DE3416948C2 - Sauerstoffsensor mit Heizeinrichtung - Google Patents

Abstract

Es wird ein Sauerstoffsensor beschrieben, der eine stabförmige Heizeinrichtung aufweist, die in eine Längsbohrung eingesetzt ist, welche in einem rohrförmigen Festelektrolytkörper ausgebildet ist. Der Festelektrolytkörper besitzt auf seiner Innenfläche und seiner Außenfläche poröse Platinelektroden und wird derart von einem Gehäuse gelagert, daß sein geschlossener Endabschnitt dem Abgas ausgesetzt und die Längsbohrung in bezug auf das Abgas gasdicht ist. Die stabförmige Heizeinrichtung umfaßt einen Heizwiderstand mit einem positiven Temperaturkoeffizienten. Ein Keramikkörper trägt den Heizwiderstand und bettet diesen ein.

Description

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des nahezu unbehinderten Wärmeübergangs bei niedri- Wärmeleistung des elektrischen Widerstandes nimmt

gen Abgastemperaturen ein rasches Aufheizen des dementsprechend ab. Bei erhöhten Abgastemperatunm

Festelektrolyten erfolgen. ist somit eine Überhitzung des Festelektrolyten und des

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nächste- elektrischen Widerstands selbst verhindert. Bei gerinnend anhand schematischer Figuren erläutert Es zeigt 5 gen Abgastemperaturen ist andererseits der Ohm'sche

F i g. 1 a den Sauerstoffsenscr im Längsschnitt, Widerstand relativ gering, so daß durch die dementspre-

Fig. Ib einen vergrößerten Teilschnitt eines hohlzy- chend hohe Wärmeleistung der Festelektrolyt auch

lindrischen Festelektrolyten des Sauerstoffsensors ge- kurz nach einem Kaltstart oder im Leerlauf des Motors

maß Fi g. ta, schnell auf eine Temperatur gebracht werden kann, die

F ig. 2 einen Teüschnitt einer ersten Ausführungs- io die Induzierung einer genau definierbaren elektromoto-

form der Heizeinrichtung, rischen Kraft durch die Elektroden Xb und lcgestattet

F i g. 3 den Verlauf der Festelektroiyttemperatur über F i g. 3 zeigt den Verlauf der Temperatur Ts f C) des

der Abgastemperatur bei dem erfindungsgemäßen Sau- Festelektrolyten 1 in Abhängigkeit von der Abgastem-

erstoffsensor und bei einem bekannten Sensor, peratur Tc (⁰C), wobei die Kennlinie a für die vorste-

F i g. 4 eine weitere Ausführungsform der Heizein- 15 hend beschriebene Heizeinrichtung und die Kennlinie b

richtung, für ^eme bekannte geschützte Heizeinrichtung steht, die

F i g. 5 Kennlinien der Festelektrolyttemperatur über einen derart ausgebildeten Nichrom-Draht verwendet,

der Abgastemperatur für Sauerstoffsensoren mit Heiz- daß die Zeitspanne vom Kaltstart des Motors bis zur

einrichtungen, deren elektrischer Widerstand sich in in Erzeugung einer eiektromotorischen Kraft durch den

Axialrichtung unterschiedlichen Positionen befindet, 20 Sensor bei beiden Sauerstoffsensor unwesentlichen

F i g. 6 Kennlinien für den Anstieg der von den Sauer- gleich ist Bei einer Abgastemperatur vor 800° C beträgt

Stoffsensoren gemäß F i g. 5 induzierten elekuomotori- die Festelektrolyttemperatur bei dem erfindungsgemä-

schen Kraft in Abhängigkeit von der Laufzeit eines in Ben Sensor 80O⁰C₁ während diejenige des bekannten

kaltem Zustand gestarteten Motors, Sensors bereits bei 950° C liegt Das Diagramm zeigt

Fig. 7 Kennlinien für die Temperatur am Kontakt- 25 eine deutlich geringere Erwärmung des Elektrolyten mit

punkt zwischen einem mittleren Leiter und dem Fest- der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung bei hohen Ab-

elektrolyten in Abhängigkeit von der Abgastemperatur gastemperaturen, so daß die Gefahr einer thermischen

bei den Sauerstoffsensoren gemäß den F ig. 5 und 6, überlastung hier reduziert ist Versuchsdurchführun-

