DE102015001229A1 - Device for coupling and / or decoupling microwaves into the exhaust gas line of an internal combustion engine - Google Patents

Device for coupling and / or decoupling microwaves into the exhaust gas line of an internal combustion engine Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ein- und/oder Auskopplung von Mikrowellen in einen Abgaskatalysator oder -filter eines Verbrennungsmotors. Das Gehäuse eines Abgassensors dient gleichzeitig als Koppelelement für die Ein- und/oder Auskopplung von Mikrowellen. In einer Verallgemeinerung der Erfindung kann jedes Funktionselement, welches eine Zuleitung benötigt, als Koppelelement ausgeführt werden. Durch den Einsatz der Erfindung wird die mikrowellenbasierte Katalysatorzustandserkennung vereinfacht.The invention relates to a device for coupling and / or decoupling microwaves in an exhaust gas catalytic converter or filter of an internal combustion engine. The housing of an exhaust gas sensor also serves as a coupling element for the input and / or decoupling of microwaves. In a generalization of the invention, each functional element which requires a supply can be designed as a coupling element. By using the invention, the microwave-based catalyst state detection is simplified.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung des Zustands eines Abgaskatalysators oder eines Abgasfilters mittels Mikrowellen.The invention relates to a device for detecting the state of an exhaust gas catalytic converter or an exhaust gas filter by means of microwaves.

Technischer Hintergrund und Stand der TechnikTechnical background and state of the art

Zunehmend schärfere Emissionsgrenzwerte erfordern neue Konzepte der Abgasreinigung von Verbrennungsmotoren. Der Gesetzgeber verlangt zudem eine ständige Überwachung der Funktion des Abgasnachbehandlungssystems (On-board-Diagnose, OBD). In jüngster Zeit ist es gelungen, den Zustand eines Abgasnachbehandlungssystems berührungslos mit Hilfe von Mikrowellen zu überwachen.Increasingly stricter emission limits require new concepts of exhaust gas purification of internal combustion engines. The legislator also requires constant monitoring of the function of the exhaust aftertreatment system (on-board diagnostics, OBD). Recently, it has been possible to monitor the condition of an exhaust aftertreatment system without contact by means of microwaves.

Im Fall eines stöchiometrisch betriebenen Ottomotors mit geregeltem Drei-Wege-Katalysator kann durch Messung von Hochfrequenz-Parametern der Sauerstoffhaushalt des Katalysators bestimmt werden. Dazu wird ein Signal im GHz-Bereich mittels eines kapazitiven oder induktiven Stiftkopplers in das Metallgehäuse, das den Katalysator beinhaltet, eingekoppelt. Die Verschiebung oder Dämpfung von charakteristischen Resonanzen ist ein Maß für den Gehalt an oxidiertem oder reduziertem Cer-Speichermaterial [1] und kann sogar zur Steuerung zu Rate gezogen werden [2]. Des Weiteren kann das genannte Verfahren auch auf weitere Abgasnachbehandlungsverfahren angewendet werden, so z. B. zur Beladungsdiagnose von SCR-Katalysatoren mit Ammoniak [3] oder zur Beurteilung eines NOx-Speicherkatalysators [4]. Auch die Prozessüberwachung von Industriekatalysatoren mit diesem Verfahren wurde bereits untersucht [5].In the case of a stoichiometrically operated gasoline engine with controlled three-way catalyst can be determined by measuring high-frequency parameters, the oxygen balance of the catalyst. For this purpose, a signal in the GHz range by means of a capacitive or inductive pin coupler in the metal housing, which includes the catalyst, coupled. The shift or attenuation of characteristic resonances is a measure of the content of oxidized or reduced cerium storage material [1] and can even be consulted for control [2]. Furthermore, the said method can also be applied to further exhaust aftertreatment methods, such. For example, for the loading diagnosis of SCR catalysts with ammonia [3] or for the assessment of a NO x storage catalyst [4]. Process monitoring of industrial catalysts using this process has also been investigated [5].

