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1 (19) *DE A * (10) DE A (12) Offenlegungsschrift (21) Aktenzeichen: (22) Anmeldetag: (43) Offenlegungstag: (30) Unionspriorität: KR (71) Anmelder: Hyundai Motor Co., Seoul, KR; SNU R&DB Foundation, Seoul, KR (51) Int Cl.: F01N 3/18 ( ) F01N 9/00 ( ) (72) Erfinder: Yu, Jun, Suwon, Kyonggi, KR; Nam, Kihoon, Gunpo, Kyonggi, KR; Han, Kyoungchan, Hwaseong, Kyonggi, KR; Min, Kyoung Doug, Seoul, KR; Lee, Junyong, Seoul, KR; Park, Wonah, Seoul, KR (74) Vertreter: Viering, Jentschura & Partner, 81675, München, DE Die folgenden Angaben sind den vom Anmelder eingereichten Unterlagen entnommen (54) Bezeichnung: Verfahren zum Vorhersagen der NOx-Erzeugungsmenge (57) Zusammenfassung: Ein Verfahren zum Vorhersagen einer NOx-Erzeugungsmenge kann aufweisen das Berechnen einer NO-Erzeugungsrate unter Verwendung von einem Verbrennungsdruck eines Motors sowie Fahrvariablen des Motors, das Erhalten einer NO-Erzeugungsdauer unter Verwendung des Verbrennungsdrucks des Motors, das Berechnen einer NO-Erzeugungsmenge basierend auf der NO-Erzeugungsrate und der NO-Erzeugungsdauer und das Vorhersagen der NOx-Erzeugungsmenge durch Erhalten einer NO 2 -Erzeugungsmenge basierend auf einem Verhältnis zwischen NO und NO 2 gemäß der NO-Erzeugungsmenge und einem Fahrzustand des Motors.

2 Beschreibung QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG [0001] Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung mit der Nummer , welche am 22. November 2011 eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt durch diese Bezugnahme für alle Zwecke hierin mitaufgenommen ist. HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung [0002] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren des Vorhersagens einer NOx-Erzeugungsmenge. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren des Vorhersagens einer NOx-Erzeugungsmenge, welches die in einem Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs, insb. Kraftfahrzeug, erzeugte NOx-Menge ohne einen zusätzlichen NOx-Sensor vorhersagen kann. Beschreibung verwandter Technik [0003] Da Emissionsvorschriften für Fahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor immer strenger werden, ist es erforderlich, die Emissionen während des Betriebs des Verbrennungsmotors zu reduzieren. Ein Verfahren zum Reduzieren. der Emissionen ist die Reduktion der Emissionen, welche in jedem Zylinder des Verbrennungsmotors während der Verbrennung eines Luft/Kraftstoff-Gemischs erzeugt werden. [0004] Ein weiteres Verfahren zum Reduzieren der Emissionen ist die Verwendung eines Abgas-Nachbehandlungssystems in dem Verbrennungsmotor. Das Abgas-Nachbehandlungssystem ist angepasst, um Schadstoffe, welche während der Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs in jedem Zylinder erzeugt werden, in harmlose Materialien bzw. Stoffe umzuwandeln. Zu diesem Zweck werden katalytische Umwandler bzw. Katalysatoren zum Umwandeln von Kohlenstoffmonoxid, Kohlenwasserstoff und Stickoxid zu harmlosen Stoffen verwendet. [0005] Um Schadstoffe unter Verwendung der Abgas-Katalysatoren effizient umzuwandeln, ist es erforderlich, die NOx-Menge, welche in dem Motor erzeugt wird, genau vorherzusagen. [0006] Gemäß einer herkömmlichen Technik werden Vorrichtungen zum Analysieren des Abgases oder Sensoren zum Detektieren der NOx-Menge verwendet, um die NOx-Menge präzise vorherzusagen. Wenn die Vorrichtungen zum Analysieren des Abgases oder die Sensoren zum Detektieren der NOx-Menge verwendet werden, können die Kosten ansteigen. Darüber hinaus können Motor-Abgas-Zusammensetzungen bzw. Bestandteile des Motor-Abgases die Vorrichtungen zum Analysieren des Abgases oder die Sensoren zum Detektieren der NOx-Menge kontaminieren, sodass die Sensoren selbst außer Betrieb sind. [0007] Um obige Probleme zu lösen, wird eine Technik zum Vorhersagen der NOx-Menge entwickelt. Jedoch kann gemäß der Technik eine Zuverlässigkeit verschlechtert sein, aufgrund von sehr komplizierten Berechnungsprozessen und stark vereinfachten Annahmen zum Vereinfachen der Berechnungsprozesse. [0008] Die in diesem Hintergrundabschnitt offenbarte Information dient lediglich dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollte nicht verstanden werden als eine Würdigung oder irgendeine Form von Vorschlag, dass diese Information den Stand der Technik bildet, der Fachleuten bereits bekannt ist. ZUSAMMENFASSUNG/KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG [0009] Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung stellen ein Verfahren bereit zum Vorhersagen der NOx-Erzeugungsmenge, welches Vorteile hat des genauen Vorhersagens der NOx-Menge in Echtzeit durch Verwendung von einem Verbrennungsdruck sowie Fahrvariablen eines Motors ohne zusätzliche Vorrichtungen zum Analysieren eines Abgases oder Sensoren zum Detektieren der NOx-Menge. [0010] Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung stellen ein Verfahren bereit des Vorhersagens einer NOx-Erzeugungsmenge, welches aufweist das Berechnen einer NO-Erzeugungsrate unter Verwendung eines Verbrennungsdrucks von einem Motor sowie Fahrvariablen des Motors, das Erhalten einer NO-Erzeugungs- 2/16