F i g. 8 eine weitere Ausführungsform einer Heizein- ' gen, bei denen die Sauerstoffsensoren dreihundert Stun-

richtung für den Sauerstoffsensor, und 30 den kontinuierlich bei einer Abgastemperatur von

F i g. 9 bis 11 weitere Ausführungsformen der Heiz- 800⁰C in Betrieb waren, haben gezeigt daß der bekann-

einrichtung. te Sensor einige Risse in seiner Spinel-Überzugsschicht

F i g. 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau des Sauer- die auf der Außenfläche des Festelektrolyten angestoffsensors. Ein Festelektrolyt 1 in der Form eines ein- bracht ist aufwies. Ferner war bei 70% der eingesetzten seitig geschlossenen Hohlzylinders aus beispielsweise 35 bekannten Sauerstoffsensoren der elektrische Wider-Zirkondioxid ist in einem Traggehäuse 2 über Talk 3, stand gebrochen. Bei dem oben beschriebenen Sauereine Metallscheibe 4 und einen Metallring 5 gelagert Stoffsensor mit seiner Heizeinrichtung konnten jedoch Der Festelektrolyt steht mit seinem geschlossenen Ende weder Risse noch Brüche festgestellt werde.i.
über das Traggehäuse 2 in eine Abgasumgebung bei- Neben der Verringerung der Heizleistung mit steispielsweise Li die Auspuffleitung eines Kraftfahrzeugs, 40 genden Abgastemperaturen aufgrund des positiven vor. Sein vorstehendes Ende ist durch ein am Tragge- Terjperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstands, häuse angebrachtes Metallschutzrohr 7, das Durch- der bei der Verwendung des Sauerstoffsensors bei einer Strömöffnungen für das Abgas aufweist, gegen das di- Brennkraftmaschine nicht unter 03%/° C fallen sollte, rekte Auftreffen eines Abgasstromes geschützt Die sichert der Keramikkörper 8, der den elektrischen Wi-Längsbohrung la des Hohlzylinder-Festelektrolyten ist 45 derstand 10 einbettet einen äußerst zuverlässigen Beandererseits zur umgebenden Atmosphäre hin offen, trieb der Heizeinrichtung auch bei extrem hohen Temwelche als Referenzgas genutzt wird. Der Festelektrolyt peraturen über längere Zeit und selbst unter häufigen

1 ist hierbei über das Talk 3 gasdicht in das Traggehäuse thermischen Wechselbeanspruchungen.

2 eingebettet, so daß das Abgas an seinem unteren ge- Neben der Verwendung von Wolfram für den elektrischlossenen Ende nicht in seine Längsbohrung Xa gelan- 50 sehen Widerstand, das aufgrund seiner hohen Wärmefegen kann. Wie der vergrößerte Teüschnitt (Fig. Ib) stigkeit und Haltbarkeit besonders geeignet ist können durch den bereich A des Festelektrolyten zeigt, ist die- auch andere Metalle wie beispielsweise Nickel und PIaser an seiner Innenfläche mit einer Referenzelektrode tin Arwc-ndung finden. Entscheidend ist hierbei der aus- Xb und an seiner Außenfläche mit einer Meßelektrode reichend große positive Temperaturkoeffizient Die Ic belegt Beide Elektroden bestehen aus porösem Pia- 55 Heizeinrichtung 6«oinn durch Sinterung einer geformtin. In die Längsbohrung la des Festelektrolyten 1 ist ten Masse aus keramischem Pulver oder einer Schlämeine Heizeinrichtung 6 zu seiner Erwärmung eingesetzt mung bei in die Masse eingebettetem Widerstand herderen Aufbau näher in F i g. 2 gezeigt ist gestellt werden. Aufgrund seiner ausgezeichneten me-

Die Heizeinrichtung umfaßt einen Keramikkörper 8 chanischen Festigiceit und thermischen Leitfähigkeit

beispielsweise aus Aluminiumoxid, in den Leitungsdräh- eo eignet sich Aluminiumoxid für den Keramikkörper 8

te 9 und ein elektrischer Widerstand 10 als spiralförmi- besonders,
ger Widerstandsdraht eingebettet sind. F i g. 4 zeigt eine weitere Heizeinrichtung 6a, die ei-

