WO1990003570A1 - A magerast-type probe for determining the oxygen concentration in exhaust gases - Google Patents

A magerast-type probe for determining the oxygen concentration in exhaust gases Download PDF

Info

Publication number
WO1990003570A1
WO1990003570A1 PCT/DE1989/000613 DE8900613W WO9003570A1 WO 1990003570 A1 WO1990003570 A1 WO 1990003570A1 DE 8900613 W DE8900613 W DE 8900613W WO 9003570 A1 WO9003570 A1 WO 9003570A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
lean
probe
nernst
electrodes
individual
Prior art date
Application number
PCT/DE1989/000613
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Karl-Hermann Friese
Werner Grünwald
Claudio De La Prieta
Hans-Martin Wiedenmann
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to KR1019900701028A priority Critical patent/KR900702363A/en
Publication of WO1990003570A1 publication Critical patent/WO1990003570A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/4071Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases using sensor elements of laminated structure
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416Systems
    • G01N27/417Systems using cells, i.e. more than one cell and probes with solid electrolytes

Definitions

  • the invention relates to a lean-back probe for the determination of the oxygen concentration in exhaust gases, in particular the exhaust gases of internal combustion engines according to the preamble of the main claim.
  • measuring sensors or so-called ⁇ probes with at least one measuring cell with an electrode exposed to the exhaust gas and an electrode normally exposed to air, the so-called reference electrode, and a solid electrolyte between the two electrodes.
  • Known sensors of this type are based on the principle of the oxygen concentration chain with ion-conducting solid electrolytes. They exist e.g. B. from a tube closed on one side made of stabilized zirconium dioxide, on the outer surface facing the exhaust gas there is a porous platinum layer which forms the electrode and at the same time catalyzes the greatest possible adjustment of the thermodynamic equilibrium. The one The electrode exposed to reference gas is inside the tube. Such sensors or ⁇ probes the so-called.
  • Finger versions are e.g. B. from DE-PS 28 52 647 and
  • both electrodes of the oxygen concentration cell are arranged one behind the other on a massive, electrically insulating carrier body, with an upper surface area of the solid electrolyte between the electrodes.
  • DE-PS 27 18 907 it is also known to produce sensors with a plurality of measuring cells connected in series, the individual measuring cells alternately having successive electrode and solid electrolyte regions and being combined to form a rod-shaped measuring cell arrangement. With this configuration, the sensor not only reaches its working temperature very quickly, but also provides an increased output voltage through the series connection of several measuring cells, which is easier to evaluate than the output voltage of a single measuring cell, and with which a drop in the output voltage due to aging processes can be better controlled.
  • planar exhaust gas probes to determine the ⁇ value of gas mixtures, which can be produced in a particularly cost-effective manner using ceramic film and screen printing technology.
  • ZrO 2 , CeO 2 , HfO 2 and ThO 2 moldings can be used as solid electrolytes is due to the presence of oxygen ion vacancies as
  • Oxygen content in gases, especially in the exhaust gases of internal combustion engines, consists in the solid electrolyte substrates being subject to electrolytic decomposition as a result of an excessive current load or short circuits or
  • Solid electrolyte applies a suspension or paste with a compound with one or more 5- or higher-valent cations and allows the 5- or higher-valent cations to diffuse into the solid electrolyte by heating.
  • a disadvantage of the known lean-back or ⁇ probes of the prior art is that the output signal is comparatively low.
  • Another disadvantage of the known lean-back probes of the finger version is that the heating power is relatively large.
  • a lean-back probe according to the invention with the features of the main claim has significant advantages over a single lean-back probe. For example, it initially has a much higher output signal than a single lean-to-notch probe. It has been found that, if several ⁇ probes are connected in series according to the invention, the output signals of the individual probes add up. For example, with six individual probes connected in series, you can achieve practically 6 times the output voltage of a simple Nernst cell. Since each ⁇ probe delivers a defined output signal with a close tolerance, the reproducibility of the output signal becomes significantly better than that of previously known limit current probes. The signal can be evaluated in a customary and known manner. Since the
  • a probe delivers a voltage signal
  • direct evaluation with microprocessors is possible.
  • the response time corresponds to that of the known ⁇ probes and is therefore significantly faster than that of previously known limit current probes, in which diffusion processes determine the speed.
  • the heating power is considerably reduced by the direct contact of the heating layer with the ceramic.
  • precise temperature control is possible via a heating resistor or via the internal resistance of the nerast cells.
  • the lean-toe probe consists of at least two, preferably four and in particular four to six Nernst cells or individual probes connected in series, which are gas-tight
  • Layers e.g. B. Al 2 O 3 layers, or by diffusing z. B. Nb 5+ or Ta 5+ created in the solid electrolyte to suppress an O 2- ion line, as is known for example from DE-OS 37 26 479.
  • the individual Nernst cells are arranged in a so-called "Janus shape".
  • Lean-rest probes, in which the individual Nernst cells are arranged in a "Janus-like" manner, are those that are the same or practically the same on both sides
  • Opposing Nernst cells can be connected through an insulation layer system of the heater corresponding layer system can be largely galvanically decoupled if the heater is not used.
  • the position of the probe in the exhaust gas flow is of little influence.
  • the heating power can easily be concentrated on the electrode area.
  • a double air reference arrangement is also advantageously possible with a Janus arrangement of the Nernst cells. In this case, plated-through holes in the area of the sensor cells can be dispensed with.
  • Comparatively thin ceramic foils based on are suitable for the production of lean-back probes according to the invention
  • Oxides of tetravalent metals such as in particular ZrO 2 , CeO 2 , HfO 2 and ThO 2 , with a certain content of divalent alkaline earth metal oxides and / or preferably trivalent oxides of rare earths or yttrium oxide with a strength of preferably 0.1 to 0.6 mm, in particular 0.25 to
  • the reference channel z. B. can be produced in a known manner by punching or by printing a layer which can be evaporated or burned out during the sintering process.
  • customary known cavity formers can be used, for. B. organic compounds, for example based on polyurethane, or theobromine, salts, such as. B. ammonium carbonate or thermal carbon black powder.
  • Via holes can be created by simply punching them out.
  • the isolation of the via holes can, for. B. by means of an insulating Al 2 O 3 layer or by means of a suspension or paste, as is used to form the conductor tracks, but one or more connections with a 5- upper waswer term cation is added, which is found in the
  • Laminating process subsequent sintering process at temperatures up to 1600 ° C, preferably 1350 to 1500 ° C can diffuse into the solid electrolyte substrate.
  • pastes based on noble metal are preferably used in thick-film technology.
  • Such pastes can be produced in a known manner using organic binders and / or adhesion promoters, plasticizers and organic solvents.
  • the electrodes and associated ones are identical to the electrodes and associated ones.
  • Conductor tracks made from a mixture of 60 vol.% Pt and 40
  • the insulation of the conductor tracks or electrode feeds, the electrical connection between the individual electrodes including the plated-through holes and, if present, the heating layer is expediently carried out using a Pt-Nb 2 O 5 mixture, such as that obtained from the
  • the films required for the production of a lean-back probe according to the invention can be advantageously used with interlaminar binders, e.g. B. laminate together on a YSZ basis.
  • the laminate dressing is then sintered, e.g. B. by heating for 1 to 10 hours at temperatures of 1350 to 1500 ° C. After, but possibly also before The sintering process can be printed with electrical contact areas in the area of the via holes.
  • Fig. 1 a lean notch probe according to the invention with simpler
  • FIG. 2 shows the lean-to-notch probe according to FIG. 1 in plan view
  • FIGS. 1 and 2 shows the layout of a lean-to-notch probe according to the invention of the type shown in FIGS. 1 and 2;
  • Fig. 4 shows a lean-break probe according to the invention with "Janus arrangement" of the Nernst cells in section;
  • FIG. 5 shows the layout of a lean-to-notch probe according to the invention of the type shown in FIG. 4;
  • Fig. 6 shows a further advantageous embodiment of a
  • Lean-break probe according to the invention with a "Janus arrangement" of the Nernst cells without through-contacts on average;
  • Fig. 7 is a perspective view of part of a
  • Fig. 8 shows a further advantageous embodiment of a
  • Lean-break probe according to the invention without through-contacts with lateral channels for supplying part of the electrodes with air and exhaust gas.
