DE102018109165B4

DE102018109165B4 - Verfahren zur überwachung und modellierung der thermischen eigenschaften von oxidationskatalysatorvorrichtungen

Info

Publication number: DE102018109165B4
Application number: DE102018109165.6A
Authority: DE
Inventors: Michael A. Smith; Charles E. Dean; Raffaele ESPOSITO
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-04-19
Filing date: 2018-04-17
Publication date: 2024-01-04
Anticipated expiration: 2038-04-18
Also published as: US10323561B2; CN108730004A; DE102018109165A1; US20180306088A1

Abstract

Verfahren zum Ermitteln der Temperatur einer Oxidationskatalysatorvorrichtung (OC) eines Fahrzeugs, worin das Fahrzeug einen Verbrennungsmotor (ICE) umfasst, der zum Aufnehmen und nachfolgendem Verbrennen von Luft und Kraftstoff und zum Ausstoßen der Verbrennungsprodukte als Abgas konfiguriert ist, und das OC ist zum Aufnehmen des Abgases konfiguriert und beinhaltet eine katalytische Zusammensetzung (CC), die einen oder mehrere der verbrennbaren Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlenmonoxid (CO) oxidieren kann, das Verfahren umfassend:das Ermitteln einer Anfangstemperatur des CC, worin die Anfangstemperatur unter einer Wassersorptionsschwelle liegt;das Übermitteln von Abgas an das OC für einen Zeitrahmen, worin das Abgas Wasser und eines oder mehrere aus HC und CO umfasst;das Ermitteln einer Temperaturänderung des CC für den Zeitrahmen basierend auf einer Vielzahl von Wärmequellen, umfassend:Wärme, die dem CC aus der Abgasenthalpie zugeführt wird,Wärme, die dem CC durch Oxidation des HC und/oder CO zugeführt wird,Wärmeaustausch zwischen dem CC und einer Umgebung des ICE-Abgasbehandlungssystems, undWärme, die dem CC über das auf dem CC kondensierende Wasser zugeführt wird, oder Wärme, die dem CC über das aus dem CC verdunstende Wasser entzogen wird; unddas Ermitteln einer Endtemperatur des CC für den Zeitrahmen durch Kombinieren der Anfangstemperatur des CC mit der Temperaturänderung des CC,worin die Wärme, die dem CC über das auf dem CC kondensierende Wasser zugeführt wird, mit einer steigenden relativen Luftfeuchtigkeit in der Nähe des CC ermittelt wird, und die Wärme, die dem CC über das aus dem CC verdunstende Wasser entzogen wird, mit einer abnehmenden relativen Luftfeuchtigkeit in der Nähe des CC ermittelt wird.

Description

EINLEITUNG
Während eines Verbrennungszyklus eines Verbrennungsmotors (ICE) werden Luft-/Kraftstoffgemische Zylindern des ICE bereitgestellt. Die Luft-/Kraftstoffgemische werden komprimiert und/oder gezündet und verbrannt, um ein Abtriebsdrehmoment bereitzustellen. Nach der Verbrennung drängen die Kolben des Verbrennungsmotors die Abgase in den Zylindern durch Auslassventilöffnungen in ein Abgassystem. Das Abgas, das von einem ICE, insbesondere einem Dieselmotor, abgegeben wird, ist eine heterogene Mischung, die gasförmige Emissionen, wie Kohlenmonoxid (CO), unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC), Stickstoffoxide (NO_x) und Schwefeloxide (SOx) sowie kondensierte Phasenmaterialien (Flüssigkeiten und Feststoffe), enthält, die Feststoffe darstellen.
Abgasbehandlungssysteme können Katalysatoren in einer oder mehreren Komponenten einsetzen, die so konfiguriert sind, dass sie ein Nachbehandlungsverfahren, wie die Reduktion von NO_x, durchführen, um tolerierbarere Abgasbestandteile von Stickstoff (N₂) und Wasser (H₂O) zu erzeugen. Eine Art von Abgastechnologie zur Reduktion von NO_x Emissionen ist eine selektive katalytische Reduktions-(SCR)-Vorrichtung, die im Allgemeinen eine katalytische Zusammensetzung zur Reduktion von NOx-Spezies beinhaltet. Eine andere Art von Abgasbehandlungsvorrichtung ist eine Oxidationskatalysator-(OC)-Vorrichtung, die üblicherweise stromaufwärts eines SCR positioniert ist, um mehrere katalytische Funktionen zu erfüllen, einschließlich oxidierender HC- und CO-Spezies. Weiterhin können OCs NO in NO₂ umwandeln, um das NO wie folgt zu ändern: NO_x-Verhältnis des Abgases, um die NO_x-Reduktionseffizienz des nachgeschalteten SCR zu erhöhen.
Die Schrift JP H08-158 928 A beschreibt eine Vorrichtung zum Ermitteln der Abgastemperatur des Einlasses und des Auslasses des im Abgaskanal des Motors angeordneten Katalysators. Die Schrift DE 199 07 382 A1 beschreibt ein Verfahren zum Abschätzen der Katalysatortemperatur unter Verwendung eines Temperaturmodells und in Abhängigkeit von zumindest einer Eingangsgröße, wobei die Eingangsgröße die Abgastemperatur am Katalysatoreintritt ist. Die Schrift DE 10 2014 209 960 A1 beschreibt ein Verfahren zum Bewerten der Funktionsfähigkeit eines SCR-Katalysators in einem Abgassystem eines Dieselmotors.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einem Aspekt einer exemplarischen Ausführungsform ist ein Verfahren zum Überwachen der thermischen Eigenschaften einer Oxidationskatalysatorvorrichtung (OC) vorgesehen. Das OC kann für die Aufnahme von Abgas konfiguriert werden und beinhaltet eine katalytische Zusammensetzung (CC), die einen oder mehrere brennbare Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlenmonoxid (CO) oxidieren kann. Das Abgas kann HC, CO und Wasser beinhalten. Das Verfahren kann die Übermittlung von Abgas an das OC für einen Zeitraum beinhalten, wobei eine Temperaturänderung des CC für den Zeitraum basierend auf einer Vielzahl von Wärmequellen ermittelt wird. Die Wärmequellen können Wärme beinhalten, die dem CC aus der Abgasenthalpie zugeführt wird, Wärme, die dem CC durch Oxidation des HC und/oder CO zugeführt wird, Wärme, die zwischen dem CC und einer Umgebung des OC ausgetauscht wird, und Wärme, die dem CC über Wasser, das auf dem CC kondensiert, zugeführt wird, oder Wärme, die dem CC über Wasser, das aus dem CC verdampft, entzogen wird. Die Wärme, die dem CC über das auf dem CC kondensierende Wasser zugeführt wird, wird mit einer steigenden relativen Luftfeuchtigkeit in der Nähe des CC ermittelt, und die Wärme, die dem CC über das aus dem CC verdunstende Wasser entzogen wird, wird mit einer abnehmenden relativen Luftfeuchtigkeit in der Nähe des CC ermittelt. Die relative Luftfeuchtigkeit in der Nähe des CC kann durch die spezifische Luftfeuchtigkeit des Abgases, den Druck des Abgases in der Nähe des OC und eine Anfangstemperatur des CC in der Nähe des Beginns des Zeitfensters ermittelt werden. Die Anfangstemperatur kann eine trockene Temperatur beinhalten, die durch Wärme, die dem CC aus der Abgasenthalpie zugeführt wird, Wärme, die dem CC durch Oxidation des HC und/oder CO zugeführt wird, und optional durch Wärmeaustausch zwischen dem CC und der Umgebung des OC während des Zeitfensters ermittelt wird. Die relative Luftfeuchtigkeit in der Nähe des CC kann durch die spezifische Luftfeuchtigkeit des Abgases, den Druck des Abgases in der Nähe des OC und eine Temperatur des CC vor dem Zeitfenster ermittelt oder gemessen werden. Kondenswasser kann für mindestens einen Zeitabschnitt in der Nähe des CC vorhanden sein. Die CC kann Zeolith beinhalten. Die CC kann ein Platingruppenmetall beinhalten.
