Katalysator-Alterungserkennung ohne zusätzliche Systemkomponente

Mit Verbrennungsmotoren betriebene Pkw oder Lkw sind zu einem festen Bestandteil der modernen Gesellschaft geworden. Die Automobilindustrie hat es sich zur Aufgabe gemacht Fahrzeuge zu entwickeln die sich durch niedrige Schadstoffemissionen aus- zeichnen und gleichzeitig kostengünstig herstellbar sind. Insbesondere sind Stickoxidminderungstechnologien im Entwicklungsfokus .

Zur Reduktion der Stickoxidkonzentration (NOx) im Abgas werden deshalb neue Methoden zur Abgasreinigung entwickelt. Eine

Methode ist die Verwendung eines Ammoniak-SCR-Systems. Dieses System ist insbesondere zur Senkung des NOx-Ausstoßes sowohl bei LKWs als auch bei PKWs vorteilhaft. In einer Ausführungsform des SCR-Systems wird eine Harnstoffwasserlösung als Reduktionsmittel in die Abgasanlage des Fahrzeugs eingespritzt. Dieses flüssige Reduktionsmittel wird in der Abgasanlage verdampft und letztendlich in gasförmigen Ammoniak (NH3) umgewandelt. Mit Hilfe dieses Ammoniaks werden im Ammoniak-SCR-Katalysator die schädlichen Stickoxide (NOx) zu Stickstoff (N2) und Wasser (H20) umgewandelt. Damit die Am- moniak-SCR-Reaktion stattfinden kann, muss zunächst Ammoniak im SCR-Katalysator adsorbiert, also eingelagert, werden. Der NOx-Umsatz kann, insbesondere bei niedrigen Katalysatortem- peraturen, stark von der Menge an dem eingespeicherten Ammoniak abhängen .

Es ist die Aufgabe der Erfindung, die NOx-Emissionen eines Fahrzeugs zu senken.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst . Ausführungsformen und Weiterbildungen sind den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren zu entnehmen .

Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Katalysatormesssystem zur Alterungsbestimmung eines

SCR-Katalysators für ein Fahrzeug. Das Katalysatormesssystem weist folgende Bestandteile auf: ein Steuergerät, zum Steuern des Katalysatormesssystems und zur Messdatenauswertung, ein

SCR-Katalysator zur Reinigung der Abgase eines Fahrzeugs, eine Hochfrequenz-Messanordnung zur Bestimmung der Ammoniakbeladung eines SCR-Katalysators und ein Ammoniak-Dosiersystem zum Einspritzen von Ammoniak in die Abgasanlage eines Fahrzeugs. Das Steuergerät ist ausgeführt, das Ammoniak-Dosiersystem anzu ^¬ leiten, gezielt Ammoniak in die Abgasanlage einzuspritzen oder gezielt keinen Ammoniak in die Abgasanlage einzuspritzen. Das Steuergerät wertet die von der Hochfrequenz-Messanordnung gemessenen Daten aus und vergleicht diese mit einem vordefi ^¬ nierten Schwellwert. Das Katalysatormesssystem sollte vorzugsweise zu Beginn des

