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[Technisches Gebiet]
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gassensorelement, welches die Konzentration einer spezifischen Gaskomponente in einem Messgas erfasst.
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[Stand der Technik]
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Gassensorelemente, welche die Konzentration einer spezifischen Gaskomponente erfassen, sind typischerweise an einem Ort angeordnet, an dem ein Abgas emittiert wird, wie beispielsweise in einer Abgasleitung einer Maschine, um die Konzentration von Stickoxid (NOx), Kohlenwasserstoff (HC) oder dergleichen, welches in dem Abgas enthalten ist, als ein Messgas zu erfassen.
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Beispielsweise sind in dem Gassensorelement der PTL1 ein Paar von Elektroden für einen Festkörperelektrolyten vorgesehen, um eine Sauerstoffpumpzelle, eine Sauerstoffüberwachungszelle und eine Sensorzelle zu bilden. Das Gassensorelement erfasst die Konzentration einer spezifischen Gaskomponente in einem Messgas, welches in den Innenraum davon eingeführt wird. Das Gassensorelement der PTL1 erstrebt, die Konzentration einer spezifischen Gaskomponente zu erfassen, ohne durch die Sauerstoffkonzentration in dem Innenraum beeinflusst zu werden. Zu diesem Zweck wird sichergestellt, dass die Enden einer Elektrode der Sauerstoffüberwachungszelle und einer Elektrode der Sensorzelle, wobei die Enden stromaufwärts eines Gasstroms platziert sind, gleich von einem Gaseinlass beabstandet sind, durch welchen ein Messgas in den Innenraum eingeführt wird.
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[Liste der Zitate]
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[Patentliteratur]
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[Kurzfassung der Erfindung]
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[Technisches Problem]
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Die elektrischen Ströme, welche zwischen den Paaren von Elektroden fließen, welche die Sauerstoffpumpzelle, die Sauerstoffüberwachungszelle und die Sensorzelle bilden, werden durch die Elektronenleitung aufgrund eines Heizers, welcher das Gassensorelement erwärmt, beeinflusst. Die elektrischen Ströme, welche durch die Elektronenleitung veranlasst werden, zwischen den Paaren von Elektroden zu fließen, tendieren dazu, mit der Zunahme der Betriebstemperatur des Gassensorelements, welches durch den Heizer erwärmt wird, zuzunehmen.
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Die Wärmemenge von dem Heizer wird auf der Basis der Größe wie beispielsweise des Widerstands zwischen dem Paar von Elektroden in der Sauerstoffpumpzelle gesteuert, derart, dass die Betriebstemperatur des Gassensorelementes konstant gehalten wird. Die Elektrode jedoch, welche das Messgas berührt, altert mit der Zeit. Die Alterung bzw. Verschlechterung der Elektrode führt zu einer Zunahme wie beispielsweise des Widerstands zwischen dem Paar von Elektroden. In Antwort darauf wird die Wärmemenge von dem Heizer erhöht. Demzufolge nimmt die Betriebstemperatur des Gassensorelementes zu, wenn die Dauer der Verwendung des Gassensorelementes länger wird, welches dazu tendiert, den elektrischen Strom, welcher durch die Elektronenleitung verursacht wird, um zwischen dem Paar von Elektroden zu fließen, zu erhöhen.
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Die Sauerstoffüberwachungszelle, welche in PTL1 gezeigt ist, erfasst beispielsweise gleichzeitig sowohl einen Sauerstoffionenstrom aufgrund von Restsauerstoff in einem Messgas und einen elektrischen Strom, welcher durch die Elektronenleitung verursacht wird. Demzufolge kann die Sauerstoffüberwachungszelle keine Erfassung mit einer Unterscheidung des elektrischen Stroms, welcher durch die Elektronenleitung verursacht wird, von dem Sauerstoffionenstrom aufgrund von Restsauerstoff durchführen. Demnach ist es abhängig von der Sauerstoffüberwachungszelle schwierig, die Genauigkeit der Erfassung der Konzentration einer spezifischen Gaskomponente mittels der Sensorzelle zu verbessern, wenn die Betriebstemperatur des Gassensorelements sich geändert hat.
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Die vorliegende Erfindung wurde im Licht des Hintergrundes, welcher obenstehend erläutert ist, getätigt und hat eine Aufgabe, ein Gassensorelement vorzusehen, welches eine Änderung in der Betriebstemperatur des Gassensorelements reflektieren kann, um die Genauigkeit des Erfassens der Konzentration einer spezifischen Gaskomponente mittels einer Sensorzelle zu verbessern.
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[Lösung des Problems]
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In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Gassensorelement einen Festkörperelektrolyten, einen Messgasraum, einen Referenzgasraum, einen Heizer, eine Sensorzelle und eine Erfassungszelle für eine Elektronenleitung auf. Der Festkörperelektrolyt hat eine Sauerstoffionenleitfähigkeit. Der Messgasraum ist an einer der Oberflächen des Festkörperelektrolyten gebildet. Ein Messgas, welches durch einen Diffussionswiderstand hindurchgetreten ist, wird in dem Messgasraum eingeführt. Der Referenzgasraum ist an der äußeren Oberfläche des Festkörperelektrolyten gebildet zum Einführen eines Referenzgases in den Referenzgasraum. Der Heizer erwärmt den Festkörperelektrolyten. Die Sensorzelle erfasst die Konzentration einer spezifischen Gaskomponente des Messgasraumes. Die Erfassungszelle für eine Elektronenleitung erfasst einen elektrischen Strom, welcher durch eine Elektronenleitung verursacht wird, um durch den Festkörperelektrolyten zu fließen.
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[Vorteilhafte Effekte der Erfindung]
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Das Gassensorelement weist die Erfassungszelle für die Elektronenleitung auf, welche eine Intensität einer Elektronenleitung erfasst, welche durch den Heizer verursacht wird. Demzufolge kann die Wärmemenge von dem Heizer und ferner die Betriebstemperatur des Gassensorelements durch ein Erfassen des elektrischen Stromes erfasst werden, welcher durch die Elektronenleitung veranlasst wird, in der Zelle für Elektronenleitung zu fließen. Ferner kann gemäß der Erfassungszelle für eine Elektronenleitung der elektrische Strom, welcher durch eine Elektronenleitung verursacht wird, welche zunimmt, wenn das Gassensorelement mit der Zeit gealtert bzw. sich verschlechtert hat, ebenso erfasst werden.