  • 1 and 2 is a probe made of foils 1, 2, 3 and 4 with six series-connected Nernst cells with the external electrodes exposed to the exhaust gas E 1 to E 6 and the Reference electrodes E 7 to E 12 arranged in reference channel 5.
  • the individual electrodes are printed on the solid electrolyte film 2 and compared to this by first applied insulating layers, for. B. based on Al 2 O 3 , electrically isolated.
  • the film 2 has plated-through holes 6 with electrical insulation, which create a galvanic connection of the electrodes E 1 -E 8 , E 2 -E 9 , E 3 -E 10 , E 4 -E 11 and E 5 -E 12 .
  • the outer electrode E 6 is on the conductor track 7 and
  • Reference electrode E 7 is connected to the conductor track 8.
  • the heater 9 with the Heier connection 10 is printed on the film 4.
  • the outer electrodes E 1 to E 6 are covered with a porous cover 11, e.g. B. based on Al 2 O 3 or Mg spinel.
  • the conductor tracks 7 and 8 are surrounded by insulating regions, as is indicated in FIG. 2 by the dashed lines.
  • the air reference channel 5 can have a porous filling.
  • Such porous fillings e.g. B. based on Al 2 O 3 or ZrO 2 are known.
  • an opening 12 is provided in the film 1 for producing the cover 11.
  • the cover is designed so that it protects the electrodes E 13 to E 18 , but the
  • the film 1 in the embodiment shown in FIG. 3 also has an opening 13 to the reference channel 5 in order to reduce the diffusion resistance.
  • a corresponding opening 13 ′ is also located in the film 2, from which a through hole 14 for the electrical connection of the conductor track 15 to the connection 16 is also punched out.
  • the electrode E 13 is connected via the conductor track 17 to the connection 16 'and the
  • the film 3 has a punched-out reference channel 5.
  • the channel can also be produced by printing on a cavity former of the type already mentioned and decomposing or burning the same during the sintering process to be carried out later.
  • the probe also has a heater element consisting of the film 4 with a printed heater 9, through holes 19 and connections 20 and 20 '.
  • the individual foils are connected to one another by laroining by means of layers 21, 21 'and 21 "of interlaminar binder, as is usually used for the production of planar probes based on solid electrolytes.
  • films based on zirconium dioxide stabilized with Y 2 O 3 so-called YSZ films with z. B. 4 mol%
  • the cover of the outer electrodes can e.g. B. by inserting a porous sintering ZrO 2 film or by impressing an Al 2 O 3 -containing porous engobe layer in the intended
  • Outer electrodes and reference electrodes can have the usual composition for known planar probes and thus consist for example of noble metal cermet electrodes, e.g. B. Platinum cermet electrodes, at for example with 60 vol% Pt and 40 vol% YSZ (with 4 mol% Y 2 O 3 ).
  • the insulation of the electrodes from the film substrates and the creation of insulating areas between the individual Nernst cells can advantageously be carried out according to the method known from DE-OS 37 26 479, after which a suspension or paste with at least one is applied to the areas of the solid electrolyte substrate to be electrically isolated Connection with one or different 5- or
  • 22 22 'and 22 "Nb 2 O 5 suspensions with 5 mol% ZrO 2 can be used to form the insulations.
  • the electrical insulation of the conductor tracks from the solid electrolyte films can also be carried out according to the method known from DE-OS 37 26 479 by adding one or more compounds with one or different 5- or higher-valued compounds to the materials used to print the conductor tracks or connections or the via-compound materials Add cations of the type mentioned.
  • the layers of interlaminar binder that are used to laminate the individual films together have the usual known composition, ie they can consist, for example, of a YSZ composition with 4 mol% of Y 2 O 3 .
  • Foils are also made in a manner known for the production of planar probes, e.g. B. by heating for 0.5 to 3 hours to a temperature of 1200 to 1400 ° C.
  • the lean-rest probe shown in section in FIG. 4 according to the invention in Janus form has four Nernst cells.
  • Invention lean-throated probes in "Janus shape" can, however, also be constructed from just as much individual Nernst cells as the embodiment shown in FIGS. 1-3 of a lean-throated probe according to the invention with a simple series connection of the Nernst cells.
  • a lean-back probe according to the invention in Janus form can also be constructed, for example, from six or eight or even more individual Nernst cells.
  • FIG. 4 consists of the solid electrolyte foils 1 ', 2', 3 'and 4' with the E 25 -E 26 electrodes; E 27 -E 28 , E 29 -E 30 and
  • E 31 -E 32 formed Nernst cells. Between the Nernst cells E 25 -E 26 and E 27 -E 28 on the one hand and the Nernst cells E 29 -E 30 and E 31 - ⁇ 32 on the other hand there is the air reference channel 5 via which the reference electrodes are supplied with air and via the sealing frame 40 is sealed. In the air reference channel 5 is in a porous insulating material, for. B. porous Al 2 O 3 embedded heater 9. The electrode E 25 is with the electrode E 28 on the
  • Vias 24 and electrode E 29 are electrically connected to electrode E 32 via vias 25.
  • the electrode E 26 is galvanically connected to the electrode E 30 via the plated-through hole 26.
  • the exposed to the exhaust gas outer electrodes E 25 and E 27 and E 30 and E 32 have like the outer electrodes of the embodiment shown in FIGS. 1 to 3 form porous covers 11.
  • the solid electrolyte films 1 'and 4' have openings 12 for covers 11, as in the case of the embodiment shown in FIGS. 1-3, which have the outer electrodes E 25 and E 27 and E, respectively Cover 30 and E 32 , but allow the exhaust gas to enter the electrodes.
  • the film 2 ' has plated-through holes 6 and is on one side with the electrodes E 25 and E 27 , the conductor track 27 and the connections 16 and 16' and on the other side with the electrodes E 26 and E 28 and the connection 16 "
  • the electrodes are insulated from the film substrate, as in the case of the embodiment shown in FIGS. 1-3, by means of insulations 22 and 22 'produced by the screen printing process. In the case of the embodiment shown in FIGS the the the
  • Electrodes E 26 and E 28 facing side of the solid electrolyte film 2- a layer 30 of an interlaminar binder with cutouts 31 and 32 are printed. However, this layer can optionally also be omitted.
  • the film 3 ' is printed in the same way as the film 1' on one side with the electrodes E 29 and E 31 and the conductor track 28 and on the other side with the electrodes E 30 and E 32 and the connections 34 and 35.
  • the plated-through holes 6 and 6 ' serve to produce plated-through holes 25 and 26, respectively.
  • the plated-through holes produced with the aid of the plated-through holes 6 "and 6"' establish the electrical contact with the connections 34 and 35.
  • a layer 36 of interlaminar binder is introduced between the film 3 'and the film 4'.
  • Two porous sintering Al 2 O 3 insulation layers 38 and 39 with printed, hermetically sealing frames 40 and 41 based on ZrO 2 stabilized with Y 2 O 3 are used to produce the heater and the air reference channel.
  • the heater 9 can are printed on the insulation layer 39 using thick-film technology. Pastes suitable for printing are e.g. B.
  • the air reference channel 5 can be protruded from the layer 39 or can be generated by means of a cavity former of the type already mentioned by printing on an appropriate paste and decomposing or burning the cavity former during the sintering process.
  • the lamination and sintering together is again carried out in the manner known and customary for the production of planar probes.
  • the electrodes E 33 and E 36 forming the Nernst cell or ⁇ probe 1
  • the electrodes E 34 and E 35 forming the Nernst cell or ⁇ probe 2
  • the Nernst cell or ⁇ probe 3 forming electrodes E 35 and E 38 and the heater 23, which is electrically insulated from the solid electrolyte foils 2 and 3, as indicated by 43.
  • the electrodes E 33 and E 35 are connected to an upper and the electrode E 37 to a lower air reference channel and covered with a gas-tight cover 51.
  • the electrodes E 34 , E 36 and E 38 are on the exhaust gas.
  • the latter preferably have a porous cover 11.
  • the electrodes E 33 and E 38 are connected to the conductor tracks 44 and 45, respectively.
  • Electrodes E 36 and E 37 are galvanically connected.
  • FIG. 7 illustrates the course of the air reference channels via which the reference electrodes E 33 , E 35 and E 37 are supplied with air.
  • the heater has been omitted for the sake of clarity.
  • the insulated heater in contrast to the embodiment shown in FIGS. 6 and 7, is not arranged centrally between the electrodes, but below the electrodes. At this
  • the lean-break probe essentially consists of the solid electrolyte foils 1, 2 and 3 and the foils 4 and 4 'forming the heater unit, which form the first Nernst cell or ⁇ probe
  • Electrodes E 39 and E 44 have electrical connections 49 and 50, respectively.
  • the electrodes E 42 and E 44 are supplied with exhaust gas via the lateral channels 46 and 47, which have a porous filling, and the reference electrode E 43 is supplied with air via the lateral channel 48.
  • These lateral channels can, for example, be analogous to the reference channel 5 the embodiment shown in Fig. 3 are made.
  • the lean-back detectors according to the invention can be used, for example, in housings of the type known from DE-OS 32 06 903 and 35 37 051 and can be used to determine the oxygen concentration of the exhaust gases from motor vehicles.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Abstract