Messvorgangs einen Ammoniak freien SCR-Katalysator aufweisen, bzw. einen Katalysator der sich in einem definierten, stabilen Betriebspunkt befindet . Ein definierter, stabiler Betriebspunkt kann bei konstanter Temperatur, bei konstantem Abgasvolumenstrom und/oder bei gleichbleibender AGR-Rate (Abgasrückführungsrate) vorhanden sein. Die Ammoniak-Dosierung des Ammoniak-Dosiersystems kann hierfür ausgeschaltet werden. Das Ka ^¬ talysatormesssystem kann ohne Ammoniak-Dosierung betrieben werden, bis die Hochfrequenz-Messanordnung einen konstanten Wert für die Ammoniakbeladung erfasst, dann ist der SCR-Katalysator frei von Ammoniak. Die Hochfrequenz-Messanordnung kann über kleine Koppelelemente, z.B. Antennen, elektromagnetische Wellen in den Abgasstrang einkoppeln und die Reflexion oder die Transmission der ausgesendeten elektromagnetischen Wellen kann gemessen werden. Die elektromagnetischen Wellen korrelieren mit dem Beladungszustand des SCR-Katalysators. Das metallische Katalysatorgehäuse stellt einen elektrischen Hohlraumresonator dar . Als Sensoren können ein oder zwei einfache Antennen dienen, beispielsweise koaxiale Stiftkoppler oder Loop-Koppler, die in das Katalysatorgehäuse eingebracht werden. Die di-/elektrischen Eigenschaften des SCR-Katalysators werden durch seinen keramischen Wabenkörper inkl. der Beschichtung und des Speichermaterials bestimmt und können durch die Hochfre ^¬ quenz-Messanordnung gemessen werden. Bei Abgaskatalysatoren kann die Änderung des Resonanzverhaltens, beispielsweise die aus den Reflexionskoeffizienten erhaltene Resonanzfrequenz, als Signalmerkmal genutzt werden. Alternativ kann die Transmission als Signalmerkmal verwendet werden, welches jedoch zwei Antennen erfordert.

Werden durch eine Antenne hochfrequente elektromagnetische Wellen in einen Hohlraumresonator eingekoppelt, bilden sich in diesem mehrere stehende Wellen aus, die als Moden bezeichnet werden. Jede Mode weist ein eigenes Schwingungsbild bei der jeweiligen Resonanzfrequenz auf. Diese ausgeprägten Resonanzstellen ändern ihre Frequenz und Dämpfung in Abhängigkeit des Beladungszustandes des SCR-Katalysators. Somit kann es möglich sein, mit Hilfe dieser Hochfrequenz-Messanordnung die Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators direkt zu messen.

Für die Alterungserkennung kann darauf mit einer konstanten Dosierrate gezielt Ammoniak dosiert und solange überdosiert werden, bis alle Speicherstellen des SCR-Katalysators besetzt sind und eine Sättigung des SCR-Katalysators erreicht wird. Beide Messparameter der Hochfrequenz-Messanordnung, die Resonanzfrequenz und die dielektrischen Verluste, zeigen eine direkte Korrelation zu dem eingespeicherten Ammoniak und gehen ebenfalls in Sättigung, bzw. die Messparameter erreichen ein stabiles Plateau. Somit kann die maximale Speicherfähigkeit des Kata- lysators über die Hochfrequenzsignale ermittelt werden. Ist der Katalysator gealtert, so nimmt dessen katalytische Wirkung und Speicherfähigkeit ab. Umgekehrt ist diese also ein Maß für die NOx-Konvertierungsrate . Durch seine verringerte Speicherfä- higkeit erreicht der SCR-Katalysator ein niedrigeres Plateau, zusätzlich erreicht der gealterte SCR-Katalysator bei identischer Ammoniak-Dosierrate das Plateau auch schneller. Beide Effekte sind ebenfalls in den beiden Messparametern ersichtlich.

Als Maß für die Alterungsbestimmungen können nun die Höhe der Plateaus, welche der maximale Speichermenge entspricht, der beiden Hochfrequenzsignale bei Sättigung, oder auch die be ^¬ nötigte Zeit bis zum Erreichen der Plateaus herangezogen werden. Beides, Höhe der Plateaus sowie die Zeit bis zur Erreichung des Plateaus, verringern sich mit zunehmendem Alter bzw . abnehmender Aktivität des SCR-Katalysators , zumeist ist dies sogar ein lineares Verhalten. Das System kann ausgeführt sein, die Alterungserkennung in bestimmten, bspw. regelmäßigen Abständen durchzuführen, sodass der Alterungszustand des Katalysators überwacht werden kann. Alternativ kann der Gradient, also die Änderung der Resonanzfrequenz bzw. der dielektrischen Verluste, für die Alterungsbestimmung herangezogen werden. Für das Katalysatormesssystem muss kein extra NOx-Sensor zur Alte- rungserkennung vorgesehen sein, die Alterungsbestimmung erfolgt ausschließlich über das Hochfrequenz-Messsystem. Die vollständige Entleerung sowie die Sättigung können in konstanten Betriebspunkten eigenständig durch das Katalysatormesssystem ermittelt werden. Die Hochfrequenz-Messanordnung kann die maximal mögliche Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators messen.

