DE102017214750A1 - Method and device for determining a condition of an exhaust gas treatment element for a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zum Ermitteln eines Zustands eines Abgasbehandlungselements (100) für ein Kraftfahrzeug umfasst:- Verändern eines Feuchtegrads in einem Gehäuse (102) des Abgasbehandlungselements (100),- Aussenden von Mikrowellen (104) in das Gehäuse (102) während der Beladungszustand des Abgasbehandlungselements (100) innerhalb vorgegebener Grenzen gleich bleibt und nachdem sich der Feuchtegrad verändert hat,- Empfangen von Mikrowellen (104) in Antwort auf das Aussenden,- Ermitteln eines Signalverlaufs (405; 406; 407) der empfangenen Mikrowellen (104),- Ermitteln des Zustands des Abgasbehandlungselements (100) in Abhängigkeit von dem ermittelten Signalverlauf (405; 406; 407) .A method for determining a state of an exhaust gas treatment element (100) for a motor vehicle comprises: changing a degree of moisture in a housing (102) of the exhaust gas treatment element (100), emitting microwaves (104) into the housing (102) during the loading state of the exhaust gas treatment element (100) remains within predetermined limits and after the degree of humidity has changed, - receiving microwaves (104) in response to emission, - determining a waveform (405; 406; 407) of the received microwaves (104), - determining the State of the exhaust gas treatment element (100) as a function of the determined signal course (405; 406; 407).

Description

Die Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Zustands eines Abgasbehandlungselements für ein Kraftfahrzeug. Die Anmeldung betrifft weiterhin eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, ein entsprechendes Verfahren auszuführen.The application relates to a method for determining a condition of an exhaust gas treatment element for a motor vehicle. The application further relates to a device which is designed to carry out a corresponding method.

Kraftfahrzeuge mit Otto- oder Diesel-Brennkraftmaschinen oder Gasmotor benötigen zur Einhaltung der gesetzlichen Emissionsgrenzwerte diverse Komponenten zur Abgasnachbehandlung. Hierzu zählen unter anderem der Drei-Wege-Katalysator, der Dieseloxidationskatalysator, der Stickoxidspeicherkatalysator, der SCR-Katalysator (selektive katalytische Reduktion), der Diesel- und Otto-Partikelfilter und weitere Systeme. Mehrere Elemente können auch kombiniert werden, beispielsweise ein Partikelfilter mit SCR-Beschichtung (SDPF).Motor vehicles with petrol or diesel internal combustion engines or gas engines require various components for exhaust aftertreatment in order to comply with the statutory emission limit values. These include, inter alia, the three-way catalyst, the diesel oxidation catalyst, the nitrogen oxide storage catalyst, the SCR catalyst (selective catalytic reduction), the diesel and Otto particle filter and other systems. Several elements can also be combined, for example an SCR coating particulate filter (SDPF).

Die DE 10 2014 209 305 A1 und die DE 10 2011 107 784 A1 beziehen sich jeweils auf ein Verfahren zur Bestimmung eines Alterungszustands eines Katalysators zur Abgasreinigung.The DE 10 2014 209 305 A1 and the DE 10 2011 107 784 A1 each refer to a method for determining an aging condition of a catalyst for exhaust gas purification.

Es ist wünschenswert, ein Verfahren zum Ermitteln eines Zustands eines Abgasbehandlungselements für ein Kraftfahrzeug anzugeben, das ein verlässliches Ermitteln ermöglicht. Weiterhin ist es wünschenswert, eine Vorrichtung anzugeben, die ein verlässliches Ermitteln ermöglicht.It is desirable to provide a method for determining a condition of an exhaust gas treatment element for a motor vehicle, which enables a reliable determination. Furthermore, it is desirable to provide a device that allows reliable detection.

Die Erfindung umfasst ein Verfahren zum Ermitteln eines Zustands eines Abgasbehandlungselements für ein Kraftfahrzeug sowie eine korrespondierende Vorrichtung, die ausgebildet ist, das Verfahren durchzuführen.The invention comprises a method for determining a condition of an exhaust gas treatment element for a motor vehicle and a corresponding device, which is designed to carry out the method.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird ein Feuchtegrad in einem Gehäuse des Abgasbehandlungselements verändert. Mikrowellen werden in das Gehäuse ausgesandt, während der Beladungszustand des Abgasbehandlungselements innerhalb vorgegebener Grenzen gleich bleibt und nachdem sich der Feuchtegrad verändert hat. In Antwort auf das Aussenden werden Mikrowellen empfangen. Ein Signalverlauf der empfangenen Mikrowellen wird ermittelt. Der Zustand des Abgasbehandlungselements wird in Abhängigkeit von dem ermittelten Signalverlauf ermittelt.In accordance with at least one embodiment, a degree of moisture in a housing of the exhaust gas treatment element is changed. Microwaves are emitted into the housing while the loading state of the exhaust treatment element remains the same within predetermined limits and after the moisture level has changed. Microwaves are received in response to the broadcast. A waveform of the received microwaves is determined. The state of the exhaust gas treatment element is determined as a function of the determined signal profile.

Das Abgasbehandlungselement ist insbesondere ein Katalysator und/oder ein Filter mit einer Katalysatorbeschichtung eines Abgasbehandlungssystems des Kraftfahrzeugs, auch Abgasnachbehandlungssystem genannt. Beispielsweise ist der Filter ein Partikelfilter, insbesondere ein Rußpartikelfilter. Der Katalysator ist insbesondere ein Katalysator mit einem Zeolith, beispielsweise ein Ammoniak SCR-Katalysator. Auch andere SCR-Katalysatoren sind möglich, beispielsweise ein Vanadium-, Wolfram-, Titanoxid-Ktalysator (VWT-Katalysator). Zur Reduktion der Stickoxidkonzentration (NOX) im Abgas der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs ist es möglich, mittels des Ammoniak SCR-Katalysators den NOX-Ausstoß zu senken. Eine Harnstoffwasserlösung als Reduktionsmittel wird in den Abgasstrang eingespritzt. Das Reduktionsmittel wird verdampft und in gasförmigen Ammoniak (NH3) umgewandelt. Auch andere Dosierverfahren sind möglich, beispielsweise ein Einbringen von gasförmigem Ammoniak. Der Ammoniak wird im Ammoniak SCR-Katalysator gesammelt. Im Ammoniak SCR-Katalysator werden dann mittels des Ammoniaks die Stickoxide NOX zu Stickstoff N2 und Wasser H2O umgewandelt. NH3 wird also zunächst im SCR-Katalysator adsorbiert, also eingespeichert. Die Möglichkeit der NOX-Reduzierung hängt von der Menge des im Katalysator gespeicherten NH3 ab. Somit ist es für eine verlässliche Umwandlung des NOX nutzbringend, die gespeicherte NH3-Menge im Katalysator zu bestimmen und auf einen vorgegebenen Füllstand zu regeln. Die Speicherkapazität eines Katalysators nimmt mit dessen Alterung ab. Für die Regelung ist es somit nutzbringend, den Alterungszustand des Katalysators zu bestimmen und in die Regelung miteinfließen zu lassen.The exhaust gas treatment element is in particular a catalyst and / or a filter with a catalyst coating of an exhaust gas treatment system of the motor vehicle, also called exhaust aftertreatment system. For example, the filter is a particulate filter, in particular a soot particle filter. The catalyst is in particular a catalyst with a zeolite, for example an ammonia SCR catalyst. Other SCR catalysts are also possible, for example a vanadium, tungsten, titanium oxide catalyst (VWT catalyst). To reduce the nitrogen oxide concentration (NOX) in the exhaust gas of the internal combustion engine of the motor vehicle, it is possible to reduce the NOX emissions by means of the ammonia SCR catalyst. A urea water solution as a reducing agent is injected into the exhaust line. The reducing agent is vaporized and converted into gaseous ammonia (NH3). Other dosing methods are possible, for example, introduction of gaseous ammonia. The ammonia is collected in the ammonia SCR catalyst. In the ammonia SCR catalyst, the nitrogen oxides NOX are then converted into nitrogen N 2 and water H 2 O by means of the ammonia. NH3 is thus first adsorbed in the SCR catalyst, so stored. The possibility of NOX reduction depends on the amount of NH3 stored in the catalyst. Thus, for a reliable conversion of the NOX, it is useful to determine the amount of NH3 stored in the catalyst and to control it to a predetermined level. The storage capacity of a catalyst decreases with its aging. For the control, it is thus useful to determine the aging state of the catalyst and to be included in the scheme.