Das Material für den elektrischen Widerstand ist nen Stab 16 aus Aluminiumoxid, einen elektrischen Wi-

Wolfram, welches einen positiven Temperaturkoeffi- derstand 18 als Wärmequelle und einen elektrisch lei-

iienten von 0,5%°C hat Wenn die Temperatur des Ab- 05 tenden Abschnitt 20, die beide auf der Oberfläche des

gases und somit diejenige des elektrischen Widerstands Stabes 16 ausgebildet und miteinander verbunden sind,

selbst ansteigt, steigt aufgrund des positiven Tempera- umfaßt. Eine dünne ringförmige Lage aus Aluminium-

turkoeffizienten sein Ohm'scher Widerstand an und die oxid (nicht gezeigt) ist um den Stab 16 gewickelt und

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umgibt den elektrischen Widerstand und den leitenden richtung so angeordnet sein, daß das Abgas und ihre Abschnitt Diese Heizeinrichtung wird durch Aufdrük- Wärmequelle selbst auf den gleichen Bereich des Festken des Widerstandsmaterials (vorzugsweise mit Wolf- elektrolyten einwirken, um dessen Temperatur mögram als Hauptbestandteil) in Pastenform auf den Stab 16· liehst rasch zu erhöhen. Dies entspricht Anordnungen und durch Brennen nach dem Aufbringen der Alumini- 5 der Wärmequelle im Bereich /.

umoxidlage hergestellt Der Temperaturkoeffizient der Wie F i g. 7 zeigt, beträgt die Differenz der Elektrolytfür das Aufdrücken verwendendeten Paste ist auch hier temperatur zwischen den Kurven c und g bei Abgasnicht kleiner als 03%°C und kann durch die Auswahl temperaturen im Bereich von 200°C bis zu 240⁰C. Bei von geeigneten Metallpulvern mit entsprechendem Wi- Abgastemperaturen im Bereich von 800⁰C verringert Erstand und /oder durch Auswahl der mit den Metall- 10 sich diese Differenz auf ca 40⁰C. Dies zeigt, daß der vom pulvern zu vermischenden Menge an Glasfritte in geeig- geschlossenen Ende aus erhitzte Festelektrolyt bei niedneter Weise eingestellt werden. rigen Abgastemperaturen in stärkerem Maße erwärmt

Bei beiden Heizeinrichtungen 6 und 6a sind die geo- wird, ohne daß jedoch bei hohen Abgastemperaturen metrischen Abmessungen des elektrischen Widerstands Überhitzungserscheinungen auftreten. Der Grund hier-10,18 so festgelegt, daß die durch den elektrischen Wi- 15 für liegt in der verstärkten Strömung des Abgases bei derstand gebildete Wärmequelle nur in dem Bereich des hohem Volumendurchsatz, wenn dessen Temperatur Festelektrolyten zum Liegen kommt, der aus dem Trag- hoch ist Aufgrund des hierdurch erhöhten Wärmeübergehäuse 2 vorsteht Dieser Bereich ist durch das Maß /in gangskoeffizienten trägt das Abgas zur Kühlung dieses F i g. i gekennzeichnet Durch die geometrische Lage Bereichs des Festelektrolyten bei und verhindert dader Wärmequelle lassen sich, wie die F i g. 5 bis 7 zeigen, 20 durch dessen Überhitzung.

unterschiedliche Temperaturverläufe bzw. Kennwerte Weitere Untersuchungen wurden an den gleichen

des Sauerstoffsensors realisieren. Sauerstoffsensoren durchgeführt, um die Temperatur