Solche Hochfrequenz-Messsysteme eignen sich prinzipiell auch für die Bestimmung der Sauerstoffbeladung von Dreiwegekatalysa ^¬ toren, Lean NOx Traps (LNT) , Dieseloxidationskatalysatoren (DOC) oder für die Rußbeladungsmessung von Partikelfiltern. Somit kann das vorhergehend und nachfolgend beschriebene System auch bei diesen Katalysatoren / Partikelfiltern Anwendung finden.

Das Ammoniak-Dosiersystem kann aus einer Einspritzdüse, zum Einspritzen des Ammoniaks in die Abgasanlage, einem Vorratstank für den Ammoniak, einer Pumpe, einer Heizung für den Vorratstank und den Leitungen bestehen. Ferner kann das Ammoniak-Dosiersystem weitere Komponenten aufweisen. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Ammoniak-Dosiersystem bis zur Sättigung des SCR-Katalysators Ammoniak in die Abgasanlage des Fahrzeugs einspritzt.

Der SCR-Katalysator kann zu Beginn der Alterungsmessung komplett von Ammoniak befreit werden, sodass kein Ammoniak mehr in dem SCR-Katalysator eingelagert ist. Sobald der SCR-Katalysator vom Ammoniak befreit ist, kann das Ammoniak-Dosiersystem gezielt Ammoniak in die Abgasanlage einspritzen und überdosieren, sodass sich Ammoniak im SCR-Katalysator ablagert. Alternativ kann zu Beginn der Messung eine kleine Ammoniak Restbeladung vorliegen. Das Ammoniak-Dosiersystem kann so lange Ammoniak einspritzen bis der SCR-Katalysator vollständig mit Ammoniak beladen ist. In diesem Fall ist der SCR-Katalysator gesättigt. Die Höhe des

Plateaus kann gemessen werden und mit der Referenz verglichen werden .

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, das die Hochfrequenz-Messanordnung die Resonanzfrequenz des

SCR-Katalysators misst.

Die Hochfrequenz-Messanordnung kann zu Bestimmung der Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators die Resonanzfrequenz des SCR-Katalysators messen. Die Resonanzfrequenz des

SCR-Katalysators ändern sich abhängig von der Menge an eingelagertem Ammoniak im SCR-Katalysator. Kann kein Ammoniak mehr durch den SCR-Katalysator aufgenommen werden, bleibt die Resonanzfrequenz konstant. Der Verlauf der Ammoniakbeladung, also wie schnell das Plateau erreicht wird, stellt auch einen wichtigen Faktor dar.

Gemäß einer Ausführungsform ist der vordefinierte Schwellwert die Resonanzfrequenz des voll beladenen SCR-Katalysators im Neuzustand.

Die Alterung kann das Katalysatormesssystem berechnen, indem die gemessenen Parameter mit einem vordefiniertem Schwellwert verglichen werden. Abhängig von dem Vergleich können Rückschlüsse auf den Alterungszustand des SCR-Katalysators gezogen werden. Als ein möglicher Schwellwert kann die Resonanzfrequenz des vollbeladenen SCR-Katalysators im Neuzustand dienen. Somit kann die Alterung des SCR-Katalysators in Bezug auf den Neu ^¬ zustand ermittelt werden, bzw. eine prozentuale Alterung an ^¬ gegeben werden. Eine Alternative kann die Resonanzfrequenz der letzten gültigen Messung des Katalysatormesssystems sein. Somit kann die Alterung Schritt für Schritt nachvollzogen werden.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass das Steuergerät ausgeführt ist, durch den Vergleich von ge ^¬ messener Resonanzfrequenz und dem Schwellwert der Resonanzfrequenz den Alterungszustand des SCR-Katalysators zu bestimmen.