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Demnach kann die Sensorzelle die Konzentration einer spezifischen Gaskomponente erfassen, wobei die Änderung in der Betriebstemperatur des Gassensorelements, durch ein Subtrahieren eines elektrischen Stroms in der Erfassungszelle für eine Elektronenleitung von einem elektrischen Strom, welcher in der Sensorzelle erfasst wird, reflektiert wird. Es sollte festgehalten werden, dass der Wert eines elektrischen Stroms, welcher durch die Sensorzelle erfasst wird, einer Summe eines Sauerstoffionenstroms zum Erfassen der Konzentration einer spezifischen Gaskomponente und einem elektrischen Strom, welcher durch eine Elektronenleitung erzeugt wird, entspricht.
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Demnach kann das Gassensorelement die Genauigkeit des Erfassens der Konzentration einer spezifischen Gaskomponente mittels der Sensorzelle verbessern, wobei die Änderung in der Betriebstemperatur des Gassensorelements reflektiert wird.
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[Kurze Beschreibung der Zeichnungen]
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1 ist eine Querschnittsansicht, welche ein Gassensorelement gemäß Beispiel 1 zeigt;
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2 ist eine Querschnittsansicht, aufgenommen entlang der Linie I-I der 1 gemäß Beispiel 1;
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3 ist eine graphische Darstellung, welche eine Beziehung zwischen der Betriebstemperatur und einem elektrischen Strom zeigt, wobei die Abszisse die Betriebstemperatur des Gassensorelements anzeigt und die Ordinate den elektrischen Strom, welcher durch eine Sensorzelle und eine Erfassungszelle für eine Elektronenleitung hindurchtritt, gemäß Beispiel 1 anzeigt;
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4 ist eine Querschnittsansicht eines Gassensorelements gemäß Beispiel 2;
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5 ist eine Querschnittsansicht, aufgenommen entlang der Linie II-II der 4 gemäß Beispiel 2;
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6 ist eine graphische Darstellung, welche eine Beziehung zwischen einer Betriebstemperatur und einem elektrischen Strom zeigt, wobei die Abszisse die Betriebstemperatur des Gassensorelements anzeigt, und die Ordinate den elektrischen Strom, welcher durch eine Sensorzelle und eine Erfassungszelle für eine Elektronenleitung hindurchtritt, gemäß Beispiel 2 anzeigt;
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7 ist eine Ansicht eines anderen Gassensorelements gemäß Beispiel 2, entsprechend dem II-II-Querschnitt der 4;
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8 ist eine Ansicht eines Gassensorelements gemäß Beispiel 3, entsprechend dem II-II-Querschnitt der 4; und
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9 ist ein Satz von Abbildungen, welche jeweils einen elektrischen Strom zeigen, welcher durch eine Sensorzelle, eine Überwachungszelle und eine Erfassungszelle für eine Elektronenleitung hindurchtreten, wobei (a) einen anfänglichen Zustand vor der Verschlechterung des Gassensorelements zeigt, und (b) einen Langzeitverhaltenszustand nach der Verschlechterung des Gassensorelements zeigt.
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[Beschreibung von Ausführungsformen]
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Hierin nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen des Gassensorelements, welches obenstehend beschrieben ist, beschrieben.
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In dem Gassensorelement hat eine Elektronenleitungselektrode eine Oberfläche, die wenigstens einem Messgas ausgesetzt ist. Die ausgesetzte Oberfläche kann aus einem Elektrodenmaterial gefertigt sein, welches inaktiv für (d. h. weniger oder keine katalytische Aktivität hat für, oder welche nicht katalysiert) eine Zersetzung von Sauerstoff in dem Messgas ist.
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In diesem Fall kann eine Erfassungszelle für eine Elektronenleitung leicht durch ein angemessenes Auswählen des Materials für die Elektronenleitungselektrode gebildet werden. Die Elektronenleitungselektrode kann vollständig aus dem Elektrodenmaterial gefertigt sein, welches inaktiv für eine Zersetzung von Sauerstoff in dem Messgas ist, oder eine Oberflächenschicht der Elektronenleitungselektrode kann aus dem Material gefertigt sein.
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Materialien, welche für das Elektrodenmaterial verwendet werden können, schließen beispielsweise Goldmaterialien, Silbermaterialien, Kupfermaterialien, Bleimaterialien und dergleichen ein.
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Die Elektronenleitungselektrode hat eine Messgasraum-Seitenoberfläche, welche mit einer Deckschicht bedeckt sein kann, welche impermeabel für eine Sauerstoffkomponente des Messgases ist.
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In diesem Fall kann die Deckschicht vorgesehen sein, wobei die Elektronenleitungselektrode aus einem herkömmlich verwendeten Elektrodenmaterial gefertigt ist, wodurch die Bildung der Erfassungszelle für eine Elektronenleitung erleichtert wird.
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Der Festkörperelektrolyt hat eine Messgasraum-Seitenoberfläche, welche mit der Pumpelektrode in einer longitudinalen Richtung vorgesehen ist, in welcher die Sensorelektrode und eine Elektronenleitungselektrode angeordnet sind, wobei die Pumpelektrode stromaufwärts eines Messgasstroms angeordnet ist, relativ zu der Sensorelektrode und der Elektronenleitungselektrode. Die Sensorelektrode und die Elektronenleitungselektrode können denselben Abstand von der Position der Pumpelektrode in der longitudinalen Richtung beibehaltend angeordnet sein.
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In diesem Fall ist es, da die Pumpelektrode für den Festkörperelektrolyten vorgesehen ist, für welchen die Sensorelektrode und die Elektronenleitungselektrode vorgesehen sind, leicht für den Heizer, die Pumpelektrode zu erwärmen. Ferner können die Sensorelektrode und die Elektronenleitungselektrode gleich von dem Heizzentrum des Heizers beabstandet werden. Mit dieser Konfiguration kann sichergestellt werden, dass der elektrische Strom, welcher durch die Elektronenleitung aufgrund des Heizers verursacht wird und durch die Sensorelektrode und die Elektronenleitungselektrode fließt, vom selben Pegel sind. Demzufolge kann die Genauigkeit der Erfassung der Konzentration einer spezifischen Gaskomponente mittels der Sensorzelle weiter verbessert werden.
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Das Gassensorelement weist eine Überwachungszelle auf, welche eine Überwachungselektrode aufweist, welche für eine Messgasraum-Seitenoberfläche des Festkörperelektrolyten vorgesehen ist, wo die Sensorelektrode und die Elektronenleitungselektrode vorgesehen sind. Ferner sind die Sensorelektrode, die Elektronenleitungselektrode und die Überwachungselektrode denselben Abstand von der Pumpelektrode in der longitudinalen Richtung beibehaltend angeordnet. Die Überwachungszelle kann konfiguriert sein, um die Sauerstoffkonzentration in dem Messgasraum auf der Basis des Sauerstoffionenstroms, welcher zwischen der Überwachungselektrode und der Referenzelektrode hindurchtritt, zu erfassen.
