WO2019154637A1 - Verfahren und vorrichtung zum ermitteln eines zustands eines abgasbehandlungselements für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum ermitteln eines zustands eines abgasbehandlungselements für ein kraftfahrzeug Download PDF

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Willibald Reitmeier
Markus HIEN
Markus Dietrich
Ralf Moos
Gunter Hagen
Stefanie Walter
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the application relates to a method for determining a condition of an exhaust gas treatment element for a motor vehicle, in particular a special condition of a filter with a catalytic coating.
  • the application further relates to a device which is designed to carry out a corresponding method.
  • Motor vehicles with petrol or diesel internal combustion engines or gas engines require various components for exhaust aftertreatment in order to comply with the statutory emission limits. These include, inter alia, the three-way catalyst, the diesel oxidation catalyst, the nitrogen oxide storage catalyst, the SCR catalyst (selective catalytic reduction), the diesel and Ottopumblefilter and other systems. Several elements can also be combined, for example an SCR coating particulate filter (SDPF). Loading conditions of a system for exhaust gas treatment can be determined by means of microwaves.
  • SDPF SCR coating particulate filter
  • the invention relates to a method for determining a condition of an exhaust gas treatment element for a motor vehicle and to a corresponding device which is designed to carry out the method.
  • the exhaust gas treatment element has a filter with a storing and / or catalytic coating on.
  • the filter is a soot particle filter for a gasoline engine or a diesel engine.
  • the coating is for example a coating for the storage of oxygen.
  • filters and coating combinations are possible, for example, a coating for the storage of ammonia.
  • a Kohlenhydrogenadsorberbe Anlagenung is possible.
  • a NOx storage layer stick
  • an aldehyde storage layer is also possible, for example a formaldehyde storage layer.
  • Microwaves are emitted into a housing of the exhaust gas treatment element.
  • the filter is arranged in the housing.
  • Microwaves with a parameter are received in response to the broadcast.
  • a temporal change of the parameter of the received microwaves is determined.
  • a difference of the determined change to a reference change is determined.
  • the condition of the exhaust treatment element is determined depending on the detected difference.
  • the reference change is exemplary, for example, a change in the parameter in a fully functional Ab gas treatment element. If the determined change deviates more than a predefined tolerance range from the reference change, it is possible to conclude that the exhaust treatment element is defective. If the determined change lies within the tolerance range, it is possible to conclude that the exhaust treatment element is in a functional state.
  • the parameter includes at least one of a resonance frequency, a half width, a quality factor, a loss, an amplitude, and a phase, and Duration of the microwaves.
  • the resonant frequency changes at given operating conditions of the motor vehicle at a fully functional exhaust treatment element faster due to inclusions in the storing and / or catalytic coating than a faulty state of the exhaust treatment element.
  • the faulty state of the exhaust gas treatment element has the consequence, in particular, that the storing and / or catalytic coating saturates more slowly.
  • the dielectric properties of the filter with the coating change more slowly.
  • the parameter or parameters of the microwaves are dependent on the dielectric properties inside the housing. If the dielectric properties of the filter change with the coating, the parameter also changes. Thus, it can be concluded, for example, on a loading condition of the filter. In addition, it can be concluded on a loading condition of the coating. Since the coating changes its loading state significantly faster than the filter, which is only comparatively slowly filled with particles, a distinction can be made between a loading of the coating and a loading of the filter.
  • determining the difference comprises determining a speed of the determined change.
  • the condition of the exhaust treatment element is determined as a function of the determined speed. If the determined change takes place at a speed which is less than the rate of change of the reference change, it is possible, for example, to determine a faulty condition of the exhaust gas treatment element.
  • the condition of the exhaust treatment element is considered to be defective due to a Detection with reduced filter function determined by the filter, if the speed of the determined change is slower than the reference change.
  • a defect of the filter is, for example, the passage through the filter, through which the exhaust gas can pass without being filtered or not being filtered as intended. This can also be considered as a bypass parallel to the filter. Since less exhaust gas passes through the filter and the storing and / or catalytic coating in such a procedure, it follows the deposition in the coating slower than a fully functional filter without such a passage.
  • the operating state of the internal combustion engine of the motor vehicle is changed between rich and lean.
  • the temporal change of the parameter is determined during the change. Changing the state of operation from a rich to a lean mixture or vice versa results in a change in the gas composition.
  • storage in the coating takes place due to the change in the tolerance range of the reference change. If the filter is defective, storage or removal from the coating takes place with a delay, because less exhaust gas flows through the filter with the coating.
  • the operating state is switched between an operating state in which more nitrogen oxides are emitted and an operating state in which less nitrogen oxides are emitted.
  • the temporal change of the parameter is determined during the change. This is especially used with a nitrogen oxide adsorber.
  • the state of the exhaust gas treatment element is determined as a function of a measured value of a sensor on the exhaust gas treatment element. In addition to determining the state by means of the microwaves, for example a gas sensor and / or a temperature sensor is used to average the state of the exhaust gas treatment element. This can increase the accuracy of the determination.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an exhaust gas treatment system according to an exemplary embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an exhaust gas treatment element with a device according to an embodiment example
  • FIGS. 3A and 3B each show a schematic representation of a filter according to an exemplary embodiment
  • Figure 4 is a schematic representation of signal waveforms according to an embodiment
  • Figure 5 is a schematic representation of signal waveforms according to an embodiment.
  • Figure 1 shows an exhaust treatment system 120 for an internal combustion engine 130 according to one embodiment.
  • Exhaust gases 105 (Figures 3A and 3B) of the internal combustion engine 130 are by means of an exhaust treatment element 100 cleaned before they are released into the environment.
  • the exhaust treatment element 100 is coupled to a device 110.
  • a sensor 108 is provided.
  • the sensor is, for example, a gas sensor such as a lambda sensor or a NOX sensor.
  • the sensor 108 is a temperature sensor.
  • the sensor 108 is coupled to the device 110 in accordance with embodiments.
  • FIG. 2 shows the exhaust gas treatment element 100 according to one exemplary embodiment.
