专利名称：提高静态精度的λ探测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种公知的传感器元件，它涉及某些固体的电解质特性，S卩，这些固体 传导确定的离子的能力。这种传感器元件尤其在汽车中使用，用于测量空气-燃料-气体 混合物组分。尤其在所谓的“λ探测器”中使用这种形式的传感器元件并且不仅在奥托 (Otto)发动机而且在柴油技术领域在减少废气中的有害物质时具有重要的作用。但是本发 明也可以应用于其它形式的传感器元件，它们包括所述形式的固体电解质，即除了跃变探 测器和宽带探测器以外例如也涉及颗粒探测器或类似形式的具有固体电解质的探测器，例 如也用于测量C0，N0x或NH3。下面不局限于保护范围地以λ探测器为例解释本发明，但是 依据上述实施例也可以制造其它形式的传感器元件，例如用于确定其它气体组分(如含氧 气体组分)浓度或摩尔分数的传感器元件。
背景技术：
通常在内燃机技术领域以所谓的空气系数“ λ ”表示实际提供的空气质量与用于 燃烧的理论上必需的(即，化学计算的)空气质量之间的比例。在此利用一个或多个传感 器元件至少在内燃机排气管中的一个或多个位置测量空气系数。“富油”气体混合物(即 具有多余燃料的气体混合物)相应地具有λ < 1的空气系数，而“贫油”气体混合物(即 具有缺量燃料的气体混合物)具有λ > 1的空气系数。除了汽车技术也在其它技术领域 (尤其是内燃机技术领域)使用这种和类似的传感器元件，例如在飞行技术或在调节燃烧 时，例如在加热设备或发电机领域。已知不同实施例的λ探测器。第一实施例是所谓的“跃变探测器”，其测量原理涉 及测量基准气体与要被测量的气体混合物之间的电化学的电位差。基准电极和测量电极通 过固体电解质相互连接。由于其良好的通导氧气离子的特性通常使用氧化锆(例如钇稳定 的氧化锆YSZ)或类似的陶瓷作为固体电解质。备选或附加地对于跃变探测器也可以使用 所谓的“泵电池”，其中在两个通过固体电解质连接的电极上施加电的“泵电压”，其中通过 泵电池测量“泵电流”。所述的跃变电池和泵电池的探测原理也能够有利地组合地在所谓的 “多电池”中使用。泵电池和多电池尤其可以作为所谓的宽带探测器，即作为这样的探测器， 它们不仅在λ = 1的范围中使用，而且可以在其它的空气系数范围中使用。例如在Robert Bosch公司的文献“汽车中的传感器”(2001年6月第一期，第116-117页)描述了这种宽 带探测器和其工作原理。许多λ探测器、尤其是按照双电池原理的宽带λ探测器通过电极空腔工作，在电 极空腔里面设置至少一个电极。在此例如在静态调节的情况下氧气分压在整个电极空腔里 面在所测得的能斯脱电压上保持恒定。通过流动屏障(在文献中经常也称为扩散屏障)有 限的气体量从废气中扩散到电极空腔里面。在泵出氧气或泵入氧气时可以从泵电流推断各 氧气过剩或气体缺量。为了在流动屏障中建立恒定的扩散条件，通过调节器经常使能斯脱 电池的内阻或最好热元件的内阻保持恒定。在此输运过程(在输运过程中气体分子、尤其是氧气在其路径上抛到电极空腔里面)对于λ探测器的性能具有重要意义。λ探测器通常只能测得气体组分的分量、例如氧 气的摩尔分数和/或废气中的富油气体，用于使内燃机适合地运行。但是因为通过分压确 定扩散，λ探测器通常只能测量整个分压。只有在已知气体分压时才可以由分压换算成摩 尔分数。但是，为了确定这个总压力需要外部的压力传感器或废气压力模型。但是这在许 多情况下由于不准确已知的质量流和几何形状伴随较大的误差。总压力的误差与所谓的静 态压力关系系数相乘载入到总误差。因此，为了使输出信号的静态压力关系保持尽可能微�。蛏弦桓鼍哂卸嗫椎� 或敞开的流动屏障的探测器是有利的，因为这种流动屏障保证微小的静态压力关系的同时 保证短的响应时间。