch den Erfassungsabschnitt erfasst wird. Infolgedessen wird ein Mischpotential basierend auf einer durchschnittlichen Empfindlichkeitskennlinie der Mehrzahl von Erfassungselektroden durch den Erfassungsabschnitt erfasst.Since the plurality of detection electrodes are electrically connected to each other, a single mixed potential is detected by the entire plurality of detection electrodes when the mixed potential is detected by the detecting portion. As a result, a mixed potential is detected by the detection section based on an average sensitivity characteristic of the plurality of detection electrodes.

Gemäß dem Gassensor des ersten Modus kann eine Erfassungsgenauigkeit des Mischpotentials erhöht werden.According to the gas sensor of the first mode, detection accuracy of the mixed potential can be increased.

Es wird darauf hingewiesen, dass die Symbole in den Klammern der einzelnen Konfigurationselemente für den Gassensor der vorliegenden Offenbarung vorgesehen sind, um eine entsprechende Beziehung zu den Symbolen in den Zeichnungen einer Ausführungsform zu zeigen, und jedes Konfigurationselement nicht auf die Beschreibung in der Ausführungsform beschränken.It is noted that the symbols in the parentheses of each configuration element for the gas sensor of the present disclosure are provided to show a corresponding relationship with the symbols in the drawings of an embodiment, and do not limit each configuration element to the description in the embodiment.

Figurenlistecharacter list

Die Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden beispielsweise durch die detaillierte Beschreibung und die begleitenden Zeichnungen leicht ersichtlich.The objects, features, and advantages of the present disclosure are readily apparent from, for example, the detailed description and the accompanying drawings.

In den Zeichnungen der vorliegenden Offenbarung ist:

1 ein anschauliches Diagramm, das einen Gassensor gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;
2 eine Ansicht in Richtung des in 1 dargestellten Pfeils II, die ein Sensorelement gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
3 ein Querschnittsdiagramm des Gassensors und des Sensorelements gemäß der ersten Ausführungsform, entlang einer Linie III-III von 1 aufgenommen, gemäß der ersten Ausführungsform;
4 ein anschauliches Diagramm einer Maschine mit innerer Verbrennung, an der der Gassensor gemäß der ersten Ausführungsform befestigt ist;
5 eine durch den Pfeil II in 1 angegebenen Ansicht, die ein weiteres Sensorelement gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
6 ein Ansicht, die durch den in 1 dargestellten Pfeil II angegeben ist und ein weiteres Sensorelement gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
7 eine Ansicht, die durch den Pfeil II in 1 angegeben ist und ein weiteres Sensorelement gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
8 ein anschauliches Diagramm, das ein Mischpotential zeigt, das an einer Erfassungselektrode gemäß der ersten Ausführungsform auftritt,
9 ein anschauliches Diagramm des Mischpotentials, das an der Erfassungselektrode auftritt, wenn sich eine Ammoniakkonzentration gemäß der ersten Ausführungsform ändert;
10 ein anschauliches Diagramm des Mischpotentials, das an der Erfassungselektrode auftritt, wenn sich eine Sauerstoffkonzentration gemäß der ersten Ausführungsform ändert;
11 ein Graph, der die Beziehung zwischen einer Betriebstemperatur und der Gasempfindlichkeit gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
12 ein anschauliches Diagramm einer Ersatzschaltung, wenn das Mischpotential unter Verwendung der Mehrzahl von Erfassungselektroden gemäß der ersten Ausführungsform erfaßt wird;
13 ein anschauliches Diagramm eines Gassensors gemäß einer zweiten Ausführungsform;
14 eine Ansicht in Richtung des in 13 dargestellten Pfeils XIV, die das Sensorelement gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
15 eine Ansicht, die durch den in 13 dargestellten Pfeil XIV angegeben ist und ein weiteres Sensorelement gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
16 eine Ansicht, die durch den in 1 dargestellten Pfeil II angegeben ist und das Sensorelement einer dritten Ausführungsform zeigt, und
17 ist ein Diagramm eines Querschnitt durch die Linie III-III von 1, das den Gassensor und ein Sensorelement der dritten Ausführungsform zeigt.

In the drawings of the present disclosure:

1 12 is an explanatory diagram showing a gas sensor according to a first embodiment;
2 a view towards the in 1 illustrated arrow II showing a sensor element according to the first embodiment;
3 FIG. 12 is a cross-sectional diagram of the gas sensor and the sensor element according to the first embodiment, taken along a line III-III of FIG 1 added, according to the first embodiment;
4 12 is a descriptive diagram of an internal combustion engine to which the gas sensor according to the first embodiment is attached;
5 one through the arrow II in 1 given view showing another sensor element according to the first embodiment;
6 a view through the in 1 indicated arrow II shown and shows another sensor element according to the first embodiment;
7 a view indicated by the arrow II in 1 is indicated and shows another sensor element according to the first embodiment;
8th An illustrative diagram showing a mixed potential appearing at a detection electrode according to the first embodiment.
9 12 is a descriptive diagram of the mixed potential appearing at the detection electrode when an ammonia concentration changes according to the first embodiment;
10 12 is an illustrative diagram of the mixed potential appearing at the detection electrode when an oxygen concentration changes according to the first embodiment;
11 14 is a graph showing the relationship between an operating temperature and gas sensitivity according to the first embodiment;
12 12 is an explanatory diagram of an equivalent circuit when the mixed potential is detected using the plurality of detection electrodes according to the first embodiment;
13 12 is an illustrative diagram of a gas sensor according to a second embodiment;
14 a view towards the in 13 illustrated arrow XIV showing the sensor element according to the second embodiment;
15 a view through the in 13 indicated arrow XIV shown and shows another sensor element according to the second embodiment;
16 a view through the in 1 shown arrow II is indicated and shows the sensor element of a third embodiment, and
17 Fig. 13 is a diagram of a cross section through line III-III of Fig 1 12 showing the gas sensor and a sensor element of the third embodiment.

[Beschreibung der Ausführungsformen][Description of the Embodiments]

Eine bevorzugte Ausführungsform des Gassensors wird unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.A preferred embodiment of the gas sensor is described with reference to the figures.

Ein Gassensor 1 einer Offenbarung ist mit einem Sensorelement 2 und einem Erfassungsabschnitt 51, wie in den 1 bis 3 gezeigt, vorgesehen. Das Sensorelement 2 enthält einen Festelektrolytkörper 21 mit Sauerstoff-Ionen-Leitfähigkeit, eine Mehrzahl von Erfassungselektroden 22, die auf einer ersten Oberfläche 201 des Festelektrolytkörpers 21 angeordnet und einem zu erfassenden Gas G ausgesetzt sind, und eine Referenzelektrode 23, die auf einer zweiten Oberfläche 202 des Festelektrolytkörpers angeordnet und so positioniert ist, dass sie der Mehrzahl von Erfassungselektroden 22 gegenüberliegt.A gas sensor 1 of a disclosure is provided with a sensor element 2 and a detecting portion 51 as shown in FIGS 1 until 3 shown, intended. The sensor element 2 contains a solid electrolyte body 21 with oxygen-ion conductivity, a plurality of detection electrodes 22, which are arranged on a first surface 201 of the solid electrolyte body 21 and are exposed to a gas G to be detected, and a reference electrode 23, which is arranged on a second surface 202 of the solid electrolyte body and positioned so as to face the plurality of detection electrodes 22 .

Der Erfassungsabschnitt 51 erfasst ein Mischpotential, das zwischen der Mehrzahl von Erfassungselektroden 22 und der Referenzelektrode 23 auftritt. Das Mischpotential entsteht durch die Konzentration einer spezifischen Gaskomponente und einer Sauerstoffkonzentration. Die Mehrzahl der Erfassungselektroden 22 weisen Empfindlichkeitseigenschaften bzw. Empfindlichkeitskennlinien auf, die sich auf eine Temperaturänderung beziehen und voneinander abweichen. Die Mehrzahl der Erfassungselektroden 22 sind elektrisch miteinander verbunden. Die Empfindlichkeitseigenschaft in Bezug auf eine Temperaturänderung kann auch eine Temperatureigenschaft des Mischpotentials sein.The detection section 51 detects a mixed potential appearing between the plurality of detection electrodes 22 and the reference electrode 23 . The mixed potential arises from the concentration of a specific gas component and an oxygen concentration. The plurality of detection electrodes 22 have sensitivity characteristics related to a temperature change and differ from each other. The plurality of detection electrodes 22 are electrically connected to each other. The property of sensitivity to a temperature change may also be a temperature property of the mixed potential.

Nachfolgend wird der Gassensor 1 der ersten Ausführungsform beschrieben.The gas sensor 1 of the first embodiment will be described below.

(Maschine mit innerer Verbrennung 7)(internal combustion engine 7)

Wie in 4 gezeigt, wird der Gassensor 1 unter Verwendung des Gassensors 1 an einem Auspuffrohr 71 einer Maschine mit innerer Verbrennung 7 eines Fahrzeugs befestigt. Ein durch den Gassensor 1 zu erfassendes Gas G ist ein Abgas, das von der Maschine mit innerer Verbrennung 7 in das Abgasrohr 71 abgeleitet wird. Der Gassensor 1 ist in der Abgasleitung 71 befestigt und an einer Position stromabwärts des Abgasstroms relativ zu einer Position des NOx reduzierenden Katalysators 72 angeordnet. Der Gassensor 1 erfasst eine Ammoniakgaskonzentration, die aus dem Katalysator 72 ausströmt.As in 4 As shown, using the gas sensor 1, the gas sensor 1 is attached to an exhaust pipe 71 of an internal combustion engine 7 of a vehicle. A gas G to be detected by the gas sensor 1 is an exhaust gas discharged from the internal combustion engine 7 into the exhaust pipe 71 . The gas sensor 1 is fixed in the exhaust pipe 71 and arranged at a position downstream of the flow of exhaust gas relative to a position of the NOx reducing catalyst 72 . The gas sensor 1 detects an ammonia gas concentration flowing out of the catalyst 72 .

(Gassensor 1)(gas sensor 1)

Der Gassensor 1 bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein Mischpotential-Gassensor, wie in 1 dargestellt. Der Gassensor 1 erfasst das durch die AmmoniakGaskonzentration verursachte Mischpotential als Konzentration einer spezifischen Gaskomponente und einer Sauerstoff-Gaskonzentration. Der Gassensor 1 korrigiert das Mischpotenzial durch die Sauerstoffgaskonzentration und erfasst so die Ammoniakgaskonzentration. Der Erfassungsabschnitt 51 erfasst eine Mehrzahl von Potenzialdifferenzen ΔV als Mischpotenzial zwischen der Mehrzahl von Erfassungselektroden 22 und der Referenzelektrode 23. Die Mehrzahl der Potentialdifferenzen ΔV treten insbesondere dann auf, wenn ein Reduktionsstrom aufgrund einer elektrochemischen Reduktionsreaktion von Sauerstoff (im Folgenden als Reduktionsreaktion bezeichnet) und ein Oxidationsstrom aufgrund einer elektrochemischen Oxidationsreaktion von Ammoniak (im Folgenden als Oxidationsreaktion bezeichnet) gleich sind.The gas sensor 1 in the present embodiment is a mixed potential gas sensor as shown in FIG 1 shown. The gas sensor 1 detects the mixed potential caused by the ammonia gas concentration as a specific gas component concentration and an oxygen gas concentration. The gas sensor 1 corrects the mixed potential by the oxygen gas concentration and thus detects the ammonia gas concentration. The detection section 51 detects a plurality of potential differences ΔV as a mixed potential between the plurality of detection electrodes 22 and the reference electrode 23. The plurality of potential differences ΔV occur particularly when a reduction current due to an electrochemical reduction reaction of oxygen (hereinafter referred to as reduction reaction) and a Oxidation current due to an electrochemical oxidation reaction of ammonia (hereinafter referred to as oxidation reaction) are the same.