Offenbarungen, die den Stand der Technik der mikrowellenbasierten Katalysatorzustandsdiagnose darstellen, finden sich z. B. in der DE 10358495 , der DE 10 2008 012050 , der DE 10 2010 034983 , der DE 10 2011 018226 oder der DE 10 2011 107784 .Disclosures, which represent the state of the art of microwave-based catalyst state diagnosis, can be found, for example, in US Pat. B. in the DE 10358495 , of the DE 10 2008 012050 , of the DE 10 2010 034983 , of the DE 10 2011 018226 or the DE 10 2011 107784 ,

Im Fall von keramischen Filtern zur Abgasreinigung von Diesel-Fahrzeugen (Diesel-Partikel-Filter, DPF) oder benzinbetriebenen Fahrzeugen (Gasoline-Partikel-Filter, GPF) kann ebenfalls o. g. Verfahren Anwendung finden. Hierbei wird z. B. die Transmission der Mikrowellenleistung mit zwei Koppelelementen bestimmt. Die Anlagerung elektrisch leitfähiger Rußpartikel im Filter führt zu einer Verringerung der transmittierten Leistung. Offenbarungen, die den Stand der Technik für DPF darstellen, finden sich z. B. in der umfangreichen Patentfamilie der US 2013 0127478 A1 .In the case of ceramic filters for exhaust gas purification of diesel vehicles (diesel particulate filter, DPF) or gasoline-powered vehicles (Gasoline Particulate Filter, GPF), the above-mentioned method can also be used. This z. B. determines the transmission of the microwave power with two coupling elements. The accumulation of electrically conductive soot particles in the filter leads to a reduction in the transmitted power. Disclosures that represent the state of the art for DPF can be found, for example, in US Pat. B. in the extensive patent family of US 2013 0127478 A1 ,

Bei dem mikrowellenbasierten Verfahren dient das elektrisch leitfähige metallische Gehäuse („das Canning”) der Katalysatoren oder Filter als Berandung eines Hohlleiters bzw. Hohlraumresonators. Durch eine Einkopplung elektromagnetischer Wellen mittels eines oder mehrerer Koppelelemente (oft auch vereinfacht als Antennen bezeichnet), werden Resonanzmoden angeregt, bei denen die Resonanzfrequenz und/oder die Güte ausgewertet werden kann. Als Messeffekt dient hierzu eine Änderung der dielektrischen Eigenschaften der Katalysatormaterialien bei Speicherung oder Freigabe von gasförmigen Abgasbestandteilen, beispielsweise Sauerstoff, Stickoxiden oder Ammoniak, oder bei Filtern die Anlagerung von verlustbehafteten Medien, wie beispielsweise Ruß, wodurch die Ausbildung der Resonanzen beeinflusst wird. Das System kann mit nur einer Antenne in einem reinen Reflexionsmodus oder mit zwei Antennen in einem Reflexions- und/oder Transmissionsmodus betrieben werden mit maximal vier gleichzeitig auswertbaren Parametern, wobei die Antennen als kapazitive Stiftkoppler oder als induktive Schleifenantennen ausgeführt sein können. Es ist auch möglich, die Signale über einen bestimmten Frequenzbereich zu integrieren.In the microwave-based method, the electrically conductive metallic housing ("the canning") of the catalysts or filters serves as the boundary of a waveguide or cavity resonator. By coupling electromagnetic waves by means of one or more coupling elements (often also referred to simply as antennas), resonance modes are excited in which the resonance frequency and / or the quality can be evaluated. As a measuring effect this serves to change the dielectric properties of the catalyst materials during storage or release of gaseous exhaust gas constituents, for example oxygen, nitrogen oxides or ammonia, or in filters the accumulation of lossy media, such as soot, whereby the formation of the resonances is affected. The system can be operated with only one antenna in a pure reflection mode or with two antennas in a reflection and / or transmission mode with a maximum of four simultaneously evaluable parameters, the antennas can be designed as a capacitive pin coupler or as inductive loop antennas. It is also possible to integrate the signals over a certain frequency range.

Für alle genannten Anwendungen ist es also nötig, geeignete Koppelelemente (oft auch als Antennen bezeichnet) zu finden, die an die geometrischen Rahmenbedingungen der jeweiligen Anwendung angepasst sind. Aus Sicht der Aufbau- und Verbindungstechnik muss gleichzeitig bedacht werden, dass das Abgas und damit auch das Abgasrohr mehrere hundert Grad Celsius heiß werden kann.For all these applications, it is therefore necessary to find suitable coupling elements (often referred to as antennas) that are adapted to the geometric conditions of the respective application. From the point of view of the bodywork and connection technology, it must be considered at the same time that the exhaust gas and thus also the exhaust pipe can become several hundred degrees Celsius hot.

