DE10007010A1

DE10007010A1 - Sensor unit used for determining exhaust gas backflow rate of IC engine is subjected to exhaust gas atmosphere on one side and atmosphere consisting of exhaust gas and fresh air on other side

Info

Publication number: DE10007010A1
Application number: DE2000107010
Authority: DE
Inventors: Tillmann Braun; Uwe Gaertner; Klaus Juergen Marquardt; Ralf Moos; Carsten Plog
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: MOOS, RALF, PROF. DR. ING., 95447 BAYREUTH, DE
Priority date: 2000-02-16
Filing date: 2000-02-16
Publication date: 2001-08-30
Anticipated expiration: 2020-02-17
Also published as: DE10007010C2

Abstract

A sensor unit (Sb) is subjected to the exhaust gas atmosphere (R) on one side within the exhaust gas backflow line (RL) and an atmosphere (vM) consisting of exhaust gas and fresh air (F) on the other side. The two atmospheres are separated from each other. Preferred Features: The sensor unit is subjected to a further gas atmosphere consisting of surrounding air (L) and fresh air which is separated from the other two atmospheres. The sensor unit is arranged on the end of two stub cables, the first cable extending from the exhaust gas backflow line and the second cable from the inlet line (ELt). The unit is integrated in a common wall of the exhaust gas backflow line and the inlet line. The unit comprises an electrochemical cell with a selective ion-conducting membrane provided on both sides with a potential-forming layer.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinheit zur Bestimmung der Abgasrückführungsrate einer Brennkraftmaschine.The invention relates to a sensor unit for determining the Exhaust gas recirculation rate of an internal combustion engine.

Die Hauptemittenten von Stickoxiden (NOx) in den Industriestaa ten sind Verkehr, fossil befeuerte Kraftwerke und Industriean lagen. Während die Kraftwerks- und Industrieemissionen immer weiter zurückgehen, tritt der Anteil des Verkehrs immer mehr in den Vordergrund.The main emitters of nitrogen oxides (NOx) in the industrial countries Transport, fossil-fueled power plants and industry are all part of the business were. While the power plant and industrial emissions always continue to decline, the share of traffic occurs more and more the foreground.

Die NOx-Emissionen benzinbetriebener Ottomotoren können durch den Betrieb bei λ = 1 und nachmotorischer Abgasreinigung mittels eines Drei-Wege-Katalysators drastisch reduziert werden. Prin zipbedingt besteht diese Möglichkeit beim gemischgeregelten Dieselmotor, der überstöchiometrisch betrieben wird, nicht. Aufgrund des hohen Sauerstoffanteils im Abgas ist bis heute kein Katalysator realisiert, der die NOx-Emissionen ohne Zugabe von Reduktionsmitteln (evtl. auch in Form von fettem Abgas), i. A. Kohlenwasserstoffe oder ammoniakbildende Verbindungen, verringern kann. Das gleiche gilt für magerbetriebene Ottomoto ren.The NOx emissions of gasoline-powered petrol engines can be reduced by the operation at λ = 1 and post-engine exhaust gas cleaning by means of of a three-way catalytic converter can be drastically reduced. Prin Due to the zip, this is possible with the mix-regulated Diesel engine, which is operated stoichiometrically, not. Due to the high oxygen content in the exhaust gas is still to this day no catalyst realized that the NOx emissions without addition of reducing agents (possibly also in the form of rich exhaust gas), i. A. hydrocarbons or ammonia-forming compounds, can decrease. The same applies to lean-fueled Ottomoto ren.

Eine andere, seit langem bekannte Möglichkeit, NOx-Emissionen abzusenken, besteht in der Abgasrückführung (AGR). Durch Zumi schen von Abgasen zur Frischluft vor der Verbrennung wird ins besondere die temperaturabhängige NOx-Emission reduziert. Übli cherweise wird durch eine Abgasrückführungsleitung aus einer Abgasleitung der Brennkraftmaschine Abgas in eine Einlasslei tung rückgeführt. Die Rückführungsrate des Abgases, d. h. die Menge des anteilig dem Frischluftstrom in der Einlassleitung beigemischten Abgasstroms im Verhältnis zur Verbrennungsluft menge, wird von einer Reglereinheit unter Angleich an be triebspunktabhängig vorgegebene Sollwerte geregelt. Einer Erhö hung der Abgasrückführungsrate mit der Absicht einer weiteren Reduzierung der NOx-Emission wird eine betriebspunktabhängig unterschiedliche Grenze gesetzt, nämlich durch die oberhalb dieser zulässigen Rückführungsrate zunehmende Ruß bzw. Partike lemission, dem Kraftstoffverbrauch sowie durch die Verschlech terung der Laufruhe der Brennkraftmaschine.Another long-known option is NOx emissions lowering consists of exhaust gas recirculation (EGR). By Zumi Exhaust gases are mixed into fresh air before combustion especially reduces the temperature-dependent NOx emission. Usual chich is by an exhaust gas recirculation line from a Exhaust pipe of the internal combustion engine exhaust gas in an intake duct tion returned. The recycle rate of the exhaust gas, i.e. H. the Amount of the proportion of the fresh air flow in the inlet line admixed exhaust gas flow in relation to the combustion air quantity, is adjusted by a controller unit with adjustment to be Specified setpoints depending on the operating point. An increase Exhaust gas recirculation rate with the intention of another Reduction of the NOx emission becomes an operating point dependent different limit, namely by the above this permissible return rate increasing soot or particles emission, fuel consumption and the deterioration The smooth running of the internal combustion engine.

Die Durchführung einer Regelung der Abgasrückführungsrate er fordert die laufende Erfassung der jeweiligen Rückführungsver hältnisse im Betrieb der Brennkraftmaschine. Einfache Steuer verfahren der rückgeführten Abgasmenge, etwa durch be triebspunktabhängige Steuerung des Abgasrückführungsventils mit einstellbarem Öffnungshub, können die Abgasemissionen nur unbe friedigend absenken, da die Rückführungsrate im jeweiligen Be triebspunkt deutlich unterhalb des optimalen Sollwertes liegen muss, um das ohne Rückmeldung des Abgasdurchflusses sonst häu fige Übertreten der Rußgrenze und die entsprechend hohen Emis sionen zu vermeiden.The implementation of a regulation of the exhaust gas recirculation rate requests the ongoing recording of the respective repatriation agreement Ratios in the operation of the internal combustion engine. Simple tax procedure of the recirculated exhaust gas amount, for example by be control of the exhaust gas recirculation valve depending on the operating point adjustable opening stroke, the exhaust emissions can only lower peacefully, since the return rate in the respective Be drive point are clearly below the optimal setpoint otherwise, without feedback of the exhaust gas flow Figual crossing of the soot limit and the correspondingly high emissions sions to avoid.

Aus der EP 0 574 614 A1 ist ein Verfahren zur Regelung der Ab gasrückführungsrate bekannt, welches zur Bestimmung des Ist- Wertes des rückgeführten Abgasmassenstroms den Druckabfall an einer Venturi-Düse in dem Abgasrückführungskanal misst und aus der Druckdifferenz den Durchfluss ermittelt. Da jedoch die Rückströmung des Abgases durch die Abgasrückführungsleitung vom Druckgefälle zwischen Abgasleitung und Einlassleitung der Brennkraftmaschine getrieben wird, verringert der Druckverlust an der Venturi-Düse das zur Rückführung zur Verfügung stehende Druckgefälle. Dabei wird die mögliche Abgasrückführungsrate verringert und es kann in vielen Betriebspunkten der Brenn kraftmaschine nicht die optimale Reduzierung der Abgasemissio nen erreicht werden. Darüber hinaus ist die Bestimmung des Ab gasdurchflusses durch die Abgasrückführungsleitung über die Messung des Differenzdruckes sehr ungenau, da genaue Messungen an der Venturi-Düse laminare Strömungsverhältnisse vorausset zen, welche im Abgas von Brennkraftmaschinen praktisch nicht vorkommen. Die mehr oder weniger turbulent auftretenden Ab gasströmungen unterschiedlicher Brennkraftmaschinen, insbeson dere im Betrieb von aufgeladenen Brennkraftmaschinen, verhin dern eine effektive Regelung der Rückführungsrate mit dem be kannten Verfahren.EP 0 574 614 A1 describes a method for regulating the Ab known gas recirculation rate, which is used to determine the actual Value of the recirculated exhaust gas mass flow indicates the pressure drop a Venturi nozzle in the exhaust gas recirculation channel the pressure difference determines the flow. However, since the Backflow of the exhaust gas through the exhaust gas recirculation line from Pressure drop between the exhaust pipe and the inlet pipe of the Internal combustion engine is driven, the pressure loss decreases that is available for recirculation at the Venturi nozzle Pressure drop. The possible exhaust gas recirculation rate reduced and it can burn in many operating points engine does not optimally reduce exhaust emissions be achieved. In addition, the determination of the Ab gas flow through the exhaust gas recirculation line via the Measurement of the differential pressure is very imprecise because of the precise measurements laminar flow conditions are required at the Venturi nozzle zen, which practically not in the exhaust gas of internal combustion engines occurrence. The more or less turbulent Ab gas flows of different internal combustion engines, in particular in the operation of supercharged internal combustion engines effective control of the return rate with the be knew procedures.