但是除了静态关系原则上也可以考虑动态关系，即，传感器信号与高频 压力振荡的关系。所谓的平均值偏移同样属于这种动态效应。由于废气输入到正的压力半 波和从空腔输出λ =1的气体到负的压力半波使平均值偏移是泵电流-氧气分压-特性曲 线的伴随频率增加的(数学上正的)旋转。为了降低静态压力关系原则上优选具有更大孔 径的流动屏障，用于与怒森-扩散(Knudsen-Diffusion)相比在流动屏障中优选气相扩散， 而为了降低动态压力关系和平均值偏移原则上期望小孔的流动屏障，用于降低与压力有关 的怒森_扩散分量。此外电极空腔的体积要保持尽可能地微�。糜诮徊郊跣《沽� 关系，如同在DE 10 2004 023 004 Al中所述的那样。在DE 37 28 289 Cl中描述了一个 装置，在其中在内部的泵电极前面设有通道系统，它具有用于怒森扩散的多孔充满的扩散 通道和用于气相扩散的扩散通道。由此这样制动测量气体到泵电极的提供，使测量气体的 扩散变成速度确定的步骤。通过这个措施尤其改善动态效应，但是其中仍然在静态压力关 系方面存在最佳水平。因此总体上也存在目的冲突。为了减小输出信号的静态压力关系一个具有多孔的 或敞开的流动屏障的探测器是适合的，但是又对于动态压力变化起到太大敏感性的作用， 这又由于削波危险减小控制范围。在此削波一般指的是由于不足够的控制范围剪切信号， 这例如可能导致曲线形状失真或平均值偏移。同样避免由于压力脉冲引起的平均值偏移， 因为它由于流入和流出的不对称性在输出信号中产生不可中和的误差。此外低的静态压力 关系产生扩散边界流的更高温度关系。尽管更高的温度关系通过传感器元件的温度调节 在大多数情况下在能斯脱电池的内阻上绝大部分地被补偿。但是在获得最佳的扩散栅栏 时，与由于加热的输入管线引起的温度调节误差相权衡考虑这一点，如同例如在DE 101 01 351 C2或DE 101 00 599 B4中所述的那样。
发明内容
因此建议一个用于确定在测量气体室里面的测量气体的物理参数的传感器元件， 它至少在很大程度上避免已知传感器元件的缺陷。该传感器元件尤其可以用于确定在气 体、尤其是内燃机废气中的至少一个气体组分的至少一个数量分量，例如用于确定废气中 的氧气和/或富油气体的摩尔分数(克分子分数)。但是原则上也能够在其它领域使用，尤 其在气体感应领域中使用。本发明基于这种思考，通过使已知的流动屏障(流动势垒)与相应的扩散通道组 合能够绕开上述的目的冲突。因此可以使流动屏障与前置的和/或接着的扩散通道这样组 合，由此给出低的静态压力关系同时给出低的动态压力关系。
这一点尤其可以由此实现，通过大的横截面和短的长度这样形成流动屏障，使它 的极限流相对于扩散通道的极限流和体积的比例非常大，扩散通道最好具有尽可能小的横 截面和大的长度。在此使两个分量、即流动屏障的分量和扩散通道的分量、即具有高和低的 静态压力关系的分量的扩散极限流的比例建立整个静态压力关系，因为两个扩散阻力如同 串联起作用。在流动方向上设置在流动屏障后面的扩散通道或扩散通道段的体积V在低频情 况下在以频率f的δ ρ压力振荡时以速率An/At = Ap.V/(kB'T) · f(mol/s)被充填， 其中、是波兹曼(Boltzmarm)常数，T是温度。在此这个入流起到整个屏障的静态扩散极 限流总信号的相对变化Δ η/ Δ t = D · Δ Ptj2的作用。在此D表示总扩散系数。因此对于扩 散通道、尤其是在流动方向上流动屏障后面的扩散通道段的尽可能小的体积是有利的。出于这种思考而建议，所述传感器元件具有至少一个第一电极、至少一个第二电 极和至少一个使第一电极和第二电极连接的固体电解质，其中第二电极设置在至少一个电 极空腔里面。因此第一电极、固体电解质和第二电极可以共同地形成一个泵电池并且也作 为这种泵电池运行。