Anmeldungsgemäß werden zum Ermitteln des Zustands des Abgasbehandlungselements, also beispielsweise des Alterungszustands des SCR-Katalysators, elektromagnetische Wellen im Mikrowellenbereich in das Gehäuse des Abgasbehandlungselements eingekoppelt. Das metallische Gehäuse stellt einen elektrischen Hohlraumresonator dar. In Antwort auf die ausgesendeten Wellen wird entweder in Reflektion oder in Transmission ein Frequenzspektrum aufgenommen. Die Eigenschaften des Spektrums ändern sich insbesondere mit einer Änderung der Dielektrizitätskonstante im Gehäuse. Die Änderung der Dielektrizitätskonstante ist durch eine Änderung der Leitfähigkeit und/oder Verluste beziehungsweise einer Mikrowellendämpfung und/oder eine Änderung des Qualitätsfaktors Q und/oder eine Phasenänderung und/oder eine Änderung der Resonanzfrequenz und/oder der Signallaufzeit (Abkürzung: TDR) ermittelbar. Wenn sich beispielsweise die Menge an NH3 im Katalysator ändert, ist auch eine Änderung bei den empfangenen Mikrowellen detektierbar.According to the application, electromagnetic waves in the microwave range are coupled into the housing of the exhaust gas treatment element for determining the state of the exhaust gas treatment element, that is, for example, the aging state of the SCR catalytic converter. The metallic housing constitutes an electrical cavity resonator. In response to the transmitted waves, a frequency spectrum is recorded either in reflection or in transmission. The properties of the spectrum change in particular with a change in the dielectric constant in the housing. The change in the dielectric constant can be determined by a change in the conductivity and / or losses or a microwave attenuation and / or a change in the quality factor Q and / or a phase change and / or a change in the resonant frequency and / or the signal propagation time (abbreviation: TDR). For example, when the amount of NH3 in the catalyst changes, a change in the received microwaves is detectable.

Die elektromagnetischen Eigenschaften innerhalb des Gehäuses werden durch Materialveränderungen oder Materialeinbringungen beeinflusst. Die Einlagerung von Molekülen oder Partikeln wie NH3 oder anderen Flüssigkeiten in dem Katalysator führt zu einer höheren Polarisation und Dämpfung und damit zu einer höheren Halbwärtsbreite, niedrigeren Frequenz, Gütefaktor Q und Amplitude sowie eine Änderungen in Phase und Laufzeit der Welle.Electromagnetic properties inside the enclosure are affected by material changes or material inputs. The incorporation of molecules or particles such as NH3 or other liquids in the catalyst leads to a higher polarization and attenuation and thus to a higher half-width, lower frequency, quality factor Q and amplitude and changes in phase and duration of the wave.

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 werden gemäß Ausführungsformen zum Ermitteln des Zustands des Abgasbehandlungselements verwendet und beispielsweise mit Betriebsparametern des Fahrzeugs kombiniert, beispielsweise eine Umgebungstemperatur, eine Feuchte, ein Beladungszustand eines Filters, ein Signal eines Gassensors wie beispielsweise einer Lambda-Sonde und/oder eines NOX-Sensors. Even a higher temperature leads to lower frequencies due to the thermal expansion of the housing. However, this can be compensated with the aid of models, for example by means of software. Further measured variables are used according to embodiments for determining the state of the exhaust gas treatment element and combined for example with operating parameters of the vehicle, for example an ambient temperature, a humidity, a loading state of a filter, a signal of a gas sensor such as a lambda probe and / or a NOX sensor ,

Das Abgasbehandlungselement nimmt nicht nur NH3 auf, sondern auch Wasser, insbesondere Feuchte, insbesondere wenn eine Temperatur innerhalb des Gehäuses unter 100 °C ist. In einem Zeitraum, in dem der Beladungszustand des Abgaselements nicht wesentlich verändert wird, also beispielsweise in dem kein weiteres NH3 zugemessen wird, kann dieser Effekt ausgenutzt werden, um den Zustand des Abgasbehandlungselements zu ermitteln. Der Beladungszustand ändert sich beispielsweise um höchstens 0,5 %, um höchstens 1 % und um höchstens 2 % während des Zeitraums.The exhaust gas treatment element not only absorbs NH3, but also water, in particular moisture, especially when a temperature within the housing is below 100 ° C. In a period in which the loading state of the exhaust gas element is not significantly changed, that is, for example, in which no further NH3 is metered, this effect can be utilized to determine the state of the exhaust gas treatment element. For example, the load condition will change by no more than 0.5%, not more than 1% and not more than 2% during the period.

Während sich der Feuchtegrad in dem Gehäuse verändert, nimmt der Katalysator somit Wasser beziehungsweise Feuchte zusätzlich zu NH3 oder anstelle von NH3 auf. Während dieser Veränderung wird der Signalverlauf der empfangenen Mikrowellen aufgezeichnet. Der Signalverlauf ist dabei charakteristisch für eine Menge von Feuchtigkeit, die in dem Zeitraum aufgenommen wurde. Insbesondere, wenn die Veränderung des Feuchtegrads bekannt ist, ist es möglich, aus dem charakteristischen Signalverlauf die Speicherfähigkeit des Abgasbehandlungselements zu ermitteln. Wenn viel Feuchte von dem Katalysator aufgenommen wurde, also sich das Signal stark ändert, ist die Aufnahmekapazität des Katalysators höher, als wenn weniger Feuchte aufgenommen wurde und sich das Signal weniger ändert. Somit ist es möglich, mittels der Veränderung des Feuchtegrads und der Auswertung des Signalverlaufs der Mikrowellen den Zustand des Abgasbehandlungselements zu ermitteln, beispielsweise den Alterungszustand eines SCR-Katalysators.As the moisture level in the housing changes, the catalyst thus absorbs water or moisture in addition to NH3 or instead of NH3. During this change, the waveform of the received microwaves is recorded. The waveform is characteristic of a quantity of moisture that has been absorbed during the period. In particular, if the change in the degree of moisture is known, it is possible to determine from the characteristic signal curve the storage capacity of the exhaust gas treatment element. If a lot of moisture has been absorbed by the catalyst, so the signal changes greatly, the absorption capacity of the catalyst is higher than when less moisture was absorbed and the signal changes less. Thus, it is possible to determine the state of the exhaust gas treatment element by means of the change in the degree of moisture and the evaluation of the waveform of the microwaves, for example, the aging state of an SCR catalyst.