Die DE 43 37 313 C1 schlägt zur Erfassung der rückgeführten Ab gasmenge vor, den Absolutdruck und die Temperatur in der Abgas leitung der Brennkraftmaschine zu messen. Zur Ermittlung der Rückführungsrate wird als Messwert neben dem statischen Druck auch der Staudruck des Abgases benötigt. Mit dem bekannten Ver fahren ist jedoch eine genaue Bestimmung der Rückführungsrate, welche für eine optimale Regelung unerläßlich ist, kaum mög lich, da die erforderlichen Temperatur- und Druckmessfühler von sehr hohen Abgastemperaturen beaufschlagt werden. Darüber hin aus führt der hohe Rußpartikelgehalt des Abgas zu einer zuneh menden Verstopfung der Messfühler mit fortschreitender Be triebszeit der Brennkraftmaschine, wodurch die Messergebnisse zunehmend ungenauer werden und somit letztendlich höhere Abga semissionen verursacht werden.DE 43 37 313 C1 proposes to record the returned Ab amount of gas before, the absolute pressure and the temperature in the exhaust gas to measure the line of the internal combustion engine. To determine the Feedback rate is used as a measurement alongside the static pressure the back pressure of the exhaust gas is also required. With the well-known Ver however, driving is an accurate determination of the return rate, which is indispensable for optimal regulation, hardly possible Lich, since the required temperature and pressure sensors from very high exhaust gas temperatures. Beyond that The high soot particle content of the exhaust gas leads to an increase Clogging of the sensors with progressive loading driving time of the internal combustion engine, thereby reducing the measurement results become increasingly imprecise and ultimately ultimately higher emissions semissions are caused.

Die DE 197 34 494 C1 hingegen schlägt vor, die Rückführungsrate mit Hilfe von zwei Sauerstoffsensoren, die vor und nach der Einmündung der Abgasrückführungsleitung in die Einlassleitung angeordnet sind, zu bestimmen. Gemäß der in der DE 197 34 494 C1 aufgeführten Gleichung
DE 197 34 494 C1, on the other hand, proposes to determine the recirculation rate with the aid of two oxygen sensors which are arranged before and after the exhaust gas recirculation line flows into the inlet line. According to the equation listed in DE 197 34 494 C1

kann die Rückführungsrate bestimmt werden. Dabei ist R die Ab gasrückführungsrate, und [O₂] die Sauerstoffkonzentration, wo bei die Indizes vM vor Motor (= nach Einmündung des Abgasrück führungskanals in die Einlassleitung) und R rückgeführtes Abgas (= vor Einmündung der Abgasrückführungsleitung in die Einlass leitung) bedeuten. Diese Definitionen von vM und R werden in der vorliegenden Anmeldung beibehalten. Der Faktor 0,23 gibt den Massenanteil des Sauerstoffs in der Umgebungsluft an.the return rate can be determined. Here, R is the exhaust gas recirculation rate, and [O ₂ ] the oxygen concentration, where the indices mean vM before the engine (= after the exhaust gas recirculation duct opens into the intake pipe) and R means recirculated exhaust gas (= before the exhaust gas recirculation pipe opens into the intake pipe). These definitions of vM and R are retained in the present application. The factor 0.23 indicates the mass fraction of oxygen in the ambient air.

Obgleich mit diesem Verfahren die Abgasrückführungsrate be stimmt werden kann, sind auch Nachteile vorhanden. Einerseits sind die derzeit vorhandenen, nach dem amperometrischen Prinzip funktionierenden und im gesamten Magerbereich arbeitenden Sau erstoffsensoren bei λ < 2 (d. h. [O₂] < 10%) sehr ungenau, anderer seits sollte, wie leicht aus Glg. (1) ersichtlich ist, gerade bei großen X-Werten die Genauigkeit groß sein, um vor allem kleine Rückführungsraten ausreichend genau bestimmen zu können. Dies wird an folgendem Beispiel deutlich: Bei einer Rückfüh rungsrate von 10% und einem λ = 2 (10% Sauerstoff) wird [O₂]_vM = 21,7%. Ein Meßfehler der Sauerstoffkonzentration vor Mo tor um lediglich 1% des Meßwertes führt zu einem Fehler in der Rückführungsrate von 16,7%.Although the exhaust gas recirculation rate can be determined using this method, there are also disadvantages. On the one hand, the oxygen sensors currently available, which work according to the amperometric principle and work in the entire lean range, are very imprecise at λ <2 (ie [O ₂ ] <10%), on the other hand, as is easy to do from Eq. (1) it can be seen that, especially with large X values, the accuracy is high, in order, in particular, to be able to determine small feedback rates with sufficient accuracy. This becomes clear from the following example: With a feedback rate of 10% and a λ = 2 (10% oxygen), [O ₂ ] _vM = 21.7%. A measurement error of the oxygen concentration in front of engine by only 1% of the measurement value leads to an error in the return rate of 16.7%.

Ein weiterer Nachteil ist, dass zwei Sensoren an zwei verschie denen Einbauorten angebracht werden müssen, was zu zusätzlichen Kosten für Sensoren, Einbau und Konstruktion führt. Zudem tritt ein erhöhtes Ausfallrisiko auf.Another disadvantage is that two sensors differ on two which installation locations must be attached, which leads to additional Costs for sensors, installation and construction leads. It also occurs an increased risk of failure.

Ebenfalls zwei Sensoren an zwei verschiedenen Stellen benötigt die in der DE 197 28 353 C1 vorgeschlagene Möglichkeit, den 3- Wege-Mischer und damit die Abgasrückführungsrate in Abhängig keit der CO₂-Konzentrationen in der Ladeluftleitung und der Ab gasrückführleitung zu regeln.Also two sensors at two different points requires the possibility proposed in DE 197 28 353 C1 to regulate the 3-way mixer and thus the exhaust gas recirculation rate depending on the CO ₂ concentrations in the charge air line and the exhaust gas recirculation line.

Es ist die Aufgabe dieser Erfindung, einen Sensor anzugeben, mit dem eine genaue Bestimmung der Abgasrückführungsrate zuver lässig und kostengünstig erreicht werden kann.It is the object of this invention to provide a sensor with which an accurate determination of the exhaust gas recirculation rate verver can be achieved casually and inexpensively.

Diese Aufgabe wird mit der Sensoreinheit nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind Gegenstand von Unteran sprüchen. This object is achieved with the sensor unit according to claim 1 solved. Advantageous designs are the subject of Unteran sayings.

Die erfindungsgemäße Sensoreinheit ist einerseits mit der Ab gasatmosphäre innerhalb der Abgasrückführungsleitung beauf schlagt, und andererseits mit der innerhalb der Einlassleitung der Brennkraftmaschine nach Einmündung der Abgasrückführungs leitung vorhandenen Atmosphäre aus Abgas und Frischluft beauf schlagt. Dabei werden die beiden die Sensoreinheit beaufschla genden Gasatmosphären getrennt voneinander gehalten. Die Sen soreinheit selbst kann dabei aus einem oder mehreren Einzelsen soren bestehen. Außerdem kann eine zusätzliche Umgebungsluftre ferenz vorhanden sein.The sensor unit according to the invention is on the one hand with the Ab gas atmosphere within the exhaust gas recirculation line strikes, and on the other hand with that within the inlet pipe the internal combustion engine after the exhaust gas recirculation line existing atmosphere from exhaust gas and fresh air strikes. The two will act on the sensor unit gas atmospheres kept separate. The sen The sensor unit itself can consist of one or more individual elements sensors exist. In addition, an additional ambient air can be available.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen unter Be zugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on exemplary embodiments under Be access to drawings explained in more detail. Show it:

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau eines Abgasrückführungssy stems, von dem die Erfindung ausgeht; Figure 1 shows the basic structure of an exhaust gas recirculation system from which the invention is based;

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Ausführung in schematischer Darstellung; Fig. 2 shows an embodiment according to the invention in a schematic representation;

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2; Fig. 3 is an enlarged detail of Fig. 2;

Fig. 4, 5 erfindungsgemäße Ausführungen unter Einsatz einer elektrochemischen Zelle mit selektiv ionenleitender Membran; Figures 4, 5 embodiments according to the invention using an electrochemical cell with a selectively ion-conducting membrane.

Fig. 6, 7 erfindungsgemäße Ausführungen unter Einsatz einer elektrochemischen Zelle mit sauerstoffionenselekti ver Membran; Fig. 6, 7 embodiments of the invention using an electrochemical cell with oxygen ion selective membrane;

Fig. 8 eine erfindungsgemäße Ausführung unter Einsatz zwei er resistiver Sauerstoffsensoren; Fig. 8 is an embodiment of the invention using two resistive he oxygen sensors;

Fig. 9 eine erfindungsgemäße Ausführung unter Einsatz zwei er amperometrischer Sauerstoffsensoren; Fig. 9 is an embodiment of the invention using two he amperometric oxygen sensors;

Fig. 10 eine erfindungsgemäße Ausführung unter Einsatz eines amperometrischen Sauerstoffsensors und einer elek trochemische Zelle mit einer selektiv ionenleitenden Membran; Figure 10 is an embodiment of the present invention using an amperometric oxygen sensor and an elec trochemical cell with a selectively ion-conducting membrane.

Fig. 11 eine erfindungsgemäße Ausführung unter Einsatz eines resistiven Sauerstoffsensors und eine elektrochemi sche Zelle mit einer selektiv ionenleitenden Mem bran; FIG. 11 is an embodiment of the invention employing a resistive oxygen sensor and a elektrochemi specific cell with a selectively ion-conducting Mem bran;

Fig. 12, 13 eine erfindungsgemäße Ausführung unter Einsatz zwei er amperometrischer NOx-Sensoren; Fig. 12, 13, an embodiment of the invention using two he amperometric NOx sensors;

Fig. 14 eine erfindungsgemäße Ausführung unter Einsatz zwei er Gassensoren in schematischer Darstellung; FIG. 14 is an embodiment of the invention using two He gas sensors in a schematic representation;

Fig. 15-18 erfindungsgemäße Ausführungen mit unterschiedlicher Anordnung der Sensoreinheit innerhalb des Abgasrück führungssystems. Fig. 15-18 embodiments of the invention with different arrangement of the sensor unit within the exhaust gas recirculation system.