All die anfangs genannten Abgasnachbehandlungssysteme können Abgassensoren benötigen. Das sind Sensoren, die mehr oder weniger selektiv die Konzentration zumindest einer Abgaskomponente detektieren. Beispiele hierzu sind die Lambda-Sonde mit sprungförmiger Kennlinie, die Breitband-Lambda-Sonde, der NOx-Sensor, der NH3-Sensor oder der Kohlenwasserstoffsensor. Übersichten zur Abgassensorik findet man z. B. in [6, 7, 8]. Weiterhin können solche Abgasnachbehandlungssysteme weitere Komponenten mit elektrischer Funktion, wie bspw. Einspritzventile für eine Harnstoffwasserlösung, oder einen Differenzdrucksensor zur Überwachung des Filters benötigen.All the aftertreatment systems mentioned above may require exhaust gas sensors. These are sensors that more or less selectively detect the concentration of at least one exhaust gas component. Examples include the lambda probe with a jump-shaped characteristic, the broadband lambda probe, the NO x sensor, the NH 3 sensor or the hydrocarbon sensor. Overviews for exhaust gas sensors can be found z. In [6, 7, 8]. Furthermore, such exhaust aftertreatment systems may require other components with electrical function, such as injection valves for a urea water solution, or a differential pressure sensor for monitoring the filter.

Nachteile des Standes der TechnikDisadvantages of the prior art

Setzt man zusätzlich zu einem Abgassensor das Mikrowellen-Verfahren ein, so bedeutet dies, dass zusätzlich zu den Abgassensoren geeignete Koppelelemente eingebaut werden müssen, was sowohl finanziellen wie auch technischen Mehraufwand bedeutet. Außerdem können weitere Einbauteile im Resonator, wie sie Abgassensoren darstellen, die Mikrowellenmessung stören.If the microwave method is used in addition to an exhaust gas sensor, this means that suitable coupling elements must be installed in addition to the exhaust gas sensors, which means both financial and technical overhead. In addition, other built-in parts in the resonator, as they are exhaust gas sensors, interfere with the microwave measurement.

Grundgedanke der Erfindung Basic idea of the invention

Die hier erfindungsgemäße Lösung dieses Problems sieht vor, dass das Gehäuse des Abgassensors gleichzeitig als oft auch als Antenne bezeichnetes Koppelelement für die Ein- und/oder Auskopplung von Mikrowellen dient und dass nur ein Kabel zu diesem als Koppelelement dienenden Abgassensor führt. In einer Verallgemeinerung der Erfindung kann jedes Funktionselement, welches eine Zuleitung benötigt, als Koppelelement ausgeführt werden.The solution of this problem according to the invention provides that the housing of the exhaust gas sensor simultaneously serves as a coupling element often referred to as an antenna for the input and / or output of microwaves and that only one cable leads to this exhaust gas sensor serving as a coupling element. In a generalization of the invention, each functional element which requires a supply can be designed as a coupling element.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher beschrieben. Dabei ist das bestehende Funktionselement, das dergestalt modifiziert werden soll, dass es als Koppelelement dienen kann, beispielhaft als Abgassensor in Anlehnung an den prinzipiellen Aufbau einer planaren Lambda-Sonde gezeigt. Für den Fachmann sind aber auch weitere Abgassensoren oder andere Funktionselemente denkbar. Ein anderes Funktionselement könnte zum Beispiel ein Einspritzventil sein, welches eine Harnstoffwasserlösung in den Abgasstrang einspritzt. Ein nochmals anderes Funktionselement könnte zum Beispiel eine Kombination aus Stichleitung und Differenzdrucksensor sein, wie sie zurzeit bei DPF verbaut wird, um im Betrieb den Druckabfall über einem DPF zu messen.In the following the invention will be described in more detail with reference to figures. In this case, the existing functional element, which is to be modified in such a way that it can serve as a coupling element, is shown by way of example as an exhaust gas sensor based on the basic structure of a planar lambda probe. However, other exhaust gas sensors or other functional elements are also conceivable for the person skilled in the art. Another functional element could, for example, be an injection valve which injects a urea-water solution into the exhaust gas line. Yet another functional element could be, for example, a combination stub and differential pressure sensor currently installed at DPF to measure the pressure drop across a DPF during operation.