Fig. 5 zeigt die Kennlinien von Versuchsdurchfüh- Te ("C) am Kontaktpunkt zwischen dem Festelektrolytrungen mit Sauerstoffsensoren, bei denen die Heizein- körper 1 und einem mittleren Leiter, der am offenen richtungen gleiche Leistung hatten, jedoch an unter- 25 Ende des Festelektrolyten in diesen eingepreßt ist und schiedlichen Stellen relativ zum Festelektrolyten 1 an- zur Leitung der elektromotorischen Kraft mit der Plageordnet waren. Hierbei ist die Temperatur 7X⁰ C) des tinelektro^e 16 in elektrischem Kontakt steht in Ab-Festelektrolyten über der Abgastemperatur Tc ("C) hängigkeit von der Abgastemperatur Tc zu ermitteln, aufgetragen. Die Kurven c bis g entsprechen in dieser Die entsprechenden Ergebnisse zeigt F i g. 7, wobei die Reihenfolge Wärmequellenanordnungen innerhalb des 30 Kennlinien durch die gleichen Buchstaben für den je-Festelektrolyten, die um den Betrag 1/2 I, 3/4 1,1, 5/4 1 weils verwendeten Sensor wie in den Fig.5 und 6 be- und 3/2 1 von seinem Ende entfernt angebracht waren. zeichnet sind. Die Kennlinienverläufe zeigen, daß die Bei niedrigen Abgastemperaturen, im Beispiel von Temperatur Te am Kontaktpunkt ansteigt wenn die F i g. 5 200⁰C lassen sich die für eine einwandfreie Mes- Wärmequelle im oberen Bereich des Festelektrolyten, sung erforderlich hohen Elektrolyttemperaturen nur 35 d.h. außerhalb des in das Abgas vorstehenden Bereichs/ mit den Kennlinien c bis e erreichen, wobei die Kennli- angeordnet ist Für eine größere Zuverlässigkeit des πΐε s als kritische Grenze für eine wirksame Erhitzung Kontakts zur Weiterleitung der elektromotorischen des Festelektrolyten angesehen wird. Zufriedenstellen- Kraft ist jedoch anzustreben, daß die Temperatur an der de Temperaturverläufe des Festelektrolyten bei niedri- Grenzfläche zwischen dem Leiter und dem Festelektrogen Abgastemperaturen sind somit nur mit Heizeinrich- 40 lyten so niedrig wie möglich gehalten wird. Die Kennlitungen zu erreichen, deren Wärmequellen im Bereich / nienverläufe c bis e kommen dieser Forderung entge-(Fig. ί) angeordnet sind. Die niedrigen Festelektrolyt- gen.

temperaturen bei der Verwendung von Heizeinrichtun- Wie aus den F i g. 5 bis 7 ersichtlich ist sollte demnach

gen gemäß den Kennlinien /und g resultieren vor allem die Wärmequelle, d.h. der elektrische Widerstand 10

daraus, daß bei einer Lage der Wärmequelle weit im 45 bzw. 18 der Heizeinrichtungen 6 bzw. 6a in dem Bereich

oberen Bereich des Festelektrolyten ein großer Wärme- des Festelektrolyten angeordnet sein, der über das

übergang von diesem auf das Traggehäuse 2 erfolgt Traggehäuse 2 (Bereich /in F i g. 1) vorsteht