Mit anderen Worten, das Steuergerät des Katalysatormesssystems kann die gemessene Resonanzfrequenz mit der gespeicherten Resonanzfrequenz vergleichen und aus diesem Vergleich Rückschlüsse auf den Alterungszustand des SCR-Katalysators ziehen. Je älter der SCR-Katalysator ist, desto niedriger ist die Menge an eingelagertem Ammoniak im SCR-Katalysator und somit ist die Resonanzfrequenz des SCR-Katalysators höher.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Hochfrequenz-Messanordnung die dielektrischen Verluste des SCR-Katalysators misst.

Die Hochfrequenz-Messanordnung kann zur Bestimmung der Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators auch die dielektrischen Verluste des SCR-Katalysators messen. Die dielektrischen

Verluste des SCR-Katalysators ändern sich abhängig von der Menge an eingelagertem Ammoniak im SCR-Katalysator. Kann kein Ammoniak mehr durch den SCR-Katalysator aufgenommen werden, bleiben die dielektrischen Verluste konstant.

Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der vordefinierte Schwellwert die dielektrischen Verluste des voll beladenen SCR-Katalysators im Neuzustand sind. Die Alterung kann das Katalysatormesssystem berechnen indem die gemessenen Daten mit einem vordefiniertem Schwellwert verglichen werden. Abhängig von dem Vergleich können Rückschlüsse auf den Alterungszustand des SCR-Katalysators gezogen werden. Als ein möglicher Schwellwert können die dielektrischen Verluste des vollbeladenen SCR-Katalysators im Neuzustand dienen . Somit kann die Alterung des SCR-Katalysators in Bezug auf den Neuzustand ermittelt werden, bzw. eine prozentuale Alterung angegeben werden. Eine Alternative können die dielektrischen Verluste der letzten gültigen Messung des Katalysatormesssystems sein. Somit kann die Alterung Schritt für Schritt nachvollzogen werden.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das Steuergerät ausgeführt ist, durch den Vergleich der gemessenen dielektrischen Verluste und dem Schwellwert der dielektrischen Verluste den Alterungszustand des SCR-Katalysators zu bestimmen.

Mit anderen Worten, das Steuergerät des Katalysatormesssystems kann die gemessenen dielektrischen Verluste mit den gespeicherten dielektrischen Verlusten vergleichen und aus diesem Vergleich Rückschlüsse auf den Alterungszustand des

SCR-Katalysators ziehen. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem SCR-Katalysator und einem Katalysatormesssystem zur Bestimmung der Alterung eines SCR-Katalysators.

Ein Fahrzeug kann mit dem Katalysatormesssystem ausgerüstet sein, um den NOx-Ausstoß des Fahrzeugs zu senken. Damit eine einwandfreie Funktionsweise des SCR-Katalysators sichergestellt werden kann, wird das Katalysatormesssystem verbaut. Das Katalysatormesssystem kann den Alterungszustand des

SCR-Katalysators bestimmen und die eingelagerte Menge an Am- moniak im SCR-Katalysator messen. Werden gewissen Grenzwerte über- oder unterschritten, kann das Katalysatormesssystem diese melden oder gegebenenfalls die Regelung des Ammoniak-Dosiersystems anpassen. Das Fahrzeug kann ein Benzin-, Diesel- Bio-Fuels, synthetische Kraftstoffe oder Gasfahrzeug sein. Auch kann die Erfindung in Hybridfahrzeugen mit einem Verbrennungsmotor eingesetzt werden. Bei dem Fahrzeug handelt es sich beispielsweise um ein

Kraftfahrzeug, wie Auto, Bus oder Lastkraftwagen, oder aber auch um ein Schienenfahrzeug, ein Schiff, ein Luftfahrzeug, wie ein Helikopter oder ein Flugzeug.