Fig. 1 skizziert die für ein Abgasrückführungssystem notwendi gen Bestandteile. Das Abgas A wird über ein Ventil oder eine gesteuerte Klappe V einem Kühler K zugeführt und gekühlt mit der für die Verbrennung nötigen Frischluft F vermischt. Das rückgeführte Abgas innerhalb der Abgasrückführungsleitung ist mit R bezeichnet. Die mit gekühltem Abgas R vermischte Frisch luft F wird mit vM bezeichnet. Die Kühlung ist nicht unbedingt erforderlich, erhöht aber die NOx-Reduzierung. Fig. 1 outlines the components necessary for an exhaust gas recirculation system. The exhaust gas A is fed to a cooler K via a valve or a controlled flap V and mixed with the fresh air F required for combustion in a cooled state. The recirculated exhaust gas within the exhaust gas recirculation line is labeled R. The fresh air F mixed with cooled exhaust gas R is referred to as vM. Cooling is not essential, but increases NOx reduction.

Fig. 2 zeigt eine erste erfindungsgemäße Ausführung in schema tischer Darstellung. Dabei sind von der Abgasrückführungslei tung und der Einlassleitung jeweils Stichleitungen angebracht. Statt Stichleitungen können auch andere, konstruktiv vorteil haftere Ausführungsformen, wie sie z. B. in den Fig. 15 bis 18 dargestellt sind, zur Anwendung kommen. Die Stichleitungen füh ren jeweils zu derselben Sensoreinheit Sb, welches somit auf der einen Seite in Kontakt mit dem rückgeführten Abgas R und auf der anderen Seite mit dem Gasgemisch vM steht. Dabei ist es wichtig, dass die Sensoreinheit Sb mit beiden Gasatmosphären in Kontakt steht und dass beide Gasatmosphären vM, R voneinander getrennt sind. In Fig. 3 ist der gestrichelt gezeichnete Aus schnitt noch einmal vergrößert dargestellt. Man erkennt, wie die voneinander getrennten Gasatmosphären R und vM die Sen soreinheit Sb von verschiedenen Seiten beaufschlagen. Die Sen soreinheit Sb ist in die Trennwand, die die beiden Gasatmosphä ren R und vM voneinander separiert, integriert bzw. bildet selbst einen Teil dieser Trennwand. Die beiden Gasatmosphären R und vM werden also mittels der Sensoreinheit Sb selbst vonein ander getrennt. Fig. 2 shows a first embodiment of the invention in a schematic representation. Branch lines are attached to the exhaust gas recirculation line and the inlet line. Instead of stub lines, other structurally advantageous embodiments, such as z. As shown in FIGS. 15 to 18, are used. The spur lines each lead to the same sensor unit Sb, which is therefore in contact with the recirculated exhaust gas R on one side and with the gas mixture vM on the other side. It is important that the sensor unit Sb is in contact with both gas atmospheres and that both gas atmospheres vM, R are separated from one another. In Fig. 3 the dashed line from section is shown again enlarged. It can be seen how the separate gas atmospheres R and vM act on the sensor unit Sb from different sides. The sensor unit Sb is integrated into the partition wall, which separates the two gas atmospheres R and vM, or forms part of this partition wall itself. The two gas atmospheres R and vM are thus separated from one another by means of the sensor unit Sb.

Für die Massenströme gilt:
The following applies to the mass flows:

_vM = _R + _F (2) _vM = _R + _F (2)

Die Rückführungsrate R ist definiert
The feedback rate R is defined

Für die Konzentration eines beliebigen Gases g gilt
For the concentration of any gas g applies

Dabei ist a_g der Umrechnungsfaktor von Volumenprozent in Mas senprozent. a_g ist für jedes Gas etwas verschieden, kann aber näherungsweise als unabhängig vom Betriebspunkt des Motors an gesehen werden.Here, a _{g is} the conversion factor from volume percent to mass percent. a _g is slightly different for each gas, but can be seen approximately as independent of the engine's operating point.

Für den Fall, dass g ein Gas bezeichnet, das bei der Verbren nung von Kraftstoff entsteht und das in der Umgebungsluft in praktisch nicht oder in wesentlich geringerer Konzentration als im Abgas enthalten ist, kann der Term [g]_F × _F vernachlässigt werden und man erhält:
In the event that g denotes a gas which is produced when fuel is burned and which is contained in the ambient air in practically no concentration or in a significantly lower concentration than in the exhaust gas, the term [g] _F × _F can be neglected and one receives:

Gase, für die die Glg. (5) und (6) gelten, können z. B. sein:
CO₂, NO, NO₂, N₂O, Kohlenwasserstoffe, SO₂, SO₃, H₂ oder auch Was serdampf, falls die Umgebungsfeuchte gegenüber der aus der Ver brennung stammenden Feuchte vernachlässigt werden kann.Gases for which the Glg. (5) and (6) apply, z. B. be:
CO ₂ , NO, NO ₂ , N ₂ O, hydrocarbons, SO ₂ , SO ₃ , H ₂ or also water vapor, if the ambient humidity can be neglected compared to the moisture from combustion.

In dem Fall, dass das Gas g in der Umgebungsluft vorhanden ist, d. h. dass der Term [g]_F × _F nicht vernachlässigt werden kann, gilt:
In the event that the gas g is present in the ambient air, ie that the term [g] _F × _F cannot be neglected, the following applies:

Die Konzentration [g]_F des Gases g in der Einlassleitung, und zwar vor Einmündung der Abgasrückführungsleitung, also in der Frischluft, ist im Allgemeinen identisch mit der Konzentration [g]_L in der Umgebungsluft außerhalb des Abgasrückführungssy stems. Je nach Bedarf kann deshalb [g]_F durch [g]_L ersetzt werden.The concentration [g] _{F of} the gas g in the inlet line, namely before the opening of the exhaust gas recirculation line, ie in the fresh air, is generally identical to the concentration [g] _L in the ambient air outside the exhaust gas recirculation system. Depending on requirements, [g] _{F can be} replaced by [g] _L.

Auf der Basis der vorstehenden Herleitungen werden im Folgenden mehrere konkrete Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Sensoreinheit erläutert. Sie kann eine oder mehrere Einzelsen soren umfassen.Based on the above derivations, the following are several concrete embodiments of the invention Sensor unit explained. It can be one or more individuals include sensors.

1. selective ion conductor / electrochemical cell for selective not in the ambient air or only in neglected possible concentration of occurring gas

In der einfachsten Ausführungsform besteht die Sensoreinheit aus einer selektiv ionenleitenden Membran, die mit geeigneten, evtl. porösen, elektrischen Elektroden versehen ist, an welche Zuleitungen angebracht sind. Die Membran ist auf eine Tempera tur gebracht, bei der Ionenleitung auftritt. Die Membran soll selektiv auf ein in der Umgebungsluft nicht oder nur in ver nachlässigbarer Konzentration vorkommendes Gas g sein. Für se lektiv ionenleitende Membrane gilt die Nernst-Gleichung, die die entstehende elektromotorische Kraft (hier mit U bezeichnet) zwischen den beiden Elektroden als logarithmisches Verhältnis der Partialdrücke des Gases g auf beiden Seiten beschreibt. Falls die Gesamtdrücke in beiden Gasräumen gleich sind, gilt dieses Gesetz auch für die Gaskonzentrationen:
In the simplest embodiment, the sensor unit consists of a selectively ion-conducting membrane, which is provided with suitable, possibly porous, electrical electrodes, to which supply lines are attached. The membrane is brought to a temperature at which ion conduction occurs. The membrane should be selective for a gas g which does not occur in the ambient air or only in a negligible concentration. For selectively ion-conducting membranes, the Nernst equation applies, which describes the resulting electromotive force (here designated U) between the two electrodes as the logarithmic ratio of the partial pressures of the gas g on both sides. If the total pressures in both gas spaces are the same, this law also applies to the gas concentrations:

Falls die Drücke voneinander abweichen, muß das Ergebnis noch um
If the pressures differ from each other, the result still has to

korrigiert werden. In Glg. (8) steht c für eine Konstante, die nur von Naturkonstanten und von der Wertigkeit des in der Membran beweglichen Ions abhängt. p_vM und p_R bezeich nen die Gesamtdrücke in den jeweiligen Gasräumen.Getting corrected. In Eq. (8) stands for a constant that depends only on natural constants and on the valence of the ion that is movable in the membrane. p _vM and p _R denote the total pressures in the respective gas spaces.