  • the exhaust gas treatment element 100 is in particular part of the exhaust treatment system 120, also called from gas aftertreatment system.
  • the exhaust treatment element 100 is, for example, a combination of a catalyst and a particulate filter.
  • the exhaust treatment member 100 is a particulate filter combined with a three-way catalyst.
  • Other exhaust treatment elements 100 are also possible, for example a filter with a hydrocarbon adsorber or an ammonia SCR catalyst.
  • an exhaust gas treatment module 101 is arranged in a metallic housing 102 of the exhaust gas treatment element 100.
  • the exhaust gas treatment module 101 has, for example, a filter 106 (FIGS. 3A and 3B), which is designed as a particle filter in order to filter soot particles and / or ash particles from the exhaust gas 105.
  • module 101 alternatively or additionally serves to store a component such as oxygen in a three-way catalyst, ammonia in an SCR catalyst, and / or hydrocarbon in a hydrocarbon adsorber.
  • the filter 106 is provided in particular with a storing and / or catalytic coating 107 (FIGS. 3A and 3B).
  • the loading state of the module 101 can be determined well with high-frequency measurement technology, in particular with microwaves 104.
  • the microwaves 104 are, for example, in a range between 300 MHz and a few 100 GHz. In particular, a frequency range of about 0.3 GHz to 10 GHz, for example 1.5 GHz is used. Other frequency ranges are possible.
  • a first and a second microwave antenna 103 are provided in the embodiment shown. These are, for example, each high-frequency antennas, which are coupled to a corresponding exciter, for example with an oscillator. The coupling can be done electrically and / or inductively.
  • the microwaves 104 are received again, for example after transmission and / or after reflection.
  • only a single microwave antenna 103 is provided. This first emits the microwaves 104, which are reflected in the housing 102 and subsequently received again by the microwave antenna 103.
  • microwave antennas 103 are provided, for example three or more microwave antennas 103.
  • the number of microwave antennas is in particular scalable.
  • the device 110 is part of an engine control of the motor vehicle, for example.
  • the device 110 is used inter alia for evaluating the received microwaves 104.
  • the fuel consumption in part-load operation be lowered.
  • this can result in an increase in the concentration of particulate matter in the exhaust gas 105.
  • From the gas treatment element 100 which is formed, for example, as a fuel particle filter, is used to filter these particles from the exhaust gas 105.
  • the fine dust generated by gasoline engines differs from diesel particulate matter, for example in the size distribution of the particles. The use of diesel particulate filters in vehicles with gasoline engines is therefore not sufficiently reliable.
  • microwaves 104 By means of the microwaves 104, it is thus possible, on the one hand, to determine the loading state of the exhaust gas treatment element 100. In addition, it is possible by means of the microwaves 104 to check the functionality of the exhaust gas treatment element 100 and thus to realize, for example, a legally required diagnosis without additional sensors.
  • FIG. 3A shows the module 101 in a fully functional state.
  • the filter 106 has oppositely closed channels. The channels are closed in particular with the closure 109 at the exchange. Thus, the exhaust gas 105 must always flow through at least one wall of the filter 106.
  • the filter 106 has the coating 107, which is thus also flowed through.
  • FIG. 3B shows the module 101 in a faulty state. The closure 109 of the middle channel is missing. Thus, the exhaust gas 105 can pass through the middle channel of the filter 106 without flowing through walls. A portion of the exhaust gas 105 passes unfiltered through the module 101. Some filter walls of the filter 106 with the coating 107 are no longer or only hardly flows through.
  • the composition of the exhaust gas 105 changes from a rich to a lean mixture, or vice versa
  • the gas composition is adjusted more slowly than with the intact module 101 due to the limited flow through the coating 107.
  • oxygen storage or oxygen removal from the coating 107 takes place with a delay
  • This delay is also reflected in the dielectric properties of the coating 107. Thus, this delay is also reflected in the resonance parameters or other parameters of the microwaves 104.
  • FIG. 4 shows how the resonance frequency 204 of the microwaves 104 changes when a change 204 from a rich to a lean mixture takes place.
  • a three-way catalyst increases after the change 205, the oxygen storage in the loading layer 107.
  • the change of the dielectric properties of the module is relatively fast and the change of the resonance frequency is relatively fast.
  • This change of the resonance frequency is in particular as a reference change 202 deposited and marks a functional state of the module 101.
  • the incorporation of the oxygen in the coating 107 takes place more slowly, since it is no longer the case that all the walls of the filter 106 are completely flowed through. Accordingly, the dielectric properties of the module 101 change more slowly and the resonance frequency changes more slowly, as represented by the change 201 in FIG. A difference 203 between the change 201 and the reference change 202 can be determined. If this difference 203 is greater than a predetermined tolerance range, it is to be concluded that the module 101 and thus the exhaust gas treatment element 100 are defective.
  • the measurement for determining the reference change 202 and the measurement for determining the change 201 are carried out at the same engine operating points in order to eliminate cross sensitivities, for example, the measurements are carried out at the same exhaust gas velocities.
  • the onboard diagnostics detects the faulty function. Since the loading of the filter 106 with soot particles is much slower than the loading of the coating 107, for example, with oxygen, the soot load must not be considered as cross-sensitivity to the change in the resonant frequency 207. Until reaching the constant resonant frequency 204, the engine 130 must be fat or so long be operated lean until the coating 107 is completely emptied or filled.
  • Figure 5 shows an alternative embodiment, in which no complete emptying or filling of the coating 107 is necessary. It can be avoided that it comes to pollutant emissions, even if no malfunction of the module 101 occurs because unwanted exhaust gas components would not be implemented in completely deflated bezie as filled state.
  • the implementation in the engine control is reliably possible.
  • the amount of charge in the coating 107 for example the amount of oxygen, remains virtually constant on average. Although the resonance parameters of the microwaves 104 thus achieve no saturation value, an oscillation takes place within a range 206 or 207 between two extreme values having the same period as the change 205.