3 dauer unter Verwendung des Verbrennungsdrucks des Motors, das Berechnen einer NO-Erzeugungsmenge basierend auf der NO-Erzeugungsrate und der NO-Erzeugungsdauer und das Vorhersagen der NOx-Erzeugungsmenge durch Erhalten einer NO 2 -Erzeugungsmenge basierend auf einem Verhältnis zwischen NO und NO 2 gemäß der NO-Erzeugungsmenge und einem Fahrzustand des Motors. [0011] Die Fahrvariablen des Motors können zumindest eine von einer Kraftstoffmenge, einer Motordrehzahl (RPM), einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis (AF) und einer EGR-Information aufweisen/umfassen. [0012] Die NO-Erzeugungsrate kann berechnet werden unter Verwendung einer verbranntes-gas-temperatur in einer Verbrennungskammer und einer Sauerstoff-Konzentration und Stickstoff-Konzentration in der Verbrennungskammer. [0013] Die NO-Erzeugungsrate kann berechnet werden anhand von: wobei d[no]/dt die NO-Erzeugungsrate bezogen auf die Zeit ist, T eine verbranntes-gas-temperatur ist, [O 2 ] eine Sauerstoff-Konzentration in einer Verbrennungskammer ist, [N 2 ] eine Stickstoff-Konzentration in der Verbrennungskammer ist und A und B Konstanten sind. [0014] Die verbranntes-gas-temperatur (T=T verbranntes Gas ) kann berechnet werden unter Berücksichtigung einer adiabatischen Flammentemperatur bzw. Verbrennungstemperatur (T ad ) sowie eines Temperaturanstiegs des verbrannten Gases in der Verbrennungskammer aufgrund eines Druckanstiegs bei der Verbrennung. [0015] Die verbranntes-gas-temperatur (T=T verbranntes Gas ) kann berechnet werden anhand von: wobei T verbranntes Gas die verbranntes-gas-temperatur (T) ist, T ad eine adiabatische Flammentemperatur ist, Pi ein Druck bei einem Start der Verbrennung ist, P max ein maximaler Verbrennungsdruck ist, und k ein spezifisches Wärmeverhältnis ist. [0016] Die adiabatische Flammentemperatur (T ad ) kann berechnet werden anhand von T ad = (5,7401 [O 2 ] 2 4,6043 [O 2 ] + 1,2616) T SOC + ( [O 2 ] [O 2 ] 302,76), wobei T SOC eine Temperatur in der Verbrennungskammer bei dem Start der Verbrennung ist und [O 2 ] die Sauerstoff-Konzentration in der Verbrennungskammer ist. [0017] Die Sauerstoff-Konzentration [O 2 ] und die Stickstoff-Konzentration [N 2 ] in der Verbrennungskammer kann berechnet werden anhand von: O2_ein = (1 EGR_Rate) O 2_Luft [vol, %] + EGR_Rate O 2_EGR [vol, %] N2_ein = (1 EGR_Rate) N 2_Luft [vol, %] + EGR_Rate N 2_RGR [vol, %], wobei O 2_ein und N 2_ein die Sauerstoff-Konzentration [O 2 ] bzw. die Stickstoff-Konzentration [N 2 ] in der Verbrennungskammer sind, O 2_Luft [vol, %] und N 2_Luft [vol, %] die Konzentration von Sauerstoff bzw. Stickstoff in Luft sind, und O 2_EGR [vol, %] und N 2_EGR [vol, %] die Konzentration von Sauerstoff bzw. Stickstoff in einem EGR- Gas sind. [0018] Die NO-Erzeugungsdauer kann erhalten werden unter Verwendung von einem MFB-Bereich oder einem MFB-Bereich. [0019] Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Merkmale und Vorteile, welche ersichtlich sind aus oder im Detail dargelegt sind in der angehängten Zeichnung, welche hierin mitauf- 3/16

