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WO2019091755A1 - System zur abgasbehandlung für ein kraftfahrzeug, verfahren und vorrichtung zum ermitteln eines zustands eines systems zur abgasbehandlung für ein kraftfahrzeug - Google Patents

System zur abgasbehandlung für ein kraftfahrzeug, verfahren und vorrichtung zum ermitteln eines zustands eines systems zur abgasbehandlung für ein kraftfahrzeug Download PDF

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WO2019091755A1
WO2019091755A1 PCT/EP2018/078658 EP2018078658W WO2019091755A1 WO 2019091755 A1 WO2019091755 A1 WO 2019091755A1 EP 2018078658 W EP2018078658 W EP 2018078658W WO 2019091755 A1 WO2019091755 A1 WO 2019091755A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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frequency
microwaves
exhaust
antenna
treatment element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2018/078658
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English (en)
French (fr)
Inventor
Katharina BURGER
Willibald Reitmeier
Markus HIEN
Markus Dietrich
Philippe Grass
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive GmbH filed Critical Continental Automotive GmbH
Publication of WO2019091755A1 publication Critical patent/WO2019091755A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
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    • G01N22/00—Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
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    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
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    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • a system for exhaust gas treatment for a motor vehicle method and apparatus for determining a condition of a system for exhaust gas treatment for a motor vehicle
  • the application relates to a system for exhaust gas treatment for motor vehicles.
  • the application further relates to a method for determining a condition of a system for exhaust gas treatment for a motor vehicle.
  • a device is provided which is designed to carry out a corresponding method.
  • Motor vehicles with gasoline or diesel internal combustion engines or gas engines require various components for exhaust aftertreatment in order to comply with the statutory emission limits. These include, inter alia, the three-way catalytic converter, the diesel oxidation catalyst, the nitrogen oxide storage catalytic converter, the SCR catalytic converter (selective catalytic reduction), the diesel and Otto particle filter and other elements. Several elements can also be combined, for example an SCR coating particulate filter (SDPF).
  • SDPF SCR coating particulate filter
  • a first Abgasbe ⁇ treatment element to a system for exhaust gas treatment for a motor vehicle a first Abgasbe ⁇ treatment element.
  • the system has a second exhaust gas acting element on.
  • the system includes a common housing by disposing the first exhaust treatment element and the second exhaust treatment element.
  • the system includes an antenna for transmitting and / or receiving microwaves in the housing.
  • the system has a microwave filter with a predetermined pass frequency.
  • the microwave filter is disposed in the housing.
  • the microwave filter is arranged between the first exhaust gas treatment member and the second Abgasbehand ⁇ lung element, so that light emitted from the antenna microwaves of a first frequency of the microwave filter are reflected.
  • Microwaves of a second frequency emitted by the antenna are transmitted through the microwave filter.
  • the first frequency is less than the pass frequency.
  • the second frequency is greater than or equal to the
  • the pass frequency is 2 GHz. Other pass frequencies are possible.
  • the first and the second exhaust gas treatment element is in each case in particular a filter and / or a catalyst of an exhaust gas treatment system of the motor vehicle, also called Abgasnachbe ⁇ treatment system.
  • the filter is a particulate filter, in particular a soot particle filter.
  • the exhaust gas treatment element is a catalyst, for example an oxidation catalyst
  • Three-way catalyst a NOX storage catalyst, a
  • HC adsorber for minimizing hydrocarbon emissions and / or a further element for the treatment of exhaust gases of an internal combustion engine of the motor vehicle.
  • electromagnetic waves in the microwave range are coupled into the housing.
  • the frequencies of the microwaves are, for example, in a range between 300 megahertz and some 100 gigahertz.
  • the metallic housing provides an electrical Cavity resonator.
  • a frequency spectrum is recorded either in reflection and / or in transmission and / or by means of time domain reflectometry.
  • the properties of the spectrum change with a change in the dielectric constant in the housing. The change of
  • Dielectric constant is determined by a change in Leitfä ⁇ ability and / or losses or a microwave attenuation and / or a change in the quality factor Q and / or a change in the resonant frequency and / or a phase change. If, for example, soot particles are deposited in a filter, a change in the received microwaves is also detectable.
  • Electromagnetic properties inside the enclosure are affected by material changes or material inputs.
  • the incorporation of molecules or particles in the exhaust gas treatment element leads to a higher polarization and attenuation and thus to a higher half-width, lower frequency, quality factor Q and amplitude and a change in phase and duration of the wave.
  • the system includes the first and second exhaust treatment elements in the common housing.
  • the first exhaust treatment element is an SCR catalyst disposed downstream of a diesel particulate filter with SCR coating is.
  • the microwave filter separates the common housing into two areas.
  • the microwave filter is, for example, a high-pass filter. Electromagnetic waves can only propagate from certain frequencies and can only penetrate the microwave filter at certain frequencies.
  • the microwave filter is designed as a grid, in particular metallic grid or perforated plate.
  • the size of the gaps or holes in the micro wave ⁇ lenfilter sets the transmission frequency. For example, the smaller the holes in the microwave filter, the larger the transmission frequency. A rejuvenation in the housing or in the exhaust system as a microwave filter is possible.
  • the microwave filter for the propagation of the microwaves becomes like a closed metallic wall.
  • the Mir ⁇ kowellenfilter for example, acts as a disturbance. The microwaves, however, can penetrate the microwave filter and also propagate behind it.
  • the arrangement of the microwave filter between the two exhaust ⁇ treatment elements allows a separate diagnosis of both exhaust treatment elements in a single common
  • the antenna is located, for example, in the region of the first exhaust gas treatment element.
  • the first exhaust treatment ⁇ element and the antenna are arranged for example on a common side of the microwave filter.
  • the antenna and the first exhaust treatment element are in a ge ⁇ common resonance chamber.
  • the microwaves do not reach the area of the housing by arranging the second exhaust treatment element.
  • the second exhaust gas treatment element achieved by the microwaves.
  • a condition of the second exhaust treatment element may be measured. For this it is necessary, for example, to take into account the condition of the first exhaust gas treatment segment.
  • the system has a further antenna for transmitting and / or receiving microwaves.
  • the microwave filter is disposed between the antenna and the other antenna.
  • an exhaust gas is provided per exhaust treatment element.
  • the state of the second exhaust element can be determined, for example, with a third frequency.
  • the third frequency is in particular smaller than the transmission frequency.
  • the measurement with lower frequencies allows in particular a higher accuracy at lower loads.
  • Detection of NH3 is also possible.
  • ash detection after regeneration is possible.
  • one antenna serves to transmit the microwaves and the second antenna to receive the microwaves. This allows high accuracy, for example, for high quiet loads in the par- microfilters with strong attenuation, which can not be measured sufficiently accurately in reflection.
  • the system includes third and fourth antennas for transmitting and / or receiving microwaves in the housing.
  • the antenna and the third antenna are disposed on a common side of the microwave filter, and the further antenna and the fourth antenna are disposed on a common side of the microwave filter facing the antenna side and the third antenna side.
  • the microwave filter is disposed between the antenna and the other antenna. It is also possible to arrange two antennas on one side of the microwave filter and only one antenna on the other side.
  • the system has a
  • the exhaust elements are arranged side by side in the common housing.
  • the system has a plurality n-1 of microwave filters.
  • the microwave filters each have mutually different transmission frequencies.
  • a respective microwave filter of the plurality of microwave filters is arranged between two exhaust gas treatment elements of the plurality of exhaust gas treatment elements. In particular, starts at the antenna of the microwave ⁇ filter, which has the smallest transmission frequency. Each subsequent microwave filter then has a higher transmission ⁇ frequency than its predecessor. The farther from the antenna, the higher the transmission frequency.
  • the system allows the determination of the states of any number of exhaust gas treatment elements in succession, separated by under ⁇ Kunststoffliche microwave filter by means of a single measurement system ⁇ with the antenna.
  • a method for determining a state of a system for the exhaust gas treatment for a motor vehicle is specified and a corresponding front ⁇ direction, which is designed to perform the method.