  • the oscillation of the extreme values in the region 206 which is greater than the region 207 between which the extreme values oscillate in the case of a faulty module 101 takes place. If, for example, not all channels of the filter 106 are closed, due to the reduced flow through the filter walls, a slower storage in the coating 107. On the amplitude of the vibration so over the area 207 thus can be the onboard diagnosis of exhaust treatment element 100 perform.
  • the reference change 202 of the intact module 101 is used in the same engine operating point. If the amplitude of the current change 201 exceeds the amplitude of the reference change 202 by more than a predetermined tolerance value, the module 101 is recognized as a defect.
  • the coating 107 is, in one embodiment, a coating of a three-way catalyst for receiving oxygen.
  • the coating 107 is another storage component for storing a pre given substance.
  • the module 101 is a so-called SDPF, ie a diesel particulate filter 106 with a
  • SCR coating 107 for the absorption of ammonia, which is used to reduce nitrogen oxides.
  • a defect of the module 101 can also take place here due to the reduced Einlagerungsge speed of the ammonia in the coating 107.
  • the loading layer 107 is formed to take réelle hydrocarbons.
  • the coating 107 is formed to receive nitrogen oxides and / or nitrogen oxides (NOx).
  • NOx nitrogen oxides
  • the coating 107 is formed to receive formaldehyde.
  • Embodiments other parameters of the microwaves 104 determined to determine the state of the exhaust gas treatment element For example, alternatively or additionally, the quality factor and / or the losses are determined. Further egg The properties such as the half width and / or the phase and transit time of the microwaves 104 can be used to determine the state of the exhaust gas treatment element 100.
  • the sensor 108 is a gas sensor, for example a lambda probe.
  • a sudden change in the gas concentration upstream of the exhaust treatment element 100 also has a small step response downstream of the exhaust treatment element with a defective module 101 due to the passage
  • the senor 108 is a temperature sensor. Since, in the case of a defective module 101, part of the exhaust gas flows through the module 101 without being filtered and does not take part in the chemical reaction, a reduced heating of the exhaust gas 105 by exothermic reactions compared to an intact module 101 is to be expected. This effect can be measured with the temperature sensor 108.
  • the sensor 108 is therefore suitable for increasing the accuracy of the measurement by means of the microwaves 104 or for making the measurement by means of the microwaves 104 plausible.
  • the dielectric properties of the coating 107 on the filter 107 are used to detect defects in the module
  • the senor 108 is disposed upstream of the exhaust treatment element 100.
  • a plurality of sensors 108 for example a sensor upstream of the exhaust gas treatment element 100 and a sensor downstream of the exhaust gas treatment element 100.
  • the method makes it possible to detect even small defects of the module 101 by means of the microwaves 104.
  • the microwaves 104 may additionally be used to determine the loading state of the filter 106 and / or the loading state of the coating 107.

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Abstract

Ein Verfahren zum Ermitteln eines Zustands eines Abgasbehandlungselements (100) für ein Kraftfahrzeug, wobei das Abgasbehandlungselement (100) einen Filter (106) mit einer speichernden und/oder katalytischen Beschichtung (107) aufweist, umfasst: - Aussenden von Mikrowellen (104) in ein Gehäuse (102) des Abgasbehandlungselements (100), in dem der Filter (106) angeordnet ist, - Empfangen von Mikrowellen (104) mit einem Parameter in Antwort auf das Aussenden, - Ermitteln einer zeitlichen Änderung (201) des Parameters der empfangenen Mikrowellen (104), - Ermitteln eines Unterschieds (203) der ermittelten Änderung (01) zu einer Referenzänderung (202), und - Ermitteln des Zustands des Abgasbehandlungselements (100) in Abhängigkeit von dem ermittelten Unterschied (203).

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln eines Zustands eines Abgasbehandlungselements für ein Kraftfahrzeug
Die Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Zustands eines Abgasbehandlungselements für ein Kraftfahrzeug, insbe sondere eines Zustands eines Filters mit einer katalytischen Beschichtung. Die Anmeldung betrifft weiterhin eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, ein entsprechendes Verfahren auszuführen.
Kraftfahrzeuge mit Otto- oder Dieselbrennkraftmaschinen oder Gasmotor benötigen zur Einhaltung der gesetzlichen Emissi onsgrenzwerte diverse Komponenten zur Abgasnachbehandlung. Hierzu zählen unter anderem der Dreiwegekatalysator, der Dieseloxidationskatalysator, der Stickoxidspeicherkatalysator, der SCR-Katalysator (selektive katalytische Reduktion) , der Diesel- und Ottopartikelfilter und weitere Systeme. Mehrere Elemente können auch kombiniert werden, beispielsweise ein Partikelfilter mit SCR-Beschichtung (SDPF) . Beladungszustände eines Systems zur Abgasbehandlung sind mittels Mikrowellen ermittelbar .
Es ist wünschenswert, ein Verfahren zum Ermitteln eines Zustands eines Abgasbehandlungselements beim Kraftfahrzeug anzugeben, das ein verlässliches Ermitteln ermöglicht. Weiterhin ist es wünschenswert, eine Vorrichtung anzugeben, die ein verlässliches Ermitteln ermöglicht. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Zustands eines Abgasbehandlungselements für ein Kraftfahrzeug sowie eine korrespondierende Vorrichtung, die ausgebildet ist, das Verfahren durchzuführen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Abgasbehand lungselement einen Filter mit einer speichernden und/oder katalytischen Beschichtung auf. Beispielsweise ist der Filter ein Rußpartikelfilter für einen Benzinmotor oder einen Die selmotor. Die Beschichtung ist beispielsweise eine Beschichtung zur Einlagerung von Sauerstoff. Auch andere Filter und Be schichtungskombinationen sind möglich, beispielsweise eine Beschichtung zur Einlagerung von Ammoniak. Auch eine Kohlen wasserstoffadsorberbeschichtung ist möglich. Alternativ oder zusätzlich ist auch eine NOx-Speicherschicht (Stick
oxid-Speicherschicht) möglich. Alternativ oder zusätzlich ist auch eine Aldehyd-Speicherschicht möglich, beispielsweise eine Formaldehyd-Speicherschicht .