Eingesetzt in Glg. (6) ergibt sich der einfache Zusammenhang:
Used in Glg. (6) there is a simple connection:

U = c × T × 1g(a_g × R) (9)
U = c × T × 1g (a _g × R) (9)

oder
or

Dabei spielt es keine Rolle, auf welches Ion die Membran ionen selektiv ist, solange gewährleistet ist, dass kein störender Anteil durch angesaugte Luft erfolgen kann, d. h. es muß Glg. (6) gelten. Auch Membranen, die sowohl ein als auch mehrere Io nenarten leiten können, können unter dieser Maßgabe berücksich tigt werden. Beispielsweise kann eine Membran, die sowohl pro tonenleitend als auch H₃O⁺-leitend ist, ebenfalls verwendet wer den, so dass Querempfindlichkeiten keine Rolle spielen. Es bie tet sich an, die Membran zu heizen und mit einem Temperatursen sor zu versehen. Dann kann entweder auf eine konstante Ar beitstemperatur geregelt werden, und/oder es kann die Tempera tur gemessen und daraus zusammen mit der elektromotorische Kraft auf die Rückführungsrate geschlossen werden. Ein Beispiel für einen für diese Anwendung geeigneten Sensor findet sich in der DE 197 14 364 A1, wo ein potentiometrischer Sensor mit ei ner NO-Ionen leitenden Membran beschrieben wird. Der beschrie bene Sensor zur Bestimmung der Abgasrückführungsrate mittels einer ionenselektiven Membran soll hier als Sensor erster Art bezeichnet werden. Eine Schema eines solchen Sensors ist in Fig. 4 dargestellt. Dort bezeichnet M die Membran und E1 eine vorzugsweise poröse Elektrode. Heizungen und für die Tempera turerfassung und Temperaturregelung benötigte Vorrichtungen wurden der Übersichtlichkeit halber nicht skizziert. Auch An ordnungen zur Herausführung der elektromotorischen Kraft aus dem Sensorelement wurden der Übersichtlichkeit wegen weggelas sen.It does not matter which ion the membrane ion is selective on, as long as it is ensured that no disruptive part can be caused by the air sucked in, ie Eq. (6) apply. Membranes that can conduct both one and several ion types can also be taken into account with this requirement. For example, a membrane which is both tone-conducting and H ₃ O ⁺ -containing can also be used, so that cross-sensitivities are irrelevant. It is advisable to heat the membrane and to provide it with a temperature sensor. Then it can either be regulated to a constant working temperature, and / or the temperature can be measured and the feedback rate can be deduced from this together with the electromotive force. An example of a sensor suitable for this application can be found in DE 197 14 364 A1, where a potentiometric sensor with a membrane that conducts NO ions is described. The sensor described for determining the exhaust gas recirculation rate by means of an ion-selective membrane is to be referred to here as the first type of sensor. A schematic of such a sensor is shown in FIG. 4. There M denotes the membrane and E1 a preferably porous electrode. For the sake of clarity, heaters and devices required for temperature detection and temperature control have not been outlined. In order to lead the electromotive force out of the sensor element have been omitted for clarity.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung, die hier als Sen sor zweiter Art verstanden werden soll, kann auch eine ionen leitende Membran eines nicht im Gas vorkommenden Ions z. B. Li⁺, Na⁺, K⁺, H⁺, oder auch eines zweiwertigen Ions z. B. Ca²⁺ oder Mg²⁺ oder auch eines mehrwertigen Ions verwendet werden. Dann allerdings muß ein als Potentialbildner wirkender, vorzugsweise als Schicht ausgebildeter Werkstoff, in dem dieses Ion eben falls vorkommt, vor- bzw. nachgeschaltet werden. In Fig. 5 ist diese Ausführungsform am Beispiel einer Na⁺-β"-Al₂O₃-Membran, also einem Natriumionenleiter verdeutlicht. Die Membran M be steht aus Na⁺-β"-Al₂O₃, auf die auf beiden Seiten Na₂CO₃ als Po tentialbildner Pb aufgebracht wurde. Zwei mit jeweils einer Zu leitung versehene bevorzugterweise poröse Elektroden E1 kom plettieren den prinzipiellen Aufbau. Es wird somit eine elek trochemische Zelle mit folgendem Aussehen erhalten:
In another embodiment of the invention, which is to be understood here as a sensor of the second type, an ion-conducting membrane of an ion not present in the gas can also be used, for example. B. Li ⁺ , Na ⁺ , K ⁺ , H ⁺ , or even a divalent ion z. B. Ca ²⁺ or Mg ²⁺ or a polyvalent ion can be used. Then, however, a material acting as a potential generator, preferably in the form of a layer, in which this ion occurs, must be connected upstream or downstream. In Fig. 5, this embodiment is the example of a Na ⁺ -β "-Al ₂ O ₃ membrane, that illustrates a sodium ion conductor. The membrane M is be made of Na ⁺ -β" -Al ₂ O _3, to which on both sides Na ₂ CO _{3 was applied} as a potential generator Pb. Two preferably porous electrodes E1, each provided with a lead, complete the basic structure. An electrochemical cell with the following appearance is thus obtained:

Aufgrund der unterschiedlichen CO₂-Aktivität auf beiden Seiten der elektrochemischen Zelle bildet sich eine elektromotorische Kraft aus, die proportional zum Logarithmus der CO₂- Konzentrationen ist. Gemäß Glg. (8) kann damit die Rückfüh rungsrate bestimmt werden. Die im Zusammenhang mit Fig. 4 er wähnten Vereinfachungen in der Darstellung gelten auch für Fig. 5.Due to the different CO ₂ activity on both sides of the electrochemical cell, an electromotive force is formed which is proportional to the logarithm of the CO ₂ concentrations. According to Eq. (8) can be used to determine the feedback rate. The simplifications in the illustration mentioned in connection with FIG. 4 also apply to FIG. 5.

Als weitere Ausführung kann der Potentialbildner mit der Elek trode kombiniert werden, z. B. dadurch, dass das Elektrodenmate rial mit dem mobilen Ion in der Membran identisch ist. Diese Ausführung soll hier als Sensor dritter Art verstanden werden. Als Beispiel sei eine Ag-β"-Al₂O₃-Membran aufgeführt, die mit Silber kontaktiert wurde. Auch dann kann aufgrund der Reaktion der Silberelektrode mit CO₂ bzw. NOx im Gas zum entsprechendem Silbersalz sich ein unterschiedliches chemisches Potential auf bauen, das als elektromotorische Kraftgemessen werden kann.As a further embodiment, the potential generator can be combined with the electrode, e.g. B. in that the electrode material is identical to the mobile ion in the membrane. This version is to be understood here as a third type of sensor. An Ag-β "-Al ₂ O ₃ membrane that has been contacted with silver is an example. Even then, due to the reaction of the silver electrode with CO ₂ or NOx in the gas to form the corresponding silver salt, a different chemical potential can build up, that can be measured as electromotive force.

Es soll hier noch einmal unterstrichen werden, dass o. g. Aus führungsformen nur als Beispiele anzusehen sind, sowohl hin sichtlich der Auswahl der Ionen als auch hinsichtlich der Aus wahl der Potentialbildner und der Elektroden. Es können auch Mischformen von Sensoren erster und zweiter, erster und dritter und zweiter und dritter Art realisiert werden.It should be emphasized here again that the above-mentioned. Off leadership forms are only to be seen as examples, both towards visually the selection of the ions as well as regarding the Aus choice of potential generator and electrodes. It can too Mixed forms of sensors first and second, first and third and second and third types can be realized.

Für Sensoren der ersten bis dritten Art ergeben sich gegenüber den in der Beschreibungseinleitung erwähnten Sensoren aus dem Stand der Technik einige wesentliche Vorteile:For sensors of the first to third types, there are opposite the sensors mentioned in the introduction to the description from the State of the art some major advantages:

Es wird keine Referenzatmosphäre benötigt, im Gegensatz zu ei ner herkömmlichen λ-Sonde. Beide Seiten der Membran können leicht auf derselben Temperatur gehalten werden. Als besonderer Vorteil erweist sich zudem, dass mit kleineren Rückführungsra ten die elektromotorische Kraft betragsmäßig größer wird, und dass der relative Fehler
No reference atmosphere is required, in contrast to a conventional λ probe. Both sides of the membrane can easily be kept at the same temperature. It also proves to be a particular advantage that the electromotive force increases in magnitude with smaller feedback rates and that the relative error

proportional zum Logarithmus der Rückführungsrate ist
is proportional to the logarithm of the return rate

wie man leicht aus Glg. (9) berechnen kann. Das heißt, der relative Fehler bei einer Rückführungsrate von 1% ist nur um den Faktor 3,8 schlechter als bei einer Rückführungsrate von 30%. Das mit abnehmender Rückführungsrate zunehmende Signal und der nur unterproportio nal erhöhte relative Fehler bei kleinen Rückführungsraten ma chen diese Art der Bestimmung der Abgasrückführungsrate beson ders interessant.how easily from Eq. (9) can calculate. That is, the relative error in one 1% return rate is only 3.8 times worse than at a return rate of 30%. That with decreasing Feedback rate increasing signal and only underproportional nal increased relative errors at low feedback rates ma Chen this type of determination of the exhaust gas recirculation rate in particular interesting.

Ein weiterer Vorteil liegt in der nicht benötigten Selektivität der Sensoren auf andere in der Umgebungsluft nicht oder nur in vernachlässigbarer Konzentration vorkommender Gaskomponenten. So kann durchaus ein Sensor auf mehrere Gaskomponenten empfind lich sein. Da diese sich auf beiden Seiten der Membran (Gasat mosphären vM und R) entsprechend der Rückführungsrate verändern, wird das Messsignal nicht durch variierende Gaszusammen setzungen gestört werden.Another advantage is the selectivity that is not required of the sensors to others in the ambient air not or only in negligible concentration of occurring gas components. In this way, a sensor can be sensitive to several gas components be. Since these are on both sides of the membrane (Gasat change spheres VM and R) according to the return rate, the measurement signal is not combined by varying gas settlements are disturbed.