Das Verfahren, das die Hochfrequenztechnik nützt, um den Zustand des Abgasbehandlungselements zu ermitteln, ist insbesondere genauer, als die Ermittlung mittels eines Models, das auf Signale verschiedenster Sensoren und Aktoren des Abgasbehandlungssystems basiert. Die bei Modellen auftretenden Ungenauigkeiten können anmeldungsgemäß vermieden werden, da eine Fehlerkette der einzelnen Bestandteile (Motorsteuerung, Temperaturmessung, Sensorungenauigkeiten, Bestimmung der verschiedenen Aktorpositionen) vermieden wird.The method using the high-frequency technique to determine the condition of the exhaust treatment element is in particular more accurate than the determination by means of a model based on signals from a wide variety of sensors and actuators of the exhaust treatment system. According to the application, the inaccuracies occurring in models can be avoided since an error chain of the individual components (motor control, temperature measurement, sensor inaccuracies, determination of the various actuator positions) is avoided.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Feuchtegrad um einen vorgegebenen Wert während des Betriebs des Kraftfahrzeugs erhöht oder abgesenkt. Beispielsweise werden definierte Feuchtesprünge, Pulse und/oder Gradienten, die im transienten Betrieb auftreten oder gezielt hervorgerufen werden, beispielsweise durch kurze Betriebsweise mit Kraftstoffüberschuss, einer veränderten Abgasrückführungsrate und/oder einer Einspritzung von Wasser, genützt, um den Feuchtegrad in dem Gehäuse zu verändern. Ein Absenken des Feuchtegrads tritt beispielweise bei Schubphasen auf.According to at least one embodiment, the degree of humidity is increased or decreased by a predetermined value during operation of the motor vehicle. For example, defined moisture jumps, pulses and / or gradients which occur or are specifically caused in transient operation, for example by short operation with excess fuel, a modified exhaust gas recirculation rate and / or an injection of water, are used to change the degree of moisture in the housing. A lowering of the degree of moisture occurs, for example, during deceleration phases.

Bei annähernd konstanter eingespeicherter NH3-Menge oder im NH3-leeren Zustand ist somit die Änderung des Feuchtegrads in dem Gehäuse bekannt. Beispielsweise wird dies auch mittels den Lambda-Signalen und/oder anderen Gassensoren ermittelt oder verifiziert. Der ermittelte Signalverlauf der empfangenen Mikrowellen auf die Veränderung des Feuchtegrads wird als Maß für die Alterungsbestimmung des Katalysators genutzt. Nachfolgend ist es beispielsweise möglich, die NH3-Zielbeladung anzupassen. Wenn der Alterungszustand bekannt ist, ist es auch möglich, das Mikrowellensystem zu überprüfen und gegebenenfalls zu kalibrieren.With an approximately constant amount of NH3 stored or in the NH3-empty state, the change in the degree of moisture in the housing is thus known. For example, this is also determined or verified by means of the lambda signals and / or other gas sensors. The determined signal waveform of the received microwaves on the change in the degree of moisture is used as a measure of the aging of the catalyst. Below, for example, it is possible to adjust the NH3 target load. If the state of aging is known, it is also possible to check the microwave system and, if necessary, to calibrate it.

Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform werden Mikrowellen in das Gehäuse ausgesandt, während sich eine Temperatur in dem Gehäuse monoton verändert.In accordance with at least one further embodiment, microwaves are emitted into the housing while a temperature in the housing changes monotonously.

Beispielsweise wird der Feuchtegrad beginnend bei einer ersten Temperatur in dem Gehäuse erhöht und nachfolgend ab einer zweiten Temperatur verringert. Die erste Temperatur ist geringer als die zweite Temperatur. Bei steigender Temperatur wird somit zunächst der Feuchtegrad erhöht und nachfolgend verringert. Die erste Temperatur ist insbesondere kleiner als 100 °C, beispielsweise zwischen 0 °C und 50 °C oder geringer. Die zweite Temperatur ist beispielsweise zwischen 80 °C und 120 °C und insbesondere über 100 °C. Bei einem Kaltstart wird der Katalysator durch das Kaltstartwasser, das im Abgasbehandlungssystem vorhanden ist, mit Feuchte beaufschlagt. Bei steigender Temperatur wird diese Feuchte wieder aus dem Katalysator ausgetrieben. Somit lässt sich ein temperaturabhängiges Wasserspeicherverhalten des Katalysators aus der Aufheizkurve und dem ermittelten Signalverlauf ableiten.For example, the moisture level is increased starting at a first temperature in the housing and subsequently reduced from a second temperature. The first temperature is lower than the second temperature. As the temperature rises, the moisture level is thus first increased and subsequently reduced. The first temperature is in particular less than 100 ° C, for example between 0 ° C and 50 ° C or less. The second temperature is for example between 80 ° C and 120 ° C and in particular over 100 ° C. During a cold start, the catalyst is exposed to moisture by the cold start water present in the exhaust treatment system. As the temperature increases, this moisture is again expelled from the catalyst. Thus, a temperature-dependent water storage behavior of the catalyst can be derived from the heating curve and the determined signal profile.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird ein erster Zustand des Abgasbehandlungselements in Abhängigkeit von dem ermittelten Signalverlauf ermittelt, der mit einem Temperaturbereich zwischen der ersten und der zweite Temperatur korrespondiert. Ein zweiter Zustand des Abgasbehandlungselements wird in Abhängigkeit von dem ermittelten Signalverlauf ermittelt, der mit einem Temperaturbereich oberhalb der zweiten Temperatur korrespondiert. Somit ist es in Abhängigkeit der Temperatur möglich, unterschiedliche Zustände des Abgasbehandlungselements zu ermitteln. Beispielsweise ist es möglich, in dem ersten Temperaturbereich einen Zustand einer Oberfläche des Katalysators zu ermitteln, da in diesem Temperaturbereich die Oberflächenadsorption der Feuchte vorrangig ist. In dem zweiten Temperaturbereich ist es insbesondere möglich, die Speicherfähigkeit der Speicherzentren des Katalysators zu ermitteln, da diese in dem zweiten Temperaturbereich vorrangig die Feuchte aufnehmen und/oder mit der Feuchte in einem Gleichgewichtsprozess interagieren.In accordance with at least one embodiment, a first state of the exhaust-gas treatment element is determined as a function of the determined signal curve, which corresponds to a temperature range between the first and the second temperature. A second state of the exhaust gas treatment element is determined as a function of the determined signal profile, with a temperature range above the second temperature corresponds. Thus, depending on the temperature, it is possible to determine different states of the exhaust gas treatment element. For example, it is possible to determine a state of a surface of the catalyst in the first temperature range, since in this temperature range the surface adsorption of the moisture takes precedence. In the second temperature range, it is in particular possible to determine the storage capacity of the storage centers of the catalyst, since they primarily absorb the moisture in the second temperature range and / or interact with the moisture in an equilibrium process.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Feuchtegrad erhöht, während sich die Temperatur in dem Gehäuse verringert. Der Signalverlauf wird in Abhängigkeit von der sich verringernden Temperatur ermittelt. Beispielsweise nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs verringert sich die Temperatur. Die NH3-Beladung im Katalysator bleibt bei abgeschalteter Brennkraftmaschine konstant. Der Katalysator kühlt ab und nimmt mit abnehmender Temperatur die im Abgasstrang enthaltene Feuchte auf. Zudem diffundiert Umgebungsfeuchte vom Abgasrohr zur Katalysator, der auch diese Feuchte aufnimmt. So lässt sich eine temperaturabhängige Wassereinspeicherung im Katalysator ermitteln. Insbesondere wird hierbei ein Feuchtesensor und/oder ein Temperatursensor mitverwendet, um die Umgebungsfeuchte möglichst genau bestimmen zu können.In accordance with at least one embodiment, the humidity level is increased as the temperature in the housing decreases. The signal curve is determined as a function of the decreasing temperature. For example, after switching off the internal combustion engine of the motor vehicle, the temperature is reduced. The NH3 loading in the catalyst remains constant when the internal combustion engine is switched off. The catalyst cools and absorbs the moisture contained in the exhaust line with decreasing temperature. In addition, ambient moisture diffuses from the exhaust pipe to the catalyst, which also absorbs this moisture. Thus, a temperature-dependent water storage in the catalyst can be determined. In particular, in this case a moisture sensor and / or a temperature sensor is used in order to determine the ambient humidity as accurately as possible.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der ermittelte Signalverlauf dazu verwendet, einen Sensor des Kraftfahrzeugs zu aktivieren beziehungsweise zu deaktivieren. Beispielsweise ein Sensor, der empfindlich auf Feuchtigkeit reagiert und durch Feuchtigkeit beschädigt werden kann, kann abhängig von dem ermittelten Signalverlauf deaktiviert werden, wenn eine Erhöhung des Feuchtegrads mittels der empfangenen Mikrowellen ermittelt wird. Nachdem eine Reduzierung des Feuchtegrads ermittelt wurde, und folglich davon ausgegangen werden kann, dass das Wasser im Abgasstrang verdampft wurde, wird der Sensor aktiviert.In accordance with at least one embodiment, the determined signal profile is used to activate or deactivate a sensor of the motor vehicle. For example, a sensor that is sensitive to moisture and may be damaged by moisture may be deactivated depending on the detected waveform, if an increase in the degree of moisture is detected by means of the received microwaves. After a reduction in the degree of moisture has been determined and it can therefore be assumed that the water in the exhaust system has been vaporized, the sensor is activated.