Bei den gleichen Sauerstoffsensoren wie zum Ver- Der Keramikkörper der Heizeinrichtungen 6 und 6a such gemäß F i g. 5 wurde die Anstiegskurve der elek- ist so in die Bohrung la des Festelektrolyten 1 eingetromotorischen Kraft über der Zeit nach dem Kaltstart 50 bracht das zwischen den beiden Umfangswänder. 21η des Motors gemessen. Die Ergebnisse sind in F i g. 6 diametraler Spalt von 0,5 mm ausgebildet ist Wird diedargestellt, wobei die Buchstaben für die Kennlinienbe- ser Spalt erheblich größer gewählt, so nimmt aufgrund zeichnungen denjenigen der Sensoren in Fig.5 ent- des Luftvolumenanstiegs im Ringraum zwischen der sprechen. Wie aus Fig.6 hervorgeht ist eine längere Heizeinrichtung und dem Festelektrolyten der thermi-Zeit erforderlich, bis die induzierte elektromotorische 55 sehe Widerstand zwischen den beiden Elementen zu, so Kraft ein stabilisiertes Niveau erreicht hat wenn die daß der Wirkungsgrad für die Aufheizung des Festelek-Wärmequellen an geometrischen Orten von 5/4 1 und trolyten sinkt Diese Wärmeisolation der Heizeinrich-3/2 I (entspricht Kurven / und g) angeordnet sind. Die tung kann zu einer unzureichenden Erhitzung des Fest-Kurven c bis e führen hingegen zu zufriedenstellenden elektrolyten bei niedriger Abgastemperatur oder zu ei-Ergebnissen für die Auswertbarkeit der elektromotor!- eo ner längeren Ansprechzeit des Sensors nach einem sehen Kraft Aus diesen Versuchsergebnissen kann ab- Kaltstart führen. Andererseits führt eine Erhöhung der geleitet werden, daß der im Traggehäuse 2 befindliche Heizleistung der Heizeinrichtung zur Gefahr der Ober-Bereich des Festelektrolyten 1 vom Abgas kaum War- hitzung und somit zur thermischen Zerstörung bei anmeenergie aufnehmen kann, so daß dieser Abschnitt steigenden Abgastemperaturen. Ferner ermöglicht ein allein mit Hiife der Heizeinrichtung in einer kürzen Zeit 65 zu großer Spalt zwischen der Heizeinrichtung und dem nicht auf ein Temperaturniveau erhitzt werden kann, Festelektrolyten bei der Montage eine Fehlausrichtung das zur Erzeugung einer stabilisierten elektromotor!- dieser beiden Bauteile mit der Folge, daß der Abstand sehen Kraft groß genug ist Folglich sollte die Heizein- der Heizeinrichtung vom Festelektrolyten örtlich stark

unterschiedlich ist, was zu einer ungleichmäßigen Erwärmung oder sogar zu örtlicher Überhitzung führen kann. Unter Berücksichtigung der vorstehend genannten Merkmale ist der maximale diametrale Spalt zu 0,7 mm festgelegt.

Andererseits ist die minimale Spaltgröße auf 0,3 mm begrenzt· Bei kleineren Spalten ist nämlich die Zirkulation der Referenzluft in der Längsbohrung des Festelektrolyten nicht mehr ausreichend. Falls nämlich ein Fremdgas in die Längsbohrung eintreten und eine entsprechende Änderung der Referenzgas-Sauerstoffkonzentration verursachen sollte, wäre eine sehr lange Zeitspanne erforderlich, bevor ein derartiges Fremdgas abgeführt werden könnte. Dies würde zu einer nicht mehr genau definierbaren, vom Festelektrolyten erzeugten elektromotorischen Kraft führen.

F i g. 8 zeigt einer weitere Ausführungsform der Heizeinrichtung. Bei dieser Heizeinrichtung 22 ist der elektrische Widerstand ähnlich wie bei der Heizeinrichtung 6a mittels einer Paste aus geeignetem Widerstandsmaterial in passender Form auf eine zunächst ebene Schicht 26 aus keramischem Werkstoff aufgebracht Diese Schicht 26 wird anschließend mit dem elektrischen Widerstand auf der Innenseite um einen Keramikstab 24 gewickelt, so daß der elektrische Widerstand 2s vollständig im Keramikkörper 8, bestehend aus der Schicht 26 und dem Keramikstab 24, eingebettet ist Die Abmessungen der Schicht 26 sind so festgelegt, daß die Länge ihrer einen Seite kleiner als der Umfang des Keramikstabs 24 ist Hierdurch ergibt sich beim Aufwik- kein der Schicht 26 auf den Keramikstab 24 ein in Axialrichtung der Heizeinrichtung 22 verlaufender Belüftungskanal 28 in Form einer rechteckigen Nut Diese Nut dient dazu, die Zirkulation des Referenzgases in der Längsbohrung la zu erleichtern und ständig ein neues Volumen an Referenzgas an der Elektrode It bereit zu sieiien. Hierdurch kann die Referenzgas-Sauerstoffkonzentration über die gesamte Betriebsdauer des Sauerstoffsensors konstant gehalten werden. Ein weiterer Vorteil des Belüftungskanals 28 liegt darin, daß der diametrale Spalt verringert und auch kleiner als 03 mm bemessen werden kann. Hierdurch wird einerseits eine rasche Erwärmung des Festelektrolyten bei niedrigen Abgastemperaturen erreicht während andererseits die Zirkulation des Referenzgases bei hohen Abgastemperaturen zur Kühlung des Festelektrolyten beitragen kann.