4 genommen ist, sowie der folgenden detaillierten Beschreibung, welche zusammen dazu dienen, bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erläutern. KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG [0020] Fig. 1 ist ein Flussdiagramm eines als Beispiel dienenden Verfahrens des Vorhersagens der NOx- Erzeugungsmenge gemäß der vorliegenden Erfindung. [0021] Fig. 2 ist ein Blockdiagramm eines als Beispiel dienenden Verfahrens des Vorhersagens der NOx- Erzeugungsmenge gemäß der vorliegenden Erfindung. [0022] Fig. 3 ist ein Diagramm zum Zeigen einer beispielhaften NO-Erzeugungsdauer gemäß der vorliegenden Erfindung. [0023] Fig. 4 ist ein Diagramm zum Zeigen einer beispielhaften NO-Erzeugungsmenge gemäß der vorliegenden Erfindung. DETAILLIERTE BESCHREIBUNG [0024] Im Folgenden wird im Detail Bezug genommen auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, von der Beispiele in der angehängten Zeichnung veranschaulicht und unten beschrieben sind. Während die Erfindung in Verbindung mit als Beispiel dienenden Ausführungsformen beschrieben wird, sollte es verständlich sein, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu dienen soll, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Vielmehr soll die Erfindung nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abdecken, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen, welche von dem Geist und Umfang der Erfindung, wie sie durch die angehängten Ansprüche definiert wird, umfasst sein können. [0025] Fig. 1 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens des Vorhersagens der NOx-Erzeugungsmenge gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, und Fig. 2 ist ein Blockdiagramm eines Verfahrens des Vorhersagens der NOx-Erzeugungsmenge gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. [0026] Wie in den Fig. 1 und Fig. 2 gezeigt, umfasst ein Verfahren des Vorhersagens der NOx-Erzeugungsmenge gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung das Berechnen einer NO-Erzeugungsrate 300 unter Verwendung eines Verbrennungsdrucks 100 eines Motors sowie Fahrvariablen 200 des Motors bei einem Schritt S10, das Erhalten einer NO-Erzeugungsdauer 400 unter Verwendung des Verbrennungsdrucks 100 des Motors bei einem Schritt S20, ein Berechnen der NO-Erzeugungsmenge 500 basierend auf der NO-Erzeugungsrate 300 und der NO-Erzeugungsdauer 400 bei einem Schritt S30 sowie ein Vorhersagen der NOx-Erzeugungsmenge bei einem Schritt S40 durch Erhalten der NO 2 -Erzeugungsmenge basierend auf einem Verhältnis zwischen NO und NO 2 gemäß der NO-Erzeugungsmenge 500 und dem Fahrzustand des Motors. [0027] Zunächst wird bei dem Schritt S10 die NO-Erzeugungsmenge 300 unter Verwendung des Verbrennungsdrucks 100 von dem Motor und der Fahrvariablen 200 des Motors berechnet. [0028] Wie in Fig. 2 gezeigt, umfassen die Fahrvariablen 200 des Motors eine Kraftstoffmenge 210 (m Kraftstoff ), eine Motordrehzahl 220 (RPM), ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis 230 (AF) und eine EGR-Information 240, wie z. B. eine EGR-Menge und/oder eine EGR-Rate (EGR_Rate) bzw. EGR-Quote. Die NO-Erzeugungsrate 300 wird basierend auf den Fahrvariablen 200 des Motors berechnet. [0029] Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird die NO-Erzeugungsrate 300 anhand der Gleichung 1 berechnet. Gleichung 1: 4/16

