DE102024107703A1 - Verfahren zur Bestimmung von Betriebstemperaturen einer Heizvorrichtung und eines Abgasstroms im Abgasnachbehandlungssystem eines Verbrennungsmotors, Verfahren zum Betrieb eines Abgasnachbehandlungssystems, und Abgasnachbehandlungssystem - Google Patents

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Bestimmung von Betriebstemperaturen einer Heizvorrichtung (1) und eines Abgasstroms (2) im Abgasnachbehandlungssystem eines Verbrennungsmotors, wobei die Heizvorrichtung (1) ein elektrisches Heizelement (11) zum Erwärmen des Abgasstroms (2) und einen stromabwärts des Heizelements (11) angeordneten Temperatursensor (12) zur Temperaturmessung im Abgasstrom (2) aufweist, wobei- ein thermisches Modell (100) eines Systems aus der Heizvorrichtung (1) und dem Abgasstrom (2) erstellt wird, wobei mittels des thermischen Modells (100) die Wärmeübertragung innerhalb des Systems und die Wärmeübertragung zwischen dem System und der Betriebsumgebung in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Abgasnachbehandlungssystems quantifizierbar sind, wobei das thermische Modell (100) zur Ausgabe der dabei bestimmten Betriebstemperaturen ausgebildet ist, und- im Betrieb des Verbrennungsmotors wenigstens die folgenden Schritte fortlaufend durchgeführt werden:o Erfassen der Betriebsparameter des Abgasnachbehandlungssystems,o Aktualisieren des thermischen Modells (100) basierend auf den erfassten Betriebsparametern, undo Ausgeben der Betriebstemperaturen basierend auf dem aktualisierten thermischen Modell (100).

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Betriebstemperaturen einer Heizvorrichtung und eines Abgasstroms im Abgasnachbehandlungssystem eines Verbrennungsmotors, wobei die Heizvorrichtung ein elektrisches Heizelement zum Erwärmen des Abgasstroms und einen stromabwärts des Heizelements angeordneten Temperatursensor zur Temperaturmessung im Abgasstrom aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein darauf beruhendes Verfahren zum Betrieb eines Abgasnachbehandlungssystems sowie ein entsprechend eingerichtetes Abgasnachbehandlungssystem.
• STAND DER TECHNIK
• Im Stand der Technik sind Heizvorrichtungen in Abgasnachbehandlungssystemen von Verbrennungsmotoren bekannt, die in Abgasströmungsrichtung vor einer Abgasnachbehandlungskomponente, insbesondere einem Katalysator, angeordnet sind und dazu dienen, die Komponente möglichst schnell auf eine optimale Betriebstemperatur zu bringen. Da die Konvertierungsraten von Katalysatoren maßgeblich vom Vorliegen einer Mindestbetriebstemperatur abhängen, ist der Einsatz einer Heizvorrichtungen insbesondere nach einem Motorkaltstart oder im Niederlastbetrieb des Motors zweckmäßig. Derartige Heizvorrichtungen weisen ein elektrisches Heizelement auf, das Wärme an den hindurchströmenden Abgasstrom überträgt und/oder mittels Wärmestrahlung die zugehörige Abgasnachbehandlungskomponente aufheizt. Im Stand der Technik sind unterschiedliche Ausführungsformen elektrischer Heizelemente bekannt, beispielsweise als spiralförmige Heizleiterwicklungen, Heizleiter in einem porösen Keramikträger oder elektrisch beheizbare Wabenkörper. Zur Steuerung und Funktionsüberwachung der Heizvorrichtung ist üblicherweise ein Temperatursensor zur Temperaturmessung im Abgasstrom zwischen dem Heizelement und der zugehörigen Abgasnachbehandlungskomponente angeordnet.
• OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
• Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Bestimmung von Betriebstemperaturen einer Heizvorrichtung und eines Abgasstroms im Abgasnachbehandlungssystem eines Verbrennungsmotors, wobei die Heizvorrichtung ein elektrisches Heizelement zum Erwärmen des Abgasstroms und einen stromabwärts des Heizelements angeordneten Temperatursensor zur Temperaturmessung im Abgasstrom aufweist, wobei
• - ein thermisches Modell eines Systems aus der Heizvorrichtung und dem Abgasstrom erstellt wird, wobei mittels des thermischen Modells die Wärmeübertragung innerhalb des Systems und die Wärmeübertragung zwischen dem System und der Betriebsumgebung in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Abgasnachbehandlungssystems quantifizierbar sind, wobei das thermische Modell zur Ausgabe der dabei bestimmten Betriebstemperaturen ausgebildet ist, und
• - im Betrieb des Verbrennungsmotors wenigstens die folgenden Schritte fortlaufend durchgeführt werden:
  • ◯ Erfassen der Betriebsparameter des Abgasnachbehandlungssystems,
  • ◯ Aktualisieren des thermischen Modells basierend auf den erfassten Betriebsparametern, und
  • ◯ Ausgeben der Betriebstemperaturen basierend auf dem aktualisierten thermischen Modell.
• Hintergrund der Erfindung ist die Erkenntnis, dass die Messwerte des Temperatursensors stromabwärts des Heizelements keine verlässliche Auskunft über die tatsächliche Temperatur des Abgasstroms liefern, insbesondere nicht bei rasch wechselnden Betriebsbedingungen der Heizvorrichtung oder des Verbrennungsmotors. Aufgrund der Anordnung des Temperatursensors in unmittelbarer Nachbarschaft zu dem Heizelement steht der Temperatursensor nicht nur in Wärmeaustausch mit dem vorbeiströmenden Abgas, sondern es findet auch eine signifikante Erwärmung des Temperatursensors durch Absorption von Wärmestrahlung des Heizelements statt, insbesondere wenn dieses mit hoher Heizleistung betrieben wird. Dadurch sind die Messwerte des Temperatursensors in vielen Betriebssituationen höher als die tatsächlichen Abgastemperaturen, sodass diese Messwerte für die Steuerung des Abgasnachbehandlungssystems oder für die Überwachung der Funktionstüchtigkeit des Heizelements nur bedingt geeignet sind.
• Die Idee der Erfindung besteht daher darin, die im Betrieb laufend erfassten Messwerte des Temperatursensors mitsamt weiteren Betriebsparametern des Abgasnachbehandlungssystems in ein thermisches Modell einzugeben, das den Wärmeinhalt des Systems aus der Heizvorrichtung und dem hindurchströmenden Abgasstrom in der Betriebsumgebung detailliert bestimmt, sodass die Betriebstemperaturen der Komponenten der Heizvorrichtung sowie des Abgasstroms nach dem Passieren des Heizelements präzise und fortlaufend quantifiziert werden.
• Insbesondere berücksichtigt das thermische Modell Wärmeübertragung mittels Konvektion, Wärmeleitung und Wärmestrahlung zwischen den Bestandteilen des modellierten Systems sowie mit der Betriebsumgebung. Im thermischen Modell umfasst die Heizvorrichtung das elektrische Heizelement, den stromabwärts angeordneten Temperatursensor sowie ein Abgasrohrsegment, wobei das Heizelement an dem Abgasrohrsegment aufgenommen ist und der Abgasstrom durch das Abgasrohrsegment hindurchströmt. Vorzugsweise wird die thermische Wechselwirkung des Abgasstromes mit sämtlichen Komponenten der Heizvorrichtung berücksichtigt.
• Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine konsistente Bestimmung der diversen Betriebstemperaturen unabhängig von den Startbedingungen des Verbrennungsmotors, den Umgebungsbedingungen oder dynamischen Wechseln der Betriebsbedingungen.
• Als die in das thermische Modell einzugebenden Betriebsparameter des Abgasnachbehandlungssystems werden insbesondere die Temperatur des Abgasstroms stromaufwärts des Heizelements, der Abgasmassenstrom durch die Heizvorrichtung, die dem Heizelement zugeführte elektrische Betriebsleistung, der Temperaturmesswert des Temperatursensors stromabwärts des Heizelements, die Lufttemperatur der Betriebsumgebung der Heizvorrichtung und/oder die Fahrgeschwindigkeit des zugehörigen Kraftfahrzeugs erfasst. Mit Ausnahme des Messwerts des Temperatursensors stromabwärts des Heizelements werden die genannten Betriebsparameter von peripheren Sensoren oder Datenquellen erfasst und bereitgestellt, die keine Komponenten der Heizvorrichtung oder des im thermischen Modell betrachteten Systems sind.
• Das thermische Modell gibt als ermittelte Betriebstemperaturen insbesondere die Betriebstemperatur des Heizelements, die Temperatur des Abgasstroms stromabwärts des Heizelements und/oder die Betriebstemperatur des Abgasrohrsegments der Heizvorrichtung aus.
• Vorteilhafterweise wird beim Erstellen des thermischen Modells eine Kalibrierung von Modellparametern anhand von zweckmäßigen Datensätzen durchgeführt, die bei Testläufen eines Verbrennungsmotors mit entsprechendem Abgasnachbehandlungssystem auf einem Motorenprüfstand und/oder bei Testfahrten mit einem zugehörigen Kraftfahrzeug erfasst wurden. Bei den zu kalibrierenden Modellparametern handelt es sich beispielsweise um die spezifische Wärmekapazität oder den effektiven Wärmeübertragungskoeffizienten des Abgasstroms, oder den Emissionsgrad der Oberflächen von Heizelement und Abgasrohrsegment. Zur Kalibrierung sind insbesondere bei Motorkaltstart und/oder im Niederlastbetrieb erhobene Datensätze geeignet, da unter diesen Betriebsbedingungen das Heizelement mit besonders hoher elektrischer Leistung betrieben wird, sodass ein signifikanter Wärmeanteil mittels Wärmestrahlung abgeführt wird, was zu einer erhöhten Diskrepanz zwischen den Messwerten des Temperatursensors stromabwärts des Heizelements und der tatsächlichen Temperatur des Abgasstroms führt. Alternativ oder ergänzend zu den bei Testläufen oder Testfahrten gewonnenen Datensätzen können Datensätze aus zweckmäßigen Simulationen basierend auf physikalischen Modellen eines Verbrennungsmotors mit angeschlossenem Abgasnachbehandlungssystem zur Kalibrierung herangezogen werden.
• Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Betrieb eines Abgasnachbehandlungssystems eines Verbrennungsmotors, wobei das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Betriebstemperaturen der Heizvorrichtung und des Abgasstroms im Abgasnachbehandlungssystem nach einer der vorgenannten Ausführungsformen durchgeführt wird, wobei die dabei bestimmten Betriebstemperaturen zur Steuerung des Abgasnachbehandlungssystems und/oder zur Funktionsdiagnose des Heizelements verwendet werden.
• Beispielsweise werden zur Funktionsdiagnose der Heizvorrichtung wenigstens die folgenden Schritte im Betrieb des Verbrennungsmotors fortlaufend durchgeführt:
• - Ermitteln einer Energieänderung des Systems aus der Heizvorrichtung und dem Abgasstrom mittels des thermischen Modells,
• - Ermitteln des Quotienten aus der Energieänderung des Systems und der dem Heizelement zugeführten elektrischen Energie, und
• - Ausgeben des Quotienten als ein Maß für die Funktionstüchtigkeit der Heizvorrichtung.
• Eine Abnahme der Funktionstüchtigkeit, d.h., eine Verringerung der Effizienz der Abgaserwärmung, kann insbesondere auf betriebsbedingte Alterungs- und Verschleißprozesse hinweisen. Beispielsweise kann das Unterschreiten einer kritischen Betriebseffizienz einen Austausch der Heizvorrichtung im Rahmen einer Wartungsmaßnahme einleiten.
• Außerdem betrifft die Erfindung ein Abgasnachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor, wenigstens umfassend eine Heizvorrichtung und eine Steuereinheit, wobei die Heizvorrichtung ein elektrisches Heizelement zum Erwärmen des Abgasstroms und einen stromabwärts des Heizelements angeordneten Temperatursensor zur Temperaturmessung im Abgasstrom aufweist, und wobei die Steuereinheit zum Durchführen der erfindungsgemäßen Verfahren nach einer der vorgenannten Ausführungsformen eingerichtet ist. Die Heizvorrichtung ist im Abgasnachbehandlungssystem insbesondere stromaufwärts eines Katalysators angeordnet.
• Weiterhin betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem von einem Computer lesbaren Medium gespeichert ist, zum Durchführen der erfindungsgemäßen Verfahren nach einer der vorgenannten Ausführungsformen. Das Computerprogrammprodukt kann insbesondere auf der Steuereinheit des erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungssystems abgespeichert sein und von dieser ausgeführt werden.
• AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher dargestellt. Es zeigt
• 1 eine schematische Schnittdarstellung einer Heizvorrichtung eines erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungssystems, und
• 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand des thermischen Modells.
• 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Heizvorrichtung 1 als Komponente eines erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungssystems. Die Heizvorrichtung 1 umfasst das Abgasrohrsegment 13 zur Durchleitung des Abgasstroms 2 aus einem Verbrennungsmotor sowie das elektrische Heizelement 11 zum Erwärmen des Abgasstroms 2 und den stromabwärts des Heizelements 11 angeordneten Temperatursensor 12 zur Temperaturmessung im Abgasstrom 2. Das Heizelement 11 ist als eine Widerstandsheizung ausgebildet, beispielsweise basierend auf Heizleiterwicklungen oder beheizbaren Wabenkörpern, deren Joulesche Wärme an das hindurchströmende Abgas 2 übertragen wird, sodass dieses zur schnellen Erwärmung eines stromabwärtigen Katalysators auf eine optimale Betriebstemperatur dient.
• Der Temperatursensor 12 wird im Betrieb der Heizvorrichtung 1 nicht nur von Konvektionswärme Q_K aus dem vorbeiströmenden Abgasstrom 2 erwärmt, sondern auch durch von dem Heizelement 11 emittierte Strahlungswärme Q_S. Der von dem Temperatursensor 12 erfasste Messwert entspricht somit in vielen Betriebssituationen nicht der tatsächlichen Temperatur T_2, out des Abgasstroms 2. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird daher ein thermisches Modell eines Systems aus der Heizvorrichtung 1 und dem hindurchströmenden Abgasstrom 2 erstellt, das die Übertragung von Konvektionswärme Q_K, Strahlungswärme Q_S und der Wärme Q_L aus Wärmeleitung zwischen allen Bestandteilen des Systems sowie Wärmeverluste Q_3 in die Betriebsumgebung berücksichtigt, und auf Basis der Eingabe laufend erfasster Betriebsparameter die gesuchten Betriebstemperaturen bestimmt. Die Betriebsparameter sind die in das Heizelement 11 eingebrachte elektrische Betriebsleistung P_11, der Temperaturmesswert T_12 des Temperatursensors 12 sowie die Eingangstemperatur T_2, in und der Massenstrom m_2 des Abgasstroms 2. Die von dem thermischen Modell ermittelten Betriebstemperaturen umfassen die Betriebstemperatur T_11 des Heizelements 11, die Betriebstemperatur T_13 des Abgasrohrsegments 13, die Umgebungstemperatur T_3 sowie die Temperatur T_2, out des Abgasstroms 2 nach Durchlaufen der Heizvorrichtung 1.
• 2 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand des thermischen Modells 100, das in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vier Teilmodelle umfasst: ein Heizelement-Modell 101, ein Sensor-Modell 102, ein Rohrsegment-Modell 103 sowie ein Wärmebilanz-Modell 104.
• Das Heizelement-Modell 101 ermittelt, wie die über das jeweils betrachtete Zeitintervall Δt in das Heizelement 11 (siehe Bezugszeichen in 1) eingebrachte elektrische Leistung P_11 zu einer Änderung der inneren Energie ΔU_11 des Heizelements 11 und zu Wärmeübertragung mittels Konvektion, mittels Strahlung sowie mittels Wärmeleitung über den Körperkontakt zwischen dem Heizelement 11 und dem Abgasrohrsegment 13 führt: $$P_{11}\mathrm{\Delta }t=\mathrm{\Delta }{U}_{11}+Q_{K;\mathrm{11,2}}+Q_{S;11}+Q_{L,;\mathrm{11,13}}$$

  

  $$P_{11}=\frac{m_{11}{c}_{11}\mathrm{\Delta }{T}_{11}}{\mathrm{\Delta }t}+H_{\mathrm{11,2}}{A}_{11}\left(T_{11}-T_{\mathrm{2,}in}\right)+{\epsilon }_{11}\sigma A_{11}{T}_{11}^4+K_{\mathrm{11,13}}\left(T_{11}-T_{13}\right).$$

  
• Darin bezeichnen m_11 die Masse, c_11 die spezifische Wärmekapazität, A_11 die Oberfläche und ε_11 den Emissionsgrad des Heizelements 11. Weiterhin bezeichnen H_11,2 den Wärmeübertragungskoeffizienten zwischen der Oberfläche des Heizelements 11 und dem Abgasstrom 2, K_11, 13 den Wärmeleitwert und σ die Stefan-Boltzmann-Konstante.
• Die mittels des Heizelement-Modells 101 ermittelte Betriebstemperatur T_11 des Heizelements 11 wird zusammen mit dem Temperaturmesswert T_12 des Temperatursensors 12 in das Sensor-Modell 102 eingegeben, das die Änderung der inneren Energie ΔU_12 des Temperatursensors 12 aufgrund von Wärmeübertragung mittels Konvektion und Strahlung berücksichtigt: $$\mathrm{\Delta }{U}_{12}=Q_{K;\mathrm{12,2}}+Q_{S;\mathrm{11,12}}$$

  

  $$\frac{m_{12}{c}_{12}\mathrm{\Delta }{T}_{12}}{\mathrm{\Delta }t}=H_{\mathrm{12,2}}{A}_{12}\left(T_{\mathrm{2,}out}-T_{12}\right)+{\epsilon }_{12}\sigma A_{12}\left(T_{11}^4-T_{12}^4\right).$$

  
• Darin bezeichnen m_12 die Masse, c_12 die spezifische Wärmekapazität, A_12 die Oberfläche und ε_12 den Emissionsgrad des Temperatursensors 12, und H_12,2 bezeichnet den Wärmeübertragungskoeffizienten zwischen der Oberfläche des Temperatursensors 12 und dem Abgasstrom 2.
• Die mittels des Sensor-Modells 102 ermittelte Temperatur T_2; out des Abgasstroms 2 nach Passieren des Heizelements 11 wird zusammen mit der Betriebstemperatur T_11 des Heizelements 11 und der Lufttemperatur T_3 der Betriebsumgebung der Heizvorrichtung 1 in das Rohrsegment-Modell 103 eingegeben, das die Änderung der inneren Energie ΔU_13 des Abgasrohrsegments 13 aufgrund von Wärmeübertragung mittels Konvektion über den Abgasstrom 2 und über die Umgebungsluft, mittels Strahlung und mittels Wärmeleitung über den Körperkontakt zwischen dem Heizelement 11 und Abgasrohrsegments 13 berücksichtigt: $$\mathrm{\Delta }{U}_{13}=Q_{K;\mathrm{13,2}}-Q_3+Q_{S;\mathrm{11,13}}+Q_{L,;\mathrm{11,13}}$$

  

  $$\begin{array}{l}\frac{m_{13}{c}_{13}\mathrm{\Delta }{T}_{13}}{\mathrm{\Delta }t}+H_{\mathrm{13,2}}{A}_{\mathrm{13,2}}\left(T_{\mathrm{2,}out}-T_{13}\right)-H_{\mathrm{13,3}}{A}_{\mathrm{13,3}}\left(T_{13}-T_3\right)+{\epsilon }_{13}\sigma A_{13}\left(T_{11}^4-T_{13}^4\right)\\ +K_{\mathrm{11,13}}\left(T_{11}-T_{13}\right).\end{array}$$