Obwohl in den Zeichnungen weggelassen, wird die Sauerstoffgaskonzentration durch einen Sauerstoffsensor erfasst, der von dem Gassensor 1 verschieden ist. Die Sauerstoffsensor ist in einer Position stromabwärts des Katalysators 72 der Abgasleitung 71 befestigt. Der Erfassungsabschnitt 51 korrigiert das Mischpotential unter Verwendung der vom Sauerstoffsensor erfassten Sauerstoffgaskonzentration, und die Ammoniakgaskonzentration wird berechnet.Although omitted in the drawings, the oxygen gas concentration is detected by an oxygen sensor different from the gas sensor 1. FIG. The oxygen sensor is fixed at a position downstream of the catalyst 72 of the exhaust pipe 71 . The detection section 51 corrects the mixed potential using the oxygen gas concentration detected by the oxygen sensor, and the ammonia gas concentration is calculated.

(Katalysator 72)(Catalyst 72)

Wie in 4 gezeigt, sind der NOx-reduzierende Katalysator 72 und eine Reduktionsmittelzufuhrvorrichtung 73 im Abgasrohr 71 befestigt. Die Reduktionsmittelzufuhrvorrichtung 73 führt dem Katalysator 72 ein Reduktionsmittel K zu, das Ammoniak enthält. Der Katalysator 72 weist Ammoniak als NOx-Reduktionsmittel K auf, das an einem Katalysatorträger haftet. Die an dem Katalysatorträger des Katalysators 72 anhaftende Ammoniakmenge verringert sich bei NOx-Reduktionsreaktionen. Wenn sich die an dem Katalysatorträger anhaftende Ammoniakmenge verringert, wird dem Katalysatorträger Ammoniak von der Reduktionsmittel-Zuführvorrichtung 73 zugeführt. Die ReduktionsmittelZufuhrvorrichtung 73 ist in einer Position angeordnet, die sich stromaufwärts des Abgasstroms ferner befindet als der Katalysator 72 der Abgasleitung 71. Die Reduktionsmittelzufuhrvorrichtung 73 spritzt Harnstoffwasser ein, wodurch erzeugtes Ammoniakgas dem Abgasrohr 71 zugeführt wird. Das Ammoniakgas wird durch Hydrolyse des Harnstoffwassers erzeugt. Die Reduktionsmittelzufuhrvorrichtung 73 ist mit einem Harnstoffwassertank 731 verbunden.As in 4 As shown, the NOx reducing catalyst 72 and a reducing agent supply device 73 are fixed in the exhaust pipe 71 . The reducing agent supply device 73 supplies the catalytic converter 72 with a reducing agent K containing ammonia. The catalyst 72 has ammonia as the NOx reducing agent K adhered to a catalyst carrier. The amount of ammonia adhering to the catalyst support of the catalyst 72 decreases with NOx reduction reactions. When the amount of ammonia adhering to the catalyst carrier decreases, the catalyst carrier receives ammonia from the reducing agent supply device tion 73 supplied. The reducing agent supply device 73 is disposed at a position further upstream of the exhaust gas flow than the catalyst 72 of the exhaust pipe 71 . The ammonia gas is generated by hydrolysis of the urea water. The reducing agent supply device 73 is connected to a urea water tank 731 .

Bei der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich bei der Maschine mit innerer Verbrennung 7 um eine Maschine, die einen Verbrennungsbetrieb unter Verwendung einer automatischen Dieselzündung ausführt. Der Katalysator 72 ist ein selektiver katalytischer Reduktionskatalysator (SCR), der NOx (Stickoxide) mit Ammoniak (NH3) chemisch umsetzt und die NOx zu Stickstoff (N2) und Wasser (H2O) reduziert.In the present embodiment, the internal combustion engine 7 is an engine that performs combustion operation using diesel automatic ignition. The catalyst 72 is a selective catalytic reduction (SCR) catalyst that chemically converts NOx (nitrogen oxides) with ammonia (NH3) and reduces the NOx to nitrogen (N2) and water (H2O).

Es wird darauf hingewiesen, dass, obwohl dies in den Zeichnungen weggelassen wurde, ein Dieseloxidationskatalysator (DOC), der NO in NO2 umwandelt (Oxidation) und sich beispielsweise CO, HC (Kohlenwasserstoff) verringert, und ein Partikelfilter (DFP), der Partikel auffängt, an einer stromaufwärts gelegenen Seite des Katalysators 72 des Abgasrohrs 71 befestigt sein können.Note that although omitted from the drawings, a Diesel Oxidation Catalyst (DOC) that converts NO to NO2 (Oxidation) and decreases CO, HC (Hydrocarbon) for example, and a Particulate Filter (DFP) that traps particulates , may be fixed to an upstream side of the catalytic converter 72 of the exhaust pipe 71 .

(Sensorelement 2)(sensor element 2)

Wie in den 1 bis 3 dargestellt, ist das Sensorelement 2 aus dem Festelektrolytkörper 21, auf dem die Mehrzahl der Erfassungselektroden 22 und die Referenzelektrode 23 angeordnet sind, sowie einem Isolierkörper 3 mit einem darin eingebetteten Heizelement 41 ausgebildet. Der Festelektrolytkörper 21 und der Isolierkörper 3 sind laminiert. Das Sensorelement 2 ist als Rechteck ausgebildet und weist einen an einer Stirnseite X1 in Längsrichtung X konfigurierten Abschnitt auf, der in dem Abgasrohr 71 befestigt ist. Das Sensorelement 2 ist innerhalb einer Abdeckung untergebracht, die den Gassensor 1 konfiguriert. In dem Sensorelement 2 ist eine Laminierungsrichtung D als eine Richtung definiert, die senkrecht zu der Längsrichtung X ist und in der der Festelektrolytkörper 21 und der Isolationskörper 3 laminiert sind, und eine Breitenrichtung W ist als eine Richtung definiert, die sowohl zu der Längsrichtung X als auch zu der Laminierungsrichtung D senkrecht ist.As in the 1 until 3 As shown, the sensor element 2 is formed from the solid electrolyte body 21 on which the plurality of detection electrodes 22 and the reference electrode 23 are arranged, and an insulating body 3 with a heating element 41 embedded therein. The solid electrolyte body 21 and the insulating body 3 are laminated. The sensor element 2 is formed as a rectangle and has a portion configured on an end face X1 in the longitudinal direction X, which is fixed in the exhaust pipe 71 . The sensor element 2 is housed within a cover configuring the gas sensor 1 . In the sensor element 2, a lamination direction D is defined as a direction perpendicular to the longitudinal direction X and in which the solid electrolyte body 21 and the insulating body 3 are laminated, and a width direction W is defined as a direction perpendicular to both the longitudinal direction X and is also perpendicular to the lamination direction D.

(Festelektrolytkörper 21)(solid electrolyte body 21)

Wie in den 1 bis 3 dargestellt, ist der Festelektrolytkörper 21 plattenförmig und besteht aus einem Zirkoniumdioxidmaterial, das bei einer vorbestimmten Temperatur Sauerstoff-Ionen-Leitungseigenschaften aufweist. Das Zirkoniumdioxidmaterial kann von Zirkoniumdioxid als Hauptkomponente und verschiedenen Materialien hergestellt werden. Zusätzlich kann ein Seltenerdmetallelement, wie beispielsweise Yttriumoxid, oder ein stabilisiertes Zirkoniumdioxid, bei dem ein Teil des Zirkoniumdioxids mit einem Erdalkalimetallelement stabilisiert ist, oder teilweise stabilisiertes Zirkoniumdioxid als Zirkoniumdioxidmaterial verwendet werden.As in the 1 until 3 As shown, the solid electrolyte body 21 is plate-shaped and is made of a zirconia material having oxygen-ion conductive properties at a predetermined temperature. The zirconia material can be made of zirconia as the main component and various materials. In addition, a rare earth element such as yttria, or a stabilized zirconia in which a part of zirconia is stabilized with an alkaline earth metal element, or partially stabilized zirconia can be used as the zirconia material.

Der Festelektrolytkörper 21 weist eine erste, dem zu erfassenden Gas G ausgesetzte Oberfläche 201 auf, die eine äußerste Oberfläche des Sensorelements 2 ausbildet. Die auf der ersten Oberfläche 201 vorgesehene Erfassungselektrode 22 ist so ausgebildet, dass das zu erfassende Gas G ohne weiteres in Kontakt mit der Erfassungselektrode 22 kommt. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist auf der Oberfläche der Erfassungselektrode 22 beispielsweise keine Schutzschicht aus einem porösen Keramikkörper vorgesehen. Das zu messende Gas G weist einen Kontakt mit der Erfassungselektrode 22 auf, ohne dass die Diffusion gesteuert wird. Es wird darauf hingewiesen, dass auf der Oberfläche der Erfassungselektrode 22 eine Schutzschicht konfiguriert sein kann, die die Strömungsgeschwindigkeit des zu erfassenden Gases G nicht stark verringert.The solid electrolyte body 21 has a first surface 201 exposed to the gas G to be detected, which forms an outermost surface of the sensor element 2 . The detection electrode 22 provided on the first surface 201 is formed so that the gas G to be detected easily comes into contact with the detection electrode 22 . In the present embodiment, for example, a protective layer made of a ceramic porous body is not provided on the surface of the detection electrode 22 . The gas G to be measured makes contact with the detection electrode 22 without the diffusion being controlled. It is noted that a protective layer that does not greatly reduce the flow rate of the gas G to be detected may be configured on the surface of the detection electrode 22 .

Die Referenzelektrode 23 ist auf einer zweiten Oberfläche des Festelektrolytkörpers 21 angeordnet. Der Festelektrolytkörper ist einem Referenzgas A ausgesetzt. Benachbart zur zweiten Oberfläche 202 des Festelektrolytkörpers 21 ist ein Referenzgaskanal 24 ausgebildet, in den Atmosphäre eingeleitet wird.The reference electrode 23 is arranged on a second surface of the solid electrolyte body 21 . The solid electrolyte body is exposed to a reference gas A. A reference gas passage 24 into which atmosphere is introduced is formed adjacent to the second surface 202 of the solid electrolyte body 21 .