5 [0030] In der Gleichung 1 ist d[no]/dt die NO-Erzeugungsrate 300, T ist eine verbranntes-gas-temperatur 310, [O 2 ] ist eine Sauerstoff-Konzentration 320 in einer Verbrennungskammer, [N 2 ] ist eine Stickstoff-Konzentration 330 in der Verbrennungskammer, und A und B sind Konstanten, welche durch Experimente oder Analysen erhalten werden. [0031] Daher sollten zum Berechnen der NO-Erzeugungsrate 300 (d[no]/dt) die verbranntes-gas-temperatur (T) 310, die Sauerstoffkonzentration [O 2 ] 320 und die Stickstoff-Konzentration [N 2 ] 330 in der Verbrennungskammer bekannt sein. [0032] Im Folgenden werden Prozesse zum Erhalten der verbranntes-gas-temperatur (T) sowie der Sauerstoff-Konzentration [O 2 ] und der Stickstoff-Konzentration [N 2 ] in der Verbrennungskammer beschrieben. [0033] Die verbranntes-gas-temperatur (T = T verbranntes Gas ) 310 in der Verbrennungskammer kann berechnet werden unter Berücksichtigung einer adiabatischen Flammentemperatur (T ad ) bzw. einer adiabatischen Verbrennungstemperatur sowie eines Temperaturanstiegs in der Verbrennungskammer aufgrund eines Druckanstiegs bei der Verbrennung. [0034] Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Flammen-Temperatur 310 in der Verbrennungskammer anhand der Gleichung 2 berechnet werden. Gleichung 2: [0035] In der Gleichung 2 ist T verbranntes Gas die verbranntes-gas-temperatur (T) 310, T ad ist die adiabatische Flammentemperatur bzw. Verbrennungstemperatur, Pi ist ein Druck bei einem Start der Verbrennung, P max ist ein maximaler Verbrennungsdruck und k ist ein spezifisches Wärmeverhältnis, d. h. ein Verhältnis von C v (spezifische Wärme bei konstantem Volumen) zu C p (spezifische Wärme bei konstantem Druck). [0036] P i (der Druck bei dem Start der Verbrennung) und P max (der maximale Verbrennungsdruck) können mittels eines Verbrennungsdruck-Sensors des Motors detektiert werden, der den Verbrennungsdruck 100 des Motors detektiert/abtastet, und Informationen darüber werden umgewandelt in ein elektrisches Signal und an den Steuerabschnitt des Fahrzeugs übermittelt, wie z. B. die ECU (ECU = Electric Control Unit = elektronische Steuereinheit). [0037] Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die adiabatische Flammentemperatur (T ad ) in der Gleichung 2 anhand der Gleichung 3 berechnet werden. Gleichung 3: T ad = (5,7401 [O 2 ] 2 4,6043 [O 2 ] + 1,2616) T SOC + ( [O 2 ] [O 2 ] 302,76) [0038] In der Gleichung 3 ist T SOC eine Temperatur in der Verbrennungskammer bei dem Start der Verbrennung, und [O 2 ] ist die Sauerstoff-Konzentration 320 in der Verbrennungskammer. [0039] Wie in Fig. 2 gezeigt, wird der Start der Verbrennung (SOC) anhand des Verbrennungsdrucks 100 in der Verbrennungskammer und einer Wärmeabgaberate (HRR) bestimmt/ermittelt, und die Temperatur (T SOC ) in der Verbrennungskammer bei dem Start der Verbrennung wird durch Verwendung des bestimmten/ermittelten Starts der Verbrennung (SOC) erhalten. [0040] Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Temperatur (T SOC ) in der Verbrennungskammer bei dem Start der Verbrennung anhand der Gleichung 3-1 erhalten werden. T SOC = P i V/mR Gleichung 3-1: 5/16