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In diesem Fall können die Sensorelektrode, die Elektronenleitungselektrode und die Überwachungselektrode leicht von dem Heizzentrum beabstandet werden, um den elektrischen Strom, welcher durch die Elektronenleitung aufgrund des Heizers verursacht wird und durch diese Elektroden fließt, gleichzumachen. Demzufolge kann die Genauigkeit des Erfassens der Konzentration einer spezifischen Gaskomponente mittels der Sensorzelle weiter verbessert werden.
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Die Sensorelektrode ist aus einem Elektrodenmaterial gefertigt, welches aktiv für (d. h. welches eine katalytische Aktivität hat für oder katalysieren kann) eine Zersetzung einer spezifischen Gaskomponente des Messgases ist, während die Überwachungselektrode aus einem Elektrodenmaterial gefertigt ist, welches inaktiv für eine Zersetzung einer spezifischen Gaskomponente (NOx oder dergleichen) in dem Messgas ist. Die Sensorzelle erfasst einen Sauerstoffionenstrom gemäß einer Sauerstoffkonzentration und die Konzentration einer spezifischen Gaskomponente. Andererseits erfasst die Überwachungszelle einen Sauerstoffionenstrom gemäß einer Sauerstoffkonzentration. Das Gassensorelement erfasst die Konzentration einer spezifischen Gaskomponente des Messgases durch ein Subtrahieren eines elektrischen Stroms, welcher durch die Überwachungszelle erfasst wird, von einem elektrischen Strom, welcher durch die Sensorzelle erfasst wird. Wenn sich das Gassensorelement mit der Zeit verschlechtert hat, kann der Sauerstoffionenstrom aufgrund des Restsauerstoffs in dem Messgas die Erfassung der Sensorzelle der Konzentration einer spezifischen Gaskomponente nachteilig beeinflussen. In solch einem Fall kann jedoch die Verwendung der Überwachungszelle die nachteiligen Effekte korrigieren.
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Es sollte festgehalten werden, dass der elektrische Stromwert, welcher durch jede der Sensorzelle und der Überwachungszelle erfasst wird, einer Summe eines Sauerstoffionenstroms zum Erfassen der Konzentration einer spezifischen Gaskomponente und einem elektrischen Strom, welcher durch Elektronenleitung verursacht wird, entspricht.
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Die Effekte der Elektronenleitung aufgrund des Heizers, an bzw. auf der Sensorzelle und der Überwachungszelle können durch die Erfassungszelle für eine Elektronenleitung korrigiert werden. Insbesondere kann, wenn das Gassensorelement sich mit der Zeit verschlechtert hat, die Sensorzelle die Konzentration einer spezifischen Gaskomponente erfassen, unter Berücksichtigung der Effekte der Elektronenleitung aufgrund des Heizers in dem Fall, in dem die Wärmemenge des Heizers erhöht ist.
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Ferner kann, wenn die Konzentration einer spezifischen Gaskomponente erfasst wird, ein Sauerstoffionenstrom aufgrund von Restsauerstoff von einem elektrischen Strom aufgrund Elektronenleitung unterschieden werden.
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Der Heizer weist eine Leitungsschicht auf, welche Wärme bei einer Leistungsversorgung erzeugt, und Isolierschichten, welche die Leiterschicht dazwischen einklemmen. In diesem Fall kann er so konfiguriert sein, dass die Leiterschicht derart mit Leistung versorgt wird, dass der elektrische Strom, welcher durch die Erfassungszelle für eine Elektronenleitung erfasst wird, konstant gehalten wird.
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Der elektrische Strom, welcher durch die Elektronenleitung verursacht wird und durch die Erfassungszelle für eine Elektronenleitung fließt, ist mit der Betriebstemperatur des Gassensorelements korreliert. Die Erfassungszelle für eine Elektronenleitung erfasst nicht einen Sauerstoffionenstrom, welcher durch eine Zersetzung von Sauerstoff in dem Messgas erzeugt wird. Die Elektronenleitungselektrode der Erfassungszelle für eine Elektronenleitung leidet kaum an einer Verschlechterung mit der Zeit, welche aus einer Zersetzung einer Sauerstoffkomponente des Messgases resultieren würde. Demzufolge kann durch eine Leistungsversorgung der Leiterschicht derart, dass der elektrische Strom, welcher durch die Erfassungszelle für eine Elektronenleitung erfasst wird, konstant ist, die Betriebstemperatur des Gassensorelements genau gesteuert werden.
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[Beispiele]
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden hierin nachstehend Beispiele des Gassensorelements beschrieben.
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(Beispiel 1)
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Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, ist das Gassensorelement 1 des vorliegenden Beispiels mit einem Festkörperelektrolyten 2, einem Messgasraum 101, einem Referenzgasraum 102, einem Heizer 6, einer Pumpzelle 41, einer Sensorzelle 43 und einer Erfassungszelle 44 für eine Elektronenleitung vorgesehen.
