DE102007028915A1 - Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges mit einer Abgas-Heizvorrichtung - Google Patents

Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges mit einer Abgas-Heizvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE102007028915A1
DE102007028915A1 DE102007028915A DE102007028915A DE102007028915A1 DE 102007028915 A1 DE102007028915 A1 DE 102007028915A1 DE 102007028915 A DE102007028915 A DE 102007028915A DE 102007028915 A DE102007028915 A DE 102007028915A DE 102007028915 A1 DE102007028915 A1 DE 102007028915A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
energy
recovered
exhaust gas
heating
motor vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102007028915A
Other languages
English (en)
Inventor
Jörg-Roman KONIECZNY
Rolf BRÜCK
Jan Hodgson
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vitesco Technologies Lohmar Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH filed Critical Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
Priority to DE102007028915A priority Critical patent/DE102007028915A1/de
Priority to JP2009547629A priority patent/JP2010518301A/ja
Priority to PCT/EP2008/050476 priority patent/WO2008095752A1/de
Priority to EP08701538A priority patent/EP2115280A1/de
Publication of DE102007028915A1 publication Critical patent/DE102007028915A1/de
Priority to US12/536,570 priority patent/US20100037609A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F01N3/2013Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48Parallel type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/24Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means
    • B60W10/26Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means for electrical energy, e.g. batteries or capacitors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/18Propelling the vehicle
    • B60W30/18009Propelling the vehicle related to particular drive situations
    • B60W30/18109Braking
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F01N13/0097Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are arranged in a single housing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2882Catalytic reactors combined or associated with other devices, e.g. exhaust silencers or other exhaust purification devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/44Drive Train control parameters related to combustion engines
    • B60L2240/445Temperature
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/06Combustion engines, Gas turbines
    • B60W2510/068Engine exhaust temperature
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/24Energy storage means
    • B60W2510/242Energy storage means for electrical energy
    • B60W2510/244Charge state
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/16Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an electric heater, i.e. a resistance heater
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62Hybrid vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges (1), das als Komponenten ein Antriebsmittel (2), eine Abgasanlage (3) für Abgase (6) des Antriebsmittels (2) mit wenigstens einer Heizvorrichtung (4) sowie wenigstens einen Energiewandler (11) aufweist. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte: (a) Erfassen einer Möglichkeit zur Energierückgewinnung, (b) Aktivieren des wenigstens einen Energiewandlers (11), (c) Zuführen der von dem wenigstens einen Energiewandler (11) rückgewonnenen Energie zu der Heizvorrichtung (4), (d) Betreiben der Heizvorrichtung (4) zur Aufheizung des Abgases (6) mit der rückgewonnenen Energie und (e) Erfassen eines Endes der Möglichkeit zur Energierückgewinnung, wonach der Energiewandler (11) deaktiviert und die Bereitstellung der rückgewonnenen Energie beendet wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges, das als Komponenten ein Antriebsmittel, eine Abgasanlage für Abgase des Antriebsmittels mit wenigstens einer Heizvorrichtung sowie wenigstens einen Energiewandler aufweist. Die Erfindung findet insbesondere Anwendung im Automobilbau.
  • Es ist als bekannt anzusehen, das von einem Motor eines Kraftfahrzeuges erzeugte Abgas mit einer Heizvorrichtung in Kontakt zu bringen, um die Temperatur des Abgases zu beeinflussen. Darüber hinaus ist auch als bekannt anzusehen, dass solche Heizeinrichtungen beispielsweise gerade nach einem Kalt- oder Neustart eines Motors bzw. einer Abgasanlage dazu verwendet werden, die Abgase bzw. die Abgasreinigungskomponenten, die gegebenenfalls mit einer katalytisch aktiven Beschichtung versehen sind, schnell auf die Reaktionstemperatur zu bringen, insbesondere auf eine Temperatur, bei der eine Interaktion des Katalysators mit den Schadstoffen des Abgases stattfindet.