6 [0041] Hierin ist P i der Druck bei dem Start der Verbrennung und wird von dem Verbrennungsdruck-Sensor des Motors bei dem oben bestimmten Start der Verbrennung (SOC) detektiert, und R ist die Gaskonstante der idealen Gasgleichung. [0042] Darüber hinaus repräsentiert m eine Menge von einem Gasgemisch in dem Zylinder und kann anhand der Gleichung 3-2 erhalten werden. m = AF m Kraftstoff /(1 EGR_Rate) Gleichung 3-2: [0043] Hierbei sind AF ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis 230 und m Kraftstoff die Kraftstoff-Menge 210, welche von einem ECU-Signal des Fahrzeugs/Kraftfahrzeugs bekannt sein können. Sowohl AF als auch m Kraftstoff werden als die Fahrvariablen 200 des Motors eingegeben bzw. zugeführt. [0044] Ferner ist V ein Volumen bei dem Start der Verbrennung und kann anhand der Gleichung 3-3 berechnet werden. V/V c = 1 + (r c 1)[R + 1 cosθ R² sin²θ] V c = π B 2 S R = r/a Gleichung 3-3: [0045] Hierbei ist V c ein Arbeitsvolumen (oder Totvolumen), r c ist ein Verdichtungsverhältnis, r ist eine Länge von einer Verbindungsstange (z. B. Pleuelstange), a ist ein Kurbel-Versatz (oder Kurbel- Offset ), B ist ein Zylinderdurchmesser und S ein Kolbenhub. [0046] Daher kann die Temperatur T SOC in der Verbrennungskammer bei dem Start der Verbrennung erhalten werden durch Einsetzen von m und V, welche anhand der Gleichung 3-2 bzw. der Gleichung 3-3 berechnet wurden, in Gleichung 3-1. [0047] Ferner sollte die Sauerstoff-Konzentration [O 2 ] in der Verbrennungskammer berechnet werden, um die adiabatische Flammentemperatur bzw. Verbrennungstemperatur (T ad ) zu erhalten, und dieser Prozess wird im Folgenden beschrieben. [0048] Wenn die Sauerstoff-Konzentration [O 2 ] 320 in der Verbrennungskammer erhalten wird, kann die adiabatische Flammentemperatur (T ad ) anhand von Gleichung 3 erhalten werden, wie in Fig. 2 gezeigt, und die verbranntes-gas-temperatur (T = T verbranntes Gas 310) in der Verbrennungskammer kann ebenso erhalten werden unter Verwendung der adiabatischen Flammentemperatur (T ad ). [0049] Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Sauerstoff-Konzentration [O 2 ] und die Stickstoff-Konzentration [N 2 ] in der Verbrennungskammer, welche in Gleichung 1 gezeigt sind, anhand der Gleichung 4 berechnet werden. Gleichung 4: O2_ein = (1 EGR_Rate) O 2_Luft [vol, %] + EGR_Rate O 2_EGR [vol, %] N2_ein = (1 EGR_Rate) N 2_Luft [vol, %] + EGR_Rate N 2_EGR [vol, %] [0050] Bei der Gleichung 4 sind O 2_ein und N 2_ein die Sauerstoff-Konzentration [O 2 ] bzw. die Stickstoff-Konzentration [N 2 ] in der Verbrennungskammer, die EGR_Rate ist die EGR-Rate (z. B. EGR-Quote oder EGR- Verhältnis), O 2_Luft [vol, %] und N 2_Luft [vol, %] sind die Konzentration von Sauerstoff bzw. Stickstoff in Luft, und O 2_EGR [vol, %] und N 2_EGR [vol, %] sind die Konzentration von Sauerstoff bzw. Stickstoff in einen EGR-Gas (EGR für Abgasrückführung). [0051] Das heißt, die Sauerstoff-Konzentration [O 2 ] 320 in der Verbrennungskammer kann erhalten werden basierend auf der Sauerstoff-Konzentration O 2_Luft [vol, %] in der Einlass-Luft bzw. Ansaug-Luft sowie der Sauerstoff-Konzentration O 2_EGR [vol, %] in dem EGR-Gas, und die Stickstoff-Konzentration [N 2 ] 330 in der 6/16

