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Die Anmeldung betrifft eine Antenne für ein Hochfrequenzsystem für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein System zum Ermitteln eines Beladungszustands und/oder einer Beschädigung eines Filters oder eines Katalysators. Die Anmeldung betrifft weiterhin ein Abgasbehandlungssystem mit einer derartigen Antenne sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Antenne.
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Abgasanlagen für Brennkraftmaschinen können Katalysatoren und Filter unterschiedlicher Bauart aufweisen. Der effiziente Betrieb mancher Komponenten erfordert, den Füllungsgrad, auch Beladungszustand genannt, von Komponenten zu ermitteln. Beispielsweise bei einem Dreiwegekatalysator ist es vorteilhaft, wenn die Sauerstoffbeladung bekannt ist. Bei einem Partikelfilter ist es nutzbringend, wenn die Partikelbeladung bekannt ist. Mittels Hochfrequenzsystemen ist es möglich, den Zustand eines Abgasbehandlungselements zu ermitteln. Dabei wird mittels einer Hochfrequenzantenne elektromagnetische Strahlung eingespeist und beispielsweise die Dämpfung oder die Resonanzfrequenz der sich ausbildenden Welle gemessen.
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Es ist wünschenswert, eine Antenne für ein Hochfrequenzsystem für ein Kraftfahrzeug anzugeben, die einen verlässlichen Betrieb ermöglicht. Es ist zudem wünschenswert, ein Abgasbehandlungssystem für ein Kraftfahrzeug anzugeben, dass einen verlässlichen Betrieb ermöglicht. Weiterhin ist es wünschenswert, ein Verfahren zum Betreiben einer Antenne für ein Hochfrequenzsystem für ein Kraftfahrzeug anzugeben, das einen verlässlichen Betrieb ermöglicht.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eine Antenne für ein Hochfrequenzsystem für ein Kraftfahrzeug ein Antennenelement auf. Das Antennenelement ist ausgebildet zum Senden und/oder Empfangen von Mikrowellen. Das Antennenelement erstreckt sich entlang einer Längsachse länglich ausgedehnt. Das Antennenelement ist mit einem Hochfrequenzanreger elektrisch kopppelbar, um die Mikrowellen zu senden und/oder zu empfangen. Die Antenne weist einen Lichtwellenleiter auf, um Strahlung, insbesondere Strahlung im infraroten Bereich, mittels des Lichtwellenleiters zumindest abschnittsweise entlang der Antenne zu leiten.
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Beispielsweise ist der Lichtwellenleiter innerhalb des Antennenelements angeordnet. Der Lichtwellenleiter ist entlang der Längsachse beispielsweise zu einem freien Ende des Antennenelements geführt.
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Beispielsweise endet der Lichtwellenleiter entlang der Längsachse seitlich am Antennenelement. Ein erstes Ende des Lichtwellenleiters ist quer zur Längsachse ausgerichtet und zu einer Mantelfläche des Antennenelements geführt.
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Beispielsweise ist der Lichtwellenleiter neben dem Antennenelement angeordnet. Insbesondere ist der Lichtwellenleiter als elektrische Isolierung zwischen dem Antennenelement und einer Koppelhülse ausgebildet. Die Koppelhülse dient beispielsweise zur Montage der Antenne.
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Mittels des Lichtwellenleiters ist es möglich, elektromagnetische Strahlung entlang der Längsachse leiten. Die elektromagnetische Strahlung ist insbesondere Strahlung im infraroten Bereich, also insbesondere im Bereich von 0,75 bis 50 µm. Auch längere Wellenlängen sind möglich, insbesondere bis zu 1000 µm.
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Mittels des Lichtwellenleiters wird die Infrarotstrahlung nach außerhalb des Antennenelements insbesondere in einen kühleren Bereich geführt. Dort kann die empfangene Infrarotstrahlung ausgewertet werden und daraus auf eine Temperatur am freien Ende des Antennenelements geschlossen werden.
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Die ermittelte Temperatur wird beispielsweise dazu verwendet, die Temperaturabhängigkeit der Ausbildung der stehenden Welle kompensieren zu können. Die Dämpfung und die Resonanzfrequenz und auch andere Eigenschaften der Ausbreitung der Welle sind von der Temperatur abhängig. Wenn man die Temperatur an der Antenne exakt genug kennt, lassen sich Fehler aufgrund der Temperatureinflüsse vermeiden.