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Der Festkörperelektrolyt 2 ist aus Materialien gefertigt, welche eine Sauerstoffionenleitfähigkeit haben. In dem vorliegenden Beispiel ist der Festkörperelektrolyt in eine Plattenform gebildet, welche eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche auf der entgegengesetzten Seite zu der ersten Oberfläche hat. Der Messgasraum 101 ist auf der ersten Oberfläche des Festkörperelektrolyten 2 gebildet, wobei er derart konfiguriert ist, dass ein Messgas G, welches durch einen Diffusionswiderstand 3 hindurchgetreten ist, dorthinein eingeführt wird. Der Referenzgasraum 102 ist auf der zweiten Oberfläche des Festkörperelektrolyten 2 gebildet, wobei er derart konfiguriert ist, dass ein Referenzgas A dorthinein eingeführt wird. Der Festkörperelektrolyt 2 hat eine Referenzgasraum 102-Seitenoberfläche 202 (zweite Oberfläche), an welcher eine Referenzelektrode 25 vorgesehen ist, welche dem Referenzgas A ausgesetzt ist.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, ist der Heizer 6 auf den Festkörperelektrolyten 2 durch den Referenzgasraum 102 geschichtet. Die Pumpzelle 41 weist eine Pumpelektrode 21 auf, welche für eine Messgasraum 101-Seitenoberfläche (erste Oberfläche) 201 des Festkörperelektrolyten 2 vorgesehen ist und dem Messgas G ausgesetzt ist. Die Pumpzelle 41 ist konfiguriert, um die Sauerstoffkonzentration in dem Messgasraum 101 durch ein Anlegen einer Spannung über ein Paar von Pumpelektroden 21 und 25, welche den Festkörperelektrolyten 2 einklemmen, zu regulieren. Die Referenzelektrode 25 des vorliegenden Beispiels dient ebenso als eine des Paars von Pumpelektroden. Die Sensorzelle 43 weist eine Sensorelektrode 23 auf, welche für die erste Oberfläche 201 des Festkörperelektrolyten 2 vorgesehen ist, und dem Messgas G ausgesetzt ist. Die Sensorzelle 43 wird zum Erfassen der Konzentration einer spezifischen Gaskompenente des Messgasraums 101 auf der Basis eines Sauerstoffionenstroms verwendet, welcher zwischen der Sensorelektrode 23 und der Referenzelektrode 25 fließt. In dem vorliegenden Beispiel ist die Sensorzelle 43 mit einem Berechner 43a vorgesehen. Der Berechner 43a berechnet die Konzentration einer spezifischen Gaskomponente auf der Basis eines elektrischen Stroms, welcher zwischen der Sensorelektrode 23 und der Referenzelektrode 25 fließt, und einem elektrischen Strom, welcher durch eine Elektronenleitung verursacht wird und durch die Erfassungszelle 44 für eine Elektronenleitung, welche untenstehend beschrieben ist, erfasst wird. Die Erfassungszelle 44 für eine Elektronenleitung hat ein Paar von Elektronenleitungselektroden 24 und 25, welche auf der ersten Oberfläche 201 des Festkörperelektrolyten 2 vorgesehen sind, um nicht dem Messgas G ausgesetzt zu sein (d. h., um von dem Messgas G blockiert zu sein). In dem vorliegenden Beispiel bildet die Referenzelektrode 25 eine der Elektronenleitungselektroden. Die Erfassungszelle 44 für eine Elektronenleitung ist konfiguriert, um den elektrischen Strom zu erfassen, welcher durch eine Elektronenleitung aufgrund des Heizers 6 verursacht wird und zwischen der Elektronenleitungselektrode 24 und der Referenzelektrode 25 fließt.
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Unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 wird hierin nachstehend im Detail das Gassensorelement 1 des vorliegenden Beispiels beschrieben.
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Das Gassensorelement 1 des vorliegenden Beispiels, welches in einer Abdeckung aufgenommen ist, wird in einer Abgasleitung angeordnet verwendet. Das Messgas G ist ein Abgas, welches durch die Abgasleitung hindurchtritt, und das Gassensorelement 1 wird verwendet zum Erfassen der Konzentration von NOx (Stickoxid) als einer spezifischen Gaskompenente in dem Abgas.
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Wie in 1 gezeigt ist, ist der Festkörperelektrolyt 2 ein Substrat, welches aus Zirkonoxid gefertigt ist, welches eine Sauerstoffionenleitfähigkeit hat. Die Pumpelektrode 21, die Sensorelektrode 23 und die Elektronenleitungselektrode 24 sind auf der Oberfläche 201 des Festkörperelektrolyten 2 vorgesehen, um eine konstante Dicke zu haben, wobei die Oberfläche 201 dem Messgas G ausgesetzt ist. Die Referenzelektrode 25 ist auf der Oberfläche 202 des Festkörperelektrolyten 2 vorgesehen, um eine konstante Dicke zu haben, wobei die Oberfläche 202 dem Referenzgas A ausgesetzt ist. Die Referenzelektrode 25 des vorliegenden Beispiels ist für den Festkörperelektrolyten 2 vorgesehen, um die Rückseite der Fläche, auf der die Pumpelektrode 21, die Sensorelektrode 23 und die Elektronenleitungselektrode 24 positioniert sind, vollständig zu besetzen. Anstelle des Vorsehens einer einzelnen Referenzelektrode 25 relativ zu der Pumpelektrode 21, der Sensorelektrode 23 und der Elektronenleitungselektrode 24 können drei Referenzelektroden getrennt an den jeweiligen Rückseitenpositionen der Pumpelektrode 21, der Sensorelektrode 23 und der Elektronenleitungselektrode 24 vorgesehen sein.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, sind der Diffusionswiderstand 3 und der erste Isolator 51 auf der ersten Oberfläche 201 des Festkörperelektrolyten 2 geschichtet. In dem Diffusionswiderstand 3 sind kleine Löcher oder dergleichen gebildet, um die Diffusion eines Messgases in den Messgasraum 101 zu beschränken. Der erste Isolator 51 ist ein plattenähnliches Substrat, welches aus Aluminiumoxid gefertigt ist. Ein zweiter Isolator 52, welcher ein plattenähnliches Substrat ist, welches aus Aluminiumoxid gefertigt ist, ist auf Oberflächen des Diffusionswiderstands 3 und des ersten Isolators 51 geschichtet. Das Gassensorelement 1 hat ein Ende (erstes Ende) in einer longitudinalen Richtung L, von welchem das Messgas G eingeführt wird, und an welchem der Diffusionswiderstand 3 angeordnet ist. Das Messgas G wird in den Messgasraum 101 durch den Diffusionswiderstand 3 eingeführt und es wird ihm gestattet, durch den Messgasraum 101 in der longitudinalen Richtung L zu strömen. Der erste Isolator 51 ist für die erste Oberfläche 201 des Festkörperelektrolyten 2 vorgesehen, um das andere Ende (zweites Ende) des Gassensorelements in der longitudinalen Richtung L und beide Enden des Gassensorelements in einer Breitenrichtung W zu besetzen, wodurch die Pumpelektrode 21 und die Sensorelektrode 23 von drei Richtungen umgeben werden.
