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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Resonanzfrequenz-Bestimmung eines Abgasnachbehandlungssystems sowie eine Anordnung zur Resonanzfrequenz-Bestimmung eines solchen Abgasnachbehandlungssystems.
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Die Bestimmung einer Resonanzfrequenz eines Abgasnachbehandlungssystems, wie zum Beispiel eines Filters oder eines Katalysators, wie sie im Kraftfahrzeugbereich beziehungsweise allgemein im Bereich von Verbrennungsmotoren eingesetzt werden, wird häufig dazu eingesetzt, den Zustand des Abgasnachbehandlungssystems, zum Beispiel dessen Beladungs- beziehungsweise Befüllungszustand, zu bewerten. In herkömmlichen Lösungen bedient man sich zur indirekten Messung dieser Zustände der Resonanzen innerhalb des Abgasnachbehandlungssystems, zum Beispiel innerhalb der metallischen Umhüllung (Canning) eines Filterbeziehungsweise Katalysator-Gehäuses. Eine Anwendungsmöglichkeit sieht zum Beispiel vor, die Verschiebung einer Resonanzfrequenz als Maß des Beladungs- beziehungsweise Befüllungsgrades des Abgasnachbehandlungssystems heranzuziehen.
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In bisher vorgestellten Lösungsansätzen zur Bestimmung der Resonanzen des als Hohlraumresonator fungierenden Abgasnachbehandlungssystems werden hochfrequente Signale im Mikrowellenbereich in das Abgasnachbehandlungssystems eingekoppelt und die auftretenden Streuparameter über einen Netzwerkanalysator gemessen. Der Nachteil an diesen Lösungen besteht darin, dass zum Aufbau eines auch nur vereinfachten Netzwerkanalysators viele elektrische Komponenten nötig sind. Diese sind einerseits teuer und unterliegen andererseits Temperatureinflüssen sowie Streuungen und benötigen gegebenenfalls eine Kalibrierung/Referenzierung. Weiter benötigen derartige Lösungen noch eine Auswerte-Logik bzw. einen Auswerte-Algorithmus, der aus den Streuparametern den Befüllungsgrad ermittelt.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Anordnung zur Resonanzfrequenz-Bestimmung eines Abgasnachbehandlungssystems zu beschreiben, die eine kostengünstigere und einfachere Resonanzfrequenz-Bestimmung ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird in einem ersten Aspekt durch ein Verfahren zur Resonanzfrequenz-Bestimmung eines Abgasnachbehandlungssystems gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Bei dem Verfahren wird ein Anregungssignal, insbesondere ein hochfrequentes Wechselspannungssignal, mit sich in einem vorgegebenen Frequenzbereich ändernder Frequenz erzeugt und über einen Kopplungspfad in das Abgasnachbehandlungssystem eingekoppelt. Das Abgasnachbehandlungssystem reflektiert das eingekoppelte Anregungssignal und erscheint elektrisch als frequenzabhängige Lastimpedanz im Kopplungspfad.
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Verfahrensgemäß wird eine Überwachungsgröße des Anregungssignals beziehungsweise eine Überwachungsgröße einer im Kopplungspfad liegenden elektrischen Komponente derart überwacht, dass eine Änderung der Überwachungsgröße detektiert wird, welche aufgrund einer Änderung der frequenzabhängigen Lastimpedanz über die Frequenz des beaufschlagten Anregungssignals verursacht wird. Dabei wird ein Maß der detektierten Änderung der Überwachungsgröße hinsichtlich eines Resonanzverhaltens des Abgasnachbehandlungssystems ausgewertet.