Ein weiterer Aspekt dieser Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Alterungszustandes eines SCR-Katalysators, folgende Schritte aufweisend:

Ermitteln eines Schwellwertes.

Initialisieren der Messung, indem der SCR-Katalysator in einem konstanten Betriebspunkt ohne Ammoniak-Einspritzung betrieben wird, sodass kein oder wenig Ammoniak im

SCR-Katalysator eingelagert ist.

Einspritzen von Ammoniak in die Abgasanlage des Fahrzeugs bis die Sättigung des SCR-Katalysators erreicht ist.

Messen der Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators während der Ammoniak-Einspritzung.

Vergleichen der gemessenen Daten mit dem vordefinierten Schwellwert .

Bestimmen des Alterungszustandes des SCR-Katalysators unter Berücksichtigung des Vergleichs der gemessenen Daten mit den vordefinierten Schwellwert.

Das Verfahren zur Bestimmung des Alterungszustandes eines SCR-Katalysators weist mehrere Schritte auf. Zu Beginn des Verfahrens können die Referenzparameter für einen späteren

Vergleich generiert werden. Hierfür können sowohl das Verhalten eines SCR-Katalysators im Neuzustand oder optional vorzugsweise die letzte gültige Messung herangezogen werden. Anschließend kann mit der eigentlichen Messung des SCR-Katalysators begonnen werden, hierzu kann ein konstanter Betriebspunkt des

SCR-Katalysators angefahren werden. In diesem konstanten Betriebspunkt sollte die Temperatur, der Volumenstrom und die AGR-Rate konstant gehalten werden. Des Weiteren wird in dieser Phase kein Ammoniak durch das Ammoniak-Dosiersystem in die Abgasanlage eingespritzt, sodass der eingelagerte Ammoniak im SCR-Katalysator mit dem NOx aus den Abgasen reagiert. Der SCR-Katalysator ist somit frei von Ammoniak oder besitzt al- ternativ noch eine geringe Restmenge an Ammoniak. Im Anschluss spritzt das Ammoniak-Dosiersystem solange Ammoniak in die Abgasanlage ein bis der SCR-Katalysator komplett beladen ist und keinen weiteren Ammoniak einlagern kann. Die eingespritzte Menge an Ammoniak muss in diesem Fall natürlich größer sein als der Verbrauch des Ammoniaks durch die Umwandlung von NOx in N2 und H20. Die Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators wird durch die Hochfrequenz-Messanordnung über die komplette Zeitdauer der Ammoniakeinspritzung gemessen. Die gemessenen Parameter können anschließend mit den Referenzparametern verglichen werden. Aus dem Vergleich können Rückschlüsse über den Alterungszustand des SCR-Katalysators gezogen werden. Ein SCR-Katalysator kann mit zunehmender Alterung weniger Ammoniak aufnehmen, zudem erreicht der SCR-Katalysator die aufnehmbare Menge an Ammoniak auch schneller. Somit können für den Vergleich sowohl die absolute Höhe der Messparameter, als auch der zeitliche Verlauf bis zur Erreichung der Sättigung alternativ kann der Gradient in einem Teilbereich des Anstiegs herangezogen werden. Somit kann die Alterungsbestimmung des SCR-Katalysators ohne zusätzlichen Sensoren erfolgen. Dieses bedeutet jedoch nicht, dass keine weiteren Sensoren in das Katalysatormesssystem eingebaut werden können, um beispielsweise weitere Funktionen sicherzustellen.

