DE102018201391A1

DE102018201391A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln eines Zustands einer Mikrowellenantenne eines Abgasbehandlungselements für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102018201391A1
Application number: DE102018201391.8A
Authority: DE
Inventors: Katharina Burger; Willibald Reitmeier; Markus Hien; Markus Dietrich; Daniel Luszek; Johannes Ante
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2018-01-30
Filing date: 2018-01-30
Publication date: 2019-08-01
Anticipated expiration: 2038-01-31
Also published as: WO2019149552A1; DE102018201391B4

Abstract

Ein Verfahren zum Ermitteln eines Zustands einer Mikrowellenantenne (103) eines Abgasbehandlungselements (100) für ein Kraftfahrzeug umfasst:- Vorgeben eines Frequenzbereichs (200), der für den Zustand der Mikrowellenantenne (103) repräsentativ ist,- Aussenden von Mikrowellen (104) in ein Gehäuse (102) des Abgasbehandlungselements (100),- Empfangen von Mikrowellen (104) in Antwort auf das Aussenden,- Ermitteln einer Änderung eines Signalverlaufs (201) der empfangenen Mikrowellen (104) in dem vorgegebenen Frequenzbereich (200),- Ermitteln des Zustands der Mikrowellenantenne (103) in Abhängigkeit von der ermittelten Änderung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Zustands einer Mikrowellenantenne eines Abgasbehandlungselements für ein Kraftfahrzeug. Die Anmeldung betrifft weiterhin eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, ein entsprechendes Verfahren auszuführen.
Kraftfahrzeuge mit Otto- oder Dieselbrennkraftmaschinen oder Gasmotor benötigen zur Einhaltung der gesetzlichen Emissionsgrenzwerte diverse Komponenten zur Abgasnachbehandlung. Hierzu zählen unter anderem der Dreiwegekatalysator, der Dieseloxidationskatalysator, der Stickoxidspeicherkatalysator, der SCR-Katalysator (Selektive Katalytische Reduktion), der Diesel- und Ottopartikelfilter und weitere Systeme. Mehrere Elemente können auch kombiniert werden, beispielsweise ein Partikelfilter mit SCR-Beschichtung (SDPF). Beladungszustände eines Systems zur Abgasbehandlung sind mittels Mikrowellen ermittelbar. Hierfür werden Mikrowellen mittels einer Mikrowellenantenne in ein Gehäuse des Abgasbehandlungselements eingebracht.
Es ist wünschenswert, ein Verfahren zum Ermitteln eines Zustands einer Mikrowellenantenne eines Abgasbehandlungselements für ein Kraftfahrzeug anzugeben, das ein verlässliches Ermitteln ermöglicht. Weiterhin ist es wünschenswert, eine Vorrichtung anzugeben, die ein verlässliches Ermitteln ermöglicht.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Zustands einer Mikrowellenantenne eines Abgasbehandlungselements für ein Kraftfahrzeug sowie eine korrespondierende Vorrichtung, die ausgebildet ist, das Verfahren durchzuführen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird ein Frequenzbereich vorgegeben, der für den Zustand der Mikrowellenantenne repräsentativ ist. Mikrowellen werden in ein Gehäuse des Abgasbehandlungselements ausgesandt. Mikrowellen werden in Antwort auf das Aussenden empfangen. Eine Änderung eines Signalverlaufs der empfangenen Mikrowellen in dem vorgegebenen Frequenzbereich wird ermittelt. Der Zustand der Mikrowellenantenne wird in Abhängigkeit von der ermittelten Änderung ermittelt.
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 SCR-Katalysator. Auch andere Filter und Katalysatoren sind möglich.