(Erfassungselektrode 22)(sensing electrode 22)

Wie in den 1 bis 3 gezeigt, ist die Erfassungselektrode 22 auf der ersten Oberfläche 201 des Festelektrolytkörpers 21 angeordnet, die dem zu erfassenden, Sauerstoff und Ammoniak enthaltenden Gas G ausgesetzt ist. Die Erfassungselektrode 22 weist ein Edelmetall mit katalytischer Aktivität für Ammoniak und Sauerstoff auf, und das gleiche Zirkoniumdioxidmaterial, das verwendet wird, wenn die Erfassungselektrode 22 mit dem Festelektrolytkörper 21 gesintert wird. Edelmetalle wie beispielsweise Gold (Au), Platin (Pt)-Gold-Legierung, Platin-Palladium-Legierung und Palladium-Gold-Legierung können zur Ausbildung der Erfassungselektrode 22 verwendet werden. Die Erfassungselektrode 22 kann andere Materialien als Edelmetall und Zirkoniumdioxid enthalten oder als Ersatz für das Edelmetall Metalloxide und Oxide mit Perowskit-Struktur (perowskitartige Oxide) enthalten. Da die Menge des Edelmetalls, der Metalloxide oder der Oxide vom Perowskit-Typ in der Mehrzahl der Erfassungselektroden 22 voneinander verschieden sind, können die Empfindlichkeitseigenschaften bzw. -kennlinien in Bezug auf die Temperaturänderung 22 für jede der Mehrzahl der Erfassungselektroden 22 unterschiedlich sein.As in the 1 until 3 As shown, the detection electrode 22 is disposed on the first surface 201 of the solid electrolyte body 21 exposed to the gas G to be detected containing oxygen and ammonia. The detection electrode 22 comprises a noble metal having catalytic activity for ammonia and oxygen, and the same zirconia material used when the detection electrode 22 is sintered with the solid electrolyte body 21 . Noble metals such as gold (Au), platinum (Pt)-gold alloy, platinum-palladium alloy, and palladium-gold alloy can be used to form the sensing electrode 22 . The sensing electrode 22 may contain materials other than noble metal and zirconia, or may contain metal oxides and oxides having a perovskite structure (perovskite-like oxides) as a substitute for the noble metal. Since the amount of the noble metal, the metal oxides, or the perovskite-type oxides in the plurality of the detection electrodes 22 differs from each other , the sensitivity characteristics with respect to the temperature change 22 may be different for each of the plurality of sensing electrodes 22 .

Wie in den 2 und 3 gezeigt, sind die Erfassungselektroden 22 bei der vorliegenden Ausführungsform nebeneinander in der Breitenrichtung W des Sensorelementabschnitts 2 angeordnet. Zwei Erfassungselektroden 22 sind in gleicher Größe (Oberflächengröße) ausgebildet. Die beiden Erfassungselektroden 22 sind auf der ersten Oberfläche 201 des Festelektrolytkörpers 21 mit einem vorbestimmten Abstand S zwischen den beiden Erfassungselektroden 22 angeordnet. Auf der ersten Oberfläche 201 des Festelektrolytkörpers 21 ist eine Anschlussleitung 221 angeordnet, die mit der Erfassungselektrode 22 verbunden ist. Die beiden Erfassungselektroden 22 sind durch die Verbindungsleitung 221 in einem parallelen Zustand verbunden. Unter Verwendung der Anschlussleitung 221 werden die beiden Erfassungselektroden 22 parallel geschaltet und elektrisch mit der Außenseite des Gassensors 1 verbunden.As in the 2 and 3 1, the detection electrodes 22 are arranged side by side in the width direction W of the sensor element portion 2 in the present embodiment. Two detection electrodes 22 are formed in the same size (surface area). The two detection electrodes 22 are arranged on the first surface 201 of the solid electrolyte body 21 with a predetermined distance S between the two detection electrodes 22 . A connection line 221 which is connected to the detection electrode 22 is arranged on the first surface 201 of the solid electrolyte body 21 . The two detection electrodes 22 are connected by the connection line 221 in a parallel state. Using the lead wire 221, the two detection electrodes 22 are connected in parallel and electrically connected to the outside of the gas sensor 1. FIG.

Da die beiden Erfassungselektroden 22 durch den Leitungsabschnitt 221 parallel miteinander verbunden sind, wird eine Konfiguration des Sensorabschnitts 2 vereinfacht und eine Abweichung der Ausgabe des Mischpotentials, die aufgrund einer Temperaturänderung auftritt, unterdrückt. Der Leitungsabschnitt 221 der Erfassungselektrode 22 ist von einer Basisendseite X2 der Längsrichtung X des Sensorelements 2 als eine einzige Leitung konfiguriert und an einer vorbestimmten Position in der Längsrichtung X in zwei Leitungen aufgeteilt. Mit anderen Worten, die beiden Erfassungselektroden 22 weisen den Leitungsabschnitt 221 als zwei separate Signalleitungen bis zu dem vorbestimmten Punkt des Leitungsabschnitts 221 auf und sind ab dem vorbestimmten Punkt als eine einzige Signalleitung vorgesehen. Die beiden Erfassungselektroden 22 sind elektrisch als eine einzige Signalleitung mit dem Erfassungsabschnitt 51 verbunden.Since the two detection electrodes 22 are connected in parallel to each other by the lead portion 221, a configuration of the sensor portion 2 is simplified and a deviation of the mixed potential output occurring due to a temperature change is suppressed. The line portion 221 of the detection electrode 22 is configured as a single line from a base end side X2 of the longitudinal direction X of the sensor element 2 and divided into two lines at a predetermined position in the longitudinal direction X. In other words, the two detection electrodes 22 have the line portion 221 as two separate signal lines up to the predetermined point of the line portion 221 and are provided as a single signal line from the predetermined point. The two detection electrodes 22 are electrically connected to the detection portion 51 as a single signal line.

Das Sensorelement 2 der vorliegenden Ausführungsform weist den Leitungsabschnitt 221 einer ersten Erfassungselektrode 22 und den Leitungsabschnitt 221 einer zweiten Erfassungselektrode auf, die in unmittelbarer Nähe jeder Erfassungselektrode 22 auf der ersten Oberfläche 201 des Festelektrolytkörpers 21 miteinander verbunden sind. Der Leitungsabschnitt 221 der ersten Erfassungselektrode 22 und der Leitungsabschnitt 221 der zweiten Erfassungselektrode 22 können auch in einem Bereich an der Basisendseite X2 der Längsrichtung X auf der ersten Oberfläche 201 des Festelektrolytkörpers 21 miteinander verbunden sein.The sensor element 2 of the present embodiment has the lead portion 221 of a first detection electrode 22 and the lead portion 221 of a second detection electrode connected to each other in the vicinity of each detection electrode 22 on the first surface 201 of the solid electrolyte body 21 . The lead portion 221 of the first detection electrode 22 and the lead portion 221 of the second detection electrode 22 may also be connected to each other in a region on the base end side X2 of the longitudinal direction X on the first surface 201 of the solid electrolyte body 21 .

Der Leitungsabschnitt 221 der ersten Erfassungselektrode 22 und der Leitungsabschnitt 221 der zweiten Erfassungselektrode 22 können an der Außenseite des Sensorelements 2 miteinander verbunden werden. In diesem Gehäuseteil sind die Leitungsabschnitte 221 der beiden Erfassungselektroden 22 parallel an zwei verschiedenen Anschlüssen von dem Sensorelement 2 angeordnet und durch denselben Anschluss mit dem Erfassungsabschnitt 51 verbunden.The lead portion 221 of the first detection electrode 22 and the lead portion 221 of the second detection electrode 22 can be connected to each other on the outside of the sensor element 2 . In this housing part, the line sections 221 of the two detection electrodes 22 are arranged in parallel at two different terminals of the sensor element 2 and connected to the detection section 51 through the same terminal.

Wie in 5 gezeigt, können die beiden Erfassungselektroden 22 auf der ersten Oberfläche 201 des Festelektrolytkörpers 21 benachbart zueinander konfiguriert sein, ohne dass ein vorbestimmter Abstand zwischen den Erfassungselektroden 22 konfiguriert ist. In diesem Fall sind die beiden Erfassungselektroden 22, die unterschiedliche Empfindlichkeitskennlinien bzw. -eigenschaften als Antwort auf eine Temperaturänderung aufweisen, aneinander befestigt und der Leitungsabschnitt 221 ist in einem verbundenen Zustand mit einer der beiden Erfassungselektroden 22 ausgebildet.As in 5 As shown, the two detection electrodes 22 on the first surface 201 of the solid electrolyte body 21 may be configured adjacent to each other without a predetermined distance being configured between the detection electrodes 22 . In this case, the two detection electrodes 22 having different sensitivity characteristics in response to a temperature change are fixed to each other, and the lead portion 221 is formed in a connected state with one of the two detection electrodes 22 .

Wie in 6 dargestellt, kann die Erfassungselektrode 22 auch aus drei oder mehr Erfassungselektroden 22 ausgebildet sein. In diesem Fall sind die 3 oder mehr Erfassungselektroden durch den Leitungsabschnitt 221 elektrisch miteinander verbunden. Auch in diesem Fall kann der Einfluss durch eine Temperaturänderung auf die Ausgabe des Mischpotentials der Mehrzahl von Erfassungselektroden 22 reduziert werden. In dieser Konfiguration können die drei oder mehr Erfassungselektroden 22 durch den Leitungsabschnitt 221 elektrisch miteinander verbunden sein.As in 6 As illustrated, the sensing electrode 22 may be formed of three or more sensing electrodes 22. In this case, the 3 or more detection electrodes are electrically connected to each other through the lead portion 221 . In this case as well, the influence by a temperature change on the mixed potential output of the plurality of detection electrodes 22 can be reduced. In this configuration, the three or more detection electrodes 22 may be electrically connected to each other through the lead portion 221 .

Wie in 7 gezeigt, können die Größen der Erfassungselektroden 22 (Oberflächenbereiche) auch von einander verschieden sein.As in 7 1, the sizes of the sensing electrodes 22 (surface areas) may also be different from each other.

(Referenzelektrode 23)(reference electrode 23)

Wie in den 1 bis 3 gezeigt, ist die Referenzelektrode 23 auf der zweiten Oberfläche 202 angeordnet, die der ersten Oberfläche 201 des Festelektrolytkörpers 21 gegenüberliegt. Die zweite Oberfläche 202 und die Referenzelektrode 23, die auf der zweiten Oberfläche 202 angeordnet ist, sind der Atmosphäre als Referenzgas A ausgesetzt. Die Referenzelektrode 23 enthält ein Edelmetall, das eine katalytische Aktivität für Sauerstoff aufweist, und ein Zirkoniumdioxidmaterial, das das gleiche Material ist, das verwendet wird, wenn die Referenzelektrode 23 an den Festelektrolytkörper 21 gesintert wird. Unter Verwendung eines Edelmetalls, wie beispielsweise Platin (Pt), kann die Referenzelektrode 23 ausgebildet werden.As in the 1 until 3 shown, the reference electrode 23 is arranged on the second surface 202, which faces the first surface 201 of the solid electrolyte body 21. The second surface 202 and the reference electrode 23 arranged on the second surface 202 are exposed to the atmosphere as reference gas A . The reference electrode 23 contains a noble metal that has a catalytic activity for oxygen and a zirconia material that is the same material used when the reference electrode 23 is sintered to the solid electrolyte body 21 . Using a noble metal such as platinum (Pt), the reference electrode 23 can be formed.