Weitere Vorteile, Merkmale und Weiterbildungen ergeben sich aus den nachfolgenden, in Verbindung mit den Figuren erläuterten Beispielen. Gleiche, gleichartige und gleichwirkende Elemente können dabei mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein.Further advantages, features and developments emerge from the following, explained in conjunction with the figures examples. The same, similar and equivalent elements can be provided with the same reference numerals.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Abgasbehandlungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel,
  • 2 eine schematische Darstellung eines Katalysators mit einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
  • 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel,
  • 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel,
  • 5 eine schematische Darstellung von Signalverläufen gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
  • 6 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Show it:
  • 1 a schematic representation of an exhaust treatment system according to an embodiment,
  • 2 a schematic representation of a catalyst with a device according to an embodiment,
  • 3 a flowchart of a method according to an embodiment,
  • 4 a flowchart of a method according to an embodiment,
  • 5 a schematic representation of signal waveforms according to an embodiment, and
  • 6 a flowchart of a method according to an embodiment.

1 zeigt ein Abgasbehandlungssystem 120 für eine Brennkraftmaschine 105. Abgase der Brennkraftmaschine 105 werden in einen Abgasstrang 107 eingebracht. Die Abgase werden mittels eines Abgasbehandlungselements 100 gereinigt, bevor sie durch das Abgasendrohr 108 in die Umgebung abgegeben werden. Das Abgasbehandlungselement 100 ist mit einer Vorrichtung 110 gekoppelt. Einer oder mehrere Sensoren 106 und 109 sind vorgesehen. Die Sensoren 106, 109 sind beispielsweise Gassensoren wie Lambda-Sensor oder NOX-Sensor. Insbesondere der Sensor 106 kann auch ein anderer Sensor sein, insbesondere ein Sensor der sensibel auf Feuchtigkeit reagiert und zum verlässlichen Betrieb vor Feuchtigkeitsablagerungen im Betrieb geschützt werden sollte. 1 shows an exhaust treatment system 120 for an internal combustion engine 105 , Exhaust gases of the internal combustion engine 105 be in an exhaust system 107 brought in. The exhaust gases are by means of an exhaust gas treatment element 100 cleaned before passing through the exhaust tailpipe 108 be discharged into the environment. The exhaust treatment element 100 is with a device 110 coupled. One or more sensors 106 and 109 are provided. The sensors 106 . 109 are for example gas sensors such as lambda sensor or NOX sensor. In particular, the sensor 106 may also be another sensor, in particular a sensor sensitive to moisture and should be protected for reliable operation against moisture deposits during operation.

2 zeigt das Abgasbehandlungselement 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Abgaselement 100 ist insbesondere Teil des Abgasbehandlungssystems 120, auch Abgasnachbehandlungssystem genannt. Das Abgasbehandlungselement 100 ist beispielsweise ein Katalysator oder eine Kombination aus einem Katalysator und einem Partikelfilter. Beispielsweise ist das Abgasbehandlungselement 100 ein Kohlenwasserstoffabsorber oder ein Ammoniak SCR-Katalysator. 2 shows the exhaust treatment element 100 according to an embodiment. The exhaust element 100 is in particular part of the exhaust treatment system 120 , also called exhaust aftertreatment system. The exhaust treatment element 100 For example, a catalyst or a combination of a catalyst and a particulate filter. For example, the exhaust gas treatment element 100 a hydrocarbon absorber or an ammonia SCR catalyst.

In einem metallischen Gehäuse 102 des Abgasbehandlungselements 100 ist ein Abgasbehandlungsmodul 101 angeordnet. Das Abgasbehandlungsmodul 101 dient beispielsweise zum Speichern von Ammoniak. Das Abgasbehandlungselement 100 und das Abgasbehandlungsmodul 101 sind folglich eingerichtet, mit Ammoniak beladen zu werden.In a metallic housing 102 the exhaust treatment element 100 is an exhaust treatment module 101 arranged. The exhaust treatment module 101 For example, it is used to store ammonia. The exhaust treatment element 100 and the exhaust treatment module 101 are thus set up to be loaded with ammonia.

Der Beladungszustand kann mit Hochfrequenzmesstechnik gut ermittelt werden, insbesondere mit Mikrowellen 104. Die Mikrowellen liegen beispielsweise in einem Bereich zwischen 300 MHz und einigen 100 GHz. Insbesondere wird anmeldungsgemäß ein Frequenzbereich von etwa 0,3 GHz bis 10 GHz, beispielsweise von 1,5 GHz bis 7 GHz, verwendet. Auch andere Frequenzbereiche sind möglich.The loading state can be determined well with high-frequency measurement technology, in particular with microwaves 104 , The microwaves are for example in a range between 300 MHz and some 100 GHz. In particular, according to the application, a frequency range of about 0.3 GHz to 10 GHz, for example, from 1.5 GHz to 7 GHz used. Other frequency ranges are possible.

Zum Senden und Empfangen der Mikrowellen 104 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel eine erste und eine zweite Sende- und Empfangseinrichtung 103 vorgesehen. Diese sind beispielsweise jeweils Hochfrequenzantennen, die mit einem entsprechenden Anreger gekoppelt sind, beispielsweise mit einem Oszillator. Die Kopplung kann elektrisch und/oder induktiv erfolgen. Die Mikrowellen werden beispielsweise nach Transmission und/oder nach Reflektion empfangen.To send and receive microwaves 104 In the embodiment shown, a first and a second transmitting and receiving device 103 intended. These are, for example, each high-frequency antennas, which are coupled to a corresponding exciter, for example with an oscillator. The coupling can be done electrically and / or inductively. The microwaves are received, for example, after transmission and / or after reflection.

Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen ist nur eine einzige Sende- und Empfangseinrichtung 103 vorgesehen. Diese sendet zunächst die Mikrowellen 104 aus, die im Gehäuse 102 reflektiert werden und nachfolgend wieder von der Sende- und Empfangseinrichtung 103 empfangen werden.According to further embodiments is only a single transmitting and receiving device 103 intended. This first sends the microwaves 104 out in the case 102 be reflected and subsequently again from the transmitting and receiving device 103 be received.

Die Vorrichtung 110 ist beispielsweise Teil einer Motorsteuerung des Kraftfahrzeugs. Die Vorrichtung 110 dient unter anderem zum Auswerten der empfangenen Mikrowellen 104. Die Vorrichtung 110 ist gemäß Ausführungsbeispielen auch mit den Sensoren 106 und 109 signaltechnisch gekoppelt.The device 110 is for example part of an engine control of the motor vehicle. The device 110 Among other things, it is used to evaluate the received microwaves 104 , The device 110 is according to embodiments also with the sensors 106 and 109 signal-technically coupled.

Die Permittivität und Leitfähigkeit im Abgasbehandlungselement 100 hängt vom Beladungszustand ab, also insbesondere davon, wieviel Flüssigkeit im Modul 101 gespeichert ist. Das Modul 101 kann insbesondere sowohl Ammoniak als auch Wasser speichern beziehungsweise interagiert mit Ammoniak und Wasser.The permittivity and conductivity in the exhaust gas treatment element 100 depends on the loading condition, ie in particular how much liquid in the module 101 is stored. The module 101 In particular, both ammonia and water can store or interact with ammonia and water.

Insbesondere beruht eine Veränderung der Ausbreitung der Mikrowellen 104 im Gehäuse 102 darauf, dass die Mikrowellen mit den NH3-Molekülen und/oder Wasser beziehungsweise Feuchtigkeit in sogenannten sauren Speicherzentren auf der Moduloberfläche interagieren, da das Modul 101 aufgrund der NH3-Moleküle und/oder aufgrund des Wassers elektrisch leitfähig wird. Verliert der Katalysator also beispielsweise durch Alterung Speicherzentren, also seine Speicherfähigkeit, insbesondere seine NH3-Speicherfähigkeit, so spiegelt sich dies auch in einem verminderten Wassereinfluss wieder. Eine Beladung des Katalysators hat folglich weniger Einfluss auf die Ausbreitung der Mikrowellen 104.In particular, a change in the propagation of the microwaves 104 in the case 102 that the microwaves interact with the NH3 molecules and / or water or moisture in so-called acid storage centers on the module surface, since the module 101 due to the NH3 molecules and / or due to the water becomes electrically conductive. Thus, if the catalyst loses storage centers, for example due to aging, ie its storage capacity, in particular its NH3 storage capacity, this is also reflected in a reduced influence of water. A loading of the catalyst consequently has less influence on the propagation of the microwaves 104 ,

3 zeigt ein Verfahren zum Ermitteln eines Zustands des Abgasbehandlungselements 100, insbesondere eines Alterungszustands. 3 shows a method for determining a condition of the exhaust treatment element 100 , in particular a state of aging.

In Schritt 301 wird zunächst ein Feuchtegrad in dem Gehäuse 102 und somit in dem Modul 101 verändert. Insbesondere ist die Veränderung des Feuchtegrads bekannt. Beispielsweise wird während dem transienten Betrieb gezielt Wasser eingespritzt. Auch eine kurze Betriebsweise mit Kraftstoffüberschuss und/oder einer veränderten Abgasrückführungsrate können genutzt werden, um die definierte Feuchteveränderung herbeizuführen. Zudem wird während der Veränderung des Feuchtegrads die NH3-Menge im Abgasbehandlungselement 100 nicht außerhalb der vorgegebenen Grenzen verändert, sodass eine annähernd konstante, bekannte Menge an NH3 im Abgasbehandlungselement 100 vorliegt. Es ist auch möglich, den Schritt 301 zu starten, nachdem das Abgasbehandlungselement 100 vollständig geleert wurde und die Menge an NH3 folglich Null ist. Die Veränderung des Feuchtegrads wird gemäß Ausführungsformen beispielsweise mittels des Sensors 109 verifiziert, der beispielsweise eine Lambda-Sonde oder ein anderer Gassensor ist.In step 301 First, a degree of humidity in the housing 102 and thus in the module 101 changed. In particular, the change in the degree of moisture is known. For example, water is injected specifically during the transient operation. Even a short operation with excess fuel and / or a modified exhaust gas recirculation rate can be used to bring about the defined change in humidity. In addition, during the change in the degree of moisture, the amount of NH3 in the exhaust gas treatment element 100 not changed outside the predetermined limits, so that an approximately constant, known amount of NH3 in the exhaust gas treatment element 100 is present. It is also possible to take the step 301 to start after the exhaust treatment element 100 was completely emptied and the amount of NH3 is therefore zero. The change in the degree of moisture is according to embodiments, for example by means of the sensor 109 verified, which is for example a lambda probe or another gas sensor.

In Schritt 302, der nachfolgend zum Schritt 301 oder gleichzeitig erfolgen kann, wird die Beladungsmessung mittels Mikrowellen 104 durchgeführt. Insbesondere wird die Messung einmal vor der Veränderung des Feuchtegrads und einmal danach durchgeführt und die beiden ermittelten Signalverläufe miteinander verglichen. In Schritt 303 wird aus dem ermittelten Signalverlauf ermittelt, wie viel Feuchtigkeit das Abgasbehandlungselement 100 aufgenommen hat. Insbesondere wird verglichen, welcher Anteil der eingebrachten Feuchte von dem Abgasbehandlungselement 100 aufgenommen wurde.In step 302 following the step 301 or can be done simultaneously, the load measurement by means of microwaves 104 carried out. In particular, the measurement is performed once before the change in the degree of humidity and once after and compared the two waveforms determined. In step 303 is determined from the determined waveform, how much moisture the exhaust gas treatment element 100 has recorded. In particular, it is compared what proportion of the introduced moisture from the exhaust gas treatment element 100 has been recorded.

In Schritt 304 wird aus der mittels des Signalverlaufs ermittelten aufgenommenen Feuchte der Zustand des Abgasbehandlungselements 100 ermittelt, beispielsweise der Alterungszustand. Wenn ein vergleichsweise hoher Anteil der eingebrachten Feuchte im Abgasbehandlungselement 100 aufgenommen wurde, und sich der Signalverlauf folglich stark verändert hat, wird auf einen geringen Alterungszustand geschlossen. Wenn vergleichsweise wenig der eingebrachten Feuchte im Abgasbehandlungselement 100 gespeichert wurde, und sich der Signalverlauf folglich wenig verändert hat, wird auf einen hohen Alterungszustand geschlossen. Im hohen Alterungszustand ist insbesondere eine geringere Speicherfähigkeit des Abgasbehandlungselements 100 vorhanden.In step 304 the condition of the exhaust gas treatment element is determined from the recorded moisture determined by means of the signal curve 100 determines, for example, the state of aging. If a comparatively high proportion of the introduced moisture in the exhaust gas treatment element 100 has been recorded, and the signal has consequently changed greatly, it is concluded that there is a low degree of aging. If comparatively little of the introduced moisture in the exhaust gas treatment element 100 has been stored, and the signal has consequently changed little, is concluded that a high degree of aging. In the high state of aging is in particular a lower storage capacity of the exhaust gas treatment element 100 available.

4 zeigt ein Verfahren zum Ermitteln des Zustands des Abgasbehandlungselements 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. 4 shows a method for determining the condition of the exhaust treatment element 100 according to a further embodiment.