Es zeigen im Folgenden:It show below:

1 den Schnitt durch einen Abgassensor mit metallischer Schutzkappe, welche – isoliert vom Rest des Sensors – als Koppelelement wirkt. 1 the section through an exhaust gas sensor with metallic protective cap, which - isolated from the rest of the sensor - acts as a coupling element.

2 den Schnitt durch einen Abgassensor mit elektrisch nichtleitfähiger Schutzkappe, sodass die Mikrowellenenergie mittels des Sensorelements selbst oder mittels Teilen daraus breitgestellt werden kann. 2 the section through an exhaust gas sensor with electrically non-conductive cap, so that the microwave energy can be deployed by means of the sensor element itself or by means of parts thereof.

3 den Schnitt durch einen Abgassensor, der isoliert im Canning sitzt und somit als Koppelelement wirken kann. 3 the section through an exhaust gas sensor, which sits isolated in Canning and thus can act as a coupling element.

4 mögliche Ausführungsformen, in denen die Einspritzdüse der Harnstoffwasserlösung als Koppelelement dient. 4 possible embodiments in which the injection nozzle of the urea water solution serves as a coupling element.

5 eine beispielhafte Anordnung der Zuleitungen. 5 an exemplary arrangement of the leads.

Eine mögliche Ausführungsform der Erfindung wird in 1 anhand eines planaren Abgassensors in sehr schematischer Form dargestellt. Die Darstellung in 1 lässt sich zwanglos auch auf nicht-planare Sensortypen, wie z. B. die sog. Fingerhut-Lambda-Sonde, übertragen. Entgegen dem Aufbau eines üblichen Abgassensors ist bei dieser Ausführungsform der Erfindung die metallische (elektrisch leitfähige) Schutzkappe 1, die hier mit Löchern für den Gaszutritt versehen ist, nicht elektrisch mit dem metallischen Sensorgehäuse verbunden, sondern davon mittels eines elektrisch nichtleitfähigen Materials 2 isoliert. Dieses nichtleitfähige Material kann (muss aber nicht) gleichzeitig als Dichtung wirken, wenn, wie z. B. im Falle der Lambda-Sonde, eine Trennung der Gasatmosphären zwischen Abgas und Referenzluft notwendig sein kann. Der elektrische Hochfrequenz-Anschluss der Schutzkappe, die im vorliegenden Fall als Koppelelement wirken soll, geschieht mittels einer Zuleitung, die durch das nichtleitfähige Material geführt wird. Die hier gezeichnete Hochfrequenz-Zuleitung (HF-Zuleitung) könnte z. B. als Koaxialkabel ausgeführt werden. Der Innenleiter 3 wäre dann mit der Schutzkappe 1 und der Außenleiter 4 mit dem Metallgehäuse 5 des Sensors verbunden. Das Metallgehäuse des Sensors steht wiederum mit dem „Canning” des Katalysators, d. h. mit der Berandung des Hohlleiters bzw. Hohlraumresonators in elektrischer Verbindung. Es bietet sich auch an, die Schutzkappe oder einen Teil von ihr soweit in den Sensor hinein zu verlängern, dass eine einfachere, z. B. nicht so stark temperaturbelastete Verbindung mit der HF-Zuleitung, insbesondere mit dem Innenleiter der HF-Zuleitung, erfolgen kann. Die üblichen Anschlussleitungen 6 für das Sensorelement 7, bspw. für die Sensorbeheizung, für die Nernst-Spannung, für den Pumpstrom oder für ein Mischpotential-Signal, werden ebenfalls aus dem Sensor herausgeführt, bevorzugt als ein Kabel, in einer bevorzugten Anordnung, wie sie in 5 skizziert ist.A possible embodiment of the invention is disclosed in 1 represented by a planar exhaust gas sensor in a very schematic form. The representation in 1 can be relaxed on non-planar sensor types, such. As the so-called. Thimble lambda probe transmitted. Contrary to the structure of a conventional exhaust gas sensor is in this embodiment of the invention, the metallic (electrically conductive) protective cap 1 , which is provided here with holes for the gas inlet, not electrically connected to the metallic sensor housing, but by means of an electrically non-conductive material 2 isolated. This non-conductive material can (but does not have to) act as a seal at the same time if, for example. B. in the case of the lambda probe, a separation of the gas atmospheres between the