Die Referenzelektrode 23 der vorliegenden Ausführungsform eine gemeinsame Elektrode, die so positioniert ist, dass sie der gesamten Mehrzahl von Erfassungselektroden 22 über den Festelektrolytkörper 21 gegenüberliegt. Die Referenzelektrode 23 kann auch als individuelle Referenzelektroden konfiguriert werden, die über den Festelektrolytkörper 21 jeder der Erfassungselektroden 22 gegenüberliegen. An der zweiten Oberfläche 202 des Festelektrolytkörpers 21 ist ein Leitungsabschnitt 231 angeordnet, der mit der Referenzelektrode 23 verbunden ist.The reference electrode 23 of the present embodiment is a common electrode positioned so as to face the entirety of the plurality of detection electrodes 22 across the solid electrolyte body 21 . The reference electrode 23 can also be configured as individual reference electrodes opposing each of the detection electrodes 22 via the solid electrolyte body 21 . A line section 231 , which is connected to the reference electrode 23 , is arranged on the second surface 202 of the solid electrolyte body 21 .

Das Sensorelement 2 weist eine Erfassungszelle auf, die eine Sauerstoff-Ionen-Leitfähigkeit aufweist. Die Erfassungszelle ist durch die Erfassungselektrode 22, die Referenzelektrode 23 sowie den Festelektrolytkörper 21, der zwischen der Erfassungselektrode 22 und der Referenzelektrode 23 angeordnet ist, ausgebildet. Die Temperatur des Sensorelements 2, die durch die vom Wärmeerzeugungsabschnitt 411 des Heizelements 41 erzeugte Wärme gesteuert wird, wird so geregelt, dass die Temperatur der Erfassungszelle eine vorbestimmte Betriebstemperatur ist.The sensor element 2 has a detection cell that has oxygen-ion conductivity. The detection cell is formed by the detection electrode 22 , the reference electrode 23 and the solid electrolyte body 21 which is arranged between the detection electrode 22 and the reference electrode 23 . The temperature of the sensor element 2, which is controlled by the heat generated from the heat generating portion 411 of the heater 41, is regulated so that the temperature of the sensing cell is a predetermined operating temperature.

(Isolierkörper 3)(Insulator 3)

Wie in den 1 bis 3 dargestellt, besteht der Isolierkörper 3 aus einem Abstandsisolierkörperabschnitt 31, der an einer Kerbe angeordnet ist, die einen Referenzgaskanal 24 und ein Isolierkörper-Heizelement 32 konfiguriert, in dem der Generator 41 eingebettet ist. Der Isolierkörper 3 ist aus isolierendem keramischem Material konfiguriert, beispielsweise aus Aluminiumoxid. Der Referenzgaskanal 24 ist von einer Position der Referenzelektrode 23 bis zur Basisendseite X2 der Längsrichtung X ausgebildet. Die Atmosphäre wird als Referenzgas A in den Referenzgaskanal 24 von einer Öffnung 241 eingeleitet, die an der Basisendseite X2 der Längsrichtung X ausgebildet ist.As in the 1 until 3 As shown, the insulator 3 consists of a spacer insulator portion 31 located at a notch configuring a reference gas channel 24 and an insulator heater element 32 in which the generator 41 is embedded. The insulating body 3 is configured of insulating ceramic material such as alumina. The reference gas channel 24 is formed from a position of the reference electrode 23 to the base end side X2 of the longitudinal direction X. FIG. The atmosphere is introduced as the reference gas A into the reference gas channel 24 from an opening 241 formed on the base end X2 side of the longitudinal direction X. As shown in FIG.

(Heizelement 41)(heating element 41)

Wie in den 1 bis 3 gezeigt, ist das Heizelement 41, das durch elektrischen Strom Wärme erzeugt, im Inneren des Isolierkörper-Heizelements 32 des Isolierkörpers 3 eingebettet. Das Heizelement 41 ist aus dem Wärmeerzeugungsabschnitt 411 und der Wärmeleitungsabschnitt 412 ausgebildet, die mit dem Wärmeerzeugungsabschnitt 411 verbunden ist. Der Wärmeerzeugungsabschnitt 411 ist so positioniert, dass er der Erfassungselektrode 22 und der Referenzelektrode 23 in der Laminierungsrichtung D gegenüberliegt. Das Heizelement 41 ist mit der Leitersteuerung 52 verbunden, die so konfiguriert ist, dass sie den Betrieb des Heizelements 41 elektrisch steuert. Die Leitersteuerung 52 weist beispielsweise eine Ansteuerschaltung auf, die an das Heizelement 41 eine Spannung anlegt, die einer PWM (Pulswellenmodulation) unterworfen wurde. Die Leitersteuerung 52 ist in einer Sensor-Steuereinheit 5 konfiguriert.As in the 1 until 3 As shown, the heater 41 that generates heat by electric current is embedded inside the insulator heater 32 of the insulator 3 . The heating element 41 is formed of the heat generating portion 411 and the heat conducting portion 412 connected to the heat generating portion 411 . The heat generating portion 411 is positioned so as to face the detection electrode 22 and the reference electrode 23 in the lamination direction D. As shown in FIG. The heating element 41 is connected to the conductor controller 52 which is configured to electrically control the operation of the heating element 41 . The wire controller 52 includes, for example, a drive circuit that applies a voltage that has been subjected to PWM (Pulse Wave Modulation) to the heater 41 . The wire controller 52 is configured in a sensor control unit 5 .

Der Wärmeerzeugungsabschnitt 411 ist als mäanderförmiger Leitungsleiterabschnitt konfiguriert, der einen linearer bzw. geradlinigen Abschnitt und einen gebogenen Abschnitt aufweist. Der geradlinige Abschnitt des Wärmeerzeugungsabschnitts 411 ist bei der vorliegenden Ausführungsform parallel zur Längsrichtung X ausgebildet. Der Wärmeleitungsabschnitt 412 ist als geradliniger Leitungsabschnitt ausgebildet. Der Widerstand pro Längeneinheit des Wärmeerzeugungsabschnitts 411 ist größer als der Widerstand pro Längeneinheit des Wärmeleitungsabschnitts 412. Der Wärmeleitungsabschnitt 412 ist zur Basisendseite X2 der Längsrichtung X hin ausgezogen. Das Heizelement 41 weist metallische Materialien auf, die Leitungseigenschaften aufweisen.The heat generating portion 411 is configured as a meandering line conductor portion having a linear portion and a bent portion. The straight line portion of the heat generating portion 411 is formed parallel to the longitudinal direction X in the present embodiment. The heat conduction section 412 is formed as a straight line section. The resistance per unit length of the heat generating portion 411 is larger than the resistance per unit length of the heat conduction section 412. The heat conduction section 412 is extended toward the base end side X2 of the longitudinal direction X. The heating element 41 includes metallic materials that have conductive properties.

Eine Querschnittsfläche des Wärmeerzeugungsabschnitts 411 ist kleiner als eine Querschnittsfläche des Wärmeleitungsabschnitts 412, und der Widerstandswert pro Längeneinheit des Wärmeerzeugungsabschnitts 411 ist größer als der Widerstandswert pro Längeneinheit des Wärmeleitungsabschnitts 412. Die Querschnittsfläche ist eine Querschnittsfläche der inneren Oberfläche, die senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des Wärmeerzeugungsabschnitts 411 und des Wärmeleitungsabschnitts 412 liegt. Außerdem erzeugt der Wärmeerzeugungsabschnitts 411, sobald eine Spannung an ein Paar von Wärmeleitungsabschnitten 412 angelegt wird, Wärme durch Joule-Erwärmung, und ein peripherer Bereich der Erfassungselektrode 22 und der Referenzelektrode 23 wird erwärmt.A cross-sectional area of the heat-generating portion 411 is smaller than a cross-sectional area of the heat-generating portion 412, and the resistance value per unit length of the heat-generating portion 411 is greater than the resistance value per unit length of the heat-generating portion 412. The cross-sectional area is a cross-sectional area of the inner surface perpendicular to an extending direction of the heat-generating portion 411 and the heat conduction portion 412 is located. In addition, when a voltage is applied to a pair of heat conducting portions 412, the heat generating section 411 generates heat by Joule heating, and a peripheral portion of the detection electrode 22 and the reference electrode 23 is heated.

(Erfassungsabschnitt 51)(detection section 51)

Wie in den 1 und 3 dargestellt, erfasst der Erfassungsabschnitt 51 des Gassensors 1 die Ammoniakkonzentration in dem zu erfassenden Gas G basierend auf der Potentialdifferenz ΔV (Spannung) als Mischpotential, die zwischen der Erfassungselektrode 22 und der Referenzelektrode 23 auftritt. Wie in 8 dargestellt, erfasst der Erfassungsabschnitt 51 die Potentialdifferenz ΔV, die zwischen der Erfassungselektrode 22 und der Referenzelektrode 23 auftritt. Das heißt, die Potentialdifferenz ΔV tritt auf, wenn ein Reduktionsstrom einer Sauerstoffreduktionsreaktion und ein Oxidationsstrom einer Ammoniakoxidationsreaktion der Erfassungselektrode gleich sind. Die zwischen der Erfassungselektrode 22 und der Referenzelektrode 23 auftretende Differenz ΔV gibt ein an der Erfassungselektrode auftretendes Mischpotential an, das durch das im zu erfassenden Gas enthaltene Ammoniak und Sauerstoff verursacht wird.As in the 1 and 3 1, the detection portion 51 of the gas sensor 1 detects the ammonia concentration in the gas G to be detected based on the potential difference ΔV (voltage) as a mixed potential appearing between the detection electrode 22 and the reference electrode 23. As in 8th As shown, the detecting section 51 detects the potential difference ΔV appearing between the detecting electrode 22 and the reference electrode 23 . That is, the potential difference ΔV occurs when a reduction current of an oxygen reduction reaction and an oxidation current of an ammonia oxidation reaction of the detection electrode are equal. The difference ΔV occurring between the sensing electrode 22 and the reference electrode 23 gives a mixed potential appearing at the sensing electrode caused by the ammonia and oxygen contained in the gas to be detected.