Die elektromagnetischen Eigenschaften innerhalb des Gehäuses werden durch Materialveränderungen oder Materialeinbringungen beeinflusst. Beispielsweise die Einlagerung von Molekülen oder Partikeln wie Rußpartikel oder NH3 in dem Gehäuse führt zu einer höheren Polarisation und Dämpfung und damit zu einer höheren Halbwertsbreite, niedrigeren Frequenz, Gütefaktor Q und Amplitude sowie zu einer Änderungen in Phase und Laufzeit der Mikrowellen. Somit ist aus einer Änderung bei den empfangenen Mikrowellen beispielsweise ein Füllstand des Abgasbehandlungselements ermittelbar.
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 Füllstands des Abgasbehandlungselements verwendet und beispielsweise mit Betriebsparametern des Fahrzeugs kombiniert, beispielsweise eine Umgebungstemperatur, eine Feuchte, eine Abgastemperatur, ein Signal eines Gassensors, wie beispielsweise einer Lambdasonde und/oder eines NOX-Sensors.
Auch bei der Antenne sind Änderungen der dielektrischen Eigenschaften möglich, die zu einer Fehlfunktion der Mikrowellenantenne führen können. Andererseits sind Fehlfunktionen der Mikrowellenantenne auf Materialeinlagerungen und/oder Materialschwund zurückzuführen. Dies kann beispielsweise die Messfähigkeit des Systems beeinträchtigen.
Beispielsweise weist die Mikrowellenantenne ein keramisches Material auf. Einlagerungen von Molekülen oder Partikeln in diesem keramischen Material führen beispielsweise zu einer höheren Dämpfung in der Antenne, und damit zu einer höheren Halbwertsbreite, niedrigeren Frequenz, Güte und Amplitude sowie zu einer Änderung in Phase und Laufzeit der Mikrowellen. Bei Materialschwund des keramischen Materials ist der Effekt genau umgekehrt.
Eine fehlerhafte Funktion der Mikrowellenantenne kann zu einer Beeinträchtigung oder einem Ausfall des Messsystems führen, das den Füllstand des Abgasbehandlungselements ermitteln soll. Daher ist im Fahrzeugbetrieb eine entsprechende Diagnose der Funktionsfähigkeit beziehungsweise des Zustands der Mikrowellenantenne nutzbringend.
Im Frequenzspektrum der Mikrowellen treten in dem vorgegebenen Frequenzbereich Resonanzen auf, die maßgeblich von den dielektrischen Eigenschaften der Mikrowellenantenne abhängen, insbesondere von den dielektrischen Eigenschaften des Materials innerhalb der Mikrowellenantenne. Die Mikrowellenantenne ist beispielsweise als Stiftkoppler ausgeführt. Beispielsweise ändern sich die dielektrischen Eigenschaften durch Wasseranlagerung oder Rußanlagerung. Auch eine Zerstörung des Dielektrikums in der Mikrowellenantenne ist möglich, beispielsweise ein Abbröseln der Keramik. Dies verändert die Messfähigkeit des Messsystems. Die Änderungen der dielektrischen Eigenschaften der Mikrowellenantenne sind mittels dem Ermitteln der Änderung des Signalverlaufs ermittelbar. Somit ist es möglich, den Zustand der Mikrowellenantenne zu ermitteln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird eine Änderung der Resonanzfrequenz ermittelt. Alternativ oder zusätzlich wird eine Änderung der Amplitude ermittelt. Alternativ oder zusätzlich wird eine Änderung einer mittleren Verstärkung ermittelt. Alternativ oder zusätzlich wird eine Änderung einer Güte ermittelt. Alternativ oder zusätzlich wird eine Änderung einer Lauflänge ermittelt, also insbesondere eine Änderung in der Phase und der Laufzeit der Mikrowellen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird ein weiterer Frequenzbereich vorgegeben. Der weitere Frequenzbereich ist repräsentativ ist für einen Füllstand des Abgasbehandlungselements. Der Frequenzbereich und der weitere Frequenzbereich unterscheiden sich voneinander. Aus einer Veränderung des Signalverlaufs in dem weiteren Frequenzbereich wird auf eine Änderung im Füllstand des Abgasbehandlungselements geschlossen. Aus einer Veränderung des Signalverlaufs in dem vorgegebenen Frequenzbereich wird auf eine Veränderung des Zustands der Mikrowellenantenne geschlossen. Somit ist eine Veränderung des Zustands der Mikrowellenantenne von einer Veränderung