Mikrowellen werden in ein Gehäuse des Abgasbehandlungselements ausgesandt . Der Filter ist in dem Gehäuse angeordnet . Mikrowellen mit einem Parameter werden in Antwort auf das Aussenden emp fangen. Eine zeitliche Änderung des Parameters der empfangenen Mikrowellen wird ermittelt. Ein Unterschied der ermittelten Änderung zu einer Referenzänderung wird ermittelt. Der Zustand des Abgasbehandlungselements wird in Abhängigkeit von dem ermittelten Unterschied ermittelt.
Die Referenzänderung ist beispielsweise exemplarisch für eine Änderung des Parameters bei einem vollfunktionsfähigen Ab gasbehandlungselement. Weicht die ermittelte Änderung mehr als ein vorgegebener Toleranzbereich von der Referenzänderung ab, lässt sich auf einen fehlerhaften Zustand des Abgasbehand lungselements schließen. Liegt die ermittelte Änderung innerhalb des Toleranzbereichs, lässt sich auf einen funktionsfähigen Zustand des Abgasbehandlungselements schließen.
Beispielsweise umfasst der Parameter mindestens eines aus einer Resonanzfrequenz, einer Halbwertsbreite, einen Gütefaktor, einen Verlust, eine Amplitude und einer Phase und Laufzeit der Mikrowellen. Beispielsweise ändert sich die Re sonanzfrequenz bei vorgegebenen Betriebszuständen des Kraft fahrzeugs bei einem vollfunktionsfähigen Abgasbehandlungs element schneller aufgrund von Einlagerungen in der speichernden und/oder katalytischen Beschichtung als bei einem fehlerhaften Zustand des Abgasbehandlungselements. Der fehlerhafte Zustand des Abgasbehandlungselements hat insbesondere zur Folge, dass sich die speichernde und/oder katalytische Beschichtung langsamer sättigt. Somit ändern sich auch die dielektrischen Eigenschaften des Filters mit der Beschichtung langsamer.
Der Parameter oder die Parameter der Mikrowellen sind abhängig von den dielektrischen Eigenschaften im Inneren des Gehäuses. Ändern sich die dielektrischen Eigenschaften des Filters mit der Beschichtung, so ändert sich auch der Parameter. Somit lässt sich beispielsweise auf einem Beladungszustand des Filters schließen. Außerdem lässt sich auf einen Beladungszustand der Beschichtung schließen. Da die Beschichtung ihren Beladungszustand deutlich schneller ändert als der Filter, der nur vergleichsweise langsam mit Partikeln gefüllt wird, kann zwischen einer Beladung der Beschichtung und einer Beladung des Filters unterschieden werden .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Ermitteln des Unterschieds ein Ermitteln einer Geschwindigkeit der ermittelten Änderung. Der Zustand des Abgasbehandlungselements wird in Abhängigkeit von der ermittelten Geschwindigkeit ermittelt. Läuft die ermittelte Änderung mit einer Geschwindigkeit ab, die kleiner ist als die Änderungsgeschwindigkeit der Referenzän derung, lässt sich beispielsweise ein fehlerhafter Zustand des Abgasbehandlungselements ermitteln .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Zustand des Abgasbehandlungselements als fehlerhaft aufgrund einer Durchführung mit verminderter Filterfunktion durch den Filter ermittelt, wenn die Geschwindigkeit der ermittelten Änderung langsamer ist als die Referenzänderung. Ein Defekt des Filters ist beispielsweise die Durchführung durch den Filter, durch die das Abgas gelangen kann, ohne gefiltert zu werden beziehungsweise nicht wie vorgesehen gefiltert zu werden. Dies kann auch als Bypass parallel zum Filter angesehen werden. Da bei einer derartigen Durchführung weniger Abgas durch den Filter und die speichernden und/oder katalytische Beschichtung gelangt, er folgt die Einlagerung in der Beschichtung langsamer als bei einem voll funktionsfähigem Filter ohne eine derartige Durchführung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Betriebszustand der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs zwischen fett und mager gewechselt. Die zeitliche Änderung des Parameters wird während dem Wechseln ermittelt. Das Wechseln des Betriebszu stands von einem fetten zu einem mageren Gemisch oder umgekehrt hat eine Änderung der Gaszusammensetzung zur Folge. Bei einem intakten Filter mit vorgesehen durchströmten Filter mit der Beschichtung erfolgt die Einlagerung in die Beschichtung aufgrund des Wechsels im Toleranzbereich der Referenzänderung. Bei fehlerhaftem Filter erfolgt die Einlagerung beziehungsweise Auslagerung in beziehungsweise aus der Beschichtung verzögert, da weniger Abgas den Filter mit der Beschichtung durchströmt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird alternativ oder zusätzlich der Betriebszustand zwischen einem Betriebszustand, in dem mehr Stickoxide emittiert werden, und einem Betriebs zustand in dem weniger Stickoxide emittiert werden, gewechselt. Die zeitliche Änderung des Parameters wird während dem Wechseln ermittelt. Dies wird insbesondere bei einem Stickoxidadsorber verwendet . Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Zustand des Abgasbehandlungselements in Abhängigkeit eines Messwerts eines Sensors an dem Abgasbehandlungselement ermittelt. Zusätzlich zur Ermittlung des Zustands mittels den Mikrowellen wird bei spielsweise ein Gassensor und/oder ein Temperaturfühler ver wendet, um den Zustand des Abgasbehandlungselements zu er mitteln. Dies kann die Genauigkeit der Ermittlung erhöhen.