Das Verfahren ermöglicht die Bestimmung der Alterung des SCR-Katalysators, insbesondere bezüglich seiner Ammoniak- Speicherfähigkeit, die maßgeblich Einfluss auf dessen

Konvertierungsrate und somit auf dessen Funktionsweise hat. Die Alterungsbestimmung erfolgt ohne die Einbeziehung weiterer Sensoren in der Abgasanlage bei definierten Betriebsbedingungen. Durch Kenntnis der maximalen Speicherfähigkeit kann im tran- sienten Betrieb des SCR-Katalysators auf eine ideale Ammoni ^¬ ak-Zugabe und somit eine ideale Speichermenge geregelt werden, ohne dass unnötig viel Ammoniak verwendet wird. Dadurch werden hohe Konvertierungsraten sichergestellt sowie Ammoni- ak-Durchbrüche vermieden. Damit kann die Gesamtfunktion eines SCR-Systems grundsätzlich verbessert werden und ohne Ammoni ^¬ ak-Schlupf gefahren werden. Der Ammoniakverbrauch wird somit auf das erforderliche Minimum reduziert.

Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die gemessenen Parameter und die Referenzparameter die Resonanzfrequenz des SCR-Katalysators sind. Ein Messparameter, welcher durch die Hochfrequenz-Messanordnung erfasst wird, kann die Resonanzfrequenz des SCR-Katalysators sein. Die Resonanzfrequenz hängt direkt mit der Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators zusammen und lässt somit Rückschlüsse über den Beladungszustand zu. Sobald sich die Resonanzfrequenz trotz weiterer Ammoniak-Dosierung nicht mehr ändert, kann von der

Sättigung des SCR-Katalysators ausgegangen werden. Die gemessene Resonanzfrequenz wird mit der Referenz verglichen, hieraus können Rückschlüsse auf den Alterungszustand des

SCR-Katalysators geschlossen werden.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die gemessenen Parameter und die Referenzparameter die dielektrischen Verluste des SCR-Katalysators sind. Alternative Messparameter, welcher durch die Hochfrequenz-Messanordnung erfasst wird, können die dielektrischen Verluste des SCR-Katalysators sein. Die dielektrischen Verluste hängen direkt mit der Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators zusammen und lassen somit Rückschlüsse über den Beladungszustand des SCR-Katalysators zu. Sobald sich die dielektrischen Verluste trotz weitere Ammoniak-Dosierung nicht ändern, kann von der Sättigung des SCR-Katalysators ausgegangen werden. Die gemessenen dielektrischen Verluste werden mit der Referenz verglichen, hieraus können Rückschlüsse auf den Alterungszustand des SCR-Katalysators geschlossen werden.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Programmelement, das, wenn es von einem Steuergerät eines Katalysatormesssystems ausgeführt wird, das Katalysatormess ^¬ system anleitet, das im Kontext der vorliegenden Erfindung beschriebene Verfahren durchzuführen. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein computerlesbares Medium, auf dem ein Computerprogramm gespeichert ist, das, wenn es von einem Steuergerät eines Ka ^¬ talysatormesssystems ausgeführt wird, das Katalysatormesssystem anleitet, das im Kontext der vorliegenden Erfindung beschriebene Verfahren durchzuführen.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele und Figuren. Die Figuren sind schematisch und nicht maßstabsgetreu. Sind in der nachfolgenden Beschreibung in verschiedenen Figuren die gleichen Bezugszeichen angegeben, so bezeichnen diese gleiche oder ähnliche Elemente.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Katalysa ^¬ tormesssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Motors mit einer Abgasanlage und dem Katalysatormesssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 3 zeigt ein Diagramm in welchem der zeitliche Verlauf der Ammoniakeinspritzung und der Ammoniakbeladung des

SCR-Katalysators dargestellt ist.

