DE102021212923A1 - Verfahren zum Beheizen eines Abgassystems - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (200) zum Beheizen eines Abgassystems (120) stromab einer Brennkraftmaschine (1) mittels einer elektrischen Heizvorrichtung (14, 15), umfassend ein Ermitteln einer aktuellen Temperatur (t_EHC, t_EHC^Us, t_Cat) in dem Abgassystem (120), ein Ermitteln eines Heizbedarfs (t_EHC^Des) auf Basis der ermittelten aktuellen Temperatur (t_Cat) und einer Zieltemperatur, ein Berechnen einer erforderlichen Wärmemenge (Pwr^Des) in Abhängig-keit von dem Heizbedarf und einer zum Aufheizen der elektrischen Heizvor-richtung (14, 15) erforderlichen Energiemenge, und ein Steuern (Pwr^Req) der elektrischen Heizvorrichtung (14, 15) zur Erzeugung der berechneten Wärmemenge. Ferner werden eine Recheneinheit (20) und ein Computerprogramm zur Durchführung eines solchen Verfahrens vorgeschlagen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beheizen eines Abgassystems stromab einer Brennkraftmaschine sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Zur Erreichung gesetzlich vorgeschriebener Emissionsgrenzwerte können Drei-Wege-Katalysatoren (engl. three way catalyst, TWC), die eine Konversion der relevanten gasförmigen Schadstoffe NOx, HC sowie CO in unschädliche Produkte wie N2, H2O und CO2 ermöglichen, eingesetzt werden. Damit diese katalytischen Reaktionen bestimmungsgemäß ablaufen, müssen die Temperaturen im Katalysator in der Regel die sogenannte Light-Off-Temperatur von typischerweise 300-400°C überschreiten. Sobald diese erreicht bzw. überschritten ist, konvertiert der Katalysator die relevanten Schadstoffe nahezu vollständig (sog. Katalysatorfenster).
  • Um diesen Zustand schnellstmöglich zu erreichen, können sogenannte innermotorische Katalysator-Heiznahmen angewandt werden. Dabei wird der Wirkungsgrad des Ottomotors durch späte Zündwinkel verschlechtert und so die Abgastemperatur und der Enthalpieeintrag in den Katalysator erhöht. Durch angepasste Einspritzstrategien (z. B. Mehrfacheinspritzungen) kann gleichzeitig die Verbrennungsstabilität sichergestellt werden.
  • Die stetige Verschärfung von bestehenden Abgasgrenzwerten und Reglementierung von zusätzlichen Schadstoffkomponenten (z.B. Ammoniak, NH3) führt zu steigender Komplexität der Abgasnachbehandlungssysteme welche üblicherweise aus mehreren hintereinandergeschalteten Katalysatoren bestehen. Aus Bauraumgründen kommen dabei neben den motornah angeordneten Katalysatoren auch Katalysatoren im Unterboden zum Einsatz.
  • Neben den genannten innermotorischen Katalysator-Heizmaßnahmen können auch externe Katalysator-Heizmaßnahmen eingesetzt werden, beispielsweise mittels elektrisch beheizbarer Katalysatoren oder Abgasbrenner. Derartige externe Heizmaßnahmen sind beispielsweise in der DE 41 32 814 A1 und der DE 195 04 208 A1 beschrieben. Sie sind besonders geeignet, motorfern verbaute Komponenten des Abgassystems schnell auf die erforderliche Betriebstemperatur aufzuheizen, da an diesen Stellen die innermotorischen Heizmaßnahmen nicht bzw. erst nach langer Zeit wirksam werden.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Beheizen eines Abgassystems stromab einer Brennkraftmaschine sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Beheizen eines Abgassystems stromab einer Brennkraftmaschine, z.B. eines Otto- oder Dieselmotors oder andere Verbrennungsmotoren wie z.B. Gas- oder H2-Verbrenner, mittels einer elektrischen Heizvorrichtung umfasst ein Ermitteln einer aktuellen Temperatur in dem Abgassystem, ein Ermitteln eines Heizbedarfs auf Basis der ermittelten aktuellen Temperatur und einer Zieltemperatur, ein Berechnen einer erforderlichen Wärmemenge in Abhängigkeit von dem Heizbedarf und einer zum Aufheizen der elektrischen Heizvorrichtung erforderlichen Energiemenge, und ein Steuern der elektrischen Heizvorrichtung zur Erzeugung der berechneten Wärmemenge.
