DE102017209521B3

DE102017209521B3 - Verfahren zum Ermitteln eines Zustands eines Abgasbehandlungselements für ein Kraftfahrzeug und Vorrichtung

Info

Publication number: DE102017209521B3
Application number: DE102017209521.0A
Authority: DE
Inventors: Katharina Burger; Willibald Reitmeier; Markus Hien
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2017-06-07
Filing date: 2017-06-07
Publication date: 2018-06-28
Anticipated expiration: 2037-06-08
Also published as: WO2018224220A1

Abstract

Ein Verfahren zum Ermitteln eines Zustands eines Abgasbehandlungselements (100) für ein Kraftfahrzeug umfasst:- Aussenden von Mikrowellen (112) verschiedener Frequenzen eines ersten Frequenzbereichs (105, 111) in ein Gehäuse (102) des Abgasbehandlungselements (100),- Empfangen von Mikrowellen mit einem Amplitudenverlauf (103, 109) in Antwort auf das Aussenden,- Anwenden einer mathematischen Funktion auf den empfangenen Amplitudenverlauf (103, 109) und dadurch ermitteln eines Kennwerts,- Ermitteln des Zustands in Abhängigkeit von dem ermittelten Kennwert.

Description

Die Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Zustands eines Abgasbehandlungselements für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Verfahren zum Ermitteln eines Beladungszustands eines Partikelfilters und/oder Katalysators. Die Anmeldung betrifft weiterhin eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, ein entsprechendes Verfahren auszuführen.
Kraftfahrzeuge mit Otto- oder Dieselbrennkraftmaschine oder Gasmotor benötigen zur Einhaltung der gesetzlichen Emissionsgrenzwerte diverse Komponenten zur Abgasnachbehandlung. Hierzu zählen unter anderem der Dreiwegekatalysator, der Dieseloxidationskatalysator, der Stickoxid(NOx)-Speicherkatalysator, der SCR-Katalysator (selektive katalytische Reduktion, engl. selective catalytic reduction), der Diesel- und Ottopartikelfilter und weitere Systeme. Die einzelnen Elemente können auch kombiniert werden, beispielsweise ein Partikelfilter mit SCR-Beschichtung (SDPF).
Die DE 10 2015 116 659 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Angabe über eine Speicherkapazität eines Reaktionsmittels in einer Abgasnachbehandlungseinrichtung.
Aus der DE 10 2015 001 231 A1 ist ein Verfahren zur simultanen Überwachung der verschiedenen Funktionen eines Abgasnachbehandlungssystems aus mehreren Komponenten mit einem einzigen mikrowellenbasierten Messsystem bekannt.
Die DE 10 2008 012 050 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung eines Abgasnachbehandlungssystems, das einen Abgaskatalysator beinhaltet.
Aus der DE 103 58 495 B4 ist ein Verfahren zur Erkennung des Zustands eines Katalysators mittels Mikrowellen bekannt.
Es ist wünschenswert, ein Verfahren zum Ermitteln eines Zustands eines Abgasbehandlungselements für ein Kraftfahrzeug anzugeben, das eine verlässliche Ermittlung ermöglicht. Weiterhin ist es wünschenswert, eine Vorrichtung anzugeben, die ein verlässliches Ermitteln ermöglicht.
Die Erfindung umfasst ein Verfahren zum Ermitteln eines Zustands eines Abgasbehandlungselements für ein Kraftfahrzeug sowie eine korrespondierende Vorrichtung, die ausgebildet ist, das Verfahren durchzuführen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden Mikrowellen ausgesandt. Die Mikrowellen werden mit verschiedenen Frequenzen eines ersten Frequenzbereichs ausgesendet. Die Mikrowellen werden in ein Gehäuse des Abgasbehandlungselements ausgesendet. Nachfolgend werden die Mikrowellen mit einem Amplitudenverlauf empfangen. Die Mikrowellen werden in Antwort auf das Aussenden der Mikrowellen empfangen. Eine mathematische Funktion wird auf den empfangenen Amplitudenverlauf angewendet. Dadurch wird ein Kennwert ermittelt. Der Zustand des Abgasbehandlungselements wird in Abhängigkeit von dem ermittelten Kennwert ermittelt.