Wie in den 1, 3 und 4 dargestellt, ist der Erfassungsabschnitt 51 innerhalb der Sensorsteuereinheit 5 ausgebildet, die mit der Steuereinheit 50 der Fahrzeugmaschine verbunden ist. Der Erfassungsabschnitt 51 enthält eine Potentialdifferenz-Erfassungsschaltung 511, die die zwischen der Erfassungselektrode 22 und der Referenzelektrode 23 auftretende Potentialdifferenz ΔV erfasst, und einen Prozessor 512, der die Potentialdifferenz ΔV der Potentialdifferenz-Erfassungsschaltung 511 um die Sauerstoffkonzentration korrigiert und die Ammoniakkonzentration berechnet. Der Prozessor 512 kann so konfiguriert sein, dass er die Ammoniakkonzentration berechnet, indem er die Beziehung zwischen der Potenzialdifferenz ΔV und der Sauerstoffkonzentration unter Verwendung eines Beziehungskennfelds analysiert. In diesem Gehäuseteil berechnet der Prozessor 512 das Beziehungskennfeld der Potenzialdifferenz ΔV unter Verwendung der Sauerstoffkonzentration als Parameter, und das Beziehungskennfeld, das ein vorberechnetes Verhältnis zwischen der Sauerstoffkonzentration und der Ammoniakkonzentration aufweist, wird angewendet.As in the 1 , 3 and 4 As shown, the detecting portion 51 is formed inside the sensor control unit 5 connected to the control unit 50 of the vehicle engine. The detection section 51 includes a potential difference detection circuit 511 which detects the potential difference ΔV occurring between the detection electrode 22 and the reference electrode 23, and a processor 512 which corrects the potential difference ΔV of the potential difference detection circuit 511 by the oxygen concentration and calculates the ammonia concentration. The processor 512 may be configured to calculate the ammonia concentration by analyzing the relationship between the potential difference ΔV and the oxygen concentration using a relationship map. In this case, the processor 512 calculates the relational map of the potential difference ΔV using the oxygen concentration as a parameter, and the relational map having a pre-calculated relationship between the oxygen concentration and the ammonia concentration is applied.

Wenn in dem zu erfassenden Gas G, das Kontakt mit der Erfassungselektrode 22 aufweist, Ammoniak und Sauerstoff vorhanden sind, laufen die Ammoniak-Oxidationsreaktion und die Sauerstoff-Reduktionsreaktion beide gleichzeitig ab. Eine größere Ammoniak-Oxidationsreaktion wird ausgedrückt als 2NH3+3O2-N2+3H2O+6e-. Eine größere Sauerstoffreduktionsreaktion wird ausgedrückt als O2+4e→2O2-. Zusätzlich tritt das Mischpotential von Ammoniak und Sauerstoff an der Erfassungselektrode 22 als Potential auf, wenn die Ammoniak-Oxidationsreaktion (Rate) und die Sauerstoff-Reduktionsreaktion (Rate) an der Erfassungselektrode 22 gleich sind.When ammonia and oxygen are present in the gas G to be detected which is in contact with the detection electrode 22, the ammonia oxidation reaction and the oxygen reduction reaction both proceed simultaneously. A major ammonia oxidation reaction is expressed as 2NH3+3O2-N2+3H2O+6e-. A larger oxygen reduction reaction is expressed as O2+4e→2O2-. In addition, the mixed potential of ammonia and oxygen at the sensing electrode 22 appears as a potential when the ammonia oxidation reaction (rate) and the oxygen reduction reaction (rate) at the sensing electrode 22 are equal.

8 ist ein anschauliches Diagramm des Mischpotentials, das an der Erfassungselektrode 22 auftritt. 8 veranschaulicht das Verhalten bei einer Änderung des Mischpotentials. In 8 ist eine horizontale Achse ein Potential (Potentialdifferenz ΔV) der Erfassungselektrode 22 relativ zur Referenzelektrode 23, und eine vertikale Achse ein Strom, der zwischen der Erfassungselektrode 22 und der Referenzelektrode 23 fließt. Darüber hinaus stellt eine erste Linie L1 eine Beziehung zwischen einem Potential und einem Strom dar, wenn die Ammoniak-Oxidationsreaktion an der Erfassungselektrode 22 ausgeführt wird, und eine zweite Linie L2 stellt eine Beziehung zwischen einem Potential und einem Strom dar, wenn die Sauerstoffreduktionsreaktion an der Erfassungselektrode 22 ausgeführt wird. Die erste Linie L1 und die zweite Linie L2 sind jeweils als Linien dargestellt, die nach rechts im Graph ansteigen. 8th FIG. 12 is an illustrative diagram of the mixed potential appearing at the sensing electrode 22. FIG. 8th illustrates the behavior when the mixed potential changes. In 8th a horizontal axis is a potential (potential difference ΔV) of the detection electrode 22 relative to the reference electrode 23, and a vertical axis is a current flowing between the detection electrode 22 and the reference electrode 23. FIG. In addition, a first line L1 represents a relationship between a potential and a current when the ammonia oxidation reaction is carried out on the detection electrode 22, and a second line L2 represents a relationship between a potential and a current when the oxygen reduction reaction is carried out on the Detecting electrode 22 is performed. The first line L1 and the second line L2 are each represented as lines rising to the right in the graph.

Der Graph in 8 zeigt, dass das Potential der Erfassungselektrode 22 gleich dem Potential der Referenzelektrode 23 ist, wenn das Potential (Potentialdifferenz ΔV) 0 (Null) ist. Das Mischpotential ist ein Potential, bei dem sich ein Strom auf einer positiven Seite der ersten Linie LI, die die Ammoniak-Oxidationsreaktion anzeigt, und ein Strom auf einer negativen Seite der zweiten Linie L2, die die Sauerstoff-Reduktionsreaktion anzeigt, die Waage halten. Das Mischpotential der Erfassungselektrode 22 wird als das Potential auf der negativen Seite relativ zur Referenzelektrode 23 erfasst.The graph in 8th shows that the potential of the detection electrode 22 is equal to the potential of the reference electrode 23 when the potential (potential difference ΔV) is 0 (zero). The mixed potential is a potential at which a current on a positive side of the first line LI indicative of the ammonia oxidation reaction and a current on a negative side of the second line L2 indicative of the oxygen reduction reaction balance each other. The mixed potential of the detection electrode 22 is detected as the potential on the negative side relative to the reference electrode 23 .

9 zeigt, dass, wenn die Ammoniakkonzentration des zu erfassenden Gases G hoch ist, eine Neigung θa der ersten Linie LI, die die Ammoniakoxidationsreaktion darstellt, steil ist. An diesem Punkt wird eine Position, an der der Strom auf der positiven Seite der ersten Linie L1 und der Strom auf der negativen Seite der zweiten Linie L2 ausgeglichen sind, zur negativen Seite hin verschoben. Je höher die Ammoniakkonzentration ist, desto größer ist das Potenzial der Erfassungselektrode 22 auf der negativen Seite, bezogen auf die Referenzelektrode 23. Mit anderen Worten, je höher die Ammoniakkonzentration ist, desto größer ist die Differenz (Mischpotential) ΔV zwischen der Erfassungselektrode 22 und der Referenzelektrode 23. Folglich ist die Potenzialdifferenz (Mischpotenzial) ΔV umso größer, je höher die Ammoniakkonzentration ist, und die Erfassung der Ammoniakkonzentration in dem zu erfassenden Gas G wird durch die Erfassung der Potenzialdifferenz ΔV ermöglicht. 9 12 shows that when the ammonia concentration of the gas G to be detected is high, an inclination θa of the first line LI representing the ammonia oxidation reaction is steep. At this point, a position where the current on the positive side of the first line L1 and the current on the negative side of the second line L2 are balanced is shifted to the negative side. The higher the ammonia concentration, the greater the potential of the sensing electrode 22 on the negative side with respect to the reference electrode 23. In other words, the higher the ammonia concentration, the greater the difference (mixed potential) ΔV between the sensing electrode 22 and the Reference electrode 23. Consequently, the higher the ammonia concentration, the greater the potential difference (mixed potential) ΔV, and detection of the ammonia concentration in the gas G to be detected is enabled by detection of the potential difference ΔV.

Wie in 10 gezeigt, kommt es bei hoher Sauerstoffkonzentration des zu erfassenden Gases zu einer steilen Neigung θs der zweiten Leitung L2, die die Sauerstoffreduktionsreaktion anzeigt. An diesem Punkt verschiebt sich die Position, in der der Strom der ersten Leitung L1 auf der positiven Seite und der Strom der zweiten Leitung L2 auf der negativen Seite im Gleichgewicht sind, auf der negativen Seite gegen Null. Je höher also die Sauerstoffkonzentration ist, desto geringer ist das Potenzial der Erfassungselektrode 22 auf der negativen Seite gegenüber der Referenzelektrode 23. Mit anderen Worten: Je höher die Sauerstoffkonzentration ist, desto geringer ist die Potenzialdifferenz (Mischpotential) ΔV zwischen der Erfassungselektrode 22 und der Referenzelektrode 23. Aus diesem Grund kann die höhere Sauerstoffkonzentration eine Erfassungsgenauigkeit der Ammoniakkonzentration verbessern, indem eine Korrektur ausgeführt wird, die die Potentialdifferenz ΔV oder die Ammoniakkonzentration erhöht.As in 10 1, when the oxygen concentration of the gas to be detected is high, the slope θs of the second line L2 indicative of the oxygen reduction reaction becomes steep. At this point, the position where the current of the first line L1 on the positive side and the current of the second line L2 on the negative side are balanced shifts to zero on the negative side. Therefore, the higher the oxygen concentration, the lower the potential of the sensing electrode 22 on the negative side compared to the reference electrode 23. In other words, the higher the oxygen concentration, the lower the potential difference (mixed potential) ΔV between the sensing electrode 22 and the reference electrode 23. For this reason, the higher oxygen concentration can improve detection accuracy of the ammonia concentration by performing correction that increases the potential difference ΔV or the ammonia concentration.

(Gasempfindlichkeit der Erfassungselektrode 22)(Gas sensitivity of the sensing electrode 22)

11 veranschaulicht die Empfindlichkeitskennlinie der Erfassungselektrode 22 in Bezug auf eine Temperaturänderung durch eine maximale Ausgabetemperatur Tmax, als Gasempfindlichkeit der Erfassungselektrode 22. Die maximale Ausgangstemperatur Tmax gibt an, dass die Ausgabe des Mischpotentials maximal ist, wenn das Mischpotential durch den Erfassungsabschnitt 51 erfasst wird. Die Gasempfindlichkeit der Erfassungselektrode 22 in Bezug auf das Mischpotential wird durch die Temperatur des Sensorelements 2 beeinflusst. Mit anderen Worten, die Gasempfindlichkeit wird beeinflusst und ändert sich daher mit einer Änderung der Temperatur der Erfassungselektrode 22. Die Gasempfindlichkeit der Erfassungselektrode 22 ist bei der maximalen Ausgabe-Temperatur Tmax maximal und verringert sich mit zunehmender Distanz von der maximalen Ausgabe-Temperatur Tmax. Die Empfindlichkeit der Erfassungsgaselektrode 22 ist in einem bogenförmigen Graph veranschaulicht. 11 illustrates the sensitivity characteristics of the detection electrode 22 with respect to a temperature change by a maximum output temperature Tmax, as a gas sensitivity of the detection electrode 22. The maximum output temperature Tmax indicates that the output of the mixed potential is maximum when the mixed potential is detected by the detecting section 51. The gas sensitivity of the sensing electrode 22 with respect to the mixed potential is influenced by the temperature of the sensor element 2 . In other words, the gas sensitivity is affected and therefore changes with a change in the temperature of the sensing electrode 22. The gas sensitivity of the sensing electrode 22 is maximum at the maximum output temperature Tmax and decreases with increasing distance from the maximum output temperature Tmax. The sensitivity of the sensing gas electrode 22 is illustrated in an arcuate graph.