des Füllstands des Abgasbehandlungselements unterscheidbar. Es wird zwischen Resonanzfrequenzen unterschieden, die aufgrund einer Anlagerung von Material in dem Abgasbehandlungselement verändert werden, und Resonanzfrequenzen, die sich aufgrund von einer Materialveränderung der Mikrowellenantenne ändern. Die Lage des Frequenzbereichs und die Lage des weiteren Frequenzbereichs werden beispielsweise empirisch ermittelt. Auch ein Vorgeben mittels einer simulatorischen Ermittlung ist möglich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird ein Bereich für die Änderung des Signalverlaufs vorgegeben, innerhalb dessen der Zustand der Mikrowellenantenne als funktionierend ermittelt wird. Der Zustand wird als fehlerhaft ermittelt, wenn die Änderung außerhalb des Bereichs ist. Der Bereich ist somit ein Toleranzbereich, innerhalb dessen sich der Signalverlauf herkömmlich befindet. Außerhalb des Toleranzbereichs kann auf eine Fehlfunktion der Mikrowellenantenne geschlossen werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird ein Parameter des Abgases ermittelt. Der Bereich wird in Abhängigkeit von dem Parameter vorgegeben. Somit ist die Lage des Bereichs, also beispielsweise des Toleranzbereichs, von Einflussfaktoren wie Temperatur und/oder Feuchte und/oder anderen Abgasparametern abhängig. Dadurch lässt sich präzise auf den Zustand der Mikrowellenantenne schließen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden mehrere Bereiche für die Änderung vorgegeben, innerhalb derer der Zustand als fehlerhaft ermittelt wird. Eine Art des fehlerhaften Zustands wird in Abhängigkeit von dem Bereich ermittelt, in dem die Änderung ermittelt wird. Beispielsweise wird in einem ersten Bereich, der nahe an dem Bereich liegt, in dem die Mikrowellenantenne funktionsfähig arbeitet, zunächst versucht, den funktionsfähigen Zustand der Mikrowellenantenne wieder herzustellen, beispielsweise durch Freibrennen der Mikrowellenantenne. In einem Bereich, der weiter von dem Bereich beabstandet ist, in dem die Antenne funktionsfähig ist, wird beispielsweise eine Fehlermeldung an die Motorsteuerung ausgegeben, sodass der Betrieb des Kraftfahrzeugs entsprechend geändert werden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird eine Mehrzahl von unterschiedlichen fehlerhaften Zuständen vorgegeben. In Abhängigkeit von der ermittelten Änderung wird einer der fehlerhaften Zustände ermittelt. Beispielsweise wird bei einer Erhöhung der Resonanzfrequenz auf einen Materialverlust bei der Mikrowellenantenne geschlossen. Bei einer Reduzierung einer Resonanzfrequenz wird auf eine Ablagerung oder Einlagerung von Material in der Mikrowellenantenne geschlossen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine Geometrie der Mikrowellenantenne veränderbar, um den vorgegebene Frequenzbereich zu verändern. Insbesondere weist die Mikrowellenantenne ein variables Antennendesign auf, um gezielt Resonanzfrequenzen innerhalb der Mikrowellenantenne auftreten zu lassen. Der Frequenzbereich wird beispielsweise in Abhängigkeit von dem Abgasbehandlungselement verändert. Somit ist die Mikrowellenantenne an Veränderungen des Abgasbehandlungselements anpassbar, beispielsweise zur Initialanpassung an das Abgasbehandlungselement oder zur Anpassung an Veränderungen aufgrund des Alters. Somit ist es möglich, dass beispielsweise stets Frequenzen ausgesandt und/oder empfangen werden können, die außerhalb des Frequenzbereichs liegen, der dem Füllstand des Abgasbehandlungselements zugeordnet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Vorgehen des Frequenzbereichs ein Aussenden und Empfangen von Mikrowellen unterschiedlicher Frequenzen. Ein sich dadurch ausbildendes elektrisches Feld wird ermittelt. Der Frequenzbereich wird so vorgegeben, dass sich in dem Frequenzbereich ein Maximum des elektrischen Feldes innerhalb der Mikrowellenantenne ausbildet. Somit ist eine Veränderung der dielektrischen Eigenschaften der Mikrowellenantenne mittels der Mikrowellen detektierbar.
