[发明专利]气体传感器

说明书

本发明实现一种混合电位型气体传感器，其能够在不使构成复杂化的基础上，恰当地排除氧的影响，高精度地得到被检气体成分的浓度。在传感器元件中设置：检测单元，其通过包含检测电极和基准电极而构成；氧泵单元，其通过对内侧泵电极和外侧泵电极之间外加规定的电压而将存在于内部空腔的氧汲出，其中所述内侧泵电极面向内部空腔而形成，所述外侧泵电极形成于传感器元件外表面；以及加热器，其能够对两者进行加热，利用加热器，将检测单元加热至400℃以上600℃以下的第一加热温度，且将氧泵单元加热至580℃以上850℃以下的温度范围内的温度亦即第二加热温度，其中所述温度范围是根据气体导入部赋予给被测定气体的扩散阻力而被确定的温度范围，在上述这样的状态下，基于检测单元中产生的传感器输出和氧泵单元中的泵电流，来确定被测定气体中的测定对象气体成分的浓度。

技术领域

本发明涉及一种气体传感器，其用于求出例如来自柴油机的废气亦即被测定气体中存在的例如烃气等规定气体成分的浓度。

背景技术

在对被测定气体中的规定气体成分(被检气体成分)进行检测从而求出其浓度的气体传感器中存在有：各种方式的气体传感器。例如，混合电位型的气体传感器、和电流检测型(界限电流型)的气体传感器已经是公知的(例如参照专利文献1～专利文献3)。

专利文献1中，作为混合电位型的气体传感器所具备的传感器元件，公开了一种传感器元件，其具有第一以及第二内部空腔和基准气体导入空间，在第二内部空腔具有检测电极，在基准气体导入空间具有基准电极，具有：与存在有被测定气体的外部空间连通、且经由规定的扩散速度控制部而与第一内部空腔连通的第一气体导入口，除此之外，还具有使外部空间和第二内部空腔之间直接连通的第二气体导入口。该传感器元件如下构成：通过使从第一气体导入口至检测电极为止的被测定气体的扩散阻力的值D1、与从第二气体导入口至检测电极为止的被测定气体的扩散阻力的值D2的比D2/D1满足规定的范围，从而关于气体向第二内部空腔的流入，与通过第二气体导入口的直接的流入相比，从第一气体导入口经由第一内部空腔的流入这一方起到主导作用。

专利文献2公开了一种气体传感器，其具备能够用作NOx传感器也能够用作HC(烃)传感器的传感器元件，该气体传感器具有：第一测定气体室，其设置有与测定气体接触且在催化剂作用方面为惰性的第一内部电极和为活性的第二内部电极；第二测定气体室，其通过氧离子透过性层而与第一测定气体室分离；以及基准通路，其被导入有大气空气，并且该气体传感器在氧离子透过性层具备连接第一测定气体室和第二测定气体室的连接通路。该气体传感器用作HC传感器的情况下，作为混合电位型的气体传感器而发挥功能。

专利文献3公开了一种将固体电解质层层叠而成的气体传感器(可燃物质浓度检测器)，该气体传感器具备：第一空隙部，其具有利用多孔质电极夹着由薄板状的氧离子导电体构成的固体电解质层而得到的第一氧泵送单元、和氧浓度测定单元；第二空隙部，其具有利用多孔质电极夹着由薄板状的氧离子导电体构成的固体电解质层而得到的第二氧泵送单元；第一扩散通路，其将第一空隙部连通于被测定气体侧；以及第二扩散通路，其将第一空隙部连通于第二空隙部。

在如专利文献1公开的混合电位型传感器中，检测电极和基准电极之间产生的电位差(传感器输出)依赖于被测定气体中的测定对象气体成分的浓度，据此，能够求出测定对象气体成分的浓度。然而，众所周知，该电位差对被测定气体中所存在的氧的浓度的依赖性较大。因此，为了高精度地求出测定对象气体成分的浓度，需要考虑到氧浓度对于传感器输出的浓度影响。

在专利文献1公开的气体传感器中，按照从第一气体导入口至检测电极为止的被测定气体的扩散阻力值D1与从第二气体导入口至检测电极为止的被测定气体的扩散阻力的值D2之比D2/D1满足规定范围的方式构成了传感器元件，在此基础上，利用氧泵单元进行第一内部空腔内的氧的汲入或汲出，从而使存在有检测电极的第二内部空腔的氧浓度保持于恒定。因此，传感器输出以不会受到氧浓度的影响的值的形式被得到。