A Magerast-type probe is proposed for determining the oxygen concentration in exhaust gases in which several μ probes are connected in series so that the output signals from the individual probes are added together. If there are six individual μ probes in series, the output voltage is virtually six times that obtained with an individual Nernst cell, i.e. a much stronger signal than from a single Magerast probe. The Magerast probe of the invention is manufactured by the thin-film technique in which the individual Nernst cells are galvanically interconnected via gastight through-contacts. The Magerast probe may be fitted in known casings and used especially to determine the oxygen concentration in motor vehicle exhaust gases.

Description

Magerastsonde für die Bestimmung der Sauers toffkonzentration in Ab gasen Lean-rest probe for the determination of the oxygen concentration in exhaust gases
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung betrifft eine Magerastsonde für die Bestimmung der Sauerstoffkonzentration in Abgasen, insbesondere den Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs. The invention relates to a lean-back probe for the determination of the oxygen concentration in exhaust gases, in particular the exhaust gases of internal combustion engines according to the preamble of the main claim.
Es ist allgemein bekannt, zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes in Abgasen, insbes ondere von Verbrennungskraftmaschinen , Meß fühle r oder sog. λ-Sonden mit mindestens einer Meßzelle mit einer dem Abgas ausgesetzten Elektrode und einer normalerweise der Luft ausgesetzten Elektrode, der sog. Referenzelektrode, sowie einem Festelektrolyten zwischen den beiden Elektroden einzusetzen. It is generally known for determining the oxygen content in exhaust gases, in particular of internal combustion engines, measuring sensors or so-called λ probes with at least one measuring cell with an electrode exposed to the exhaust gas and an electrode normally exposed to air, the so-called reference electrode, and a solid electrolyte between the two electrodes.
Bekannte, derartige Meßfühler beruhen auf dem Prinzip der Sauerstoffkonzentrationskette mit ionenleitendem Festelektrolyten. Sie bestehen z. B. aus einem einseitig geschlossenem Rohr aus stabilisiertem Zirkondioxid, auf dessen äußerer, dem Abgas zugewandter Oberfläche sich eine poröse Platinschicht befindet, welche die Elektrode bildet und gleichzeitig eine möglichst weitgehende Einstellung des thermodynamischen Gleichgewichtes katalysiert. Die dem Vergleichsgas ausgesetzte Elektrode befindet sich im Innern des Rohres. Derartige Meßfühler oder λ-Sonden der sog. Known sensors of this type are based on the principle of the oxygen concentration chain with ion-conducting solid electrolytes. They exist e.g. B. from a tube closed on one side made of stabilized zirconium dioxide, on the outer surface facing the exhaust gas there is a porous platinum layer which forms the electrode and at the same time catalyzes the greatest possible adjustment of the thermodynamic equilibrium. The one The electrode exposed to reference gas is inside the tube. Such sensors or λ probes the so-called.
Fingerversion sind z. B. aus der DE-PS 28 52 647 und Finger versions are e.g. B. from DE-PS 28 52 647 and
29 13 633 sowie der DE-OS 27 11 880 bekannt. 29 13 633 and DE-OS 27 11 880 known.
Bei den sog. einzelligen, d. h. eine Nernstzelle aufweisenden λ-Sonden des beschriebenen Typs liegt das maximale Ausgangs signal bei λ = 1,02 bei ca. 60 mV, wie sich beispielsweise aus der Literaturstelle SAE Technical Paper Series 840141, Sonderdruck aus der Zeitschrift "Sensors and Actuators" SP 567, Fig. 11 ergibt. With the so-called. Unicellular, d. H. a Nernst cell λ probe of the type described, the maximum output signal at λ = 1.02 is approximately 60 mV, as can be seen, for example, from the SAE Technical Paper Series 840141, reprint from the journal "Sensors and Actuators" SP 567, 11 results.
Bei dem aus der DE-PS 27 18 907 bekannten Meßfühler sind beide Elektroden der Sauerstoffkonzentrations zelle mit geringem Abstand zueinander auf einem massiven, elektrisch isolierenden Trägerkörper hintereinander angeordnet, wobei sich zwischen den Elektroden ein Ober flächenbere ich des Festelektrolyten befindet. Aus der DE-PS 27 18 907 ist es auch bereits bekannt, Meßfühler mit mehreren in Reihe geschalteten Meßzellen herzustellen, wobei die einzelnen Meßzellen alternierend aufeinanderfolgende Elektroden- und Festelektrolytbereiche aufweisen und zu einer stabförmigen Meßzellenanordnung zusammengefaßt sind. Bei dieser Ausgestaltung erreicht der Meßfühler nicht nur sehr schnell seine Arbeitstemperatur, sondern liefert durch die Serienschaltung mehrerer Meßzellen auch eine erhöhte Ausgangsspannung, welche einfacher auszuwerten ist als die Ausgangsspannung einer einzigen Meßzelle und womit ein Abfall der Ausgangs Spannung durch Alterungsprozesse meßtechnisch besser beherrscht werden kann. In the sensor known from DE-PS 27 18 907, both electrodes of the oxygen concentration cell are arranged one behind the other on a massive, electrically insulating carrier body, with an upper surface area of the solid electrolyte between the electrodes. From DE-PS 27 18 907 it is also known to produce sensors with a plurality of measuring cells connected in series, the individual measuring cells alternately having successive electrode and solid electrolyte regions and being combined to form a rod-shaped measuring cell arrangement. With this configuration, the sensor not only reaches its working temperature very quickly, but also provides an increased output voltage through the series connection of several measuring cells, which is easier to evaluate than the output voltage of a single measuring cell, and with which a drop in the output voltage due to aging processes can be better controlled.
Es ist ferner bekannt, zur Bestimmung des λ-Wertes von Gasgemischen planare Abgassonden zu verwenden, die sich in besonders kostengünstiger Weise in Keramikfolien- und Siebdrucktechnik herstellen lassen. Verwiesen wird diesbezüglich beispielsweise auf die EP-A 0 188 900 und 0 142 993 sowie die DE-OS 30 17 947 und 35 43 759. Zweckmäßig verwendet man dabei Keramikfolien auf Basis von ZrO2, CeO2, HfO2 und ThO2. Der Grund, weshalb ZrO2-, CeO2-, HfO2- und ThO2 -Formkörper als Festelektrolyte verwendbar sind, beruht auf dem Vorhandensein von Sauerstoffionenleerstellen als It is also known to use planar exhaust gas probes to determine the λ value of gas mixtures, which can be produced in a particularly cost-effective manner using ceramic film and screen printing technology. In this regard, reference is made, for example, to EP-A 0 188 900 and 0 142 993 and DE-OS 30 17 947 and 35 43 759. It is useful to use ceramic films based on ZrO 2 , CeO 2 , HfO 2 and ThO 2 . The reason why ZrO 2 , CeO 2 , HfO 2 and ThO 2 moldings can be used as solid electrolytes is due to the presence of oxygen ion vacancies as
Folge des Zusatzes von Stabilisatoren, wie z. B. Ca2+ und Y3+. Ein gewisses Problem bei der Herstellung elektrochemischer Meßfühler und Sonden für die Bestimmung des Result of the addition of stabilizers, such as. B. Ca 2+ and Y 3+ . A certain problem in the manufacture of electrochemical sensors and probes for determining the
Sauerstoff gehaltes in Gasen, insbesondere in den Abgasen von Brennkraftmaschinen besteht darin, daß die Festelektrolytsubstrate vor einer elektrolytischen Zersetzung infolge einer zu hohen Strombelastung oder vor Kurzschlüssen bzw. Oxygen content in gases, especially in the exhaust gases of internal combustion engines, consists in the solid electrolyte substrates being subject to electrolytic decomposition as a result of an excessive current load or short circuits or
vor einer Kopplung verschiedener galvanischer Kreise durch Anordnung von isolierenden Zwischenschichten geschützt werden müssen. So ist es z. B. bekannt, als isolierende Zwischenschichten keramische Aluminiumoxidschichten zu verwenden. must be protected from coupling different galvanic circuits by arranging insulating intermediate layers. So it is z. B. is known to use ceramic aluminum oxide layers as insulating intermediate layers.
Aus der GB-PS 1 048 069 und der EP-A 0 115 148 ist es ferner bekannt, den elektrischen Widerstand keramischer Materialien auf Basis von stabilisiertem ZrO2, HfO2, CeO2 bzw. ThO2 durch zusätzlichen Einbau von fünfwertigen Metallionen, wie z. B. Nb5+ - und Ta5+ -Ionen in das Wirts gitter zu erhöhen, da sich mit ihnen die O2- -Leerstellen-Konzentration reduzieren läßt. From GB-PS 1 048 069 and EP-A 0 115 148 it is also known to improve the electrical resistance of ceramic materials based on stabilized ZrO 2 , HfO 2 , CeO 2 or ThO 2 by additional incorporation of pentavalent metal ions, such as e.g. B. Nb 5+ and Ta 5+ ions in the host lattice, since they can be used to reduce the O 2 vacancy concentration.
Aus der DE-OS 37 26 479 ist ferner ein Verfahren zur Erzeugung von elektrisch isolierenden Bereichen oder Schichten in oder auf O2- -Ionen leitenden, mit 3- oder niedriger- wertigen Kationen dotierten Festelektrolyten bekannt, bei dem man auf die elektrisch zu isolierenden Bereiche des From DE-OS 37 26 479 a method for producing electrically insulating areas or layers in or on O 2- ions conductive solid electrolytes doped with trivalent or lower-valent cations is known, in which one insulates electrically Areas of the
Festelektrolyten eine Suspension oder Paste mit einer Verbindung mit einem oder mehreren 5- oder höherwertigen Kationen aufträgt und die 5- oder höherwertigen Kationen durch Erhitzen in den Festelektrolyten eindiffundieren läßt. Das Solid electrolyte applies a suspension or paste with a compound with one or more 5- or higher-valent cations and allows the 5- or higher-valent cations to diffuse into the solid electrolyte by heating. The
Verfahren kann vorteilhaft angewendet werden, wenn solche Verbindungen mit 5- oder höherwertigen Kationen Suspensionen oder Pasten für z. B. Leiterbahnen oder Durchkontaktierungen zugesetzt werden, um die sich herum beim Sinterprozeß eine Isolationsschicht bilden soll. Method can be used advantageously if such Compounds with 5- or higher-value cations suspensions or pastes for e.g. B. conductor tracks or plated-through holes around which an insulation layer is to be formed during the sintering process.