  
• Darin bezeichnen m_13 die Masse, c_13 die spezifische Wärmekapazität, A_13,2 die innere Oberfläche, A_13,3 die äußere Oberfläche und ε_13 den Emissionsgrad des Abgasrohrsegments 13, und H_13,2 und H_13,3 bezeichnen den Wärmeübertragungskoeffizienten zwischen den Oberflächen des Abgasrohrsegments 13 und dem Abgasstrom 2 bzw. der Umgebungsluft.
• Die Wärmeübertragungskoeffizienten H_11,2, H_12,2, H_13,2 sowie H_13,3 sind abhängig von dem jeweiligen Massenstrom m_2 des Abgasstroms 2 bzw. dem im Wesentlichen durch die Fahrgeschwindigkeit bestimmten Massenstrom der außen um das Abgasrohrsegment 13 strömenden Umgebungsluft. Diese Abhängigkeiten können beispielsweise anhand der bei Testfahrten gewonnenen Datensätze quantifiziert und etwa in Form von Kalibriertabellen im thermischen Modell 100 hinterlegt werden.
• Nach Durchlaufen der Teilmodelle 101 - 103 sind mithin die Betriebstemperatur T_11 des Heizelements 11, die Temperatur T_2, out des Abgasstroms 2 stromabwärts des Heizelements 11 und die Betriebstemperatur T_13 des Abgasrohrsegments 13 bestimmt, sowie die Abwärmeverluste Q_3. Diese Daten können insbesondere im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb des zugehörigen Abgasnachbehandlungssystems zu dessen Steuerung verwendet werden und/oder zur Funktionsdiagnose der Heizvorrichtung 1 dienen.
• Zwecks Funktionsdiagnose der Heizvorrichtung 1 ermittelt das Wärmebilanz-Modell 104 die Energieänderung ΔE des Systems aus der Heizvorrichtung 1 und dem Abgasstrom 2 basierend auf den in den Teilmodellen 101 - 103 gewonnenen Daten als die Summe der Änderungen der inneren Energien ΔU_11 und ΔU_13 von Heizelement 1 und Abgasrohrsegment 13, der Enthalpieänderung AH_2 des Abgasstroms 2 sowie der Abwärmeverluste Q_3: $$\mathrm{\Delta }E=\mathrm{\Delta }{U}_{11}+\mathrm{\Delta }{U}_{13}-Q_3+m_2{c}_2\left(T_{\mathrm{2,}out}-T_{\mathrm{2,}in}\right)\mathrm{\Delta }\text{t}.$$

  
• Darin bezeichnen m_2 den Massenstrom und c_2 die spezifische Wärmekapazität des Abgasstroms 2. Durch Bilden und Ausgeben des Quotienten aus der so bestimmten Energieänderung ΔE des Systems und der dem Heizelement 11 zugeführten elektrischen Energie P_11*Δt wird ein Maß für die Funktionstüchtigkeit der Heizvorrichtung 1 bereitgestellt.

Claims (10)

1. Verfahren zur Bestimmung von Betriebstemperaturen einer Heizvorrichtung (1) und eines Abgasstroms (2) im Abgasnachbehandlungssystem eines Verbrennungsmotors, wobei die Heizvorrichtung (1) ein elektrisches Heizelement (11) zum Erwärmen des Abgasstroms (2) und einen stromabwärts des Heizelements (11) angeordneten Temperatursensor (12) zur Temperaturmessung im Abgasstrom (2) aufweist, wobei - ein thermisches Modell (100) eines Systems aus der Heizvorrichtung (1) und dem Abgasstrom (2) erstellt wird, wobei mittels des thermischen Modells (100) die Wärmeübertragung innerhalb des Systems und die Wärmeübertragung zwischen dem System und der Betriebsumgebung in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Abgasnachbehandlungssystems quantifizierbar sind, wobei das thermische Modell (100) zur Ausgabe der dabei bestimmten Betriebstemperaturen ausgebildet ist, und - im Betrieb des Verbrennungsmotors wenigstens die folgenden Schritte fortlaufend durchgeführt werden: o Erfassen der Betriebsparameter des Abgasnachbehandlungssystems, o Aktualisieren des thermischen Modells (100) basierend auf den erfassten Betriebsparametern, und o Ausgeben der Betriebstemperaturen basierend auf dem aktualisierten thermischen Modell (100).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Betriebstemperatur (T_11) des Heizelements (11), die Temperatur (T_2, out) des Abgasstroms (2) stromabwärts des Heizelements (11) und/oder die Betriebstemperatur (T_13) eines Abgasrohrsegments (13) der Heizvorrichtung (1) als die Betriebstemperaturen bestimmt werden, wobei das Heizelement (11) an dem Abgasrohrsegment (13) aufgenommen ist und der Abgasstrom (2) durch das Abgasrohrsegment (13) hindurchströmt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Temperatur (T_2, in) des Abgasstroms (2) stromaufwärts des Heizelements (11), der Abgasmassenstrom (m_2) durch die Heizvorrichtung (1), die dem Heizelement (11) zugeführte elektrische Betriebsleistung (P_11), der Temperaturmesswert (T_12) des Temperatursensors (12), die Lufttemperatur (T_3) der Betriebsumgebung der Heizvorrichtung (1) und/oder die Fahrgeschwindigkeit des zugehörigen Kraftfahrzeugs als die Betriebsparameter des Abgasnachbehandlungssystems erfasst werden.
4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das thermische Modell (100) Wärmeübertragung mittels Konvektion, Wärmeleitung und Wärmestrahlung berücksichtigt.
5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei beim Erstellen des thermischen Modells (100) eine Kalibrierung von Modellparametern anhand von zweckmäßigen Datensätzen durchgeführt wird, die bei Testläufen auf einem Motorenprüfstand und/oder bei Testfahrten mit einem Kraftfahrzeug erfasst wurden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Datensätze bei Testläufen oder Testfahrten mit Motorkaltstart und/oder im Niederlastbetrieb erfasst wurden.
7. Verfahren zum Betrieb eines Abgasnachbehandlungssystems eines Verbrennungsmotors, wobei ein Verfahren zur Bestimmung der Betriebstemperaturen der Heizvorrichtung (1) und des Abgasstroms (2) im Abgasnachbehandlungssystem nach einem der vorgenannten Ansprüche durchgeführt wird, wobei die dabei bestimmten Betriebstemperaturen zur Steuerung des Abgasnachbehandlungssystems und/oder zur Funktionsdiagnose der Heizvorrichtung (1) verwendet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei zur Funktionsdiagnose der Heizvorrichtung (1) wenigstens die folgenden Schritte fortlaufend durchgeführt werden: - Ermitteln einer Energieänderung des Systems aus der Heizvorrichtung (1) und dem Abgasstrom (2) mittels des thermischen Modells (100), - Ermitteln des Quotienten aus der Energieänderung des Systems und der dem Heizelement (11) zugeführten elektrischen Energie, und - Ausgeben des Quotienten als ein Maß für die Funktionstüchtigkeit der Heizvorrichtung (1).
9. Abgasnachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor, wenigstens umfassend eine Heizvorrichtung (1) und eine Steuereinheit, wobei die Heizvorrichtung (1) ein elektrisches Heizelement (11) zum Erwärmen des Abgasstroms (2) und einen stromabwärts des Heizelements (11) angeordneten Temperatursensor (12) zur Temperaturmessung im Abgasstrom (2) aufweist, und wobei die Steuereinheit zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und/oder des Verfahrens nach einem der Ansprüche 7 oder 8 eingerichtet ist.
10. Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem von einem Computer lesbaren Medium gespeichert ist, zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und/oder des Verfahrens nach einem der Ansprüche 7 oder 8.

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