7 Verbrennungskammer kann erhalten werden basierend auf der Stickstoff-Konzentration N 2_Luft [vol, %] in der Einlass-Luft und der Stickstoff-Konzentration N 2_EGR [vol, %] in dem EGR-Gas. [0052] Die EGR-Rate (EGR_Rate) ist ein Rückführungs-Verhältnis des Abgases, und kann berechnet werden anhand von EGR-Gas-Menge/(EGR-Gas-Menge + Einlass-Luft-Menge) 100 oder von einem Verhältnis zwischen einem Wert, welcher erhalten wird durch Subtrahieren einer Kohlenstoffdioxid-Konzentration in der Atmosphäre von einer Kohlenstoffdioxid-Konzentration in einer Einlass-Leitung bzw. Ansaug-Leitung, und einem Wert, welcher erhalten wird durch Subtrahieren einer Kohlenstoffdioxid-Konzentration in der Atmosphäre von einer Kohlenstoffdioxid-Konzentration in dem Abgas. [0053] O 2_Luft [vol, %] und N 2_Luft [vol, %] sind die Konzentration von Sauerstoff bzw. Stickstoff in der Einlass/ Ansaug-Luft und können ersetzt werden durch die Sauerstoff-Konzentration bzw. Stickstoff-Konzentration in der Atmosphäre bzw. Umgebung. [0054] O 2_EGR [vol, %] und N 2_EGR [vol, %] sind die Sauerstoff-Konzentration bzw. die Stickstoff-Konzentration in dem EGR-Gas und können berechnet werden anhand von Gleichung 4-1 bis Gleichung 4-3. O 2_EGR [vol, %] = O 2_EGR /Total_Vol N 2_EGR [vol, %] = N 2_EGR /Total_Vol Total_Vol = O 2_EGR + N 2_EGR + CO 2_EGR + H 2 O _EGR O 2_EGR = 1 z N 2_EGR = Q CO 2_EGR = z e H 2 O _EGR = 2 (1 e) z z = AF stoi /AF e = 4/(4 + y) y = H/C_Verhältnis Gleichung 4-1: Gleichung 4-2: Gleichung 4-3: [0055] In der Gleichung 4-3 ist AF das Luft/Kraftstoff-Verhältnis 230 und gibt ein Verhältnis wieder von einem Gewicht der Luft zu dem des Kraftstoffes, der in der Verbrennung verwendet wird. Gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird AF als eine der Fahrvariablen 200 des Motors detektiert und eingegeben bzw. zugeführt. Darüber hinaus ist AF stoi ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis und wird gemäß einer Art des Kraftstoffes bestimmt/ermittelt. AF stoi ist ein ideales Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines entsprechenden Kraftstoffs. Das y wird bestimmt/ermittelt gemäß der Art des Kraftstoffes und ist definiert als ein Verhältnis von Wasserstoff (H) zu Kohlenstoff (C) (y = H/C_Verhältnis) in jeder molekularen Formel des entsprechenden Kraftstoffes. [0056] In der Gleichung 4-2 ist Q ein Komponenten-Verhältnis von Stickstoff in dem EGR-Gas und wird gemäß dem Kraftstoff bestimmt/ermittelt. Zum Beispiel kann Q 3,773 in einem Fall von Diesel-Kraftstoff sein. [0057] Das heißt, lediglich das Luft/Kraftstoff-Verhältnis (AF) 230 wird detektiert und in die Gleichung 4-1 bis Gleichung 4-3 eingesetzt, und die verbleibenden Q, AF stoi und y werden gemäß der Art des Kraftstoffes bestimmt/ermittelt. [0058] Daher können O 2_EGR [vol, %] und N 2_EGR [vol, %] in Gleichung 4-1 anhand von Gleichung 4-3 und Gleichung 4-2 berechnet werden, und die Sauerstoff-Konzentration [O 2 ] und die Stickstoff-Konzentration [N 2 ] in der Verbrennungs-Kammer können berechnet werden durch Einsetzten von O 2_EGR [vol, %] und N 2_EGR [vol, %] in Gleichung 4. [0059] Wie in Fig. 2 gezeigt, wenn die Sauerstoff-Konzentration [O 2 ] 320 in der Verbrennungskammer, welche bei dem obenerwähnten Prozess erhalten wird, in Gleichung 3 eingesetzt wird, kann die adiabatische Flam- 7/16