  • the system includes a first exhaust treatment element and a second exhaust treatment element disposed in a common housing.
  • microwaves of a first frequency are emitted into the housing.
  • Microwaves of a second frequency are emitted into the housing.
  • the first frequency is less than the second frequency.
  • Microwaves are received in response to the broadcast.
  • the condition of the first exhaust treatment element is determined in response to microwaves received in response to the transmission of the first frequency microwaves.
  • the condition of the second exhaust treatment element is determined in response to microwaves received in response to the transmission of the second frequency microwaves. This is done, for example, taking into account the state of the first Abgasbehand ⁇ development elements.
  • the microwaves do not propagate to the second exhaust treatment element.
  • the microwaves of the first frequency are reflected before the microwaves of the first frequency reach the second exhaust gas treatment element.
  • the microwave filter is provided for this purpose.
  • to determine the state of the second exhaust-gas treatment element first of all a mixed state of the two exhaust-gas treatment elements is determined. The mixing condition is determined in response to the microwaves received in response to the transmission of the second frequency microwaves. The state of the second exhaust gas treatment member is determined on the basis of the mixing state in dependence from ⁇ by the microwaves, which are received in response to the emission of the microwaves of the first frequency.
  • the microwaves of the second frequency spread out throughout the housing and thus respond to both the first exhaust ⁇ treatment element and to the second exhaust treatment ⁇ element. Consequently, a change in only one of the components results in a change of the mixing state, without first of all recognizing which of the exhaust-gas treatment elements a change has occurred.
  • the exhaust gas treatment elements in the housing are measured at once and the changes in the properties of the individual exhaust gas treatment elements are superimposed.
  • This information is used to calculate the influences of the first exhaust gas treatment element from the mixed state. From the mixed state containing information about the first exhaust gas element and the second exhaust gas element, it is thus possible to filter the information about the state of the second exhaust gas treatment element.
  • the state of the first and / or the second exhaust gas treatment element is measured in reflection or transmission as a function of the type of the respective exhaust gas treatment element. For example, a measurement of soot loading of a particulate filter is more accurate in transmission than in reflection, especially when the particulate filter is heavily loaded. For example, the determination of the state of a catalyst is more accurate when the reflection of the emitted microwaves is evaluated. A time domain reflectometry (TDR) is also possible.
  • TDR time domain reflectometry
  • the system has a plurality n of exhaust gas treatment elements. Microwaves with n different frequencies are emitted. A respective state of the exhaust gas treating element is a respective frequency of the frequencies determined in depen ⁇ dependence. In particular, the microwaves are gradually reflected below predetermined transmission frequencies, whereby the transmission frequencies become monotonically smaller.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a system according to an embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a system according to an embodiment
  • Figure 3 is a schematic representation of a system according to an embodiment
  • FIG. 1 shows a system 100 for exhaust gas treatment for motor vehicles.
  • the system 100 is in particular a Abgasnachbe ⁇ treatment system of a motor vehicle or part of such a system.
  • Exhaust gas 114 from an internal combustion engine not explicitly shown is introduced into the system 100.
  • exhaust treatment elements 101, 102 are arranged. These serve, for example, to purify the exhaust gas 114 of emissions.
  • the first exhaust gas treatment element 101 and the second exhaust gas treatment element 102 are each a filter, in particular a particulate filter such as a soot particle filter for diesel and / or Otto internal combustion engines, a catalyst, a combination of a catalyst and a particulate filter, a three-way catalyst, an oxidation catalyst
  • the first exhaust gas treatment element 101 and the second exhaust ⁇ treatment element 102 are arranged in a common housing 103rd
  • the housing 103 is in particular a metallic housing and forms an electrical cavity resonator.
  • An antenna 104 is provided to emit and receive microwaves 116 within the housing 103.
  • the antenna is, for example, a coaxial pin coupler.
  • the antenna 104 is in particular a high-frequency antenna which is coupled to a corresponding activator, such as an Os ⁇ zillator. The coupling can be done electrically and / or inductively.
  • substances accumulate in the first exhaust treatment element 101 and in the second exhaust treatment element 102, for example, soot in a particulate filter and ammonia in an SCR catalyst.
  • the loading state of the respective exhaust gas treatment element 101, 102 is determined, for example, using high-frequency measurement technology, in particular with the microwaves 116.
  • the microwaves are, for example, in a range between 300 megahertz and a few 100 gigahertz. Other frequency ranges are possible.
  • a microwave filter is provided 105th
  • the microwave filter 105 is disposed along the flow direction of the exhaust gas 114 between the first exhaust treatment member 101 and the second exhaust treatment member 102.
  • the microwave filter 105 has a predetermined pass frequency. Microwaves having a first frequency 106 that is less than the pass frequency are not transmitted by the microwave filter 105, but reflected or absorbed. Microwaves with a second frequency 107, the greater than or equal to the transmission frequency, pass through the microwave filter 105 therethrough.
  • the microwave filter 105 is, for example, a metallic grid or a perforated plate.
  • the size of the distances in the grid or the size of the holes, for example, the transmission frequency is predetermined.
  • the passage frequency is predetermined by the selection of the material of the microwave filter 105.
  • a targeted taper of the cross section of the housing 103 is provided, which is designed so that it is a microwave filter 105. A combination of different elements is possible.
  • first microwaves 116 are radiated at the first frequency 106 and received in reflection again from the antenna 105.
  • Frequency 106 propagate only in the region of the first exhaust treatment element 101, since they can not transmit through the Mikrowel ⁇ lenfilter 105. Within the housing 103, a resonance space for the first exhaust gas treatment element 101 is thus formed.
  • the first exhaust ⁇ treatment element 101 is an SCR catalyst.
  • the Mik ⁇ rowellen 116 at the first frequency 106 is a load condition of the SCR catalyst is determined.
  • microwaves 116 with the second frequency 107 are emitted by the antenna 104. These pass through the microwave filter 105 into the region in which the second exhaust gas treatment element 102 is arranged.
  • the second exhaust gas treatment element 102 is, for example, a filter, in particular a soot particle filter. This has, according to embodiments, a coating, such as an SCR coating.
  • the state of the second exhaust gas treatment element 102 is determined directly from the reflection of the microwaves 116 at the second frequency 107. This is particularly possible if the influences of the loading of the second exhaust gas treatment element 102 on the properties of the microwaves are significantly greater than the influences of the loading of the first exhaust gas treatment element 101. Consequently, the influences of the first exhaust gas treatment element 101 are negligible when the reflection of the microwaves 116 with the second frequency 107 is evaluated. According to further embodiments, the influences of the first exhaust gas treatment element 101 are calculated out of the reflections of the microwaves 116 with the second frequency 107. This is possible in particular because the influences of the first exhaust gas treatment element 101 from the measurement with the microwaves 116 with the first frequency 106 are known.
  • a device 117 is provided.
  • the device 117 is part of an engine control of the motor vehicle, for example.
  • the microwave filter 105 within the housing 103 allows a loading determination of each exhaust gas treatment element 101, 102 that is disposed within the housing 103. It is not only possible to measure all the exhaust gas treatment elements 101, 102 within the housing 103 at once with superimposed analyzable resonance properties, but specifically by means of different frequencies above and below the
  • FIG. 2 shows the system 100 according to a further exemplary embodiment.
  • the antenna 105 is another
  • Antenna 108 is provided to transmit and / or receive microwaves 116 in the housing 103.
  • the antenna 104 is disposed along the flow direction of the exhaust gas 114 on a first side of the microwave filter 105.
  • the further antenna 108 is arranged on an opposite side of the microwave filter 105.
  • the antenna 104 is arranged in ⁇ particular within a resonance chamber with the first Ab ⁇ gas treatment element 101.
  • the further antenna 108 is arranged in particular within a common resonance space with the second exhaust gas treatment element 102.
  • the loading state of the second exhaust treatment element 102 is directly measurable by the reflections of the third frequency 112 received by the further antenna 108 and subsequently evaluated.