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Bei dem hier vorgestellten Verfahren erfolgt somit eine Bestimmung von Resonanzen eines Abgasnachbehandlungssystems, wie zum Beispiel eines Katalysators oder Filters. Dabei wird ausgenutzt, dass sich die Lastimpedanz des als elektrische Resonanz wirkenden Abgasnachbehandlungssystems bei Anregung mit dem Anregungssignal in der Nähe einer Resonanzfrequenz über die Frequenz stärker ändert als über dem restlichen Frequenzbereich. Diese Änderung der Lastimpedanz wird genutzt, um aufgrund einer daraus resultierenden Änderung einer Überwachungsgröße des Anregungssignals beziehungsweise einer Überwachungsgröße einer im Kopplungspfad liegenden elektrischen Komponente auf eine Resonanz des Abgasnachbehandlungssystems schließen zu können. Somit kann im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen auf sehr einfache und kostengünstige Weise durch Auswerten eines Maßes der detektierten Änderung der Überwachungsgröße eine Resonanzfrequenz des Abgasnachbehandlungssystems bestimmt werden.
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Die Auswertung einer Resonanzfrequenz erlaubt zum Beispiel die Bestimmung eines Zustands des Abgasnachbehandlungssystems, wie zum Beispiel eines Beladungs- beziehungsweise Befüllungszustands einer Katalysator-Keramik im Abgasnachbehandlungssystem, deren dielektrische Parameter vom Beladungs- beziehungsweise Befüllungszustand abhängen. Eine Veränderung der dielektrischen Parameter hat ein verändertes Resonanzverhalten des Abgasnachbehandlungssystems zur Folge. Dieses veränderte Resonanzverhalten kann schließlich durch eine Verschiebung der Resonanzfrequenz detektiert werden.
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Die Überwachungsgröße des Anregungssignals im Kopplungspfad kann zum Beispiel ein hochfrequentes Spannungssignal (d.h. das Anregungssignal selbst) beziehungsweise ein hochfrequentes Stromsignal sein, das sich aus der Stromaufnahme durch die Lastimpedanz ergibt. Die Überwachungsgröße der im Kopplungspfad liegenden elektrischen Komponente kann ein Gleichstrom- beziehungsweise Gleichspannungssignal einer elektrischen Leistungsaufnahme der elektrischen Komponente sein. Aufgrund einer Änderung der Lastimpedanz des Abgasnachbehandlungssystems über die Frequenz des beaufschlagten Anregungssignals ändert sich die Überwachungsgröße der genannten Art, sodass ein Maß der detektierten Änderung der Überwachungsgröße hinsichtlich eines Resonanzverhaltens des Abgasnachbehandlungssystems ausgewertet werden kann.
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Somit ist aufgrund eines gegebenen Zusammenhangs zwischen dem Impedanzverhalten des Abgasnachbehandlungssystems und dem Verhalten einer Überwachungsgröße der oben erläuterten Art eine verfahrensgemäße Bestimmung einer Resonanzfrequenz möglich. So erfolgt eine einfache Auswertung einer Änderung der Lastimpedanz durch Detektierung einer damit zusammenhängenden Änderung einer oder mehrerer elektrischer Überwachungsgrößen, wodurch ein Rückschluss auf das Resonanzverhalten des Abgasnachbehandlungssystems ermöglicht ist.
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In diversen Implementierungen des Verfahrens wird eine Phase des Anregungssignals bzw. der Lastimpedanz im Kopplungspfad kontrolliert beeinflusst, wodurch das Verhältnis zwischen der detektierten Änderung der Überwachungsgröße und einer Änderung der frequenzabhängigen Lastimpedanz über die Frequenz des beaufschlagten Anregungssignals bzw. das Maß der Änderung (der Effekt) der frequenzabhängigen Lastimpedanz selbst beeinflusst wird. Durch Laufzeiteffekte (zum Beispiel bedingt durch Leitungslängen) im Kopplungspfad kann das Verhältnis zwischen einer Änderung der Überwachungsgröße und einer diese Änderung hervorrufenden Änderung der frequenzabhängigen Lastimpedanz über die Frequenz des beaufschlagten Anregungssignals bzw. das Maß der Änderung der frequenzabhängigen Lastimpedanz selbst schwanken. Durch kontrollierte Beeinflussung der Phase des Anregungssignals bzw. der Lastimpedanz gemäß den erläuterten Maßnahmen können die Effekte einer Änderung der Lastimpedanz über die Frequenz des beaufschlagten Anregungssignals derart optimiert werden, dass eine Änderung der Überwachungsgröße aufgrund einer optimal ausgenutzten Änderung der Lastimpedanz bestmöglich detektiert werden kann.