  • Elektrische Heizvorrichtungen, im Folgenden ohne Einschränkung auf die konkrete Ausgestaltung der Heizvorrichtung auch als Heizscheiben bezeichnet, welche im Abgassystem verbaut sind, ermöglichen es, mittels elektrischer Energie aus dem Bordnetz unabhängig von den motorischen Bedingungen und insbesondere bereits bei (noch) stehendem Motor, Wärme ins Abgassystem einzubringen, welche mittels des motorischen Abgasmassenstroms oder unter Einsatz extern zugeführter Transportluft in die stromab der Heizscheibe(n) angeordneten Komponenten des Abgassystems transportiert wird. Allerdings führt der elektrische Energieverbrauch zu einer entsprechenden Belastung des Bordnetzes sowie der Batterie des Fahrzeugs. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, den Energieverbrauch zu minimieren, indem die erforderliche Wärmemenge bzw. Heizleistung möglichst zielgenau angefordert und bereitgestellt wird.
  • Insbesondere wird das Ermitteln der aktuellen Temperatur und/oder das Berechnen der erforderlichen Wärmemenge auf Basis eines Temperaturmodells des Abgassystems durchgeführt.
  • Der Einsatz einer modellbasierten (Vor-)Steuerung erlaubt es, die benötigte Heizleistung anhand physikalischer Parameter, beispielsweise Temperatur vor und/oder in der Heizscheibe, Massenstrom, Masse des zu erwärmenden Katalysators, Wärmekapazitäten und dergleichen, direkt zu berechnen und dabei alle physikalisch relevanten Einflussparameter zu berücksichtigen. Eine optional ggf. vorhandene zusätzliche PID-Regelung muss dadurch nur noch Störgrößen ausregeln. Ferner kann eine maximal zulässige Temperatur definiert und deren Einhaltung mittels des Temperaturmodells überwacht werden. Dadurch können wichtige Komponenten des Abgassystems (z.B. Heizscheibe, Katalysator, Partikelfilter, ...) vor einer schädigenden Überhitzung geschützt werden.
  • Die im Temperaturmodell genutzten physikalischen Gleichungen zur Bestimmung der Heizscheibentemperatur, können invertiert werden, um direkt die zum Erreichen einer vorgegebenen Zieltemperatur notwendige Heizleistung zu ermitteln.
  • Dabei sind im Wesentlichen zwei überlagerte Aufheizvorgänge zu berücksichtigen. Dies sind einerseits das Aufheizen des Massenstroms über der Heizscheibe. Hierfür ist neben der Temperaturdifferenz, die Masse des aufzuheizenden Gases sowie dessen Wärmekapazität relevant. Und andererseits das Aufheizen der Heizscheibe selbst. Hierfür ist neben der Temperaturdifferenz, die Masse sowie die Wärmekapazität der Heizscheibe relevant: P w r E H C = d m E x h ⋅ c p ⋅ ( t E H C D e s − t E H C U s ) + m E H C ⋅ c p E H C ⋅ t E H C D e s − t E H C t i H e a t U p
    Figure DE102021212923A1_0001
    Dabei bezeichnen PwrEHC die Leistung der Heizscheibe, dmExh den Abgasmassenstrom, der die Heizscheibe passiert, cp die Wärmekapazität des Abgasmassenstroms, t E H C D e s
    Figure DE102021212923A1_0002
    die Zieltemperatur, t E H C U s
    Figure DE102021212923A1_0003
    die Temperatur des Abgasmassenstroms stromauf der Heizscheibe, mEHC die Masse der Heizscheibe, cpEHC die Wärmekapazität der Heizscheibe, tEHC die aktuelle Temperatur der Heizscheibe und tiHeatUp eine Zeitkonstante für den Aufheizprozess.