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Die Bestimmung der Temperatur mittels der Antenne mit dem Lichtwellenleiter ermöglicht die Kombination zweier sich nicht beeinflussender Messtechniken. Die Mikrowellen sind mittels des Antennenelements aussendbar und/oder empfangbar. Eine Messung der Temperatur in Abhängigkeit von Intensität und Frequenz der empfangenen Infrarotstrahlung stört nicht den Betrieb des Antennenelements. Genauso wenig wird die Temperaturbestimmung durch den Betrieb des Antennenelements zum Senden und/oder Empfangen der Mikrowellen gestört.
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Ein Lichtwellenleiter, der beispielsweise aus Glasfaser besteht, ist einfach in das Antennenelement integrierbar. Ein Lichtwellenleiter weist vergleichsweise geringe Ausdehnungen auf und ist insbesondere sehr dünn. Zudem ist ein Lichtwellenleiter nicht elektrisch leitfähig.
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Die Antenne ermöglicht so einen präzisen Betrieb, da die Temperatur unmittelbar am freien Ende der Antenne präzise ermittelt werden kann. Auf Temperaturmodelle kann so verzichtet werden, die häufig in der Dynamik nicht genau genug sind. Auf Standardthermoelemente, beispielsweise Nickel-Chrom-Nickel, in dem Antennenelement kann verzichtet werden. Dies ist insbesondere im Hinblick auf Bauraum und Beeinflussung der Temperaturmessung und der Mikrowellenmessung von Vorteil. Der Lichtwellenleiter wirkt nicht als Dipol. Die Temperatur ist über ein optisches Messsystem ermittelbar. Die Mikrowellen sind mittels eines elektrischen Systems aussendbar und/oder empfangbar.
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Beispielsweise wird die Antenne genutzt, um den Beladungszustand eines Filters oder eines Katalysators bestimmen zu können. Mittels der Antenne wird eine elektromagnetische Welle im Mikrowellenbereich in ein Gehäuse des Filters oder Katalysators eingekoppelt. Das mechanische Gehäuse stellt einen elektrischen Hohlraumresonator dar. In Antwort auf die ausgesendete Welle wird entweder in Reflektion oder in Transmission ein Spektrum aufgenommen, insbesondere ein Frequenzspektrum. Die Eigenschaften des Spektrums ändern sich mit einer Änderung der Dielektrizitätskonstante im Gehäuse. Die Änderung der Dielektrizitätskonstante wird beispielsweise mittels einer Änderung der Leitfähigkeit und/oder Verluste beziehungsweise eine Mikrowellendämpfung und/oder eine Änderung des Qualitätsfaktors Q und/oder einer Phasenänderung als Messeffekt ermittelt. Temperatureinflüsse auf den Messeffekt können berücksichtigt werden, da aufgrund des in die Antenne zumindest teilweise integrierten Infrarotthermometers die Temperatur im Inneren des Gehäuse des Abgasbehandlungselements möglichst exakt bekannt ist.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Antenne einen Infrarotsensor auf. Der Lichtwellenleiter ist so mit dem Infrarotsensor gekoppelt, dass Strahlung in dem infraroten Bereich mittels des Lichtwellenleiters zu dem Infrarotsensor leitbar ist. Der Lichtwellenleiter überbrückt die Strecke zwischen einem dem Innenraum des Gehäuses im Betrieb zugeordneten Bereichs der Antenne und dem Infrarotsensor. Der Infrarotsensor ist ausgebildet, die Intensität und Frequenz der empfangenen Strahlung zu ermitteln. Beispielsweise ist der Infrarotsensor hierzu mit einer Auswerteschaltung signaltechnisch gekoppelt. Die Auswerteschaltung ist beispielsweise Teil einer Steuervorrichtung eines Kraftfahrzeugs, die insbesondere einen Prozessor, Speicher und/oder weitere elektronische Bauelemente aufweist.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist ein erstes Ende des der Lichtwellenleiters freiliegend angeordnet. Beispielsweise ist der Lichtwellenleiter an dem freien Ende des Antennenelements freiliegend angeordnet. Somit ist ein verlässliches Einkoppeln der Infrarotstrahlung im Betrieb gewährleistet.