Nachteilig an den bekannten Magerast- oder λ-Sonden des Standes der Technik ist, daß das Ausgangssignal vergleichsweise gering ist. Nachteilig an den bekannten Magerastsonden der Fingerversion ist ferner, daß die Heizleistung relativ groß ist. A disadvantage of the known lean-back or λ probes of the prior art is that the output signal is comparatively low. Another disadvantage of the known lean-back probes of the finger version is that the heating power is relatively large.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Eine erfindungs gemäße Magerastsonde mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat gegenüber einer Einfach-Magerastsonde wesentliche Vorteile. So weist sie zunächst gegenüber einer Einfach-Magerastsonde ein vielfach höheres Ausgangssignal auf. Es wurde gefunden, daß, werden erfindungs gemäß mehrere λ-Sonden hintereinander geschalten, sich die Ausgangssignale der einzelnen Sonden addieren. So erzielt man beispielsweise mit sechs in Serie geschalteten einzelnen Sonden praktisch die 6 fache Ausgangs Spannung einer einfachen Nernstzelle. Da jede λ-Sonde mit enger Toleranz ein definiertes Ausgangssignal liefert, wird die Reproduzierbarkeit des Ausgangssignals deutlich besser als die von bisher bekannten Grenzstromsonden. Die Auswertung des Signals kann dabei in üblicher und bekannter Weise erfolgen. Da die A lean-back probe according to the invention with the features of the main claim has significant advantages over a single lean-back probe. For example, it initially has a much higher output signal than a single lean-to-notch probe. It has been found that, if several λ probes are connected in series according to the invention, the output signals of the individual probes add up. For example, with six individual probes connected in series, you can achieve practically 6 times the output voltage of a simple Nernst cell. Since each λ probe delivers a defined output signal with a close tolerance, the reproducibility of the output signal becomes significantly better than that of previously known limit current probes. The signal can be evaluated in a customary and known manner. Since the
Sonde ein Spannungssignal liefert, ist eine direkte Auswertung mit Mikroprozessoren möglich. Die Ansprechzeit entspricht der bekannter λ-Sonden und ist damit deutlich schneller als die von bisher bekannten Grenzstromsonden, bei denen Diffusionsprozesse geschwindigkeitsbestimmend sind. Gegenüber einer Magerastsonde in Fingerversion ist die Heizleistung durch den direkten Kontakt der Heizschicht mit der Keramik erheblich verringert. Schließlich ist bei einer erfindungs gemäßen Magerastsonde eine genaue Temperaturregelung über einen Heizwiderstand oder über den Innenwiderstand der Nerastzellen möglich. If a probe delivers a voltage signal, direct evaluation with microprocessors is possible. The response time corresponds to that of the known λ probes and is therefore significantly faster than that of previously known limit current probes, in which diffusion processes determine the speed. Compared to a lean-foot probe in the finger version, the heating power is considerably reduced by the direct contact of the heating layer with the ceramic. Finally With a lean-break probe according to the invention, precise temperature control is possible via a heating resistor or via the internal resistance of the nerast cells.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht die Magerastsonde aus mindestens zwei, vorzugsweise vier und insbesondere vier bis sechs in Reihe geschalteten Nernstzellen oder Einzelsonden, die mittels gasdichter According to an advantageous embodiment of the invention, the lean-toe probe consists of at least two, preferably four and in particular four to six Nernst cells or individual probes connected in series, which are gas-tight
Kontaktierungen hintereinander geschaltet sind. Die Gasdichtheit wird dabei dadurch erreicht, daß die Durchkontaktierungslöcher in bekannter Laminiertechnik durch einen Foliendichtrahmen von oben her abgedeckt werden. Um Meßsignal Verfälschungen durch Leckströme gering zu halten, werden die einzelnen Nernstzellen ausreichend weit voneinander angeordnet (Abstand z. B. > 5 x Festelektrolytdicke) und/oder es werden elektrisch isolierende Bereiche zwischen den Contacts are connected in series. The gas tightness is achieved in that the plated-through holes are covered in a known lamination technique by a foil sealing frame from above. In order to keep measurement signal falsifications caused by leakage currents low, the individual Nernst cells are arranged sufficiently far apart (distance, for example,> 5 x solid electrolyte thickness) and / or there are electrically insulating areas between the
Nernstzellen durch Aufbringen von elektrisch isolierendenNernst cells by applying electrically insulating
Schichten, z. B. Al2O3-Schichten, oder durch Eindiffundieren von z. B. Nb5+ oder Ta5+ in den Festelektrolyten geschaffen, um eine O2- -Ionenleitung zu unterdrücken, wie es beispielsweise aus der DE-OS 37 26 479 bekannt ist. Layers, e.g. B. Al 2 O 3 layers, or by diffusing z. B. Nb 5+ or Ta 5+ created in the solid electrolyte to suppress an O 2- ion line, as is known for example from DE-OS 37 26 479.
Gemäß einer zweiten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Anordnung der einzelnen Nernstzellen in sog. "Janus-Form". Magerastsonden, in denen die einzelnen Nernstzellen "janusartig" angeordnet sind, sind solche, die nach beiden Seiten ein gleiches oder praktisch gleiches According to a second advantageous embodiment of the invention, the individual Nernst cells are arranged in a so-called "Janus shape". Lean-rest probes, in which the individual Nernst cells are arranged in a "Janus-like" manner, are those that are the same or practically the same on both sides
Aussehen zeigen und z. B. in den Figuren 4 - 6 beispielsweise dargestellt sind. Besondere Vorteile der Janus- Anordnung der Nernstzellen ergeben sich aus der doppelten Elektrodenfläche bei gleichem Abstand der Nernstzellen. Show appearance and z. B. are shown in Figures 4-6, for example. Special advantages of the Janus arrangement of the Nernst cells result from the double electrode area with the same distance between the Nernst cells.
Einander gegenüberliegende Nernstzellen können dabei durch ein Isolationsschichtensystem des Heizers ober durch ein entsprechendes Schichtsystem bei Ausführung ohne Heizer weitgehend galvanisch entkoppelt werden. Die Position der Sonde im Abgasstrom ist dabei von geringem Einfluß. Die Heizleistung läßt sich leicht auf den Elektrodenbereich konzentrieren. In vorteilhafter Weise ist bei einer Janus- Anordnung der Nernstzellen auch eine Zweifach-Luftreferenz- Anordnung möglich. In diesem Falle kann auf Durchkontaktierungen im Bereich der Sensorzellen verzichtet werden. Opposing Nernst cells can be connected through an insulation layer system of the heater corresponding layer system can be largely galvanically decoupled if the heater is not used. The position of the probe in the exhaust gas flow is of little influence. The heating power can easily be concentrated on the electrode area. A double air reference arrangement is also advantageously possible with a Janus arrangement of the Nernst cells. In this case, plated-through holes in the area of the sensor cells can be dispensed with.
Zur Herstellung erfindungs gemäßer Magerastsonden eignen sich vergleichsweise dünne Keramikfolien auf Basis von Comparatively thin ceramic foils based on are suitable for the production of lean-back probes according to the invention
Oxiden vierwertiger Metalle, wie insbesondere ZrO2, CeO2, HfO2 und ThO2, mit einem bestimmten Gehalt an zweiwertigen Erdalkaliόxiden und/oder vorzugsweise dreiwertigen Oxiden der seltenen Erden bzw. an Yttriumoxid mit einer Stärke von vorzugsweise 0,1 bis 0,6 mm, insbesondere 0,25 bis Oxides of tetravalent metals, such as in particular ZrO 2 , CeO 2 , HfO 2 and ThO 2 , with a certain content of divalent alkaline earth metal oxides and / or preferably trivalent oxides of rare earths or yttrium oxide with a strength of preferably 0.1 to 0.6 mm, in particular 0.25 to
0,3 mm, die nach bekannten Dickschichttechniken mit den Elektroden, dazugehörigen Leiterbahnen usw. bedruckt, Stanzoperationen unterworfen, zusammenlaminiert und gesintert werden können. 0.3 mm, which can be printed with the electrodes, associated conductor tracks etc. using known thick-film techniques, subjected to punching operations, laminated together and sintered.
Der Referenzkanal z. B. kann in bekannter Weise durch Ausstanzen oder durch Aufdrucken einer beim Sinterprozeß abdampfbaren oder ausbrennbaren Schicht erzeugt werden. Zur Erzeugung derartiger Schichten lassen sich übliche bekannte Hohl raumbildner verwenden, z. B. organische Verbindungen, beispielsweise auf Polyurethanbasis, oder Theobromin, Salze, wie z. B. Ammoniumcarbonat oder Thermalrußpulver. The reference channel z. B. can be produced in a known manner by punching or by printing a layer which can be evaporated or burned out during the sintering process. To produce such layers, customary known cavity formers can be used, for. B. organic compounds, for example based on polyurethane, or theobromine, salts, such as. B. ammonium carbonate or thermal carbon black powder.
Durchkontaktierungs löcher können durch einfaches Ausstanzen erzeugt werden. Die Isolierung der Durchkontaktierungs- löcher kann z. B. mittels einer isolierenden AI2O3-Schicht oder mittels einer Suspension oder Paste erfolgen, wie man sie zur Ausbildung der Leiterbahnen verwendet, der jedoch ein oder mehrere Verbindungen mit einem 5- ober höherwer tigen Kation zugesetzt wird, das man beim sich an den Via holes can be created by simply punching them out. The isolation of the via holes can, for. B. by means of an insulating Al 2 O 3 layer or by means of a suspension or paste, as is used to form the conductor tracks, but one or more connections with a 5- upper werwer term cation is added, which is found in the
Laminierprozeß anschließenden Sinterprozeß bei Temperaturen bis zu 1600 °C, vorzugsweise 1350 bis 1500 ºC in das Festelektrolytsubstrat eindiffundieren läßt.  Laminating process subsequent sintering process at temperatures up to 1600 ° C, preferably 1350 to 1500 ° C can diffuse into the solid electrolyte substrate.
Zur Erzeugung der Elektroden der einzelnen Nernstzellen sowie der dazugehörigen Leiterbahnen werden vorzugsweise in Dickschichttechnik verarbeitbare Pasten auf Edelmetallbasis, insbesondere Platinbasis oder Edelmetall-Cermetbasis, insbesondere Platin-Cermetbasis verwendet. Derartige Pasten können in bekannter Weise unter Verwendung von organischen Bindemitteln und/oder Haftverbesserern , Weichmachern und organischen Lösungsmitteln hergestellt werden. To generate the electrodes of the individual Nernst cells and the associated conductor tracks, pastes based on noble metal, in particular platinum-based or noble metal-cermet-based, in particular platinum-cermet-based, are preferably used in thick-film technology. Such pastes can be produced in a known manner using organic binders and / or adhesion promoters, plasticizers and organic solvents.
