[发明专利]用于感测测量气体室中的测量气体的至少一个特性的传感器元件，其包含被研磨的、被浸渍的粉浆层

说明书

本发明提出一种用于制造传感器元件(10)的方法，所述传感器用于感测测量气体室(12)中的测量气体的至少一个特性，尤其是用于证实所述测量气体中的气体成分或者所述测量气体的温度，所述方法包括以下步骤：将至少一个功能元件(14)至少一次地这样引入、尤其是浸入到至少一个粉浆中，使得将粉浆层(20)施加到所述功能元件(14)上，其中，所述功能元件(14)包括至少一个固体电解质(16)和至少一个功能层(18)；在所述功能元件(14)上烧结所述粉浆层(20)；至少在所述至少一个功能层(18)的区域中研磨所述粉浆层(14)；浸渍所述粉浆层(20)；和热处理被浸渍的所述粉浆层(20)。

背景技术

由现有技术已知许多用于感测测量气体室中的测量气体的至少一个特性的传感器元件和方法。在此，原则上可以涉及测量气体的任意的物理和/或化学特性，其中，可以感测一个或多个特性。本发明在下文中尤其参照测量气体的气体成分的定性和/或定量感测来描述，尤其是参照测量气体中的氧气份额。氧气份额例如可以以分压力的形式和/或以百分比的形式被感测。然而，替代或附加地也可以感测测量气体的其他特性。

例如，这样的传感器元件可以设计为所谓的氧传感器(Lambdasonden)，例如其由Konrad Reif(出版):Sensoren im Kraftfahrzeug,2010第一版,160-165页所已知的那样。通过宽带氧传感器、尤其平面式宽带氧传感器例如可以在大的范围中确定废气中的氧气浓度进而推断燃烧室中的空气-燃料-比例。空气系数λ描述了该空气-燃料-比例关系。

由现有技术尤其已知陶瓷的传感器元件，其基于对确定的固体的电解特性的应用，即基于该固体的离子传导特性。尤其，该固体可以涉及陶瓷的固体电解质，例如二氧化锆(ZrO₂)、尤其钇稳定化的二氧化锆(YSZ)和/或掺杂钪的二氧化锆(ScSZ)，其可以包含少量三氧化二铝(Al₂O₃)和/或二氧化硅(SiO₂)添加物。

对这样的传感器元件提出了越来越多的功能要求。尤其，氧传感器的快速运行准备在发动机起动之后起大的作用。该快速运行准备基本上被两个方面影响。第一方面涉及氧传感器快速加热到其600℃以上的运行温度，这可以通过加热元件的相应设计或待加热的区域的缩小来实现。另一方面涉及在运行期间针对由水冲击引起的热震的鲁棒性。所提到的热震基于：在发动机起动之后确定的时间区间上，排气管中的温度处于水的露点之下，从而在燃料燃烧时产生的水蒸气可以在排气管中冷凝。由此，在排气管中产生水滴的形成。氧传感器的被加热的陶瓷可以由于水滴的出现通过传感器陶瓷中的热应力或断裂被损坏或甚至破坏。因此，研发了这样的氧传感器，该氧传感器在其表面上具有多孔的陶瓷的保护层，所述保护层也称为热震保护层。该保护层用于：使碰撞到氧传感器上的水滴在大的面积上分布并且由此减小在固体电解质或传感器陶瓷中所出现的局部温度梯度。这些氧传感器在被加热状态下则经受得住一定的冷凝水滴大小，而不被损坏。保护层通常在附加的方法步骤中被施加到传感器元件上。不同的材料例如氧化铝或尖晶石(MgAI₂O₄)和施加技术例如喷射工艺或沉浸工艺为此得以应用。

尽管由现有技术已知的用于制造用于氧传感器的传感器元件的方法具有多种优点，但是这些方法还包含改善潜力。

发明内容

因此，提出一种用于制造用于感测测量气体室中的测量气体的至少一个特性的传感器元件的方法以及一种可根据该方法制造的传感器元件，它们至少在很大程度上避免了已知方法和传感器元件的缺点并且在所述方法和传感器元件情况下能够通过成本有利的方法改善相对于热震的鲁棒性。

按照本发明的方法包括以下步骤，优选以所提到的顺序，其中，然而原则上也可以考虑其他的顺序：

-将至少一个功能元件至少一次地这样引入、尤其是浸入到至少一个粉浆中，使得将粉浆层施加到所述功能元件上，其中，所述功能元件包括至少一个固体电解质和至少一个功能层；

-在所述功能元件上烧结所述粉浆层；