Weitere Vorteile, Merkmale und Weiterbildungen ergeben sich aus den nachfolgenden, in Verbindung mit den Figuren erläuterten Beispielen. Gleiche, gleichartige und gleichwirkende Elemente können darin mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Abgasbehandlungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Darstellung einer Ausbildung eines elektrischen Felds gemäß einem Ausführungsbeispiel,
3 eine schematische Darstellung einer Ausbildung eines elektrischen Felds gemäß einem Ausführungsbeispiel,
4 eine schematische Darstellung von Signalverläufen gemäß einem Ausführungsbeispiel,
5 eine schematische Darstellung von Signalverläufen gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
6 eine Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.

1 zeigt ein Abgasbehandlungselement 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Abgasbehandlungselement 100 ist insbesondere Teil eines Abgasbehandlungssystems 120, auch Abgasnachbehandlungssystem genannt. Das Abgasbehandlungselement 100 ist beispielsweise ein Katalysator, ein Filter oder eine Kombination aus einem Katalysator und einem Filter, insbesondere einem Partikelfilter.
In einem metallischen Gehäuse 102 des Abgasbehandlungselements 100 ist ein Abgasbehandlungsmodul 101 angeordnet. Das Abgasbehandlungsmodul 101 dient beispielsweise zum Speichern von Ammoniak oder zum Filtern von Partikeln wie Rußpartikeln. Abgas 105 aus einer nicht explizit dargestellten Brennkraftmaschine wird in das Abgasbehandlungselement 100 eingeführt. Das Abgasbehandlungselement 100 dient beispielsweise zum Reinigen des Abgases 105 von Emissionen. Nachfolgend wird das Verfahren insbesondere am Beispiel eines Rußpartikelfilters näher erläutert.
Während des Betriebs lagern sich Ruß und Asche im Modul 101 an. Bei einem bestimmten Beladungszustand muss der Filter regeneriert beziehungsweise gereinigt werden, beispielsweise thermisch freigebrannt werden. Der Beladungszustand kann mittels Hochfrequenztechnik 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 GHz bis 2 GHz verwendet. Auch andere Frequenzbereiche sind möglich.
Zum Senden oder Empfangen der Mikrowellen 104 in das Gehäuse 102, das insbesondere als Hohlraumresonator wirkt, sind im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Mikrowellenantennen 103 vorgesehen. Diese sind beispielsweise jeweils Hochfrequenzantennen, die mit einem entsprechenden Anreger gekoppelt sind, beispielsweise einem Oszillator. Die Kopplung kann elektrisch und/oder induktiv erfolgen. Die Mikrowellen werden beispielsweise nach Transmission und/oder nach Reflexion empfangen.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen ist nur eine einzige Mikrowellenantenne 103 vorgesehen. Diese sendet zunächst die Mikrowellen 104 aus, die im Gehäuse 102 reflektiert und nachfolgend wieder von der Mikrowellenantenne 103 empfangen werden.
Eine Vorrichtung 110 ist vorgesehen. Die Vorrichtung 110 ist beispielsweise Teil einer Motorsteuerung des Kraftfahrzeugs. Die Vorrichtung 110 dient unter anderem zum Auswerten der empfangenen Mikrowellen 104.