Das Abgasbehandlungselement ist insbesondere ein Filter eines Abgasnachbehandlungssystems des Kraftfahrzeugs. Der Filter ist beispielsweise ein Partikelfilter, insbesondere ein Rußpartikelfilter.
Alternativ oder zusätzlich ist das Abgasbehandlungselement insbesondere ein Katalysator eines Abgasnachbehandlungssystems des Kraftfahrzeugs.
Der Filter beziehungsweise der Katalysator weisen jeweils im unbeladenen Zustand eine relativ niedrige Dielektrizitätskonstante auf, beispielsweise kleiner 10, und eine niedrige elektrische Leitfähigkeit.
Die empfangenen Mikrowellen sind beispielsweise Reflektionen der ausgesendeten Mikrowellen. Alternativ oder zusätzlich sind die Mikrowellen transmittierte Mikrowellen, die sich entlang des Abgasbehandlungselements ausgebreitet haben.
Der erste Frequenzbereich umfasst beispielsweise 0,5 GHz oder weniger, beispielsweise 0,3 GHz oder 0,2 GHz. Innerhalb des ersten Frequenzbereichs wird die Frequenz insbesondere periodisch und stetig vom untersten Wert zum obersten Wert erhöht oder vom obersten Wert zum untersten Wert verringert. Beispielsweise wird die Frequenz der Mirkowellen in Schritten von 50 MHz geändert. Dies wird auch Sweep genannt.
Aufgrund der Auswertung des Amplitudenverlaufs lässt sich auch bei unstetigem Signal oder nicht signifikant ausgebildeten stehenden Wellen (Moden) verlässlich der Zustand des Abgasbehandlungselements ermitteln. Die Ermittlung des Zustands ist unabhängig davon möglich, ob stehende Wellen in dem ersten Frequenzbereich und/oder in dem empfangenen Amplitudenverlauf ausgebildet sind oder nicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der ermittelte Kennwert mit einem vorgegebenen Referenzwert verglichen. Beispielsweise wird der Zustand des Abgasbehandlungselements als ein voll beladenes Abgasbehandlungselement ermittelt, wenn der ermittelte Kennwert kleiner oder größer als der vorgegebene Referenzwert ist. Nachfolgend kann dann eine Reinigung des Abgasbehandlungselements durchgeführt werden. Der Referenzwert ist beispielsweise abhängig von einem Rußemissionsmodel der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs, einer Temperatur des Abgases, einer Temperatur des Abgasbehandlungselements und weiteren Einflussgrößen, die auf die Ausbreitung der Mikrowellen und die Aufnahmefähigkeit des Abgasbehandlungselements Einfluss haben.
Alternativ oder zusätzlich zu dem Beladungszustand des Abgasbehandlungselements ist es möglich, einen Funktionszustand des Abgasbehandlungselements zu ermitteln. Der Funktionszustand berücksichtigt beispielsweise Alterungseffekte, Defekte im Abgasbehandlungselement wie Risse oder ähnliche, die zu einem Materialverlust führen können. Insbesondere wird zum Ermitteln des Funktionszustands ein weiterer Referenzwert vorgegeben, der vom Referenzwert für einen beladenen Zustand unterschiedlich ist. Alternativ oder zusätzlich wird zum Ermitteln des Funktionszustands eine andere mathematische Funktion verwendet als zum Ermitteln des Beladungszustands.
Die mathematische Funktion ist mindestens eines aus: Integrieren, Mittelwertbildung, Extrapolation, statistisches Verfahren, Gradientenbildung. Die Mittelwertbildung kann eine zeitliche Mittelwertbildung und/oder eine Mittelwertbildung über die Frequenzen sein. Insbesondere eine Integration über den Amplitudenverlauf ermöglicht ein verlässliches Ermitteln des Kennwerts. Das Anwenden der mathematischen Funktion auf den Amplitudenverlauf ermöglicht die Ermittlung des Zustands mit größeren Toleranzen, als wenn einzelne Moden betrachtet werden. Zudem ist eine Ermittlung des Zustands möglich, auch wenn sich keine Moden ausbilden. Der Amplitudenverlauf der empfangenen Mikrowellen ist bei beladenem Abgasbehandlungselement und/oder bei beschädigtem Abgasbehandlungselement unterschiedlich zu einem Amplitudenverlauf bei nicht beladenem oder weniger beladenem beziehungsweise voll funktionsfähigem Abgasbehandlungselement.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden zunächst Mikrowellen verschiedener Frequenzen eines zweiten Frequenzbereichs ausgesendet. Der zweite Frequenzbereich ist größer als der erste Frequenzbereich und umfasst den ersten Frequenzbereich. Ein Amplitudenverlauf wird in Antwort auf das Aussenden der Mikrowellen in dem zweiten Frequenzbereich empfangen.