In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform ist ein Verfahren zum Ermitteln der Temperatur einer Oxidationskatalysatorvorrichtung (OC) eines Fahrzeugs vorgesehen. Das Fahrzeug kann mit einem Verbrennungsmotor (ICE) ausgestattet sein, der Luft und Kraftstoff aufnimmt und anschließend verbrennt und die Verbrennungsprodukte als Abgas abgibt. Das OC kann für die Aufnahme des Abgases konfiguriert werden und beinhaltet eine katalytische Zusammensetzung (CC), die einen oder mehrere brennbare Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlenmonoxid (CO) oxidieren kann. Das Abgas kann HC, CO und Wasser beinhalten. Das Verfahren kann das Ermitteln einer Anfangstemperatur des CC für einen Zeitrahmen, das Übermitteln von Abgas an das OC während des Zeitrahmens, das Ermitteln der dem CC während des Zeitrahmens zugeführten Wärmeenergie basierend auf einer Vielzahl von Wärmequellen, das Umwandeln der dem CC zugeführten Wärmeenergie in eine CC-Temperaturänderung und das Kombinieren der CC-Temperaturänderung mit der Anfangstemperatur beinhalten. Die Vielzahl der Wärmequellen kann Wärme beinhalten, die dem CC aus der Abgasenthalpie zugeführt wird, Wärme, die dem CC durch Oxidation des HC und/oder CO zugeführt wird, und Wärme, die dem CC über Wasser, das auf dem CC kondensiert, zugeführt wird, oder Wärme, die dem CC über Wasser, das aus dem CC verdampft, entzogen wird. Die Wärme, die dem CC über das auf dem CC kondensierende Wasser zugeführt wird, wird mit einer steigenden relativen Luftfeuchtigkeit in der Nähe des CC ermittelt, und die Wärme, die dem CC über das aus dem CC verdunstende Wasser entzogen wird, wird mit einer abnehmenden relativen Luftfeuchtigkeit in der Nähe des CC ermittelt. Das im Abgas enthaltene Wasser kann ein oder mehrere der in der Luft vorhandenen Wasser, das im Kraftstoff enthaltene Wasser und das bei der Verbrennung des Kraftstoffs entstehende Wasser beinhalten. Der Zeitrahmen kann zeitlich in der Nähe eines ICE-Kaltstarts liegen, und die Anfangstemperatur des CC kann eine Umgebungstemperatur in der Nähe des Fahrzeugs beinhalten. Die relative Luftfeuchtigkeit in der Nähe des CC kann durch die spezifische Luftfeuchtigkeit des Abgases, den Druck des Abgases in der Nähe des OC und die Anfangstemperatur des CC. Die Anfangstemperatur kann eine trockene Temperatur beinhalten, die durch Wärme, die dem CC aus der Abgasenthalpie zugeführt wird, Wärme, die dem CC durch Oxidation des HC und/oder CO zugeführt wird, und optional durch Wärmeaustausch zwischen dem CC und einer Umgebung des Fahrzeugs ermittelt wird. Die Anfangstemperatur des CC kann unterhalb einer Wassersorptionsschwelle liegen. Die dem CC während des Zeitrahmens zugeführte Wärmeenergie kann basierend auf dem Wärmeaustausch zwischen dem CC und einer Umgebung des Fahrzeugs weiter ermittelt werden. Der Wärmeaustausch zwischen dem CC und der Umgebung des Fahrzeugs kann mittels einer oder mehrerer Geschwindigkeiten des Fahrzeugs und der Umgebungstemperatur ermittelt werden. Die CC kann Zeolith beinhalten. Die CC kann ein Platingruppenmetall beinhalten.
Nicht erfindungsgemäß ist auch ein Verfahren zum Ermitteln der Temperatur einer Oxidationskatalysatorvorrichtung (OC) eines Fahrzeugs beschrieben. Das Fahrzeug kann mit einem Verbrennungsmotor (ICE) ausgestattet sein, der Luft und Kraftstoff aufnimmt und anschließend verbrennt und die Verbrennungsprodukte als Abgas abgibt. Das OC kann für die Aufnahme des Abgases konfiguriert werden und beinhaltet eine katalytische Zusammensetzung (CC), die einen oder mehrere brennbare Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlenmonoxid (CO) oxidieren kann. Das Abgas kann HC, CO und Wasser beinhalten. Das Verfahren kann das Ermitteln einer Anfangstemperatur des CC, das Übermitteln von Abgas an das OC für einen Zeitrahmen, das Ermitteln einer Temperaturänderung des CC für den Zeitrahmen basierend auf einer Vielzahl von Wärmequellen und das Ermitteln einer Endtemperatur des CC für den Zeitrahmen durch Kombinieren der Anfangstemperatur des CC mit der Temperaturänderung des CC beinhalten. Die Vielzahl der Wärmequellen kann Wärme beinhalten, die dem CC aus der Abgasenthalpie zugeführt wird, Wärme, die dem CC durch Oxidation des HC und/oder CO zugeführt wird, Wärme, die zwischen dem CC und einer Umgebung des ICE-Abgasbehandlungssystems ausgetauscht wird, und Wärme, die dem CC über Wasser, das auf dem CC kondensiert, zugeführt wird, oder Wärme, die dem CC über Wasser, das aus dem CC verdampft, entzogen wird. Die Anfangstemperatur kann unterhalb einer Wassersorptionsschwelle liegen.