  • the third frequency 112 is, for example, equal to the first frequency 106 or different from the first frequency 106.
  • the system 100 ⁇ enables thus a determination of the state of the first Ab ⁇ gas treatment element 101 and the second exhaust gas treatment element 102 separated from each other in reflection measurement.
  • the microwaves are emitted by the antenna 108 and received by the antenna 104.
  • either a reflection measurement or a transmission measurement is performed.
  • a reflection measurement has a higher accuracy with lower soot loadings of a particulate filter, with ash detection after regeneration, with a detection of NH3 on an SCR coating of a filter and / or further states to be determined.
  • a transmission measurement for example, has a higher accuracy at high soot loadings, which result in a strong attenuation of the microwaves. For example, with strong attenuation, reflections can not be measured sufficiently accurately enough.
  • FIG. 3 shows the system 100 according to a further exemplary embodiment.
  • the system has 100 according to the management from ⁇ example of Figure 3, a plurality n of Abgasbe ⁇ action elements. Shown are a third exhaust ⁇ treatment element 109 and the n-th exhaust gas treatment element 110.
  • the plurality of n is preferably greater than 3 and for example less than 30.
  • the n-gas treatment elements 101, 102, 109, 110 are all arranged within the common housing 103rd
  • n-1 microwave filters are provided between two directly adjacent and adjacent exhaust gas treatment elements 101, 102, 109, 110. Between the first exhaust gas treatment element 101 and the second Abgasbehand ⁇ averaging element 102 of the microwave filter 105 is provided. Between the second exhaust treatment element 102 and the third Exhaust treatment element 109, a second microwave filter 111 is provided. In the flow direction of the exhaust gas 114, a (nl) -term microwave filter 115 is provided in front of the nth exhaust treatment element 110.
  • the microwave filter 105, 111, 115 each have a different transmission frequency, so that only frequencies above the respective predetermined pass frequency spreading in ⁇ flow direction of exhaust gas 114 after each microwave filter 105, 111, 115 themselves.
  • an n-th frequency 113 which is above the passage frequency of the last microwave filter 115 is present in the last resonance space of the nth exhaust treatment element 110 along the flow direction. All other frequencies 106, 107, 112 that are smaller than the pass-through frequency of the microwave filter 115 are filtered by the last microwave filter 115.
  • both a reflection measurement and a transmission measurement are made possible.
  • FIG. 4 shows the system 100 according to a further exemplary embodiment.
  • a third antenna 118 is arranged on the side of the microwave filter 105, on which the antenna 104 is arranged.
  • the antenna 104 and the third antenna 118 are disposed on both sides of the first exhaust treatment element 101.
  • a fourth antenna 119 is arranged on ⁇ .
  • the further antenna 108 and the fourth antenna 119 are arranged on both sides of the second exhaust gas treatment element 102. This makes it possible to determine the state of the first and / or second exhaust gas treatment element 101, 102 in each case with two
  • each exhaust treatment element 101, 102 can be determined both in transmission and in reflection. Also in the embodiment of FIG. 3, it is possible to provide two antennas per exhaust gas treatment element 101, 102, 109, 110. It is also possible to provide second antennas for one part of the exhaust gas treatment elements 101, 102, 109, 110, and only a single antenna for the rest of the exhaust gas treatment elements 101, 102, 109, 110.
  • microwaves 116 emitted by the antenna 104 are received by both the third antenna 118 and the further antenna 108 after transmission.
  • the system 100 enables disposing a plurality Abgasbehand ⁇ coupling members 101, 102 in the single common housing 103.
  • the antenna 104 and, optionally, the device 117 it is possible due to the disposed in the housing 103 micro ⁇ wave filter 105, the properties and states of the exhaust gas treatment elements 101, 102 within the housing 103 separately to determine and evaluate.
  • a separate diagnosis of the different exhaust treatment ⁇ elements 101, 102 is possible.
  • the microwave filter 105 separates the exhaust treatment elements 101, 102 with respect to microwaves that are within the Spread housing 103. With only a single antenna 104 is first measured within the resonance chamber of the first Abgasbehand ⁇ treatment element 101 with low frequency. The resonance space is limited by the housing 103 and the microwave filter 105. Within the resonant cavity is ge ⁇ measure in reflection. At higher frequency is measured within the entire housing 103 in reflection.
  • any number of mutually different microwave filters 105 are arranged within the housing 103.
  • microwave filters 105, 111, 115 have mutually different filter constants, ie in particular mutually different fürfre ⁇ sequences. These are realized, for example, by holes of different sizes in the grid or perforated plate of the respective microwave filter 105, 111, 115.

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Abstract

Ein System zur Abgasbehandlung für ein Kraftfahrzeug weist auf: - ein erstes Abgasbehandlungselement (101), - ein zweites Abgasbehandlungselement (102), - ein gemeinsames Gehäuse (103), in dem das erste Abgasbehandlungselement (101) und das zweite Abgasbehandlungselement (102) angeordnet sind, - eine Antenne (104) zum Senden und/oder Empfangen von Mikrowellen (116) in das Gehäuse, - einen Mikrowellenfilter (105) mit einer vorgegebenen Durchlassfrequenz, der in dem Gehäuse (103) angeordnet ist zwischen dem ersten Abgasbehandlungselement (101) und dem zweiten Abgasbehandlungselement (102), sodass von der Antenne (104) ausgestrahlte Mikrowellen (116) einer ersten Frequenz (106) von dem Mikrowellenfilter (105) reflektiert werden und von der Antenne (104) ausgestrahlte Mikrowellen (116) einer zweiten Frequenz (107) durch den Mikrowellenfilter (105) transmittieren, wobei die erste Frequenz (106) kleiner ist als die Durchlassfrequenz und die zweite Frequenz (107) größer ist als oder gleich wie die Durchlassfrequenz.

Description

Beschreibung
System zur Abgasbehandlung für ein Kraftfahrzeug, Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln eines Zustands eines Systems zur Abgasbehandlung für ein Kraftfahrzeug
Die Anmeldung betrifft ein System zur Abgasbehandlung für Kraftfahrzeug. Die Anmeldung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Ermitteln eines Zustands eines Systems zur Abgasbehandlung für ein Kraftfahrzeug . Zudem wird eine Vorrichtung angegeben, die ausgebildet ist, ein entsprechendes Verfahren auszuführen.
Kraftfahrzeuge mit Otto- oder Dieselbrennkraftmaschinen oder Gasmotor benötigen zur Einhaltung der gesetzlichen Emissi- onsgrenzwerte diverse Komponenten zur Abgasnachbehandlung. Hierzu zählen unter anderem der Drei-Wege-Katalysator, der Dieseloxidationskatalysator, der Stickoxid-Speicherkatalysator, der SCR-Katalysator (selektive ka- talytische Reduktion) , der Diesel- und Ottopartikelfilter und weitere Elemente. Mehrere Elemente können auch kombiniert werden, beispielsweise ein Partikelfilter mit SCR-Beschichtung (SDPF) .
Es ist wünschenswert, ein System zur Abgasbehandlung für ein Kraftfahrzeug anzugeben, dass eine verlässlichen Betrieb er¬ möglicht. Zudem ist es wünschenswert, ein Verfahren zum Ermitteln eines Zustands eines Systems zur Abgasbehandlung für ein Kraftfahrzeug anzugeben, dass ein verlässliches Ermitteln ermöglicht. Weiterhin ist es wünschenswert, eine Vorrichtung anzugeben, die ein verlässliches Ermitteln ermöglicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist ein System zur Abgasbehandlung für ein Kraftfahrzeug ein erstes Abgasbe¬ handlungselement auf. Das System weist ein zweites Abgasbe- handlungselement auf. Das System weist ein gemeinsames Gehäuse auf, indem das erste Abgasbehandlungselement und das zweite Abgasbehandlungselement angeordnet sind. Das System weist eine Antenne zum Senden und/oder Empfangen von Mikrowellen in das Gehäuse auf. Das System weist einen Mikrowellenfilter mit einer vorgegebenen Durchlassfrequenz auf. Der Mikrowellenfilter ist in dem Gehäuse angeordnet. Der Mikrowellenfilter ist zwischen dem ersten Abgasbehandlungselement und dem zweiten Abgasbehand¬ lungselement angeordnet, sodass von der Antenne ausgestrahlte Mikrowellen einer ersten Frequenz von dem Mikrowellenfilter reflektiert werden. Von der Antenne ausgestrahlte Mikrowellen einer zweiten Frequenz transmittieren durch den Mikrowellenfilter. Die erste Frequenz ist kleiner als die Durchlassfrequenz. Die zweite Frequenz ist größer als oder gleich wie die
Durchlassfrequenz. Beispielsweise ist die Durchlassfrequenz 2 GHz. Auch andere Durchlassfrequenzen sind möglich.