Mit einer Beladung des Moduls 101 ändern sich auch die dielektrischen Eigenschaften innerhalb des Gehäuses 102. Beispielsweise sinken die Resonanzfrequenz, die Amplitude und/oder die Güte und die Halbwertsbreite wird größer, da die Mikrowellen in Inneren des Gehäuses 102 stärker gedämpft werden. Auch eine Änderung in Phase und Laufzeit der Mikrowellen 104 ist selektierbar. Hieraus ist auf einen Füllstand des Moduls 101 schließbar.
2 zeigt schematisch eine Ausbreitung eines elektrischen Feldes 106 im Inneren des Gehäuses 102. Frequenzen in einem Frequenzbereich 205 (4) werden ausgesandt, sodass sich ein Maximum 107 im Inneren Bereich des Gehäuses 102 ausbildet, insbesondere im Bereich des Moduls 101. In diesem Frequenzbereich 205 bedeutet eine Änderung bei den Wellenmoden beispielsweise der Resonanzfrequenz eine Änderung des Füllstands des Moduls 101.
Wie schematisch in 3 dargestellt, können auch Mikrowellen in einem Frequenzbereich 200 (4) ausgesandt werden, sodass sich das Maximum 107 in der Mikrowellenantenne 103 ausbildet. Änderungen bei den Wellenmoden dieses Maximums 107, beispielsweise eine Änderung der Resonanzfrequenz, sind somit repräsentativ für eine Änderung der dielektrischen Eigenschaften der Mikrowellenantenne 103. Somit lässt sich auf eine Einlagerung von Molekülen oder Partikeln beispielsweise in dem keramischen Material der Mikrowellenantenne 103 schließen oder auf einen Materialschwund beispielsweise des keramischen Materials der Mikrowellenantenne 103.
4 zeigt an einem Signalverlauf 201, dass im Frequenzspektrum in einem Frequenzbereich 205 ein Resonanzpeak 206 auftritt. Eine Veränderung dieses Resonanzpeaks, beispielsweise eine Verschiebung zum Resonanzpeak 207, ist repräsentativ für eine Veränderung des Füllstands des Moduls 101, beispielsweise eine Erhöhung des Füllstands.
Ein weiterer Resonanzpeak 202 tritt im Frequenzbereich 200 auf. Der Frequenzbereich 200 ist insbesondere unterschiedlich zum Frequenzbereich 205. Insbesondere überlappen die beiden Frequenzbereiche 200 und 205 nicht.
Der Resonanzpeak 202 ist maßgeblich von den dielektrischen Eigenschaften des Materials innerhalb der Mikrowellenantenne 103 abhängig. Da die Resonanzpeaks 202 und 206 in den unterschiedlichen Frequenzbereichen 200 und 205 liegen, ist gut zu unterscheiden zwischen einer Veränderung im Füllstand des Abgasbehandlungselements 100 und einer Veränderung der Mikrowellenantenne 103. Eine Veränderung der Frequenz des Resonanzpeaks 206 zum Resonanzpeak 207 spiegelt eine Anlagerung in dem Modul 101 wieder. Dies ist unterscheidbar von einer Veränderung des Resonanzpeaks 202, die von einer Materialveränderung der Mikrowellenantenne 103 verändert wird.
Der Signalverlauf 201 ist beispielsweise das Reflexionsspektrum eines ordnungsgemäß arbeitenden Abgasbehandlungssystems 120. Es treten nur Frequenzverschiebungen im Bereich 205 auf, beispielsweise bedingt durch eine Beladung und/oder eine Änderung der Temperatur, ausschließlich bei den Resonanzpeaks 206, 207, die sich innerhalb des Gehäuses 102 ausbilden. Bei normal funktionsfähiger Mikrowellenantenne 103 ändert sich der Resonanzpeak 202 nicht. Eine etwaige Änderung aufgrund von Temperatureinflüssen wird beispielsweise mittels geeigneter Software ausgeglichen.