Weitere Vorteile der exemplarischen Ausführungsformen ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 veranschaulicht ein Abgasnachbehandlungssystem gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
2 veranschaulicht ein Verfahren zum Überwachen der thermischen Eigenschaften einer Oxidationskatalysatorvorrichtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen; und
3 veranschaulicht ein Verfahren zum Ermitteln der Temperatur einer Oxidationskatalysatorvorrichtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind hierin beschrieben. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgerecht; einige Merkmale können größer oder kleiner dargestellt sein, um die Einzelheiten bestimmter Komponenten zu veranschaulichen. Folglich sind die hierin offenbarten aufbau- und funktionsspezifischen Details nicht als einschränkend zu verstehen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachleuten die verschiedenen Arten und Weisen der Nutzung der vorliegenden Erfindung zu vermitteln.
Im Allgemeinen bezieht sich diese Offenbarung auf ein Verfahren zum Überwachen und Modellieren der thermischen Eigenschaften von Oxidationskatalysatoren (OC), die den Energieaustausch zwischen den OCs und kondensierendem und/oder verdampfendem Wasser berücksichtigen. Die hierin vorgesehenen Verfahren ermöglichen eine verbesserte OC-Überwachungsgenauigkeit, insbesondere in Bezug auf die Oxidation von HC und CO. Darüber hinaus kann eine Unterprognose der HC- und/oder CO-Oxidation durch eine Unterprognose der selektiven katalytischen Reduktionsvorrichtungen (SCR) zur NOx-Reduktion führen. Dementsprechend reduzieren die Verfahren hierin ferner das Auftreten falscher NOx-Reduktionsfehlersignale. 1 veranschaulicht ein Abgasbehandlungssystem 100 unter Verwendung eines oder mehrerer OCs zur Behandlung und/oder Überwachung von Gasspezies, wie beispielsweise der von einem ICE 1 erzeugten Abgasspezies 8. Das hierin beschriebene Abgasbehandlungssystem 100 kann in verschiedenen ICE-Systemen implementiert werden, die Dieselmotorsysteme, Benzin-Direkteinspritzsysteme und homogene Ladungs-Selbstzündermotorsysteme einschließen können, aber nicht darauf beschränkt sind. Die ICEs werden hierin zur Verwendung bei der Erzeugung von Drehmoment für Fahrzeuge beschrieben, doch liegen andere Nicht-Fahrzeuganwendungen innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung. Wenn daher auf ein Fahrzeug Bezug genommen wird, sollte diese Offenbarung dahingehend ausgelegt werden, dass sie für jede Anwendung eines ICE gilt. Darüber hinaus ist der optionale ICE 1 nur zur Veranschaulichung im System 100 enthalten, und die Offenbarung hierin ist nicht auf die von ICEs bereitgestellten Gasquellen zu beschränken. Es sollte weiter verstanden werden, dass die hierin offenbarten Ausführungsformen für die Behandlung von Abgasströmen einschließlich Kohlenmonoxid (CO), unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC) oder anderen chemischen Spezies, die wünschenswert verbrannt oder anderweitig durch OCs oxidiert werden, anwendbar sein können.
Der ICE 1 kann einen oder mehrere Zylinder 2 beinhalten, die jeweils einen Kolben (nicht dargestellt) aufnehmen können, der sich darin hin- und herbewegen kann. Der ICE 1 beinhaltet einen Lufteinlass 3 für die Zufuhr von Luft 4 zu einem oder mehreren Zylindern 2 und ein Kraftstoffeinspritzsystem 5 für die Zufuhr von Kraftstoff 6 zu einem oder mehreren Zylindern 2. Luft 4 und Kraftstoff 6 werden in einem oder mehreren Zylindern 2 verbrannt, wodurch die zugehörigen Kolben darin hin- und herbewegt werden. Die Kolben können an einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) befestigt werden, die funktionsfähig an einem Fahrzeugantriebsstrang (nicht dargestellt) befestigt ist, um zum Beispiel ein Vortriebsmoment zu liefern. ICE 1 kann jede Motorkonfiguration oder -anwendung umfassen, einschließlich verschiedener Fahrzeuganwendungen (z. B. in Automobilen, Wasserfahrzeugen und dergleichen) sowie verschiedener Nicht-Fahrzeuganwendungen (z. B. Pumpen, Generatoren und dergleichen). Abgas 8 kann im Allgemeinen Folgendes beinhalten: CO, HC, Wasser und Stickoxide (NO_x). Die Bestandteile des Abgases, wie sie hierin verwendet werden, sind nicht auf gasförmige Arten beschränkt. Wie hierin verwendet, bezieht sich „NO_x“ auf ein oder mehrere Stickoxide. NO_x-Substanzen können N_yO_x-Substanzen beinhalten, worin y>0 und x>0. Nichtbeschränkende Beispiele von Stickoxiden können NO, NO₂, N₂O, N₂O₂, N₂O₃, N₂O₄, und N₂O₅ beinhalten. HC bezieht sich auf brennbare chemische Spezies, die Wasserstoff und Kohlenstoff beinhalten, und beinhaltet im Allgemeinen eine oder mehrere chemische Spezies von Benzin, Dieselkraftstoff oder dergleichen. Das Abgas 8 wird über einen Abgaskrümmer 7 aus ICE 1 ausgestoßen und über eine Abgasleitung 9 an OC 12 und optional an die nach OC 12 angeordnete Partikelfiltervorrichtung (PF) 17 weitergeleitet. Das Abgas 8 kann beispielsweise über ein Auspuffrohr 10 aus dem System 100 ausgestoßen werden.
OC 12 ist eine Durchflussvorrichtung, die eine katalytische Zusammensetzung (CC) 13 umfasst und für die Aufnahme von Abgas 8 konfiguriert ist. OC 12 wird im Allgemeinen verwendet, um verschiedene Abgasspezies 8 zu oxidieren, einschließlich HC, CO und NO_x Spezies. CC 13 kann in einem Gehäuse, wie beispielsweise einem Metallgehäuse mit einer Einlassöffnung (d. h. stromaufwärts) und einer Auslassöffnung (d. h. stromabwärts), untergebracht oder anderweitig so konfiguriert sein, dass sie eine strukturelle Unterstützung bietet und den Durchfluss von Fluid (z. B. Abgas) durch OC 12 erleichtert. Wie hierin verwendet, bedeutet eine Komponente, die in Bezug auf eine stromabwärts gelegene Komponente stromaufwärts angeordnet ist, im Allgemeinen, dass sie in Bezug auf ICE 1 näher ist, oder dass das Abgas 8 vor der stromabwärts gelegenen Komponente an der stromaufwärts gelegenen Komponente ankommt. Das Gehäuse kann idealerweise aus einem gegenüber den Abgasbestandteilen, wie beispielsweise Edelstahl, weitgehend inerten Material bestehen und kann jede geeignete Form oder Größe einschließlich eines zylindrisch geformten Fachs aufweisen. Das Fach kann weiterhin Befestigungselemente beinhalten, wie ein zylindrisches Einlassrohr in der Nähe einer Einlassöffnung und ein zylindrisches Auslassrohr in der Nähe einer Auslassöffnung des Fachs für die Flüssigkeitskupplung von OC 12 an die Abgasleitung 9 und/oder eine andere Komponente des Abgasbehandlungssystems 100. Es ist zu beachten, dass OC 12, einschließlich des Gehäuses, eine oder mehrere zusätzliche Komponenten zur Erleichterung des Betriebs des OC 12 oder des Abgasbehandlungssystems 100 beinhalten kann, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, verschiedene Sensoren, wie nachfolgend beschrieben.