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.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Abgasbehand lungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel,
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Abgasbehand lungselements mit einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungs beispiel,
Figuren 3A und 3B jeweils eine schematische Darstellung eines Filters gemäß einem Ausführungsbeispiel,
Figur 4 eine schematische Darstellung von Signalverläufen gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
Figur 5 eine schematische Darstellung von Signalverläufen gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Figur 1 zeigt ein Abgasbehandlungssystem 120 für eine Brenn kraftmaschine 130 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Abgase 105 (Figuren 3A und 3B) der Brennkraftmaschine 130 werden mittels eines Abgasbehandlungselements 100 gereinigt, bevor sie in die Umgebung abgegeben werden. Das Abgasbehandlungselement 100 ist mit einer Vorrichtung 110 gekoppelt. Gemäß Ausführungsformen ist ein Sensor 108 vorgesehen. Der Sensor ist beispielsweise ein Gassensor wie ein Lambdasensor oder ein NOX-Sensor. Alternativ oder zusätzlich ist der Sensor 108 ein Temperatursensor. Der Sensor 108 ist gemäß Ausführungsformen mit der Vorrichtung 110 gekoppelt .
Figur 2 zeigt das Abgasbehandlungselement 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Abgasbehandlungselement 100 ist insbesondere Teil des Abgasbehandlungssystems 120, auch Ab gasnachbehandlungssystem genannt. Das Abgasbehandlungselement 100 ist beispielsweise eine Kombination aus einem Katalysator und einem Partikelfilter. Beispielsweise ist das Abgasbehand lungselement 100 ein Partikelfilter kombiniert mit einem Dreiwegekatalysator. Auch andere Abgasbehandlungselemente 100 sind möglich, beispielsweise ein Filter mit einem Kohlenwas serstoffadsorber oder einen Ammoniak SCR-Katalysator .
In einem metallischen Gehäuse 102 des Abgasbehandlungselements 100 ist ein Abgasbehandlungsmodul 101 angeordnet. Das Abgas behandlungsmodul 101 weist beispielsweise einen Filter 106 (Figuren 3A und 3B) auf, der als Partikelfilter ausgebildet ist, um Rußpartikel und/oder Aschepartikel aus dem Abgas 105 zu filtern. Beispielsweise dient das Modul 101 alternativ oder zusätzlich zum Speichern einer Komponente wie Sauerstoff bei einem Dreiwegekatalysator, Ammoniak bei einem SCR-Katalysator und/oder Kohlenwasserstoff bei einem Kohlenwasserstoffadsorber . Hierzu ist der Filter 106 insbesondere mit einer speichernden und/oder katalytischen Beschichtung 107 versehen (Figuren 3A und 3B) . Der Beladungszustand des Moduls 101 kann mit Hochfrequenz messtechnik gut ermittelt werden, insbesondere mit Mikrowellen 104. Die Mikrowellen 104 liegen beispielsweise in einem Bereich zwischen 300 MHz und einigen 100 GHz. Insbesondere wird ein Frequenzbereich von etwa 0,3 GHz bis 10 GHz, beispielsweise von 1,5 GHz verwendet. Auch andere Frequenzbereiche sind möglich.
Zum Senden und Empfangen der Mikrowellen 104 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel eine erste und eine zweite Mikrowellen antenne 103 vorgesehen. Diese sind beispielsweise jeweils Hochfrequenzantennen, die mit einem entsprechender Anreger gekoppelt sind, beispielsweise mit einem Oszillator. Die Kopplung kann elektrisch und/oder induktiv erfolgen. Die Mikrowellen 104 werden beispielsweise nach Transmission und/oder nach Reflektion wieder empfangen.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen ist nur eine einzige Mikrowellenantenne 103 vorgesehen. Diese sendet zunächst die Mikrowellen 104 aus, die im Gehäuse 102 reflektiert werden und nachfolgend wieder von der Mikrowellenantenne 103 empfangen werden .
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen sind mehr als zwei Mik rowellenantennen 103 vorgesehen, beispielsweise drei oder mehr Mikrowellenantennen 103. Die Anzahl der Mikrowellenantennen ist insbesondere skalierbar.
Die Vorrichtung 110 ist beispielsweise Teil einer Motorsteuerung des Kraftfahrzeugs. Die Vorrichtung 110 dient unter anderem zum Auswerten der empfangenen Mikrowellen 104.
Insbesondere in Ausführungsbeispielen, in denen die Brenn kraftmaschine 130 als Ottomotor mit Direkteinspritzung aus gebildet ist, kann der Kraftstoffverbrauch im Teillastbetrieb gesenkt werden. Dies kann jedoch einer Erhöhung der Konzentration der Feinstaubpartikel im Abgas 105 zur Folge haben. Das Ab gasbehandlungselement 100, das beispielsweise als Benzinpar tikelfilter ausgebildet ist, dient zum Filtern dieser Partikel aus dem Abgas 105. Der von Ottomotoren erzeugte Feinstaub unterscheidet sich im Vergleich zu Dieselfeinstaub, bei spielsweise in der Größenverteilung der Partikel. Der Einsatz von Dieselpartikelfiltern in Fahrzeugen mit Ottomotoren ist somit nicht ausreichend verlässlich.
Insbesondere muss verlässlich feststellbar sein, ob das Ab gasbehandlungselement 100 wie vorgesehen voll funktionsfähig funktioniert oder ob ein fehlerhafter Zustand vorliegt. Kleine Defekte des Moduls 101 wie ein fehlender Verschluss 109 (Figuren 3A und 3B) , ein Riss, ein Loch oder ähnliches können aufgrund von Änderungen in den empfangenen Mikrowellen 104 detektiert werden. Somit ist eine hohe Genauigkeit beim Ermitteln des Zustands des Moduls 101 möglich, die insbesondere genauer ist als die Er mittlung mittels Partikelsensoren oder einer Differenzdruck messung .
Mittels der Mikrowellen 104 ist es somit zum einen möglich, den Beladungszustand des Abgasbehandlungselements 100 zu ermitteln. Zusätzlich ist es mittels der Mikrowellen 104 möglich, die Funktionsfähigkeit des Abgasbehandlungselements 100 zu über prüfen und so beispielsweise eine gesetzlich verpflichtete Diagnose ohne zusätzliche Sensoren zu realisieren.