2. selective ion conductor / electrochemical cell with acid fabric ion selective membrane

Es sind auch Ausführungsformen mit einer geeigneten Anordnung von sauerstoffsensitiven Membranen anwendbar. Setzt man in Glg. (7) für die Gasart Sauerstoff ein, so erhält man:
Embodiments with a suitable arrangement of oxygen-sensitive membranes can also be used. Put in Glg. (7) for the gas type oxygen, you get:

Setzt man nun zwischen den gasgetrennten Räumen vM und R eine mit Elektroden versehene, sauerstoffionenleitende Membran (ty pischerweise mit Yttrium stabilisiertes Zirkonoxid, YSZ) ein, die die elektromotorische Kraft U_vM/R aufweist, erhält man:
If you now insert an oxygen-ion-conducting membrane (typically with yttrium-stabilized zirconium oxide, YSZ) between the gas-separated rooms vM and R, which has the electromotive force U _{vM / R} , you get:

Das bedeutet, dass aufgrund des in der Umgebungsluft vorhande nen Sauerstoffs noch der Term [O₂]_F/[O₂]_R berücksichtigt werden muss, wobei für [O₂]_F die Konzentration des Sauerstoffs in der Luft eingesetzt werden kann, d. h. [O₂]_F ≈ 0,21.This means that due to the oxygen present in the ambient air, the term [O ₂ ] _F / [O ₂ ] _R must also be taken into account, whereby the concentration of oxygen in the air can be used for [O ₂ ] _F , ie [ O ₂ ] _F ≈ 0.21.

Es bieten sich nun einige erfindungsgemäße Ausführungsformen an, wie trotz dieses zusätzlichen Terms die Rückführungsrate mit einer einzigen Sensoreinheit bestimmt werden kann. So kann z. B. eine zweite zusätzliche Membran in die Sensoreinheit so eingebaut werden, dass noch eine Messung gegen Umgebungsluft (Index L) möglich ist. Fig. 6 und Fig. 7 zeigen erfindungsgemä ße Anordnungen. Heizungen und für die Temperaturerfassung und Temperaturregelung benötigte Vorrichtungen wurden der Über sichtlichkeit halber nicht dargestellt. Man erkennt in Fig. 6, wie mit zwei Membranen M1, M2 in einer einzigen Sensoreinheit die elektromotorischen Kräfte U_vM/R an der Membran M1 und U_F/R an Membran M2 bestimmt werden können. E1 bezeichnet die Elektro den. Nach Glg. (12) kann daraus die Rückführungsrate berechnet werden. Es ist aber auch möglich, mit nur einer Membran auszu kommen, indem, wie in Fig. 7 schematisch gezeigt, drei Elektro den E1 auf eine Membran M aufgebracht sind, die so angeordnet sind, dass einer gemeinsamen Elektrode im Gasraum R eine Elek trode im Gasraum vM und eine Elektrode im Gasraum L, d. h. in der Umgebungsluft gegenübersteht. Die Rückführungsrate R er rechnet sich dann wie folgt:
Some embodiments according to the invention now offer how, despite this additional term, the feedback rate can be determined with a single sensor unit. So z. B. a second additional membrane can be installed in the sensor unit so that a measurement against ambient air (index L) is still possible. Fig. 6 and Fig. 7 show arrangements according to the invention SSE. Heaters and devices required for temperature detection and temperature control have not been shown for the sake of clarity. It can be seen in Fig. 6 as shown with two membranes M1, M2 in a single sensor unit, the electromotive forces of U _{v M / R} to the diaphragm M1 and U _{F / R} can be determined on membrane M2. E1 denotes the electro. According to Eq. (12) the return rate can be calculated from this. But it is also possible to get by with only one membrane by, as shown schematically in Fig. 7, three electric E1 are applied to a membrane M, which are arranged so that a common electrode in the gas space R an electrode in Gas space vM and an electrode in gas space L, ie in the ambient air. The return rate R er is then calculated as follows:

Da man bei einer solchen Ausführungsform mit nur einer Membran auskommt, fallen gegenüber anderen Ausführungsformen und gegen über dem Stand der Technik, wo zwei getrennte sich in verschie denen Gasräumen befindende Sauerstoffsensoren gebraucht werden, viele Fertigungsschritte weg, was zu einer sehr kostengünstigen und Bauraum sparenden Sensoreinheit führt. Auch die Genauigkeit wird erhöht, da der Parameter T (Temperatur) in Glg. (13) bei allen drei Termen gleich groß ist. Somit geht ein evtl. vorhan dener Temperaturfehler nur einmal ein.Because in such an embodiment with only one membrane get along, fall against other embodiments and against about the state of the art, where two separate ones differ which need gas sensors located in gas spaces, many manufacturing steps away, resulting in a very inexpensive and space-saving sensor unit leads. Accuracy too is increased because the parameter T (temperature) in Eq. (13) at is equal in all three terms. Thus, a possibly exists whose temperature error occurs only once.

3. resistive oxygen sensors

In dieser Ausführungsform wird keine ionenleitende Membran be nötigt. Ein Sensor (RSS1, Fig. 8) wird mit der Abgasatmosphäre innerhalb der Abgasrückführungsleitung beaufschlagt und der an dere Sensor (RSS2, Fig. 8) mit der innerhalb der Einlassleitung nach Einmündung der Abgasrückführungsleitung vorhandenen Gasat mosphäre aus Abgas und Frischluft beaufschlagt. Die resistiven Sauerstoffsensoren benötigen keine Referenzatmosphäre. Es kön nen z. B. zwei Sauerstoffsensoren in der Trennschicht, die die beiden Gasatamosphären voneinander trennt, integriert werden. Besonders vorteilhaft können die beiden resistiven Sauerstoffsensoren auf einem einzigen beheizten Substrat aufgebracht werden.In this embodiment, no ion-conducting membrane is required. A sensor (RSS1, Fig. 8) is acted upon by the exhaust gas atmosphere within the exhaust gas recirculation line and the other sensor (RSS2, Fig. 8) is acted upon by the gas atmosphere consisting of exhaust gas and fresh air present in the inlet line after the exhaust gas recirculation line opens. The resistive oxygen sensors do not require a reference atmosphere. It can be z. B. two oxygen sensors in the interface, which separates the two gas atmospheres from each other, are integrated. The two resistive oxygen sensors can be applied particularly advantageously on a single heated substrate.

Resistive Sauerstoffsensoren besitzen üblicherweise eine Kenn linie gemäß Glg. (14) (siehe DE 197 44 316 A1)
Resistive oxygen sensors usually have a characteristic line according to Eq. (14) (see DE 197 44 316 A1)

W = W₀ × pO₂ ^m (14)
W = W ₀ × pO ₂ ^m (14)

wobei hier für den elektrischen Widerstand das Symbol W gewählt wurde, um Verwechslungen mit der Rückführungsrate zu vermeiden. Gemäß Glg. (14) kann aus der Kenntnis der beiden gemessenen Wi derständen auf den Sauerstoffgehalt in beiden Gasräumen ge schlossen und mit Hilfe von Glg. (11) die Rückführungsrate be rechnet werden. Die erfindungsgemäße Ausführungsform zweier in einer Sensoreinheit integrierter Sensoren besitzt gegenüber dem Konzept zweier an verschiedenen Stellen angebrachter Sensoren Vorteile. Erstens ist im Gegensatz zum kommerziell erhältlichen Sauerstoffsensor nach dem Grenzstromprinzip der Fehler
where the symbol W was chosen for the electrical resistance in order to avoid confusion with the feedback rate. According to Eq. (14) can be concluded from the knowledge of the two measured resistances on the oxygen content in both gas spaces and with the help of Eq. (11) the return rate can be calculated. The embodiment according to the invention of two sensors integrated in one sensor unit has advantages over the concept of two sensors attached at different points. First, in contrast to the commercially available oxygen sensor based on the limit current principle, the error

und damit unabhängig vom Sauerstoffgehalt. Zwei tens können mit resistiven Sauerstoffsensoren wesentlich ko stengünstigere Sensoreinheiten als mit amperometrischen Sauer stoffsensoren (als stellvertretendes Ausführungsbeispiel für einen amperometrischen Sauerstoffsensor siehe z. B. WO 95/25276) erhalten werden, die zudem aufgrund ihrer Miniaturisierbarkeit weniger Bauraum einnehmen. Ein Beispiel hierfür zeigt Fig. 8. Es gibt sogar Möglichkeiten, die Widerstandsmaterialien für die resistiven Sauerstoffsensoren so zu konfigurieren, dass sie nicht mehr temperaturabhängig sind (DE 197 44 316 A1).and therefore regardless of the oxygen content. Secondly, with resistive oxygen sensors, significantly more cost-effective sensor units than with amperometric oxygen sensors (for a representative embodiment of an amperometric oxygen sensor, see, for example, WO 95/25276) can be obtained, which also take up less space due to their miniaturization. An example of this is shown in FIG. 8. There are even possibilities to configure the resistance materials for the resistive oxygen sensors so that they are no longer temperature-dependent (DE 197 44 316 A1).

Ein möglicher Aufbau einer solchen erfindungsgemäßen Sensorein heit in Schichttechnik ist in Fig. 8 skizziert: auf ein Sub strat Su, das beide Gasräume trennt, ist eine Heiz- und Tempe raturmeßwiderstandsschicht He aufgebracht, auf die eine Iso lierschicht Is folgt. Auf beiden, den Gasräumen R und vM zuge wandten Seiten, folgt nun je eine resistive sauerstoffsensitive Widerstandsschicht, deren Widerstände W_R und W_vM an den Elektroden E1 gemessen und mit Hilfe der Glg. (14) und (11) ausgewer tet werden können.A possible structure of such a sensor unit according to the invention in layer technology is outlined in FIG. 8: on a substrate Su that separates the two gas spaces, a heating and temperature measuring resistance layer He is applied, followed by an insulating layer Is. On both sides facing the gas spaces R and vM, a resistive oxygen-sensitive resistance layer now follows, the resistances W _R and W _vM of which are measured at the electrodes E1 and with the aid of Eq. (14) and (11) can be evaluated.