Im Schritt 401 wird zunächst der Feuchtegrad in dem Abgasbehandlungselement 100 erhöht. Gleichzeitig wird die Temperatur in dem Abgasbehandlungselement 100 erhöht, beispielsweise von einer ersten Temperatur 408 zu einer zweiten Temperatur 409 (5) . Beispielsweise wird bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine ausgenutzt, dass sich im Abgasbehandlungssystem 120, insbesondere im Abgasstrang 107 Wasser befindet, dass sich im Abgasbehandlungselement ablagert. Mit steigender Temperatur im Abgasbehandlungselement 100 wird diese Feuchte wieder aus dem Katalysator ausgetrieben. Somit steigt beispielsweise die Resonanzfrequenz an, wie im Signalverlauf 405 zwischen der ersten Temperatur 408 und der zweiten Temperatur 409 erkennbar ist (5).In step 401 First, the degree of moisture in the exhaust gas treatment element 100 elevated. At the same time, the temperature in the exhaust gas treatment element becomes 100 increased, for example, from a first temperature 408 to a second temperature 409 ( 5 ). For example, is used in a cold start of the engine, that in the exhaust treatment system 120 , especially in the exhaust system 107 Water is that deposits in the exhaust gas treatment element. With rising temperature in the exhaust gas treatment element 100 This moisture is expelled from the catalyst again. Thus, for example, increases the resonance frequency, as in the waveform 405 between the first temperature 408 and the second temperature 409 recognizable ( 5 ).

Je nachdem wie viel Wasser im Abgasbehandlungselement 100 gespeichert wurde, verändert sich die Resonanzfrequenz oder eines der anderen bereits genannten Parameter der Mikrowellen 104 unterschiedlich stark. Bei sich innerhalb der Grenzen nicht verändernder NH3-Beladung lässt sich somit der Zustand des Abgasbehandlungselements 100 ermitteln.Depending on how much water in the exhaust treatment element 100 has been stored, the resonance frequency or one of the other already mentioned parameters of the microwaves changes 104 different strengths. Within the limits of non-changing NH3 loading can thus be the state of the exhaust gas treatment element 100 determine.

Insbesondere lässt sich ein Zustand der Oberfläche des Moduls 100 ermitteln, da im Temperaturbereich unterhalb der zweiten Temperatur 409 das Wasser vorrangig an der Oberfläche des Moduls 100 kondensiert. Somit können beispielsweise Oberflächendefekte ermittelt werden, die aufgrund einer Überhitzung entstanden sind.In particular, a state of the surface of the module can be 100 determine, since in the temperature range below the second temperature 409 the water primarily on the surface of the module 100 condensed. Thus, for example, surface defects can be determined, which have arisen due to overheating.

Bei einem weiteren Temperaturanstieg oberhalb der zweiten Temperatur 409 wird in Schritt 403 also der Feuchtegrad in dem Abgasbehandlungselement 100 wieder reduziert. Auch hier lässt sich aus der Veränderung des Signalverlaufs 405 ermitteln, wieviel Wasser im Abgasbehandlungselement 100 gespeichert wurde, insbesondere bis stationäre Betriebspunkte 407 erreicht sind.At a further temperature rise above the second temperature 409 will be in step 403 that is, the degree of moisture in the exhaust gas treatment element 100 again reduced. Here, too, can be derived from the change in the signal curve 405 determine how much water in the exhaust gas treatment element 100 has been stored, in particular until stationary operating points 407 are reached.

In Schritt 403 lässt sich somit in Abhängigkeit von dem ermittelten Signalverlauf 405, beispielsweise im Vergleich zu gespeicherten Referenzverläufen, oder durch Vergleiche mit historischen Signalverläufen der Zustand des Abgasbehandlungselements 100 oder mehrere verschiedene Zustände des Abgasbehandlungselements 100 ermitteln.In step 403 can thus be dependent on the detected signal waveform 405 For example, compared to stored reference curves, or by comparison with historical waveforms, the condition of the exhaust treatment element 100 or several different states of the exhaust treatment element 100 determine.

Das temperaturabhängige Wasserspeicherverhalten des Abgasbehandlungselements 100 lässt sich aus der Aufheizkurve und dem korrespondierenden Signalverlauf 405 ableiten.The temperature-dependent water storage behavior of the exhaust gas treatment element 100 can be calculated from the heating curve and the corresponding signal curve 405 derived.

Insbesondere zeigen unterschiedliche Speicherzentren des Moduls 101 zu unterschiedlichen Temperaturen eine erhöhte Wasserdesorption, die charakteristisch für den Katalysator und seinen Alterungszustand ist. Somit können abhängig von der Temperatur der Zustand der unterschiedlichen Speicherzentren ermittelt werden.In particular, show different memory centers of the module 101 at different temperatures an increased water desorption, which is characteristic of the catalyst and its state of aging. Thus, depending on the temperature of the state of the different storage centers can be determined.

Auch bei einem Warmstart können Unterschiede in der Aufnahme von Feuchtigkeit ermittelt werden. Bei einem Warmstart wird ein Signalverlauf 406 ermittelt, der in Abhängigkeit der aufgenommenen Feuchte beispielsweise bei unterschiedlichen Resonanzfrequenzen liegt.Even with a warm start, differences in the absorption of moisture can be determined. A warm start will be a signal waveform 406 determined, depending on the recorded moisture, for example, at different resonance frequencies.

Die Abgasfeuchte und absolute Wassermenge im Abgasstrang 107 ist beispielsweise während der Aufwärmphase zwischen der ersten Temperatur 408 und der zweiten Temperatur 409 mittels der Lambdasonde 109, einem Massenflusssensor und/oder einem Temperatursensor ermittelbar. Beispielsweise liegen die erste Temperatur 408 und die zweite Temperatur 409 höher als in 5 eingezeichnet. Beispielsweise liegt die erste Temperatur 408 bei etwa 100 °C und die zweite Temperatur 409 liegt zwischen 105 °C und 200 °C, beispielsweise bei etwa 160 °C.The exhaust gas humidity and absolute amount of water in the exhaust system 107 is, for example, during the warm-up phase between the first temperature 408 and the second temperature 409 by means of the lambda probe 109 , a mass flow sensor and / or a temperature sensor can be determined. For example, the first temperature 408 and the second temperature 409 higher than in 5 located. For example, the first temperature is 408 at about 100 ° C and the second temperature 409 is between 105 ° C and 200 ° C, for example at about 160 ° C.

Das temperaturabhängige Hochfrequenzsignal mit dem Signalverlauf 405 enthält zusätzlich Informationen über das Taupunktverhalten. Insbesondere nachdem das lokale Maximum in etwa bei der zweiten Temperatur 409 überschritten wurde oder wenn die stationären Betriebspunkte 407 erreicht sind, kann davon ausgegangen werden, dass sämtliches Kaltstartwasser oder anderes Wasser im Abgasstrang 107 verdampft wurde. Folglich können nachfolgend Sensoren wie der Sensor 106 aktiviert werden, beispielsweise beheizt, die ansonsten in Kontakt mit Wasser beschädigt werden könnten.The temperature-dependent high-frequency signal with the waveform 405 additionally contains information about the dew point behavior. In particular, after the local maximum at about the second temperature 409 has been exceeded or if the stationary operating points 407 are reached, it can be assumed that all cold start water or other water in the exhaust system 107 was evaporated. Consequently, sensors such as the sensor can subsequently be used 106 be activated, for example, heated, which could otherwise be damaged in contact with water.

6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln des Abgasbehandlungselements 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. 6 shows a flowchart of a method for determining the exhaust gas treatment element 100 according to a further embodiment.