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist ein erstes Ende des Lichtwellenleiters von einer Einkoppelschicht bedeckt. Die Einkoppelschicht dient beispielsweise zum Schutz des Lichtwellenleiters. Zudem verbessert die Einkoppelschicht die Einkopplung der Infrarotstrahlung in den Lichtwellenleiter. Die Einkoppelschicht kann auch als infrarotaktive Schicht bezeichnet werden. Beispielsweise ist die Einkoppelschicht auch als Filterschicht ausgebildet, die für Strahlung im infraroten Bereich besonders durchlässig ist und Strahlung außerhalb des infraroten Bereichs abschwächt. Beispielsweise ist die Einkoppelschicht auch als strahlformendes Element ausgebildet, beispielsweise nach Art einer Linse.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das erste Ende des Lichtwellenleiters zurückgesetzt zum Antennenelement angeordnet. Beispielsweise ist das erste Ende des Lichtwellenleiters zurückgesetzt zum freien Ende in einer Einkerbung des Antennenelements angeordnet. Das erste Ende des Lichtwellenleiters ist in dem Antennenelement etwas zurückversetzt angeordnet. Somit ist das erste Ende des Lichtwellenleiters vor Verschmutzung geschützt. Die Einkoppelschicht ist beispielsweise in der Einkerbung angeordnet. Alternativ ist die Einkerbung frei von Material der Einkoppelschicht.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist ein erstes Ende des Lichtwellenleiters von dem Antennenelement bedeckt. Das Antennenelement umschließt den Lichtwellenleiter insbesondere am ersten Ende vollständig. Somit ist der Lichtwellenleiter im Betrieb geschützt angeordnet.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Lichtwellenleiter Strukturierungen auf, beispielsweise Durchmesserveränderungen, zurückgesetzte Bereiche, Einschnitte, sogenannte Gratings oder andere Formgebungen. Somit ist beispielsweise ein Temperaturprofil der Antenne ermittelbar. Strahlung ist an mehreren Stellen der Antenne einkoppelbar und somit ist die Temperatur an unterschiedlichen Stellen der Antenne ermittelbar.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist ein Abgasbehandlungselement für ein Kraftfahrzeug eine Antenne gemäß zumindest einer hier beschriebenen Ausführungsform auf. Das Abgasbehandlungssystem weist ein Abgasbehandlungselement zum Behandeln von Abgasen einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs auf. Die Antenne ist mit dem Abgasbehandlungselement gekoppelt, um Mikrowellen in einen Innenraum des Abgasbehandlungselements einzukoppeln.
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Das Abgasbehandlungselement, das auch als Abgasnachbehandlungselement bezeichnet werden kann, ist beispielsweise ein Katalysator, ein Filter und/oder eine Kombination aus Katalysator und Filter des Abgasbehandlungssystems, das auch als Abgasnachbehandlungssystem bezeichnet werden kann. Zur Ermittlung eines Zustands des Abgasbehandlungselements ist die Antenne so angeordnet, um die Mikrowellen in den Innenraum einzukoppeln. Zusätzlich ist die Antenne ausgebildet, eine Temperatur in dem Innenraum des Abgasbehandlungselements zu bestimmen. Dies ist möglich, da die Antenne mit dem Lichtwellenleiter ausgebildet ist, der im Betrieb Infrarotstrahlung aus dem Innenraum zu einer Auswerteschaltung leitet.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Betreiber einer Antenne für ein Hochfrequenzsystem für ein Kraftfahrzeug ein Senden und/oder ein Empfangen von Mikrowellen mittels eines Antennenelements der Antenne. Die Antenne ist beispielsweise gemäß zumindest einer hier beschriebenen Ausführungsform ausgebildet. Infrarotstrahlung wird mittels eines Lichtwellenleiters der Antenne empfangen. Eine Temperatur an dem Antennenelement wird in Abhängigkeit von der empfangenen Infrarotstrahlung ermittelt. Insbesondere ist zum Auswerten einer Intensität und Frequenz der empfangenen Infrarotstrahlung ein Infrarotsensor vorgesehen.
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Vorteile, Merkmale und Weiterbildungen der Antenne gelten auch für das Verfahren und umgekehrt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Mikrowellen gesendet und/oder empfangen und gleichzeitig wird die Infrarotstrahlung empfangen. Die beiden Messungen beeinflussen sich gegenseitig nicht. Daher ist ein gleichzeitiges Auswerten des Zustands des Abgasbehandlungselements in Abhängigkeit der Mikrowellen und einer Ermittlung der Temperatur in Abhängigkeit der Infrarotstrahlung möglich.