Das erste und das zweite Abgasbehandlungselement ist jeweils insbesondere ein Filter und/oder ein Katalysator eines Ab- gasbehandlungssystems des Kraftfahrzeugs, auch Abgasnachbe¬ handlungssystem genannt. Beispielsweise ist der Filter ein Partikelfilter, insbesondere ein Rußpartikelfilter. Alternativ oder zusätzlich ist das Abgasbehandlungselement ein Katalysator, beispielsweise ein Oxidationskatalysator, ein
Drei-Wege-Katalysator, ein NOX-Speicherkatalysator, ein
HC-Adsorber zur Minimierung von Kohlenwasserstoffemissionen und/oder ein weiteres Element zur Behandlung von Abgasen einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs. Zum Ermitteln des Zustands des Abgasbehandlungselements werden elektromagnetische Wellen im Mikrowellenbereich in das Gehäuse eingekoppelt. Die Frequenzen der Mikrowellen liegen beispielsweise in einem Bereich zwischen 300 Megahertz und einigen 100 Gigahertz. Das metallische Gehäuse stellt einen elektrischen Hohlraumresonator dar. In Antwort auf die ausgesendete Welle wird entweder in Reflektion und/oder in Transmission und/oder mittels Zeitbereichsreflektometrie ein Frequenzspektrum aufgenommen. Die Eigenschaften des Spektrums ändern sich mit einer Änderung der Dielektrizitätskonstante im Gehäuse. Die Änderung der
Dielektrizitätskonstante ist durch eine Änderung der Leitfä¬ higkeit und/oder Verluste bzw. eine Mikrowellendämpfung und/oder eine Änderung des Qualitätsfaktors Q und/oder eine Änderung der Resonanzfrequenz und/oder eine Phasenänderung ermittelbar. Wenn sich beispielsweise Rußpartikel in einem Filter ablagern, ist auch eine Änderung bei den empfangenen Mikrowellen detektierbar .
Die elektromagnetischen Eigenschaften innerhalb des Gehäuses werden durch Materialveränderungen oder Materialeinbringungen beeinflusst. Die Einlagerung von Molekülen oder Partikel in dem Abgasbehandlungselement führt zu einer höheren Polarisation und Dämpfung und damit zu einer höheren Halbwertsbreite, niedrigeren Frequenz, Gütefaktor Q und Amplitude sowie eine Änderung in Phase und Laufzeit der Welle.
Auch eine höhere Temperatur führt aufgrund der thermischen Ausdehnung des Gehäuses zu niedrigeren Frequenzen. Dies kann jedoch mit Hilfe von Modellen beispielsweise mittels Software kompensiert werden. Auch weitere Messgrößen können zur Analyse mit Betriebsparametern des Fahrzeugs kombiniert werden, bei¬ spielsweise ein Umgebungstemperatur, eine Feuchte, ein Signal eins Gassensors, wie beispielsweise einer Lambdasonde und/oder eines NOX-Sensors, ein Beladungszustand eines Katalysators und/oder Filters.
Das System weist das erste und das zweite Abgasbehandlungselement in dem gemeinsamen Gehäuse auf. Beispielsweise ist das erste Abgasbehandlungselement ein SCR-Katalysator, der stromabwärts eines Dieselpartikelfilters mit SCR-Beschichtung angeordnet ist. Der Mikrowellenfilter trennt das gemeinsame Gehäuse in zwei Bereiche auf. Der Mikrowellenfilter stellt beispielsweise einen Hochpassfilter dar. Elektromagnetische Wellen sind nur ab bestimmten Frequenzen ausbreitungsfähig und können erst ab bestimmten Frequenzen den Mikrowellenfilter durchdringen. Beispielsweise ist der Mikrowellenfilter als Gitter, insbesondere metallisches Gitter oder Lochblech ausgebildet. Die Größe der Zwischenräume beziehungsweise Löcher im Mikrowel¬ lenfilter gibt die Durchlassfrequenz vor. Beispielsweise ist die Durchlassfrequenz größer, je kleiner die Löcher in dem Mikrowellenfilter sind. Auch eine Verjüngung im Gehäuse oder im Abgasstrang als Mikrowellenfilter ist möglich.
Ist die erste Frequenz kleiner als die Durchlassfrequenz, wird der Mikrowellenfilter für die Ausbreitung der Mikrowellen wie eine geschlossene metallische Wand. Sobald die Frequenz der Mikrowellen größer als die Durchlassfrequenz ist, also beispielsweise die zweite Frequenz aufweist, wirkt der Mir¬ kowellenfilter beispielsweise wie eine Störung. Die Mikrowellen können den Mikrowellenfilter aber durchdringen und sich auch dahinter ausbreiten.
Das Anordnen des Mikrowellenfilters zwischen den zwei Abgas¬ behandlungselementen ermöglicht eine getrennte Diagnose beider Abgasbehandlungselemente in dem einen einzigen gemeinsamen
Gehäuse. Die Antenne befindet sich beispielsweise im Bereich des ersten Abgasbehandlungselements. Das erste Abgasbehandlungs¬ element und die Antenne sind beispielsweise auf einer gemeinsamen Seite des Mikrowellenfilters angeordnet. Somit befinden sich die Antenne und das erste Abgasbehandlungselement in einem ge¬ meinsamen Resonanzraum. Bei der ersten Frequenz unterhalb der Durchlassfrequenz ist es möglich, einen Zustand des ersten Abgasbehandlungselements zu diagnostizieren. Die Mikrowellen erreichen nicht den Bereich des Gehäuses, indem das zweite Abgasbehandlungselement angeordnet ist.
Erst bei höheren Frequenzen wird auch das zweite Abgasbe- handlungselement von den Mikrowellen erreicht. Ein Zustand des zweiten Abgasbehandlungselements kann gemessen werden. Hierfür ist es beispielsweise notwendig, den Zustand des ersten Ab- gasbehandlungselments zu berücksichtigen. Somit ist es bei¬ spielsweise möglich, mittels einer einzigen Antenne in einem einzigen Gehäuse sowohl die Beladung des SCR-Katalysators mit NH3 als auch die Rußbeladung in einem Partikelfilter zu messen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das System eine weitere Antenne zum Senden und/oder Empfangen von Mikrowellen auf. Der Mikrowellenfilter ist zwischen der Antenne und der weiteren Antenne angeordnet.
