DE10358495B4 - Method for detecting the state of a catalyst by means of microwaves - Google Patents

Method for detecting the state of a catalyst by means of microwaves

Info

Publication number
DE10358495B4
DE10358495B4 DE10358495A DE10358495A DE10358495B4 DE 10358495 B4 DE10358495 B4 DE 10358495B4 DE 10358495 A DE10358495 A DE 10358495A DE 10358495 A DE10358495 A DE 10358495A DE 10358495 B4 DE10358495 B4 DE 10358495B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
catalyst
characterized
method according
microwave
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE10358495A
Other languages
German (de)
Other versions
DE10358495A1 (en
Inventor
Thomas Birkhofer
Dipl.-Ing. Hofmann Pascal
Dr. Knezevic Aleksandar
Prof. Dr.-Ing. Moos Ralf
Dr. Plog Carsten
Dr.-Ing. Schneider Robert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daimler AG
Original Assignee
Ralf Moos
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ralf Moos filed Critical Ralf Moos
Priority to DE10358495A priority Critical patent/DE10358495B4/en
Publication of DE10358495A1 publication Critical patent/DE10358495A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE10358495B4 publication Critical patent/DE10358495B4/en
Application status is Active legal-status Critical
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0835Hydrocarbons
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0814Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0842Nitrogen oxides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/085Sulfur or sulfur oxides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0871Regulation of absorbents or adsorbents, e.g. purging
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0871Regulation of absorbents or adsorbents, e.g. purging
    • F01N3/0885Regeneration of deteriorated absorbents or adsorbents, e.g. desulfurization of NOx traps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F01N9/005Electrical control of exhaust gas treating apparatus using models instead of sensors to determine operating characteristics of exhaust systems, e.g. calculating catalyst temperature instead of measuring it directly
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/026Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting NOx
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/06Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a temperature sensor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/12Other sensor principles, e.g. using electro conductivity of substrate or radio frequency
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/04Sulfur or sulfur oxides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/12Hydrocarbons
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/14Nitrogen oxides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/16Oxygen
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N22/00Investigating or analysing materials by the use of microwaves
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation
    • Y02A50/23Emission reduction or control
    • Y02A50/234Physical or chemical processes, e.g. absorption, adsorption or filtering, characterised by the type of pollutant
    • Y02A50/2344Nitrogen oxides [NOx]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems
    • Y02T10/47Exhaust feedback