exhaust gas and reference air may be necessary. The electrical high-frequency connection of the protective cap, which is to act as a coupling element in the present case, is done by means of a feed line which is guided through the non-conductive material. The drawn here high-frequency cable (RF cable) could be z. B. be performed as a coaxial cable. The inner conductor 3 would be with the protective cap 1 and the outer conductor 4 with the metal case 5 connected to the sensor. The metal housing of the sensor is in turn connected to the "Canning" of the catalyst, ie with the boundary of the waveguide or cavity resonator in electrical connection. It is also advisable to extend the protective cap or a part of it so far into the sensor, that a simpler, z. B. not so strong temperature-loaded connection with the RF feed line, in particular with the inner conductor of the RF feed line can be done. The usual connecting cables 6 for the sensor element 7 For example, for the sensor heating, for the Nernst voltage, for the pumping current or for a mixed potential signal are also led out of the sensor, preferably as a cable, in a preferred arrangement, as in 5 outlined.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung (2) wird vorgeschlagen, die Schutzkappe 8 aus einem elektrisch nichtleitfähigen Material herzustellen. Dies erlaubt das Durchdringen von Mikrowellenenergie, die in diesem Fall vom planaren Sensorelement 9 (allgemein vom Funktionselement) selbst kommen kann. Hier kann im Prinzip jede sich auf dem Markt befindliche Sondenbauform verwendet werden. Jedoch muss die Schutzkappe 8 aus elektrisch nicht oder sehr schlecht leitfähigem Material, bspw. aus elektrisch isolierender Keramik, z. B. aus Al2O3, ausgeführt werden. Die Schutzkappe 8 kann dabei entweder ein Teil des Dichtmaterials 10 sein oder sie kann als eigenständiges Bauteil mit diesem direkt verbunden (z. B. keramisch verklebt) sein. Als Koppelelemente können in diesem Fall Leiterbahnen oder Leiterschleifen innerhalb des Sensorelements 9 wirken, die entweder schon bzgl. der Grundfunktion des Sensorelements vorhanden sind oder zusätzlich in das Sensorelement integriert wurden. Falls das Sensorelement 9 selbst aus einem Trägermaterial besteht, das eine elektrische Leitfähigkeit aufweist (z. B. keramisches yttriumstabilisiertes ZrO2 bei erhöhten Temperaturen), so kann das Trägermaterial ebenfalls als Koppelelement wirken. Der Außenleiter 4 ist wie in 1 beschreiben mit dem Metallgehäuse 5 des Sensors verbunden. Der Innenleiter 11 würde mit dem entsprechenden Koppelelement verbunden sein. Die üblichen Anschlussleitungen für das Sensorelement 6, bspw. für die Sensorbeheizung, für die Nernst-Spannung, für den Pumpstrom oder für ein Mischpotential-Signal, werden ebenfalls aus dem Sensor herausgeführt, bevorzugt als ein Kabel, in einer bevorzugten Anordnung, wie sie in 5 skizziert ist.In a further embodiment of the invention ( 2 ) proposes the protective cap 8th made of an electrically non-conductive material. This allows the passage of microwave energy, in this case from the planar sensor element 9 (generally from the functional element) itself can come. In principle, any type of probe on the market can be used here. However, the protective cap needs 8th made of electrically non or very poorly conductive material, eg. Of electrically insulating ceramic, eg. B. from Al 2 O 3 , are executed. The protective cap 8th can either be a part of the sealing material 10 or it can be connected as an independent component with this directly (eg ceramic bonded). As coupling elements in this case conductor tracks or conductor loops within the sensor element 9 act, which are either already available regarding the basic function of the sensor element or were additionally integrated into the sensor element. If the sensor element 9 itself consists of a carrier material which has an electrical conductivity (eg, ceramic yttrium-stabilized ZrO 2 at elevated temperatures), the carrier material can also act as a coupling element. Of the outer conductor 4 is like in 1 describe with the metal case 5 connected to the sensor. The inner conductor 11 would be connected to the corresponding coupling element. The usual connecting cables for the sensor element 6 For example, for the sensor heating, for the Nernst voltage, for the pumping current or for a mixed potential signal are also led out of the sensor, preferably as a cable, in a preferred arrangement, as in 5 outlined.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung (3) wird vorgeschlagen, das bestehende Funktionselement (hier ist beispielhaft ein Abgassensor gezeigt) elektrisch isoliert in das Canning 12 einzubringen, sodass das meist metallische (also elektrisch leitfähige) Gehäuse des bestehenden Funktionselements selbst als Koppelelement dienen kann. Die elektrische Isolation 13 des Funktionselementes vom Canning kann dabei bspw. durch ein zusätzliches elektrisch nichtleitendes Element, z. B. durch einen Einschraubadapter, eine Hülse oder eine Verglasung mit einem Glas oder einer Glaskeramik, erfolgen, welches mechanisch mit dem Canning und dem Funktionselement verbunden ist. Erfindungsgemäß ist auch, wenn eine elektrische Isolation während der Montage des Funktionselementes zwischen die bestehenden Verbindungsstellen eingebracht wird, z. B. ein flexibles Band oder ein Pulver. In 3 wird die sich im Abgas befindende Seite des Abgassensors als Abgasraumseite des Sensorelementes 14 bezeichnet. Sie ist hier nicht näher ausgeführt. Es kann hier jede Bauform benutzt werden, deren Außenraumseite mit der Innenraumseite, z. B. auch mit der metallischen Schutzkappe, elektrisch verbunden ist. Ein typisches Beispiel dafür stellen die derzeit auf dem Markt erhältlichen Lambda-Sonden dar. Aus der Außenraumseite des Sensorelementes 15 führt ein Kabel die Anschlussleitungen für das Sensorelement heraus. An die Außenraumseite des Sensorelementes werden auch die HF-Zuleitungen angebracht. Der elektrische Hochfrequenz-Anschluss könnte dann z. B. so erfolgen, dass das Sensorgehäuse mit dem Mittelleiter einer koaxialen Zuleitung und das Canning mit dem Außenleiter der koaxialen Zuleitung verbunden werden. Es kann vorteilhaft sein, die Außenraumseite des Abgassensors noch zusätzlich durch eine elektrisch leitfähige Abschirmung abzuschirmen.In a further embodiment of the invention ( 3 ) it is proposed that the existing functional element (shown here by way of example an exhaust gas sensor) is electrically insulated in the Canning 12 bring so that the most metallic (ie electrically conductive) housing of the existing functional element itself can serve as a coupling element. The electrical insulation 13 the functional element of Canning can eg. By an additional electrically non-conductive element, for. Example, by a screw-in adapter, a sleeve or a glazing with a glass or a glass ceramic, carried out, which is mechanically connected to the Canning and the functional element. According to the invention, if an electrical insulation is introduced during the assembly of the functional element between the existing connection points, for. B. a flexible tape or a powder. In 3 the exhaust gas side of the exhaust gas sensor becomes the exhaust gas space side of the sensor element 14 designated. It is not detailed here. It can be used here any design, the outside space side with the interior side, z. B. also with the metallic cap, is electrically connected. A typical example of this is the lambda probes currently available on the market. From the outside of the sensor element 15 a cable leads out the connection lines for the sensor element. On the outside of the sensor element and the RF supply lines are attached. The electrical high-frequency connection could then z. B. be done so that the sensor housing with the center conductor of a coaxial feed line and the Canning be connected to the outer conductor of the coaxial feed line. It may be advantageous to additionally shield the exterior side of the exhaust gas sensor by an electrically conductive shielding.

In einer weiteren Ausführungsform (4) wird vorgeschlagen, eine in den Abgasstrang ragende Einspritzdüse eines Einspritzventils 16 als Koppelelement zu verwenden. Auf die elektrische Isolation 17 eines solchen Funktionselements gegenüber dem Hohlraumresonator („Canning” 18) soll an dieser Stelle nicht nochmals eingegangen werden. Sie leitet sich aus den vorherigen Ausführungen in ähnlicher Weise ab. Die mögliche gebogene Form einer erfindungsgemäßen Einspritzdüse ermöglicht die induktive Einkopplung elektromagnetischer Wellen (4a).In a further embodiment ( 4 ) is proposed, projecting into the exhaust line injection nozzle of an injection valve 16 to be used as a coupling element. On the electrical insulation 17 such a functional element with respect to the cavity resonator ("canning") 18 ) should not be discussed again at this point. It derives from the previous remarks in a similar way. The possible curved shape of an injection nozzle according to the invention enables the inductive coupling of electromagnetic waves ( 4a ).

Einspritzdüsen können auch in Form kreisförmig runder Zerstäuberdüsen 19 ausgeführt sein, was ebenfalls die erfindungsgemäße Nutzung als induktives Koppelelement ermöglicht (4b).Injectors may also be in the form of circular, round atomizing nozzles 19 be executed, which also allows the use according to the invention as an inductive coupling element ( 4b ).

Die Einspritzdüse 20 kann außerdem in der Weise ausgeführt sein, dass das erfindungsgemäße Funktionselement ein separates Koppelelement 21 beinhaltet, das bei der Montage gemeinsam mit dem Funktionselement (respektive der Einspritzdüse) eingebaut und angeschlossen wird (4c). Hier ist es sowohl möglich, kapazitive als auch induktive Koppelelemente einzubringen.The injector 20 can also be designed in such a way that the functional element according to the invention a separate coupling element 21 which is installed and connected together with the functional element (respectively the injection nozzle) during assembly ( 4c ). Here it is both possible to introduce capacitive and inductive coupling elements.

Bezüglich des Einbaus einer Einspritzdüse in den Abgasstrang kann es vorteilhaft sein, eine Stelle im Abgasstrang zu wählen, die eine gute Durchmischung der einzudüsenden Flüssigkeit in den Abgasstrang ermöglicht. Oftmals werden auch – nachgeschaltet zur Einspritzdüse – weitere Elemente zur Durchmischung des eingedüsten Mediums verwendet. In einer erfindungsgemäßen Ausführung der Einspritzdüse 22 werden solche weiteren Elemente an die Einspritzdüse angebaut (4d). Diese können wiederum die Form bzw. Funktion eines Koppelelementes besitzen.With regard to the installation of an injection nozzle in the exhaust system, it may be advantageous to choose a location in the exhaust system, which allows a good mixing of the liquid einzudüsenden in the exhaust system. Often also - downstream of the injection nozzle - other elements for mixing the injected medium used. In an embodiment of the injection nozzle according to the invention 22 such further elements are attached to the injection nozzle ( 4d ). These in turn may have the form or function of a coupling element.

Bezüglich der Kontaktierung der o. g. Ausführungsformen wird beispielhaft eine geeignete Anordnung der Zuleitungen zum Funktionselement (hier: Abgassensor) vorgeschlagen (5). Dabei verlaufen die voneinander isolierten elektrischen Funktionszuleitungen 23 (beispielhaft werden hier Funktionszuleitungen gezeigt, die z. B. Anschlussleitungen für das Sensorelement darstellen) gemeinsam in einer geschirmten Isolation. Obgleich sie hier der Einfachheit halber nebeneinander und parallellaufend dargestellt sind, kann es sich aus Gründen der Störsicherheit anbieten, diese verdrillt auszuführen. Die Schirmung der Anschlussleitungen 24 für das Sensorelement stellt gleichzeitig den Innenleiter eines Koaxialleiters dar, der mit dem Koppelelement verbunden ist. Dieser wiederum ist elektrisch isoliert vom Außenleiter der HF-Zuleitung 25 zum Koppelelement. Dieser Außenleiter der HF-Zuleitung ist dann mit dem Canning verbunden.With regard to the contacting of the abovementioned embodiments, a suitable arrangement of the supply lines to the functional element (here: exhaust gas sensor) is proposed by way of example ( 5 ). The mutually insulated electrical function leads run 23 (By way of example, function supply lines are shown here, which, for example, represent connection lines for the sensor element) together in a shielded insulation. Although they are shown here side by side and parallel running for the sake of simplicity, it may offer for reasons of noise immunity to perform this twisted. The shielding of the connecting cables 24 for the sensor element simultaneously represents the inner conductor of a coaxial conductor, which is connected to the coupling element. This in turn is electrically isolated from the outer conductor of the RF supply line 25 to the coupling element. This outer conductor of the RF feed line is then connected to the Canning.