  • Mit der Zeitkonstante tiHeatUp wird der zeitliche Sollverlauf des Aufheizvorgangs definiert (z.B. 10s). Sie bietet damit einen Freiheitsgrad, um den dynamischen Aufheizvorgang durch entsprechende Leistungsanforderung zu formen und kann zur weiteren Feinoptimierung abhängig von der Abweichung zwischen Ziel- und aktueller Temperatur der Heizscheibe, sowie ggf. dem Abgasmassenstrom variiert werden.
  • Weitere Einflüsse wie z.B. konvektiver Wärmetransport sind im Temperaturmodell berücksichtigt und können optional ebenfalls in der Vorsteuerung berücksichtigt werden. Da sie jedoch implizit bereits in der Heizscheibentemperatur enthalten sind und gegenüber dem Heizleistungsbedarf zum Aufheizen des Massenstroms sowie der Heizscheibe selbst nur wenig ins Gewicht fallen, kann auf eine explizite Berücksichtigung verzichtet werden.
  • Vorteilhafterweise umfasst das Verfahren ferner ein Steuern einer eines Fluidstroms zum Transport von Wärme aus der Heizvorrichtung zu einer zu beheizenden Komponente des Abgassystems, wobei die zu beheizende Komponente insbesondere einen Katalysator und/oder einen Partikelfilter umfasst. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Fluidstrom zur Entnahme von Wärme aus der Heizvorrichtung gesteuert wird, wenn die Heizvorrichtung eine vorbestimmbare Mindesttemperatur erreicht. Dadurch wird eine maximale Aufheizgeschwindigkeit der Heizvorrichtung erzielt, so dass die Zieltemperatur sehr schnell erreicht wird und erst bei bereits heißer Heizvorrichtung die Wärme der zu beheizenden Komponente zugeführt wird. So kann der Wirkungsgrad der Beheizung maximiert und damit der Energiebedarf minimiert werden.
  • Die Zieltemperatur wird vorteilhafterweise in Abhängigkeit von einem oder mehreren Betriebsparametern des Abgassystems ermittelt. Insbesondere umfassen dabei der eine oder die mehreren Betriebsparameter des Abgassystems eine Schadstoffkonzentration in dem Abgassystem und/oder einen Druckverlust innerhalb des Abgassystems und/oder einen Abgasmassenstrom in dem Abgassystem und/oder eine Umgebungstemperatur. Dadurch kann, jeweils angepasst an aktuelle Betriebsbedingungen, die passende Temperatur eingestellt werden. Beispielsweise kann eine Betriebstemperatur eines Partikelfilters in einem Normalbetrieb niedriger sein als eine Betriebstemperatur während einer Regeneration des Partikelfilters, bei der die Temperatur so hoch eingestellt werden muss, dass Rußpartikel verbrannt werden können.
  • Zur Ermittlung der Zieltemperatur kann beispielsweise auch auf das Verfahren aus der DE 10 2021 208 258 A1 zurückgegriffen werden, in der eine Methode zur Bestimmung eines Merkmals zur Charakterisierung der aktuellen Fähigkeit des Katalysatorsystems, Schadstoffe zu konvertieren, offenbart ist. Dabei werden lokale Konvertierungsvermögen für Abschnitte bzw. Teilvolumina des Katalysators auf Basis von lokalen Temperaturen bestimmt, und daraus ein globales bzw. Gesamt-Konvertierungsvermögen des Katalysators bzw. des gesamten Abgassystems (mit mehreren einzelnen Katalysatoren). Da die Katalysatoren eine gewisse Wärmekapazität haben, wird nämlich nach Start der Brennkraftmaschine nicht das gesamte Katalysatorvolumen gleichzeitig sprunghaft in das thermische Betriebsfenster gelangen. Vielmehr wird sich das Abgassystem mit den Katalysatoren in Strömungsrichtung von vorn nach hinten durchwärmen und sich so das konvertierfähige Katalysatorvolumen im zeitlichen Verlauf schrittweise erhöhen.