Abstract

Verfahren zur Erfassung des Zustands eines Katalysators, welcher sich im Abgasstrom eines Verbrennungsmotors befindet und mit Gas beladen wird, wobei der Katalysator zur Katalysatorart 3-Wege-Katalysator, SCR-Katalysator oder Kohlenwasserstofffalle gehört, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer im Innenraum des als Hohlraumresonator ausgebildeten Gehäuses (11) des Katalysators (10) erzeugten Mikrowelle die Verschiebung der Resonanzfrequenz und/oder -güte als Maß für die Gasbeladung des Speichermaterials bestimmt und ausgewertet wird. A method for detecting the condition of a catalyst located in the exhaust stream of an internal combustion engine and is charged with gas, wherein the catalyst for the catalyst type 3-way catalyst, SCR catalyst or hydrocarbon trap part, characterized in that an interior of the cavity formed housing (11) of the catalyst (10) generated microwave is determined, the shift of the resonance frequency and / or -güte as a measure of the gas loading of the storage material and evaluated.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung des Zustands eines Katalysators, insbesondere eines NOx-Speicherkatalysators mittels Mikrowellen, welcher sich im Abgas eines Verbrennungsmotors befindet und mit Gas beladen wird. The invention relates to a method for detecting the state of a catalyst, in particular a NOx storage catalytic converter by means of microwaves, which is located in the exhaust gas of an internal combustion engine and is loaded with gas.
  • Beim mit Luftüberschuss betriebenen Verbrennungsmotor, beispielsweise einem sogenannten ”Magermotor” oder Dieselmotor, entstehen prinzipbedingt viele Stickoxide. When operated with excess air combustion engine, for example a so-called "lean-burn engine" or diesel engine, associated principle many nitrogen oxides. Es wird daher in bekannter Weise im Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs ein Katalysator eingebracht, der eine gewisse Zeit lang Stickoxide speichern kann. It is therefore introduced in a known manner in the exhaust train of a motor vehicle, a catalyst that can store nitrogen oxides for a certain time. Parallel dazu kann im Katalysator auch noch Sauerstoff gespeichert werden. In parallel, also oxygen can be stored in the catalyst. Jeweils nach einer Speicherphase, in der der Katalysator mit der zu speichernden Abgaskomponente gefüllt bzw. angereichert wird, folgt eine Desorptionsphase, in der der Katalysator geleert wird. After each storage phase, in which the catalyst is filled with the exhaust gas component to be stored or enriched, followed by a desorption phase, in which the catalyst is emptied. Die NOx-Speicherung erfolgt in Form von Nitraten und möglicherweise auch durch absorbierte Stickoxide. The NOx storage takes place in the form of nitrates and possibly also by absorbed nitrogen oxides. Nach der Desorption liegt das Speichermedium als Karbonat vor. After desorption, the storage medium is present as carbonate. Bei den zur Zeit gängigen Konzepten zur Erkennung des Katalysatorfüllgrades bzw. Katalysatorzustands und der daran anschließenden Regelung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses (Luftzahl λ) werden Gassensoren verwendet, die das zu speichernde NOx-Gas hinter dem Katalysator messen. In the conventional concepts the time for detecting the Katalysatorfüllgrades or catalyst condition and the subsequent control of the fuel / air ratio (air ratio λ) can be used gas sensors that measure to be stored NOx gas downstream of the catalyst. Ein Durchschlag des Gases hinter dem Katalysator zeigt dann an, dass der Katalysator mit dem zu speichernden Gas gefüllt ist und dass eine Desorptionsphase eingeleitet werden muss. A breakdown of the gas downstream of the catalyst then indicates that the catalyst is filled with the gas to be stored and that a desorption phase must be initiated. Derartige Systeme sind beispielsweise aus der Such systems are, for example, from the EP 0 257 842 EP 0257842 , der , the US 5 466 350 US 5,466,350 oder der or the DE 43 08 767 A1 DE 43 08 767 A1 bekannt. known. Diese NOx-Sensoren detektieren jedoch nicht den Katalysatorfüllgrad als solchen, sondern den NOx-Gehalt des Abgases. However, these NOx sensors do not detect the Katalysatorfüllgrad as such, but the NOx content of the exhaust. Der Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht darin, dass die Desorptionsphase erst dann gestartet werden kann, wenn schon ein Durchbruch des Katalysators erfolgt ist. The disadvantage of this known method is that the desorption phase can only be started when a breakthrough of the catalyst is already done. Zudem sind solche Sensoren sehr teuer. In addition, such sensors are very expensive.
  • Es ist bereits auch beispielsweise aus der It is already well known for example from DE 100 64 499 A1 DE 100 64 499 A1 bekannt, den Zustand des Katalysators direkt zu detektieren, wobei das Speichermaterial das sensitive Element des Sensors bildet. known to detect the state of the catalyst directly, wherein the storage material forming the sensitive element of the sensor. Hierzu werden zwei voneinander unabhängige elektrische Bestimmungsgrößen der elektrischen komplexen Impedanz des NOx-Speicherkatalysators detektiert, wobei eine der beiden elektrischen Größen ein Maß für den Beladungsgrad des NOx-Speicher-katalysators ist, wobei aus der zweiten elektrischen Größe der Zeitpunkt für das Ende des Regenerationsvorgangs des NOx-Katalysators erkannt werden kann. To this end, two independent electrical determinants of the electrical complex impedance of the NOx storage catalytic converter are detected, whereby one of the two electrical variables is a measure of the degree of loading of the NOx storage catalyst, wherein the out of the second electrical quantity, the date of the end of the regeneration process NOx catalyst can be detected. Auf diese Weise kann sowohl der Beginn, wie auch das Ende der Regenerationsvorgänge automatisch eingeleitet werden. In this way, both the beginning and also the end of the regeneration operations are automatically initiated.
  • Eine ähnliche Lösung wird in der A similar solution is in the DE 199 16 677 DE 199 16 677 vorgeschlagen, gemäß der die elektrische Kapazität des Katalysatorwerkstoffes im Katalysator gemessen wird. proposed, according to which the electric capacity of the catalyst material is measured in the catalyst. Zwar muss hier keine Kontaktierung direkt am Katalysatorwerkstoff durchgeführt werden, dafür muss jedoch eine Kondensatoranordnung in den Abgaskatalysator integriert werden. While here, no contact has to be done directly on the catalyst material, but a capacitor arrangement must be integrated into the exhaust gas catalyst for it. Dabei werden stabförmige Elektroden inklusive elektrischer Zuführungen in den Katalysatormonolithen eingebracht. In this case, rod-shaped electrodes are inserted, including electrical feeds into the catalyst monolith. Auf Grund des Prinzip bedingt großen Abstandes zwischen den beiden Kondensatorelektroden wird die zu messende Kapazität sehr klein, was einen hohen elektrischen Aufwand zur Messwerterfassung erfordert. Due to the inherently large distance between the two capacitor electrodes, the capacitance to be measured is very small, which requires a high electrical effort for measured value acquisition. Bei beiden Verfahren müssen Zuleitungen und Elektroden direkt in den Katalysator eingebracht werden, was sich als durchaus problematisch erweist. In both methods leads and electrodes must be introduced directly into the catalyst, which proves to be quite problematic.