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Beispielsweise wird die Temperatur des freien Endes des Antennenelements ermittelt. Dies ist insbesondere der Fall, wenn das erste Ende des Lichtwellenleiters an dem freien Ende von dem Antennenelement bedeckt ist.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen wird die Temperatur einer von dem Antennenelement beabstandeten Oberfläche ermittelt. Dies ist insbesondere der Fall, wenn der Lichtwellenleiter an dem freien Ende freiliegend angeordnet ist. Die Oberfläche liegt dem ersten Ende des Lichtwellenleiters beispielsweise entlang der Längsachse gegenüber. Die Oberfläche ist beispielsweise Teil des Gehäuses, eines in dem Gehäuse angeordneten Filters oder einer katalytischen Beschichtung. Somit ist es möglich, direkt und punktgenau die Temperatur eines Elements des Abgasbehandlungselements zu ermitteln, das außerhalb der Antenne angeordnet ist.
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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.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Grundprinzips eines Abgasbehandlungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel,
- 2 bis 9 jeweils eine schematische Darstellung einer Antenne gemäß Ausführungsbeispielen.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Grundprinzips eines Abgasbehandlungssystems 200, das auch als Hochfrequenzsystem bezeichnet werden kann. Das Abgasbehandlungssystem 200 dient zum Behandeln von Abgasen einer Brennkraftmaschine 203, beispielsweise einer Dieselbrennkraftmaschine, einer Benzinbrennkraftmaschine oder einer Gasbrennkraftmaschine. Abgase der Brennkraftmaschine 203 werden von einem Abgasbehandlungselement 202 nachbehandelt, sodass Schadstoffe reduziert werden.
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Das Abgasbehandlungselement 202 ist mit einer Antenne 100 ausgestattet. Die Antenne 100 dient zum Aussenden und/oder Empfangen von Mikrowellen 207. Die Mikrowellen 207 werden von der Antenne 100 so ausgesandt, dass sie sich in einem Innenraum 204 innerhalb eines Gehäuses 205 des Abgasbehandlungselements 202 ausbreiten und beispielsweise eine stehende Welle und/oder mehrere Moden ausbilden.
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Gemäß Ausführungsbeispielen ist eine einzige Antenne vorgesehen, die die Mikrowellen 207 sowohl aussendet als auch wieder empfängt. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen sind zwei oder mehr Antennen 100 vorgesehen. Eine der Antennen dient beispielsweise zum Aussenden der Mikrowellen 207. Eine weitere der Antennen dient zum Empfangen der Mikrowellen 207.
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Die Antenne 100 ist insbesondere dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung im Mikrowellenbereich auszusenden und/oder zu empfangen, also insbesondere in einem Bereich zwischen 300 Megahertz und einigen 100 Gigahertz. Die Antenne 100 ist beispielsweise eine Hochfrequenzantenne. Zum Anregen der Aussendung von Mikrowellen 207 oder zur Auswertung von empfangenen Mikrowellen 207 ist die Antenne 100 mit einem Hochfrequenzanreger 201 gekoppelt, beispielsweise mit einem Oszillator.
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Die Antenne 100 und/oder der Hochfrequenzanreger 201 sind insbesondere Teil eines Mikrowellenmesssystems zur Messung eines Beladungszustands oder eines Funktionszustands des Abgasbehandlungselements 202. Beispielsweise weist das Abgasbehandlungselement 202 eine oder mehrere Filter sowie einen oder mehrere Katalysatoren auf. Beispielsweise weist das Abgasbehandlungselement 202 einen Partikelfilter, wie einen Rußpartikelfilter für Diesel- oder Ottobrennkraftmaschinen und/oder einen SCR-Katalysator auf. Auch andere Abgasbehandlungselemente 202 wie Beispielsweise ein Dreiwegekatalysator und/oder ein NOX-Speicherkatalysator und/oder ein Ammoniakschlupfkatalysator und/oder ein Oxidationskatalysator sind möglich.
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Das Gehäuse 205 dient als Hohlraumresonator für die Mikrowellen 207. In dieses Gehäuse 205 ist die Antenne 200 so eingebracht, dass sich die Mikrowellen 207 innerhalb des Gehäuses ausbreiten. Aufgrund der Abhängigkeit der Dielektrizitätskonstante und/oder der elektrischen Leitfähigkeit und/oder einer Dämpfung vom Beladungszustand ist aus den empfangenen Mikrowellen der Beladungszustand des Abgasbehandlungselements ermittelbar.