Beispielsweise können die Elektroden und dazugehörigen For example, the electrodes and associated ones
Leiterbahnen aus einem Gemisch aus 60 Vol.-% Pt und 40 Conductor tracks made from a mixture of 60 vol.% Pt and 40
Vol.-% von mit 4 Mol-% stabilisiertem YSZ bestehen. Den zur Ausbildung der Leiterbahnen verwendeten Pasten können % By volume of YSZ stabilized with 4 mol%. The pastes used to form the conductor tracks can
wiederum Verbindungen mit einem 5- oder höherwertigen Kation zugesetzt werden, um isolierende Bereiche zu schaffen. again compounds with a 5- or higher-valent cation can be added to create insulating regions.
Die Isolierung der Leiterbahnen oder Elektrodenzuführungen, der elektrischen Verbindung zwischen den einzelnen Elektroden einschließlich der Durchkontaktierungen sowie falls vorhanden der Heizschicht, erfolgt in zweckmäßiger Weise mit einer Pt-Nb2O5-Mischung, wie sie beispielsweise aus der The insulation of the conductor tracks or electrode feeds, the electrical connection between the individual electrodes including the plated-through holes and, if present, the heating layer is expediently carried out using a Pt-Nb 2 O 5 mixture, such as that obtained from the
DE-OS 37 26 479 bekannt ist. DE-OS 37 26 479 is known.
Die zur Herstellung einer erfindungs gemäßen Magerastsonde benötigten Folien lassen sich in vorteilhafter Weise mit interlaminaren Bindern, z. B. auf YSZ-Basis zusammenlaminieren. The films required for the production of a lean-back probe according to the invention can be advantageously used with interlaminar binders, e.g. B. laminate together on a YSZ basis.
Der Laminatverband wird anschließend gesintert, z. B. durch 1- bis 10-stündiges Erhitzen auf Temperaturen von 1350 bis 1500 °C. Nach, gegebenenfalls jedoch auch bereits vor Durch führung des Sinterprozesses können im Bereich der Durchkontaktierungslöcher elektrische Kontaktflächen aufgedruckt werden. The laminate dressing is then sintered, e.g. B. by heating for 1 to 10 hours at temperatures of 1350 to 1500 ° C. After, but possibly also before The sintering process can be printed with electrical contact areas in the area of the via holes.
Zeichnung drawing
Die Figuren dienen der näheren Erläuterung der Erfindung. Im einzelnen sind schematisch dargestellt in: The figures serve to explain the invention in more detail. The following are shown schematically in:
Fig. 1 eine Magerastsonde nach der Erfindung mit einfacher Fig. 1 a lean notch probe according to the invention with simpler
Reihenschaltung der Nernstzellen im Schnitt;  Series connection of the Nernst cells in section;
Fig. 2 die Magerastsonde gemäß Fig. 1 in Draufsicht; FIG. 2 shows the lean-to-notch probe according to FIG. 1 in plan view;
Fig. 3 das Layout einer Magerastsonde nach der Erfindung des in Fig. 1 und 2 dargestellten Typs; 3 shows the layout of a lean-to-notch probe according to the invention of the type shown in FIGS. 1 and 2;
Fig. 4 eine Magerastsonde nach der Erfindung mit "Janus- Anordnung" der Nernstzellen im Schnitt; Fig. 4 shows a lean-break probe according to the invention with "Janus arrangement" of the Nernst cells in section;
Fig. 5 das Layout einer Magerastsonde nach der Erfindung des in Fig. 4 dargestellten Typs; 5 shows the layout of a lean-to-notch probe according to the invention of the type shown in FIG. 4;
Fig. 6 eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung einer Fig. 6 shows a further advantageous embodiment of a
Magerastsonde nach der Erfindung mit einer "Janus- Anordnung" der Nernstzellen ohne Durchkontaktierungen im Schnitt;  Lean-break probe according to the invention with a "Janus arrangement" of the Nernst cells without through-contacts on average;
Fig. 7 eine perspektivische Darstellung eines Teiles einer Fig. 7 is a perspective view of part of a
Magerastsonde nach der Erfindung gemäß Fig. 6;  Lean-break probe according to the invention shown in FIG. 6;
Fig. 8 eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung einer Fig. 8 shows a further advantageous embodiment of a
Magerastsonde nach der Erfindung ohne Durchkontaktierungen mit seitlichen Kanälen zur Versorgung eines Teiles der Elektroden mit Luft und Abgas. Bei der in den Fig. 1 und 2 beispielsweise dargestellten Magerastsonde nach der Erfindung handelt es sich um eine aus Folien 1, 2, 3 und 4 hergestellte Sonde mit sechs in Reihe geschalteten Nernstzellen mit den dem Abgas ausgesetzten Außenelektroden E1 bis E6 sowie den im Referenzkanal 5 angeordneten Referenzelektroden E7 bis E12. Lean-break probe according to the invention without through-contacts with lateral channels for supplying part of the electrodes with air and exhaust gas. 1 and 2, according to the invention, is a probe made of foils 1, 2, 3 and 4 with six series-connected Nernst cells with the external electrodes exposed to the exhaust gas E 1 to E 6 and the Reference electrodes E 7 to E 12 arranged in reference channel 5.
Die einzelnen Elektroden sind auf die Festelektrolytfolie 2 aufgedruckt und gegenüber dieser durch zunächst aufgebrachte Isolierschichten, z. B. auf Al2O3 -Basis, elektrisch isoliert. Die Folie 2 weist Durchkontaktierungen 6 mit elektrischen Isolierungen auf, die eine galvanische Verbindung der Elektroden E1-E8, E2-E9, E3-E10, E4-E11 und E5-E12 schaffen. The individual electrodes are printed on the solid electrolyte film 2 and compared to this by first applied insulating layers, for. B. based on Al 2 O 3 , electrically isolated. The film 2 has plated-through holes 6 with electrical insulation, which create a galvanic connection of the electrodes E 1 -E 8 , E 2 -E 9 , E 3 -E 10 , E 4 -E 11 and E 5 -E 12 .
Die Außenelektrode E6 ist an die Leiterbahn 7 und die The outer electrode E 6 is on the conductor track 7 and
Referenzelektrode E7 ist an die Leiterbahn 8 angeschlossen. Auf die Folie 4 ist der Heizer 9 mit dem Heieranschluß 10 aufgedruckt. Die Außenelektroden E1 bis E6 sind mit einer porösen Abdeckung 11, z. B. auf Al2O3- oder Mg-Spinellbasis, versehen. Die Leiterbahnen 7 und 8 sind von isolierenden Bereichen umgeben, wie in Fig. 2 durch die gestrichelt gezeichneten Linien angedeutet wird. Reference electrode E 7 is connected to the conductor track 8. The heater 9 with the Heier connection 10 is printed on the film 4. The outer electrodes E 1 to E 6 are covered with a porous cover 11, e.g. B. based on Al 2 O 3 or Mg spinel. The conductor tracks 7 and 8 are surrounded by insulating regions, as is indicated in FIG. 2 by the dashed lines.
Der Luftreferenzkanal 5 kann eine poröse Füllung aufweisen. Derartige poröse Füllungen, z. B. auf Al2O3- oder ZrO2- Basis sind bekannt. The air reference channel 5 can have a porous filling. Such porous fillings, e.g. B. based on Al 2 O 3 or ZrO 2 are known.
Bei der in Fig. 3 dargestellten, der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungs form sehr ähnlichen Ausführungsform ist in der Folie 1 für die Erzeugung der Abdeckung 11 eine Öffnung 12 vorgesehen. Die Abdeckung ist so beschaffen, daß sie die Elektroden E13 bis E18 schützt, jedoch den In the embodiment shown in FIG. 3, which is very similar to the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, an opening 12 is provided in the film 1 for producing the cover 11. The cover is designed so that it protects the electrodes E 13 to E 18 , but the
Zutritt des Abgases zu den Elektroden ermöglicht. In vorteilhafter Weise weist die Folie 1 bei der in Fig. 3 dargestellten Ausfühüungs form ferner eine Öffnung 13 zum Referenzkanal 5 auf, um den Diffusionswiderstand zu verringern. Eine entsprechende Öffnung 13' befindet sich auch in der Folie 2, aus der ferner ein Durchkontakierungsloch 14 für die elektrische Verbindung der Leiterbahn 15 mit dem Anschluß 16 ausgestanzt ist. Die Elektrode E13 ist über die Leiterbahn 17 an den Anschluß 16' angeschlossen und die Allows access of the exhaust gas to the electrodes. Advantageously, the film 1 in the embodiment shown in FIG. 3 also has an opening 13 to the reference channel 5 in order to reduce the diffusion resistance. A corresponding opening 13 ′ is also located in the film 2, from which a through hole 14 for the electrical connection of the conductor track 15 to the connection 16 is also punched out. The electrode E 13 is connected via the conductor track 17 to the connection 16 'and the
Elektrode E24 an die Leiterbahn 15. Im Falle der in Fig. 3 dargestellten Ausführungs form weist die Folie 3 einen ausgestanzten Referenzkanal 5 auf. Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der Kanal jedoch auch durch Aufdrucken eines Hohlraumbildners des bereits erwähnten Typs und Zersetzen oder Verbrennen desselben während des später durchzuführenden Sinterprozesses erzeugt werden. Die Sonde weist ferner ein Heizerelement bestehend aus der Folie 4 mit aufgedrucktem Heizer 9, Durchkontaktierungslöchern 19 und Anschlüssen 20 und 20' auf. Die Verbindung der einzelnen Folien miteinander erfolgt durch Laroinierung mittels Schichten 21, 21' und 21" aus interlaminarem Binder, wie er üblicherweise zur Herstellung planarer Sonden auf Festelektrolytbasis verwendet wird. Electrode E 24 to the conductor track 15. In the case of the embodiment shown in FIG. 3, the film 3 has a punched-out reference channel 5. According to another advantageous embodiment of the invention, however, the channel can also be produced by printing on a cavity former of the type already mentioned and decomposing or burning the same during the sintering process to be carried out later. The probe also has a heater element consisting of the film 4 with a printed heater 9, through holes 19 and connections 20 and 20 '. The individual foils are connected to one another by laroining by means of layers 21, 21 'and 21 "of interlaminar binder, as is usually used for the production of planar probes based on solid electrolytes.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verwendet man zur Herstellung einer Magerastsonde des in Fig. 3 dargestellten Typs Folien auf Basis von mit Y2O3 stabilisiertem Zirkondioxid, sog. YSZ-Folien mit z. B. 4 Mol-% According to an advantageous embodiment of the invention, films based on zirconium dioxide stabilized with Y 2 O 3 , so-called YSZ films with z. B. 4 mol%
Y2O3. Y 2 O 3 .