  • In der Schrift In Scripture DE 19635977 A1 DE 19635977 A1 wird ein Sensor zur Überwachung eines NOx-Speicherkatalysators, vorgeschlagen, der ein Speichermaterial zur Adsorption von NOx aufweist, wobei das Speichermaterial das sensitive Element eines Sensors bildet. a sensor is proposed for monitoring an NOx storage catalyst which comprises a storage material for the adsorption of NOx, wherein the storage material forming the sensitive element of a sensor. Dadurch kann der aktuelle Beladungsgrad des Speichermaterials an der Sensorstelle gemessen werden. Thereby, the current charge level of the storage material at the sensor location can be measured. Nach der Schrift According to Scripture DE 19635977 A1 DE 19635977 A1 ist der Sensor dadurch gekennzeichnet, dass er auf eine elektrische oder elektromagnetische Eigenschaft des Speichermaterials anspricht, die sich mit der adsorbierten NOx-Menge ändert. the sensor is characterized in that it responds to an electrical or electromagnetic property of the storage material which changes with the adsorbed NOx amount.
  • Weiterhin sind aus der Furthermore, from the DE 3317215 DE 3317215 bzw. aus der or from the US 4,477,771 US 4,477,771 Verfahren bekannt, mit denen die Rußbeladung eines Dieselpartikelfilters in einem Hohlleiter mit Hilfe von Mikrowellen bestimmt wird. Known methods by which the soot charge of a diesel particulate filter is determined in a waveguide by means of microwaves. Hier wird der Effekt, dass es sich bei Ruß um leitfähige Teilchen handelt, die die Ausbreitung einer elektromagnetischen Welle dämpfen, ausgenutzt. Here, the effect is that it is carbon black in order conductive particles attenuate the propagation of an electromagnetic wave used.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein verfahren der eingangs genannten Gattung zu schaffen, das keinen externen Sensor benötigt und bei dem eine elektrische Messung des Katalysatorzustandes bei wesentlich einfacherer Aufbau- und Verbindungstechnik möglich ist. The object of the present invention is thus to provide a method of the aforementioned type, which does not require an external sensor, and wherein an electrical measurement of the catalyst condition in much simpler construction and connection technique is possible.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This object is inventively achieved by a method having the features of claim 1.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf der Auswertung von Wechselwirkungen des Katalysatormaterials mit elektromagnetischen Wellen, die sich während des Betriebs ändernde physikochemische Zusammensetzung des Katalysatormaterials ändert auch dessen elektrische Eigenschaften. The inventive method is based on the analysis of interaction of the catalyst material with electromagnetic waves, which varies during the operation of changing the physicochemical composition of the catalyst material also its electrical properties. Die Katalysatorbeschichtung ändert sich nämlich auf Grund einer chemischen Wechselwirkung des zu speichernden Gases, insbesondere Sauerstoff und Stickoxyde, mit der Beschichtung. The catalyst coating varies namely due to a chemical interaction of the gas to be stored, in particular oxygen and nitrogen oxides, with the coating. Diese sich ändernden elektrischen Eigenschaften des Katalysatormaterials wirken sich auf die zur Messung verwendeten Mikrowellen aus. These changing electrical properties of the catalyst material effect on the microwaves used for the measurement. Der gesamte Katalysator bzw. dessen Gehäuse wird als Hohlraumresonator ausgenutzt, und die Messung der Änderung des Katalysatorwerkstoffes kann kontaktlos über die Wechselwirkung mit den Mikrowellen erfolgen. All of the catalyst or the housing is utilized as a cavity resonator, and the measurement of the change of the catalyst material can be carried out without contact via interaction with the microwaves. Sowohl die Fehleranfälligkeit, als auch die Kosten einer solchen Sensorik werden dadurch drastisch reduziert. Both the error rate, and the cost of such sensors can be drastically reduced. Es genügt zum ein- bzw. auskoppeln des Mikrowellensignals wenigstens eine Feldsonde, beispielsweise ein elektrischer λ/4-Monopol (Stabantenne) oder magnetischer Dipol (Schleifenantenne), die an geeigneten Positionen im Katalysatorgehäuse angebracht wird. It is sufficient for coupling and decoupling of the microwave signal at least one field probe, for example an electric λ / 4 monopole (rod antenna), or magnetic dipole (loop antenna) that is placed at appropriate positions in the catalyst housing.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens möglich. By the provisions recited in the dependent claims, advantageous refinements of and improvements to the method specified in claim 1 are possible.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Absinken der Resonanzfrequenz als Maß für die zunehmende NOx-Beladung des Speichermaterials im Gehäuse des Katalysators ausgewertet. In an advantageous embodiment, the lowering of the resonance frequency is evaluated as a measure for increasing the loading of the NOx storage material in the housing of the catalyst. Entsprechend kann auch die Verschiebung der Resonatorgüte als Maß für die O 2 -Beladung des Speichermaterials im Gehäuse des Katalysators ausgewertet werden. Accordingly, the displacement of the resonator as a measure of the O 2 loading of memory material may be evaluated in the case of the catalyst.
  • In vorteilhafter Weise wird bei Erreichen eines vorgebbaren Werts der Resonanzfrequenz und/oder -güte die Regenerierung des Speichermaterials durchgeführt, was jeweils automatisch erfolgen kann. In an advantageous manner, when a predeterminable value of the resonant frequency and / or the regeneration of the storage material -güte performed, which can in each case automatically.
  • Die Erfassung der Resonanzfrequenz und/oder -güte als Maß für die NOx- oder O 2 -Beladung des Speichermaterials erfolgt bevorzugt über eine Transmissions- oder Reflexionsmessung der Mikrowelle. The detection of the resonance frequency and / or -güte as a measure of NOx or O 2 loading of the storage material preferably takes place via a transmission or reflection measurement of the microwave. Im ersten Falle werden zwei Messelektroden bzw. Feldsonden benötigt und im zweiten Fall nur eine. In the first case two measuring electrodes or field probes are required, and in the second case, only one.
  • Die Regeneration des Speichermaterials erfolgt im fetten Betriebszustand des Verbrennungsmotors, und zwar bis zu einem vorgebbaren Absenkungswert der mittels einer Transmissions- oder Reflexionsmessung erfassten Amplitude der Mikrowelle und der daraus berechenbaren Resonatorgüte und/oder bis zum Erreichen eines vorgebbaren höheren Wertes der Resonanzfrequenz. The regeneration of the storage material is in the rich operating state of the engine, and up to a predetermined reduction value of the detected using a transmission or reflection measurement of amplitude of the microwave and the calculable therefrom resonator and / or until a predetermined higher value of the resonance frequency. Dadurch werden die Regenerationsphasen jeweils automatisch nach einer optimalen Zeitspanne abgeschlossen. This regeneration phases are close automatically for an optimal period of time.
  • Zur Erfassung der Resonatorgüte wird zweckmäßigerweise die Amplitude des Transmissions- oder Reflexionsfaktors der Mikrowelle gemessen. For sensing the resonator the amplitude of the transmission or reflection factor of the microwave is conveniently measured. Zur Optimierung des Verfahrens wird bei der Anregung der Mikrowelle die Frequenz so hoch gewählt, dass sich mindestens der erste Grundmodus eines resonanten Feldes im Gehäuse ausbilden kann, aber auch gleichzeitig so niedrig, dass an das Gehäuse angeschlossene Rohrleitungen zur Zuführung und Abführung des Abgases eine Abstrahlung des Feldes nach außen verhindern. To optimize the method, the frequency is so high at the excitation of the microwave, that at least the first basic mode of a resonant field can be formed in the housing, but also at the same time so low that on the housing the pipework connected to the supply and discharge of the exhaust gas, a radiating prevent the field to the outside.