4. amperometric oxygen sensors

Erfindungsgemäß kann die Sensoreinheit auch mit zwei amperome trischen Sauerstoffsensoren (ASS1, ASS2, Fig. 9) realisiert wer den. Diese können jeweils Sensoren nach dem Einkammer- (auch Einzellen-), Zweikammer- (auch Zweizellen-) oder Mehrkammer prinzip (auch Mehrzellenprinzip genannt) aufgebaut sein. Dabei können sowohl Lösungen realisiert werden, die eine Verbindung zur Außenluft vorsehen, als auch baulich einfachste Lösungen wie in Fig. 9 skizziert. Dort werden auf eine mit Elektroden E1 versehene Membran M zu jedem Gasraum R, vM hin mindestens je weils eine Diffusionsbarriere Db aufgebracht und das Grenz stromprinzip, wie z. B. in [1] beschrieben, angewandt. Die Ge nauigkeit ist gegenüber dem Sensor nach der DE 197 34 494 C1 vergrößert, da der Temperaturfehler nur einmal eingeht, und da mögliche Alterungseffekte symmetrisch auf beiden Seiten auftre ten. Heizung und die für die Temperaturerfassung und Tempera turregelung benötigte Vorrichtungen wurden der Übersichtlich keit halber wiederum nicht dargestellt.According to the invention, the sensor unit can also be realized with two amperometric oxygen sensors (ASS1, ASS2, FIG. 9). These can each be constructed according to the single-chamber (also single-cell), two-chamber (also two-cell) or multi-chamber principle (also called multi-cell principle). Solutions can be implemented that provide a connection to the outside air, as can structurally simplest solutions as outlined in FIG. 9. There, a diffusion barrier Db is applied to each gas space R, vM at least once each on a membrane M provided with electrodes E1 and the limiting current principle, such as, for. B. described in [1] applied. The Ge accuracy is increased compared to the sensor according to DE 197 34 494 C1, since the temperature error only occurs once, and since possible aging effects occur symmetrically on both sides. Heating and the devices required for temperature detection and temperature control were made for the sake of clarity again not shown.

5. amperometric NOx sensors

Gemäß der Erfindung können auch zwei amperometrische NOx- Sensoren (ANS1, ANS2 in Fig. 12) in dem Sensorelement vorhanden sein. Dies können z. B. jeweils Sensoren nach dem Zweikammer prinzip sein. Dabei können sowohl Lösungen realisiert werden, die eine, - evtl. gemeinsame, Verbindung zur Außenluft vorse hen, als auch Lösungen, die, - wie in Fig. 13 skizziert -, als Referenz den jeweils anderen Gasraum benutzen. Eine Möglichkeit eines Sensors mit gemeinsamer Referenz zur Außenluft ist in Fig. 12 skizziert. Wie in den vorherigen Zeichnungen wurde der Übersichtlichkeit wegen auf die Darstellung von Heizung, Elek trodenzuführung und Gehäuse verzichtet. Auf die Membran M, bestehend aus einem Sauerstoffionenleiter wie z. B. YSZ wird ein Elektrodenpaar E11 aufgebracht. Durch Anlegen einer Pumpspan nung zwischen den beiden Elektroden, die einen Pumpstrom treibt, wird die Kammer K1 von Sauerstoff befreit. Lediglich durch eine Diffusionsöffnung D1 steht K1 mit dem Gasraum R in Verbindung. Der Sauerstoffpartialdruck in K1 wird mit Hilfe von den Elektroden E12 gemessen. Es kann aber auch die an E11 ange legte Spannung als Maß für den Sauerstoffpartialdruck in K1 herangezogen werden. Über die Diffusionsöffnung D2 erreicht das an Sauerstoff verarmte Gas die Kammer K2. Dort findet bei ange legter Pumpspannung an den - möglichst für eine NOx-Zersetzung oder H₂O-Zersetzung aktiven - Elektroden E13 ein Transport an Sauerstoffionen in den Außenraum L statt, der proportional zum NOx-Gehalt im Gasraum R ist. Der Pumpstrom ist dann das Mess signal. Eine baugleiche Anordnung kann für den Gasraum vM ange bracht werden, wie in Fig. 12 ebenfalls gezeigt. Aus den beiden Pumpströmen kann dann direkt auf die Abgasrückführungsrate ge schlossen werden. Eine typische Anordnung einer solchen Sen soreinheit innerhalb des Abgasrückführungssystems könnte dann in wie in Fig. 16 oder 18 dargestellt aussehen.According to the invention, two amperometric NOx sensors (ANS1, ANS2 in FIG. 12) can also be present in the sensor element. This can e.g. B. each be sensors according to the two-chamber principle. Solutions can be realized that provide a - possibly common, connection to the outside air, as well as solutions that - as outlined in Fig. 13 - use the other gas space as a reference. One possibility of a sensor with a common reference to the outside air is outlined in FIG. 12. As in the previous drawings, for the sake of clarity, the heating, electrode feed and housing were not shown. On the membrane M, consisting of an oxygen ion conductor such. B. YSZ, a pair of electrodes E11 is applied. By applying a pump voltage between the two electrodes, which drives a pump current, the chamber K1 is freed from oxygen. K1 is only connected to gas space R through a diffusion opening D1. The oxygen partial pressure in K1 is measured using electrodes E12. However, the voltage applied to E11 can also be used as a measure of the oxygen partial pressure in K1. The oxygen-depleted gas reaches chamber K2 via diffusion opening D2. There, when the pump voltage is applied to the electrodes E13, which are active for NOx decomposition or H ₂ O decomposition, oxygen ions are transported into the outer space L, which is proportional to the NOx content in the gas space R. The pump current is then the measurement signal. An identical arrangement can be introduced for the gas space vM, as also shown in FIG. 12. The exhaust gas recirculation rate can then be deduced directly from the two pump currents. A typical arrangement of such a sensor unit within the exhaust gas recirculation system could then look as shown in FIG. 16 or 18.

Geeignete Ausführungen für die in Fig. 13 dargestellten Senso ren NOx1, NOx2 mit gegenseitiger Referenz sind in folgenden Li teraturstellen und den darin enthaltenen Würdigungen des Stan des der Technik zu finden: DE 198 27 927 A1, EP 0 867 715 A1, EP 0 863 399 A2, EP 0 862 056 A1, EP 0 859 232 A2 oder EP 0 769 694 A1.Suitable designs for the sensors NOx1, NOx2 with a mutual reference shown in FIG. 13 can be found in the following literature locations and the assessments of the prior art contained therein: DE 198 27 927 A1, EP 0 867 715 A1, EP 0 863 399 A2, EP 0 862 056 A1, EP 0 859 232 A2 or EP 0 769 694 A1.

Man erhält mit dieser Gattung an Ausführungsformen nützliche Zusatzinformationen, die über die Bestimmung der Abgasrückfüh rungsrate hinausgehen. So kann z. B. auch der NOx-Gehalt im Ab gas bestimmt und damit die Wirksamkeit der Abgasrückführung er mittelt werden. Funktionsbedingt liefern solche NOx-Sensoren auch den λ-Wert in den Gasatmosphären vM und R (d. h. im Abgas), und bieten somit wichtige Zusatzinformationen, die für die Mo torsteuerung eingesetzt werden können. This type of embodiments gives useful ones Additional information about the determination of the exhaust gas recirculation rate of increase. So z. B. also the NOx content in the Ab gas and thus the effectiveness of the exhaust gas recirculation be averaged. Due to their function, such NOx sensors deliver also the λ value in the gas atmospheres vM and R (i.e. in the exhaust gas), and thus provide important additional information that is necessary for the Mon gate control can be used.

6. other gas sensors

Eine weitere erfindungsgemäße Möglichkeit ist das Arrangement zweier sonstiger Gassensoren, die auf eine im Abgas vorhandene Komponente selektiv sind, in der Sensoreinheit. In Fig. 14 sind diese Sensoren mit S1 und S2 bezeichnet und innerhalb der Sen soreinheit Sb integriert. Die beiden Sensoren können selbstver ständlich entlang der Trennwand der beiden Gasräume R, vM räum lich gegeneinander verschoben sein. Kommerziell breit verfügbar sind H₂-, HC-, NOx-, CO- oder CO₂-Sensoren. Aber auch Sensoren für andere in der Umgebungsluft nur in vernachlässigbarer Kon zentration vorhandene Abgaskomponenten sind denkbar. Die Aus wertung erfolgt dann nach Glg. (6).Another possibility according to the invention is the arrangement in the sensor unit of two other gas sensors which are selective for a component present in the exhaust gas. In Fig. 14, these sensors are referred to as S1 and S2, and integrated within the Sen soreinheit Sb. The two sensors can of course be spatially shifted against each other along the partition of the two gas spaces R, VM. H ₂ , HC, NOx, CO or CO ₂ sensors are widely available commercially. But sensors for other exhaust gas components present in the ambient air only in negligible concentration are also conceivable. The evaluation then takes place according to Eq. (6).