5 zeigt den Signalverlauf 201 bei verschiedenen Fehlern an der Mikrowellenantenne 103. Der Beladungszustand des Moduls 101 bleibt unverändert, wie sich aus dem unveränderten Signalpeak 206 im Bereich 205 ermitteln lässt. Bei einem fehlerhaften Zustand der Mikrowellenantenne 103 wird ausschließlich der Frequenzpeak 202 im Frequenzbereich 200 beeinflusst, der durch eine im Antenneninneren ausgebildete Resonanz verursacht wird.
Innerhalb des Frequenzbereichs 200 wird ein Bereich 208 festgelegt. Befindet sich der Resonanzpeak 202 im Bereich 208, der auch als Toleranzbereich bezeichnet werden kann, wird auf eine normal funktionsfähige Mikrowellenantenne 103 geschlossen. Verschiebt sich der Resonanzpeak nach außerhalb des Bereichs 208, also beispielsweise zum Resonanzpeak 203 oder zum Resonanzpeak 204, wird auf eine fehlerhafte Mikrowellenantenne 103 geschlossen.
Die Lage und Größe des Bereichs 208 ist beispielsweise vorgegeben in Abhängigkeit von Abgasparametern, wie beispielsweise einer Abgastemperatur und/oder einer Abgasfeuchte. Der Frequenzbereich 200 ist beispielsweise empirisch ermittelt oder wird mittels einer Simulation ermittelt. Es ist auch möglich, eine Frequenzsweep durchzuführen und die Lage der Maxima 107 des elektrischen Feldes 106 auszuwerten, wie in Verbindung mit den 2 und 3 gezeigt. Somit ist bekannt, bei welchen Frequenzen sich das Maximum 107 im Inneren des Gehäuses ausbildet und bei welchen Frequenzen sich das Maximum 107 im Inneren der Mikrowellenantenne 103 ausbildet.
Anhand der Verschiebung des Resonanzpeaks 202 lässt sich auch die Art der Störung der Mikrowellenantenne 103 schließen. Verschiebt sich der Resonanzpeak 202 zum Resonanzpeak 203 in den Bereich 209, also zu einer höheren Frequenz, ist von einer Reduzierung der Dämpfung auszugehen, die beispielsweise durch einen Materialverlust des Antennenmaterials verursacht ist. Verschiebt sich der Resonanzpeak 202 zum Resonanzpeak 204 in dem Bereich 210 ist von einer höheren Dämpfung auszugehen, beispielsweise durch Ablagerungen oder Einlagerungen von Molekülen in dem Antennenmaterial der Mikrowellenantenne 103. In Abhängigkeit der ermittelten Veränderung können entsprechende Maßnahmen getroffen werden. Beispielsweise wird eine Fehlermeldung ausgegeben, wenn der Resonanzpeak im Bereich 209 ermittelt wird. Beispielsweise werden Maßnahmen zum Wiederherstellen der Funktionsfähigkeit getroffen, wenn der Resonanzpeak im Bereich 210 ermittelt wird. Beispielsweise wird ein Freibrennen der Mikrowellenantenne 103 bei Rußeinlagerungen, Rußablagerungen, Feuchteeinlagerungen und/oder Feuchteablagerungen durchgeführt.
Alternativ oder zusätzlich zur Untersuchung von Veränderungen des Resonanzpeaks 202 werden gemäß weiteren Ausführungsbeispielen ein oder mehrere weitere Parameter des Frequenzspektrums untersucht, zum Beispiel eine Peakamplitude und/oder eine mittlere Verstärkung über einen Frequenzbereich.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufs eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel. In Schritt 601 werden zunächst die Messdaten erhoben, also insbesondere der Signalverlauf 201 ermittelt. In Schritt 602 wird der Signalverlauf 201 analysiert, um die Lage der Resonanzpeaks 202 und 206 zu ermitteln. In Schritt 603 werden Informationen über die Frequenzbereiche 200 und 205 bereitgestellt. In Schritt 604 wird abhängig von den Informationen der Schritte 602 und 603 eine Zuordnung der ermittelten Resonanzpeaks 202 und 206 durchgeführt. Insbesondere wird ermittelt, ob der Resonanzpeak repräsentativ ist für einen Füllstand oder für einen Zustand der Mikrowellenantenne 103.