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Eine kontrollierte Beeinflussung der Phase des Anregungssignals im Kopplungspfad kann zum Beispiel vermittels einer Phasenschieber-Komponente durchgeführt werden, die im Kopplungspfad zwischen einer Frequenzerzeuger-Schaltung und dem gekoppelten Abgasnachbehandlungssystem verschaltet ist. Die Phasenschieber-Komponente kann derart eingerichtet sein, dass sie die Phase eines als Anregungssignal erzeugten Wechselspannungssignals und/oder die Phase eines dazu korrespondierenden Wechselstromsignals ändert. Die Phasenschieber-Komponente kann beispielsweise als Art Verlängerungsleitung im Kopplungspfad eingerichtet sein, um eine Phasenverschiebung zu bewirken. Sie kann auch als aktive Schaltungskomponente ausgeführt sein, welche für sich ein ähnliches Lastverhalten wie oben genannte Frequenzerzeuger-Schaltung aufweist. Dies hat den Vorteil, dass zum einen die Frequenzerzeuger-Schaltung stärker entkoppelt ist. Zum anderen kann das Lastimpedanz-Verhalten dieser aktiven Schaltungskomponente auf den Anwendungsfall hin optimiert werden.
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Die obige Aufgabe wird gemäß einem zweiten Aspekt durch eine Anordnung zur Resonanzfrequenz-Bestimmung eines Abgasnachbehandlungssystems gemäß Patentanspruch 6 gelöst.
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Die Anordnung weist ein Abgasnachbehandlungssystem, eine Frequenzerzeuger-Schaltung zur Erzeugung eines Anregungssignals mit sich in einem vorgegebenen Frequenzbereich ändernder Frequenz zur Anregung des Abgasnachbehandlungssystems sowie eine Kopplungsvorrichtung zur Kopplung der Frequenzerzeuger-Schaltung mit dem Abgasnachbehandlungssystem auf. Die Kopplungsvorrichtung kann zum Beispiel eine Antennenvorrichtung sein, die innerhalb eines Gehäuses der Abgasnachbehandlungsvorrichtung angeordnet ist zur Einkopplung des Anregungssignals.
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Ferner weist die Anordnung eine Erkennungsschaltung zur Detektion einer Änderung einer Überwachungsgröße des Anregungssignals beziehungsweise einer Änderung einer Überwachungsgröße einer elektrischen Komponente in einem Kopplungspfad zwischen der Frequenzerzeuger-Schaltung und dem Abgasnachbehandlungssystem aufgrund einer Änderung einer Lastimpedanz des Abgasnachbehandlungssystems auf. Zudem ist innerhalb der Anordnung eine Auswerteeinheit eingerichtet zur Auswertung eines Maßes einer von der Erkennungsschaltung detektierten Änderung der Überwachungsgröße hinsichtlich eines Resonanzverhaltens des gekoppelten Abgasnachbehandlungssystems. Eine derartige Anordnung hat auch den Vorteil gegenüber herkömmlichen Lösungen, dass eine aufwändige Implementierung über Netzwerkanalysator-Schaltungen entfällt. Vielmehr ist aufgrund der erläuterten Anordnung eine vereinfachte Bestimmung einer Resonanzfrequenz des Abgasnachbehandlungssystems ermöglicht. Die Anordnung ist vorteilhaft eingerichtet ein Verfahren der oben erläuterten Art durchzuführen.