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Die Antenne 100 ist zudem dazu ausgebildet, Infrarotstrahlung 208 zu empfangen. Die Antenne 100 ist mit einer Vorrichtung 206 signaltechnisch gekoppelt. Die Vorrichtung 206 ist ausgebildet, aus einer Intensität und Frequenz der empfangenen Infrarotstrahlung 208 eine Temperatur an einem freien Ende 105 der Antenne 100 zu ermitteln. Somit ist mittels der Antenne 100 auch eine Temperatur in dem Innenraum 204 ermittelbar. Die Temperatur beträgt beispielsweise bis zu 1200°C.
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2 zeigt die Antenne 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Antenne 100 weist eine Koppelhülse 103 auf. Mittels der Koppelhülse 103 ist die Antenne 100 mechanisch mit dem Gehäuse 205 des Abgasbehandlungselements 202 koppelbar. Die Koppelhülse 103 dient auch zum Tragen eines Antennenelements 101. Das Antennenelement 101 ist beispielsweise mittels einer Isolierung 111 mit der Koppelhülse 103 verbunden. Zudem ist an der Koppelhülse 103 eine Schnittstelle 112 ausgebildet, die beispielsweise als Kontaktstecker für das Antennenelement 101 dient. Beispielsweise ist der Hochfrequenzanreger 201 mittels der Schnittstelle 112 mit dem Antennenelement 101 verbunden. Das Antennenelement 101 ist beispielsweise aus einer Keramik oder aus einem anderen Material. Das Antennenelement 101 ist als Hochfrequenzantenne ausgebildet und kann angeregt werden, um die Mikrowellen 207 auszusenden. Zudem ist das Antennenelement 101 von den Mikrowellen 207 anregbar, sodass die Antenne 100 auch zum Empfangen der Mikrowellen 207 verwendet werden kann. Das Antennenelement 101 erstreckt sich entlang einer Längsachse 102 innerhalb der Koppelhülse 103 und zwischen der Koppelhülse 103 und dem freien Ende 105. Insbesondere erstreckt sich das Antennenelement 101 zwischen der Schnittstelle 112 entlang der Längsachse 102 zu dem freien Ende 105.
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Innerhalb des Antennenelements 101 erstreckt sich entlang der Längsachse 102 ein Lichtwellenleiter 104. Auch mehrere Lichtwellenleiter 104 können vorgesehen sein. Radial ist der Lichtwellenleiter 104 entlang der Längsachse 102 von dem Antennenelement 101 umgeben. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein erstes Ende 107 des Lichtwellenleiters 104 am freien Ende 105 des Antennenelements 101 von dem Antennenelement 101 bedeckt.
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Ein entlang der Längsachse 102 dem ersten Ende 107 gegenüberliegendes zweites Ende 108 des Lichtwellenleiters 104 ist signaltechnisch mit einem Infrarotsensor 106 gekoppelt. Der Infrarotsensor 106 dient zur Ermittlung einer Intensität und/oder einer Frequenz. In Abhängigkeit der ermittelten Intensität und/oder Frequenz ist dann eine Temperatur an dem freien Ende 105 ermittelbar. Der Infrarotsensor 106 weist beispielsweise eine weitere Schnittstelle 113 auf. Die weitere Schnittstelle 113 ist beispielsweise signaltechnisch mit der Vorrichtung 206 gekoppelt. Somit können Informationen oder Daten oder Messwerte des Infrarotsensors 106 an die Vorrichtung 206 übertragen werden und dort weiter ausgewertet werden.
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Zusätzlich zur Hochfrequenzfunktionalität, die mittels des Antennenelements 101 realisiert ist, kann die Antenne 100 folglich auch als Lichtwellenleiter zum Leiten von Strahlungen im infraroten Bereich verwendet werden. Dies wird im Betrieb dazu verwendet, eine Temperatur am freien Ende 105 zu bestimmen. In Abhängigkeit von der bestimmten Temperatur ist die Zustandsermittlung in Abhängigkeit der Mikrowellen 107 präziser durchführbar, da Temperatureffekte in der Auswertung präzise berücksichtigt werden können.
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Der Lichtwellenleiter 104 weist beispielsweise eine oder mehrere Fasern aus Glas oder Kunststoff auf. Der Lichtwellenleiter 104 wird auch als Glasfaserkabel bezeichnet. Die Materialien für den Lichtwellenleiter werden insbesondere so gewählt, dass die Strahlung im infraroten Bereich besonders gut von dem ersten Ende 107 zu dem zweiten Ende 108 des Lichtwellenleiters 104 geleitet werden können.