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Der Messgasraum 101 ist zwischen dem Festkörperelektrolyten 2 und dem zweiten Isolator 52 gebildet, eingeschlossen entlang vier Seiten der ersten Oberfläche 201 des Festkörperelektrolyten 2 durch den Diffusionswiderstand 3 und den ersten Isolator 51. Der Messgasraum 101 hat eine Höhe T in einer Dickenrichtung rechtwinklig zu der longitudinalen Richtung L und der Breitenrichtung W. Die Höhe T ist in den Bereichen bzw. Flächen konstant, in denen die Pumpelektrode 21 und die Sensorelektrode 23 vorgesehen sind.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, ist ein dritter Isolator 53, welcher ein plattenähnliches Substrat ist, welches aus Aluminiumoxid gefertigt ist, auf der zweiten Oberfläche 202 des Festkörperelektrolyten 2 geschichtet. Der dritte Isolator 53 ist für die zweite Oberfläche 202 des Festkörperelektrolyten 2 vorgesehen, um das zweite Ende des Gassensorelements in der longitudinalen Richtung L und beide Enden des Gassensorelements in der Breitenrichtung W zu besetzen, die Referenzelektrode dabei 25 in Richtungen umgebend. Der Referenzgasraum 102 ist zwischen dem Festkörperelektrolyten 2 und einem vierten Isolator 61 gebildet, eingeschlossen entlang drei Seiten der zweiten Oberfläche 202 des Festkörperelektrolyten 2 durch den dritten Isolator 53, die drei Seiten, welche dem zweiten Ende in der longitudinalen Richtung L entsprechen, und beiden Enden in der Breitenrichtung W.
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Der Heizer 6 zum Erwärmen der Pumpelektrode 21 und der Sensorelektrode 23 ist auf den dritten Isolator 53 geschichtet. Der Heizer 6 weist den vierten Isolator 61 und eine Leiterschicht 62 auf. Der vierte Isolator 61 ist als eine elektrisch isolierende Schicht auf der Oberfläche des dritten Isolators 53 geschichtet. Die Leiterschicht 62 ist für den vierten Isolator 61 zur Leistungsversorgung vorgesehen. Der vierte Isolator 61 weist zwei elektrisch isolierende Platten 611 auf, um die Leiterschicht 62 dazwischen einzuklemmen. Die Leitschicht 62 weist ein Paar von Elektrodenabschnitten und einen Wärmeerzeugungsabschnitt auf. Die Elektrodenabschnitte sind mit einem externen Leistungsversorgungsmittel verbunden. Der Wärmeerzeugungsabschnitt verbindet das Paar von Elektrodenabschnitten miteinander und wird mit Leistung versorgt, wenn eine Spannung über das Paar von Elektrodenabschnitten angelegt wird, um Wärme zu erzeugen.
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Der vierte Isolator 61 und die Leitungsschicht 62 des Heizers 6 sind parallel zu dem Festkörperelektrolyten 2 angeordnet. Die Leitungsschicht 62 ist parallel zu der Pumpelektrode 21, der Sensorelektrode 23 und der Elektronenleitungselektrode 24 angeordnet.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, ist in der longitudinalen Richtung L der ersten Oberfläche 201 des Festkörperelektrolyten 2, in welcher die Sensorelektrode 23 und die Elektronenleitungselektrode 24 angeordnet sind, die Pumpelektrode 21 stromaufwärts des Stromes von Messgas G relativ zu der Sensorelektrode 23 angeordnet. Eine Spannungsanlage über die Pumpelektrode 21 und die Referenzelektrode 25 hinweg veranlasst die Pumpzelle 41, Sauerstoff heraus aus oder hinein in den Messgasraum 101 durch den Festkörperelektrolyten 2 zu pumpen. Demnach reguliert die Pumpzelle 41 die Sauerstoffkonzentration in dem Messgasraum 101, um konstant zu sein. Es sollte festgehalten werden, dass die Pumpelektrode 21 für einen anderen Festkörperelektrolyten vorgesehen sein kann, welcher über einen Isolator auf den Festkörperelektrolyten 2 geschichtet ist, um den Messgasraum 101 zu bilden.
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Die Sensorelektrode 23 ist aus einem Elektrodenmaterial gefertigt, welches aktiv für die Zersetzung von NOx als einer spezifischen Gaskomponente des Messgases G ist. Die Sensorzelle 43 erfasst die NOx-Konzentration in dem Messgas G auf der Basis des Wertes eines Sauerstoffionenstroms, welcher zwischen der Sensorelektrode 23 und der Referenzelektrode 25 fließt, wenn NOx zersetzt wird.
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Die Elektronenleitungselektrode 24 ist näher zu dem zweiten Ende in der longitudinalen Richtung L angeordnet als es die Sensorelektrode 23 ist. Die Elektronenleitungselektrode 24 ist mit dem ersten Isolator 51 als einer Deckschicht bedeckt, welche impermeabel ist für (blockiert) eine Sauerstoffkomponente des Messgases G. Die Elektronenleitungselektrode 24 des vorliegenden Beispiels ist in dem ersten Isolator 51 eingegraben.
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Als nächstes werden vorteilhafte Effekte des Gassensorelements 1 des vorliegenden Beispiels beschrieben werden.
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Das Gassensorelement 1 des vorliegenden Beispiels weist die Erfassungszelle 44 für eine Elektronenleitung auf, welche die Größe der Elektronenleitung aufgrund des Heizers 6 erfasst. Demzufolge können die Wärmemenge von dem Heizer 6 und die Betriebstemperatur des Gassensorelements 1 durch ein Erfassen des elektrischen Stroms, welcher durch die Elektronenleitung verursacht wird, erfasst werden. Ferner kann die Erfassungszelle 44 für die Elektronenleitung ebenso den elektrischen Strom erfassen, welcher durch die Elektronenleitung verursacht wird, welche zunimmt, wenn das Gassensorelement 1 sich mit der Zeit verschlechtert hat.
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Durch ein Subtrahieren eines elektrischen Stroms in der Erfassungszelle 44 für eine Elektronenleitung von einem elektrischen Strom, welcher in der Sensorzelle 43 erfasst wird, kann die Sensorzelle 43 die Konzentration einer spezifischen Gaskomponente, welche eine Änderung in der Betriebstemperatur des Gassensorelements 1 reflektiert, erfassen. Es sollte festgehalten werden, dass der Wert des elektrischen Stroms, welcher in der Sensorzelle 43 erfasst wird, einer Summe eines Sauerstoffionenstroms zum Erfassen der Konzentration einer spezifischen Gaskomponente und einem elektrischen Strom, welcher durch Elektronenleitung verursacht wird, entspricht.
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Demnach kann gemäß dem Gassensor 101 des vorliegenden Beispiels eine Änderung in der Betriebstemperatur des Gassensorelements 1 in der erfassten Konzentration reflektiert werden, was eine Erfassungsgenauigkeit der Konzentration einer spezifischen Gaskomponente erhöhen kann.