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Weitere vorteilhafte Aspekte, Implementierungen und Ausführungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen offenbart.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Zuhilfenahme mehrerer Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung von Komponenten einer Anordnung zur Resonanzfrequenz-Bestimmung eines Abgasnachbehandlungssystems,
- 2 eine detailliertere Darstellung der Anordnung gemäß 1,
- 3 eine weiter detailliertere Darstellung der Anordnung gemäß den 1 und 2 und
- 4 ein schematisiertes Diagramm von Verläufen eines Streuparameters sowie einer elektrischen Überwachungsgröße über der Frequenz.
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1 zeigt eine schematisierte Darstellung einer Anordnung 1 zur Resonanzfrequenz-Bestimmung eines Abgasnachbehandlungssystems. Die Anordnung 1 weist das Abgasnachbehandlungssystem 2 auf, das einen Filter oder einen Katalysator, wie zum Beispiel einen Dreiwege-Katalysator (TWC), einen Katalysator beruhend auf einer selektiven katalytischen Reaktion (SCR) oder einen Partikelfilter, wie einen Dieselpartikelfilter (DPF), umfasst. Das Abgasnachbehandlungssystem 2 kann beispielsweise für benzin- oder dieselbetriebene Kraftfahrzeuge angewendet werden. Eine Anwendung für die Anordnung 1 zur Resonanzfrequenz-Bestimmung ergibt sich beispielsweise zur Prüfung des Beladungs- beziehungsweise Befüllungszustands oder eines allgemeinen Funktionszustands des Abgasnachbehandlungssystems 2.
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Die Anordnung 1 weist eine Frequenzerzeuger-Schaltung 3 auf, die über einen Kopplungspfad 4 elektrisch mit dem Abgasnachbehandlungssystem 2 gekoppelt ist. Eine Kopplung erfolgt über eine Kopplungsvorrichtung (nicht dargestellt). Die Kopplungsvorrichtung kann zum Beispiel eine Antenne sein, über die ein Anregungssignal mit sich in einem vorgegebenen Frequenzbereich ändernder Frequenz f zur Anregung des Abgasnachbehandlungssystems 2 in selbiges eingekoppelt wird. Das Abgasnachbehandlungssystem 2 reflektiert das eingekoppelte Anregungssignal, was über die Kopplungsvorrichtung wiederum detektierbar ist. Aufgrund der Kopplung der Frequenzerzeuger-Schaltung 3 über den Kopplungspfad 4 mit dem Abgasnachbehandlungssystem 2 erscheint letzteres in der Anordnung 1 somit elektrisch als Last mit einem frequenzabhängigen Impedanzverhalten (Lastimpedanz), das sich über die Frequenz f des durch die Frequenzerzeuger-Schaltung 3 erzeugten Anregungssignals ändert. Im Resonanzfall bei einer oder mehreren Resonanzfrequenzen tritt eine signifikante Änderung der Lastimpedanz auf.
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Das von der Frequenzerzeuger-Schaltung 3 erzeugte Anregungssignal der sich ändernden Frequenz f kann beispielsweise ein Wechselspannungssignal sein. Das Anregungssignal kann derart beschaffen sein, dass seine Frequenz f kontinuierlich von einer unteren Grenzfrequenz f_min bis zu einer oberen Grenzfrequenz f_max über einen vorgegebenen Frequenzbereich ansteigt. Beispielsweise kann über die Frequenzerzeuger-Schaltung 3 ein Anregungssignal eingestellt werden, wobei die Frequenz in einem Mikrowellenbereich von 1,5 bis 6 GHz ansteigt. Natürlich sind auch andere Frequenzbereiche denkbar. Zum Beispiel könnte der Frequenzbereich auch schon im Megahertz-Bereich, zum Beispiel ab 300 MHz, beginnen.