例如该传感器元件可以由宽带-λ探测器按照双电池原理构成，例如 由上述现有技术所公知的那样。所述传感器元件具有至少一个气体输入路径，通过它用来自测量气体室的气体加 载电极空腔。这个气体输入路径包括所有的元件、空腔、通道、多孔元件和类似元件，它们 必须穿过或克服来自测量气体室的气体，用于进入到电极空腔里面。例如这个气体输入路 径可以包括一个气体输入孔、一个流动屏障或附加的扩散通道并且一般描绘一个空腔或一 个路径，气体可以且必需在其到电极空腔的路径上穿过该空腔或路径，用于进入到电极空 腔里面并且在其内部不设置电极。在此那个空腔称为电极空腔，在其内部设置第二电极和 /或这个第二电极的元件、例如这个第二电极的分电极，其中第二电极和/或第二电极的组 成部分的侧面长度按照定义限制电极空腔。所述气体输入路径也可以无缝地过渡到这个电 极空腔里面，其中气体输入路径与电极空腔之间的边界安置在这个位置，在该位置上开始 第二电极的空间伸展。按照本发明建议，将气体输入路径分成多个段。因此这个气体输入路径具有至少 一个第一段和至少一个第二段。在第一分段里面设置至少一个流动屏障。因此这个第一 段例如可以对应于宽带-λ探测器中的常规流动屏障。在此情况下流动屏障应该理解为 是一种多孔的元件，它具有不大于50%的敞开的孔的比例，最好不大于35%或甚至不大于 30%。在此第一段最好可以完全地通过这种流动屏障充满，或者流动屏障也可以多部分地 构成。所述第二段最好具有至少一个扩散通道和/或通过该至少一个扩散通道形成。在 此扩散通道应该理解为是一种元件，它具有比流动屏障相对更小的流动阻力，最好是一种 这样的流动阻力，它以至少系数2、最好系数10或更大地小于流动屏障的流动阻力。在此最 好是一个敞开的通道。但是原则上也能够是以多孔、大孔隙的材料、例如氧化铝完全或部分 充满的扩散通道，其中这种多孔材料最好具有大于50%、尤其至少60%的敞开的孔。在此第一段和第二段先后串联。在此气体从测量气体室入流到电极空腔在气体 输入路径中就地分别定义了流动方向、即一个方向，在该方向上气体主要在那些位置上流 动。沿着这个流动方向原则上可以任意构成第一段和第二段的顺序，由此例如首先设置第一段，接着设置第二段。但是原则上也能够实现相反的布置。此外也能够在这些段里面实 现分段，由此例如在第一段的前面设置第二段的第一分段，并且在第一段后面设置第二段 的第二分段。因此例如可以使气体输入路径首先包括气体输入孔，它渗透入传感器元件的 可能的层结构，用于使气体从测量室导引到更深的层平面，其中这个气体输入孔形成第二 段的第一分段。在第一分段上可以连接流动屏障，作为气体输入路径的第一段，接着具有窄 的横截面的扩散通道，作为第二段的第二分段。按照本发明，此时第一段和第二段分别配有第一或第二扩散阻力。能够通过各个 段的横截面的相应尺寸以及通过流动屏障微孔的相应尺寸相对容易地影响这种扩散阻力。 下面详细说明用于分段扩散阻力的这种调节是示例。按照本发明建议，第一段的第一扩散 阻力具有气体输入路径的总扩散阻力的20%至80%的比例、最好40%至60%的比例且特 别优选约50%的比例。通过这种方式，通过扩散阻力的这些段的所述串联能够优化所述的尽可能小的静 态压力关系与尽可能小的动态压力关系的目的冲突。因此按照本发明的传感器元件具有更 小的静态压力关系和更小的响应时间，同时具有小的动态压力关系和小的平均值偏移。在此扩散阻力指的是通过传感器元件泵电池的泵电流Ip对要验证的气体组分的 分压变化Δ ppartial、例如氧分压变化的响应特性Rdiff = APpartial/AIp，其中该泵电池由第 一电极、第二电极和固体电解质构成。而流动阻力指的是泵电流Ip对气体的总压力变化 Apgasamt的响应特性R strom ^ Pgasamt^ ^ ^p °所述多孔的流动屏障最好具有最多30%的敞开孔的孔隙率。