Somit ist je Abgasbehandlungselement eine Antenne vorgesehen. Somit ist es insbesondere möglich, beide Abgasbehandlungs- elemente auch bei niedrigen Frequenzen unterhalb der Durchlassfrequenz zu untersuchen. Auch der Zustand des zweiten Abgaselements ist beispielsweise mit einer dritten Frequenz ermittelbar. Die dritte Frequenz ist insbesondere kleiner als die Durchlassfrequenz. Die Messung mit niedrigeren Frequenzen ermöglicht insbesondere eine höhere Genauigkeit bei geringeren Beladungen. Auch eine Detektion von NH3 ist möglich. Alternativ oder zusätzlich ist eine Aschedetektion nach einer Regeneration möglich . Zusätzlich ist es möglich den gesamten Resonanzraum innerhalb des Gehäuses bei hohen Frequenzen in Transmission zu messen. Dabei dient eine Antenne zum Senden der Mikrowellen und die zweite Antenne zum Empfangen der Mikrowellen. Dies ermöglicht eine hohe Genauigkeit beispielsweise für hohe Ruhigbeladungen im Par- tikelfilter mit starker Dämpfung der Mikrowellen, die in Re- flektion nicht mehr ausreichend genau gemessen werden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das System eine dritte und eine vierte Antenne zum Senden und/oder Empfangen von Mikrowellen in das Gehäuse auf. Die Antenne und die dritte Antenne auf einer gemeinsamen Seite des Mikrowellenfilters angeordnet sind, und die weitere Antenne und die vierte Antenne auf einer gemeinsamen Seite des Mikrowellenfilters angeordnet sind, die der Seite der Antenne und der dritte Antenne gegenüberliegt. Der Mikrowellenfilter ist zwischen der Antenne und der weiteren Antenne angeordnet. Es ist auch möglich, auf einer Seite des Mikrowellenfilters zwei Antennen anzuordnen und auf der anderen Seite nur eine einzige Antenne.
Somit es möglich, das erste und/oder das zweite Abgasbehand¬ lungselement sowohl in Transmission als auch in Reflexion zu untersuchen. Die Transmissionsmessung ist auch in Teilsegmenten des Gehäuses möglich. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das System eine
Mehrzahl n von Abgasbehandlungselementen auf. Die Abgaselemente sind nebeneinander in dem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Das System weist eine Mehrzahl n-1 von Mikrowellenfiltern auf. Die Mikrowellenfilter weisen jeweils zueinander unterschiedliche Durchlassfrequenzen auf. Je ein Mikrowellenfilter der Mehrzahl von Mikrowellenfiltern ist zwischen zwei Abgasbehandlungselementen der Mehrzahl von Abgasbehandlungselementen angeordnet. Insbesondere beginnt an der Antenne der Mikrowellen¬ filter, der die kleinste Durchlassfrequenz aufweist. Jeder folgende Mikrowellenfilter weist dann eine höhere Durchlass¬ frequenz auf als sein Vorgänger. Je weiter von der Antenne beabstandet, desto höher die Durchlassfrequenz. Das System ermöglicht die Ermittlung der Zustände beliebig vieler Abgasbehandlungselemente nacheinander, getrennt über unter¬ schiedliche Mikrowellenfilter mittels eines einzigen Mess¬ systems mit der Antenne.
Gemäß eines weiteren Aspekts wird ein Verfahren zum Ermitteln eines Zustands eines Systems zur Abgasbehandlung für ein Kraftfahrzeug angegeben sowie eine korrespondierende Vor¬ richtung, die ausgebildet ist, das Verfahren durchzuführen. Das System weist ein erstes Abgasbehandlungselement und ein zweites Abgasbehandlungselement auf, die in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden Mikrowellen einer ersten Frequenz in das Gehäuse ausgesandt. Mikrowellen einer zweiten Frequenz werden in das Gehäuse ausgesandt. Die erste Frequenz ist kleiner als die zweite Frequenz. Mikrowellen werden in Antwort auf das Aussenden empfangen. Der Zustand des ersten Abgasbehandlungselements wird in Abhängigkeit von Mikrowellen ermittelt, die in Antwort auf das Aussenden der Mikrowellen der ersten Frequenz empfangen werden. Der Zustand des zweiten Abgasbehandlungselements wird in Abhängigkeit von Mikrowellen ermittelt, die in Antwort auf das Aussenden der Mikrowellen der zweiten Frequenz empfangen werden. Dies erfolgt beispielsweise unter Berücksichtigung des Zustands des ersten Abgasbehand¬ lungselements .
Bei niedrigeren Frequenzen breiten sich die Mikrowellen nicht bis zum zweiten Abgasbehandlungselement aus. Somit ist es möglich, den Zustand des ersten Abgasbehandlungselements zu ermitteln, obwohl im Gehäuse auch noch das zweite Abgasbehandlungselement angeordnet ist. 0
o
Erst bei höheren Frequenzen erreichen die Mikrowellen auch das zweite Abgasbehandlungselement. Somit ist es möglich, den Zustand des zweiten Abgasbehandlungselements zu ermitteln. Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Mikrowellen der ersten Frequenz reflektiert, bevor die Mikrowellen der ersten Frequenz das zweite Abgasbehandlungselement erreichen. Ins¬ besondere ist hierfür der Mikrowellenfilter vorgesehen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird zum Ermitteln des Zustands des zweiten Abgasbehandlungselements zunächst ein Mischzustand beider Abgasbehandlungselemente ermittelt. Der Mischzustand wird in Abhängigkeit von den Mikrowellen ermittelt, die in Antwort auf das Aussenden der Mikrowellen der zweiten Frequenz empfangen werden. Der Zustand des zweiten Abgasbehandlungselements wird ausgehend von dem Mischzustand in Ab¬ hängigkeit von den Mikrowellen ermittelt, die in Antwort auf das Aussenden der Mikrowellen der ersten Frequenz empfangen werden. Die Mikrowellen der zweiten Frequenz breiten sich im gesamten Gehäuse aus und reagieren somit sowohl auf das erste Abgas¬ behandlungselement als auch auf das zweite Abgasbehandlungs¬ element. Eine Änderung in nur einer der Komponenten hat folglich eine Änderung des Mischzustands zur Folge, ohne dass zunächst erkennbar ist, bei welcher der Abgasbehandlungselemente eine Änderung aufgetreten ist. Die Abgasbehandlungselemente in dem Gehäuse werden auf einmal gemessen und die Veränderungen der Eigenschaften der einzelnen Abgasbehandlungselemente überlagern sich .
Um aus dem Mischzustand den Zustand des zweiten Abgasbehand¬ lungselements zu ermitteln, werden die Mikrowellen berücksichtigt, die unterhalb der Durchlassfrequenz sind. Somit ist insbesondere ein Zustand des ersten Abgasbehandlungselements „
y bekannt. Diese Informationen werden verwendet, um aus dem Mischzustand die Einflüsse des ersten Abgasbehandlungselements rauszurechnen. Aus dem Mischzustand, der Informationen über das erste Abgaselement und das zweite Abgaselement enthält, ist es somit möglich, die Informationen über den Zustand des zweiten Abgasbehandlungselements zu filtern.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Zustand des ersten und/oder des zweiten Abgasbehandlungselements in Abhängigkeit von der Art des jeweiligen Abgasbehandlungselements in Reflexion oder Transmission gemessen. Beispielsweise ist eine Messung einer Rußbeladung eines Partikelfilters eines in Transmission genauer als in Reflexion, insbesondere wenn der Partikelfilter stark beladen ist. Beispielsweise ist die Ermittlung des Zustands eines Katalysators genauer, wenn die Reflexion der ausgesandten Mikrowellen ausgewertet wird. Auch eine Zeitbereichsreflek- tometrie (englisch: Time Domain Reflectometry, TDR) ist möglich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das System eine Mehrzahl n von Abgasbehandlungselementen auf. Es werden Mikrowellen mit n-verschiedenen Frequenzen ausgesandt. Ein jeweiliger Zustand der Abgasbehandlungselemente wird in Abhän¬ gigkeit je einer Frequenz der Frequenzen ermittelt. Insbesondere werden schrittweise die Mikrowellen unterhalb vorgegebener Durchlassfrequenzen reflektiert, wobei die Durchlassfrequenzen monoton kleiner werden.
Weitere Vorteile, Merkmale oder Weiterbildungen ergeben sich aus den nachfolgenden in Verbindung mit den Figuren erläuterten Beispielen. Gleiche, gleichartige und gleichwirkende Elemente können darin mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Systems gemäß einer Ausführungsform,
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Systems gemäß einer Ausführungsform,
Figur 3 eine schematische Darstellung eines Systems gemäß einer Ausführungsform, und
Figur 4 eine schematische Darstellung eines Systems gemäß einer Ausführungsform. Figur 1 zeigt ein System 100 zur Abgasbehandlung für Kraftfahrzeug. Das System 100 ist insbesondere ein Abgasnachbe¬ handlungssystem eines Kraftfahrzeugs beziehungsweise Teil eines solchen Systems. Abgas 114 aus einer nicht explizit dargestellten Brennkraftmaschine wird in das System 100 eingeführt. In dem System 100 sind Abgasbehandlungselemente 101, 102 angeordnet. Diese dienen beispielsweise zum Reinigen des Abgases 114 von Emissionen .
Das erste Abgasbehandlungselement 101 und das zweite Abgas- behandlungselement 102 sind beispielsweise jeweils ein Filter, insbesondere ein Partikelfilter wie ein Rußpartikelfilter für Diesel- und/oder Ottobrennkraftmaschinen, ein Katalysator, eine Kombination aus einem Katalysator und einem Partikelfilter, ein Drei-Wege-Katalysator, ein Oxidationskatalysator, ein
NOX-Speicherkatalysator, ein Ammoniakschlupfkatalysator und/oder ein anderes Elemente, um Emissionen im Abgas 114 zu verringern . Das erste Abgasbehandlungselement 101 und das zweite Abgas¬ behandlungselement 102 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 103 angeordnet. Das Gehäuse 103 ist insbesondere ein metallisches Gehäuse und bildet einen elektrischen Hohlraumresonator aus.
Eine Antenne 104 ist vorgesehen, um innerhalb des Gehäuses 103 Mikrowellen 116 auszusenden und zu empfangen. Die Antenne ist beispielsweise ein koaxialer Stiftkoppler . Die Antenne 104 ist insbesondere eine Hochfrequenzantenne, die mit einem ent- sprechenden Anreger gekoppelt ist, beispielsweise einem Os¬ zillator. Die Kopplung kann elektrisch und/oder induktiv erfolgen .
Während des Betriebs lagern sich Stoffe im ersten Abgasbe- handlungselement 101 und im zweiten Abgasbehandlungselement 102 an, beispielsweise Ruß in einem Partikelfilter und Ammoniak in einem SCR-Katalysator . Der Beladungszustand des jeweiligen Abgasbehandlungselements 101, 102 wird beispielsweise mit Hochfrequenzmesstechnik ermittelt, insbesondere mit den Mik- rowellen 116. Die Mikrowellen liegen beispielsweise in einem Bereich zwischen 300 Megahertz und einigen 100 Gigahertz. Auch andere Frequenzbereiche sind möglich.
Um mittels der einen einzigen Antenne 104 sowohl das Abgas- behandlungselement 101 als auch das zweite Abgasbehandlungs¬ element 102 ausmessen zu können, ist ein Mikrowellenfilter 105 vorgesehen. Der Mikrowellenfilter 105 ist entlang der Strömungsrichtung des Abgases 114 zwischen dem ersten Abgasbehandlungselement 101 und dem zweiten Abgasbehandlungselement 102 angeordnet. Der Mikrowellenfilter 105 weist eine vorgegebene Durchlassfrequenz auf. Mikrowellen mit einer ersten Frequenz 106, die kleiner als die Durchlassfrequenz ist, werden von dem Mikrowellenfilter 105 nicht durchgelassen, sondern reflektiert oder absorbiert. Mikrowellen mit einer zweiten Frequenz 107, die größer oder gleich der Durchlassfrequenz ist, gelangen durch den Mikrowellenfilter 105 hindurch. Der Mikrowellenfilter 105 ist beispielsweise ein metallisches Gitter oder ein Lochblech. Durch die Größe der Abstände im Gitter oder der Größer der Löcher ist beispielsweise die Durchlassfrequenz vorgegeben. Alternativ oder zusätzlich ist die Durchlassfrequenz durch die Auswahl des Materials des Mikrowellenfilters 105 vorgegeben. Alternativ oder Zusätzlich ist eine gezielte Verjüngung des Querschnitts des Gehäuses 103 vorgesehen, die so ausgebildet ist, dass sie als Mikrowellenfilter 105 wird. Eine Kombination verschiedener Elemente ist möglich.
Im Betrieb werden beispielsweise zunächst Mikrowellen 116 mit der ersten Frequenz 106 ausgestrahlt und in Reflexion wieder von der Antenne 105 empfangen. Die Mikrowellen 116 mit der ersten
Frequenz 106 breiten sich nur im Bereich des ersten Abgasbehandlungselements 101 aus, da sie nicht durch die Mikrowel¬ lenfilter 105 transmittieren können. Innerhalb des Gehäuses 103 wird somit ein Resonanzraum für das erste Abgasbehandlungs- element 101 ausgebildet. Beispielsweise ist das erste Abgas¬ behandlungselement 101 ein SCR-Katalysator . Mittels der Mik¬ rowellen 116 mit der ersten Frequenz 106 wird ein Beladungszustand des SCR-Katalysators ermittelt. Zum Ermitteln des Zustands des zweiten Abgasbehandlungselements 102 werden von der Antenne 104 Mikrowellen 116 mit der zweiten Frequenz 107 ausgesandt. Diese gelangen durch den Mikrowellenfilter 105 auch in den Bereich, in dem das zweite Abgasbehandlungselement 102 angeordnet ist. Das zweite Abgasbe- handlungselement 102 ist beispielsweise ist beispielsweise ein Filter, insbesondere ein Rußpartikelfilter. Dieser weist gemäß Ausführungsbeispielen eine Beschichtung auf, wie beispielsweise eine SCR-Beschichtung . Mittels den Mikrowellen 116 wird bei- spielsweise eine Beladung mit Ruß des zweiten Abgasbehand¬ lungselements 102 ermittelt.
Beispielsweise wird der Zustand des zweiten Abgasbehand- lungselements 102 direkt aus der Reflexion der Mikrowellen 116 mit der zweiten Frequenz 107 ermittelt. Dies ist insbesondere möglich, wenn die Einflüsse der Beladung des zweiten Abgasbehandlungselements 102 auf die Eigenschaften der Mikrowellen deutlich größer sind als die Einflüsse der Beladung des ersten Abgasbehandlungselements 101. Folglich sind die Einflüsse des ersten Abgasbehandlungselements 101 vernachlässigbar, wenn die Reflexion der Mikrowellen 116 mit der zweiten Frequenz 107 ausgewertet wird. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen werden die Einflüsse des ersten Abgasbehandlungselements 101 aus den Reflexionen der Mikrowellen 116 mit der zweiten Frequenz 107 herausgerechnet. Dies ist insbesondere möglich, da die Einflüsse des ersten Abgasbehandlungselements 101 aus der Messung mit den Mikrowellen 116 mit der ersten Frequenz 106 bekannt sind.
Zur Auswertung der empfangenen Mikrowellen und zur Ermittlung der Zustände der Abgasbehandlungselemente 101, 102 ist eine Vor¬ richtung 117 vorgesehen. Die Vorrichtung 117 ist beispielsweise Teil einer Motorsteuerung des Kraftfahrzeugs.
Der Mikrowellenfilter 105 innerhalb des Gehäuses 103 ermöglicht eine Beladungsbestimmung jedes Abgasbehandlungselements 101, 102, dass innerhalb des Gehäuses 103 angeordnet ist. Es ist nicht nur möglich, alle Abgasbehandlungselemente 101, 102 innerhalb des Gehäuses 103 auf einmal zu messen mit sich überlagernden analysierbaren Resonanzeigenschaften, sondern gezielt mittels unterschiedlicher Frequenzen oberhalb und unterhalb der
Durchlassfrequenz des Mikrowellenfilters 105 auf das erste Abgasbehandlungselement 101 und das zweite Abgasbehandlungs¬ element 102 zu schließen.
Figur 2 zeigt das System 100 gemäß einem weiteren Ausfüh- rungsbeispiel . Zusätzlich zur Antenne 105 ist eine weitere
Antenne 108 vorgesehen, um Mikrowellen 116 in dem Gehäuse 103 auszusenden und/oder zu empfangen.