Fig. 4 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zur Alte rungsbestimmung eines SCR-Katalysators gemäß einem Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 5 zeigt ein Fahrzeug mit einem verbauten Katalysa- tormesssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eins Katalysa ^¬ tormesssystems 100. Um eine bestmögliche Umwandlung des NOx zu gewährleisten, ist es daher vorteilhaft, die gespeicherte Ammoniakmenge im SCR-Katalysator 110 zu bestimmen. Die Ammoniakbeladung kann mit Hilfe von Modellen berechnet werden, die auf Signalen verschiedenster Sensoren und Aktoren der Abgas- anläge basieren. Weiterhin können Motorbetriebszustandsdaten als Eingangsgröße in die Modelle eingehen. Da die Genauigkeit der Modelle begrenzt ist und sich die Parameter auch mit der Zeit ändern, kann eine Ammoniak-Schlupf-Strategie angewendet werden. Die hierbei entstehenden Probleme sind vor allem die Unge- nauigkeit des Modelles, da eine Fehlerkette der einzelnen

Bestandteile existiert, z.B. in der Motorsteuerung, der Temperaturmessung, der Sensorungenauigkeiten und der Bestimmung der verschiedenen Aktorpositionen. Um den oben beschriebenen Problemen der indirekten Messung und der Modelle zu begegnen, kann zur Bestimmung der Ammoniakbeladung eines SCR-Katalysators 110 eine direkte Messung des Bela ^¬ dungszustandes mit Hilfe von einer Hochfrequenz-Messanordnung 130 (HF-Messsystem) , das auch als Mikrowellenverfahren be- zeichnet wird, erfolgen. In der gezeigten Ausführungsform weißt die Hochfrequenz-Messanordnung 130 zwei Antennen zur Messung auf, jedoch ist auch eine Ausführungsform mit einer Antenne möglich . Das Katalysatormesssystem 100 weist einen SCR-Katalysator 110, ein Steuergerät 120, eine Hochfrequenz-Messanordnung 130 und ein Ammoniak-Dosiersystem 140 auf. Der SCR-Katalysator 110 dient der Reinigung des Abgases eines Fahrzeugs von schädlichen

NOx-Emissionen . Zur Reinigung des Abgases von NOx-Emissionen wird zusätzlich Ammoniak benötigt, dieser wird in flüssiger Form in die Abgasanlage des Fahrzeugs durch das Ammoniak-Dosiersystem 140 eingespritzt. Der eingespritzte Ammoniak verdampft und wandelt im SCR-Katalysator 110 das NOx in Stickstoff und Wasser um. Das Steuergerät 120 dient der Steuerung der Einspritzung des Ammoniaks durch das Ammoniak-Dosiersystem 140 und zudem überwacht das Steuergerät 120 den Alterungszustand des

SCR-Katalysators 110. Für die gezielte Steuerung und die Al ^¬ terungsbestimmung des SCR-Katalysators benötigt das Steuergerät 120 die aktuelle Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators 110, dies wird durch die Hochfrequenz-Messanordnung 130 sichergestellt. Die Hochfrequenz-Messanordnung 130 ist in der Lage die Resonanzfrequenz und die dielektrischen Verluste des

SCR-Katalysators 110 zu messen. Beide gemessenen Parameter verändern sich abhängig von der Menge des eingelagerten Ammoniaks im SCR-Katalysator 110. Das Steuergerät 120 kann die gemessenen Parameter mit den Referenzparametern vergleichen. Die Referenzparameter können sich auf den Neuzustand des

SCR-Katalysators 110 beziehen oder auf die letzte gültige Messung durch das Katalysatormesssystem 100. Als Vergleichsparameter können sowohl die Höhe des Plateaus bei Sättigung der Reso ^¬ nanzfrequenz bzw. der dielektrischen Verluste oder die Zeit bis zur Erreichung des Plateaus bzw. der Sättigung dienen. Durch den Vergleich kann auf den Alterungszustand des SCR-Katalysators 110 geschlossen werden. Mit zunehmender Alterung nimmt die Speicherfähigkeit des SCR-Katalysators ab.