  • Bei der Transmissionsmessung wird die Mikrowelle mit einer ersten Feldsonde eingekoppelt und in einer zweiten Feldsonde erfasst, wobei die Feldsonden im Gehäuse angeordnet sind, vorzugsweise so, dass sich das Speichermaterial dazwischen befindet. In the transmittance measurement of the microwave is coupled with a first field probe and recorded in a second field probe, wherein the field sensors are arranged in the housing, preferably such that the memory material therebetween.
  • Bei der Reflexionsmessung wird die Mikrowelle mit einer Feldsonde eingekoppelt und wieder in dieser Feldsonde im Gehäuse erfasst, so dass man nur eine Feldsonde benötigt. In the reflection measurement, the microwave is coupled with a field probe and recorded again in this field probe in the housing, so that one only needs a field probe. Dies vereinfacht die elektrische Installation. This simplifies the electrical installation.
  • In vorteilhafter Weise kann eine Ansteuer- und Auswerteeinrichtung im oder am Gehäuse mit wenigstens einer der als Feldsonde ausgebildeten Antennen integriert werden, wodurch aufwändige Hochfrequenzzuleitungen entfallen können. Advantageously, a control and evaluation device in or on the housing may be integrated with at least one of formed as a field probe antennas, thereby consuming high-frequency feed lines can be omitted. Weiterhin ermöglicht dies mit entsprechenden Mitteln die direkte Erfassung der Katalysatortemperatur als Mess- und Kalibrierungsgröße. Furthermore, this allows with corresponding means the direct detection of the catalyst temperature as a measurement and calibration size.
  • Durch Messung mehrerer Resonanzmoden bei mehreren Frequenzen können die Abhängigkeiten verschiedener physikalischer und/oder chemischer Einflüsse auf die Messgröße kompensiert bzw. getrennt werden. By measuring a plurality of resonance modes at multiple frequencies, the dependencies of various physical and / or chemical influences can be compensated for in the measurement variable or separately. Dies betrifft beispielsweise die Temperatur, den Beladungszustand, die Vergiftung und dgl. This example relates to the temperature, the loading condition, the poisoning and the like.
  • Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, zumindest die stirnseitigen Stege des als Wabenkörper ausgebildeten Speichermaterials mit einer Metall- oder Metallisierungsschicht zu versehen, so dass die Resonatorlänge ausschließlich durch den Wabenkörper festgelegt ist. Furthermore, it has been found to be advantageous to provide at least the front side of the webs formed as a honeycomb body storage material with a metal or metallization layer, so that the cavity is determined exclusively by the honeycomb body. Eine solche Ausführung besitzt eine höhere Empfindlichkeit durch höheren Volumenanteil des Speicher- bzw. Katalysatormaterials im Resonator und eine sehr einfache gehäuseunabhängige Resonatorgeometrie. Such an embodiment has a higher sensitivity by higher volume fraction of the memory or the catalyst material in the resonator and a very simple housing independent resonator geometry. Zusätzlich wird die Ausbreitung von Mikrowellenleistung nach außen reduziert. In addition, the propagation of microwave power to the outside is reduced.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and explained in more detail in the following description. Es zeigen: Show it:
  • 1 1 eine schematische Darstellung eines NOx-Speicherkatalysators mit angeschlossener Messeinrichtung, a schematic representation of an NOx storage catalytic converter with a connected measuring device,
  • 2 2 ein Signaldiagramm zur Darstellung der Abhängigkeit des Transmissionsfaktors von der Mikrowellenfrequenz beim Wechsel vom fetten Betriebszustand in den mageren Betriebszustand ohne NOx in der Gasphase (keine Beladung des Speichermaterials mit NOx) und a signal diagram illustrating the dependency of the transmission factor of the microwave frequency when switching from the rich mode to the lean operating state without NOx in the gas phase (no loading of the storage material with NOx) and
  • 3 3 ein Signaldiagramm zur Darstellung der Abhängigkeit des Transmissionsfaktors von der Mikrowellenfrequenz beim Wechsel vom fetten Betriebszustand in den mageren Betriebszustand in Anwesenheit von NOx (Beladung des Speichermaterials mit NOx). a signal diagram illustrating the dependency of the transmission factor of the microwave frequency when switching from the rich mode to the lean operating state in the presence of NOx (loading of the storage material with NOx).
  • Der in in 1 1 dargestellte Abgaskatalysator Catalytic converter shown 10 10 ist zum Einbau in die Abgasanlage bzw. dem Abgasstrom eines Verbrennungsmotors vorgesehen und ist als NOx-Speicherkatalysator ausgebildet. is intended for installation in the exhaust system and the exhaust gas stream of an internal combustion engine and is designed as a NOx storage catalyst. Er besteht aus einem elektrisch leitfähigen metallischen Gehäuse It consists of an electrically conductive metallic housing 11 11 , in dem ein mit einer katalytisch aktiven Beschichtung beschichteter keramischer Wabenkörper In which a coated with a catalytically active coating of ceramic honeycomb body 12 12 angeordnet ist. is arranged. Das zu reinigende Abgas wird über ein Zuleitungsrohr The gas to be cleaned is a feed pipe 13 13 zugeführt, strömt durch den Wabenkörper supplied flows through the honeycomb body 12 12 und verlässt den Abgaskatalysator and leaves the catalytic converter 10 10 wieder als gereinigtes Gas über ein Auslassrohr again as purified gas through an exhaust pipe 14 14 . , Auf Grund der elektrischen Leitfähigkeit des metallischen Gehäuses Due to the electrical conductivity of the metallic housing 11 11 stellt dieses in einem gewissen Wellenlängenbereich einen elektrischen Hohlraumresonator dar, dessen Eigenschaften unter anderem vorn sich darin befindlichen Material abhängen, insbesondere von dessen komplexer Dielektrizitätszahl ε im Hochfrequenzbereich (Mikrowellen-Frequenzbereich). provides this in a certain wavelength range is an electrical resonant cavity, the properties depend, inter alia, located in the front material, in particular of its complex relative permittivity ε at high frequencies (microwave frequency range).
  • Zur Ein- bzw. Auskopplung eines zur Messung verwendeten Mikrowellensignals dienen zwei Feldsonden For input and output coupling of a microwave signal used to measure serve two field probes 15 15 , . 16 16 , die beispielsweise als elektrische λ/4-Monopole oder magnetische Dipole ausgebildet sind. Formed for example as an electric λ / 4 monopoles or magnetic dipoles. Die Orte der Ein- und Auskopplung des Mikrowellensignals sind nach dem Prinzip der Reziprozität vertauschbar. The locations of the coupling and decoupling of the microwave signal can be interchanged according to the principle of reciprocity. Gemäß According to 1 1 wird an der Feldsonde is at the field probe 15 15 im einlassseitigen Bereich vor dem Wabenkörper das Mikrowellensignal in das Gehäuse in the inlet-side region in front of the honeycomb body, the microwave signal into the housing 11 11 eingekoppelt, dh der durch das Gehäuse coupled, that is, through the housing 11 11 gebildete Hohlraumresonator wird angeregt, und an der Feldsonde Cavity resonator formed is excited, and the field probe 16 16 im auslassseitigen Bereich wird ein Teil der eingekoppelten Leistung wieder ausgekoppelt, so dass eine Transmissionsmessung durch den Wabenkörper ermöglicht wird. in the outlet area of ​​a part of the injected power is coupled out again, so that a transmission measurement is made possible through the honeycomb body. Die beiden Feldsonden The two field probes 15 15 , . 16 16 dienen dabei als Sende- bzw. Empfangsantennen für die Mikrowellensignale. serve as transmitting and receiving antennas for the microwave signals.