Das Sensorelement 2 der vorliegenden Ausführungsform weist die Erfassungselektroden 22 auf, die jeweils unterschiedliche Zusammensetzungen des Edelmetalls, des Metalloxids oder der Oxide vom Perowskit-Typ aufweisen, so dass auch die Gasempfindlichkeit in Bezug auf die Temperaturänderung, d. h. die maximale Temperatur Tmax der beiden Elektroden 22, voneinander verschieden sind. Die unterschiedlichen Zusammensetzungen der einzelnen Erfassungselektroden 22 werden durch Vorsehen unterschiedlicher Gehaltsverhältnisse eines der Edelmetalle, die die Metalllegierung konfigurieren, oder durch Vorsehen unterschiedlicher Gehaltsverhältnisse des Metalloxids oder des Oxids vom Perowskit-Typ zwischen den Erfassungselektroden 22 verwirklicht. Die maximale Ausgabe-Temperatur Tmax der beiden Erfassungselektroden 22 ist daher voneinander verschieden.The sensor element 2 of the present embodiment has the detection electrodes 22 each having different compositions of the noble metal, the metal oxide or the perovskite type oxides, so that the gas sensitivity to the temperature change, i. H. the maximum temperature Tmax of the two electrodes 22, are different from each other. The different compositions of the individual detection electrodes 22 are realized by providing different content ratios of one of the noble metals configuring the metal alloy or by providing different content ratios of the metal oxide or the perovskite-type oxide between the detection electrodes 22 . The maximum output temperature Tmax of the two detection electrodes 22 is therefore different from each other.

Eine Ziel-Betriebstemperatur der Erfassungszelle des Sensorelements 2 ist als eine spezifische Temperatur in einem Temperaturbereich von 350°C~550°C eingestellt. Die Erfassungszelle des Sensorelements 2 wird durch eine elektrische Stromstärke gesteuert, die dem Heizelement 41 zugeführt wird. Die Temperatur der Erfassungselektrode 22 (Erfassungszelle) wird durch eine Strommenge, die dem Heizelement 41 von der Steuerung 52 zugeführt wird, auf die Ziel-Betriebstemperatur gesteuert. In der Übergangszeit wird die Temperatur der Erfassungselektrode 22 (Erfassungszelle) jedoch beispielsweise durch eine Änderung der Temperatur und der Strömungsrate des zu erfassenden Gases G beeinflusst, und die Temperatur ändert sich somit innerhalb der Betriebstemperatur.A target operating temperature of the sensing cell of the sensor element 2 is set as a specific temperature in a temperature range of 350°C˜550°C. The detection cell of the sensor element 2 is controlled by an electric current supplied to the heating element 41 . The temperature of the sensing electrode 22 (sensing cell) is controlled to the target operating temperature by an amount of current supplied to the heating element 41 by the controller 52 . However, in the transition period, the temperature of the detection electrode 22 (detection cell) is affected by, for example, a change in temperature and flow rate of the gas G to be detected, and the temperature thus changes within the operating temperature.

11 zeigt die Beziehung zwischen der Betriebstemperatur [°C] der Erfassungselektrode 22 (Erfassungszelle) und der Gasempfindlichkeit (Mischpotential) [mV] der Erfassungselektrode 22 in einem Graph. In 11 ist eine Gasempfindlichkeit V1 dargestellt, wenn eine Erfassungselektrode 22 verwendet wird, die eine hohe maximale Ausgabetemperatur Tmax aufweist (eine Erfassungselektrode mit hoher Gasempfindlichkeit bei hohen Temperaturen), und eine Gasempfindlichkeit V2, wenn eine Erfassungselektrode 22 verwendet wird, die eine niedrige maximale Ausgabetemperatur Tmax aufweist (eine Erfassungselektrode mit hoher Gasempfindlichkeit bei niedrigen Temperaturen). Die Gasempfindlichkeit jeder Erfassungselektrode 22 ist bei der maximalen Ausgabetemperatur Tmax maximal und verringert sich dagegen, wenn die Gasempfindlichkeit von der maximalen Ausgabetemperatur Tmax entfernt ist. 11 12 shows the relationship between the operating temperature [°C] of the detection electrode 22 (detection cell) and the gas sensitivity (mixed potential) [mV] of the detection electrode 22 in a graph. In 11 shows a gas sensitivity V1 when using a sensing electrode 22 having a high maximum output temperature Tmax (a sensing electrode with high gas sensitivity at high temperatures), and a gas sensitivity V2 when using a sensing electrode 22 having a low maximum output temperature Tmax (a sensing electrode with high gas sensitivity at low temperatures). The gas sensitivity of each detection electrode 22 is maximum at the maximum output temperature Tmax, and on the other hand decreases when the gas sensitivity is away from the maximum output temperature Tmax.

In 11 ist auch eine Gasempfindlichkeit Vm bei Verwendung der beiden Erfassungselektroden 22 dargestellt, von denen eine eine hohe Gasempfindlichkeit bei hohen Temperaturen und die andere eine hohe Gasempfindlichkeit bei niedrigen Temperaturen aufweist. Gemäß dem Gassensor 1 der vorliegenden Ausführungsform sind die beiden Erfassungselektroden 22 elektrisch verbunden und ein integrales Mischpotential (Potentialdifferenz) ΔV wird durch den Erfassungsabschnitt 51 erfasst. Folglich wird das Mischpotential jeder der beiden Erfassungselektroden 22 durch den Erfassungsabschnitt 51 als ein gemitteltes bzw. durchschnittliches Mischpotential erfasst. Mit anderen Worten, das durch den Erfassungsabschnitt 51 erfasste Mischpotential jeder der beiden Erfassungselektroden wird als durchschnittliches Mischpotential in Form eines Graphen dargestellt, der eine sanfte Bogenform aufweist, die eine Änderung der Gasempfindlichkeit (Mischpotential) relativ zur Änderung der Betriebstemperatur anzeigt.In 11 also shows a gas sensitivity Vm using the two sensing electrodes 22, one having high gas sensitivity at high temperatures and the other having high gas sensitivity at low temperatures. According to the gas sensor 1 of the present embodiment, the two detection electrodes 22 are electrically connected, and an integral mixed potential (potential difference) ΔV is detected by the detection portion 51 . Consequently, the mixed potential of each of the two detection electrodes 22 is detected by the detecting section 51 as an average mixed potential. In other words, the mixed potential of each of the two detection electrodes detected by the detecting section 51 is represented as an average mixed potential in the form of a graph having a gentle arc shape indicating a change in gas sensitivity (mixed potential) relative to a change in operating temperature.

Das Merkmal der sanften Änderung der Gasempfindlichkeit (Mischpotential) in Abhängigkeit von der Temperaturänderung wird durch die Verwendung einer Mehrzahl von Erfassungselektroden 22, die unterschiedliche Empfindlichkeitskennlinien in Bezug auf die Temperaturänderung aufweisen, und einer elektrischen Verbindung untereinander erreicht. Unter der Annahme, dass ein Mischpotential durch die Verwendung von nur einer Erfassungselektrode 22 erfasst wird, ist eine sanfte Änderung der Gasempfindlichkeit relativ zur Temperaturänderung möglicherweise nicht möglich, unabhängig davon, wie eine Zusammensetzung des Edelmetalls eingestellt ist.The feature of smoothly changing the gas sensitivity (mixed potential) depending on the temperature change is achieved by using a plurality of detection electrodes 22 having different sensitivity characteristics with respect to the temperature change and electrically connecting each other. Assuming that a mixed potential is detected by using only one detection electrode 22, a smooth change in gas sensitivity relative to temperature change may not be possible no matter how a composition of the noble metal is set.

12 zeigt eine Ersatzschaltung 10, wenn das Mischpotential unter Verwendung der Mehrzahl der Erfassungselektroden 22 erfasst wird. Die Konfiguration der Ersatzschaltung 10 veranschaulicht eine elektrische Konfiguration der beiden Erfassungselektroden 22, die jeweils eine elektromotorische Kraft und einen Innenwiderstand aufweisen. Auch in der Ersatzschaltung 10 sind die beiden Erfassungselektroden 22, die durch die elektromotorische Kraft und den Innenwiderstand dargestellt werden, parallel verbunden. Das Mischpotential, das zwischen den beiden parallel geschalteten Erfassungselektroden 22 und der Referenzelektrode 23 auftritt, wird durch die Schaltung zur Erfassung der Potentialdifferenz 511 des Erfassungsabschnitts 51 erfasst. 12 FIG. 12 shows an equivalent circuit 10 when the mixed potential is detected using the plurality of detection electrodes 22. FIG. The confi The configuration of the equivalent circuit 10 illustrates an electrical configuration of the two sensing electrodes 22 each having an electromotive force and an internal resistance. Also in the equivalent circuit 10, the two detection electrodes 22 represented by the electromotive force and the internal resistance are connected in parallel. The mixed potential appearing between the two parallel-connected detection electrodes 22 and the reference electrode 23 is detected by the potential difference detection circuit 511 of the detection section 51 .

Wenn eine elektromotorische Kraft, die an einer ersten Erfassungselektrode 22 auftritt, E1 [mV] ist, und ein interner Widerstand R1[Ω] ist, und eine zweite elektromotorische Kraft, die an der zweiten Erfassungselektrode 22 auftritt, als E2 [mV] und ein interner Widerstand R2[Ω] gegeben ist, und eine Mischpotential-Ausgabe als V für die Potentialdifferenz-Erfassungsschaltung 511 gegeben ist, wird die Mischpotential-Ausgabe V als V=E1-R1-(E1-E2)/(R1+R2) ausgedrückt.When an electromotive force appearing on a first sensing electrode 22 is E1 [mV] and an internal resistance is R1[Ω], and a second electromotive force appearing on the second sensing electrode 22 is E2 [mV] and a internal resistance R2[Ω] and a mixed potential output is given as V for the potential difference detection circuit 511, the mixed potential output V is expressed as V=E1-R1-(E1-E2)/(R1+R2). .