例如能够通过使用多 孔的陶瓷材料加工这种多孔的流动屏障，例如通过使用氧化铝和/或氧化锆。如上所示，有利地使扩散通道至少部分地以尽可能小的体积构成。尤其是在流 动方向上设置在流动屏障后面的扩散通道或第二段的分段要尽可能小体积地构成。这一 点尤其可以通过扩散通道横截面的匹配实现，它在工艺上要小到可以重复加工地构成。例 如所述扩散通道至少部分地、尤其在设置在流动屏障后面的分段中以垂直于流动方向的 250 μ m2至40000 μ m2、最好为2000 μ m2的横截面构成。这一点例如可以由此实现，所述扩 散通道至少在一个分段、尤其在流动方向设置在流动屏障后面的分段中具有垂直于气体的 流动方向的0. 05mm至1mm、最好0. 2mm的宽度和垂直于气体的流动方向的5 μ m至40 μ m、 最好ΙΟμπι的高度。在此垂直于传感器元件层结构的层平面的尺寸可以视为高度，平行于 这个层平面的尺寸视为宽度。为了产生上述的第一扩散阻力与总扩散阻力之间的比例存在不同的可能性。一 方面可以使微小扩散阻力以流动屏障的大孔多孔材料的形式与具有窄小横截面的短扩散 通道相组合，因为大孔材料已经具有微小的静态压力关系，为了补偿动态压力关系只需与 短的扩散通道相组合，用于达到所述的约50%的比例。在此大孔或敞开孔的材料指的是具 有至少Ι.ομπκ尤其1.5μπι孔尺寸的材料。在这种情况下所述扩散通道例如具有0. 5至 1. 5mm、尤其Imm的长度，即相对较短地构成。也可以选择对于大孔流动屏障使用细孔材料，即例如0. 2 μ m至1. 0 μ m、尤其小于 0. 5 μ m的孔尺寸的材料，与长的扩散通道相结合、即扩散通道超过多孔流动屏障沿着气体 的流动方向的长度。这个长度尤其可以是Imm至3mm，最好约1.5mm。但是在更小的横截面 时也可以使用更短的长度。
此外优�。龆嗫琢鞫琳现辽俨糠值鼐哂写怪庇谄宓牧鞫较虻�、比扩散 通道、尤其比扩散通道分段更大的横截面，扩散通道在流动方向上连接在流动屏障上。尤其 所述流动屏障可以具有40000 μ m2至500000 μ m2的横截面，尤其180000 μ m2的横截面。为 此所述流动屏障可以具有Imm至5mm、最好3mm的宽度和40 μ m至100 μ m、最好60 μ m的高 度。这种流动屏障横截面相对于扩散通道的加大可以起到流动屏障与扩散通道之间的体积 差的作用，它也对减小压力关系起到积极作用。备选或附加地对于与扩散通道横截面相比一致更大的流动屏障横截面也可以变 化地构成流动屏障的横截面。因此多孔流动屏障例如可以至少在两个分段中具有垂直于气 体的流动方向的不同横截面。尤其在顺着敷设的分段中横截面窄于在逆着敷设的流动屏障 分段，因此在气体的流动方向上流动屏障的横截面连续或分级地减小。特别优选的是，所述 横截面在气体的流动方向上一致地减�。辽俨糠至丶跣�。通过这种方式例如在第一 段与第二段之间的过渡上、例如在流动屏障与扩散通道之间的过渡上可以使流动屏障的横 截面基本对应于扩散通道的横截面。
在附图中示出本发明的实施例并且在下面的描述中详细解释。附图中图1以局部截面图示出按照本发明的传感器元件(探测元件)的第一实施例，其 中敞开孔的流动屏障与短的低的扩散通道相结合地使用，图2示出传感器元件的第二实施例，具有细孔的流动屏障和长的低的扩散通道，图3示出第三实施例，具有在流动方向上连续变小横截面的扩散栅栏。