Figur 3A zeigt das Modul 101 in einem voll funktionsfähigen Zustand. Der Filter 106 weist gegensätzlich geschlossene Kanäle auf. Die Kanäle sind insbesondere mit dem Verschluss 109 am Wechsel verschlossen. Somit muss das Abgas 105 stets durch mindestens eine Wand des Filters 106 strömen. Der Filter 106 weist die Beschichtung 107 auf, die somit auch durchströmt wird. Figur 3B zeigt das Modul 101 in einem fehlerhaften Zustand. Der Verschluss 109 des mittleren Kanals fehlt. Somit kann das Abgas 105 durch den mittleren Kanal des Filters 106 gelangen, ohne Wände zu durchströmen. Ein Teil des Abgases 105 gelangt ungefiltert durch das Modul 101. Einige Filterwände des Filters 106 mit der Beschichtung 107 werden nicht mehr oder nur noch kaum durch strömt .
Ändert sich nun beispielsweise die Zusammensetzung des Abgases 105 von einem fetten zu einem mageren Gemisch oder umgekehrt erfolgt die Angleichung der Gaszusammensetzung aufgrund der beschränkten Durchströmung der Beschichtung 107 langsamer als bei dem intakten Modul 101. Somit erfolgt beispielsweise die Sauerstoffeinlagerung beziehungsweise Sauerstoffauslagerung aus der Beschichtung 107 verzögert.
Diese Verzögerung spiegelt sich ebenfalls bei den dielektrischen Eigenschaften der Beschichtung 107 wieder. Somit spiegelt sich diese Verzögerung auch in den Resonanzparametern oder anderen Parametern der Mikrowellen 104 wieder.
Figur 4 zeigt wie sich die Resonanzfrequenz 204 der Mikrowellen 104 ändert, wenn ein Wechsel 204 von einem fetten zu einem mageren Gemisch stattfindet. Bei einem Dreiwegekatalysator steigert sich nach dem Wechsel 205 die Sauerstoffeinlagerung in der Be schichtung 107. Bei einem intakten Modul 101, wie in Figur 3A dargestellt, werden sämtliche Filterwände mit der Beschichtung 107 durchströmt und die Einlagerung erfolgt relativ schnell. Dementsprechend erfolgt auch die Änderung der dielektrischen Eigenschaften des Moduls relativ schnell und die Änderung der Resonanzfrequenz erfolgt relativ schnell. Diese Änderung der Resonanzfrequenz wird insbesondere als Referenzänderung 202 hinterlegt und kennzeichnet einen funktionsfähigen Zustand des Moduls 101.
Bei einem defekten Modul 101, wie beispielsweise in Figur 3B dargestellt, erfolgt die Einlagerung des Sauerstoffs in der Beschichtung 107 langsamer, da nicht mehr alle Wände des Filters 106 voll durchströmt werden. Entsprechend ändern sich die dielektrischen Eigenschaften des Moduls 101 langsamer und die Resonanzfrequenz ändert sich langsamer, wie in Figur 4 durch die Änderung 201 dargestellt. Ein Unterschied 203 zwischen der Änderung 201 und der Referenzänderung 202 ist ermittelbar. Ist dieser Unterschied 203 größer als ein vorgegebener Toleranz bereich, ist auf einen fehlerhaften Zustand des Moduls 101 und damit des Abgasbehandlungselements 100 zu schließen.
Abhängig davon, wie groß der Unterschied 203 ist, lässt sich auf einen Grad der Beschädigung des Moduls 101 schließen. Insbe sondere erfolgt die Messung zum Ermitteln der Referenzänderung 202 und die Messung zum Ermitteln der Änderung 201 bei gleichen Motorbetriebspunkten, um Querempfindlichkeiten eliminieren zu können, beispielsweise erfolgen die Messungen bei gleichen Abgasgeschwindigkeiten .
Wenn sich die Zeit im Vergleich zu Referenzänderung 202 ver längert, bis eine konstante Resonanzfrequenz 204 erreicht ist, kann von einem Defekt des Moduls 101 ausgegangen werden. Die Onboard-Diagnose erkennt die fehlerhafte Funktion. Da die Beladung des Filters 106 mit Rußpartikel deutlich langsamer erfolgt als die Beladung der Beschichtung 107 beispielsweise mit Sauerstoff, muss die Rußbeladung nicht als Querempfindlichkeit auf die Veränderung der Resonanzfrequenz 207 berücksichtigt werden. Bis zum Erreichen der konstanten Resonanzfrequenz 204 muss die Brennkraftmaschine 130 so lange fett beziehungsweise mager betrieben werden, bis die Beschichtung 107 komplett entleert beziehungsweise gefüllt ist.
Figur 5 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel, bei dem keine vollständige Entleerung beziehungsweise Füllung der Be schichtung 107 notwendig ist. Es lässt sich vermeiden, dass es zu Schadstoffemissionen kommt, auch wenn noch keine Fehlfunktion des Moduls 101 auftritt, da im vollständig entleerten bezie hungsweise gefüllten Zustand ungewünschte Abgaskomponenten nicht mehr umgesetzt würden. Auch die Implementierung in der Motorsteuerung ist zuverlässig möglich. Es erfolgt ein Mehrzahl von Wechsel 205 zwischen fettem und magerem Betrieb. Dies ist insbesondere im regulären Fährbetrieb möglich. Somit wird der Zustand einer vollständig gefüllten beziehungsweise vollständig geleerten Beschichtung 107 vermieden. Es finden periodische Fettmagerwechsel 205 statt. Die eingespeiste Menge in der Beschichtung 107, beispielsweise die Sauerstoffmenge, bleibt im Mittel nahezu konstant. Die Resonanzparameter der Mikrowellen 104 erreichen so zwar keinen Sättigungswert, allerdings erfolgt eine Schwingung innerhalb einem Bereich 206 beziehungsweise 207 zwischen zwei Extremwerten mit der gleichen Periode wie der der Wechsel 205.