CC 13 kann viele verschiedene katalytisch aktive Materialien und deren physikalische Konfigurationen umfassen und optional ein Substrat wie beispielsweise eine poröse Keramikmatrix oder dergleichen umfassen. Katalytisch aktive Materialien können periodische Metallkatalysatoren der Gruppe VIIIB, Metallkatalysatoren der Platingruppe, Metalloxidkatalysatoren und Kombinationen derselben umfassen. Geeignete Platingruppenmetalle können Pt, Pd, Rh, Ru, Os oder Ir oder Kombinationen davon, einschließlich Legierungen davon, beinhalten. In einer Ausführungsform sind Pt, Pd und Kombinationen davon, einschließlich Legierungen davon, geeignet. Geeignete Metalloxidkatalysatoren können beispielsweise Eisenoxide, Zinkoxide, Perovksite, Kupferoxide, Vanadiumoxide, Magnesiumoxide, Manganoxide und Kombinationen davon sein. In vielen Ausführungsformen umfasst CC 13 Zeolith, der mit einer oder mehreren katalytisch aktiven Basismetallkomponenten imprägniert ist. Der Zeolith kann ein β-Zeolith, ein Y-Zeolith, ein ZM5-Zeolith oder eine beliebige andere kristalline Zeolithstruktur, wie beispielsweise ein Chabazit oder ein USY (ultrastabiler Y-Typ)-Zeolith, umfassen. In einer bestimmten Ausführungsform umfasst der Zeolith Chabazit. In einer bestimmten Ausführungsform umfasst der Zeolith SSZ. Es ist zu verstehen, dass die CC 13 nicht auf die angegebenen Beispiele beschränkt ist und jede katalytisch aktive Vorrichtung beinhalten kann, die in der Lage ist, HC-, CO- und NOx-Spezies zu oxidieren.
Während das Abgas 8 die Länge von OC 12 durchläuft, katalysiert CC 13 die Oxidation (z. B. Verbrennung) von HC-, CO- und NOx-Spezies. Die Verbrennung beinhaltet im Allgemeinen die Oxidation von HC- und/oder CO-Spezies in Gegenwart von Sauerstoff zum Erzeugen von Wärme, Wasser und CO₂. In einigen Fällen kann HC und/oder CO im Abgas 8 als Folge einer unerwünschten unvollständigen Verbrennung von beispielsweise Kraftstoff 6 vorhanden sein. In anderen Fällen kann HC im Abgas 8 vorhanden sein, um verschiedene Steuerungsstrategien nach ICE 1 und/oder System 100 umzusetzen. So kann beispielsweise OC 12 verwendet werden, um HC zur Wärmezufuhr an das System 100 zu oxidieren, damit ein oder mehrere Abgasbehandlungsvorrichtungen Licht-Aus-Temperaturen erreichen, bei denen die Vorrichtungen entsprechend katalytisch aktiv werden. So kann beispielsweise OC 12 eine Abschalttemperatur von ca. 150 °C bis ca. 200 °C aufweisen. In einem weiteren Beispiel kann OC 12 nur bis zu 50 % der gewünschten Spezies bei oder unter ca. 150 °C umsetzen. OC 12 kann zusätzlich oder alternativ zur Oxidation von HC für Nacheinspritz- und Hilfseinspritz- Regenerationsstrategien eingesetzt werden. Nacheinspritzstrategien, wie sie beispielsweise für die Regeneration von PFs und/oder Katalysatoren verwendet werden, manipulieren die Motorkalibrierungen so, dass der in die Motorzylinder eingespritzte Kraftstoff 6 zumindest teilweise unverbrannt in das Abgassystem 100 ausgestoßen wird. Wenn der nacheingespritzte Kraftstoff 6 OC 12 kontaktiert, wird Wärme, die während der Oxidation des Kraftstoffs 6 freigesetzt wird, dem Abgasbehandlungssystem zugeführt und kann bei der Regenerierung verschiedener Behandlungsvorrichtungen wie beispielsweise Partikelfilter PF 17 helfen. Ebenso spritzen Hilfseinspritzstrategien, wie sie für die Regeneration von PFs und/oder Katalysatoren verwendet werden, Kraftstoff 6 in das System 100 stromabwärts von ICE 1 ein, um den Kraftstoff 6 mit OC 12 zu kontaktieren.
OC 12 kann zusätzlich oder alternativ zur Oxidation von NOx-Spezies eingesetzt werden, die sich auch bei der Verbrennung von Kraftstoff bilden können. In manchen Ausführungsformen kann beispielsweise OC 12 verwendet werden, um NO in NO₂ umzuwandeln, um das Abgas NO: NO₂-Verhältnis für stromabwärts gelegene SCRs und/oder selektive katalytische Reduktionsfiltervorrichtungen (SCRF) (nicht dargestellt), die im Allgemeinen mit Abgasströmen mit einem NO:NO₂-Verhältnis von etwa 1:1 effizienter arbeiten, zu optimieren. SCRs und SCRF beinhalten im Allgemeinen ein CC, das in der Lage ist, NOx-Spezies zu reduzieren und ein stickstoffreiches Reduktionsmittel wie Ammoniak oder Harnstoff aufzunehmen. Dementsprechend ist OC 12 in vielen Ausführungsformen stromaufwärts von optionalen SCRs und SCRF-Vorrichtungen angeordnet. Da die NOx-Umwandlung temperaturabhängig sein kann, insbesondere unterhalb einer vorgeschriebenen Abschalttemperatur, wird die NOx-Umwandlungsausbeute 12 oft basierend auf der Temperatur von OC 12 oder speziell der Temperatur von CC 13 ermittelt.