  • Damit kann die Heizleistung der Heizscheibe besonders präzise an den tatsächlichen Bedarf angepasst werden.
  • Wie bereits erwähnt, kann die benötigte Heizleistung, um sowohl die Heizscheibe selbst, als auch den zugeführten Abgasmassenstrom aufzuheizen, durch Invertieren der zugrundeliegenden physikalischen Modelle direkt berechnet werden. Da die wesentlichen physikalischen Einflüsse direkt berücksichtigt werden, kann eine PID-Regelung der Heizscheibenleistung stark vereinfacht werden und ggf. ganz entfallen, da nur noch Störgrößen ausgeregelt werden müssen. Die dynamische Formung des Aufheizvorgangs kann durch entsprechende Variation der Zeitkonstante tiHeatUp abhängig von der Abweichung zwischen Ziel- und aktueller Temperatur der Heizscheibe, sowie ggf. dem Abgasmassenstrom realisiert werden (z.B. kleine Zeitkonstante und entsprechend hohe Leistungsanforderung bei großer Differenz zur Zieltemperatur bzw. hohem Massenstrom, um das Aufheizen dynamisch zu fördern). Insbesondere Betriebsumschaltungen, beispielsweise für Betrieb ohne bzw. mit Transportluftmassenstrom bzw. stehender / laufender Motor oder Kaltstartheizen, Temperaturhalten, Partikelfilterregeneration usw. können somit entfallen und vereinfachen die funktionale Ansteuerungslogik entsprechend stark.
  • Für eine Limitierung der maximal absetzbaren Heizleistung (z.B. zum Bauteilschutz) können ebenfalls direkt die physikalisch modellierten Heizscheibentemperaturen verwendet werden. Insbesondere im realen Betrieb mit veränderlichen Randbedingungen ermöglicht ein solches Vorgehen, die Heizleistung robust zu limitieren und unterhalb der Limitierung das volle Potential auszunutzen. Herstellerspezifikationen bzgl. Betrieb mit unlimitierter Heizleistung für eine spezifizierte Zeitspanne können physikalisch umgesetzt werden, indem die Limitierung erst ab einer Hystereseschwelle der aktuellen modellierten Heizscheibentemperatur aktiviert wird. Unterhalb dieser Schwelle wird beispielsweise nur mit der nominalen, bzw. gemäß Herstellerspezifikation sogar leicht erhöhten Heizleistung limitiert, was ermöglicht, das Potential der elektrischen Heizscheibe maximal auszureizen.
  • Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
  • Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Schließlich ist ein maschinenlesbares Speichermedium vorgesehen mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm wie oben beschrieben. Geeignete Speichermedien bzw. Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich. Ein solcher Download kann dabei drahtgebunden bzw. kabelgebunden oder drahtlos (z.B. über ein WLAN-Netz, eine 3G-, 4G-, 5G- oder 6G-Verbindung, etc.) erfolgen.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
  • Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine Anordnung mit Brennkraftmaschine und Abgasanlage, wie sie der Erfindung zugrundeliegen kann.
    • 2 zeigt eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch in Form eines vereinfachten Ablaufdiagramms.