Die Antenne 104 ist entlang der Strömungsrichtung des Abgases 114 auf einer ersten Seite des Mikrowellenfilters 105 angeordnet. Die weitere Antenne 108 ist auf einer gegenüberliegenden Seite des Mikrowellenfilters 105 angeordnet. Die Antenne 104 ist ins¬ besondere innerhalb eines Resonanzraums mit dem ersten Ab¬ gasbehandlungselement 101 angeordnet. Die weitere Antenne 108 ist insbesondere innerhalb eines gemeinsamen Resonanzraums mit dem zweiten Abgasbehandlungselements 102 angeordnet. Somit ist es möglich, mittels der weiteren Antenne 108 Mikrowellen mit einer dritten Frequenz 112 auszusenden, die unterhalb der Durchlassfrequenz des Mikrowellenfilters 105 liegt. Somit ist auch der Beladungszustand des zweiten Abgasbehandlungselements 102 direkt messbar, indem die Reflexionen der dritten Frequenz 112 von der weiteren Antenne 108 empfangen und nachfolgend ausgewertet werden. Die dritte Frequenz 112 ist beispielsweise gleich der ersten Frequenz 106 oder unterschiedlich zu der ersten Frequenz 106.
Das System 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 er¬ möglicht somit eine Bestimmung des Zustands des ersten Ab¬ gasbehandlungselements 101 und des zweiten Abgasbehandlungs- elements 102 jeweils getrennt voneinander in Reflexionsmessung. Zusätzlich ist es möglich, eine Transmissionsmessung mit Mikrowellen der zweiten Frequenz 107 durchzuführen. Beispielsweise werden die Mikrowellen von der Antenne 108 ausgesandt und von der Antenne 104 empfangen. Abhängig vom Zustand der Abgasbehandlungselemente 101 und 102 sowie der Art der Abgasbehandlungselemente 101, 102 wird entweder eine Reflexionsmessung oder eine Transmissionsmessung durchgeführt. Beispielsweise weist eine Reflexionsmessung eine höhere Genauigkeit bei geringeren Rußbeladungen eines Partikelfilters auf, bei einer Aschedetektion nach einer Regeneration, bei einer Detektion von NH3 auf einer SCR-Beschichtung eines Filters und/oder weiteren zu ermittelnden Zuständen. Eine Transmissionsmessung weist beispielsweise eine höhere Genauigkeit auf bei hohen Rußbeladungen, die eine starke Dämpfung der Mikrowellen zur Folge haben. Bei starken Dämpfungen sind Reflexionen beispielsweise nicht mehr ausreichend genau genug messbar.
Es ist möglich, bei niedrigen Frequenzen nur das jeweilige auf einer Seite des Mikrowellenfilters 105 befindliche Abgasbe¬ handlungselement 101, 102 in Reflexion zu diagnostizieren und bei höheren Frequenzen beide Abgasbehandlungselemente 101, 102 auch in Transmission zu diagnostizieren. Figur 3 zeigt das System 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Insgesamt weist das System 100 gemäß dem Aus¬ führungsbeispiel der Figur 3 eine Mehrzahl n von Abgasbe¬ handlungselementen auf. Dargestellt sind ein drittes Abgas¬ behandlungselement 109 und das n-te Abgasbehandlungselement 110. Die Mehrzahl n ist insbesondere größer als 3 und beispielsweise kleiner als 30. Die n-Abgasbehandlungselemente 101 , 102, 109, 110 sind alle innerhalb des gemeinsamen Gehäuses 103 angeordnet.
Jeweils zwischen zwei unmittelbar nebeneinander angeordneten und benachbarten Abgasbehandlungselementen 101, 102, 109, 110 ist einer von n-1 Mikrowellenfiltern vorgesehen. Zwischen dem ersten Abgasbehandlungselement 101 und dem zweiten Abgasbehand¬ lungselement 102 ist der Mikrowellenfilter 105 vorgesehen. Zwischen dem zweiten Abgasbehandlungselement 102 und dem dritten Abgasbehandlungselement 109 ist ein zweiter Mikrowellenfilter 111 vorgesehen. In Strömungsrichtung des Abgases 114 ist vor dem n-ten Abgasbehandlungselement 110 ein (n-l)-ter Mikrowellenfilter 115 vorgesehen.
Die Mikrowellenfilter 105, 111, 115 weisen jeweils eine unterschiedliche Durchlassfrequenz auf, sodass in Strömungs¬ richtung des Abgases 114 nach jedem Mikrowellenfilter 105, 111, 115 jeweils nur Frequenzen oberhalb der jeweiligen vorgegebenen Durchlassfrequenz weiter sich ausbreiten.
Im entlang der Strömungsrichtung letzten Resonanzraum des n-ten Abgasbehandlungselements 110 ist folglich eine n-te Frequenz 113 vorhanden, die oberhalb der Durchlassfrequenz des letzten Mikrowellenfilters 115 ist. Alle anderen Frequenzen 106, 107, 112, die kleiner als die Durchlassfrequenz des Mikrowellenfilters 115 sind, werden vom letzten Mikrowellenfilter 115 gefiltert . Somit ist es mit nur einer einzigen Antenne 104 möglich, den genauen Zustand jedes der Abgaselemente 101, 102, 109, 110 zu ermitteln, obwohl diese in dem einzigen gemeinsamen Gehäuse 103 angeordnet sind. Es ist auch möglich, beim Ausführungsbeispiel der Figur 3 mehr als eine Antenne vorzusehen, beispielsweise die Antenne 104 und eine oder mehrere weitere Antennen 108. Somit wird ähnlich zum Ausführungsbeispiel der Figur 2 sowohl eine Re¬ flexionsmessung als auch eine Transmissionsmessung ermöglicht.
Figur 4 zeigt das System 100 gemäß eines weiteren Ausfüh- rungsbeispiels . Auf der Seite des Mikrowellenfilters 105, auf der die Antenne 104 angeordnet ist, ist eine dritte Antenne 118 angeordnet. Die Antenne 104 und die dritte Antenne 118 sind beidseitig des ersten Abgasbehandlungselements 101 angeordnet. Auf der Seite des Mikrowellenfilters 105, auf der die weitere Antenne 108 angeordnet ist, ist eine vierte Antenne 119 an¬ geordnet. Die weitere Antenne 108 und die vierte Antenne 119 sind beidseitig des zweiten Abgasbehandlungselements 102 angeordnet. Dies ermöglich ein Ermitteln des Zustands des ersten und/oder zweiten Abgasbehandlungselement 101, 102 jeweils mit zwei
Antennen. Somit kann der Zustand jedes Abgasbehandlungselements 101, 102 sowohl in Transmission als auch in Reflexion ermittelt werden . Auch bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 ist es möglich, je Abgasbehandlungselement 101, 102, 109, 110 zwei Antennen vorzusehen. Es ist auch möglich, für einen Teil der Abgasbehandlungselemente 101, 102, 109, 110 zweit Antennen vorzusehen und für den Rest der der Abgasbehandlungselemente 101, 102, 109, 110 nur eine einzige Antenne.
Unterschiedliche Kombinationen der Messung der Antennen 104, 108, 118, 119 in Transmission und Reflexion sind möglich.
Beispielsweise werden Mikrowellen 116, die von der Antenne 104 ausgesandt werden sowohl von der dritten Antenne 118 als auch von der weiteren Antenne 108 nach Transmission empfangen.
Das System 100 ermöglicht ein Anordnen mehrerer Abgasbehand¬ lungselemente 101, 102 in dem einzigen gemeinsamen Gehäuse 103. Mittels der Antenne 104 und gegebenenfalls der Vorrichtung 117 ist es aufgrund des in dem Gehäuse 103 angeordneten Mikro¬ wellenfilters 105 möglich, die Eigenschaften und Zustände der Abgasbehandlungselemente 101, 102 innerhalb des Gehäuses 103 getrennt voneinander zu ermitteln und auszuwerten. Somit ist eine getrennte Diagnose der unterschiedlichen Abgasbehandlungs¬ elemente 101, 102 möglich.