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3 zeigt eine Beziehung zwischen einer Betriebstemperatur und einem elektrischen Strom, wobei die Abszisse die Betriebstemperatur des Gassensorelements 1 anzeigt, und die Ordinate den elektrischen Strom I1 anzeigt, welcher durch die Sensorzelle 43 fließt, und den elektrischen Strom I3, welcher durch die Erfassungszelle 44 für eine Elektronenleitung fließt. In diesem Fall wird die Konzentration von NOx als einer spezifischen Gaskomponente als 0 ppm angenommen. Wie in der Figur gezeigt ist, nehmen in sowohl der Sensorzelle 43 als auch der Erfassungszelle 44 für eine Elektronenleitung die elektrischen Ströme I1 und I3 zu, wenn die Betriebstemperatur des Gassensorelements 1 zunimmt. Die elektrischen Ströme I1 und I3, welche mit der Betriebstemperatur korrelieren, werden hauptsächlich durch die Elektronenleitung aufgrund des Heizers 6 verursacht. Demzufolge kann durch ein Subtrahieren des elektrischen Stroms I3 in der Erfassungszelle 44 für eine Elektronenleitung von dem elektrischen Strom I1 in der Sensorzelle 43 der Sauerstoffionenstrom, welcher durch eine Zersetzung von NOx als einem spezifischen Gas erzeugt wird, so genau wie möglich in dem Zellsensor 43 erfasst werden.
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In der longitudinalen Richtung L des Gassensors 1 gibt es eine Temperaturverteilung, welche mit Abständen von dem Heizzentrum des Heizers 6 übereinstimmt. Der Abstand von der Sensorelektrode 23 zu dem Heizzentrum des Heizers 6 ist kürzer als der Abstand von der Elektronenleitungselektrode 24 zu dem Heizzentrum des Heizers 6. Demnach ist die Differenz, welche durch ein Subtrahieren des elektrischen Stroms I3 in der Erfassungszelle 44 für eine Elektronenleitung von dem elektrischen Strom I1 in der Sensorzelle 43 erlangt wird, nicht Null. Die Differenz tendiert mit der Zunahme in der Betriebstemperatur des Gassensorelements 1 dazu, zuzunehmen. Demzufolge wird das Gassensorelement 1, wenn es verwendet wird, im Vorab kalibriert derart, dass die Differenz Null ist.
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(Beispiel 2)
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Das vorliegende Beispiel ist vom Beispiel 1, welches obenstehend beschrieben ist darin unterschiedlich, dass die Position der Erfassungszelle 44 für eine Elektronenleitung geändert worden ist.
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Wie in den 4 und 5 gezeigt ist, ist eine Elektronenleitungselektrode 24A der Erfassungszelle 44 für eine Elektronenleitung des vorliegenden Beispiels auf der ersten Oberfläche 201 des Festkörperelektrolyten 2 gebildet, um benachbart zu der Sensorelektrode 23 der Sensorzelle 43 in der Breitenrichtung W zu sein, welche rechtwinklig zu der longitudinalen Richtung L ist. Die Pumpelektrode 21, die Sensorelektrode 23 und die Elektronenleitungselektrode 24A sind in dem Messgasraum 101 angeordnet. Die Sensorelektrode 23 und die Elektronenleitungselektrode 24A sind gleichmäßig beabstandet von der Position der Pumpelektrode 21 in der longitudinalen Richtung L der ersten Oberfläche 201 des Festkörperelektrolyten 2 angeordnet. Die Elektronenleitungselektrode 24A ist aus einem Goldmaterial als einem Elektrodenmaterial gefertigt, welches inaktiv für eine Zersetzung von Sauerstoff in dem Messgas G ist. Es sollte festgehalten werden, dass in der Elektronenleitungselektrode 24a eine Oberfläche, welche dem Messgas G ausgesetzt ist, mit einer Oberflächenschicht gefertigt aus Goldmaterial vorgesehen sein kann.
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In dem vorliegenden Beispiel können die Sensorelektrode 23 und die Elektronenleitungselektrode 24A gleichmäßig von dem Heizzentrum des Heizers 6 beabstandet sein, um die elektrischen Ströme, welche durch die Elektronenleitung aufgrund des Heizers 6 verursacht werden und durch diese Elektroden 23 und 24A fließen, gleich zu machen. Dies kann ferner die Genauigkeit in der Sensorzelle 43, welche die Konzentration einer spezifischen Gaskomponente erfasst, verbessern.
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In dem vorliegenden Beispiel ist der Rest der Konfiguration, einschließlich Bezugszeichen in den Zeichnungen ähnlich zu Beispiel 1. Demzufolge können vorteilhafte Effekte ähnlich zu denjenigen des Beispiels 1 erlangt werden.
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Ähnlich zu 3, welche dem Beispiel 1 zugeordnet ist, zeigt 6 eine Beziehung der Betriebstemperatur des Gassensorelements 1 mit den elektrischen Strömen I1 und I3, welche jeweils durch die Sensorzelle 43 und die Erfassungszelle 44 für eine Elektronenleitung fließen. Wie aus 6 verstanden werden wird, nehmen die elektrischen Ströme I1 und I3 in sowohl der Sensorzelle 43 als auch der Erfassungszelle 44 für eine Elektronenleitung zu, wenn die Betriebstemperatur des Gassensorelements 1 in Übereinstimmung mit der Elektronenleitung aufgrund des Heizers 6 zunimmt. In dem vorliegenden Beispiel wird verstanden werden, dass, da die Sensorelektrode 23 und die Elektronenleitungselektrode 24A gleichmäßig von dem Heizzentrum des Heizers 6 beabstandet sind, es keine signifikante Differenz gibt, welche aus der Subtraktion des elektrischen Stroms I3 in der Erfassungszelle 44 für eine Elektronenleitung von dem elektrischen Strom I1 in der Sensorzelle 43 resultiert. Demnach kann, wie gesehen werden kann, der Sauerstoffionenstrom in der Sensorzelle 43 genauer erfasst werden.
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Wie in 7 gezeigt ist, kann die Elektronenleitungselektrode 24 mit einer Beschichtungsschicht 55 bedeckt sein, welche impermeabel für eine Sauerstoffkomponente des Messgases G ist. Die Elektronenleitungselektrode 24 ist Seite-an-Seite mit der Sensorzelle 43 in der Breitenrichtung W in dem Messgasraum 101 angeordnet und mit der Deckschicht 55 bedeckt, um eine Aussetzung zu dem Messgas G zu verhindern. In diesem Fall können, unter Verwendung eines allgemein verwandten Platin-Materials oder dergleichen als das Elektrodenmaterial der Elektronenleitungselektrode 24 vorteilhafte Effekte ähnlich zu denjenigen, welche obenstehend beschrieben sind, erlangt werden. Die Dicke der Deckschicht 55 kann dünner gemacht werden, solange die Impermeabilität für die Sauerstoffkomponente des Messgases G erhalten wird.