具体实施例方式在图1中示出按照本发明的传感器元件110的第一实施例。该视图以垂直于传感 器元件110的层结构的截面图示出传感器元件110的局部。使用传感器元件110，用于测量测量气体室112中气体中的氧气浓度。为此该传感 器元件110具有直接或通过透气的保护层处于测量气体室112里面的第一电极114，具有固 体电解质116并具有第二电极118。第二电极118设置在传感器元件110的更深敷设的层 平面里面并且在所示的实施例中选择分成两个分电极。第二电极118设置在电极空腔120里面，它通过传感器元件110的层结构的至少 一个层，例如固体电解质116，与测量气体室112分开。该电极空腔120可以通过气体输入 路径122以来自测量气体室112的气体加载。这个气体输入路径122在图1中仅仅示意地 示出并且例如也可以包括垂直于传感器元件110层结构延伸的气体输入孔，例如图1中左 侧所示的局部。对于传感器元件110的可能的总结构可以参阅开头所述现有技术的文献， 例如按照双电池原理的宽带λ探测器的文献。所述气体输入路径122在所示的实施例中分成两个段。第一段124以长度L1包 括一个流动屏障126。这个流动屏障126例如可以利用多孔陶瓷材料制成并且垂直于长度 L1的延伸在气体的流动方向上具有高度H1以及宽度(垂直于图1的图面，即总体上横 截面 A1 = H1XB10除了这个第一段124以外所述气体输入路径122还包括第二段130。这个第二段130或者由敞开的通道构成或者以多孔的、但是很大程度上透气的材料充满，它使气体流动 受到相对微小的流阻。这种多孔材料例如可以是具有大于60%敞开的孔的材料，例如多孔 的氧化铝，与流动屏障126不同，它最好具有约30%的敞开的孔。第二段130在图1所示的实施例中分成第一分段132和第二分段134。第一分段 132在入流气体的流动方向128上前置于流动屏障126，而第二分段134在所示实施例中在 流动方向128上后置于流动屏障126并且设置在流动屏障126与电极空腔120之间。第一 分段132配有相对较大的横截面，而第二分段134、即设置在流动屏障126与电极空腔120 之间的分段最好配有尽可能小的横截面，用于使要被充满的体积保持尽可能微小。这个第 二分段134是扩散通道136。如上所述，流动屏障126的扩散阻力与气体输入路径122的总 扩散阻力的比例尤其能够通过流动屏障126微孔以扩散通道136的长度和横截面的比例调 节。该扩散通道136在图1所示的示例中具有在流动方向128上的纵向长度L2以及垂直 于流动方向128的高度H2和宽度(在图1中未示出，也垂直于图面)B2。该高度与宽度的 乘积确定扩散通道136的横截面，在流动屏障126中也是如此。在图1中所示的实施例中，如上所述，实现一个方案，用于实现流动屏障126的扩 散阻力在气体输入路径122的总扩散阻力的约50%的分量，它涉及敞开孔的流动屏障126， 与短的扩散通道136相结合。在现有技术中流动屏障126 —般建立与连接的电极空腔120 近似的厚度和近似的宽度，而在所示的实施例中流动屏障126比扩散通道136和电极空腔 120更宽和更高。因此优选1至5mm的宽度B1、尤其约3mm的宽度。作为高度H1优选40 μ m 至100 μ m、尤其约50至60 μ m。作为流动屏障126的长度L1例如能够使用1至3mm的长 度，例如1.4mm的长度。如上所述，所述流动屏障126敞开多孔地构成。例如可以使用至少1. 0 μ m、尤其大 于1. 5μπι的微孔尺寸。由于这种敞开的孔使这个流动屏障126具有相对微小的静态压力关 系。因此接着的扩散通道136可以相对较短地构成。在这里优选0.05至1mm、最好0.2mm 的宽度B2, 5至40 μ m、最好10 μ m的高度H2和0. 5至1. 5mm、尤其约Imm的长度L2。在图1中未示出传感器元件110的其它元件。尤其是在图1中未示出附加的电 极、例如基准电极、附加的空腔、例如至少一个基准空腔和/或基准通道、加热元件、电极导 线或类似元件。对于这些元件例如可以参阅上述的现有技术，例如按照双电池原理的宽带 λ探测器的上述文献。