  • Die beiden Feldsonden The two field probes 15 15 , . 16 16 sind mit einer Messeinrichtung are connected to a measuring device 17 17 verbunden, wobei auch eine integrierte Ausbildung möglich und zweckmäßig ist. connected, whereby an integrated formation is possible and appropriate. Der Mikrowellengenerator The microwave generator 18 18 der Messeinrichtung the measuring device 17 17 ist ausgangsseitig mit der Feldsonde on the output side with the field probe 15 15 verbunden und das in der Feldsonde connected and in the field probe 16 16 empfangene Mikrowellensignal wird einer Auswerteeinrichtung received microwave signal is an evaluation 19 19 zugeführt. fed. Bei der Anregung der Mikrowellen im Mikrowellengenerator At the suggestion of the microwaves in the microwave generator 18 18 wird die Wellenlänge so hoch gewählt, dass sich mindestens der erste Grundmodus eines resonanten Feldes ausbilden kann, aber auch so niedrig, dass die angeschlossenen Rohre the wavelength is selected so high that at least the first basic mode of a resonant field can be formed, but also so low that the connected pipes 13 13 , . 14 14 eine Abstrahlung des Feldes nach außen verhindern (Rundhohlleiter im Cut-off-Betrieb). a radiation field of the outward prevent (circular waveguide in the cutoff mode). Die Frequenz kann variabel zur Anregung von geeigneten Resonanzmoden (z. B. H11p-Mode) und zur Messung der Transmission vorgegeben werden. The frequency can be variably set for excitation of the appropriate resonant modes (z. B. H11p mode) and measuring the transmittance. Die Transmission in Abhängigkeit der Frequenz ist eine Möglichkeit, Resonanzfrequenz und Güte zu bestimmen. The transmission as a function of frequency is a possibility of resonance frequency and quality to be determined. Im Resonanzfall ist die Transmission minimal, dort erfolgt vorteilhafterweise auch die Gütebestimmumg. At resonance, the transmission is minimal, there is carried out advantageously also Gütebestimmumg. Große Betragswerte der Transmission korrelieren mit hoher Güte. Large absolute values ​​of the transmission correlate with high quality.
  • Da sich die elektrischen Eigenschaften des mit Speichermaterial beschichteten Wabenkörpers Since the electrical properties of the coated honeycomb body storage material 12 12 mit dem Katalysatorzustand, also dessen Beladung mit NOx und O 2 oder mit der Vergiftung bzw. Alterung ändern, können Rückschlüsse auf den Zustand des Katalysatormaterials getroffen werden. change with the catalyst state, so its load with NO x and O 2 or the poisoning and aging, to draw conclusions about the state of the catalyst material can be made. Bei einem Vollkatalysator, z. In a full catalyst such. B. einem SCR-Katalysator, wird das komplette Volumen von den Mikrowellen erfasst. As an SCR catalyst, the entire volume of the microwave is detected. Bei einem beschichteten Katalysator verändert sich während des Katalysatorbetriebs nur die chemische Zusammensetzung des Beschichtungs- bzw. Speichermaterials, welches am gesamten Füllvolumen nur einen Anteil von wenigen Prozent hat. For a coated catalyst, only the chemical composition of the coating or the storage material, which has only a few percent of the total filling volume change during the catalyst operation. Trotzdem erweisen sich die Resonanzfrequenz und -güte als hinreichend sensible Messgrößen. Nevertheless, the resonant frequency of type and quality prove to be sufficiently sensitive measurements.
  • Die Verhältnisse bzw. Messergebnisse bei einer Anordnung gemäß The ratios and test results for an arrangement in accordance with 1 1 sind in den are in the 2 2 und and 3 3 dargestellt. shown. Die Kurven zeigen den Transmissionsfaktor TF über der Mikrowellenfrequenz f beim NOx-Speicher-Katalysator. The curves show the transmission factor TF on the microwave frequency f in the NOx storage catalyst. Dabei zeigt jeweils die Kurve ”F” die Verhältnisse im fetten Betriebszustand und die Kurve ”M” im mageren Betriebszustand. In each case, the curve "F" shows the conditions in the rich operating condition and the curve "M" in the lean operating condition. In den Figuren ist für den fetten Betriebszustand ein λ-Wert von 0,75, für den mageren Betrieb ein λ-Wert von 2,8 angegeben. In the figures, a λ value of 0.75, for the lean operation is provided a λ value of 2.8 for the rich operating state. Die Kurven gemäß The curves of 2 2 zeigen die Verhältnisse ohne Anwesenheit von NOx in der Gasphase, also bei fehlender Einlagerung von NOx im Speichermaterial und die Kurven gemäß show the conditions without the presence of NOx in the gas phase, ie in the absence of storage of NOx in the storage material and the curves in accordance with 3 3 die Verhältnisse bei Anwesenheit von NOx, also im Speichermaterial eingelagertem NOx und somit beladenem Katalysator. the ratios in the presence of NOx, that is embedded in the storage material, and thus NOx laden catalyst.
  • Aus den Kurven geht hervor, dass gemäß From the curves it appears that according to 2 2 beim Wechsel vom fetten zum mageren Betriebszustand ohne Anwesenheit von NOx die Resonatorgütenänderung ohne eine deutliche Resonanzfrequenzverschiebung erfolgt. when changing from rich to lean operating state without the presence of NOx takes place Resonatorgütenänderung without a substantial resonant frequency shift. Im mageren Betriebszustand ist die Resonatorgüte deutlich höher als im fetten Betriebszustand. In the lean operating condition, the resonator is significantly higher than in the rich operating condition. Bei Anwesenheit von NOx im Abgas, also bei beladenem Katalysator, ändert sich gemäß In the presence of NOx in the exhaust gas, so laden catalyst changes in accordance with 3 3 zusätzlich noch die Resonanzfrequenz: Sie nimmt mit zunehmender Beladung ab. in addition, the resonance frequency: It decreases with increasing loading. Dies kann dahingehend interpretiert werden, dass der Realteil der Dielektrizitätszahl des Katalysatormaterials im fetten Bereich niedriger ist, der Imaginärteil (Verluste) dagegen höher. This can be interpreted to mean that the real part of the dielectric constant of the catalyst material is lower in the rich range, the imaginary part (losses) on the other hand higher. Zusammengefasst heißt dies, dass die O 2 -Beladung des NOx-Speicherkatalysators die Resonatorgüte der Messanordnung beeinflusst und die NOx-Beladung zusätzlich die Resonanzfrequenz. In summary, this means that the O 2 loading of the NOx storage catalytic converter affects the resonator Q factor of the measuring arrangement and the NOx loading addition the resonance frequency.