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(Beispiel 3)
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In dem vorliegenden Beispiel weist das Gassensorelement eine Überwachungszelle 42 zusätzlich zu der Sensorzelle 43 und der Erfassungszelle 44 für eine Elektronenleitung auf.
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Wie in 8 gezeigt ist, weist die Überwachungszelle 42 eine Überwachungselektrode 22 auf, welche für die erste Oberfläche 201 des Festkörperelektrolyten 2 vorgesehen ist, für welchen die Sensorelektrode 23 und die Elektronenleitungselektrode 24 vorgesehen sind. Die Überwachungselektrode 22 ist auf der ersten Oberfläche 201 des Festkörperelektrolyten 2 gebildet, um längsseits der Sensorelektrode 23 und der Elektronenleitungselektrode 24 in der Breitenrichtung W rechtwinklig zu der longitudinalen Richtung L zu sein. Die Sensorelektrode 23, die Elektronenleitungselektrode 24 und die Überwachungselektrode 22 sind in dem Messgasraum 101 angeordnet. Die Sensorelektrode, die Elektronenleitungselektrode 24 und die Überwachungselektrode 22 sind gleichmäßig beabstandet von der Position der Pumpelektrode 21 in der longitudinalen Richtung L der ersten Oberfläche 201 des Festkörperelektrolyten 2 angeordnet. Ähnlich zu 7, auf welche in Beispiel 2 Bezug genommen wird, ist die Elektronenleitungselektrode 24 mit der Deckschicht 55 bedeckt, welche impermeabel für die Sauerstoffkomponente des Messgases G ist. 8 ist ein Diagramm, welches dem II-II-Querschnitt der 4, auf welche im Beispiel 2 Bezug genommen wird, entspricht.
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Die Überwachungszelle 42 ist konfiguriert, um eine Sauerstoffkonzentration in dem Messgasraum 101 auf der Basis des Sauerstoffionenstroms, welcher zwischen der Überwachungselektrode 22 und der Referenzelektrode 25 fließt, zu messen.
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Die Sensorelektrode 23 ist aus einem Elektrodenmaterial gefertigt, welches aktiv für eine Zersetzung von NOx als einer spezifischen Gaskomponente des Messgases G ist, während die Überwachungselektrode 22 aus einem anderen Elektrodenmaterial gefertigt ist, welches inaktiv für eine Zersetzung von NOx des Messgases G ist. Die Sensorzelle 43 erfasst einen Sauerstoffionenstrom gemäß der Sauerstoffkonzentration und der Konzentration einer spezifischen Gaskomponente. Andererseits erfasst die Überwachungszelle 42 einen Sauerstoffionenstrom abhängig von der Sauerstoffkonzentration. Das Gassensorelement 1 subtrahiert einen elektrischen Strom, welcher in der Überwachungszelle 42 erfasst wird, von einem elektrischen Strom, welcher in der Sensorzelle 43 erfasst wird, um die Konzentration einer spezifischen Gaskomponente des Messgases G zu erfassen. Wenn das Gassensorelement 1 sich mit der Zeit verschlechtert hat, kann der Sauerstofionenstrom aufgrund des Restsauerstoffs des Messgases G die Erfassung der NOx-Konzentration, welche durch die Sensorzelle 43 durchgeführt wird, nachteilig beeinflussen. Die Verwendung der Überwachungszelle 42 jedoch kann solche nachteiligen Effekte korrigieren.
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Es sollte festgehalten werden, dass jeder der Stromwerte, welcher durch die Sensorzelle 43 und die Überwachungszelle 42 erfasst wird, einer Summe eines Sauerstoffionenstroms zum Erfassen der Konzentration einer spezifischen Gaskomponente und eines elektrischen Stroms, welcher durch Elektronenleitung verursacht wird, entspricht.
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Die Erfassungszelle 44 für eine Elektronenleitung kann die nachteiligen Effekte auf die Sensorzelle 43 und die Überwachungszelle 42 korrigieren, welche durch eine Elektronenleitung aufgrund des Heizers 6 verursacht werden. Insbesondere wenn das Gassensorelement 1 sich nach einer langen Verwendung verschlechtert hat, tendiert die Menge von Restsauerstoff dazu, sich in dem Messgas G nach der Regulierung der Sauerstoffmenge durch die Pumpzelle 41 zu erhöhen. Dies wird durch ein Verringern der Sauerstoffmengenregulationsfähigkeit der Pumpzelle 41 verursacht, welche durch die Verschlechterung der Pumpelektrode 21, welche das Messgas G kontaktiert, begründet ist.
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Wenn das Gassensorelement 1 sich nach einer langen Verwendung verschlechtert hat und die Pumpelektrode 21 sich demnach verschlechtert hat, gibt eine Zunahme in dem Widerstand zwischen der Pumpelektrode 21 und der Referenzelektrode 25. Der Widerstand tendiert zu niedriger, wenn die Temperatur zunimmt. Demzufolge nimmt, wenn der Widerstand mit der Verschlechterung zunimmt, die Wärmemenge des Heizers 6 mit der Handlung des Erhöhens der Temperatur des Gassensorelements 1 zu. Als ein Ergebnis gibt es eine Zunahme in dem elektrischen Strom, welcher durch die Elektronenleitung aufgrund des Heizers 6 in den Zellen 42, 43 und 44 verursacht wird.
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9 zeigt die elektrischen Ströme I1, I2 und I3, welche jeweils durch die Sensorzelle 43, die Überwachungszelle 42 und die Erfassungszelle 44 für eine Elektronenleitung fließen, wobei (a) einen anfänglichen Zustand vor der Verschlechterung des Gassensorelements 1 zeigt, und (b) einen Dauerbeanspruchungszustand nach der Verschlechterung des Gassensorelements 1 zeigt. In diesen Zuständen wird die Konzentration von NOx als eine spezifische Gaskomponente angenommen, um 0 ppm zu sein.