Die Abdeckung der Außenelektroden kann z. B. durch Einlegen einer porös sinternden ZrO2-Folie oder durch Eindrucken einer Al2O3-haltigen porösen Engobeschicht in die vorgesehene The cover of the outer electrodes can e.g. B. by inserting a porous sintering ZrO 2 film or by impressing an Al 2 O 3 -containing porous engobe layer in the intended
Öffnung 12 oder mittels einer plasmagespritzten Mg-Spinellschicht erfolgen. Außenelektroden und Referenzelektroden können die für bekannte planare Sonden übliche Zusammensetzung haben und somit beispielsweise aus Edelmetall-Cermet- Elektroden bestehen, z. B.Platin-Cermet-Elektroden, bei spielsweise mit 60 Vol-% Pt und 40 Vol.-% YSZ (mit 4 Mol-% Y2O3). Opening 12 or by means of a plasma-sprayed Mg spinel layer. Outer electrodes and reference electrodes can have the usual composition for known planar probes and thus consist for example of noble metal cermet electrodes, e.g. B. Platinum cermet electrodes, at for example with 60 vol% Pt and 40 vol% YSZ (with 4 mol% Y 2 O 3 ).
Die Isolierung der Elektroden gegenüber den Foliensubstraten und die Schaffung isolierender Bereiche zwischen den einzelnen Nernstzellen kann in vorteilhafter Weise nach dem aus der DE-OS 37 26 479 bekannten Verfahren erfolgen, wonach auf die elektrisch zu isolierenden Bereiche des Festelektrolytsubstrates eine Suspension oder Paste mit mindestens einer Verbindung mit einem oder verschiedenen 5- oder The insulation of the electrodes from the film substrates and the creation of insulating areas between the individual Nernst cells can advantageously be carried out according to the method known from DE-OS 37 26 479, after which a suspension or paste with at least one is applied to the areas of the solid electrolyte substrate to be electrically isolated Connection with one or different 5- or
höherwertigen Kationen aufgetragen und die 5- oder höherwertigen Kationen durch Erhitzen in das Festelektrolytsubstrat eindiffundieren gelassen wird. higher-value cations are applied and the 5- or higher-value cations are allowed to diffuse into the solid electrolyte substrate by heating.
Beispielsweise lassen sich zur Ausbildung der Isolierungen 22 22' und 22" Nb2O5-Suspensionen mit 5 Mol-% ZrO2 verwenden. For example, 22 22 'and 22 "Nb 2 O 5 suspensions with 5 mol% ZrO 2 can be used to form the insulations.
Die elektrische Isolierung der Leiterbahnen gegenüber den Festelektrolytfolien kann ebenfalls nach dem aus der DE-OS 37 26 479 bekannten Verfahren erfolgen, indem man den zum Druck der Leiterbahnen oder Anschlüsse verwendeten Massen oder den Durchkontaktierungsmassen eine oder mehrere Verbindungen mit einem oder verschiedenen 5- oder höherwertigen Kationen des erwähnten Typs zusetzt. The electrical insulation of the conductor tracks from the solid electrolyte films can also be carried out according to the method known from DE-OS 37 26 479 by adding one or more compounds with one or different 5- or higher-valued compounds to the materials used to print the conductor tracks or connections or the via-compound materials Add cations of the type mentioned.
Die Schichten aus interlaminaren Binder, die zum Zusammenlaminieren der einzelnen Folien verwendet werden, haben die übliche bekannte Zusammensetzung, d. h. sie können beispielsweise aus einer YSZ-Masse mit 4 Mol-% Y2O3 bestehen. The layers of interlaminar binder that are used to laminate the individual films together have the usual known composition, ie they can consist, for example, of a YSZ composition with 4 mol% of Y 2 O 3 .
Das Zusammenlaminieren und Sintern der zusammengefügten Laminating and sintering the joined together
Folien erfolgt ebenfalls in für die Herstellung planarer Sonden bekannter Weise, z. B. durch 0,5- bis 3-stündiges Erhitzen auf eine Temperatur von 1200 bis 1400 °C. Die in Fig. 4 im Schnitt dargestellte Magerastsonde nach der Erfindung in Janusform weist vier Nernstzellen auf. Foils are also made in a manner known for the production of planar probes, e.g. B. by heating for 0.5 to 3 hours to a temperature of 1200 to 1400 ° C. The lean-rest probe shown in section in FIG. 4 according to the invention in Janus form has four Nernst cells.
Erfindungs gemäße Magerastsonden in "Janusform" können jedoch auch aus eben so viel einzelnen Nernstzellen aufgebaut sein, wie die in den Fig. 1 - 3 dargestellte Ausführungs form einer erfindungs gemäßen Magerastsonde mit einfacher Reihenschaltung der Nernstzellen. Dies bedeutet, daß eine erfindungs gemäße Magerastsonde in Janusform beispielsweise auch aus sechs oder acht oder noch mehr einzelnen Nernstzellen aufgebaut sein kann. Invention lean-throated probes in "Janus shape" can, however, also be constructed from just as much individual Nernst cells as the embodiment shown in FIGS. 1-3 of a lean-throated probe according to the invention with a simple series connection of the Nernst cells. This means that a lean-back probe according to the invention in Janus form can also be constructed, for example, from six or eight or even more individual Nernst cells.
Die in Fig. 4 beispielsweise dargestellte Ausführungs form besteht aus den Festelektrolytfolien 1', 2', 3' und 4' mit den aus den Hlektroden E25-E26; E27-E28, E29-E30 und The embodiment shown in FIG. 4, for example, consists of the solid electrolyte foils 1 ', 2', 3 'and 4' with the E 25 -E 26 electrodes; E 27 -E 28 , E 29 -E 30 and
E31-E32 gebildeten Nernstzellen. Zwischen den Nernstzellen E25-E26 und E27-E28 einerseits und den Nernstzellen E29-E30 und E3132 andererseits befindet sich der Luftreferenzkanal 5, über den die Referenzelektroden mit Luft versorgt werden und der über den Dichterahmen 40 abgedichtet ist. Im Luftreferenzkanal 5 befindet sich der in ein porös isolierendes Material, z. B. poröses Al2O3 eingebettete Heizer 9. Die Elektrode E25 ist mit der Elektrode E28 über die E 31 -E 32 formed Nernst cells. Between the Nernst cells E 25 -E 26 and E 27 -E 28 on the one hand and the Nernst cells E 29 -E 30 and E 3132 on the other hand there is the air reference channel 5 via which the reference electrodes are supplied with air and via the sealing frame 40 is sealed. In the air reference channel 5 is in a porous insulating material, for. B. porous Al 2 O 3 embedded heater 9. The electrode E 25 is with the electrode E 28 on the
Durchkontaktierung 24 und die Elektrode E29 mit der Elektrode E32 über die Durchkontaktierung 25 galvanisch verbunden. Vias 24 and electrode E 29 are electrically connected to electrode E 32 via vias 25.
Ferner ist die Elektrode E26 über die Durchkontaktierung 26 mit der Elektrode E30 galvanisch verbunden. Die gegenüber den Festelektrolytfolien elektrisch isolierten Leiterbahnen 27 und 28 verbinden die Elektroden E27 bzw. B31 mit nicht dargestellten Anschlüssen, wobei die Leiterbahn 28 durch das Durchkontaktierungsloch 29 geführt wird. Die dem Abgas ausgesetzten Außenelektroden E25 und E27 sowie E30 und E32 weisen wie die Außenelektroden der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungs form poröse Abdeckungen 11 auf. Wie schematisch in Fig. 5 dargestellt, weisen die Festelektrolytfolien 1' und 4' Öffnungen 12 für Abdeckungen 11, wie im Falle der in den Fig. 1 - 3 dargestellten Ausführungs- form auf, die die Außenelektroden E25 und E27 bzw. E30 und E32 abdecken, jedoch den Zutritt des Abgases zu den Elektroden ermöglichen. Furthermore, the electrode E 26 is galvanically connected to the electrode E 30 via the plated-through hole 26. The conductor tracks 27 and 28, which are electrically insulated from the solid electrolyte foils, connect the electrodes E 27 and B 31 to connections (not shown), the conductor track 28 being guided through the via hole 29. The exposed to the exhaust gas outer electrodes E 25 and E 27 and E 30 and E 32 have like the outer electrodes of the embodiment shown in FIGS. 1 to 3 form porous covers 11. As shown schematically in FIG. 5, the solid electrolyte films 1 'and 4' have openings 12 for covers 11, as in the case of the embodiment shown in FIGS. 1-3, which have the outer electrodes E 25 and E 27 and E, respectively Cover 30 and E 32 , but allow the exhaust gas to enter the electrodes.
Die Folie 2' weist Durchkontaktierungslöcher 6 auf und ist auf einer Seite mit den Elektroden E25 und E27, der Leiterbahn 27 und den Anschlüssen 16 und 16' sowie auf der anderen Seite mit den Elektroden E26 und E28 sowie dem Anschluß 16" bedruckt. Die Isolierung der Elektroden gegenüber dem Foliensubstrat erfolgt wie im Falle der in den Fig. 1 - 3 dargestellten Ausführungs form durch nach dem Siebdruckverfahren erzeugte Isolierungen 22 und 22'. Im Falle der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungs form wird auf die den The film 2 'has plated-through holes 6 and is on one side with the electrodes E 25 and E 27 , the conductor track 27 and the connections 16 and 16' and on the other side with the electrodes E 26 and E 28 and the connection 16 " The electrodes are insulated from the film substrate, as in the case of the embodiment shown in FIGS. 1-3, by means of insulations 22 and 22 'produced by the screen printing process. In the case of the embodiment shown in FIGS the the
Elektroden E26 und E28 zugewandte Seite der Festelektrolytfolie 2- eine Schicht 30 aus einem interlaminaren Binder mit Aussparungen 31 und 32 aufgedruckt. Diese Schicht kann jedoch gegebenenfalls auch entfallen. Die Folie 3' ist in entsprechender Weise wie die Folie 1' auf einer Seite mit den Elektroden E29 und E31 sowie der Leiterbahn 28 und auf der anderen Seite mit den Elektroden E30 und E32 und den Anschlüssen 34 und 35 bedruckt. Electrodes E 26 and E 28 facing side of the solid electrolyte film 2- a layer 30 of an interlaminar binder with cutouts 31 and 32 are printed. However, this layer can optionally also be omitted. The film 3 'is printed in the same way as the film 1' on one side with the electrodes E 29 and E 31 and the conductor track 28 and on the other side with the electrodes E 30 and E 32 and the connections 34 and 35.