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Die Anordnung 1 gemäß 1 weist zudem eine Erkennungsschaltung 5 beziehungsweise eine Auswerteeinheit 6 auf, die in 1 als eine Einheit dargestellt sind. Die Erkennungsschaltung 5 ist zur Detektion einer Änderung einer Überwachungsgröße der Frequenzerzeuger-Schaltung 3 eingerichtet. Die Erkennungsschaltung 5 überwacht die Überwachungsgröße der Frequenzerzeuger-Schaltung 3 und übergibt an die Auswerteeinheit 6 einen Pegel der gemessenen Überwachungsgröße der Frequenzerzeuger-Schaltung 3. Die Auswerteeinheit 6 wertet den Pegel hinsichtlich eines Maßes der detektierten Änderung der Überwachungsgröße bezüglich eines Resonanzverhaltens des Abgasnachbehandlungssystems 2 aus. Schließlich liefert die Auswerteeinheit 6 eine aus dem Maß der detektierten Änderung der Überwachungsgröße ausgewertete Resonanzfrequenz f_Res. Es ist denkbar, anstelle der Resonanzfrequenz f_Res eine daraus abgeleitete Größe auszugeben, die zum Beispiel den Beladungs- beziehungsweise Befüllungszustand oder einen allgemeinen Funktionszustand des Abgasnachbehandlungssystems 2 wiedergibt.
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Die Anordnung 1 gemäß 1 macht sich zunutze, dass die Änderung der Lastimpedanz des Abgasnachbehandlungssystems 2 über die Frequenz des eingekoppelten Anregungssignals eine Änderung der elektrischen Überwachungsgröße innerhalb der Frequenzerzeuger-Schaltung 3 zur Folge hat. Diese Änderung der Überwachungsgröße kann durch die Erkennungsschaltung 5 gemessen und durch die Auswerteeinheit 6 zur Bestimmung der Resonanzfrequenz f_Res ausgewertet werden.
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Die überwachte Überwachungsgröße innerhalb der Frequenzerzeuger-Schaltung 3 kann beispielsweise ein Gleichstrom- beziehungsweise Gleichspannungssignal einer elektrischen Leistungsaufnahme eines Oszillators innerhalb der Frequenzerzeuger-Schaltung 3 sein. Dies wird im Zusammenhang mit 3 näher erläutert. Es ist alternativ jedoch auch denkbar, dass von der Erkennungsschaltung 5 ein hochfrequentes Strom- beziehungsweise hochfrequentes Spannungssignal als Überwachungsgröße des Anregungssignals im Kopplungspfad 4 überwacht wird. Weiter alternativ ist denkbar, als Überwachungsgröße ein Gleichstrombeziehungsweise Gleichspannungssignal einer elektrischen Leistungsaufnahme einer im Kopplungspfad 4 liegenden, sonstigen elektrischen Komponente (wie z.B. jedwede Signalaufbereitungsvorrichtung) zu überwachen, was ebenfalls weiter unten näher erläutert wird.
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2 zeigt eine detailliertere Anordnung der Komponenten gemäß 1. Insbesondere sind gemäß 2 die Komponenten 5 und 6 als getrennte Komponenten ausgeführt. Die Auswerteeinheit 6 fungiert zudem neben der Auswertung einer Resonanzfrequenz f_Res, wie oben erläutert, als Steuereinheit zur Vorgabe einer Sollfrequenz f_soll an die Frequenzerzeuger-Schaltung 3. Diese erzeugt dann, wie oben erläutert, das Anregungssignal mit der sich über einen vorgegebenen Frequenzbereich ändernden Frequenz f, welches über den Kopplungspfad 4 in das Abgasnachbehandlungssystem 2 eingekoppelt wird.
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In der Darstellung gemäß 2 umfasst die Anordnung 1 zudem eine elektrische Komponente 7, die innerhalb des Kopplungspfades 4 zwischen der Frequenzerzeuger-Schaltung 3 und dem Abgasnachbehandlungssystem 2 verschaltet ist. Die elektrische Komponente 7 kann beispielsweise eine Phasenschieber-Komponente beziehungsweise eine Verstärker-Komponente und/oder eine Filter-Komponente sein.