Als Materialien für solche Sensoren werden oftmals halbleitende Metalloxidsensoren, die bei bestimmten, wohldefinierten Tempe raturen auf bestimmte Gaskomponenten sehr selektiv mit einer Widerstandsänderung reagieren, eingesetzt. Üblicherweise werden sie in Schichttechniken hergestellt. Daher bietet sich als mög liche Ausführungsform ein Aufbau ähnlich Fig. 8 an. Als sensi tive Schicht wird dann allerdings kein sauerstoffsensitives Ma terial, sondern ein auf o. g. Komponenten sensitives Material verwendet. Es bietet sich auch an, in beiden Gasräumen Sensoren aus Werkstoffen einzusetzen, die ihre komplexe elektrische Im pedanz oder ihre elektrische Kapazität selektiv zu im Abgas vorkommenden Komponenten ändern. Als Beispiel für solche Senso ren wird die EP 0 426 989 A1 angeführt.Semiconducting metal oxide sensors, which react very selectively to certain gas components with a change in resistance at certain, well-defined temperatures, are often used as materials for such sensors. They are usually manufactured using layering techniques. Therefore, a structure similar to FIG. 8 offers itself as a possible embodiment. In this case, however, no oxygen-sensitive material is used as the sensitive layer, but a material sensitive to the above-mentioned components. It is also advisable to use sensors made of materials in both gas compartments, which selectively change their complex electrical impedance or their electrical capacity to components occurring in the exhaust gas. EP 0 426 989 A1 is cited as an example of such sensors.

Dieses Prinzip besitzt einige sehr vorteilhafte Eigenschaften. Erstens wirken sich evtl. vorhandene Querempfindlichkeiten auf andere Abgaskomponenten weniger störend aus, da sie bei beiden Sensoren S1 und S2 gleichzeitig in Erscheinung treten. Die bei manchen Sensortypen noch vorhandene Restquerempfindlichkeit auf Sauerstoff besteht vor allem bei kleinen Sauerstoffgehalten. Da sie aber bei S1 und S2 gleich ausgeprägt ist, geht sie in die Rückführungsratenbestimmung weniger stark als in die Bestimmung der Absolutkonzentration der Abgaskomponenten ein. Insbesondere bei λ < 2 unterscheiden sich die Sauerstoffgehalte in den Gasat mosphären R und vM nur noch so gering voneinander, dass sich die Sauerstoffrestquerempfindlichkeit nicht mehr bemerkbar macht. Gegenüber der Plazierung der Sensoren an verschiedenen Stellen besteht zusätzlich noch der Vorteil der gleichen Sen sortemperatur und der daraus resultierenden Verringerung des Fehlers.This principle has some very advantageous properties. First, any cross-sensitivities that are present have an effect other exhaust components are less disruptive because they work with both Sensors S1 and S2 appear simultaneously. The at some sensor types still have residual cross sensitivity Oxygen exists especially at low oxygen levels. There but it is equally pronounced in S1 and S2, it goes into the Return rate determination less strong than in the determination the absolute concentration of the exhaust gas components. In particular at λ <2 the oxygen levels in the gasate differ mospheres R and vM are only so small from each other that the oxygen residual cross sensitivity is no longer noticeable makes. Compared to the placement of the sensors on different In addition, places have the advantage of the same sen temperature and the resulting reduction in Error.

7. Mixed form of several sensor principles

In einer weiteren erfindungsgemäßen Gattung von Ausführungsfor men werden Sensorprinzipien miteinander kombiniert. So kann z. B. mittels einer Membran M (Fig. 10) zwischen den Gasräumen vM und R das Verhältnis [g]_vM/[g]_R bestimmt werden und mittels ei ner amperometrischen Zelle ASS der Absolutgehalt in einem der Gasräume gemessen werden. Bei dieser Ausführungsform kann man entweder mit einer einzigen Membran M, wie in Fig. 10 gezeigt, auskommen, oder man verwendet für die amperometrische Zelle, die wiederum auch im Ein- oder Mehrkammerprinzip aufgebaut sein kann, eine separate Membran. In Fig. 10 sind die Heizung und andere für die Temperaturerfassung und Temperaturregelung benö tigte Vorrichtungen der Übersichtlichkeit halber wiederum nicht dargestellt. Dabei bietet es sich bevorzugt an, Sauerstoffio nenleiter, also z. B. das bekannte YSZ, zu benutzen. Beim Sauer stoffionenleiter wird dann auch gleich der λ-Wert des Abgases im Gasraum R mitgemessen, was für die Motorsteuerung von Vor teil ist, da dadurch möglicherweise Sensoren im Ansaugkanal eingespart werden können. Man erhält aber auch mit anderen io nenleitenden Membranen nützliche Zusatzinformationen. So kann z. B. beim Einsatz einer NO⁺-selektiven Membran auch gleich der NOx-Gehalt im Abgas bestimmt werden und damit die Wirksamkeit der Abgasrückführung ermittelt werden.In another type of embodiment according to the invention, sensor principles are combined with one another. So z. B. by means of a membrane M ( Fig. 10) between the gas spaces vM and R the ratio [g] _vM / [g] _R can be determined and by means of an amperometric cell ASS the absolute content in one of the gas spaces can be measured. In this embodiment, either a single membrane M, as shown in FIG. 10, can be used, or a separate membrane is used for the amperometric cell, which in turn can also be constructed in a single- or multi-chamber principle. In Fig. 10, the heating and other devices required for temperature detection and temperature control are not shown for the sake of clarity. It is preferable to use oxygen conductor, so z. B. to use the well-known YSZ. In the case of oxygen ion conductors, the λ value of the exhaust gas in the gas space R is also measured, which is of advantage for the engine control system, since sensors in the intake duct can possibly be saved as a result. However, useful additional information is also obtained with other ion conducting membranes. So z. B. when using a NO ⁺ -selective membrane, the NOx content in the exhaust gas can also be determined and thus the effectiveness of the exhaust gas recirculation can be determined.

Auch der gemeinsame Aufbau einer ionenleitenden Membran, die wiederum aus YSZ sein kann, und eines resistiven Sauerstoffsen sors, der vorzugsweise in Schichttechnologien aufgebaut sein kann, gehört zu dieser Gattung von Ausführungsformen. Ein Ausführungsbeispiel für eine derartige Sensoreinheit ist in Fig. 11 schematisch dargestellt. Heizung und die für die Tempera turerfassung und Temperaturregelung benötigte Vorrichtungen wurden der Übersichtlichkeit halber wiederum nicht dargestellt. Auf die Membran M, die die beiden Gasräume vM und R trennt, sind zwei Elektroden E1 aufgebracht, an denen die elektromoto rische Kraft U_vM/R abgegriffen werden kann. Ebenfalls in der Sen soreinheit integriert und bevorzugt auf dasselbe Substrat auf gebracht ist ein resistiver Sauerstoffsensor RSS, der den Sau erstoffgehalt im Raum R bestimmt. Elektrisch durch den Isolator Is, der bevorzugt als Schicht ausgebildet ist, von der Membran M getrennt, ist der gassensitive Widerstandswerkstoff W1, der ebenfalls bevorzugt als Schicht ausgebildet ist, angeordnet. An den Kontakten W1 und W2 wird der Sensorwiderstand W, der vom Sauerstoffpartialdruck abhängt, abgegriffen. Die Rückführungs rate berechnet sich dann mit Hilfe der Glg. (12) und (14) zu
The common structure of an ion-conducting membrane, which in turn can be made of YSZ, and a resistive oxygen sensor, which can preferably be constructed in layer technologies, belongs to this type of embodiment. An exemplary embodiment of such a sensor unit is shown schematically in FIG. 11. Heating and the devices required for temperature detection and temperature control were again not shown for the sake of clarity. On the membrane M, which separates the two gas spaces vM and R, two electrodes E1 are applied, on which the electromotive force U _{vM / R} can be tapped. Also integrated in the sensor unit and preferably placed on the same substrate is a resistive oxygen sensor RSS, which determines the oxygen content in the room R. Electrically separated from the membrane M by the insulator Is, which is preferably in the form of a layer, the gas-sensitive resistance material W1, which is likewise preferably in the form of a layer, is arranged. The sensor resistance W, which depends on the oxygen partial pressure, is tapped at the contacts W1 and W2. The return rate is then calculated using Eq. (12) and (14) too

Dabei ist WO eine Konstante, die vom Widerstandswerkstoff und der Geometrie des Widerstandes Wi abhängt. Diese Ausführungs form hat den Vorteil, dass Membran und sauerstoffsensitiver Werkstoff auf gleicher Temperatur betrieben werden können. Ins besondere bietet sich eine Ausführung mittels eines temperatu runabhängigen resistiven Sauerstoffsensors, wie z. B. in der DE 197 44 316 A1 vorgeschlagen, an.WO is a constant that depends on the resistance material and depends on the geometry of the resistance Wi. This execution form has the advantage that membrane and oxygen sensitive Material can be operated at the same temperature. Ins a version with a temperatu is particularly suitable run dependent resistive oxygen sensor, such as. B. in DE 197 44 316 A1 suggested to.