Die Durchkontaktierungslöcher 6 und 6' dienen der Erzeugung von Durchkontaktierungen 25 bzw. 26. Die mit Hilfe der Durchkontaktierungslöcher 6" und 6"' bewirkten Durchkontaktierungen stellen den elektrischen Kontakt zu den Anschlüssen 34 und 35 her. Zwischen die Folie 3' und die Folie 4' wird eine Schicht 36 aus interlaminarem Binder eingeführt. Zur Herstellung des Heizers und des Luftreferenzkanals dienen zwei porös sinternde Al2O3-Isolationsschichten 38 und 39 mit aufgedruckten, hermetisch abdichtenden Rahmen 40 und 41 auf Basis von mit Y2O3 stabilisiertem ZrO2. Der Heizer 9 kann dabei in Dickschichttechnik auf die Isolationsschicht 39 aufgedruckt werden. Zum Aufdruck geeignete Pasten sind z. B. Pasten auf Basis von Pt/Al2O3; Pt/Nb2O5 oder Pt/Al2O3/- Nb2O5-Cermet. Der Luftreferenzkanal 5 kann aus der Schicht 39 herausgestaπzt sein oder mittels eines Hohlraumbildners des bereits erwähnten Typs durch Aufdrucken einer entsprechenden Paste und Zersetzung oder Verbrennung des Hohlraumbildners während des Sinterprozesses erzeugt werden. Das Zusammenlaminieren und Sintern erfolgt wiederum in der für die Herstellung von planaren Sonden üblichen und bekannten Weise. The plated-through holes 6 and 6 'serve to produce plated-through holes 25 and 26, respectively. The plated-through holes produced with the aid of the plated-through holes 6 "and 6"' establish the electrical contact with the connections 34 and 35. A layer 36 of interlaminar binder is introduced between the film 3 'and the film 4'. Two porous sintering Al 2 O 3 insulation layers 38 and 39 with printed, hermetically sealing frames 40 and 41 based on ZrO 2 stabilized with Y 2 O 3 are used to produce the heater and the air reference channel. The heater 9 can are printed on the insulation layer 39 using thick-film technology. Pastes suitable for printing are e.g. B. pastes based on Pt / Al 2 O 3 ; Pt / Nb 2 O 5 or Pt / Al 2 O 3 / - Nb 2 O 5 cermet. The air reference channel 5 can be protruded from the layer 39 or can be generated by means of a cavity former of the type already mentioned by printing on an appropriate paste and decomposing or burning the cavity former during the sintering process. The lamination and sintering together is again carried out in the manner known and customary for the production of planar probes.
Für die in Fig. 6 schematisch dargestellte Ausführungs form mit einer "Janus"-Anordnung der Nernstzellen ist charakteristisch, daß sie keine Durchkontaktierungen aufweist. It is characteristic of the embodiment shown schematically in FIG. 6 with a "Janus" arrangement of the Nernst cells that it has no through-contacts.
Sie besteht im wesentlichen aus den vier Festelektrolytfolien 1, 2, 3 und 4, den die Nernstzelle oder λ-Sonde 1 bildenden Elektroden E33 und E36, den die Nernstzelle oder λ-Sonde 2 bildenden Elektroden E34 und E35 sowie den die Nernstzelle oder λ-Sonde 3 bildenden Elektroden E35 und E38 sowie dem Heizer 23, der gegenüber den Festelektrolytfolien 2 und 3, wie durch 43 angedeutet ist, elektrisch isoliert ist. Die Elektroden E33 und E35 sind an einen oberen und die Elektrode E37 ist an einen unteren Luftreferenzkanal angeschlossen und mit einer gasdichten Abdeckung 51 abgedeckt. Die Elektroden E34, E36 und E38 liegen am Abgas. It consists essentially of the four solid electrolyte foils 1, 2, 3 and 4, the electrodes E 33 and E 36 forming the Nernst cell or λ probe 1, the electrodes E 34 and E 35 forming the Nernst cell or λ probe 2 and the Nernst cell or λ probe 3 forming electrodes E 35 and E 38 and the heater 23, which is electrically insulated from the solid electrolyte foils 2 and 3, as indicated by 43. The electrodes E 33 and E 35 are connected to an upper and the electrode E 37 to a lower air reference channel and covered with a gas-tight cover 51. The electrodes E 34 , E 36 and E 38 are on the exhaust gas.
Letztere weisen vorzugsweise eine poröse Abdeckung 11 auf. Die Elektroden E33 und E38 sind an die Leiterbahnen 44 bzw. 45 angeschlossen. Die Elektroden E34 und E35 sowie die The latter preferably have a porous cover 11. The electrodes E 33 and E 38 are connected to the conductor tracks 44 and 45, respectively. The electrodes E 34 and E 35 as well as the
Elektroden E36 und E37 sind galvanisch verbunden. Fig. 7 veranschaulicht den Verlauf der Luftreferenzkanäle, über die die Referenzelektroden E33, E35 und E37 mit Luft versorgt werden. In Fig. 7 wurde der Heizer der besseren Obersicht halber weggelassen. Im Falle der in Fig. 8 schematisch dargestellten Ausführungsform mit Janus-Anordnung der Nernstzellen ist der isolierte Heizer im Gegensatz zu der in den Figuren 6 und 7 dargestellten Ausführungs form nicht mittig zwischen den Elektroden, sondern unterhalb der Elektroden angeordnet. Bei dieser Electrodes E 36 and E 37 are galvanically connected. FIG. 7 illustrates the course of the air reference channels via which the reference electrodes E 33 , E 35 and E 37 are supplied with air. In Fig. 7 the heater has been omitted for the sake of clarity. In the case of the embodiment schematically shown in FIG. 8 with the Janus arrangement of the Nernst cells, the insulated heater, in contrast to the embodiment shown in FIGS. 6 and 7, is not arranged centrally between the electrodes, but below the electrodes. At this
Heizeranordnung ist es erforderlich, einen Teil der Elektroden über seitliche Kanäle zu versorgen. Die Magerastsonde besteht im wesentlichen aus den Festelektrolytfolien 1, 2 und 3 sowie den die Heizereinheit bildenden Folien 4 und 4', den die erste Nernstzelle oder λ-Sonde bildenden It is necessary to supply a part of the electrodes via side channels to the heater arrangement. The lean-break probe essentially consists of the solid electrolyte foils 1, 2 and 3 and the foils 4 and 4 'forming the heater unit, which form the first Nernst cell or λ probe
Elektroden E39 und E42, den die zweite Nernstzelle oder λ-Sonde bildenden Elektroden E40 und E43 sowie den die Electrodes E 39 and E 42 , the electrodes E 40 and E 43 forming the second Nernst cell or λ probe, and the
dritte Nernstzelle oder λ-Sonde bildenden Elektroden E41 und E44. Die Elektroden E40 und E41 einerseits und E42 undthird Nernst cell or λ probe-forming electrodes E 41 and E 44 . The electrodes E 40 and E 41 on the one hand and E 42 and
E43 andererseits sind galvanisch miteinander verbunden. DieE 43, on the other hand, are galvanically connected to one another. The
Elektroden E39 und E44 weisen elektrische Anschlüsse 49 bzw. 50 auf. Electrodes E 39 and E 44 have electrical connections 49 and 50, respectively.
Die Versorgung der Elektroden E42 und E44 mit Abgas erfolgt über die seitlichen, eine poröse Füllung aufweisenden Kanäle 46 bzw. 47 und die Versorgung der Referenzelektrode E43 mit Luft erfolgt über den seitlichen Kanal 48. Diese seitlichen Kanäle können beispielsweise analog dem Referenzkanal 5 der in Fig. 3 dargestellten Ausführungs form hergestellt werden. The electrodes E 42 and E 44 are supplied with exhaust gas via the lateral channels 46 and 47, which have a porous filling, and the reference electrode E 43 is supplied with air via the lateral channel 48. These lateral channels can, for example, be analogous to the reference channel 5 the embodiment shown in Fig. 3 are made.
Die erfindungs gemäßen Magerastsonden können beispielsweise in Gehäuse des aus den DE-OS 32 06 903 und 35 37 051 bekannten Typs eingesetzt und zur Ermittlung der Sauerstoffkonzentration der Abgase von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. The lean-back detectors according to the invention can be used, for example, in housings of the type known from DE-OS 32 06 903 and 35 37 051 and can be used to determine the oxygen concentration of the exhaust gases from motor vehicles.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Magerastsonde für die Bestimmung der Sauerstoffkonzentration in Abgasen mit im Abstand voneinander auf 1. Lean-rest probe for determining the oxygen concentration in exhaust gases with a spacing from each other
Sauerstoffionen leitenden Festelektrolyten angeordneten, mindestens zwei in Reihe geschaltete Nernstzellen  Arranged oxygen ion-conducting solid electrolytes, at least two Nernst cells connected in series
bildenden Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus mindestens zwei elektrisch in Reihe geschalteten Nernstzellen in Folientechnik aufgebaut ist.  forming electrodes, characterized in that it is constructed from at least two Nernst cells electrically connected in series using film technology.
2. Magerastsonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der einzelnen Nernstzellen zueinander mindestens dem 3-fachen der Festelektrolytdicke entspricht und/oder daß zwischen den einzelnen Nernstzellen elektrisch isolierende Bereiche vorliegen. 2. Lean-break probe according to claim 1, characterized in that the distance between the individual Nernst cells corresponds to at least 3 times the solid electrolyte thickness and / or that there are electrically insulating regions between the individual Nernst cells.
3. Magerastsonde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der zum Aufbau der Sonde verwendeten 3. lean notch probe according to claim 2, characterized in that the thickness of the used to build the probe
Festelektrolytfolien bei 0,1 bis 0,6 mm liegt.  Solid electrolyte films is 0.1 to 0.6 mm.
4. Magerastsonde nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Nernstzellen mittels gasdichter Durchkontaktierungen in Reihe geschaltet sind. 4. lean-break probe according to one of claims 1 to 3, characterized in that the individual Nernst cells are connected in series by means of gas-tight plated-through holes.
5. Magerastsonde nach Anspruch 4, dadruch gekennzeichnet, daß die Durchkontaktierungslöcher durch eine gasdichte Keramikschicht abgedeckt sind. 5. Lean notch probe according to claim 4, characterized in that the via holes are covered by a gas-tight ceramic layer.
6. Magerastsonde nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 6. lean notch probe according to one of claims 1 to 5,
dadurch gekennzeichnet, daß sie aus vier bis sechs in Reihe geschalteten Nernstzellen aufgebaut ist.  characterized in that it is made up of four to six Nernst cells connected in series.
7. Magerastsonde nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus mindestens vier zusammenlaminierten Festelektrolytfolien mit integriertem Heizer aufgebaut ist, wobei die Nernstzellen von einer der vier Festelektrolytfolien gebildet werden. 7. Lean-break probe according to one of claims 1 to 6, characterized in that it is constructed from at least four solid electrolyte foils laminated together with an integrated heater, the Nernst cells being formed by one of the four solid electrolyte foils.
8. Magerastsonde nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch 8. lean rest probe according to claim 1, characterized by
eine 2-fache Luftreferenzanordnung ohne Durchkontaktierungen im Bereich der Sensorzellen.  a double air reference arrangement without vias in the area of the sensor cells.
PCT/DE1989/000613 1988-10-01 1989-09-29 A magerast-type probe for determining the oxygen concentration in exhaust gases WO1990003570A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019900701028A KR900702363A (en) 1988-10-01 1989-09-29 Excess air probe for measuring oxygen concentration in exhaust gas