在图2中示出按照本发明的传感器元件110的第二实施例。该结构基本对应于按 照图1的实施例，其中在图2中未示出第一电极114以及固体电解质116。它们与图1类似 地补充。仅仅示出气体输入路径122以及电极空腔120和第二电极118。在图2所示的第二实施例中气体输入路径122的第二段130仍然分成第一分段 132和第二分段134。但是在这个实施例中使用细孔流动屏障126，例如具有最大1. 0 μ m的 平均微孔尺寸的流动屏障126。例如也可以如同在图1所示的第一实施例中那样利用添加 适合的微孔形成剂到流动屏障126的原料中调节微孔。因为这种细孔流动屏障126具有相对较大的静态压力关系，为了建立所述的按照 本发明的第一分段124的扩散阻力与气体输入路径122的总扩散阻力的比例使用在流动 屏障126与电极空腔120之间长的扩散通道136。例如在对于流动屏障126的约0. 2至 1. 0 μ m、尤其0. 5 μ m的微孔尺寸所述扩散通道136具有1至3mm、尤其1. 5mm的长度L2 (对于标记参见图1)的扩散通道136已经证实是适合的。对于流动屏障126或扩散通道136 的宽度和高度可以参阅图1。在那里所述的横截面也可以在按照图2的实施例中使用。在图3中以与图2类似的视图示出按照本发明的传感器元件110的第三实施例。 对于传感器元件的其它细节仍然可以参阅图1以及相关的描述。在图3所示的实施例中实现流动屏障126的示例，它具有在流动方向128上变化 的横截面。例如流动屏障126可以与图2所示的实施例类似地构成，即仍然由在那里所述 的细孔材料组成。在流动屏障126上仍然连接长的扩散通道136，在横截面和长度上具有例 如在图1中所述的尺寸。但是与图2所示的实施例不同，所述流动屏障126在所示实施例中具有连续变小 的横截面。因此该流动屏障126从第一分段132开始在流动方向128上向着扩散通道136 连续地变�。纱耸顾氚凑胀�2的实施例相比总体上是更小的体积。但是代替所示的具 有连续变小横截面的流动屏障126的实施例也可以设想实施例，它们具有例如间断的横截 面变化，例如台阶形变化的横截面。
权利要求
1.用于确定在测量气体室(11 里面的气体的至少一个物理参数的传感器元件，尤其 用于确定内燃机废气中的气体组分是数量分量，其中该传感器元件(110)具有至少一个第 一电极(114)、至少一个第二电极(118)和至少一个使第一电极(114)和第二电极(118) 连接的固体电解质(116)，其中第二电极(118)设置在至少一个电极空腔(120)里面，其中 该传感器元件(110)具有至少一个气体输入路径(122)，通过该至少一个气体输入路径用 来自测量气体室(11 的气体加载电极空腔(120)，其中该气体输入路径(12 具有至少 一个包括至少一个多孔流动屏障(126)的第一段(124)和至少一个包括至少一个扩散通道 (136)的第二段(130)，其中第一段(124)和第二段(130)串联，其中第一段(124)具有第 一扩散阻力并且所述气体输入路径(122)具有总扩散阻力，其中第一扩散阻力具有总扩散 阻力的20%至80%的比例。
2.如上述权利要求所述的传感器元件(110)，其中第一扩散阻力具有总扩散阻力的 50%的比例。
3.如上述权利要求所述的传感器元件(110)，其中第二段(130)具有至少一个第一分 段(13 和至少一个第二分段(134)，其中第一分段(13 在气体的流动方向(128)上设置 在第一段(124)前面，并且第二分段(134)在气体的流动方向(128)上设置在第一段(124)后面。
4.如上述权利要求中任一项所述的传感器元件(110)，其中多孔的流动屏障(126)具 有最多30%的敞开的孔。