Die genaue Überwachung der thermischen Eigenschaften von OC 12, insbesondere der Temperatur von CC 13, ist entscheidend beim Identifizieren von HC-Schlupf (d. h. unerwünschtem Durchleiten von HC durch OC 12) und beim Ermitteln der Umwandlungsleistung von OC 12, beispielsweise bei der Umwandlung von NOx- und CO-Spezies. HC-Schlupf kann beispielsweise durch Ermitteln der Verbrennungsausbeute identifiziert werden. Dementsprechend kann das Abgasbehandlungssystem 100 einen oder mehrere Prozesssensoren beinhalten, einschließlich Lufteinlasssensor 21, vorgeschalteter OC 12-O₂-Sensor 22, vorgeschalteter OC 12-Temperatursensor 23, nachgeschalteter OC 12-Drucksensor 24 und nachgeschalteter PF-Drucksensor 25. Der Umgebungssensor 26 kann Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise Umgebungstemperatur und Umgebungsdruck, messen. Der Lufteinlasssensor 21 kann einen oder eine Vielzahl von Sensoren darstellen, die zum Beispiel neben anderen Eigenschaften der Luft 4, Luftdurchsatz, Luftfeuchtigkeit, O₂ Konzentration und/oder Temperatur messen können. Prozesssensoren, einschließlich der Sensoren 21, 22, 23, 24, 25 und/oder 26, können an ein elektronisches Motorsteuergerät (ECM) 20 angeschlossen werden, das konfiguriert werden kann, um Steuerungs- oder Überwachungsfunktionen des Systems 100 gemäß den hierin beschriebenen Steuerungsverfahren und -strategien auszuführen. Der hier verwendete Begriff „Modul“ bezieht sich auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppenprozessor) und einen Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten ausführt, die die beschriebene Funktionalität bieten.
Bei der Überwachung der NOx-Oxidation durch OC 12 ist die Temperatur von CC 13 besonders wichtig, da eine geeignete NOx-Oxidation durch OC 12 die NOx-Reduktionsleistung eines nachgeschalteten SCR oder SCRF durch Optimieren des SCR- oder SCRF-Einlass-NO:NO₂-Verhältnisses verbessern kann. Dementsprechend kann eine Unterprognose der OC 12 NOx-Oxidation zu einer Unterprognose der SCR- oder SCRF-NOx-Reduktion führen. Eine direkte Messung einer CC13-Temperatur ist jedoch oft nicht möglich. Stattdessen kann die Temperatur von CC und/oder der nähere Bereich von OC 12 aus den verfügbaren Prozessdaten abgeleitet, berechnet oder anderweitig modelliert werden. Ein thermisches Modell kann verwendet werden, um Temperatureigenschaften eines Systems (z. B. CC 13) und/oder einer Vielzahl von Subsystemen (z. B. Steine 14 von CC 13) zu ermitteln. Die Vielzahl der Subsysteme kann das System in manchen Ausführungsformen im Wesentlichen als Ganzes umfassen. Das thermische Modell kann beispielsweise durch das Modul 20 implementiert werden.
Die Wärmeübertragungsrate zu einem System, wie beispielsweise OC 12, CC 13 oder Stein 14, kann mit der Gleichung (1) modelliert werden: $\frac{d Q_T o t a l}{d t} = \frac{d Q_A b g a s}{d t} + \frac{d Q_O x i d a t i o n}{d t} + \frac{d Q_U m w e l t}{d t}$
worin die Gesamtmenge der Energieübertragung (Q_Total) pro gegebener Zeiteinheit (dt) gleich der Wärmeenergie des in das System eintretenden Abgases (Q_Abgas) plus der durch die Oxidation der chemischen Substanz(en) (Q_Oxidation) zugeführten Energie ist. Das Modell kann optional den Energieaustausch mit der Umgebung (Q_Umwelt) berücksichtigen. Q_Abgas beinhaltet die in das System eintretende Abgasenthalpie (d. h. thermische Energie). In Bezug auf das System 100 kann Q_Abgas mittels der OC 12-Einlasstemperatur (z. B. vorgeschaltete OC 12-Temperatur) und des Abgasdurchsatzes 8 ermittelt werden. Die OC 12-Einlasstemperatur kann in einigen Ausführungsformen die ICE 1-Auslasstemperatur des Abgaskrümmers 7 umfassen. Q_Oxidation beinhaltet die Wärme, die durch die Oxidation von brennbaren Spezies (z. B. HC und optional CO) in das System abgegeben wird. In Bezug auf das System 100 kann der Gesamtabgas-8-Durchsatz und damit die Menge an HC und optional CO, die in das OC 12 eintritt, durch die Menge an Luft 4 und Kraftstoff 6, die in das ICE 1 eintritt, die Verbrennungseigenschaften von Kraftstoff 6 innerhalb des ICE 1 und die jeweils verwendeten ICE-1-Einspritzstrategien (z. B. Nacheinspritzstrategien) ermittelt werden. Der über eine Hilfseinspritzstrategie in das System 100 eingebrachte Kraftstoff 6 kann bei Bedarf weiter berücksichtigt werden. Q_Umgebung beinhaltet die Wärme, die durch die Wechselwirkungen des Systems mit seiner Umgebung in das System eingebracht wird oder verloren geht. In einem Beispiel, in dem das System 100 von einem Fahrzeug genutzt wird, kann Q_Umgebung die Umgebungsbedingungen (z. B. Temperatur) in der Nähe eines Fahrzeugs und/oder die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs berücksichtigen. Wie hierin verwendet, bezieht sich „Umgebung“ auf die Umgebung, in der das System 100 oder ein Fahrzeug, in dem das System 100 verwendet wird, deponiert wird. So kann beispielsweise der Umgebungsdruck von OC 12 oder dem System 100 der atmosphärische Druck am Standort von OC 12 oder dem System 100 sein.
Die durch die Gleichung (1) definierte Wärmeübertragungsrate kann verwendet werden, um eine Gesamtwärmemenge Q_Total zu ermitteln, die dem System für einen bestimmten Zeitrahmen zugeführt wird. Q_Total kann zum Beispiel in eine Temperaturdifferenz (ΔT) von CC 13 und/oder einem Stein 14 über den angegebenen Zeitrahmen umgewandelt werden. Darüber hinaus kann Q_Total auf eine Endtemperatur von CC 13 und/oder einem Stein 14 zeitlich nahe dem Ende des Zeitrahmens umgewandelt werden, beispielsweise basierend auf ΔT und der Anfangstemperatur von CC 13 und/oder einem Stein 14 zeitlich nahe dem Anfang des Zeitrahmens. Die an das System abgegebene Wärmemenge (z.B. OC 12) kann abhängig von den verschiedenen physikalischen Eigenschaften des Systems auf eine Temperatur umgewandelt werden. Ein ΔT kann die Austrittstemperatur abzüglich der Eintrittstemperatur für den CC 13 und/oder für einzelne Steine 14 umfassen. Eine Exotherme tritt auf, wenn einem System Wärme zugeführt wird, und kann beispielsweise durch ein OC 12, CC 13 oder Stein 14 durch ein positives ΔT nachgewiesen werden. Eine Endotherme entsteht, wenn einem System Wärme entzogen wird, und kann beispielsweise durch ein negatives ΔT an einem OC 12, CC 13 oder Stein 14 nachgewiesen werden. Wenn ein Modell die Austrittstemperatur mehrerer Steine 14 berechnet, kann die Austrittstemperatur eines stromaufwärts gelegenen Steins 14 die Eintrittstemperatur oder die Anfangstemperatur des unmittelbar stromabwärts gelegenen Steins 14 umfassen. Die Eintrittstemperatur von CC 13, oder des stromaufwärts gelegenen Steins 14, kann die gemessene Temperatur des Abgases 8 umfassen, wie beispielsweise die vom Sensor 23 gemessene Temperatur.