Bei einem voll funktionsfähigen Modul 101 erfolgt die Schwingung der Extremwerte in dem Bereich 206, der größer ist als der Bereich 207, zwischen dem die Extremwerte bei einem fehlerhaften Modul 101 schwingen. Wenn beispielsweise nicht mehr alle Kanäle des Filters 106 verschlossen sind, erfolgt aufgrund der verringerten Durchströmung der Filterwände eine langsamere Einlagerung in die Beschichtung 107. Über die Amplitude der Schwingung also über den Bereich 207 lässt sich somit die Onboard-Diagnose des Abgas behandlungselements 100 durchführen. Zur Feststellung der Funktion wird die Referenzänderung 202 des intakten Moduls 101 im gleichen Motorbetriebspunkt herangezogen . Unterschreitet nun die Amplitude der aktuellen Änderung 201 die Amplitude der Referenzänderung 202 um mehr als einen vorgegebenen Toleranzwert, wird das Modul 101 als Defekt erkannt.
Schadstoffdurchbrüche sind bei diesem Ausführungsbeispiel aufgrund der vergleichsweise schnellen Fettmagerwechsel 205 nicht mehr zu erwarten.
Die Beschichtung 107 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Beschichtung eines Dreiwegekatalysators zur Aufnahme von Sauerstoff. Alternativ oder zusätzlich ist die Beschichtung 107 eine andere Speicherkomponente zum Einspeichern eines vorge gebenen Stoffs. Beispielsweise ist das Modul 101 ein so genannter SDPF, also ein Dieselpartikelfilter 106 mit einer
SCR-Beschichtung 107 zur Aufnahme von Ammoniak, der zur Re duzierung von Stickoxiden verwendet wird. Ein Defekt des Moduls 101 kann auch hier aufgrund der verringerten Einlagerungsge schwindigkeit des Ammoniaks in der Beschichtung 107 erfolgen. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass die Be schichtung 107 ausgebildet ist, um Kohlenwasserstoffe aufzu nehmen. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass die Beschichtung 107 ausgebildet ist, um Stickstoffoxide und/oder Stickstoffdioxide (NOx) aufzunehmen. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass die Beschichtung 107 ausgebildet ist, um Formaldehyd aufzunehmen.
Alternativ oder zusätzlich zur Ermittlung der Resonanzfrequenz 204 werden gemäß weiteren
Ausführungsbeispielen andere Parameter der Mikrowellen 104 ermittelt, um den Zustand des Abgasbehandlungselements zu ermitteln. Beispielsweise wird alternativ oder zusätzlich der Qualitätsfaktor und/oder die Verluste ermittelt. Weitere Ei- genschaften wie die Halbwertsbreite und/oder die Phase und Laufzeit der Mikrowellen 104 können zur Ermittlung des Zustands des Abgasbehandlungselements 100 verwendet werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Sensor 108 ein Gassensor, beispielsweise eine Lambdasonde. Eine sprungartige Änderung der Gaskonzentration vor dem Abgasbehandlungselement 100 hat bei einem defekten Modul 101 aufgrund des Durchlasses auch eine kleine Sprungantwort stromabwärts des Abgasbehandlungselements
100 zur Folge, der mit dem Sensor 108 unabhängig vom Zustand des gesamten Abgasbehandlungselements 100 gemessen werden kann.
Alternativ oder zusätzlich ist der Sensor 108 ein Tempera turfühler. Da bei einem fehlerhaften Modul 101 ein Teil des Abgases ungefiltert durch das Modul 101 hindurch strömt und nicht an der chemischen Reaktion teilnimmt, ist mit einer verringerten Erwärmung des Abgases 105 durch exotherme Reaktionen im Vergleich zu einem intakten Modul 101 zu rechnen. Dieser Effekt ist mit dem Temperaturfühler 108 messbar.
Der Sensor 108 ist somit geeignet, die Genauigkeit der Messung mittels der Mikrowellen 104 zu erhöhen beziehungsweise die Messung mittels der Mikrowellen 104 zu plausibilisieren .
Die dielektrischen Eigenschaften der auf dem Filter 106 be findlichen Beschichtung 107 werden genutzt, um Defekte des Moduls
101 zu detektieren. Durch den Defekt des Filters 101 kommt es beispielsweise zu einem Bypass, sodass ein Teil des Abgases 105 durch das Modul 101 hindurchströmt, ohne mit der Beschichtung 107 in den Poren des Filters 106 zu interagieren. Somit ändern sich die dielektrischen Eigenschaften der Beschichtung 107 aufgrund der verlangsamten Einspeicherung anders, als bei einem voll funktionsfähigen Modul 101. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen ist der Sensor 108 stromaufwärts des Abgasbehandlungselements 100 angeordnet. Es können auch mehrere Sensoren 108 vorgesehen sein, beispielsweise ein Sensor stromaufwärts des Abgasbehandlungselements 100 und ein Sensor stromabwärts des Abgasbehandlungselements 100.
Das Verfahren ermöglicht es, auch kleine Defekte des Moduls 101 mittels den Mikrowellen 104 zu erkennen. Die Mikrowellen 104 können zusätzlich dazu verwendet werden den Beladungszustand des Filters 106 und/oder den Beladungszustand der Beschichtung 107 zu ermitteln.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Ermitteln eines Zustands eines Abgasbehand lungselements (100) für ein Kraftfahrzeug, wobei das Abgas behandlungselement (100) einen Filter (106) mit einer spei chernden und/oder katalytischen Beschichtung (107) aufweist, umfassend :
- Aussenden von Mikrowellen (104) in ein Gehäuse (102) des Abgasbehandlungselements (100), in dem der Filter (106) an geordnet ist,
- Empfangen von Mikrowellen (104) mit einem Parameter in Antwort auf das Aussenden,
- Ermitteln einer zeitlichen Änderung (201) des Parameters der empfangenen Mikrowellen (104),
- Ermitteln eines Unterschieds (203) der ermittelten Änderung (01) zu einer Referenzänderung (202), und
- Ermitteln des Zustands des Abgasbehandlungselements (100) in Abhängigkeit von dem ermittelten Unterschied (203) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Parameter mindestens eines umfasst aus:
- Resonanzfrequenz (204),
- Halbwertsbreite,
- Gütefaktor,
- Verlust,
- Amplitude,
- Phase, und
- Laufzeit.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Ermitteln des Unterschieds (203) umfasst:
- Ermitteln einer Geschwindigkeit der ermittelten Änderung (201) , - Ermitteln des Zustands des Abgasbehandlungselements (100) in Abhängigkeit von der ermittelten Geschwindigkeit.