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Eine Temperaturmessung im Innenraum 204 ist ohne Thermoelemente möglich. Stattdessen wird die hochfrequenzunempfindliche Temperaturmesstechnik mittels Lichtwellenleiter 104 und Infrarotsensor 106 eingesetzt. Der Lichtwellenleiter 104 ist mit seinem ersten Ende 107 bis in die Spitze des Antennenelements 101 am freien Ende 105 geführt. Infrarotstrahlung aus der Antennenspitze am freien Ende 105 kann so in Richtung zur Koppelhülse 103 beziehungsweise nach außerhalb des Gehäuses 105 geführt werden, wo es kühler ist und niedrigere Temperaturen sind als im Innenraum 204. Außerhalb des Gehäuses 205 ist der Infrarotsensor 106 angeordnet, der die Strahlung aus dem Lichtwellenleiter 104 empfängt und aus der Intensität und Frequenz der empfangenen Strahlung die Temperatur ermittelt. Somit ist die Antenne 100 mit einem Infrarotthermometer ausgestattet.
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3 zeigt die Antenne gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Die Antenne 100 entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel wie im Zusammenhang mit 2 erläutert. Im Unterschied dazu ist der Lichtwellenleiter 104 am freien Ende 105 zurückversetzt angeordnet. Das Antennenelement 100 weist am freien Ende 105 eine Einkerbung 110 auf. Das Antennenelement 100 weist am freien Ende 105 eine Öffnung 114 auf.
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Entlang der Längsachse 102 ist das erste Ende 107 des Lichtwellenleiters 104 in der Einkerbung 110 zurückversetzt angeordnet. Das Antennenelement 101 umgibt radial zur Längsachse 102 am freien Ende 105 einen Bereich, in dem kein Lichtwellenleiter 104 angeordnet ist und auch das Antennenelement 101 selbst nicht angeordnet ist. Somit ist in das erste Ende 107 des Lichtwellenleiters 104 gut Infrarotstrahlung 208 einkoppelbar. Aufgrund der Einkerbung 110 ist das erste Ende 107 dabei vor Verschmutzung geschützt.
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Das erste Ende 107 des Lichtwellenleiters 104 liegt frei. Somit ist eine Temperaturmessung an einer Oberfläche 209 möglich. Die Oberfläche 209 liegt entlang der Längsachse 102 dem ersten Ende 107 gegenüber. Die Oberfläche 209 ist nicht Teil der Antenne 100. Die Oberfläche 209 ist Teil eines Elements des Abgasbehandlungselements 202, beispielsweise die Oberfläche eines Filters oder eines Katalysators. Infrarotstrahlung 208 kann von der Oberfläche 209 in den Lichtwellenleiter 104 einkoppeln. Somit ist es möglich, direkt die Temperatur des Elements zu ermitteln. Es ist möglich, die Temperatur an der zur Antenne separat angeordneten Oberfläche 209 zu bestimmen.
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4 zeigt die Antenne 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Im Wesentlichen entspricht die Antenne 100 dem Ausführungsbeispiel wie im Zusammenhang mit 2 erläutert. Im Unterschied dazu ist am freien Ende 105 eine Einkoppelschicht 109 angeordnet. Am freien Ende 105 ist der Lichtwellenleiter 104 axial nicht von dem Antennenelement 101 bedeckt. Insbesondere ist das erste Ende 107 des Lichtwellenleiters 104 axial nicht von dem Antennenelement 101 bedeckt. Stattdessen ist das erste Ende 107 axial von der Einkoppelschicht 109 bedeckt. Die Einkoppelschicht 109 schützt den Lichtwellenleiter vor Verschmutzung und Beschädigung. Die Einkoppelschicht 109 verbessert die Einkopplung der Infrarotstrahlung 108 in dem Lichtwellenleiter 104.
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5 zeigt die Antenne gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Die Antenne 100 entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel wie im Zusammenhang mit 2 erläutert. Im Unterschied dazu ist der Lichtwellenleiter 104 nicht in dem Antennenelement 101 ausgebildet. Das Antennenelement 101 und der Lichtwellenleiter 104 sind beabstandet zueinander angeordnet. Der Lichtwellenleiter 104 ist in der Isolierung 111 angeordnet. Das erste Ende 107 ist an einer dem Innenraum 204 zugewandten Seite der Isolierung 11 angeordnet. Das erste Ende 107 ist entweder freiliegend angeordnet oder von der Isolierung 111 oder der Einkoppelschicht 109 bedeckt.