Der Mikrowellenfilter 105 trennt die Abgasbehandlungselemente 101, 102 im Hinblick auf Mikrowellen, die sich innerhalb des Gehäuses 103 ausbreiten. Bei nur einer einzigen Antenne 104 wird zunächst innerhalb des Resonanzraums des ersten Abgasbehand¬ lungselements 101 mit niedriger Frequenz gemessen. Der Resonanzraum wird von dem Gehäuse 103 und dem Mikrowellenfilter 105 begrenzt. Innerhalb des Resonanzraums wird in Reflexion ge¬ messen. Bei höherer Frequenz wird innerhalb des gesamten Gehäuses 103 in Reflexion gemessen.
Mittels den beiden Antennen 104 und 108 ist es möglich, die jeweiligen Resonanzräume beidseitig des Mikrowellenfilters 105 getrennt voneinander zu messen . Gemäß Ausführungsbeispielen sind beliebig viele zueinander unterschiedliche Mikrowellenfilter 105 innerhalb des Gehäuses 103 angeordnet.
Insbesondere bei der Reflexionsmessung mit nur einer einzigen Antenne 104 werden gemäß Ausführungsbeispielen mathematische Methoden angewandt, um auf die einzelnen Segmente und Abgas¬ behandlungselemente 101, 102 zu schließen. Insbesondere bei mehreren Antennen 104, 108 ist es möglich, in Reflexion und/oder Transmission und/oder TDR zu messen. Wenn mehr als ein Mik- rowellenfilter 105 vorgesehen ist, weisen die Mikrowellenfilter 105, 111, 115 zueinander unterschiedliche Filterkonstanten auf, also insbesondere zueinander unterschiedliche Durchlassfre¬ quenzen. Diese werden beispielsweise durch unterschiedlich große Löcher in dem Gitter oder Lochblech des jeweiligen Mikrowel- lenfilters 105, 111, 115 realisiert.

Claims

Patentansprüche
1. System zur Abgasbehandlung für ein Kraftfahrzeug, aufweisend:
- ein erstes Abgasbehandlungselement (101),
- ein zweites Abgasbehandlungselement (102),
- ein gemeinsames Gehäuse (103), in dem das erste Abgasbe¬ handlungselement (101) und das zweite Abgasbehandlungselement (102) angeordnet sind,
- eine Antenne (104) zum Senden und/oder Empfangen von Mik- rowellen (116) in das Gehäuse,
- einen Mikrowellenfilter (105) mit einer vorgegebenen
Durchlassfrequenz, der in dem Gehäuse (103) angeordnet ist zwischen dem ersten Abgasbehandlungselement (101) und dem zweiten Abgasbehandlungselement (102), sodass von der Antenne (104) ausgestrahlte Mikrowellen (116) einer ersten Frequenz
(106) von dem Mikrowellenfilter (105) reflektiert werden und von der Antenne (104) ausgestrahlte Mikrowellen (116) einer zweiten Frequenz (107) durch den Mikrowellenfilter (105) transmittieren, wobei die erste Frequenz (106) kleiner ist als die Durch- lassfrequenz und die zweite Frequenz (107) größer ist als oder gleich wie die Durchlassfrequenz.
2. System nach Anspruch 1, bei dem der Mikrowellenfilter (105) ein Gitter und/oder Lochblech und/oder eine Verjüngung des Gehäuses (103) aufweist.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, aufweisend eine weitere Antenne (108) zum Senden und/oder Empfangen von Mikrowellen (116) , wobei der Mikrowellenfilter (105) zwischen der Antenne (105) und der weiteren Antenne (108) angeordnet ist.
4. System nach Anspruch 3, aufweisend
- eine dritte und eine vierte Antenne (118, 119) zum Senden und/oder Empfangen von Mikrowellen (116) in das Gehäuse, wobei die Antenne (104) und die dritte Antenne (118) auf einer ge¬ meinsamen Seite des Mikrowellenfilters (105) angeordnet sind, und die weitere Antenne (108) und die vierte Antenne (119) auf einer gemeinsamen Seite des Mikrowellenfilters (105) angeordnet sind, die der Seite der Antenne (104) und der dritte Antenne (118) gegenüberliegt .
5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das erste Abgasbehandlungselement (101) einen Filter aufweist und das zweite Abgasbehandlungselement (102) einen Katalysator.
6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, aufweisend
- eine Mehrzahl n von Abgasbehandlungselementen (101, 102, 109, 110), die nebeneinander in dem gemeinsamen Gehäuse (103) an- geordnet sind,
- eine Mehrzahl n-1 von Mikrowellenfilter (105, 111, 115), die jeweils zueinander unterschiedliche Durchlassfrequenzen aufweisen, wobei jeweils ein Mikrowellenfilter (105, 111, 115) der Mehrzahl von Mikrowellenfiltern (105, 111, 115) zwischen zwei Abgasbehandlungselementen (101, 102, 109, 110) der Mehrzahl von Abgasbehandlungselementen (101, 102, 109, 110) angeordnet ist.
7. Verfahren zum Ermitteln eines Zustands eines Systems (100) zur Abgasbehandlung für ein Kraftfahrzeug, wobei das System (100) ein erstes Abgasbehandlungselement (101) und ein zweites Abgas¬ behandlungselement (102) aufweist, die in einem gemeinsamen Gehäuse (103) angeordnet sind,
- Aussenden von Mikrowellen (116) einer ersten Frequenz (106) in das Gehäuse,
- Aussenden von Mikrowellen (116) einer zweiten Frequenz (107) in das Gehäuse (103), wobei die erste Frequenz (106) kleiner ist als die zweite Frequenz (107),
- Empfangen von Mikrowellen (116) in Antwort auf das Aussenden, - Ermitteln des Zustands des ersten Abgasbehandlungselements
(101) in Abhängigkeit von Mikrowellen (116), die in Antwort auf das Aussenden der Mikrowellen (116) der ersten Frequenz (106) empfangen werden,
- Ermitteln des Zustands des zweiten Abgasbehandlungselements
(102) in Abhängigkeit von Mikrowellen (116), die in Antwort auf das Aussenden der Mikrowellen (116) der zweiten Frequenz (107) empfangen werden. 8. Verfahren nach Anspruch 7, umfassend:
- Reflektieren der Mikrowellen (116) der ersten Frequenz (106) bevor die Mikrowellen (116) der ersten Frequenz (106) das zweite Abgasbehandlungselement (102) erreichen. 9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem das Ermitteln des Zustands des zweiten Abgasbehandlungselements (102) umfasst:
- Ermitteln eines Mischzustands beider Abgasbehandlungselemente (101, 102) in Abhängigkeit von den Mikrowellen (116), die in Antwort auf das Aussenden der Mikrowellen (116) der zweiten Frequenz (107) empfangen werden,
- Ermitteln des Zustands des zweiten Abgasbehandlungselements (102) aus dem Mischzustand in Abhängigkeit von den Mikrowellen (116) , die in Antwort auf das Aussenden der Mikrowellen der ersten Frequenz (106) empfangen werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, umfassend:
- Ermitteln des Zustands des ersten und/oder zweiten Abgasbehandlungselements (101, 102) in Abhängigkeit von der Art des j eweiligen Abgasbehandlungselements (101, 102) in Reflexion oder Transmission.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem das System (100) eine Mehrzahl n von Abgasbehandlungselementen (101, 102, 109, 110) aufweist, umfassend: - Aussenden von Mikrowellen (116) mit n verschiedenen Frequenzen (106, 107, 112, 113),
- Ermitteln eines jeweiligen Zustands der Abgasbehandlungs¬ elemente (101, 102, 109, 110) in Abhängigkeit je einer Frequenz (106, 107, 112, 113) der Frequenzen (106, 107, 112, 113).
12. Vorrichtung, die dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11 durchzuführen.
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