Der erste Frequenzbereich wird gemäß zumindest einer Ausführungsform ausgewählt, sodass in dem ersten Frequenzbereich keine Ausbildung einer Resonanzmode stattfindet. Wenn ein Bereich ausgewählt wird, in dem sich keine stehenden Wellen ausbilden, ist der Amplitudenverlauf derart, dass eine einfache und zuverlässige Auswertung ermöglicht wird. Insbesondere ist der Amplitudenverlauf linearer, als wenn Resonanzmoden ausgebildet sind. Der Amplitudenzuwachs eines Amplitudenverlaufs ist geringer als wenn in dem Amplitudenverlauf eine stehende Welle ausgebildet ist.
Alternativ ist es gemäß zumindest einer Ausführungsform möglich, den Amplitudenverlauf so in Antwort auf das Aussenden der Mikrowellen des zweiten Frequenzbereichs auszuwählen, dass in dem empfangenen Amplitudenverlauf eine Ausbildung einer Resonanzmode stattfindet. Insbesondere ist es gemäß Ausführungsformen unwesentlich, ob sich eine Resonanzmode ausbildet oder nicht. Der erste Frequenzbereich wird so ausgewählt, dass eine einfache Messung ermöglicht wird, unabhängig ob in dem Bereich stehende Wellen ausgebildet sind oder nicht.
Das Auswählen des ersten Frequenzbereichs so, dass sich in dem ersten Frequenzbereich eine Resonanzmode ausbildet, ermöglicht beispielsweise zusätzlich das Ermitteln einer Veränderung der Frequenz der ausgebildeten Resonanzmode. Die Frequenz der ausgebildeten Resonanzmode verändert sich mit zunehmender Beladung des Abgasbehandlungselements. Alternativ oder zusätzlich ändert sich die Frequenz der ausgebildeten Resonanzmode mit dem Funktionszustand des Abgasbehandlungselements, also beispielsweise bei einer Beschädigung. Der Zustand des Abgasbehandlungselements wird zusätzlich zu dem Kennwert auch in Abhängigkeit von der Veränderung der Frequenz der ausgebildeten Resonanzmode ermittelt.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug angegeben. Die Vorrichtung ist ausgebildet einen Zustand eines Abgasbehandlungselements zu ermitteln. Die Vorrichtung ist ausgebildet, ein anmeldungsgemäßes Verfahren gemäß zumindest einer Ausführungsform auszuführen.
Sämtliche für das anmeldungsgemäße Verfahren erläuterten Merkmale und Vorteile gelten korrespondierend auch für die Vorrichtung und umgekehrt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Weiterbildungen ergeben sich aus den nachfolgenden, in Verbindung mit den Figuren erläuterten Beispielen.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Filters mit einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Darstellung von Amplitudenverläufen gemäß einem Ausführungsbeispiel,
3 eine schematische Darstellung von Amplitudenverläufen gemäß einem Ausführungsbeispiel,
4 eine schematische Darstellung von Amplitudenverläufen gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
5 ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Gleiche, gleichwirkende oder gleichartige Elemente können figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein.
Nachfolgend wird das anmeldungsgemäße Verfahren anhand eines Filters als Abgasbehandlungselement beschrieben. Alternativ oder zusätzlich ist das Abgasbehandlungselement gemäß weiteren Ausführungsbeispielen ein Katalysator.
1 zeigt einen Filter 100. Der Filter ist insbesondere ein Filter eines Abgasnachbehandlungssystems eines Kraftfahrzeugs. Der Filter ist beispielsweise ein Partikelfilter, ein Katalysator oder eine entsprechende Kombination. Der Filter ist ein Abgasbehandlungselement eines Abgasnachbehandlungssystems des Kraftfahrzeugs.