Durch die für das Koppelement nichtideale Geometrie kann eine Fehlanpassung (z. B. mit Wellenwiderstandssprüngen) auftreten. Eine geeignete Anpassbeschaltung sollte dann vorgesehen sein. Diese ist aber dem Fachmann bekannt und nicht Gegenstand der Erfindung.Due to the non-ideal geometry for the coupling element, a mismatch (eg with characteristic impedance jumps) can occur. A suitable matching circuit should then be provided. However, this is known in the art and not the subject of the invention.

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Claims (9)

Vorrichtung zur Ein- bzw. Auskopplung elektromagnetischer Wellen in einen Abgaskatalysator oder -filter, dadurch gekennzeichnet, dass ein sich im Abgasstrang befindendes Funktionselement, welches von seiner üblichen Funktion her nicht dafür vorgesehen ist, die Ein- bzw. Auskopplung elektromagnetischer Wellen zu übernehmen, und welches für seine übliche Funktion mit einer elektrischen Zuleitung in Form eines Kabels versehen ist, dergestalt modifiziert wird, dass es zur Ein- bzw. Auskopplung elektromagnetischer Wellen geeignet ist, oder dass ein Teil dieses Funktionselementes dergestalt modifiziert wird, dass es für diese Ein- bzw. Auskopplung geeignet ist.Device for coupling or decoupling electromagnetic waves into an exhaust gas catalytic converter or filter, characterized in that a functional element located in the exhaust gas line, which is not intended by its usual function to take over the coupling or decoupling of electromagnetic waves, and which is provided for its usual function with an electrical lead in the form of a cable, is modified so that it is suitable for coupling or decoupling electromagnetic waves, or that a part of this functional element is modified such that it for this input or Coupling is suitable. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement ein Abgassensor ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the functional element is an exhaust gas sensor. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement ein Einspritzventil ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the functional element is an injection valve. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement ein Teil eines Stutzens z. B. zur Differenzdruckmessung ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the functional element is a part of a nozzle z. B. for differential pressure measurement. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Teil des Funktionselements die Sensorschutzkappe ist.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the one part of the functional element is the sensor protection cap. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Teil des Funktionselements das Sensorelement an sich ist.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the one part of the functional element is the sensor element itself. Vorrichtung nach einem der vorgennannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement vom Abgasrohr elektrisch isoliert eingebaut wird und dadurch so modifiziert wird, dass es zur Ein- bzw. Auskopplung elektromagnetischer Wellen geeignet ist.Device according to one of the aforementioned claims, characterized in that the functional element is installed electrically insulated from the exhaust pipe and thereby modified so that it is suitable for coupling or decoupling electromagnetic waves. Vorrichtung nach einem der vorgennannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenz-Zuleitungen des dergestalt modifizierten Funktionselementes, dass es zur Ein- bzw. Auskopplung elektromagnetischer Wellen geeignet ist, und die voneinander isolierten elektrischen Funktionszuleitungen zu diesem Funktionselement in einem gemeinsamen Kabelstrang geführt werden.Device according to one of the aforementioned claims, characterized in that the high-frequency supply lines of the functional element modified in such a way that it is suitable for coupling or decoupling electromagnetic waves, and the electrical functional supply lines insulated from one another are routed to this functional element in a common cable strand. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die voneinander isolierten elektrischen Funktionszuleitungen durch elektrisch leitfähiges Material ummantelt werden, welches gleichzeitig als Innenleiter eines Koaxialleiters dient.Apparatus according to claim 8, characterized in that the mutually insulated electrical functional feeders are sheathed by electrically conductive material, which also serves as an inner conductor of a coaxial conductor.
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