8. Arrangement of the sensor unit within the exhaust gas recirculation systems

Die Verwendung von langen Stichleitungen hat den Nachteil einer langsamen Kinetik und ist auch kostenaufwendig. Als Alternative werden im folgenden weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen skizziert, die sich hinsichlich der Anordnung der Sensoreinheit innerhalb des Abgasrückführungssystems unterscheiden. In Fig. 15 ist die Sensoreinheit Sb als kleines Einbauteil, das z. B. einschraub-, einkleb- oder einpreßbar sein kann, gefertigt. Es verbindet direkt die an dieser Stelle sich in geringem Abstand befindende Rückführungsleitung RL und die Einlassleitung ELt. Durch den ständigen Gasfluss ist gewährleistet, dass an der Sensoreinheit Sb auf den Seiten R und vM ständig die korrekte Gaskonzentration vorliegt und keine Totzeiten wie bei einer langen Stichleitung in Kauf genommen werden müssen. Zudem ist ein solches Bauteil kostengünstiger zu fertigen und einzubauen als eine Stichleitung. Durch den Kontakt zum Medium L (Umge bungsluft) an der Seite kann auch eine (falls benötigte) Luf treferenz sichergestellt werden. Falls die Luftreferenz nicht benötigt wird, kann eine Wand der Rückführungsleitung RL iden tisch mit einer Wand der Einlassleitung ELt sein.The use of long stub lines has the disadvantage of slow kinetics and is also expensive. As an alternative, further embodiments according to the invention are outlined below, which differ with regard to the arrangement of the sensor unit within the exhaust gas recirculation system. In Fig. 15, the sensor unit Sb as a small installation part, which, for. B. can be screwed, glued or pressed. It connects the return line RL, which is located at a short distance at this point, and the inlet line ELt. The constant gas flow ensures that the correct gas concentration is always present on the sides of the sensor unit Sb on the R and VM sides and that no dead times, as with a long branch line, have to be accepted. In addition, such a component is cheaper to manufacture and install than a branch line. Through the contact to the medium L (ambient air) on the side, an air reference (if required) can also be ensured. If the air reference is not required, a wall of the return line RL can be identical to a wall of the inlet line ELt.

Um die Durchmischung an der Messstelle auf der vM-Seite zu ver bessern, kann auch, wie in Fig. 16 skizziert, das rückgeführte Abgas in die Einlassleitung ELt mittels eines Tauchrohres ein geblasen werden. Es ist dabei auch möglich, die Sensoreinheit Sb komplett in die Wandung der Einlassleitung ELt zu integrie ren, wie in Fig. 17 skizziert wurde. Um die Durchmischung zu verbessern, ist das Tauchrohr vorne abgeschlossen. Kleine Öff nungen an der Spitze und an der Wandung des Tauchrohres gewähr leisten den Austritt des rückgeführten Gases und die saubere Durchmischung. In Fig. 17 ist die Sensoreinheit Sb so angeord net, dass keine Luftreferenz zur Verfügung steht. Falls, wie in einigen der oben offenbarten Beispielen ausgeführt, eine Luf treferenz benötigt wird, könnte diese durch die Ummantelung der hier nicht eingezeichneten elektrischen Zuleitung sicherge stellt werden. Dieses Prinzip, eine Luftreferenz zu schaffen, wird bei den bekannten potentiometrischen λ-Sonden für die An wendung im Kraftfahrzeug angewandt. Man kann aber auch, wie in Fig. 18 skizziert, die Sensoreinheit Sb derart anordnen, dass sowohl Kontakt zu den Gasatmosphären R und vM als auch zur Umgebungsluft L besteht. Zu diesem Zweck ist die Sensoreinheit Sb sowohl in die Wandung der Abgasrückführleitung RL als auch in die Wandung der Einlassleitung Elt integriert. In order to improve the mixing at the measuring point on the VM side, the recirculated exhaust gas can also be blown into the inlet line ELt by means of an immersion tube, as sketched in FIG. 16. It is also possible to completely integrate the sensor unit Sb into the wall of the inlet line ELt, as was outlined in FIG. 17. In order to improve the mixing, the dip tube is closed at the front. Small openings at the tip and on the wall of the immersion tube ensure that the recirculated gas escapes and ensures thorough mixing. In Fig. 17, the sensor unit Sb is angeord net that no air reference is available. If, as stated in some of the examples disclosed above, an air reference is required, this could be ensured by the sheathing of the electrical lead not shown here. This principle of creating an air reference is used in the known potentiometric λ probes for use in motor vehicles. However, as outlined in FIG. 18, the sensor unit Sb can also be arranged such that there is contact both with the gas atmospheres R and vM and with the ambient air L. For this purpose, the sensor unit Sb is integrated both in the wall of the exhaust gas recirculation line RL and in the wall of the inlet line Elt.

In der Anmeldung zitierte Literatur zum Stand der Technik
[1]: H. M. Wiedenmann, G. Hötzel, H. Neumann, J. Riegel, H. Weyl, ZrO₂-Lambda-Sonde für die Gemischregelung im Kraft fahrzeug, in: H. Schaumburg (Ed.), Sensoranwendungen, Teubner-Verlag Stuttgart (1995) 371-399 [1]:Prior art literature cited in the application
[1]: HM Wiedenmann, G. Hötzel, H. Neumann, J. Riegel, H. Weyl, ZrO ₂ lambda probe for mixture control in motor vehicles, in: H. Schaumburg (Ed.), Sensor applications, Teubner- Verlag Stuttgart (1995) 371-399 [1]:

Claims

1. Sensor unit (Sb) for determining the exhaust gas recirculation rate of an internal combustion engine, characterized in that the sensor unit (Sb) is acted upon on the one hand by the exhaust gas atmosphere (R) within the exhaust gas recirculation line (RL), and on the other hand by that within the intake line (ELt) the internal combustion engine after the confluence of the exhaust gas recirculation line (RL) existing atmosphere (vM) from exhaust gas and fresh air (F) is acted upon, the two gas atmospheres acting on the sensor unit (R, vM) being kept separate from one another.

2. Sensor unit according to claim 1, characterized in that the sensor unit (Sb) with another gas atmosphere Ambient air (L) or fresh air (F) is applied separated from the other two, the sensor unit (Sb) be impacting gas atmospheres (R, vM) is kept.

3. Sensor unit according to claim 1 or 2, characterized net that the sensor unit (Sb) at the end of two Stub lines is arranged, the first stub line from the exhaust gas recirculation line (RL), and the second branch line from the inlet line (ELt).

4. Sensor unit according to claim 1 or 2, characterized net that the sensor unit (Sb) between connecting exhaust gas recirculation line (RL) and inlet line (ELt) is trained.

5. Sensor unit according to claim 1, characterized in that the sensor unit (Sb) in a common wall from Ab gas return line (RL) and inlet line (ELt) inte is free.

6. Sensor unit according to claim 1 or 2, characterized net that the sensor unit (Sb) in the wall of the exhaust gas return line (RL) is integrated, in the Area in which the exhaust gas recirculation line in the manner of a Immersion tube arranged within the inlet line (ELt) is.

7. Sensor unit according to claim 6, characterized in that the sensor unit (Sb) into the wall of the inlet pipe (ELt) is integrated and contact with the ambient air (L) or Fresh air (F).

8. Sensor unit according to one of the preceding claims, there characterized in that the sensor unit (Sb) a electrochemical cell with a selectively ion-conducting Comprises membrane (M), the ion-conducting membrane (M) is selective for a gas that is essential in the exhaust gas (A) greater concentration is present than in the surrounding area air (L) or in fresh air (F).

9. Sensor unit according to one of the preceding claims 1 to 8, characterized in that the sensor unit (Sb) a electrochemical cell with a selectively ion-conducting Includes membrane (M), which has a potential bil The layer (Pb) is provided, the ion-conducting Membrane (M) conducts an ion, which is also in the potential bil end layer (Pb) is present.

10. Sensor unit according to claim 9, characterized in that at least one of the potential-forming layers (Pb) performs the function of an electrode at the same time.

11. Sensor unit according to one of the preceding claims 1 to 8, characterized in that the sensor unit (Sb) a electrochemical cell with a selective oxygen ion conductive membrane (M1).

12. Sensor unit according to one of the preceding claims 1 to 8, characterized in that the sensor unit (Sb) two Includes gas sensors (S1, S2), both on one in the exhaust existing components are selective, a sensor (S1) with the exhaust gas atmosphere (R) within the exhaust gas recirculation cable (RL) and the other sensor (S2) with the inside of the inlet line (ELt) after on outlet of the exhaust gas recirculation line (RL) Gas atmosphere (vM) from exhaust gas and fresh air is applied is.

13. Sensor unit according to claim 12, characterized in that the two gas sensors (S1, S2) are selective for one gas are in the exhaust gas (A) in a much greater concentration is present than in the ambient air (L) or in the Fresh air (F).

14. Sensor unit according to claim 12 or 13, characterized in that the two gas sensors (S1, S2) on H ₂ , HC, NO, NO ₂ , NOx, N ₂ O, SO ₂ , SO ₃ , SOx, H ₂ O , CO or CO _{2 are} sensitive.

15. Sensor unit according to claim 12, characterized in that the sensor unit (Sb) has two resistive oxygen sensors ren (RSS1, RSS2).

16. Sensor unit according to claim 12, characterized in that the sensor unit (Sb) two amperometric Sauer includes substance sensors (ASS1, ASS2).

17. Sensor unit according to claim 12, characterized in that the sensor unit (Sb) has two amperometric NOx Includes sensors (ANS1, ANS2).

18. Sensor unit according to one of the preceding claims 1 to 8, characterized in that the sensor unit (Sb) egg an amperometric oxygen sensor (ASS) and an elec trochemical cell with a selective ion-conducting membrane bran (M) includes.

19. Sensor unit according to claim 18, characterized in that that for the amperometric oxygen sensor (ASS) and for the electrochemical cell the same membrane (M) or separate membranes can be used.

20. Sensor unit according to one of the preceding claims 1 to 8, characterized in that the sensor unit (Sb) egg a resistive oxygen sensor (RSS) and an electroche mix cell with a selective ion conducting membrane (M) includes.