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In dem Fall, dass die elektrische Komponente 7 eine Phasenschieber-Komponente ist, erlaubt die Komponente 7 eine kontrollierte Beeinflussung der Phase des Anregungssignals im Kopplungspfad 4. Konkret verschiebt die Phasenschieber-Komponente 7 die Phase des Anregungssignals (die Phase des Wechselspannungssignals und/oder die Phase des Wechselstromsignals) derart, dass das Anregungssignal mit einer verschobenen Phase in das Abgasnachbehandlungssystem 2 eingekoppelt wird. Dadurch kann der Effekt einer Änderung der Lastimpedanz des Abgasnachbehandlungssystems über die Frequenz des beaufschlagten Anregungssignals auf eine Änderung der Überwachungsgröße in der Frequenzerzeuger-Schaltung 3 optimiert werden, welcher ohne Beeinflussung der Phase aufgrund von Laufzeiteffekten (zum Beispiel bedingt durch Leitungslängen) zu unterschiedlich starken Ausprägungen führen könnte. Durch Zwischenschaltung der Phasenschieber-Komponente 7 in den Kopplungspfad 4 kann eine optimale Empfindlichkeit, das heißt eine optimale Korrelation zwischen der Änderung der Lastimpedanz über die Frequenz mit einer Änderung der Überwachungsgröße innerhalb der Frequenzerzeuger-Schaltung 3, für zumindest eine bestimmte Resonanzfrequenz eingestellt werden.
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3 zeigt eine weiter detailliertere Darstellung von Komponenten der Anordnung 1. Die Frequenzerzeuger-Schaltung 3 umfasst gemäß 3 einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 8, der über eine Versorgungsspannung V+ versorgt wird. Weiter besitzt der VCO 8 einen Steuerspannungseingang, über den er von einer Frequenzaufbereiter-Komponente 9 eine Steuerspannung V_tune empfängt. Über die Steuerspannung V_tune kann die Frequenzaufbereiter-Komponente 9 die Frequenz f des Anregungssignals steuern. Die Frequenzaufbereiter-Komponente 9 kann beispielsweise ein Rampensignal der Steuerspannung V_tune vorgeben, sodass der VCO 8 ein Anregungssignal mit kontinuierlich ansteigender Frequenz f erzeugt. Der VCO 8 kann gemeinsam mit der Frequenzaufbereiter-Komponente 9 und einem Schwingquarz 10 eine geschlossene Phasenregelschleife (PLL) bilden. Hierzu gibt der VCO 8 über einen Rückführpfad einen Istwert des Anregungssignals mit der Frequenz f_ist an die Frequenzaufbereiter-Komponente 9 zurück, die den Istwert des Anregungssignals mit einem durch den Schwingquarz 10 vorgegebenen Sollwert vergleicht und auf diese Weise das durch den VCO 8 erzeugte Anregungssignal stabil regelt. Die Auswerteeinheit 6 ist gemäß 3 zum Beispiel als Mikroprozessor ausgeführt und gibt des Weiteren der Frequenzaufbereiter-Komponente 9 einen Sollwert der zu erzeugenden Frequenz f_soll vor.
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Die Erkennungsschaltung 5 ist gemäß 3 derart ausgeführt, dass über einen Messpfad am VCO 8 eine Messung des aufgenommenen Gleichstroms durchgeführt wird. Das abgegriffene Stromsignal wird über einen Tiefpass 11 geglättet und über einen Analog-Digital-Wandler 12 in einen digitalen Pegelwert gewandelt. In einer alternativen Implementierung kann die Komponente 12 auch integraler Bestandteil der Auswerteeinheit 6 sein. Dieser Pegelwert wird einer Pegelauswertung der Auswerteeinheit 6 übergeben. Diese wertet den Pegel hinsichtlich eines Maßes einer detektierten Änderung des Gleichstromverhaltens am VCO 8 aus, das Rückschluss auf die Änderung der Lastimpedanz und damit auf ein Resonanzverhalten des Abgasnachbehandlungssystems 2 erlaubt. Übersteigt z.B. der ausgewertete Pegelwert bzw. dessen Ableitung über der Frequenz einen oberen Grenzwert bei einer bestimmten Frequenz f des Anregungssignals, geht die Auswerteeinheit 6 von einem Resonanzfall aus. In diesem Fall gibt die Auswerteeinheit 6 eine Resonanzfrequenz f_Res aus.