  • Ausführungsform(en) der Erfindung
  • Die nachfolgende Beschreibung erläutert beispielhaft eine Ausführungsform der Erfindung anhand eines Abgassystems eines Ottomotors mit dort verwendeten 3-Wege-Katalysatoren (TWC). Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass das vorgeschlagene Verfahren ebenso für Diesel- oder andere Verbrennungsmotoren z.B. Gas- oder H2-Verbrenner geeignet ist. Hier kommen dann anstelle der TWC die jeweiligen verbrennerspezifischen Katalysatoren zum Einsatz z.B. Oxidationskatalysator, SCR, Partikelfilter, NSC usw.
  • In 1 ist eine Anordnung mit Abgasanlage, wie sie im Rahmen der Erfindung verwendet werden kann, beispielsweise ein Fahrzeug, schematisch gezeigt und insgesamt mit 100 bezeichnet.
  • Das Fahrzeug 100 umfasst eine Brennkraftmaschine 1, die zum Antreiben von Rädern 140 des Fahrzeugs 100 genutzt wird, sowie ein Abgassystem 120 mit mehreren stromab der Brennkraftmaschine 1 angeordneten Katalysatoren 11, 12, 13. In dem dargestellten Beispiel sind jeweils stromab der Katalysatoren 11, 12 Sensoren 17, 18 angeordnet, die jeweils mit einer Recheneinheit 20, beispielsweise einem Steuergerät des Fahrzeugs 100, datenleitend verbunden sind. Die Sensoren können Betriebsparameter des Abgassystems 120 erfassen, beispielsweise Temperaturen, Abgaszusammensetzungen, Abgasmassenströme oder dergleichen mehr. Selbstverständlich sind die dargestellten Positionen der Sensoren 17, 18 lediglich beispielhaft zu verstehen. Ferner ist auch die Anzahl der Sensoren nicht auf die dargestellten zwei beschränkt. Vielmehr können auch mehr oder auch weniger Sensoren, vorgesehen werden.
  • Die Recheneinheit 20 ist in dem dargestellten Beispiel ferner mit der Brennkraftmaschine 1 sowie externen elektrischen Heizvorrichtungen 14, 15, die jeweils einem der Katalysatoren 11, 12, 13 zugeordnet sind, datenleitend verbunden. Insbesondere können die elektrischen Heizvorrichtungen 14, 15 auch direkt im Katalysator bzw. innerhalb eines Gehäuses des Katalysators angeordnet sein. Es sei hier darauf hingewiesen, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung zumindest eine elektrische Heizvorrichtung erforderlich ist, mehrere elektrische Heizvorrichtungen, wie in 1 dargestellt, können jedoch selbstverständlich nebeneinander eingesetzt und beispielsweise jeweils analog zueinander gesteuert werden. Insbesondere beim Einsatz mehrerer Heizvorrichtungen kann jede jeweils so betrieben werden, dass sie lediglich die Heizbedarfe der Komponenten berücksichtigt, die direkt stromab dazu und vor der nächsten Heizvorrichtung angeordnet sind.
  • Von der Brennkraftmaschine 1 erzeugtes Abgas 10 wird nacheinander den Katalysatoren 11, 12, 13 zugeführt, um in diesen gereinigt bzw. entgiftet zu werden. Dabei kann jeder der Katalysatoren 11, 12, 13 jeweils für eine bestimmte Entgiftung oder für mehrere simultane Entgiftungen vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein erster Katalysator 11, der nahe der Brennkraftmaschine 1 angeordnet sein kann, als Dreiwegekatalysator (engl. three way catalyst; TWC) ausgebildet sein, während ein zweiter 12 und dritter 13 Katalysator andere Katalysatoren und/oder Reinigungskomponenten wie NOx-Speicherkatalysatoren, SCR-Katalysatoren, Partikelfilter o.Ä. umfassen können. Die zweiten und dritten Katalysatoren 12, 13 können jedoch ebenfalls einen oder mehrere weitere TWC umfassen. Ferner kann auch der erste Katalysator 11 eine oder mehrere andere Reinigungskomponenten umfassen und muss nicht zwingend als TWC ausgestaltet sein.
  • Abhängig von dem jeweiligen Katalysatortyp weist jeder der Katalysatoren 11, 12, 13 einen spezifischen thermischen Arbeitsbereich auf, der auch als Konvertierungsfenster bezeichnet wird. Zur effektiven Konvertierung muss dabei eine vorbestimmbare Mindesttemperatur erreicht sein, auch als Light-Off-Temperatur bezeichnet. Oberhalb der Light-Off-Temperatur findet eine Konvertierung der jeweiligen Schadstoffe in weniger schädliche Stoffe statt. Gegebenenfalls kann jedoch noch eine Effektivitätssteigerung erzielt werden, wenn der jeweilige Katalysator bei einer Temperatur betrieben wird, die höher als die Light-Off-Temperatur liegt. In einem solchen Fall ist vorteilhafterweise eine Solltemperatur für den jeweiligen Katalysator 11, 12, 13 vorgegeben. Wie eingangs erläutert, kann generell auch eine Steuerung anhand von thermisch aktiven Volumenanteilen der Reinigungskomponenten erfolgen. Hier soll die Erfindung jedoch anhand eines Beispiels mit temperaturbasierter Steuerung erläutert werden.
  • In 2 ist eine vorteilhafte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch in Form eines vereinfachten Ablaufdiagramms dargestellt und insgesamt mit 200 bezeichnet. Der Einfachheit halber wird hier nur die Steuerung einer einzelnen elektrischen Heizvorrichtung 14 beschrieben; sind mehrere Heizvorrichtungen vorhanden, kann jede jeweils gleichartig zu dem hier beschriebenen Vorgehen betrieben werden.
  • Das Verfahren 200 verwendet als Eingangsgrößen Temperaturen von Katalysatoren), t_Cat, Abgas stromauf der elektrischen Heizvorrichtung, t_EHC^Us, und Heizvorrichtung, t_EHC, sowie einen Abgasmassenstrom, dm_Exh,. Diese Eingangsgrößen können jeweils sensorbasiert und/oder modellbasiert ermittelt werden.
  • Auf Basis der aktuellen Katalysatortemperatur t_Cat wird in einem Schritt t_EHC^Des eine Zieltemperatur für das die Heizscheibe verlassende Abgas berechnet. Dabei wird die in dem jeweiligen Katalysator erforderliche Mindestbetriebstemperatur („Light-Off-Temperatur“) berücksichtigt.
  • Auf Basis von Abgasmassenstrom dm_Exh, Abgastemperatur stromauf der Heizscheibe t_EHC^Us und aktueller Temperatur der Heizscheibe t_EHC wird in einem Schritt Pwr^Max eine maximal zulässige Heizleistung für die Heizvorrichtung 14 ermittelt.
  • Ferner wird auf Basis der in Schritt Pwr^Max verwendeten Eingangsgrößen sowie der in Schritt t_EHC^Des ermittelten Zieltemperatur in einem Schritt Pwr^Des eine zur möglichst effizienten Erreichung der Zieltemperatur erwünschte Heizleistung ermittelt.
  • Die erwünschte Heizleistung wird in einem Schritt Min mit der maximal zulässigen Heizleistung verglichen. Die dabei ermittelte kleinere der beiden Heizleistungen wird dann als Heizleistungsanforderung ausgegeben und die Heizscheibe gemäß der Heizleistungsanforderung angesteuert. Dazu wird der Heizscheibe eine entsprechende elektrische Leistung aus einem Bordnetz des Fahrzeugs 100 zugeführt.
  • Optional kann die erwünschte Heizleistung, wie sie in Schritt Pwr^Des ermittelt wurde, vor der Durchführung des Vergleichsschritts Min mittels eines Reglerwerts, der in einem Schritt PI / PID auf Basis einer Differenz (Verknüpfung „-“ in 2) zwischen Zieltemperatur und aktueller Temperatur der Heizscheibe t_EHC ermittelt wird, korrigiert (Verknüpfung „+“ in 2) werden. Dies ist aufgrund der ohnehin schon sehr präzisen und robusten Temperatursteuerung jedoch nicht zwingend erforderlich, da in dem Schritt PI / PID lediglich Störgrößen mit relativ geringem Einfluss auf die finale Abgastemperatur stromab der Heizscheibe 14 ausgeregelt werden.
  • Es sei betont, dass das Verfahren 200 nicht ausschließlich mit Abgas als Wärmeüberträgerfluid durchgeführt werden kann, sondern auch extern geförderte Fluide, insbesondere Luft, verwendet werden können. Dies ist besonders in Situationen vorteilhaft, in denen (noch) kein Abgasmassenstrom zur Verfügung steht, beispielsweise in Situationen, in denen das Fahrzeug 100 steht und/oder die Brennkraftmaschine 1 nicht betrieben wird (z.B. vor einer Abfahrt, während einer elektrisch angetriebenen Fahrt bei Hybridfahrzeugen, ...).
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 4132814 A1 [0005]
    • DE 19504208 A1 [0005]
    • DE 102021208258 A1 [0017]

Claims (10)

  1. Verfahren (200) zum Beheizen eines Abgassystems (120) stromab einer Brennkraftmaschine (1) mittels einer elektrischen Heizvorrichtung (14, 15), umfassend: Ermitteln einer aktuellen Temperatur (t_EHC, t_EHC^Us, t_Cat) in dem Abgassystem (120), Ermitteln eines Heizbedarfs (t_EHC^Des) auf Basis der ermittelten aktuellen Temperatur (t_Cat) und einer Zieltemperatur, Berechnen einer erforderlichen Wärmemenge (Pwr^Des) in Abhängigkeit von dem Heizbedarf und einer zum Aufheizen der elektrischen Heizvorrichtung (14, 15) erforderlichen Energiemenge, und Steuern (Pwr^Req) der elektrischen Heizvorrichtung (14, 15) zur Erzeugung der berechneten Wärmemenge.
  2. Verfahren (200) nach Anspruch 1, wobei das Ermitteln der aktuellen Temperatur (t_EHC, t_EHC^Us, t_Cat) und/oder das Berechnen der erforderlichen Wärmemenge (Pwr^Des) auf Basis eines Temperaturmodells des Abgassystems (120) durchgeführt wird.
  3. Verfahren (200) nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend ein Steuern einer eines Fluidstroms (10) zum Transport von Wärme aus der Heizvorrichtung (14, 15) zu einer zu beheizenden Komponente (11, 12, 13) des Abgassystems (120).
  4. Verfahren (200) nach Anspruch 3, wobei die zu beheizende Komponente (11, 12, 13) einen Katalysator und/oder einen Partikelfilter umfasst.
  5. Verfahren (200) nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Fluidstrom (10) zur Entnahme von Wärme aus der Heizvorrichtung (14, 15) gesteuert wird, wenn die Heizvorrichtung (14, 15) eine vorbestimmbare Mindesttemperatur erreicht.
  6. Verfahren (200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Zieltemperatur in Abhängigkeit von einem oder mehreren Betriebsparametern des Abgassystems (120) ermittelt wird.
  7. Verfahren (200) nach Anspruch 6, wobei der eine oder die mehreren Betriebsparameter des Abgassystems (120) eine Schadstoffkonzentration in dem Abgassystem und/oder einen Druckverlust innerhalb des Abgassystems und/oder einen Abgasmassenstrom (dm_Exh) in dem Abgassystem und/oder eine Umgebungstemperatur umfassen.
  8. Recheneinheit (20), die dazu eingerichtet ist, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens (200) nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
  9. Computerprogramm, das eine Recheneinheit (20) dazu veranlasst, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit (20) ausgeführt wird.
  10. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 9.
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