  • Die Auswertung dieser Verhältnisse kann nun so erfolgen, dass im üblichen mageren Betriebszustand des Verbrennungsmotors durch die Auswerteeinrichtung The evaluation of these conditions can now be such that in normal lean operating condition of the engine by the evaluation 19 19 die Resonanzfrequenz überwacht wird. the resonance frequency is monitored. Diese verringert sich gemäß den dargestellten Verhältnissen bei zunehmender NOx-Beladung. This decreases according to the illustrated ratios with increasing NOx loading. Durch einen vorgebbaren unteren Grenzwert der Resonanzfrequenz kann nun der Zeitpunkt vorgegeben werden, bei dessen Erreichen ihre Regenerationsphase eingeleitet wird. By a predetermined lower limit value of the resonant frequency, the time can be specified now, when reached its regeneration phase is initiated. Ein entsprechendes Signal wird über eine Steuersignalleitung A corresponding signal is transmitted via a control signal line 20 20 der zentralen Motorelektronik zugeführt, durch die zur Regeneration kurzzeitig in den fetten Betriebszustand umgeschaltet wird. the central electronic engine supplied, is briefly switched by the regeneration of the rich operating state. Durch die Regeneration im fetten Betriebszustand verringert sich die NOx-Beladung und O 2 -Beladung im Wabenkörper By the regeneration of the rich operating state, the NOx loading and decreased O 2 loading in the honeycomb body 12 12 . , Die Resonanzfrequenz steigt wieder gemäß den The resonant frequency is rising again in accordance with the 2 2 und and 3 3 an und die Amplitude sinkt wegen der Sauerstoffspeicherentleerung. and the amplitude decreases due to the oxygen storage emptying. Bei Erreichen eines vorgebbaren oberen Grenzwerts wird dann die Regeneration abgeschlossen, und es kann wieder in den mageren Betriebszustand umgeschaltet werden. Upon reaching a predetermined upper limit, the regeneration is then completed, and it can be switched to the lean operating condition. Diese Vorgänge verlaufen vollautomatisch ab. These processes run fully automatically.
  • Der vereinfacht dargestellte Ablauf kann noch durch geeignete Maßnahmen erweitert werden, die die temperaturbedingten Veränderungen der Resonanzfrequenz kompensieren. The sequence shown in simplified form can be further extended by taking appropriate measures, which compensate for the temperature induced changes in the resonant frequency. So bewirkt z. Thus, for causes. B. eine Erwärmung und die damit verbundene Ausdehnung des Katalysatorgehäuses ebenfalls ein Absinken der Resonanzfrequenz. As a warming and the consequent expansion of the catalyst housing is also a decrease in the resonant frequency.
  • An Stelle der beschriebenen Transmissionsmessung kann auch eine Reflexionsmessung erfolgen, dh, das im Hohlraumresonator reflektierte Mikrowellensignal wird erfasst und in entsprechender Weise ausgewertet. In place of the described transmission measurement, a reflection measurement can be carried out, ie, the light reflected in the cavity resonator microwave signal is detected and evaluated in a corresponding manner. Die Reflexionsmessung kann auch nur mit einer einzelnen Feldsonde durchgeführt werden, die das Mikrowellensignal sowohl einkoppelt, wie auch das reflektierte Signal wieder ankoppelt. The reflection measurement can be performed with only a single field probe that both couples the microwave signal, as well as the reflected signal couples back.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich nicht nur zur Erfassung des Zustands des beschriebenen NOx-Speicherkatalysators oder eines SCR-Katalysators, sondern kann auch für andere Katalysatorarten eingesetzt werden, z. The inventive method is suitable not only for detecting the state of the described NOx storage catalyst or an SCR catalyst, but can also be used for other types of catalysts, z. B. einen 3-Wege-Katalysator, eine Kohlenwasserstofffalle oder auch eine SOx-Falle. B. a 3-way catalyst, a hydrocarbon trap, or a SOx trap.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Erfassung des Zustands eines Katalysators, welcher sich im Abgasstrom eines Verbrennungsmotors befindet und mit Gas beladen wird, wobei der Katalysator zur Katalysatorart 3-Wege-Katalysator, SCR-Katalysator oder Kohlenwasserstofffalle gehört, dadurch gekennzeichnet , dass bei einer im Innenraum des als Hohlraumresonator ausgebildeten Gehäuses ( A method for detecting the condition of a catalyst located in the exhaust stream of an internal combustion engine and is charged with gas, wherein the catalyst for the catalyst type 3-way catalyst, SCR catalyst or hydrocarbon trap part, characterized in that an interior of the cavity formed housing ( 11 11 ) des Katalysators ( () Of the catalyst 10 10 ) erzeugten Mikrowelle die Verschiebung der Resonanzfrequenz und/oder -güte als Maß für die Gasbeladung des Speichermaterials bestimmt und ausgewertet wird. ) Generated microwave is determined, the shift of the resonance frequency and / or -güte as a measure of the gas loading of the storage material and evaluated.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebung der Resonatorgüte als Maß für die O 2 -Beladung des Speichermaterials im Gehäuse ( A method according to claim 1, characterized in that the displacement of the resonator as a measure of the O 2 loading of the storage material in the housing ( 11 11 ) des Katalysators ( () Of the catalyst 10 10 ) ausgewertet wird. ) Is evaluated.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Anregung der Mikrowelle die Frequenz so hoch gewählt wird, dass sich mindestens der erste Grundmodus eines resonanten Feldes im Gehäuse ( Method according to one of the preceding claims, characterized in that the frequency is chosen so high at the excitation of the microwave, that at least the first basic mode of a resonant field in the housing ( 11 11 ) ausbilden kann, aber auch so niedrig, dass an das Gehäuse ( can be formed), but also low enough (to the housing 11 11 ) angeschlossene Rohrleitungen ( ) Connected to pipes ( 13 13 , . 14 14 ) eine Abstrahlung des Feldes nach außen verhindern. ) Prevent radiation of the field to the outside.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrowelle mit einer ersten, insbesondere als Feldsonde ausgebildeten Antenne ( Method according to one of the preceding claims, characterized in that the microwave with a first, in particular designed as a field probe antenna ( 15 15 ) abgestrahlt oder eingekoppelt und in einer zweiten, insbesondere als Feldsonde ausgebildeten Antenne ( ) Radiated or coupled, and (in a second, in particular as a field probe formed antenna 16 16 ) erfasst wird, wobei die Antennen ( ) Is detected, wherein the antennas ( 15 15 , . 16 16 ) im Gehäuse ( ) In the housing ( 11 11 ) angeordnet sind. ) Are arranged.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrowelle mit einer insbesondere als Feldsonde ausgebildeten Antenne eingekoppelt und nach Reflexion wieder in dieser Antenne im Gehäuse erfasst wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the microwave is coupled with an opening formed in particular as a field probe antenna and detected after reflection again in this antenna in the housing.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Integration einer Ansteuer- und Auswerteeinrichtung ( Method according to one of the preceding claims, characterized by the integration of a control and evaluation device ( 17 17 ) mit wenigstens einer der als Feldsonde ausgebildeten Antennen ( ) (With at least one of formed as a field probe antennas 15 15 , . 16 16 ). ).
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte Ansteuer- und Auswerteeinrichtung ( A method according to claim 6, characterized in that the integrated control and evaluation device ( 17 17 ) mit Mitteln zur direkten Erfassung der Katalysatortemperatur als Mess- und Kalibrierungsgröße versehen ist. ) Is provided with means for directly detecting the catalyst temperature as a measurement and calibration size.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Messung mehrerer Resonanzmoden bei mehreren Frequenzen die Abhängigkeiten verschiedener physikalischer und/oder chemischer Einflüsse auf die Messgröße kompensiert werden. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the dependencies of various physical and / or chemical influences are compensated for in the measured value by measuring a plurality of resonance modes at several frequencies.
DE10358495A 2003-12-13 2003-12-13 Method for detecting the state of a catalyst by means of microwaves Active DE10358495B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10358495A DE10358495B4 (en) 2003-12-13 2003-12-13 Method for detecting the state of a catalyst by means of microwaves

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10358495A DE10358495B4 (en) 2003-12-13 2003-12-13 Method for detecting the state of a catalyst by means of microwaves

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10358495A1 DE10358495A1 (en) 2005-07-14
DE10358495B4 true DE10358495B4 (en) 2011-10-06

Family

ID=34672719

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10358495A Active DE10358495B4 (en) 2003-12-13 2003-12-13 Method for detecting the state of a catalyst by means of microwaves

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10358495B4 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011076347A1 (en) * 2011-05-24 2012-11-29 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. System for the contactless measurement of conductivity of heterogeneous catalysts under reaction conditions
DE102017209521B3 (en) 2017-06-07 2018-06-28 Continental Automotive Gmbh A method for determining a state of an exhaust gas treatment member for a motor vehicle and device
DE102017200542A1 (en) 2017-01-13 2018-07-19 Robert Bosch Gmbh Method for determining a nitrogen oxide mass flow
DE102017205322A1 (en) 2017-03-29 2018-10-04 Robert Bosch Gmbh A method for detecting damage of an SCR catalyst
DE102017205319A1 (en) 2017-03-29 2018-10-04 Robert Bosch Gmbh A method for detecting damage of an SCR catalyst
DE102017206906A1 (en) 2017-04-25 2018-10-25 Robert Bosch Gmbh A method for determining an accuracy of a reducing agent solution strength and / or a concentration of the dosed reducing agent solution
DE102018110214A1 (en) * 2018-04-27 2019-04-04 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Method for functional status detecting a high-frequency antenna for an SCR catalyst

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008012050A1 (en) 2008-02-29 2009-09-03 Fischerauer, Gerhard, Prof. Dr.-Ing. Exhaust after-treatment system operating method for motor vehicle, involves regulating condition of catalyzer as continues input variable of engine control for regulation of exhaust after-treatment system
DE102010019309A1 (en) 2010-05-03 2011-11-03 Gerhard Fischerauer Method for recognition of state of selective catalytic reduction catalyst and diesel particulate filter in after-treatment of exhaust gases system, involves calculating reflectance factor amount of interfered electromagnetic wave
DE102010034983A1 (en) 2010-08-20 2012-02-23 Gerhard Fischerauer Method for detecting current state of exhaust after-treatment system in e.g. motor car, involves determining measured variables in different frequency ranges to allow measuring device to provide conclusions about memory state
DE102011107784B4 (en) 2011-07-15 2014-03-13 Umicore Ag & Co. Kg A method for determining the state of an exhaust gas purifying device
KR20160003005A (en) 2013-04-23 2016-01-08 바스프 에스이 Method and device for measuring deposits in the interior of an apparatus by using microwave radiation
DE102014000400A1 (en) 2014-01-17 2015-08-06 Peter Fremerey Sensor for determining the surface charge of heterogeneous catalyst materials that are coated with an ionic liquid
EP2927443A1 (en) * 2014-04-02 2015-10-07 Caterpillar Inc. Apparatus and method for detecting urea deposit formation
DE102014209305B4 (en) 2014-05-16 2016-04-07 Umicore Ag & Co. Kg Method for detecting the degree of aging of catalytic converters
DE102015001230A1 (en) 2015-02-03 2016-08-04 Markus Dietrich lnduktive antennas with thermocouple for a method for detecting the condition of a catalyst with microwaves
DE102015001229A1 (en) 2015-02-03 2016-08-04 Markus Dietrich Device for coupling and / or uncoupling of the microwaves in the exhaust line of an internal combustion engine
DE102015001228A1 (en) 2015-02-03 2016-08-04 Markus Dietrich Antenna module with two combined antennas for a method for detecting the condition of exhaust gas aftertreatment components with the aid of microwaves
DE102015001231A1 (en) 2015-02-03 2016-08-04 Markus Dietrich A process for the simultaneous monitoring of the various functions of an exhaust gas aftertreatment system of several components with a single microwave-based measurement system
US20160265414A1 (en) * 2015-03-11 2016-09-15 General Electric Company Systems and methods for monitoring the health of a three-way catalyst
US20160279574A1 (en) * 2015-03-26 2016-09-29 General Electric Company Systems and methods for monitoring the health of a selective catalytic reduction catalyst
DE102015006232A1 (en) 2015-05-18 2016-11-24 Markus Dietrich A method for loading and / or state detection of exhaust gas aftertreatment components with the aid of microwaves
DE102015116659A1 (en) * 2015-10-01 2017-04-20 Umicore Ag & Co. Kg Method and apparatus for determining an indication of a storage capacity of a reactant into an exhaust gas aftertreatment device
DE102016217899A1 (en) * 2016-09-19 2018-03-22 Continental Automotive Gmbh Method for operating a catalytic converter device in the motor vehicle
DE102016219646A1 (en) * 2016-10-10 2018-04-12 Continental Automotive Gmbh Self-diagnosis of a catalytic converter by measuring the S-parameters
DE102017213594A1 (en) 2017-08-04 2019-02-07 Continental Automotive Gmbh A method for determining the loading state of an SCR catalyst and the SCR catalyst device