Die F i g. 9 bis 11 zeigen weitere Ausführungsformen von Belüftungskanälen. Gemäß Fig.8 sind zwei Belüftungskanäle 28a, die demjenigen von F i g. 8 entspre- chen, diametral gegenüber angeordnet F i g. 10 zeigt einen Belüftungskanal 28 b, der sich in Form einer Nut nur über eine Teillänge in axialer Richtung erstreckt F i g. 11 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein Belüftungskanal 28c in Form einer Bohrung durch den radial mittleren Bereich der Heizeinrichtung 22 verläuft Es ist offensichtlich, daß Belüftungskanäle in verschiedenster Querschnittsform und Anzahl Verwendung finden können. Die Gesamtquerschnittsflächc der Kanäle sollte vorzugsweise im Bereich von 0,1 mm² bis 03 mm² liegen. Ferner sollten sie nicht mehr als ein Drittel der gesamten Umfangsfläche der Heizeinrichtung in Anspruch nehmen.

Hierzu 2 Biatt Zeichnungen

Claims (10)

1 2 Die Erfindung bezieht sich auf einen Sauerstoffsensor Patentansprüche: gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ein derartiger Sauerstoffsensor ist aus der DE-OS

1. Sauerstoffsensor mit einem mit Elektroden be- 32 27 609 bekannt Hierbei ist der hohlzylindrische, an legten Festelektrolyten in der Form eines einseitig 5 einem Ende geschlossene Festelektrolyt auf seiner Ingeschlossenen Hohlzylinders, der mit seinem ge- nenumfangsfläche und seiner Außenumfangsfläche mit schlossenen Ende um eine Länge /(in Axialrichtung) je zwei in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten aus einem Traggehäuse in eine Abgasumgebung Elektroden belegt, wobei jeweils zwei einander gegenvorsteht, und mit einer Heizeinrichtung aus einem in über liegende Elektroden in Bildung einer Meßzelle zur einen Keramikkörper eingebetteten elektrischen 10 Erfassung der Sauerstoffkonzentration des Abgases zu-Widerstand, die im Inneren des Hohlzylinders ange- sammenwirken. Für die unterschiedlichen Betriebszuordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß stände — Teillast oder Vollast — einer das Abgas erder elektrische Widerstand (10, 18) eine positive zeugenden Brennkraftmaschine wird je ein Elektroden-Temperatur /Widerstandskennlinie mit einem Tem- paar herangezogen, wobei für eine verwertbare Signalperaturkoeffizienten größer/gleich 03%/° C auf- 15 at-gabe der Meßzelle der Festelektrolyt auf eine je nach weist, und daß der elektrische Widerstand nur in Betriebszustand unterschiedliche Temperatur gebracht dem Bereich des Keramikkörpers (8) vorgesehen ist, werden muß. Hierzu dient die im Inneren des Festelekdsr innerhalb der Länge/liegt trolyten angeordnete elektrische Heizvorrichtung. Zur

2. Sauerstoffsensor nach Anspruch 1, dadurch ge- richtigen Beheizung des Festelektrolyten wird dessen kennzeichnet, daß der den elektrischen Widerstand 20 Temperatur über eines der beiden Elektrodenpaare zu-(10, 18) umgebende Keramikkörper (8) mit einem sätzüch erfaßt, wobei eine Steuerelekironik dieses Zudiametralen Spalt von 03 mm bis OJ mm zur Innen- satzsignal auswertet und die Heizeinrichtung bei Bedarf wand des Hohlzylinder-Festelektrolyten (1) in die- in Betrieb setzt

sem angeordnet ist Unter der Voraussetzung einer störungsfrei arbeiten-

3. Sauerstoffsensor nach Anspruch 1 und 2, da- 25 den Elektronik kann somit eine thermische Überlastung durch gekennzeichnet, daß der Keramikkörper (8) des Sauerstoffsensors vermieden werden. Der Aufwand mindestens einen Belüftungskanal (28,28a, b, c) auf- hierfür ist jedoch groß. Andererseits kann bei einem weist der eine freie Zirkulation von Referenzgas im Ausfall der Elektronik der Sauerstoffsensor thermisch Inneren des Festeiektrolyten (1) ermöglicht zerstört werden.