(Vorteilhafter Effekt)(beneficial effect)

Der Gassensor 1 der vorliegenden Ausführungsform weist zwei Erfassungselektroden 22 auf, die das Mischpotential aufgrund der Ammoniakkonzentration und der Sauerstoffkonzentration erfassen. Die beiden Erfassungselektroden 22 weisen unterschiedliche maximale Ausgabetemperaturen Tmax als Empfindlichkeitskennlinie für die Temperaturänderung auf und sind im Erfassungsabschnitt 51 als Einzelsignalleitung elektrisch miteinander verbunden.The gas sensor 1 of the present embodiment has two detection electrodes 22 that detect the mixed potential due to the ammonia concentration and the oxygen concentration. The two detection electrodes 22 have different maximum output temperatures Tmax as a sensitivity characteristic for the temperature change, and are electrically connected to each other in the detection portion 51 as a single signal line.

Bei der vorliegenden Ausführungsform wird durch die Kombination der ersten Erfassungselektrode 22 und der zweiten Erfassungselektrode 22 eine Konfiguration der beiden Erfassungselektroden 22 verwirklicht, bei der die Empfindlichkeitskennlinien in Bezug auf die Temperaturänderung voneinander verschieden sind. Konkret werden die unterschiedlichen Empfindlichkeitskennlinien durch die Kombination der ersten Erfassungselektrode 22, die eine niedrige maximale Ausgabetemperatur Tmax und eine bei niedrigen Temperaturen gewünschte charakteristische Empfindlichkeit aufweist, und der zweiten Erfassungselektrode 22, die eine hohe maximale Ausgabetemperatur Tmax und die bei hohen Temperaturen gewünschte charakteristische Empfindlichkeit aufweist, erzielt. In der Übergangsphase, in der sich beispielsweise die Temperatur und die Strömungsrate des zu erfassenden Gases G ändern, wird die Erfassungsgenauigkeit, wenn die Temperatur des Sensorelements 2 niedrig ist, durch die erste Erfassungselektrode 22 sichergestellt, die eine gewünschte charakteristische Empfindlichkeit bei niedrigen Temperaturen aufweist, und wenn die Temperatur des Sensorelements 2 hoch ist, wird die Erfassungsgenauigkeit durch die zweite Erfassungselektrode 22 sichergestellt, die eine gewünschte charakteristische Empfindlichkeit bei hohen Temperaturen aufweist. Da die Empfindlichkeitseigenschaft der beiden Erfassungselektroden 22 des Gassensors 51 als durchschnittliche Empfindlichkeitseigenschaft erhalten wird, treten Änderungen in der Empfindlichkeitseigenschaft nur schwer bzw. geringfügig auf, wenn sich die Temperatur des Sensorelements 2 ändert. Infolgedessen wird eine hohe Erfassungsgenauigkeit des Mischpotentials des Gassensors 1 aufrechterhalten.In the present embodiment, the combination of the first detection electrode 22 and the second detection electrode 22 realizes a configuration of the two detection electrodes 22 in which the sensitivity characteristics with respect to the temperature change are different from each other. Concretely, the different sensitivity characteristics are achieved by the combination of the first sensing electrode 22, which has a low maximum output temperature Tmax and a characteristic sensitivity desired at low temperatures, and the second sensing electrode 22, which has a high maximum output temperature Tmax and the characteristic sensitivity desired at high temperatures , achieved. In the transient period in which, for example, the temperature and the flow rate of the gas G to be detected change, the detection accuracy when the temperature of the sensor element 2 is low is ensured by the first detection electrode 22 having a desired characteristic sensitivity at low temperatures, and when the temperature of the sensor element 2 is high, the detection accuracy is ensured by the second detection electrode 22 having a desired characteristic sensitivity at high temperatures. Since the sensitivity characteristic of the two detection electrodes 22 of the gas sensor 51 is obtained as an average sensitivity characteristic, changes in the sensitivity characteristic are difficult to occur when the temperature of the sensor element 2 changes. As a result, high detection accuracy of the mixed potential of the gas sensor 1 is maintained.

Da die beiden Erfassungselektroden 22 im Erfassungsabschnitt 51 elektrisch miteinander verbunden sind, wird außerdem das einzelne Mischpotential von den beiden kombinierten Erfassungselektroden 22 erfasst, wenn das Mischpotential durch den Erfassungsabschnitt 51 erfasst wird. Infolgedessen wird ein Mischpotential, dessen Empfindlichkeitskennlinie gemittelt ist, durch die beiden Erfassungselektroden 22 im Erfassungsabschnitt 51 erfasst. Da die beiden Erfassungselektroden 22 parallel geschaltet sind, wird die Empfindlichkeitskennlinie gemittelt, und Änderungen des Mischpotentials im Verhältnis zur Temperaturänderung können gering gehalten werden. Infolgedessen ist es nicht erforderlich, das Mischpotential zweier Erfassungselektroden 22 im Erfassungsabschnitt 51 einzeln zu erfassen, und eine vereinfachte Konfiguration des Erfassungsabschnitts 51 kann aufrechterhalten werden.In addition, since the two detection electrodes 22 are electrically connected to each other in the detection section 51 , when the mixed potential is detected by the detection section 51 , the single mixed potential is detected by the two combined detection electrodes 22 . As a result, a mixed potential whose sensitivity characteristics are averaged is detected by the two detection electrodes 22 in the detection section 51 . Since the two detection electrodes 22 are connected in parallel, the sensitivity characteristics are averaged, and changes in mixed potential relative to temperature changes can be suppressed. As a result, it is not necessary to individually detect the mixed potential of two detection electrodes 22 in the detection section 51, and a simplified configuration of the detection section 51 can be maintained.

Darüber hinaus wird gemäß dem Gassensor 1 der vorliegenden Ausführungsform die Erfassungsgenauigkeit des Mischpotentials verbessert, ohne dass die Konfiguration des Erfassungsabschnitts 51 dadurch verkompliziert wird.Furthermore, according to the gas sensor 1 of the present embodiment, the detection accuracy of the mixed potential is improved without complicating the configuration of the detection portion 51 .

Die zweite Ausführungsform ist ein Beispiel dafür, wenn die Mehrzahl der Erfassungselektroden 22A und 22B in einem parallelen Zustand in der Längsrichtung X des Festelektrolytkörpers 21 angeordnet sind, wie in den 13 und 14 gezeigt. Das Sensorelement 2 weist das Wärmeerzeugungszentrum O des Wärmeerzeugungsabschnitts 411 des Heizelements 41 auf, das in einer der beiden Positionen der Längsrichtung X vorhanden ist. In der Konfiguration besteht ein bogenförmiger Temperaturgradient, indem die Temperatur in der Längsrichtung X des Sensorelements 2 umso niedriger ist, je weiter die Distanz vom Wärmeerzeugungszentrum O entfernt ist.The second embodiment is an example of when the plurality of detection electrodes 22A and 22B are arranged in a parallel state in the longitudinal direction X of the solid electrolyte body 21 as shown in FIGS 13 and 14 shown. The sensor element 2 has the heat generation center O of the heat generation portion 411 of the heating element 41 existing in either of the two longitudinal X positions. In the configuration, there is an arcuate temperature gradient in which the further the distance from the heat generation center O is, the lower the temperature is in the longitudinal direction X of the sensor element 2 .

Bei der zweiten Ausführungsform ist die Mehrzahl der Erfassungselektroden 22A und 22B auf der ersten Oberfläche 201 des Festelektrolytkörpers 21 so angeordnet, dass unter der Mehrzahl der Erfassungselektroden 22A und 22B eine Position der ersten Elektrode 22A, die die höchste maximale Ausgabetemperatur Tmax aufweist, am nächsten zum Wärmeerzeugungszentrum O des Wärmeerzeugungsabschnitts 411 des Heizelements 41 liegt. Mit anderen Worten, eine Distanz von dem Wärmeerzeugungszentrum O zu einem Zentrum Oa der ersten Erfassungselektrode 22A, die die höchste maximale Ausgabetemperatur Tmax aufweist, ist kürzer als die Distanz von dem Wärmeerzeugungszentrum O zu einem Zentrum Ob der zweiten Erfassungselektrode 22B, die die niedrige maximale Ausgabetemperatur Tmax aufweist. Der Leitungsabschnitt 221 ist auf der ersten Oberfläche 201 des Festelektrolytkörpers 21 in zwei Teile geteilt. Der Zuleitungsabschnitt 221 verbindet die beiden Erfassungselektroden 22A und 22B parallel, und zwar in einem Endabschnitt der Breitenrichtung W der beiden Erfassungselektroden 22A und 22B.In the second embodiment, the plurality of detection electrodes are 22A and 22B on the first surface 201 of the solid electrolyte body 21 so that among the plurality of the detection electrodes 22A and 22B, a position of the first electrode 22A having the highest maximum output temperature Tmax is closest to the heat generation center O of the heat generation portion 411 of the heater 41. In other words, a distance from the heat generation center O to a center Oa of the first detection electrode 22A that has the highest maximum output temperature Tmax is shorter than the distance from the heat generation center O to a center Ob of the second detection electrode 22B that has the low maximum output temperature Tmax. The lead portion 221 is divided into two parts on the first surface 201 of the solid electrolyte body 21 . The lead portion 221 connects the two detection electrodes 22A and 22B in parallel at an end portion of the width direction W of the two detection electrodes 22A and 22B.

An der vorderen Stirnseite X1 der Längsrichtung X des Sensorelements 2 erhöht sich leicht eine Temperatur aufgrund des zu erfassenden Gases G, wohingegen sich die Temperatur an der unteren Stirnseite X2 der Längsrichtung X des Sensorelements 2 leicht verringert, beispielsweise durch einen Wärmeentzug zu einem Gehäuse, in dem das Sensorelement 2 gehalten ist. In Reaktion auf die vorstehenden Phänomene wird die erste Elektrode 22A, die eine hohe maximale Ausgabetemperatur Tmax aufweist, weiter in Richtung der vorderen Endseite X1 der Längsrichtung positioniert als die zweite Erfassungselektrode 22B, die eine niedrige maximale Ausgabetemperatur Tmax aufweist. Infolgedessen wird eine hohe Empfindlichkeit des Mischpotentials von den beiden Erfassungselektroden 22A und 22B erhalten.At the front end X1 in the longitudinal direction X of the sensor element 2, a temperature increases slightly due to the gas G to be detected, whereas the temperature at the lower end X2 in the longitudinal direction X of the sensor element 2 decreases slightly, for example due to a heat withdrawal to a housing, in which the sensor element 2 is held. In response to the above phenomena, the first electrode 22A, which has a high maximum output temperature Tmax, is positioned further toward the front end side X1 of the longitudinal direction than the second detection electrode 22B, which has a low maximum output temperature Tmax. As a result, high sensitivity of the mixed potential is obtained from the two detection electrodes 22A and 22B.