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Alternativ zu der in 3 dargestellten Ausführungsform könnte auch ein Maß einer Änderung einer Gleichspannung am VCO 8 über die Erkennungsschaltung 5 gemessen und über die Auswerteeinheit 6 ausgewertet werden. In weiteren Alternativen ist auch denkbar, über serielle oder parallele Messwiderstände innerhalb des VCO 8 beziehungsweise allgemein innerhalb des Kopplungspfades 4 das Hochfrequenzverhalten des Anregungssignals, das heißt das Verhalten eines hochfrequenten Spannungssignals beziehungsweise eines hochfrequenten Stromsignals im Kopplungspfad 4, zu messen und über die Auswerteeinheit 6 auszuwerten. Weiter alternativ wäre auch denkbar, eine Änderung des Gleichstromverhaltens beziehungsweise des Gleichspannungsverhaltens einer im Kopplungspfad 4 liegenden Komponente 7 über die Erkennungsschaltung 5 zu messen und über die Auswerteeinheit 6 auszuwerten. Wie oben erläutert, könnte die Komponente 7 zum Beispiel eine Phasenschieber-Komponente oder eine Verstärker-Komponente sein. Auch an diesen Komponenten geht eine Änderung der Stromaufnahme beziehungsweise des Gleichspannungsverhaltens einher mit einer Änderung der Lastimpedanz des Abgasnachbehandlungssystems 2 über die Frequenz f des Anregungssignals, sodass auch eine Ableitung aus diesen Überwachungsgrößen Rückschlüsse auf das Resonanzverhalten des Abgasnachbehandlungssystems 2 zulässt. Analog zu einer Messung, wie sie in 3 veranschaulicht ist, könnte somit auch eine Messung entsprechender Größen in der Komponente 7 im Kopplungspfad 4 als alternativer Messpfad 13 zum in 3 dargestellten Messpfad erfolgen.
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4 zeigt eine schematisierte Darstellung eines Signalverlaufs eines über herkömmliche Methoden gemessenen Streuparameters S11 über die Frequenz im Vergleich zum gemessenen Gleichstrom-Signalverhalten I_DC des VCO 8 gemäß der Anordnung 1 aus 3.
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Der Vergleich zeigt, dass an den jeweiligen lokalen Minima des Streuparameters S11, welche das Vorliegen einer jeweiligen Resonanzfrequenz des Abgasnachbehandlungssystems 2 veranschaulichen, auch eine signifikante Änderung dI_DC/df (Steigung) des Gleichstroms I_DC des spannungsgesteuerten Oszillators 8 vorliegt. Die signifikanten Änderungen der Stromaufnahme an den Stellen eines Resonanzverhaltens des Abgasnachbehandlungssystems 2 werden von der Auswerteeinheit 6 gemäß 3 ausgewertet, sodass die entsprechenden Frequenzen, an denen die starken Änderungen der Stromaufnahme auftreten, als Resonanzfrequenzen f_Ref identifiziert werden, wie oben erläutert.