Wenn der Resonanzpeak dem Bereich 205 zugeordnet wurde, wird das Verfahren mit Schritt 605 fortgesetzt. In Schritt 606 erfolgt nachfolgend eine Ermittlung des Füllstands des Abgasbehandlungselements 100.
Wird der Resonanzpeak als Resonanzpeak 202 des Frequenzbereichs 202 ermittelt, wird das Verfahren in Schritt 607 fortgeführt. In Schritt 608 wird eine Referenzpeakposition vorgegeben beziehungsweise der Bereich 208 vorgegeben, insbesondere in Abhängigkeit von Abgasparametern.
In Schritt 609 wird der ermittelte Resonanzpeak 202 mit den Referenzdaten abgeglichen. Insbesondere wird in Schritt 610 ermittelt, ob der gemessene Resonanzpeak 202 innerhalb des Bereichs 208 liegt. Wird der gemessene Resonanzpeak als Resonanzpeak 202 im Bereich 208 ermittelt, wird die Mikrowellenantenne 103 in Schritt 611 als normal funktionsfähig ermittelt.
Liegt der gemessene Resonanzpeak außerhalb des Bereichs 208 wird in Schritt 612 ermittelt, ob der Resonanzpeak unterhalb des Bereichs 208 liegt. Wenn der gemessene Resonanzpeak den Resonanzpeak 204 im Bereich 210 entspricht, wird in Schritt 613 eine Ab- und/oder Einlagerung von Partikeln und/oder Feuchte ermittelt. In Schritt 614 werden nachfolgend entsprechende Maßnahmen ergriffen, wie beispielsweise ein Aufheizen der Mikrowellenantenne 103 elektrisch oder mittels Abwärme der Brennkraftmaschine.
Ist der gemessene Resonanzpeak nicht unterhalb des Bereichs 208, also der Resonanzpeak 203 im Bereich 209, wird auf einen Materialverlust oder einen anders artigen Defekt der Mikrowellenantenne 103 geschlossen. Nachfolgend wird in Schritt 616 eine Fehlermeldung ausgegeben.
Das Verfahren ermöglicht es, eine Fehlfunktion der Mikrowellenantenne 103 zu erkennen und einzugrenzen, um die Funktionsfähigkeit des Abgasbehandlungssystems 120 aufrechtzuerhalten beziehungsweise wieder herstellen zu können. Insbesondere ist eine Fehlfunktion der Mikrowellenantenne 103 ermittelbar. Somit ist eine Beeinträchtigung oder ein Totalausfall des Abgasbehandlungssystems 120 vermeidbar beziehungsweise rechtzeitig erkennbar.
Eine Diagnose der Funktionsfähigkeit der Mikrowellenantenne 103 ist realisierbar. Anhand der Resonanzfrequenzverschiebung und/oder Amplitudenänderung und/oder der mittleren Verstärkung in dem Frequenzbereich 200 in Transmission oder Reflexion ist eine Fehlfunktion der Mikrowellenantenne 103 ermittelbar. Es ist möglich, den Zustand der Mikrowellenantenne 103 getrennt vom Füllstand des Abgasbehandlungselements 100 zu untersuchen. Hierfür werden beispielsweise nur Frequenzen im Bereich 200 ausgesandt. Auch ein gleichzeitiges Messen beider Zustände ist möglich. Hierzu werden Frequenzen sowohl im Bereich 200 als auch im Bereich 205 ausgesandt.