Wie in 15 gezeigt, können drei oder mehr Erfassungselektroden 22 parallel in der Längsrichtung X auf der ersten Oberfläche 201 des Festelektrolytkörpers 21 angeordnet sein. In der Konfiguration ist das Zentrum Oa der Erfassungselektrode 22, die die höchste maximale Ausgabetemperatur Tmax aufweist, am nächsten zum Wärmeerzeugungszentrum O des Wärmeerzeugungsabschnitts 411 des Heizelements 41 positioniert.As in 15 As shown, three or more detection electrodes 22 may be arranged in parallel in the longitudinal direction X on the first surface 201 of the solid electrolyte body 21 . In the configuration, the center Oa of the detection electrode 22 having the highest maximum output temperature Tmax is positioned closest to the heat generation center O of the heat generation portion 411 of the heating element 41 .

Bei der zweiten Ausführungsform sind die beiden Erfassungselektroden 22A und 22B durch die Längsrichtung X nebeneinander auf der ersten Oberfläche 201 des Festelektrolytkörpers 21 angeordnet. Dadurch können die beiden Erfassungselektroden 22A und 22B, die unterschiedliche Empfindlichkeitskennlinien in Bezug auf die Wärmeänderung aufweisen, gemäß der am Sensorelement 2 auftretenden Wärmeverteilung angeordnet werden. Insbesondere ist die erste Erfassungselektrode 22A, die die höhere maximale Ausgabetemperatur Tmax aufweist, näher am Wärmeerzeugungszentrum O des Wärmeerzeugungsabschnitts 411 positioniert und die zweite Erfassungsabschnitt 22B, die die niedrige maximale Ausgabetemperatur Tmax aufweist, ist weiter vom Wärmeerzeugungszentrum O des Wärmeerzeugungsabschnitts 411 entfernt positioniert, als die erste Erfassungselektrode 22A. Infolgedessen kann die Empfindlichkeit des Mischpotentials (Ausgabe) der beiden Erfassungselektroden 22A und 22B erhöht werden. Außerdem kann die Erfassungsgenauigkeit des Mischpotentials des Gassensors 1 effektiv verbessert werden.In the second embodiment, the two detection electrodes 22A and 22B are arranged side by side through the longitudinal direction X on the first surface 201 of the solid electrolyte body 21 . Thereby, the two detection electrodes 22A and 22B, which have different sensitivity characteristics with respect to the heat change, can be arranged in accordance with the heat distribution occurring at the sensor element 2. Specifically, the first detection electrode 22A, which has the higher maximum output temperature Tmax, is positioned closer to the heat generation center O of the heat generation portion 411, and the second detection electrode 22B, which has the lower maximum output temperature Tmax, is positioned farther from the heat generation center O of the heat generation portion 411 than the first sensing electrode 22A. As a result, the sensitivity of the mixed potential (output) of the two detection electrodes 22A and 22B can be increased. In addition, the detection accuracy of the mixed potential of the gas sensor 1 can be effectively improved.

Weitere beispielhafte Konfigurationen und Wirkungsweisen des Gassensors 1 der zweiten Ausführungsform entsprechen denen der ersten Ausführungsform. Die Konfigurationselemente der zweiten Ausführungsform, die die gleichen Symbole aufweisen wie die der ersten Ausführungsform, sind die gleichen Konfigurationselemente wie die der ersten Ausführungsform.Other exemplary configurations and operations of the gas sensor 1 of the second embodiment are the same as those of the first embodiment. The configuration items of the second embodiment that have the same symbols as those of the first embodiment are the same configuration items as those of the first embodiment.

Eine dritte Ausführungsform zeigt eine Konfiguration der Mehrzahl von Erfassungselektroden 22A und 22B, die in Reihe verbunden sind, wie in den 16 und 17 dargestellt. In dieser Konfiguration sind eine der Erfassungselektroden 22B und eine der Referenzelektroden 23A über eine Durchgangsbohrung 211 des Festelektrolytkörpers 21 elektrisch verbunden. Bei der dritten Ausführungsform sind zwei Erfassungselektroden 22A und 22B auf der ersten Oberfläche 201 des Festelektrolytkörpers 21 angeordnet, und zwei Referenzelektroden 23A und 23B sind auf der zweiten Oberfläche 202 des Festelektrolytkörpers 21 angeordnet.A third embodiment shows a configuration of the plurality of detection electrodes 22A and 22B connected in series as shown in FIGS 16 and 17 shown. In this configuration, one of the detection electrodes 22B and one of the reference electrodes 23A are electrically connected via a through hole 211 of the solid electrolyte body 21 . In the third embodiment, two detection electrodes 22A and 22B are arranged on the first surface 201 of the solid electrolyte body 21 , and two reference electrodes 23A and 23B are arranged on the second surface 202 of the solid electrolyte body 21 .

Die beiden Erfassungselektroden 22A und 22B und die beiden Referenzelektroden 23A und 23B sind parallel in der Breitenrichtung W des Festelektrolytkörpers 21 angeordnet. Die erste Erfassungselektrode 22A, die auf einer Seite der Breitenrichtung W angeordnet ist, ist mit dem auf der ersten Oberfläche 201 des Festelektrolytkörpers 21 vorgesehenen Leitungsabschnitt 221 verbunden. Ein serieller Leitungsabschnitt 222 verbindet eine erste Referenzelektrode 23A, die auf der einen Seite der Breitenrichtung W positioniert ist, und eine zweite Erfassungselektrode 22B, die auf einer anderen Seite der Breitenrichtung W positioniert ist. Der serielle Leitungsabschnitt 222 verbindet die erste Referenzelektrode 23A und die zweite Erfassungselektrode 22B elektrisch mit der zweiten Oberfläche 202 des Festelektrolytkörpers 21, dem Durchgangsloch 211 und der ersten Oberfläche 201 des Festelektrolytkörpers 21 kontinuierlich. Ein an der zweiten Oberfläche 202 des Festelektrolytkörpers 21 vorgesehener Leitungsabschnitt 231 ist mit der zweiten Referenzelektrode 23B verbunden, die auf der anderen Seite der Breitenrichtung W positioniert ist.The two detection electrodes 22A and 22B and the two reference electrodes 23A and 23B are arranged in parallel in the width direction W of the solid electrolyte body 21 . The first detection electrode 22</b>A arranged on a width direction W side is connected to the lead portion 221 provided on the first surface 201 of the solid electrolytic body 21 . A serial line portion 222 connects a first reference electrode 23A positioned on one side of the width W direction and a second detection electrode 22B positioned on another side of the width W direction. The serial line portion 222 electrically connects the first reference electrode 23A and the second detection electrode 22B to the second surface 202 of the solid electrolytic body 21, the through hole 211 and the first surface 201 of the solid electrolytic body 21 continuously. A on the second surface 202 of the solid electrolyte body 21 provided lead portion 231 is connected to the second reference electrode 23B positioned on the other side of the width W direction.

Bei Verwendung des Gassensors 1 ist durch den Leitungsabschnitt 221 auf der ersten Oberfläche 201 eine elektrische Reihenschaltung vorgesehen, und zwar mit der ersten Erfassungselektrode 22A, einem Teil des Festelektrolytkörpers 21, der ersten Referenzelektrode 23A, dem Leitungsabschnitt 222 für die Reihenschaltung, der zweiten Erfassungselektrode 22B, einem weiteren Teil des Festelektrolytkörpers 21, der zweiten Referenzelektrode 23b, und dem Leitungsabschnitt 231 auf der zweiten Oberfläche der Referenzelektrode 23.When using the gas sensor 1, an electrical series connection is provided by the lead portion 221 on the first surface 201, namely with the first detection electrode 22A, a part of the solid electrolyte body 21, the first reference electrode 23A, the lead portion 222 for the series connection, the second detection electrode 22B , another part of the solid electrolyte body 21, the second reference electrode 23b, and the lead portion 231 on the second surface of the reference electrode 23.

Andere beispielhafte Konfigurationen und Wirkungsweisen des Gassensors 1 der dritten Ausführungsform sind die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform. Die Konfigurationselemente der zweiten Ausführungsform, die die gleichen Symbole wie bei der ersten Ausführungsform aufweisen, sind die gleichen Konfigurationselemente wie bei der ersten Ausführungsform.Other exemplary configurations and operations of the gas sensor 1 of the third embodiment are the same as those of the first embodiment. The configuration items of the second embodiment that have the same symbols as the first embodiment are the same configuration items as the first embodiment.

Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die hierin beschriebenen Ausführungsformen begrenzt und kann auf verschiedene Weise modifiziert werden, ohne vom ursprünglichen Umfang der Offenbarung abzuweichen. Das heißt, die vorliegende Offenbarung enthält verschiedene modifizierte Beispiele und Modifikationen innerhalb der äquivalenten Bereiche. Darüber hinaus sind Kombinationen verschiedener Konfigurationselemente und Modi, die von der vorliegenden Offenbarung angenommen werden können, von der technischen Lehre der vorliegenden Offenbarung umfasst.The present disclosure is not limited to the embodiments described herein, and can be modified in various ways without departing from the original scope of the disclosure. That is, the present disclosure includes various modified examples and modifications within the equivalent ranges. In addition, combinations of various configuration elements and modes that can be adopted by the present disclosure are encompassed by the technical teaching of the present disclosure.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

JP 2019172393 [0001]
JP 201790404 A [0005]

Claims

Gas sensor, comprising: a sensor element (1) configured with: a solid electrolyte body (21) having oxygen-ion conductivity; a plurality of detection electrodes (22, 22A, 22B) arranged on a first surface (201) of the solid electrolyte body and exposed to a gas (G) to be detected; and a reference electrode (23, 23A, 23B) disposed on a second surface (202) of the solid electrolyte body and positioned to face the plurality of detection electrodes, and a detection section (51) configured to detect a mixed potential due to a concentration of a specific gas component and an oxygen concentration, the mixed potential appearing between the plurality of detection electrodes and the reference electrode, wherein the plurality of detection electrodes are electrically connected to each other and have sensitivity characteristics with respect to a temperature change that are different from each other.

Gas sensor according to claim 1 wherein the sensitivity characteristics of the plurality of detection electrodes are indicated by a maximum output temperature Tmax at the maximum mixed potential output detected by the detection section, and the maximum output temperature of the plurality of detection electrodes are different from each other.

Gas sensor according to claim 1 or 2 wherein the plurality of detection electrodes are arranged with a predetermined spacing (S) between the plurality of electrodes, and a lead portion (221) electrically connecting the plurality of detection electrodes is arranged on the first surface of the solid electrolytic body.

Gas sensor according to one of Claims 1 until 3 wherein the plurality of detection electrodes are arranged in parallel to each other in a longitudinal direction (X) of the solid electrolyte body.

Gas sensor according to claim 2 , wherein the sensor element further comprises: a heating element (41) laminated on the solid electrolyte body and configured to heat the solid electrolyte body, the plurality of sensing electrodes and the reference electrode, and wherein the plurality of sensing electrodes are parallel to each other in the longitudinal direction (X) of the solid electrolytic body, and among the plurality of detection electrodes, a detection electrode has a middle position (Oa) having a highest maximum temperature, which is positioned closest to a heat generation center (O) of a heat generation portion (411) of the heater.