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Bei dem hier vorgestellten Verfahren beziehungsweise der hier vorgestellten Anordnung kann somit eine Bestimmung von Resonanzen eines Testobjektes, wie eines Abgasnachbehandlungssystems, auf einfache Weise durchgeführt werden. Dabei macht man sich zunutze, dass sich die Lastimpedanz des als Resonator wirkenden Testobjekts in der Nähe einer Resonanzfrequenz (über der Frequenz) stärker ändert als über dem restlichen Frequenzbereich. Diese Impedanzänderung wird genutzt, um beispielsweise am differentiellen Stromverbrauch eines Frequenzgenerators beziehungsweise allgemein einer Frequenzerzeuger-Schaltung, wie zum Beispiel einem spannungsgesteuerten Oszillator, auf eine Resonanz schließen zu können. Da durch Laufzeiteffekte (bedingt zum Beispiel durch Leitungslängen) diese Impedanz- beziehungsweise Stromänderung unterschiedlich stark ausfallen kann, kann durch Zwischenschaltung eines Phasenschiebers die optimale Empfindlichkeit für zumindest eine bestimmte Resonanzfrequenz optimiert werden. Es wird somit quasi ein Streuparameter Sll über der Frequenz ausgewertet.
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Man benötigt für die Bestimmung der Resonanzfrequenz somit lediglich einen vorzugsweise frequenzgenauen Generator, gegebenenfalls ein Phasenschiebeglied und eine Strommessvorrichtung. Eine Steuer- beziehungsweise Auswerteeinheit muss lediglich die Frequenzen (sweep) einstellen, den Pegel an geeigneter Stelle messen und dann eine einfache Auswertung vornehmen.
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In ähnlicher Weise zu einer Messung einer Stromänderung am Frequenzgenerator könnte auch an geeigneter Stelle eine Gleichspannung, die Amplitude einer Hochfrequenz-Spannung oder eines Hochfrequenz-Stromes (hochohmig ausgekoppelt und gleichgerichtet) gemessen werden. Die Hardware-Aufwände dafür sind ähnlich gering.
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Gegenüber herkömmlichen Lösungen spart die hier dargestellte Lösung somit aufwendige Netzwerkanalysatoren sowie mindestens eine aufwendige Koppelvorrichtung in dem Abgasnachbehandlungssystem, sowie mindestens einen RF-Detektor und alle damit verbundenen Abstimmprobleme.
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Ganz allgemein ist das Verfahren beziehungsweise die Anordnung der hier erläuterten Art überall dort einsetzbar, wo man aus dem Reflektionsverhalten eines Testobjektes mit schmalen Resonanzen auf die Resonanzfrequenzen schließen möchte.
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In weitergehenden Ausführungsformen kann eine Phasenschieber-Komponente 7 elektronisch ausgeführt sein. Dies hat den Vorteil, dass eine sehr breitbandige Optimierung möglich ist. Ein Verfahren der erläuterten Art kann dabei derart eingerichtet sein, dass eine Beeinflussung der Phase des Anregungssignals im Kopplungspfad während der Durchführung des Verfahrens dynamisch angepasst wird. Insbesondere kann zum Beispiel eine frequenzabhängige Anpassung der Beeinflussung der Phase durch eine elektronisch einstellbare Phasenschieber-Komponente durchgeführt werden.
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Ferner sind intelligente Suchalgorithmen zur weiteren Optimierung der Auswertegenauigkeit beziehungsweise Auswertegeschwindigkeit denkbar. Neben den Strom- und/oder Spannungseigenschaften eines Frequenzgenerators können auch Strom- und/oder Spannungseigenschaften eines nachgeschalteten Treiberverstärkers beziehungsweise einer Verstärker-Komponente oder eventuell auch einer steuerbaren Phasenschieber-Komponente oder jedweder Signalaufbereitungsvorrichtung genutzt werden, wie oben erläutert.
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Im Falle, dass HF-Ströme beziehungsweise HF-Spannungen zu messen wären, kann mit Hilfe einer einfachen HF-Diode eine Umwandlung in ein DC-Signal bewerkstelligt werden.
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Bei Erkennung einer vermuteten Resonanz kann schmalbandig um die ermittelte Resonanzfrequenz herum gesucht beziehungsweise die Phase (z.B. vermittels einer erläuterten Phasenschieber-Komponente) optimiert werden, um ein möglichst genaues und eindeutiges Ergebnis zu erreichen. Ein Differenzierglied kann eingesetzt werden für eine einfache Erkennung schneller Änderungen der Überwachungsgröße.