Die Mikrowellenantenne 103 ist insbesondere so ausgebildet, dass sie die Mikrowellen 104 aussenden und/oder empfangen kann, sodass sich der Resonanzpeak 202 innerhalb der Mikrowellenantenne 103 in dem Frequenzbereich 202 ausbildet. Insbesondere ist die Mikrowellenantenne 103 so ausgebildet, dass sie Frequenzen aussenden und/oder empfangen kann, die außerhalb des Frequenzbereichs 205 liegen, in dem im Inneren des Gehäuses 102 Resonanzen auftreten. Beispielsweise weist die Mikrowellenantenne 103 ein variables Antennendesign auf, um während des Betriebs unterschiedliche Resonanzfrequenzen, Amplituden und/oder Laufzeiten zu generieren. Beispielsweise ist die Mikrowellenantenne 103 mechanisch veränderbar, um im Betrieb nachjustiert werden zu können. Somit ist insbesondere sicherstellbar, dass die Frequenzbereiche 200 und 205 nicht überlappen.
Das Verfahren ermöglicht eine Eigendiagnose der Mikrowellenantenne 103, die zur berührungslosen Überwachung des Abgasbehandlungselements 100 in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird.

Claims

Verfahren zum Ermitteln eines Zustands einer Mikrowellenantenne (103) eines Abgasbehandlungselements (100) für ein Kraftfahrzeug, umfassend: - Vorgeben eines Frequenzbereichs (200), der für den Zustand der Mikrowellenantenne (103) repräsentativ ist, - Aussenden von Mikrowellen (104) in ein Gehäuse (102) des Abgasbehandlungselements (100), - Empfangen von Mikrowellen (104) in Antwort auf das Aussenden, - Ermitteln einer Änderung eines Signalverlaufs (201) der empfangenen Mikrowellen (104) in dem vorgegebenen Frequenzbereich (200), - Ermitteln des Zustands der Mikrowellenantenne (103) in Abhängigkeit von der ermittelten Änderung.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Änderung des Signalverlaufs (201) mindestens eines umfasst aus: - eine Änderung einer Resonanzfrequenz (202, 203, 204), - eine Änderung einer Amplitude, - eine Änderung einer mittleren Verstärkung, - eine Änderung einer Güte, und - eine Änderung einer Lauflänge.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, umfassend: - Vorgeben eines weiteren Frequenzbereichs (205), wobei der weitere Frequenzbereich (205) repräsentativ ist für einen Füllstand des Abgasbehandlungselements (100), wobei sich der Frequenzbereich (200) und der weitere Frequenzbereich (205) voneinander unterscheiden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend: - Vorgeben eines Bereichs (208) für die Änderung des Signalverlaufs (201), innerhalb dessen der Zustand der Mikrowellenantenne (103) als funktionierend ermittelt wird, - Ermitteln des Zustands als fehlerhaft, wenn die Änderung außerhalb des Bereichs (208) ist.
Verfahren nach Anspruch 4, umfassend: - Ermitteln eines Parameters des Abgases (105), - Vorgeben des Bereichs (208) in Abhängigkeit von dem Parameter.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, umfassend: - Vorgeben mehrerer Bereiche (209, 210) für die Änderung, innerhalb derer der Zustand als fehlerhaft ermittelt wird, - Ermitteln einer Art des fehlerhaften Zustands in Abhängigkeit von dem Bereich (209, 210), in dem die Änderung ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend: - Vorgeben einer Mehrzahl von unterschiedlichen fehlerhaften Zuständen, - Ermitteln eines der fehlerhaften Zustände in Abhängigkeit von der ermittelten Änderung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend: - Verändern einer Geometrie der Mikrowellenantenne (103), und dadurch - Verändern des vorgegebenen Frequenzbereichs (200) in Abhängigkeit von dem Abgasbehandlungselement (100).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das Vorgeben des Frequenzbereichs umfassend: - Aussenden und Empfangen von Mikrowellen (104) unterschiedlicher Frequenzen, - Ermitteln eines sich dadurch ausbildenden elektrischen Feldes (106), - Vorgeben des Frequenzbereichs, sodass sich in dem Frequenzbereich ein Maximum (107) des elektrischen Feldes (106) innerhalb der Mikrowellenantenne (103) ausbildet.
Vorrichtung, die ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen.