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Title:
SYSTEM FOR EXHAUST-GAS TREATMENT FOR A MOTOR VEHICLE, METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING A STATE OF A SYSTEM FOR EXHAUST-GAS TREATMENT FOR A MOTOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/091755
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a system for exhaust-gas treatment for a motor vehicle having: a first exhaust-gas treatment element (101), a second exhaust-gas treatment element (102), a common housing (103), in which the first exhaust-gas treatment element (101) and the second exhaust-gas treatment element (102) are arranged, an antenna (104) for transmitting and/or receiving microwaves (116) into the housing, a microwave filter (105) having a specified pass frequency, which microwave filter is arranged in the housing (103) between the first exhaust-gas treatment element (101) and the second exhaust-gas treatment element (102) such that microwaves (116) of a first frequency (106) emitted by the antenna (104) are reflected by the microwave filter (105) and microwaves (116) of a second frequency (107) emitted by the antenna (104) pass through the microwave filter (105), the first frequency (106) being less than the pass frequency and the second frequency (107) being greater than or equal to the pass frequency.

Inventors:
BURGER, Katharina (Georg-Aichinger-Straße 4, Regensburg, 93055, DE)
REITMEIER, Willibald (Forstbergring 9, Hemau, 93155, DE)
HIEN, Markus (Schleifmühlenweg 43, Bruck, 92436, DE)
DIETRICH, Markus (Ostengasse 7, Regensburg, 93047, DE)
GRASS, Philippe (Martinweg 3, Regensburg, 93053, DE)
Application Number:
EP2018/078658
Publication Date:
May 16, 2019
Filing Date:
October 18, 2018
Export Citation:
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Assignee:
CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH (Vahrenwalder Straße 9, Hannover, 30165, DE)
International Classes:
F01N11/00; F01N3/021; F01N3/10; F01N3/20; F01N13/00
Foreign References:
EP1336730A22003-08-20
US20160333760A12016-11-17
DE102015001231A12016-08-04
Other References:
None
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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.

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.