Der Filter 100 weist ein Gehäuse 102 auf. Das Gehäuse 102 ist insbesondere ein metallisches Gehäuse. Das Gehäuse 102 bildet einen Hohlraum. Das Gehäuse 102 ist beispielsweise ein Hohlraumresonator für Mikrowellen 112 oder ein Wellenleiter.
In dem Gehäuse 102 ist ein Filtermodul 101 angeordnet. Das Filtermodul 101 ist beispielsweise eine mit Kanälen versehen Keramik. Beispielsweise ist das Filtermodul 101 mittels Strangpressen hergestellt. Beispielsweise ist die Keramik mit verschiedenen, teilweise Edelmetallhaltigen Beschichtungen versehen, so genannte Washcoats. Beispielsweise wird der Filter 100 mit dem Filtermodul 101 während dem Betrieb mit verschiedenen Stoffen beladen, beispielsweise mit NH₃ bei einem CSR-Katalysator und/oder Ruß bei einem Partikelfilter.
Bei einem bestimmten Beladungszustand muss der Filter regeneriert beziehungsweise gereinigt werden, beispielsweise thermisch freigebrannt werden. Der Beladungszustand kann mit Hochfrequenzmesstechnik gut ermittelt werden, insbesondere mit Mikrowellen. Die Mikrowellen liegen beispielsweise in einem Bereich zwischen 300 MHz und einigen 100 GHz. Insbesondere wird anmeldungsgemäß ein Frequenzbereich 104 (2) von etwa 0,3 GHz bis 10 GHz, beispielsweise von 1,5 GHz bis 7 GHz, verwendet. Auch andere Frequenzbereiche 104 sind möglich. Die Beladung in dem Filtermodul 101 ändert die Dielektrizitätskonstante. Ein Amplitudenverlauf 103, 109 (2) von den Mikrowellen 112, die sich innerhalb des Gehäuses 102 ausbreiten, ist somit abhängig vom Beladungszustand des Filtermoduls 101. Zusätzlich kann der Amplitudenverlauf 103, 109 auch von einem Funktionszustand des Filtermoduls 101 abhängen, beispielsweise ob ein Defekt vorliegt oder nicht.
Zum Senden und Empfangen der Mikrowellen 112 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel eine erste Sende- und Empfangseinrichtung 107 und eine zweite Sende- und Empfangseinrichtung 108 vorgesehen. Diese sind beispielsweise jeweils Hochfrequenzantennen, die mit einem entsprechenden Anreger gekoppelt sind, beispielsweise eine Oszillator. Die Kopplung kann elektrisch und/oder induktiv erfolgen. Die Mikrowellen werden beispielsweise nach Transmission oder nach Reflexion empfangen.
Beispielsweise sendet die Einrichtung 107 die Mikrowellen 112 aus. In Antwort darauf empfängt die Einrichtung 108 die Mikrowellen, die durch das Filtermodul 101 transmittiert sind.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen ist nur eine einzige Sende- und Empfangseinrichtung 107 vorgesehen. Diese sendet zunächst die Mikrowellen 112 aus, die im Gehäuse 102 reflektiert werden und nachfolgend wieder von der Sende- und Empfangseinrichtung 107 empfangen werden.
Eine Vorrichtung 110 ist vorgesehen. Die Vorrichtung 110 ist beispielsweise Teil einer Motorsteuerung des Kraftfahrzeugs. Die Vorrichtung 110 dient zum Auswerten der empfangenen Mikrowellen beziehungsweise zum Auswerten des Amplitudenverlaufs 103, 109. Zusätzlich kann die Vorrichtung 110 auch dazu ausgebildet sein, die Sende- und Empfangseinrichtungen 107, 108 zum Aussenden der Mikrowellen 112 anzusteuern.
2 zeigt den Frequenzbereich 104, der beispielsweise zwischen etwa 1,5 und 6,5 GHz liegt. Der verwendete Frequenzbereich richtet sich insbesondere nach der Geometrie und der verwendeten Materialien des zu überwachenden Abgasbehandlungselements.
Zudem sind der Amplitudenverlauf 103 der empfangenen Mikrowellen sowie der Amplitudenverlauf 109 der empfangenen Mikrowellen dargestellt. Weitere Amplitudenverläufe zwischen dem Amplitudenverlauf 103 und dem Amplitudenverlauf 109 sind dargestellt. Der Amplitudenverlauf 103 entspricht einem Amplitudenverlauf bei unbeladenem Filter. Der Amplitudenverlauf 109 entspricht dem Amplitudenverlauf bei beladenem Filter 100. Der Amplitudenverlauf 103 ist insbesondere größer als der Amplitudenverlauf 109. Der Amplitudenverlauf nimmt folglich mit zunehmender Beladung des Filters 100 ab, insbesondere aufgrund der steigenden Dämpfung. Die Amplitudenverläufe zwischen dem Amplitudenverlauf 103 und dem Amplitudenverlauf 109 korrespondieren mit teilweisen Beladungen des Filters 100.
Aus dem Amplitudenverlauf 104 wird mindestens ein weiterer Amplitudenverlauf 105 und/oder 111 (4) ausgewählt. Beispielsweise wird der weitere Amplitudenverlauf 105 ausgewählt, indem im zugehörigen Frequenzbereich keine stehenden Wellen ausgebildet sind. Alternativ oder zusätzlich wird der weitere Frequenzbereich 111 ausgewählt, indem sich mindestens eine stehende Welle 113 ausbildet, auch Resonanzmode genannt. Der Frequenzbereich 111 wird beispielsweise so ausgewählt, dass die Resonanzmode nur einen kleinen Teil des Frequenzbereichs 111 ausmacht.
3 zeigt den Frequenzbereich 105, indem sich keine stehende Welle ausbildet. Der Amplitudenverlauf 103 bei unbeladenem Zustand verschiebt sich zum Amplitudenverlauf 109, wenn der Filter 100 beladen wird. Der Amplitudenverlauf 103, 109 im Frequenzbereich 105 ist vergleichsweise linear. Die Höhe der Amplitude einer einzelnen Frequenz ist von nachrangigem Interesse. Vielmehr wird der Amplitudenverlauf 103 bis zum Amplitudenverlauf 109 verwendet, um den Beladungszustand zu ermitteln. Der Amplitudenverlauf 103, 109 des Frequenzbereichs 105 wird mathematisch verarbeitet, um daraus den Zustand des Filters 100 ermitteln zu können. Insbesondere wird aus dem Amplitudenverlauf 103, 109 des Frequenzbereich 105 jeweils ein Kennwert errechnet. Beispielsweise wird über den Amplitudenverlauf 103, 109 integriert, insbesondere über den Frequenzbereich 105. Das Ergebnis des Integrals wird als Kennwert mit einem vorher festgelegten Referenzwert verglichen. Liegt der Kennwert unterhalb des vorgegebenen Referenzwerts, ist der Amplitudenverlauf also vergleichsweise niedrig wie beispielsweise der Amplitudenverlauf 109, wird auf einen beladenen Filter 100 geschlossen. Dieser kann dann beispielsweise regeneriert werden.
Auch andere mathematische Verfahren zum Ermitteln des Kennwerts sind möglich. Das verwendete mathematische Verfahren muss lediglich eine Unterscheidung zwischen einem höheren Amplitudenverlauf, wie dem Amplitudenverlauf 103, und einem niedrigen Amplitudenverlauf, wie dem Amplitudenverlauf 109, ermöglichen. Der Referenzwert wird beispielsweise abhängig von dem verwendeten Filter 100, der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs, sowie weiteren Einflussgrößen festgelegt. Beispielsweise wird eine Temperatur des Filters, eine Temperatur des Abgases und/oder weitere Einflussgrößen berücksichtigt, die insbesondere Einfluss auf die Dielektrizitätskonstante des Filters 100 und/oder des Filtermoduls 101 haben.