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6 zeigt die Antenne gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Die Antenne 100 entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel wie im Zusammenhang mit 2 und 5 erläutert. Im Unterschied dazu ist der Lichtwellenleiter 104 nicht separat zu der Isolierung 111 ausgebildet. Die Isolierung 111 ist aus einem Material, das die Infrarotstrahlung 208 leiten kann, beispielsweise aus Glas. Die Isolierung 111 dient somit zum einen zum elektrischen Isolieren zwischen der Koppelhülse 103 und dem Antennenelement 101 und zum anderen als Lichtwellenleiter 104. Der Lichtwellenleiter 104 und die Isolierung 111 sind in ein gemeinsames Element integriert.
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7 zeigt die Antenne gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Die Antenne 100 entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel wie im Zusammenhang mit 2 erläutert. Im Unterschied dazu ist das erste Ende 107 des Lichtwellenleiters 104 nicht bis zum freien Ende 105 des Antennenelements 101 geführt. Das erste Ende 107 ist seitlich zu einer Mantelfläche 116 des Antennenelements 101 geführt. Dort liegt das erste Ende 107 entweder frei oder ist von dem Antennenelement 101 oder der Einkoppelschicht 109 bedeckt.
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An der Koppelhülse 103 ist der Lichtwellenleiter 104 seitlich nach außen geführt. Beispielsweise ist seitlich der Koppelhülse 103 der Infrarotsensor 106 angeordnet. Die Schnittstelle 112 ist entlang der Längsachse 102 gegenüberliegend zum freien Ende 105 angeordnet.
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8 zeigt die Antenne gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Die Antenne 100 entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel wie im Zusammenhang mit 2 erläutert. Im Unterschied dazu ist an der Koppelhülse 103 der Lichtwellenleiter 104 seitlich nach außen geführt. Beispielsweise ist seitlich der Koppelhülse 103 der Infrarotsensor 106 angeordnet. Die Schnittstelle 112 ist entlang der Längsachse 102 gegenüberliegend zum freien Ende 105 angeordnet. An dem freien Ende 105 ist das erste Ende 107 des Lichtwellenleiters 104 von dem Antennenelement 101 bedeckt. Das freie Ende 105 ist abgeschlossen ausgebildet.
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9 zeigt die Antenne gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Die Antenne 100 entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel wie im Zusammenhang mit den 2 und 8erläutert. Zusätzlich sind Strukturierungen 115 am Lichtwellenleiter 104 ausgebildet. Die Strukturierungen 115, die auch als Gratings bezeichnet werden können, sind beispielsweise Durchmesserveränderungen, zurückgesetzte Bereiche und/oder Einschnitte. Mittels der Strukturierungen 115 ist es möglich ein Temperaturprofil entlang der Antenne zu ermitteln. Infrarotstrahlung 208 ist an mehreren Stellen entlang des Antennenelements 101 in den Lichtwellenleiter 104 einkoppelbar. Somit ist die Temperatur an unterschiedlichen Stellen der Antenne 100 ermittelbar.
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Auch Kombinationen der Ausführungsbeispiele der Antenne 100 gemäß der 2 bis 9sind möglich. Beispielsweise ist es möglich, dass die Einkerbung 110 mit der Einkoppelschicht 109 gefüllt ist. Beispielsweise ist es möglich, dass die Einkoppelschicht 109 am freien Ende 105 der Antenne 100 gemäß 2 zusätzlich angeordnet ist. Die gezeigten Positionen des ersten Endes 107 und des zweiten Endes 108 können beliebig miteinander kombiniert werden. Die Strukturierungen 115 können in allen Ausführungsbeispielen vorhanden sein.
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Die Antenne 100 ermöglicht die Kombination zweier sich nicht beeinflussender Messtechniken. Somit ist sowohl die Hochfrequenzmessung als auch die Temperaturmessung, insbesondere gleichzeitig möglich, ohne dass sich die beiden Messungen gegenseitig stören. Der Lichtwellenleiter 104 ist einfach in die Antenne 100 und insbesondere das Antennenelement 101 integrierbar, weil der Lichtwellenleiter sehr dünn sein kann und nicht elektrisch leitfähig ist.