In Schritt 601 wird die Brennkraftmaschine 105 abgeschaltet. Nachfolgend verringert sich die Temperatur im Abgasbehandlungselement 100. Die NH3-Beladung bleibt konstant und der Katalysator kühlt ab.In step 601 becomes the internal combustion engine 105 off. Subsequently, the temperature in the exhaust gas treatment element decreases 100 , The NH3 loading remains constant and the catalyst cools.

In Schritt 602 nimmt das Abgasbehandlungselement 100 während der abnehmenden Temperatur die im Abgasstrang 107 enthaltene Feuchte auf. Im weiteren Verlauf diffundiert Umgebungsfeuchte vom Abgasendrohr 108 zum Abgasbehandlungselement 100, das die weitere Feuchte zumindest teilweise aufnimmt. Somit lässt sich eine temperaturabhängige Wassereinspeicherung des Abgasbehandlungselements 100 ermitteln.In step 602 takes the exhaust treatment element 100 during the decreasing temperature in the exhaust system 107 contained moisture on. In the course of ambient humidity diffused from the exhaust pipe 108 to the exhaust treatment element 100 , which at least partially absorbs the further moisture. Thus, a temperature-dependent water storage of the exhaust gas treatment element can be 100 determine.

In Schritt 603 wird der Signalverlauf der empfangenen Mikrowellen 104 ausgewertet. In Abhängigkeit der von dem Katalysator 100 aufgenommenen Feuchte verändert sich der Signalverlauf, da die Leitfähigkeit mit steigender Aufnahme von Feuchtigkeit erhöht wird. Folglich wird das Mikrowellensignal mit steigender Aufnahme von Feuchtigkeit stärker gedämpft. Insbesondere wird die Feuchte im Abgasstrang 107 und die Umgebungsfeuchte mittels weiterer Sensoren wie einem Feuchtesensor und/oder einem Temperatursensor ermittelt, um festzustellen, wie viel Feuchte theoretisch von dem Abgasbehandlungselement 100 aufgenommen werden könnte. Wenn viel der Feuchte aufgenommen wurde, wird auf einen geringen Alterungszustand geschlossen. Wenn wenig der vorhandenen Feuchte aufgenommen wurde, wird auf eine geringere Speicherfähigkeit des Abgasbehandlungselements 100 und damit einen hohen Alterungszustand geschlossen.In step 603 becomes the waveform of the received microwaves 104 evaluated. Depending on the catalyst 100 recorded moisture changes the waveform, because the conductivity is increased with increasing absorption of moisture. As a result, the microwave signal is more attenuated as the absorption of moisture increases. In particular, the moisture in the exhaust system 107 and the ambient humidity determined by means of other sensors such as a humidity sensor and / or a temperature sensor to determine how much moisture theoretically from the exhaust gas treatment element 100 be recorded could. When much of the moisture has been absorbed, a low degree of aging is assumed. If a little of the existing moisture was absorbed, is on a lower storage capacity of the exhaust gas treatment element 100 and thus concluded a high degree of aging.

Zusätzlich zur Ermittlung der Katalysatoralterung werden die Informationen gemäß Ausführungsbeispielen genutzt, um das Sensorsignalverhalten zu ermitteln und gegebenenfalls zu kalibrieren. Beispielsweise kann ein Nullpunkt für die NH3-Beladung neu gesetzt werden, wenn bekannt ist, dass das Abgasbehandlungselement 100 vollständig von Ammoniak befreit wurde. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, die Alterungseffekte beispielsweise in der Vorrichtung 120 zu hinterlegen und beim Zumessen von Ammoniak in den Abgasstrang 107 zu berücksichtigen.In addition to determining the catalyst aging, the information according to exemplary embodiments is used to determine the sensor signal behavior and, if necessary, to calibrate it. For example, a zero point for the NH3 loading can be reset if it is known that the exhaust gas treatment element 100 was completely freed from ammonia. Alternatively or additionally, it is possible for the aging effects, for example, in the device 120 to deposit and when metering ammonia in the exhaust system 107 to take into account.

Das anmeldungsgemäße Verfahren nutzt folglich die Feuchteabhängigkeit des Mikrowellensignals, insbesondere die Feuchtigkeitsabhängigkeit der Frequenz, der Amplitude, der Güte, der Phase, der Ausbreitungsgeschwindigkeit, der Mittelwerte der jeweiligen Größen und/oder weiterer statistisch ableitbarer Werte der Grundparameter in Transmissions- und/oder Reflexionsmessung unter Betrachtung eines oder mehrerer Streuparameter, um auf den Alterungszustand eines Abgasbehandlungselements 100 zu schließen, insbesondere auf den Alterungszustand eines SCR-Abgaskatalysators. Dies beinhaltet beispielsweise eine NH3-Speicherfähigkeit und/oder ein Mikrowellensignalverhalten. In Abhängigkeit der ermittelten NH3-Speicherfähigkeit wird beispielsweise eine NH3-Zielbeladung angepasst. In Abhängigkeit des ermittelten Mikrowellensignalverhaltens wird beispielsweise das Mikrowellensensorsignal nachkalibriert. Beispielsweise wird eine Feuchtigkeitsveränderung im Abgas ausgenutzt, die während des herkömmlichen Betriebs der Brennkraftmaschine 105 auftritt. Alternativ oder zusätzlich wird die Feuchtigkeitsveränderung im Abgas gezielt hervorgerufen. Die NH3-Beladung im Abgasbehandlungselement 100 wird dabei annähernd konstant gehalten. The method according to the application therefore uses the moisture dependency of the microwave signal, in particular the moisture dependence of the frequency, the amplitude, the quality, the phase, the propagation velocity, the average values of the respective quantities and / or further statistically derivable values of the basic parameters in transmission and / or reflection measurement Viewing one or more scattering parameters to account for the aging condition of an exhaust treatment element 100 in particular the aging state of an SCR catalytic converter. This includes, for example, an NH3 storage capability and / or a microwave signal behavior. Depending on the determined NH3 storage capacity, for example, an NH3 target load is adjusted. Depending on the detected microwave signal behavior, for example, the microwave sensor signal is recalibrated. For example, a change in humidity in the exhaust gas is used during the conventional operation of the internal combustion engine 105 occurs. Alternatively or additionally, the moisture change in the exhaust gas is specifically caused. The NH3 loading in the exhaust gas treatment element 100 is kept almost constant.

Alternativ oder zusätzlich wird das Kaltstartsignalverhalten und/oder das Warmstartsignalverhalten mit der Katalysatoraufheizkurve genutzt. Beim Kaltstart wird der Katalysator 100 erhöht mit Startwasser beaufschlagt und dieses durch Aufheizen 100 temperaturabhängig wieder aus dem Katalysator entfernt. Die temperaturabhängige Wassereinspeicherung und -ausspeicherung wird gemäß Ausführungsbeispielen zusätzlich für die Taupunktfreigabe weiterer Sensoren wie dem Sensor 106 verwendet.Alternatively or additionally, the cold start signal behavior and / or the warm start signal behavior with the Katalysatoraufheizkurve is used. During cold start, the catalyst 100 increased charged with starting water and this by heating 100 Temperature dependent again removed from the catalyst. The temperature-dependent water storage and -ausspeicherung is according to embodiments in addition to the dew-point release of other sensors such as the sensor 106 used.