Das in das OC 12 eintretende Abgas 8 kann auch Wasser beinhalten. Bei bestimmten Temperaturen und Betriebsbedingungen kann Wasser innerhalb des OC 12 oder des CC 13 kondensieren oder anderweitig adsorbieren und Wärme zuführen. Ebenso kann bei bestimmten Temperaturen und Betriebsbedingungen Wasser innerhalb des OC 12 verdunsten oder anderweitig aus dem CC 13 desorbieren und Wärme abgeben. Dieser Effekt ist besonders ausgeprägt bei Zeolith CCs 13 und anderen Materialien mit hohem Wasseraufnahmevermögen, wie beispielsweise Aluminiumoxid (Al₂O₃), Cordierit und Siliziumkarbid (SiC).
Die hierin vorgesehenen Verfahren berücksichtigen die thermische Energie, die durch die Kondensation bzw. Verdampfung von Wasser an den OCs 12 und CCs 13 abgegeben bzw. abgeführt wird, und verbessern die Genauigkeit der thermischen Überwachung und Modellierung des OC 12. Dementsprechend kann die Wärmeübertragungsrate zu einem System, wie beispielsweise dem OC 12, CC 13 oder Stein 14, mit der Gleichung (2) modelliert werden: $\frac{d Q_T o t a l}{d t} = \frac{d Q_A b g a s}{d t} + \frac{d Q_O x i d a t i o n}{d t} + \frac{d Q_H 2 O}{d t} + \frac{d Q_A u s t a u s c h}{d t}$
worin pro gegebener Zeiteinheit (dt) die Gesamtmenge der Energieübertragung (Q_Total) gleich der Summe aus Q_Abgas, Q_Oxidation und der zwischen Kondensations- und/oder Verdampfungswasser mit OC 12 oder CC 13 (Q_H₂O) ausgetauschten Energie ist. Das Modell kann optional den Energieaustausch mit der Umgebung (Q_Umgebung) berücksichtigen.
Q_H₂O kann Wärme beinhalten, die dem OC 12 oder CC 13 über Wasser zugeführt wird, das auf oder in der Nähe des CC 13 kondensiert, oder Wärme, die dem OC 12 oder CC 13 über Wasser entzogen wird, das von oder in der Nähe des CC 13 verdampft, und kann basierend auf einer relativen Feuchtigkeit in der Nähe des CC 13 ermittelt werden. Die relative Luftfeuchtigkeit umfasst das Verhältnis des Partialdrucks von Wasser in einem System zum Gleichgewichtsdampfdruck von Wasser unter den Bedingungen des Systems (d. h. Temperatur und Druck) und wird im Allgemeinen basierend auf der spezifischen Feuchtigkeit (d. h. dem Wassergehalt) des Abgases 8, das in das OC 12 eintritt, dem Druck des Abgases 8 in der Nähe des CC 13 und der Temperatur des CC 13 ermittelt.
Änderungen der relativen Luftfeuchtigkeit bei verschiedenen Bedingungen (z. B. Temperatur und Druck) in der Nähe des CC 13 können in thermische Energiewerte umgewandelt werden, die Q_H₂O definieren. Wenn die relative Luftfeuchtigkeit gleich 1 ist, ist die Kondensations- und Verdampfungsrate gleich. Wenn die relative Luftfeuchtigkeit also über 1 steigt, wird dem System (d. h. CC 13) durch die Phasenänderung (d. h. Kondensation) von Wasser Wärme zugeführt. Ebenso wird dem System (d. h. CC 13) durch die Phasenänderung (d. h. Verdampfung) von Wasser Wärme entzogen, wenn die relative Luftfeuchtigkeit unter 1 sinkt. Insbesondere kann eine relative Luftfeuchtigkeit größer als 1 der dem System zugeführten Wärme entsprechen und eine relative Luftfeuchtigkeit kleiner als 1 der aus dem System abgeführten Wärme entsprechen. Die Abweichung zwischen der ermittelten relativen Luftfeuchtigkeit und 1 kann beispielsweise in einen durch eine kalibrierbare Karte ermittelten thermischen Energiewert umgewandelt werden. Die kalibrierbare Karte kann ferner Gleichgewichtsdampfdrücke für Wasser bei unterschiedlichen Temperatur- und Druckverhältnissen (z. B. Dampftabelle) beinhalten. Die kalibrierbare Karte kann spezifisch für ein bestimmtes OC 12 oder CC 13 sein und kann empirisch und/oder theoretisch abgeleitet werden.
Wasser im Abgas 8 kann unter anderem Wasser aus einer oder mehreren Quellen beinhalten, einschließlich Wasser in der Luft 4, das an einen oder mehrere ICE 1-Zylinder 2 geliefert wird, Wasser im Kraftstoff 6, das an einen oder mehrere ICE 1-Zylinder 2 geliefert wird, und Wasser, das bei der Verbrennung von Kraftstoff 6 in ICE 1 erzeugt wird. Das bei der Verbrennung von Kraftstoff 6 entstehende Wasser kann durch eine auf die besonderen Eigenschaften von Luft 4, Kraftstoff 6 und/oder dem ICE 1 angepasste Verbrennungsgleichung berechnet werden. So kann beispielsweise die Arrhenius-Gleichung für die Verbrennung von Kraftstoff 6 innerhalb des ICE 1 modifiziert werden, um Wasser als Funktion einer O₂-Konzentration im Abgas 8 zu ermitteln. O₂-Konzentration im Abgas 8 kann beispielsweise mit dem Sensor 22 gemessen oder modelliert werden. Der Druck des Abgases 8 in der Nähe des CC 13 kann zum Beispiel an einer Stelle stromabwärts des ICE 1 oder stromaufwärts des OC 12 gemessen oder modelliert werden. In einigen Ausführungsformen kann der Druck des Abgases 8 die Summe aus dem Umgebungsdruck und dem Druckabfall über PF 17, beispielsweise gemessen mit den Sensoren 24 und 25, umfassen und optional auch den Druckabfall in der Abgasleitung 9 und anderen Abgasbehandlungsvorrichtungen berücksichtigen.