8 mentemperatur (T ad ) berechnet werden, und die verbranntes-gas-temperatur (T) 310 wird berechnet anhand der Gleichung 2 basierend auf T ad. [0060] Das heißt, da die verbranntes-gas-temperatur (T) 310, die Sauerstoff-Konzentration [O 2 ] 320 und die Stickstoff-Konzentration [N 2 ] 330 berechnet werden können, kann auch die NO-Erzeugungsrate (d[no]/dt) 300 berechnet werden, durch Einsetzen dieser Werte in Gleichung 1, gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. [0061] Darüber hinaus wird bei dem Schritt S20 unter Verwendung des Verbrennungsdrucks des Motors 100 die NO-Erzeugungsdauer 400 erhalten. [0062] Die NO-Erzeugungsdauer 400 wird erhalten durch Anwenden/Nutzung eines Phänomens, dass die NO-Erzeugung ähnlich ist einer Änderung von MFB (MFB = Mass Fraction Burned = verbrannte Massenfraktion bzw. verbrannter Massenanteil). Zu diesem Zweck wird die Wärmeabgaberate (HRR) anhand des Verbrennungsdrucks 100 des Motors erhalten, die Wärmeabgaberate (HRR) wird integriert, und MFB wird berechnet basierend auf einem Punkt, an dem die Wärmeabgaberate maximiert ist bzw. maximal ist, wie in Fig. 2 gezeigt. [0063] Der Verbrennungsdruck wird analysiert, um ein Diagram zu zeichnen (Ein-Punkt-Strichpunktlinie in Fig. 3), zum Wiedergeben der Änderung von MFB (verbrannter Massenanteil), und die NO-Erzeugungsdauer 400 wird unter Verwendung des Diagramms bestimmt/ermittelt. [0064] Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die NO-Erzeugungsdauer 400 erhalten werden unter Verwendung einer MFB-Region oder einer MFB-Region. Wenn angenommen wird, dass die NO- Erzeugungsdauer 400 eine Region ist, wo 20% 90% des NO erzeugt wird, ist eine Region von MFB, welche der Region entspricht, die MFB-Region, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Daher kann die NO-Erzeugungsdauer 400 effektiv erhalten werden unter Verwendung der MFB-Region oder der MFB-Region. Das heißt, die NO-Erzeugungsdauer 400 ist eine Zeitdauer, welche der MFB-Region oder der MFB- Region entspricht. [0065] Wenn die NO-Erzeugungsdauer 400 erhalten ist, wird die NO-Erzeugungsmenge 500 basierend auf der NO-Erzeugungsrate (d[no]/dt) 300, welche von Gleichung 1 erhalten wird, und der NO-Erzeugungsdauer (t) 400 bei dem Schritt S30 berechnet, wie in Fig. 4 gezeigt. [0066] Anschließend wird bei dem Schritt S40 die NOx-Erzeugungsmenge 600 vorhergesagt durch Erhalten der NO 2 -Erzeugungsmenge basierend auf einem Verhältnis zwischen NO und NO 2 gemäß der NO-Erzeugungsmenge 500 und dem Fahrzustand des Motors. [0067] Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird die NO 2 -Erzeugungsmenge mittels des Verhältnisses zwischen der NO-Erzeugungsmenge 500 und der NO 2 -Erzeugungsmenge gemäß den Fahrzuständen des Motors von einer empirischen Formel erhalten. [0068] Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die NOx-Erzeugungsmenge 600 vorhergesagt werden durch Addieren der NO-Erzeugungsmenge 500 und der NO 2 -Erzeugungsmenge. [0069] Wie oben beschrieben, kann ein Verfahren des Vorhersagens der NOx-Erzeugungsmenge gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die NOx-Erzeugungsmenge in Echtzeit vorhersagen durch einfache Berechnung basierend auf einer Kraftstoffmenge, einer Motordrehzahl, eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und einer EGR-Information von einem Fahrzeug. Daher wird kein zusätzlicher NOx-Sensor benötigt. Daher wird das Verfahren des Vorhersagens der NOx-Erzeugungsmenge gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung als ein virtueller Sensor zum Detektieren/Abtasten des NOx bezeichnet. [0070] Gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Kosten reduziert und die Zuverlässigkeit/Betriebssicherheit verbessert werden, da es keinen Ausfall oder keine Fehlfunktion eines Sensors gibt. [0071] Zur leichteren Beschreibung und genauen Definition in den angehängten Ansprüchen werden die Ausdrücke oben oder unten, vorne oder hinten, innen oder außen etc. verwendet, um Merkmale der als Beispiel dienenden Ausführungsformen mit Bezug auf deren Position, wie sie in den Figuren gezeigt ist, zu beschrieben. 8/16

9 [0072] Die vorhergehende Beschreibung von spezifischen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurde präsentiert zum Zwecke der Illustration und Beschreibung. Sie soll nicht erschöpfend sein oder dazu dienen, die Erfindung auf die offenbarten genauen Formen zu beschränken, und selbstverständlich sind viele Modifikationen und Variationen im Lichte der obigen Lehre möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung zu erläutern, um hierdurch Fachleuten zu ermöglichen, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowie verschiedene Alternativen und Modifikationen davon herzustellen und anzuwenden. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die hieran angehängten Ansprüche und ihre Äquivalente definiert wird. 9/16