5.如上述权利要求中任一项所述的传感器元件(110)，其中所述扩散通道(136)至少 部分地具有垂直于气体的流动方向(128)的横截面，它位于250 μ m2至40000 μ m2，最好为 2000 μ m2。
6.如上述权利要求所述的传感器元件(110)，其中所述扩散通道(136)至少在一个分 段具有垂直于气体的流动方向(128)的0. 05mm至1mm、最好0. 2mm的宽度和垂直于气体的 流动方向(128)的5μπι至40μπκ最好ΙΟμπι的高度。
7.如上述权利要求之一所述的传感器元件(110)，其中所述多孔的流动屏障(126)至 少部分地具有垂直于气体的流动方向(128)的比扩散通道(136)更大的横截面。
8.如上述权利要求所述的传感器元件(110)，其中所述流动屏障(126)至少部分地具 有垂直于流动方向(128)的40000 μ m2至500000 μ m2的横截面，最好为180000 μ m2的横截
9.如上述权利要求所述的传感器元件(110)，其中所述流动屏障(126)至少部分地具 有垂直于流动方向(128)的Imm至5mm、最好3mm的宽度，垂直于气体的流动路径(1 )的 40 μ m至100 μ m、最好60 μ m的高度。
10.如上述权利要求所述的传感器元件(110)，其中所述多孔流动屏障(126)具有至少 1. Ομπκ尤其至少1. 5μπι的平均孔尺寸。
11.如上述权利要求所述的传感器元件(110)，其中所述扩散通道(136)具有在流动方 向(128)上0. 5mm至1. 5mm、最好Imm的长度。
12.如权利要求1至9中任一项所述的传感器元件(110)，其中所述多孔流动屏障 (126)具有0. 5 μ m至1. 5 μ m的平均孔尺寸、尤其1 μ m的平均孔尺寸，其中所述扩散通道 (136)沿着气体的流动方向(128)具有一个长度，它超过多孔流动屏障(126)沿着气体的流动方向(128)的长度。
13.如上述权利要求所述的传感器元件(110)，其中所述扩散通道(136)沿着气体的流 动方向(128)具有Imm至3mm的长度、最好1. 5mm的长度。
14.如上述权利要求任一项所述的传感器元件(110)，其中所述多孔流动屏障(126)在 至少两个分段中具有垂直于流动方向(128)的不同的横截面。
15.如上述权利要求所述的传感器元件(110)，其中所述横截面(128)在气体的流动方 向(128)上减�。绕渲辽俨糠值亓丶跣�。
全文摘要
本发明涉及一个用于确定在测量气体室(112)里面的气体的至少一个物理参数的传感器元件(110)，尤其用于确定内燃机废气中的气体组分分量。该传感器元件(110)具有至少一个第一电极(114)、至少一个第二电极(118)和至少一个使第一电极(114)和第二电极(118)连接的固体电解质(116)。第二电极(118)设置在至少一个电极空腔(120)里面。该传感器元件(110)具有至少一个气体输入路径(122)，通过它以来自测量气体室(112)的气体加载电极空腔(120)。该气体输入路径(122)具有至少一个包括至少一个多孔流动屏障(126)的第一段(124)和至少一个包括至少一个扩散通道(136)的第二段(130)。在此第一段(124)和第二段(130)串联。第一段(124)具有第一扩散阻力，所述气体输入路径(122)具有总扩散阻力。第一扩散阻力是总扩散阻力的20％至80％。
文档编号G01N27/407GK102084242SQ200980125684
公开日2011年6月1日 申请日期2009年5月29日 优先权日2008年7月4日
发明者L·迪尔, M·谢费尔, S·戈尔, T·莫泽 申请人:罗伯特.博世有限公司
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