2 veranschaulicht ein Verfahren 101 zum Überwachen der thermischen Eigenschaften eines OC. 3 veranschaulicht ein Verfahren 201 zum Ermitteln der Temperatur eines OC. Die Verfahren 101 und 201 werden in Bezug auf das System 100 beschrieben, einschließlich der Fahrzeuge, die das System 100 verwenden, wobei die Verfahren jedoch nicht so ausgelegt werden sollten, dass sie durch ihre Merkmale eingeschränkt sind. Die Verfahren 101 und 201 werden vorteilhaft eingesetzt, wenn Kondenswasser in der Nähe des CC 13 vorhanden ist, beispielsweise während des Zeitrahmens, in dem die Verfahren 101 und 201 durchgeführt werden. Das Vorhandensein von Kondenswasser stellt sicher, dass Wasser während des Zeitrahmens kondensiert und/oder während des Zeitrahmens verdunsten kann, sodass Q_H₂O einen Wert ungleich null aufweist. Insbesondere kann eine Wasserexotherme auftreten, wenn Wasser innerhalb des OC 12 oder besonders am CC 13 kondensiert oder anderweitig adsorbiert und/oder absorbiert wird. Durch Berücksichtigen einer Wasserexotherme kann beispielsweise die Unterprognose der OC 12 NOx-Umwandlungsausbeute eliminiert oder reduziert werden. Weiterhin kann eine Wasserendotherme auftreten, wenn Wasser aus dem CC 13 verdampft oder anderweitig desorbiert wird. Durch Berücksichtigen einer Wasserendotherme kann beispielsweise die Überprognose der OC 12 NOx-Umwandlungsausbeute eliminiert oder reduziert werden. Während des Zeitraums kann Wasser kondensieren und anschließend aus dem CC 13 verdunsten, und die Verfahren 101 und 201 können die zugehörige(n) Exotherme(n) und Endotherme(n) berücksichtigen.
Ebenso werden die Verfahren 101 und 201 vorteilhaft eingesetzt, wenn die Temperatur von CC 13 für mindestens einen Teil des Zeitrahmens, in dem die Verfahren 101 und 201 durchgeführt werden, unterhalb einer Wassersorptionsschwelle liegt. Eine Sorptionsschwelle umfasst eine Reihe von Temperatur- und/oder Druckbedingungen in der Nähe des CC 13, in denen Wasser auf oder in der Nähe des CC 13 kondensieren kann. Eine Sorptionsschwelle kann beispielsweise den Taupunkt von Wasser umfassen. Eine Sorptionsschwelle kann spezifisch für die Eigenschaften eines bestimmten OC sein, einschließlich der Art von CC 13 und der Menge von CC 13, die in OC 12 vorhanden ist, und kann ferner Überlegungen über Temperatur und Druck hinaus beinhalten, einschließlich der chemischen und/oder physikalischen Adsorption von Wasser mit CC 13 und der chemischen und/oder physikalischen Absorption von Wasser mit CC 13. So kann beispielsweise ein OC mit etwa 55 Gramm Pt- oder Pd-imprägniertem Beta-Zeolith CC einen Temperaturschwellenwert von etwa 55 °C bis etwa 65 °C aufweisen. Dementsprechend sind die Verfahren 101 und 201 besonders für den Kaltstart von Fahrzeugen geeignet. Wie hierin verwendet, bezieht sich ein Kaltstart auf einen ICE 1-Start, der stattfindet, während die Temperatur des OC 12, insbesondere des CC 13, niedriger ist als eine ideale oder geeignete Betriebstemperatur (z. B. eine Sorptionsschwelle). Zusätzlich oder alternativ kann ein Kaltstart durch eine Umgebungstemperaturschwelle (z. B. unter 65 °C) oder eine Umgebungstemperatur unter der idealen oder geeigneten Betriebstemperatur identifiziert werden.
Das Verfahren 101 umfasst das Übermitteln 110 des Abgases 8 an das OC 12 und das Ermitteln 120 eines ΔT des OC 12 für einen Zeitrahmen unter Verwendung einer Vielzahl von thermischen Energiequellen, die Q_Abgas 122, Q_Oxidation 124 und Q_H₂O 126 umfassen. Die Vielzahl der thermischen Energiequellen kann darüber hinaus optional Q_Umgebung 128 umfassen. Das Abgas 8 umfasst Wasser und ein oder mehr brennbares HC und CO. Q_H₂O 126 kann mit der relativen Luftfeuchtigkeit nahe dem CC 13 ermittelt werden, wobei die relative Luftfeuchtigkeit mit einer Anfangstemperatur von CC 13 zeitlich nahe dem Beginn des Zeitrahmens berechnet wird. Die Ausgangstemperatur kann die „Trockentemperatur“ des CC 13 sein, die mit einer Vielzahl von thermischen Energiequellen, bestehend aus Q_Abgas 122, Q_Oxidation 124 und optional Q_Umgebung 128, ermittelt wird. Die Trockentemperatur beinhaltet nicht die Wärmequelle Q_H₂O 126. Die Anfangstemperatur kann eine Temperatur sein, die vor dem Zeitrahmen ermittelt oder gemessen wurde, beispielsweise eine Temperatur, die mit einer vorherigen Iteration des Verfahrens 101 oder 201 ermittelt wurde. Bei einigen Ausführungsformen kann die Anfangstemperatur die Umgebungstemperatur umfassen, wenn der Zeitrahmen zeitlich in der Nähe eines ICE 1 Kaltstarts liegt.
Das Verfahren 201 umfasst das Ermitteln 205 einer Anfangstemperatur des OC 12 oder CC 13, das Übermitteln 210 des Abgases 8 an das OC 12 für einen Zeitrahmen, das Ermitteln 220 einer Menge an Wärmeenergie, die dem OC 12 während des Zeitrahmens hinzugefügt wird, das Umwandeln 230 der ermittelten 220 Menge an Wärmeenergie in ein OC 12 ΔT für den Zeitrahmen und das Kombinieren 240 der ermittelten 205 Anfangstemperatur mit dem ΔT zum Ermitteln der Temperatur des OC 12 oder des CC13. Die ermittelte Temperatur des OC 12 oder CC 13 kann die Temperatur des OC 12 oder CC 13 zeitlich nahe dem Ende des Zeitrahmens sein. Die Menge an Wärmeenergie, die dem OC 12 während des Zeitrahmens zugeführt wird, wird unter Verwendung einer Vielzahl von Wärmeenergiequellen ermittelt 220, die Q_Abgas 122, Q_Oxidation 124 und Q_H₂O 126 umfassen. Die Vielzahl der thermischen Energiequellen kann darüber hinaus optional Q_Umgebung 128 umfassen. Das Abgas 8 umfasst Wasser und ein oder mehr brennbares HC und CO. Q_H₂O 126 kann mit der relativen Luftfeuchtigkeit nahe dem CC 13 ermittelt werden, wobei die relative Luftfeuchtigkeit mit einer Anfangstemperatur von CC 13 zeitlich nahe dem Beginn des Zeitrahmens berechnet wird. Die Ausgangstemperatur kann die „Trockentemperatur“ des CC 13 sein, die mit einer Vielzahl von thermischen Energiequellen, bestehend aus Q_Abgas 122, Q_Oxidation 124 und optional Q_Umgebung 128, ermittelt wird. Die Trockentemperatur beinhaltet nicht die Wärmequelle Q_H₂O 126. Die Anfangstemperatur kann eine Temperatur sein, die vor dem Zeitrahmen ermittelt oder gemessen wurde, beispielsweise eine Temperatur, die mit einer vorherigen Iteration des Verfahrens 101 oder 201 ermittelt wurde. Bei einigen Ausführungsformen kann die Anfangstemperatur die Umgebungstemperatur umfassen, wenn der Zeitrahmen zeitlich in der Nähe eines ICE 1 Kaltstarts liegt.