4. Verfahren nach Anspruch 3, umfassend:
- Ermitteln des Zustands des Abgasbehandlungselements (100) als fehlerhaft, wenn die Geschwindigkeit der ermittelten Änderung (201) langsamer ist als die Referenzänderung (202).
5. Verfahren nach Anspruch 4, umfassend:
- Ermitteln des Zustands des Abgasbehandlungselements (100) als fehlerhaft aufgrund einer Durchführung mit verminderter Fil terfunktion, wenn die Geschwindigkeit der ermittelten Änderung langsamer ist als die Referenzänderung.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend:
- Wechseln des Betriebszustands einer Brennkraftmaschine (130) des Kraftfahrzeugs zwischen fett und mager,
- Ermitteln der zeitlichen Änderung (201) des Parameters nach dem Wechseln .
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend:
- periodisches Wechseln des Betriebszustands einer Brenn kraftmaschine (130) des Kraftfahrzeugs zwischen fett und mager,
- Ermitteln der zeitlichen Änderung (201) des Parameters während des Wechselns.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend:
- periodisches Wechseln des Betriebszustands einer Brenn kraftmaschine (130) des Kraftfahrzeugs zwischen einem Be triebszustand, in dem mehr Stickoxide emittiert werden, und einem Betriebszustand in dem weniger Stickoxide emittiert werden.
- Ermitteln der zeitlichen Änderung (201) des Parameters während des Wechselns.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend:
- Ermitteln des Zustands des Abgasbehandlungselements (100) als intakt, wenn die ermittelte Änderung (201) mit der Refe renzänderung (202) korrespondiert.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend:
- Ermitteln des Zustands des Abgasbehandlungselements (100) in Abhängigkeit eines Messwerts mindestens eines Sensors (108) an dem Abgasbehandlungselement (100) .
11. Vorrichtung, die ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen.
PCT/EP2019/051852 2018-02-09 2019-01-25 Verfahren und vorrichtung zum ermitteln eines zustands eines abgasbehandlungselements für ein kraftfahrzeug WO2019154637A1 (de)

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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008012050A1 (de) * 2008-02-29 2009-09-03 Fischerauer, Gerhard, Prof. Dr.-Ing. Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung eines Abgasnachbehandlungssystems, das einen Abgaskatalysator beinhaltet
US20120291419A1 (en) * 2011-05-17 2012-11-22 Caterpillar Inc. Methods And System For Ash Detection In Exhaust Particulate Filter
DE102011107784A1 (de) * 2011-07-15 2013-01-17 Umicore Ag & Co. Kg Verfahren zur Zustandsbestimmung einer Abgasreinigungsvorrichtung
US20130127478A1 (en) * 2006-05-01 2013-05-23 Filter Sensing Technologies, Inc. System And Method For Measuring Retentate In Filters
DE112011104499T5 (de) * 2010-12-22 2013-12-12 Caterpillar Inc. Abgaspartikelfiltersystem und Betriebsverfahren dafür
DE102014209305A1 (de) * 2014-05-16 2015-11-19 Umicore Ag & Co. Kg Methode zur Detektion des Alterungsgrades von Abgaskatalysatoren
DE102015001231A1 (de) * 2015-02-03 2016-08-04 Markus Dietrich Verfahren zur simultanen Überwachung der verschiedenen Funktionen eines Abgasnachbehandlungssystems aus mehreren Komponenten mit einem einzigen mikrowellenbasierten Messsystem
US20170182447A1 (en) * 2015-06-08 2017-06-29 Cts Corporation Radio Frequency Process Sensing, Control, and Diagnostics Network and System

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009000410A1 (de) * 2009-01-26 2010-07-29 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose einer Abgasbehandlungseinrichtung sowie Steuergerät
EP3152843A4 (de) * 2014-06-06 2017-12-27 CTS Corporation Mess-, steuerungs- und diagnosenetzwerk für hochfrequenzprozess
DE102015116659A1 (de) * 2015-10-01 2017-04-20 Umicore Ag & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer Angabe über eine Speicherkapazität eines Reaktionsmittels in einer Abgasnachbehandlungseinrichtung
DE102017209521B3 (de) * 2017-06-07 2018-06-28 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Ermitteln eines Zustands eines Abgasbehandlungselements für ein Kraftfahrzeug und Vorrichtung

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130127478A1 (en) * 2006-05-01 2013-05-23 Filter Sensing Technologies, Inc. System And Method For Measuring Retentate In Filters
DE102008012050A1 (de) * 2008-02-29 2009-09-03 Fischerauer, Gerhard, Prof. Dr.-Ing. Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung eines Abgasnachbehandlungssystems, das einen Abgaskatalysator beinhaltet
DE112011104499T5 (de) * 2010-12-22 2013-12-12 Caterpillar Inc. Abgaspartikelfiltersystem und Betriebsverfahren dafür
US20120291419A1 (en) * 2011-05-17 2012-11-22 Caterpillar Inc. Methods And System For Ash Detection In Exhaust Particulate Filter
DE102011107784A1 (de) * 2011-07-15 2013-01-17 Umicore Ag & Co. Kg Verfahren zur Zustandsbestimmung einer Abgasreinigungsvorrichtung
DE102014209305A1 (de) * 2014-05-16 2015-11-19 Umicore Ag & Co. Kg Methode zur Detektion des Alterungsgrades von Abgaskatalysatoren
DE102015001231A1 (de) * 2015-02-03 2016-08-04 Markus Dietrich Verfahren zur simultanen Überwachung der verschiedenen Funktionen eines Abgasnachbehandlungssystems aus mehreren Komponenten mit einem einzigen mikrowellenbasierten Messsystem
US20170182447A1 (en) * 2015-06-08 2017-06-29 Cts Corporation Radio Frequency Process Sensing, Control, and Diagnostics Network and System

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