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In sowohl dem anfänglichen Zustand als auch dem Dauerbeanspruchungszustand fließen der elektrische Strom I3, welcher durch die Elektronenleitung verursacht wird, und der Sauerstoffionenstrom I1' oder I2' durch die Sensorzelle 43 und die Überwachungszelle 42 und nur der elektrische Strom I3, welcher durch die Elektronenleitung verursacht wird, fließt durch die Erfassungszelle 44 für eine Elektronenleitung. Die Sensorelektrode 23, die Überwachungselektrode 22 und die Elektronenleitungselektrode 24 sind gleichmäßig von dem Heizzentrum des Heizers 6 beabstandet. Demzufolge tritt in sowohl dem anfänglichen Zustand als auch dem Dauerbeanspruchungszustand ein gleicher elektrischer Strom I3, welcher durch die Elektronenleitung verursacht wird, durch die Zellen 42, 43 und 44 hindurch. Das Material, welches für die Sensorelektrode 23 verwendet wird, verursacht leicht eine Zersetzung von Sauerstoff, verglichen mit dem Material, welches für die Überwachungselektrode 22 verwendet wird. Demzufolge ist, wenn die NOx-Konzentration 0 ppm ist, der Sauerstoffionenstrom I1', welcher durch die Sensorzelle 43 fließt, größer als der Sauerstoffionenstrom I2', welcher durch die Überwachungszelle 42 fließt.
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Wie gesehen werden kann, sind die Sauerstoffionenströme I1' und I2' in der Sensorzelle 43 und der Überwachungszelle 42 in dem Dauerbeanspruchungszustand erhöht, beeinflusst durch die Zunahme des Restsauerstoffs. Die Zunahme der Sauerstoffionenströme I1' und I2' kann durch ein Subtrahieren des Wertes des elektrischen Stroms I2' in der Überwachungszelle 42 von dem Wert des elektrischen Stroms I1' in der Sensorzelle 43 gehandhabt werden.
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Ferner nimmt, wie gesehen werden kann, der elektrische Strom I3, welcher durch die Elektronenleitung verursacht wird und durch die Zellen 42, 43 und 44 fließt, in dem Dauerbeanspruchungszustand verglichen zu dem anfänglichen Zustand zu, wobei die Zunahme der Wärmemenge des Heizers 6 aufgrund der Verschlechterung der Pumpelektrode 21 erfolgt. Die Zunahme des elektrischen Stroms I3, welcher durch die Elektronenleitung verursacht wird, kann auf der Zunahme des elektrischen Stroms I3 in der Elektronenleitungszelle verursacht werden.
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Die Sensorzelle 43 und die Überwachungszelle 42 sind in dem Dauerbeanspruchungszustand in der Lage, die Änderung in den Sauerstoffionenströmen I1' und I2' aufgrund der Abnahme der Fähigkeit der Pumpzelle 41, welche die Sauerstoffmenge reguliert, von der Änderung in dem elektrischen Strom I3 aufgrund der Elektronenleitung, welche durch die Zunahme in der Wärmemenge des Heizers 6 verursacht wird, welche der Verschlechterung der Pumpelektrode 21 zuzuordnen ist, zu unterscheiden. Insbesondere können der Grad der Zunahme in der Betriebstemperatur des Gassensorelements 1 und der Grad der Verschlechterung der Pumpelektrode 21 durch ein Überwachen des Betrags der Zunahme des elektrischen Stroms I3, welcher durch die Elektronenleitung verursacht wird, erfasst werden. Dies ermöglicht eine Erfassung von Einflüssen der Betriebstemperatur und der Verschlechterung auf die Genauigkeit der Erfassung der NOx-Konzentration, durchgeführt durch die Sensorzelle 43 und die Überwachungszelle 42. Demzufolge kann das Gassensorelement 1 des vorliegenden Beispiels die Änderung in der Betriebstemperatur lernen, um dadurch die NOx-Konzentration genau zu erfassen.
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In dem vorliegenden Beispiel ist der Rest der Konfiguration einschließlich der Bezugszeichen und der Zeichnungen ähnlich zu den Beispielen 1 und 2. Demzufolge können vorteilhafte Effekte ähnlich zu denen der Beispiele 1 und 2 erlangt werden.
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Fehlfunktionen (Abnormalitäten in der Temperatur, Pumpzellenfähigkeit etc.) des Gassensorelements 1 können ebenso durch ein Überwachen des Änderungsbetrages in dem elektrischen Strom I3, welcher durch die Erfassungszelle 44 für eine Elektronenleitung fließt, diagnostiziert werden.
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Der Betrag des elektrischen Stroms I3 aufgrund der Elektronenleitung kann nicht ohne ein Verwenden der Erfassungszelle für eine Elektronenleitung und nur durch ein Verwenden der Sensorzelle 43 und der Überwachungszelle 42 erfasst werden. Eine Verwendung der Erfassungszelle 44 für eine Elektronenleitung wird benötigt, um den Betrag des elektrischen Stroms I3 aufgrund der Elektronenleitung zu erfassen.
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(Beispiel 4)
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Das vorliegende Beispiel ist konfiguriert, um eine Leiterschicht 62 des Heizers 6 mit Leistung zu versorgen derart, dass der elektrische Strom, welcher durch die Erfassungszelle 44 für eine Elektronenleitung erfasst wird, konstant ist.
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Der elektrische Strom, welcher durch Elektronenleitung verursacht wird und durch die Erfassungszelle 44 für eine Elektronenleitung fließt, ist mit der Betriebstemperatur des Gassensorelements 1 korreliert. Die Erfassungszelle 44 für eine Elektronenleitung erfasst nicht den Sauerstoffionenstrom, welcher durch eine Zersetzung von Sauerstoff in dem Messgas G erzeugt wird. Demnach verschlechtert sich die Elektronenleitungselektrode 24 der Erfassungszelle 44 für eine Elektronenleitung mit der Zeit aufgrund der Zersetzung einer Sauerstoffkomponente des Messgases G kaum. Demzufolge kann, wenn die Leiterschicht 62 mit Leistung versorgt wird derart, dass der elektrische Stromwert, welcher durch die Erfassungszelle 44 für eine Elektronenleitung erfasst wird, konstant ist, die Betriebstemperatur des Gassensorelements 1 genau gesteuert werden.
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In dem vorliegenden Beispiel ist der Rest der Konfiguration einschließlich der Bezugszeichen in den Zeichnungen ähnlich zu den Beispielen 1 bis 3. Demzufolge können vorteilhafte Effekte ähnlich zu denjenigen der Beispiele 1 bis 3 erlangt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gassensorelement
- 101
- Messgasraum
- 102
- Referenzgasraum
- 2
- Festkörperelektrolyt
- 21
- Pumpelektrode
- 23
- Überwachungselektrode
- 24
- Elektronenleitungselektrode
- 3
- Diffusionswiderstand
- 41
- Pumpzelle
- 42
- Überwachungszelle
- 43
- Sensorzelle
- 44
- Erfassungszelle für eine Elektronenleitung
- 6
- Heizer
- G
- Messgas
- A
- Referenzgas