Claims

Verfahren zum Ermitteln der Temperatur einer Oxidationskatalysatorvorrichtung (OC) eines Fahrzeugs, worin das Fahrzeug einen Verbrennungsmotor (ICE) umfasst, der zum Aufnehmen und nachfolgendem Verbrennen von Luft und Kraftstoff und zum Ausstoßen der Verbrennungsprodukte als Abgas konfiguriert ist, und das OC ist zum Aufnehmen des Abgases konfiguriert und beinhaltet eine katalytische Zusammensetzung (CC), die einen oder mehrere der verbrennbaren Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlenmonoxid (CO) oxidieren kann, das Verfahren umfassend: das Ermitteln einer Anfangstemperatur des CC, worin die Anfangstemperatur unter einer Wassersorptionsschwelle liegt; das Übermitteln von Abgas an das OC für einen Zeitrahmen, worin das Abgas Wasser und eines oder mehrere aus HC und CO umfasst; das Ermitteln einer Temperaturänderung des CC für den Zeitrahmen basierend auf einer Vielzahl von Wärmequellen, umfassend: Wärme, die dem CC aus der Abgasenthalpie zugeführt wird, Wärme, die dem CC durch Oxidation des HC und/oder CO zugeführt wird, Wärmeaustausch zwischen dem CC und einer Umgebung des ICE-Abgasbehandlungssystems, und Wärme, die dem CC über das auf dem CC kondensierende Wasser zugeführt wird, oder Wärme, die dem CC über das aus dem CC verdunstende Wasser entzogen wird; und das Ermitteln einer Endtemperatur des CC für den Zeitrahmen durch Kombinieren der Anfangstemperatur des CC mit der Temperaturänderung des CC, worin die Wärme, die dem CC über das auf dem CC kondensierende Wasser zugeführt wird, mit einer steigenden relativen Luftfeuchtigkeit in der Nähe des CC ermittelt wird, und die Wärme, die dem CC über das aus dem CC verdunstende Wasser entzogen wird, mit einer abnehmenden relativen Luftfeuchtigkeit in der Nähe des CC ermittelt wird.
Verfahren zum Ermitteln der Temperatur einer Oxidationskatalysatorvorrichtung (OC) eines Fahrzeugs, worin das Fahrzeug einen Verbrennungsmotor (ICE) umfasst, der zum Aufnehmen und nachfolgendem Verbrennen von Luft und Kraftstoff und zum Ausstoßen der Verbrennungsprodukte als Abgas konfiguriert ist, und das OC ist zum Aufnehmen des Abgases konfiguriert und beinhaltet eine katalytische Zusammensetzung (CC), die einen oder mehrere der verbrennbaren Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlenmonoxid (CO) oxidieren kann, das Verfahren umfassend: das Ermitteln einer Anfangstemperatur des CC für einen Zeitraum; das Übermitteln von Abgas an das OC während des Zeitrahmens, worin das Abgas Wasser und eines oder mehrere aus HC und CO umfasst; das Ermitteln der Wärmeenergie, die dem CC während des Zeitrahmens zugeführt wird, basierend auf einer Vielzahl von Wärmequellen, umfassend: Wärme, die dem CC aus der Abgasenthalpie zugeführt wird, Wärme, die dem CC durch Oxidation des HC und/oder CO zugeführt wird, und Wärme, die dem CC über das auf dem CC kondensierende Wasser zugeführt wird, oder Wärme, die dem CC über das aus dem CC verdunstende Wasser entzogen wird; das Umwandeln der dem CC zugeführten Wärmeenergie in eine CC-Temperaturänderung; und das Kombinieren der CC-Temperaturänderung mit der Anfangstemperatur, worin die Wärme, die dem CC über das auf dem CC kondensierende Wasser zugeführt wird, mit einer steigenden relativen Luftfeuchtigkeit in der Nähe des CC ermittelt wird, und die Wärme, die dem CC über das aus dem CC verdunstende Wasser entzogen wird, mit einer abnehmenden relativen Luftfeuchtigkeit in der Nähe des CC ermittelt wird.
Verfahren nach einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, worin das im Abgas enthaltene Wasser eines oder mehrere der in der Luft vorhandenen Wasser, das im Kraftstoff enthaltene Wasser und das bei der Verbrennung des Kraftstoffs entstehende Wasser beinhaltet.
Verfahren nach einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, worin der Zeitrahmen zeitlich in der Nähe eines ICE-Kaltstarts liegt, und die Anfangstemperatur des CC eine Umgebungstemperatur in der Nähe des Fahrzeugs umfasst.
Verfahren nach einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, worin die relative Luftfeuchtigkeit in der Nähe des CC durch die spezifische Luftfeuchtigkeit des Abgases, den Druck des Abgases in der Nähe des OC und die Anfangstemperatur des CC ermittelt wird.
Verfahren nach einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, worin die Anfangstemperatur eine Trockentemperatur beinhaltet, die durch Wärme, die dem CC aus der Abgasenthalpie zugeführt wird, Wärme, die dem CC durch Oxidation des HC und/oder CO zugeführt wird, und optional durch Wärmeaustausch zwischen dem CC und einer Umgebung des Fahrzeugs ermittelt wird.
Verfahren nach einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, worin die Anfangstemperatur des CC unter einer Wassersorptionsschwelle liegt.
Verfahren nach einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, worin die dem CC während des Zeitrahmens zugeführte Wärmeenergie basierend auf dem Wärmeaustausch zwischen dem CC und einer Umgebung des Fahrzeugs weiter ermittelt wird.
Verfahren nach einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, worin der Wärmeaustausch zwischen dem CC und der Umgebung des Fahrzeugs mittels einer oder mehrerer Geschwindigkeiten des Fahrzeugs und der Umgebungstemperatur ermittelt wird.