4 zeigt den Frequenzbereich 111. Der Frequenzbereich 111 wurde aus dem großen Frequenzbereich 104 so ausgewählt, dass sich die Resonanzmode 113 ausbildet. Zusätzlich zur Auswertung der Veränderung des Amplitudenverlaufs 103, 109 wird gemäß Ausführungsbeispielen eine Veränderung einer Frequenz 114, 115 der Resonanzmode 113 ermittelt. Im unbeladenen Zustand des Filters 100 beim Amplitudenverlauf 103 weist die Resonanzmode 113 die Frequenz 114 auf. Die Frequenz der Resonanzmode 113 verringert sich mit zunehmender Beladung des Filters 100 von der Frequenz 114 auf die Frequenz 115. Bei der Frequenz 115, also bei beladenem Filter 100, tritt der mit Amplitudenverlauf 109 auf. Die Veränderung der Frequenz der Resonanzmode 113 von der Frequenz 114 zur Frequenz 115 wird gemäß Ausführungsbeispielen zusätzlich zum Amplitudenverlauf verwendet, um den Zustand des Filters 100 zu ermitteln. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich eine Güte der Resonanzmode 113 zu ermitteln und abhängig von der Veränderung der Güte auf einen Beladungszustand zu schließen. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich die Veränderung der Amplitude der Resonanzmode 113 zu ermitteln und daraus auf den Beladungszustand des Filters 100 zu schließen.
Wie in 3 dargestellt findet auch im Bereich 105 des Spektrums, in dem sich keine Moden ausbreiten, ein Absinken des Pegels beziehungsweise der Amplitude statt bei Beladung des Filters 100. Grund dafür ist unter anderem beispielsweise die geänderte Dämpfung im Filter 100. Wie auch aus 4 ersichtlich0 werden mit zunehmender Beladung des Filters 100 die Frequenzen 114, 115 der Resonanzmode 113 und die Amplituden kleiner. Zudem nimmt die Güte ab. Das kann insbesondere soweit gehen, dass bei sehr starker Dämpfung die Resonanzmode 113 nur noch schwer zu ermitteln ist beziehungsweise komplett verschwindet oder sich auch in eingeschränkten Bereichen unstetig verhält. Da jedoch der Amplitudenverlauf 103, 109 zur Ermittlung des Beladungszustands verwendet wird, ist dies von nachrangiger Bedeutung. Es wird die Veränderung des Amplitudenverlaufs verfolgt. Der Amplitudenverlauf stellt die Verluste des Resonators dar. Beispielsweise wird ermittelt wie sich der Mittelwert der Amplituden des Amplitudenverlaufs 103, 109 verändert.
Die 2, 3 und 4 zeigen jeweils das Beispiel einer Transmissionsmessung. Alternativ ist auch eine Reflektionsmessung möglich.
5 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm eines anmeldungsgemäßen Verfahrens. Das Verfahren wird beispielsweise ganz oder teilweise von der Vorrichtung 110 ausgeführt.
In Schritt 201 werden die Mikrowellen 112 ausgesandt. Die Mikrowellen 112 werden insbesondere mit dem Frequenzbereich 105 und/oder 111 ausgesandt, abhängig davon ob Resonanzmoden 113 gewünscht sind oder vermieden werden sollen.
Nachfolgend werden in Schritt 202 Mikrowellen mit einem Amplitudenverlauf empfangen.
In Schritt 203 wird der empfangene Amplitudenverlauf mittels gängiger mathematischer Verfahren ausgewertet. Insbesondere wird eine Veränderung des Amplitudenverlaufs über die Zeit mit gängigen mathematischen Verfahren ausgewertet. Das mathematische Verfahren umfasst mindestens eines auf: Zeitliche Mittelung, Mittelung über Frequenzbereich, statistische Verfahren, Extrapolation, Integration, Gradientenbildung und weiterer geeigneter Verfahren. Somit wird ein Kennwert für den empfangenen Amplitudenverlauf ermittelt. Der Kennwert ändert sich in Abhängigkeit des Zustands des Filters, insbesondere in Abhängigkeit des Beladungszustands und/oder des Funktionszustands.