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4477771A (en) * 1982-06-21 1984-10-16 General Motors Corporation Microwave detection of soot content in a particulate trap
EP0257842A2 (en) * 1986-08-04 1988-03-02 Ngk Insulators, Ltd. Electrochemical NOx sensor
DE3317215C2 (en) * 1982-05-11 1992-10-01 Avl Gesellschaft Fuer Verbrennungskraftmaschinen Und Messtechnik M.B.H. Prof. Dr. Dr.H.C. Hans List, Graz, At
DE4308767A1 (en) * 1993-03-19 1994-09-22 Bosch Gmbh Robert A method for determining gas components and / or gas concentrations of gas mixtures
US5466350A (en) * 1993-09-24 1995-11-14 Baker; Charles K. Selective electrochemical detector for nitric oxide and method
US5497099A (en) * 1991-09-06 1996-03-05 Engine Control Systems Ltd. Antenna system for soot detecting
DE19635977A1 (en) * 1996-09-05 1998-03-12 Bosch Gmbh Robert Sensor for monitoring an NOx catalyst
DE19916677C1 (en) * 1999-04-14 2001-01-25 Daimler Chrysler Ag Load sensor for nitrogen oxide adsorber in Otto or diesel engine comprises devices for determining dielectric constant indicative for degree of charge of nitrogen oxide adsorber with adsorbed nitrogen oxides
DE10064499A1 (en) * 2000-12-22 2002-07-04 Daimler Chrysler Ag Recognizing state of nitrogen oxide storage catalyst in exhaust gas stream of IC engine involves detecting two independent electrical parameters of electrical complex impedance of catalyst

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3317215C2 (en) * 1982-05-11 1992-10-01 Avl Gesellschaft Fuer Verbrennungskraftmaschinen Und Messtechnik M.B.H. Prof. Dr. Dr.H.C. Hans List, Graz, At
US4477771A (en) * 1982-06-21 1984-10-16 General Motors Corporation Microwave detection of soot content in a particulate trap
EP0257842A2 (en) * 1986-08-04 1988-03-02 Ngk Insulators, Ltd. Electrochemical NOx sensor
US5497099A (en) * 1991-09-06 1996-03-05 Engine Control Systems Ltd. Antenna system for soot detecting
DE4308767A1 (en) * 1993-03-19 1994-09-22 Bosch Gmbh Robert A method for determining gas components and / or gas concentrations of gas mixtures
US5466350A (en) * 1993-09-24 1995-11-14 Baker; Charles K. Selective electrochemical detector for nitric oxide and method
DE19635977A1 (en) * 1996-09-05 1998-03-12 Bosch Gmbh Robert Sensor for monitoring an NOx catalyst
DE19916677C1 (en) * 1999-04-14 2001-01-25 Daimler Chrysler Ag Load sensor for nitrogen oxide adsorber in Otto or diesel engine comprises devices for determining dielectric constant indicative for degree of charge of nitrogen oxide adsorber with adsorbed nitrogen oxides
DE10064499A1 (en) * 2000-12-22 2002-07-04 Daimler Chrysler Ag Recognizing state of nitrogen oxide storage catalyst in exhaust gas stream of IC engine involves detecting two independent electrical parameters of electrical complex impedance of catalyst

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Wikipediaeintrag: Moden. - : -, aufgerufen am 18.12.2007. http://de.wikipedia.org/wiki/Moden. - ISBN ----. [Internet] *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011076347A1 (en) * 2011-05-24 2012-11-29 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. System for the contactless measurement of conductivity of heterogeneous catalysts under reaction conditions
DE102017200542A1 (en) 2017-01-13 2018-07-19 Robert Bosch Gmbh Method for determining a nitrogen oxide mass flow
DE102017205322A1 (en) 2017-03-29 2018-10-04 Robert Bosch Gmbh A method for detecting damage of an SCR catalyst
DE102017205319A1 (en) 2017-03-29 2018-10-04 Robert Bosch Gmbh A method for detecting damage of an SCR catalyst
DE102017206906A1 (en) 2017-04-25 2018-10-25 Robert Bosch Gmbh A method for determining an accuracy of a reducing agent solution strength and / or a concentration of the dosed reducing agent solution
DE102017209521B3 (en) 2017-06-07 2018-06-28 Continental Automotive Gmbh A method for determining a state of an exhaust gas treatment member for a motor vehicle and device
DE102018110214A1 (en) * 2018-04-27 2019-04-04 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Method for functional status detecting a high-frequency antenna for an SCR catalyst

Also Published As

Publication number Publication date
DE10358495A1 (en) 2005-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10227838B4 (en) Catalyst performance degradation detection device
EP0097416A1 (en) Microwave detection of soot content in a particulate trap
US20040088955A1 (en) Autoselective regenerating particulate filter
DE69919723T2 (en) Inductive magnetic sensor having a plurality of tightly coupled windings
DE112010003670T9 (en) Surface gap Russ sensor for exhaust gas
US7253641B2 (en) Radio frequency particulate sensing system
US20080048681A1 (en) Device for Determining the State of a Soot Particle Filter
EP0937615B1 (en) Sensor system and procedure for monitoring/measuring vehicle tyre adhesion on a surface and other physical data of the tyre
DE19517390C2 (en) Fuel mixture-ratio detection means
DE102004052880B4 (en) Detector device for an approaching object
DE19705260B4 (en) Means for detecting at least one dielectric property of a substance
EP1228301B1 (en) Method of monitoring the exhaust catalyst of an internal combustion engine
EP1759183B1 (en) Method for influencing the deposition of soot on sensors
DE19706486B4 (en) Sensor means for determining the aging state of liquid media
DE3036347C2 (en)
US9400297B2 (en) System and method for measuring retentate in filters
DE4311478C2 (en) Assessment system for the type of fuel
DE10112499B4 (en) Resonator, particularly Mikrowellenresonatoreinrichtung
US6069013A (en) Sensor for the selective detection of ammonia in noX -containing, oxygen-rich gases
US5497099A (en) Antenna system for soot detecting
EP2430295B1 (en) Method and device for monitoring a component installed in the exhaust system of an internal combustion engine
DE3714306A1 (en) Capacitive level indicator
EP0657733A2 (en) Method and apparatus for measuring the dielectric constant of sample materials
DE102004029524B4 (en) Method and apparatus for regeneration of defined surfaces rußbehafteten
WO1992002807A1 (en) Method and apparatus for detecting soot concentration in particulate trap

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70327 STUTTGART, DE

8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE

8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: MOOS, RALF, PROF. DR. ING., 95447 BAYREUTH, DE

8120 Willingness to grant licences paragraph 23
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final

Effective date: 20120110

R085 Willingness to licence withdrawn