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3833541A DE3833541C1 (en) 1988-10-01 1988-10-01
DEP3833541.7 1988-10-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1990003570A1 true WO1990003570A1 (en) 1990-04-05

Family

ID=6364252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE1989/000613 WO1990003570A1 (en) 1988-10-01 1989-09-29 A magerast-type probe for determining the oxygen concentration in exhaust gases

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR900702363A (en)
DE (1) DE3833541C1 (en)
WO (1) WO1990003570A1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6598596B2 (en) * 2001-09-28 2003-07-29 University Of Florida Solid state potentiometric gaseous oxide sensor
DE10221382A1 (en) * 2002-05-14 2003-12-04 Bosch Gmbh Robert Sensor for an electrochemical sensor
DE10223878A1 (en) * 2002-05-29 2003-12-11 Bosch Gmbh Robert Layer system and method for producing a layer system
DE102015223639A1 (en) * 2015-11-30 2017-06-01 Robert Bosch Gmbh Sensor element for detecting at least one property of a sample gas in a sample gas space

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2946775A1 (en) * 1979-11-20 1981-05-27 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim METHOD AND DEVICE FOR THE DETERMINATION OF THE OXYGEN CONTENT IN GASES, WHICH IS NOT INFLUENCED BY TEMPERATURE VARIATIONS
US4306957A (en) * 1979-07-28 1981-12-22 Nissan Motor Co., Ltd. Device for producing control signal for feedback control of air/fuel ratio
US4579643A (en) * 1983-11-18 1986-04-01 Ngk Insulators, Ltd. Electrochemical device

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2711880C2 (en) * 1977-03-18 1985-01-17 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Polarographic probe for measuring oxygen concentration and process for its manufacture
DE2718907C2 (en) * 1977-04-28 1984-04-12 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Sensor for determining the oxygen content in exhaust gases
DE2852647C2 (en) * 1978-12-06 1986-04-30 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Process for the production of a layer system on solid electrolytes for electrochemical applications
DE3017947A1 (en) * 1980-05-10 1981-11-12 Bosch Gmbh Robert ELECTROCHEMICAL SENSOR FOR DETERMINING THE OXYGEN CONTENT IN GAS AND METHOD FOR PRODUCING SENSOR ELEMENTS FOR SUCH SENSOR
JPS61138156A (en) * 1984-12-11 1986-06-25 Ngk Spark Plug Co Ltd Air-fuel ratio detector

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4306957A (en) * 1979-07-28 1981-12-22 Nissan Motor Co., Ltd. Device for producing control signal for feedback control of air/fuel ratio
DE2946775A1 (en) * 1979-11-20 1981-05-27 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim METHOD AND DEVICE FOR THE DETERMINATION OF THE OXYGEN CONTENT IN GASES, WHICH IS NOT INFLUENCED BY TEMPERATURE VARIATIONS
US4579643A (en) * 1983-11-18 1986-04-01 Ngk Insulators, Ltd. Electrochemical device

Also Published As

Publication number Publication date
DE3833541C1 (en) 1990-03-22
KR900702363A (en) 1990-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0437433B1 (en) PLANAR POLAROGRAPHIC PROBE FOR DETERMINING THE $g(l) VALUE OF GASEOUS MIXTURES
EP0391900B1 (en) Ntc temperature-sensing device and process for producing ntc temperature-sensing elements
DE3809154C1 (en)
EP0613555B1 (en) Planar polarographic probe for determining the lambda value of gas mixtures
EP0386006B1 (en) Sensor element for limit sensors for determining the lambda value of gaseous mixtures
EP2108119B1 (en) Gas sensor with inner pump cell
EP0449846B1 (en) Sensor element for boundary flow sensors to determine the lambda value of gas mixtures
DE4333232A1 (en) Measuring sensor for determining the oxygen content of gas mixtures
DE102009002118A1 (en) Planar sensor element for nitrogen oxide sensor for determining nitrogen oxides concentration in exhaust gas of internal-combustion engine, has intermediate solid electrolyte material electrically isolated in ceramic carrier foil
WO1990004171A1 (en) SENSOR ELEMENT FOR LIMIT CURRENT SENSOR FOR DETERMINING THE μ VALUE OF GAS MIXTURES
DE10352062B4 (en) Gas sensor element with guaranteed measurement accuracy and method for its production
EP2449375B1 (en) Sensor element for determining a property of a gas
WO2010149153A1 (en) Potentiometric sensor for the combined determination of the concentration of a first and a second gas component of a gas sample, in particular for the combined determination of co2 and o2, corresponding determination method, and use thereof
DE19746516C2 (en) Planar sensor element
DE3833541C1 (en)
EP1247090B1 (en) Gas sensor, expecially a lambda sensor
WO1991010130A1 (en) Wide-band probe platelet for determining the oxygen concentration in exhaust gases
WO2010057867A2 (en) Sensor element comprising a carrier element
DE19857468A1 (en) Electrochemical exhaust gas concentration sensor comprises electron-conducting interlayers between electrical insulation on electrode side and bordering solid electrolytes
EP0426699B1 (en) Electrochemical measurement probe
WO2003096004A1 (en) Sensor for an electrochemical detecting element
DE102015204723A1 (en) Sensor element for a sensor for detecting at least one property of a sample gas in a sample gas space
WO2008080697A1 (en) Solid electrolyte sensor element for measuring a gas mixture composition comprising a miec membrane
DE102009001023A1 (en) Sensor element for determining characteristic of gas in measuring gas chamber, particularly for determining portion of gas component, has two electrodes and solid electrolyte that connects electrodes

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): JP KR US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE

WR Later publication of a revised version of an international search report