In Schritt 204 wird dann in Abhängigkeit des ermittelten Kennwerts der Zustand des Filters ermittelt. Insbesondere wird hierzu der ermittelte Kennwert mit dem vorgegebenen Referenzwert verglichen. Zusätzlich zur Beladung werden in Schritt 204 gemäß Ausführungsbeispielen auch eine Schädigung, eine Alterung des Filters und/oder weitere Kenngrößen ermittelt. Beispielsweise wird das Verfahren insbesondere bei bestimmten Betriebsereignissen im Kraftfahrzeug durchgeführt. Somit lässt sich beispielsweise der Referenzwert bestimmen und/oder der Kennwert bei unbeladenem Filter ermitteln. Das Betriebsereignis ist vorzugsweise mindestens eines aus Regenerationsende des Filters, bei dem der Filter sehr heiß ist und weitestgehend alle Partikel entfernt wurden, NH₃ und/oder NOx-Schlupf beim SCR-Katalysator, A-Schlupf beim 3-Wege-Katalysator, oder weiterer Betriebsereignisse, die definierte Rahmenbedingungen vorgeben. Das gleiche gilt, wenn statt eines Filters ein Katalysator verwendet wird.
Auch Kombinationen aus Frequenz- und Amplitudenermittlungen sind möglich. Damit lassen sich beispielsweise Schädigungen des Filters 100 ermitteln und/oder der Beladungszustand örtlich aufgelöst ermitteln.
Das anmeldungsgemäße Verfahren ermöglicht insbesondere aufgrund der Betrachtung der Veränderung von Amplitudenverläufen 103, 109 in einem oder mehreren Frequenzbereichen 104, 105 auch unabhängig vom Ausbilden einer Resonanzmode 113 ein verlässliches Ermitteln des Zustands des Filters 100. Das gleiche gilt, wenn statt eines Filters ein Katalysator verwendet wird.

Claims

Verfahren zum Ermitteln eines Zustands eines Abgasbehandlungselements (100) für ein Kraftfahrzeug, umfassend: - Aussenden von Mikrowellen (112) verschiedener Frequenzen eines ersten Frequenzbereichs (105, 111) in ein Gehäuse (102) des Abgasbehandlungselements (100), - Empfangen von Mikrowellen mit einem Amplitudenverlauf (103, 109) in Antwort auf das Aussenden, - Anwenden einer mathematischen Funktion auf den empfangenen Amplitudenverlauf (103, 109) und dadurch ermitteln eines Kennwerts, - Ermitteln des Zustands in Abhängigkeit von dem ermittelten Kennwert.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Ermitteln des Zustands umfasst: - Vergleichen des ermittelten Kennwerts mit einem vorgegebenen Referenzwert.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Anwenden der mathematischen Funktion mindestens eines umfasst aus: - Integrieren, - Mittelwertbildung, - Extrapolation, - statistisches Verfahren, - Gradientenbildung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem als Zustand ein Beladungszustand des Abgasbehandlungselements (100) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend: - Aussenden von Mikrowellen (112) verschiedener Frequenzen eines zweiten Frequenzbereichs (104), der den ersten Frequenzbereich (105, 111) aufweist und größer ist als der erste Frequenzbereich (105, 111), - Empfangen eines Amplitudenverlaufs (103, 109) in Antwort auf das Aussenden, - Auswählen des ersten Frequenzbereichs (105), sodass in dem ersten Frequenzbereich (105) keine Ausbildung einer Resonanzmode stattfindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend: - Aussenden von Mikrowellen (112) verschiedener Frequenzen eines zweiten Frequenzbereichs (104), der den ersten Frequenzbereich (105, 111) aufweist und größer ist als der erste Frequenzbereich (105, 111), - Empfangen eines Amplitudenverlaufs (103, 109) in Antwort auf das Aussenden, - Auswählen des ersten Frequenzbereichs (111), so dass in dem empfangenen Amplitudenverlauf (103, 109) eine Ausbildung einer Resonanzmode (113) stattfindet, - Ermitteln einer Veränderung einer Frequenz (114, 115) der ausgebildeten Resonanzmode, - Ermitteln des Zustands in Abhängigkeit von der Veränderung der Frequenz (114, 115).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Empfangen der Mikrowellen umfasst: - Empfangen von reflektierten Mikrowellen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Empfangen der Mikrowellen umfasst: - Empfangen von transmittierten Mikrowellen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem als Zustand ein Funktionszustand ermittelt wird.
Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug zum Ermitteln eines Zustands eines Abgasbehandlungselements (100), die dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.