Fig. 2 zeigt das Katalysatormesssystem 100 aus Fig. 1 eingebaut in einer Abgasanlage 220 eines Fahrzeugs. Der Verbrennungsmotor 210 erzeugt bei der Verbrennung von Kraftstoff Energie und Abgase. Als Bestandteil der Abgase treten unter anderem auch Stickoxide (NOx) auf. Die Abgase werden durch die Abgasanlage 220 in die Umwelt entlassen. Damit nicht alle schädlichen Abgase in die Umwelt gelangen, werden in der Abgasanlage 220 Abgasrei ^¬ nigungssysteme, wie z.B. ein SCR-Katalysator 110, eingebaut. Des Weiteren wird in die Abgasanlage 220 das Katalysatormesssystem 100 verbaut, um die Alterung des SCR-Katalysators 110 zu überwachen und die Regelung des SCR-Katalysators 110 zu op- timieren.

Fig. 3 zeigt ein Diagramm im welchen die Menge des eingespritzten Ammoniaks, die gespeicherte Menge an Ammoniak im

SCR-Katalysator, die Resonanzfrequenz des SCR-Katalysators und die dielektrischen Verluste des SCR-Katalysators über der Zeit aufgetragen sind. Die durchgezogenen Linien beziehen sich auf einen SCR-Katalysator im Neuzustand und die gestrichelten Linien beziehen sich auf einen gealterten SCR-Katalysator. Die ein- gespritzte Ammoniak-Menge ist in beiden Fällen gleich. Durch die Überdosierung an Ammoniak wird der nicht verbrauchte Ammoniak in dem SCR-Katalysator eingelagert, bis dieser gesättigt ist. Die Sättigung ist durch das Plateau zu erkennen. Sobald der sich der SCR-Katalysator in Sättigung befindet, kann der SCR-Katalysator keinen weiteren Ammoniak mehr aufnehmen und der überschüssige Ammoniak wird durch den Auspuff des Fahrzeugs in die Umwelt entlassen. Das Plateau des gealterten SCR-Katalysators wird früher erreicht und hat eine geringere Höhe als bei einem neuen SCR-Katalysator. Korrespondierend zur der Menge an gespeicherten Ammoniak im SCR-Katalysator verhalten sich die Resonanzfrequenz und die dielektrischen Verluste. Sobald die Sättigung erreicht ist, ist die Resonanzfrequenz konstant. Das Verhältnis der Resonanzfrequenzen und der korrespondierenden Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators lässt Rückschlüsse auf den Alterungszustand des SCR-Katalysators zu. Mit den dielektrischen Verlusten verhält es sich gleich wie mit der Resonanzfrequenz. Des Weiteren ist dem Diagramm zu entnehmen, dass wenn die Ammoniak-Einspritzung gestoppt wird, sich der im SCR-Katalysator eingelagerte Ammoniak abbaut und verbraucht wird.

Fig. 4 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zur Bestimmung des Alterungszustandes eines SCR-Katalysators. In Schritt 401 erfolgt die Ermittlung der Referenzparameter für einen späteren Vergleich. Die Initialisierung der Messung erfolgt in Schritt 402. Hier wird der SCR-Katalysator in einem konstanten Betriebspunkt, oder aiterativ im transienten Betrieb, ohne Ammoniak-Einspritzung betrieben, sodass kein oder wenig Ammoniak in dem SCR-Katalysator eingelagert ist. Eine konstante Ein- spritzung von Ammoniak bis zur Erreichung der Sättigung des

SCR-Katalysators erfolgt in Schritt 403. In Schritt 404 erfolgt die Messung der Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators während der konstanten Ammoniak-Einspritzung. Der Vergleich der gemessenen Parameter und der Referenzparameter erfolgen in Schritt 405. Zuletzt wird in Schritt 406 aus dem Vergleich der gemessenen Parameter der Alterungszustand des SCR-Katalysators bestimmt. Fig. 5 zeigt ein Fahrzeug 500 mit einem SCR-Katalysator 110 und einem Katalysatormesssystem 100. Das Katalysatormesssystem 100 kann den Alterungszustand des SCR-Katalysators 110 erfassen.