4. Sauerstoffsensor nach Anspruch 3, dadurch ge- 30 Der Erfindung ü>gt die Aufgabe zu Grunde, einen kennzeichnet ^aB der Gesamtquerschnitt des min- beheizten Sauerstoffsensor zu schaffen, bei dem ohne destens einen Belüftungskanals/28,28a, b, c) größer Regeleinrichtungen eine thermische Zerstörung sicher oder gleich 0,1 mm² ist vermieden und dennoch gewährleistet ist daß der Fest-

5. Sauerstoffsensor nach Ansprach 3 oder 4, da- elektrolyt ständig die für eine verwertbare Signalerzeudurch gekennzeichnet daß der Beiüftungskanal (28, 35 gung erforderlichen Temperaturen in allen Betriebszu-28a. b) eine axiale Nut in der Umfangsfläche des ständen hat

Keramikkörpers (8) ist Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die

6. Sauerstoff sensor nach einem der Ansprüche 3 bis Merkmale im Kennzeichen des Hauptanspruchs gelöst

5. dadurch gekennzeichnet daß der Anteil des min- Durch die Festlegung des positiven Pemperaturkoef-

destens einen Belüftungskanals am Umfang des Ke- 40 fizienten für die Widerstandskennlinie des elektrischen

ramikkörpers (8) maximal ein Drittel seiner gesam- Widerstands zu größer oder gleich 03%/Grad Celsius

ten Umfangsfläche beträgt wird die Wärmeleistung der Heizeinrichtung mit stei-

7. Sauerstoffsensor nach einem der vorangehen- gender Erwärmung auf Grund höherer Abgastemperaden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der türen so weit zurückgenommen, daß trotz zweifacher elektrische Widerstand (18) in Form eines Pasten- 45 Wärmezufuhr zum Festelektrolyten über das Abgas und Aufdrucks auf einen Keramikstab (16) aufgebracht die Heizeinrichtung dessen thermische Zerstörung ver- und von einer Keramikschicht umgeben ist, wobei mieden wird. Auch wird auf diese Weise eine Überlader Keramikstab und die Keramikschicht den Kera- stung der Heizeinrichtung selbst verhindert Anderermikkörper (8) bilden. seits ist durch die örtliche Anordnung der Wärmequelle

8. Sauerstoffsensor nach einem der Ansprüche 1 50 im Bereich des unteren Endes des Festelektrolyten bis bis 6, dadurch gekennzeichnet daß der elektrische maximal hin zur Übergangsstelle in sein Traggehäuse Widerstand in Form eines Pasten-Aufdrucks auf ei- erreicht daß die Heizeinrichtung trotz ihrer bei erhöhne Schicht (26) aus Keramikwerkstoff aufgebracht ten Temperaturen verringerten Wärmeleistung den ist, welche anschließend um einen Keramikstab (24) Festelektrolyten auch bei niedrigen Abgastemperatuzur Bildung des den elektrischen Widerstand einbet- 55 ren schnell auf die für die Meßzelle erforderlichen Betenden Keramikkörpers (8) gewickelt ist. triebstemperaturen bringt.

9. Sauerstoffsensor nach einem der vorangehen- Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der Unteransprüche.

Hauptbestandteil des Werkstoffes für den elektri- Aufgrund des Einbaus des Keramikkörpers der Heiz-

schen Widerstand (10,18). Wolfram ist go einrichtung mit einem sehr engen diametralen Spalt zu

10. Sauerstoffsensor nach einem der vorangehen- dem zu beheizenden Festelektrolyten wird der thermiden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der sehe Einfluß der zwischen dem Keramikkörper und dem Werkstoff für die Elektroden {ib, ic) poröses Platin Festelektrolyten befindlichen Luftschicht auf ein Mini-'^st· mum reduziert. Da somit praktisch keine Wärmeisola-

65 tionsschicht zwischen Heizeinrichtung und Festelektro-

lyt vorhanden ist, kann die Leistung der Wärmequelle

niedrig bemessen sein, so daß die Gefahr thermischer Zerstörung herabgesetzt ist; dennoch kann aufgrund