Alternativ oder zusätzlich wird das Abkühlverhalten und Feuchtespeicherverhalten nach Abschalten der Brennkraftmaschine 105 verwendet. Die NH3-Beladung bleibt dabei konstant und im Abgasstrang 107 enthaltende und vom Endrohr 108 zum Katalysator 100 diffundierende Feuchte interagiert mit dem Katalysator 100. Mit abnehmender Temperatur wird mehr Wasser auf dem Modul 101 eingespeichert und ermöglicht so eine temperaturabhängige Wassereinspeicherkurve. Zudem ist auch möglich, im Schubbetrieb eine Temperatur- und Feuchtereduktion zu erreichen.Alternatively or additionally, the cooling behavior and moisture storage behavior after switching off the internal combustion engine 105 used. The NH3 loading remains constant and in the exhaust system 107 containing and from the tailpipe 108 to the catalyst 100 diffusing moisture interacts with the catalyst 100 , As the temperature decreases, more water will be on the module 101 stored and thus enables a temperature-dependent water storage curve. In addition, it is also possible to achieve a reduction in temperature and humidity during overrun.

Gemäß Ausführungsbeispiel wird bei unterschiedlichen Temperaturbereichen auf unterschiedliche Alterungsmechanismen geschlossen. Beispielsweise liefert bei Temperaturen von unter 100° C die Wasserreaktion Informationen zu Oberflächeneffekten wie beispielsweise Passivierung durch Ascheanteile, Oberflächenverluste durch Sinterung oder ähnliche Veränderungen an der Oberfläche des Moduls 101. Beispielsweise bei Temperaturen über 100° C liefert die Wasserreaktion Informationen zu in Säurezentren und/oder katalytisch aktiven Zentren des Moduls 101, woraus sich beispielsweise die NH3-Einspeicherfähigkeit ableiten lässt.According to the embodiment, different aging mechanisms are used at different temperature ranges. For example, at temperatures below 100 ° C, the water reaction provides information on surface effects such as ash passivation, sintering surface losses, or similar surface modulus changes 101 , For example, at temperatures above 100 ° C, the water reaction provides information on acid sites and / or catalytically active sites of the module 101 , from which, for example, the NH3 Einspeicherfähigkeit can be derived.

Aus den unterschiedlichen Zuständen, die in den unterschiedlichen Temperaturbereichen ermittelt werden, lässt sich die Genauigkeit der Alterungsbestimmung erhöhen und verschiedene Alterungsmechanismen differenzieren. Die unterschiedlichen beschriebenen Ausführungsbeispiele des Verfahrens, beispielsweise wie im Hinblick mit 3, 4 und 5 sowie 6 erläutert, können in beliebiger Kombination kombiniert werden, um die Alterungsbestimmung also die Ermittlung des Zustands des Abgasbehandlungselements 100 genauer ermitteln zu können.From the different states, which are determined in the different temperature ranges, the accuracy of the aging determination can be increased and different aging mechanisms differentiated. The different described embodiments of the method, for example, as in terms of 3 . 4 and 5 6 and 6, can be combined in any combination to the aging determination so the determination of the state of the exhaust gas treatment element 100 be able to determine more accurately.

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Claims (10)

Verfahren zum Ermitteln eines Zustands eines Abgasbehandlungselements (100) für ein Kraftfahrzeug, umfassend: - Verändern eines Feuchtegrads in einem Gehäuse (102) des Abgasbehandlungselements (100), - Aussenden von Mikrowellen (104) in das Gehäuse (102) während der Beladungszustand des Abgasbehandlungselements (100) innerhalb vorgegebener Grenzen gleich bleibt und nachdem sich der Feuchtegrad verändert hat, - Empfangen von Mikrowellen (104) in Antwort auf das Aussenden, - Ermitteln eines Signalverlaufs (405; 406; 407) der empfangenen Mikrowellen (104), - Ermitteln des Zustands des Abgasbehandlungselements (100) in Abhängigkeit von dem ermittelten Signalverlauf (405; 406; 407) .A method of determining a condition of an exhaust treatment element (100) for a motor vehicle, comprising: Changing a degree of humidity in a housing (102) of the exhaust gas treatment element (100), Emitting microwaves (104) into the housing (102) while the loading state of the exhaust gas treatment element (100) remains the same within predetermined limits and after the degree of humidity has changed, Receiving microwaves (104) in response to the broadcast, Determining a signal course (405, 406, 407) of the received microwaves (104), - Determining the state of the exhaust gas treatment element (100) in dependence on the detected signal waveform (405; 406; 407). Verfahren nach Anspruch 1, umfassend: - Erhöhen des Feuchtegrads um einen vorgegebenen Wert während des Betriebs des Kraftfahrzeugs.Method according to Claim 1 comprising: - increasing the degree of humidity by a predetermined value during operation of the motor vehicle. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, umfassend: - Aussenden der Mikrowellen (104) in das Gehäuse (102) während sich eine Temperatur in dem Gehäuse (102) monoton verändert.Method according to Claim 1 or 2 comprising: emitting the microwaves (104) into the housing (102) while a temperature in the housing (102) varies monotonically. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend: - Erhöhen des Feuchtegrads beginnend bei einer ersten Temperatur (408) in dem Gehäuse (102), und nachfolgend - Verringern des Feuchtegrads ab einer zweiten Temperatur (409), wobei die erste Temperatur (408) geringer ist als die zweite Temperatur (409).Method according to one of Claims 1 to 3 comprising: - increasing the degree of humidity starting at a first temperature (408) in the housing (102), and subsequently - decreasing the degree of humidity from a second temperature (409), the first temperature (408) being less than the second temperature ( 409). Verfahren nach Anspruch 4, umfassend: - Ermitteln eines ersten Zustands des Abgasbehandlungselements (100) in Abhängigkeit von dem ermittelten Signalverlauf (405; 406; 407), der mit einem Temperaturbereich zwischen der ersten (408) und der zweiten (409) Temperatur korrespondiert, - Ermitteln eines zweiten Zustands des Abgasbehandlungselements (100) in Abhängigkeit von dem ermittelten Signalverlauf (405; 406; 407), der mit einem Temperaturbereich oberhalb der zweiten Temperatur (409) korrespondiert.Method according to Claim 4 comprising: - determining a first state of the exhaust treatment element (100) in response to the detected waveform (405; 406; 407) corresponding to a temperature range between the first (408) and second (409) temperatures, - determining a second one State of the exhaust gas treatment element (100) as a function of the determined signal profile (405; 406; 407), which corresponds to a temperature range above the second temperature (409). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend: - Erhöhen des Feuchtegrads während sich die Temperatur in dem Gehäuse verringert, - Ermitteln des Signalverlaufs (405; 406; 407) in Abhängigkeit von der sich verringernden Temperatur.Method according to one of Claims 1 to 5 comprising: - increasing the degree of humidity while the temperature in the housing is decreasing; - determining the waveform (405; 406; 407) as a function of the decreasing temperature. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend: - Aktivieren eines Sensors (106) in Abhängigkeit des ermittelten Signalverlaufs (405; 406; 407).Method according to one of Claims 1 to 6 comprising: activating a sensor (106) as a function of the determined signal profile (405; 406; 407). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend: - Kalibrieren des Abgasbehandlungselements (100) in Abhängigkeit von dem ermittelten Zustand.Method according to one of Claims 1 to 7 comprising: calibrating the exhaust treatment element (100) in dependence on the determined state. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das Ermitteln des Zustands umfasst: - Ermitteln einer Ammoniakspeicherfähigkeit eines Katalysators.Method according to one of Claims 1 to 8th wherein determining the condition comprises: determining an ammonia storage capability of a catalyst. Vorrichtung, die ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen.Device which is adapted to a method according to one of Claims 1 to 9 perform.
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