10 ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG DE A Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen. Zitierte Patentliteratur - KR [0001] 10/16

11 Patentansprüche 1. Ein Verfahren zum Vorhersagen einer NOx-Erzeugungsmenge, aufweisend: Berechnen einer NO-Erzeugungsrate unter Verwendung von einem Verbrennungsdruck eines Motors sowie Fahrvariablen des Motors; Erhalten einer NO-Erzeugungsdauer unter Verwendung des Verbrennungsdrucks des Motors; Berechnen einer NO-Erzeugungsmenge basierend auf der NO-Erzeugungsrate und der NO-Erzeugungsdauer und Vorhersagen der NOx-Erzeugungsmenge durch Erhalten einer NO 2 -Erzeugungsmenge basierend auf einem Verhältnis zwischen NO und NO 2 gemäß der NO-Erzeugungsmenge und einem Fahrzustand des Motors. 2. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Fahrvariablen des Motors zumindest eine von einer Kraftstoffmenge, einer Motordrehzahl (RPM), einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis (AF) und einer EGR-Information aufweisen. 3. Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die NO-Erzeugungsrate berechnet wird unter Verwendung einer verbranntes-gas-temperatur in einer Verbrennungskammer und einer Sauerstoff-Konzentration und Stickstoff-Konzentration in der Verbrennungskammer. 4. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die NO-Erzeugungsrate berechnet wird anhand von: wobei d[no]/dt die NO-Erzeugungsrate bezogen auf die Zeit ist, T eine verbranntes-gas-temperatur ist, [O 2 ] eine Sauerstoff-Konzentration in einer Verbrennungskammer ist, [N 2 ] eine Stickstoff-Konzentration in der Verbrennungskammer ist und A und B Konstanten sind. 5. Das Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei die verbranntes-gas-temperatur (T=T verbranntes Gas ) berechnet wird basierend auf einer adiabatischen Flammentemperatur (T ad ) sowie eines Temperaturanstiegs des verbrannten Gases in der Verbrennungskammer aufgrund eines Druckanstiegs bei der Verbrennung. 6. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 3 5, wobei die verbranntes-gas-temperatur (T=T verbranntes Gas ) berechnet wird anhand von: wobei T verbranntes Gas die verbranntes-gas-temperatur (T) ist, T ad eine adiabatische Flammentemperatur ist, Pi ein Druck bei einem Start der Verbrennung ist, P max ein maximaler Verbrennungsdruck ist, und k ein spezifisches Wärmeverhältnis ist. 7. Das Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die adiabatische Flammentemperatur (T ad ) berechnet wird anhand von T ad = (5,7401 [O 2 ] 2 4,6043 [O 2 ] + 1,2616) T SOC + ( [O 2 ] 2 + 1,6718 [O 2 ] 302,76) wobei T SOC eine Temperatur in der Verbrennungskammer bei dem Start der Verbrennung ist und [O 2 ] die Sauerstoff-Konzentration in der Verbrennungskammer ist. 8. Das Verfahren nach Anspruch 4 oder 7, wobei die Sauerstoff-Konzentration [O 2 ] und die Stickstoff-Konzentration [N 2 ] in der Verbrennungskammer berechnet werden anhand von: O2 ein = (1 EGR_Rate) O 2_Luft [vol, %] + EGR_Rate O 2_EGR [vol, %] N2_ein = (1 EGR_Rate) N 2_Luft [vol, %] + EGR_Rate N 2_EGR (vol, %], 11/16

12 wobei O 2_ein und N 2_ein die Sauerstoff-Konzentration [O 2 ] bzw. die Stickstoff-Konzentration [N 2 ] in der Verbrennungskammer sind, O 2_Luft [vol, %] und N 2_Luft [vol, %] die Konzentration von Sauerstoff bzw. Stickstoff in einer Luft sind, und O 2_EGR [vol, %] und N 2_EGR [vol, %] die Konzentration von Sauerstoff bzw. Stickstoff in einem EGR-Gas sind. 9. Das Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die NO-Erzeugungsdauer erhalten wird unter Verwendung von einem MFB-Bereich oder einem MFB-Bereich. Es folgen 4 Blatt Zeichnungen 12/16

13 Anhängende Zeichnungen 13/16

14 14/16

15 15/16

16 16/16

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