  • Als Heizeinrichtungen sind insbesondere solche bereits vorgeschlagen worden, die in Folge einer Ohmschen Widerstandserwärmung erhitzt werden. Der zu gewünschten Zeitpunkten mit Strom durchflossene elektrische Leiter erhitzt sich aufgrund seines Widerstandes und kann somit das darauf positionierte katalytisch aktive Material und/oder das kontaktierte Abgas erwärmen. Die Ausgestaltungen solcher Heizeinrichtungen sind mannigfaltig, insbesondere sind Draht-Gitter-Konstruktionen, Wabenkörper, Plattenkonstruktionen und ähnliche Apparate bereits beschrieben worden.
  • Im Hinblick auf den Betrieb solcher Heizeinrichtungen ist ebenfalls als bekannt anzusehen, dass diese vor bzw. mit Motorstart oder ggf. kurz nach Motorstart zur Verbesserung des Kaltstartverhaltens für einen begrenzten Zeitraum aktiviert wurden, wobei insbesondere berücksichtigt wurde, dass eine elektrische Überlastung der Batterie des Fahrzeuges vermieden wird. Darüber hinaus ist auch bekannt, solche Heizeinrichtungen in Kombination mit Partikelfiltern einzusetzen, um hier im Bedarfsfall (z. B. eine drohende Verstopfung des Partikelfilters) eine thermische Regeneration der eingefangenen Partikel zu ermöglichen. Zu diesem Zweck ist bekannt, die Heizeinrichtung dann zu aktivieren, wenn ein vorgegebener Betriebszeitraum verstrichen ist und/oder die Partikelbeladung im Filter eine vorgegebene Größe erreicht hat.
  • Die bekannten Einsatzwecke und/oder Einsatzstrategien führten jedoch nur teilweise zu den gewünschten Ergebnissen. Insbesondere musste festgestellt werden, dass der Einsatz der Heizeinrichtung teilweise einen unerwünscht hohen Energiebedarf zur Folge hat und die Aktivierungszyklen teilweise sehr große Zeiträume einnahmen.
  • Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll ein Verfahren angegeben werden, das einen energiesparend und effektiv Einsatz solcher Heizeinrichtungen in Abgasanlagen mobiler Verbrennungskraftmaschinen ermöglicht.
  • Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Einsatzgebiete der Erfindung werden in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können, und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Erfindung wird nachfolgend gerade im Zusammenhang mit der Beschreibung und den Figuren weiter spezifiziert, so dass auch hier besonders bevorzugte Ausführungsvarianten angegeben sind.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges, das als Komponenten ein Antriebsmittel, eine Abgasanlage für Abgase des Antriebsmittels mit wenigstens einer Heizvorrichtung sowie wenigstens einen Energiewandler aufweist, umfassend zumindest die folgenden Schritte:
    • (a) Erfassen einer Möglichkeit zur Energierückgewinnung,
    • (b) Aktivieren des wenigstens einen Energiewandlers,
    • (c) Zuführen der von dem wenigstens einen Energiewandler rückgewonnenen Energie zu der Heizvorrichtung,
    • (d) Betreiben der Heizvorrichtung zur Aufheizung des Abgases mit der rückgewonnenen Energie, und
    • (e) Erfassen eines Endes des Möglichkeit zur Energierückgewinnung, wonach der Energiewandler deaktiviert und die Bereitstellung der rückgewonnenen Energie beendet wird
  • Damit betrifft das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere die Regelung einer mit dem Abgas eines Kraftfahrzeugmotors in Kontakt stehenden Heizvorrichtung, so dass ein gewünschter Zielparameter der Abgasanlage bzw. eine Komponente darin sicher erreicht wird.
  • Bei dem Antriebsmittel kann es sich neben bekannten Diesel- oder Benzinmotoren auch um jeden anderen, vergleichbaren, Antrieb handeln, der letztendlich ein mit Schadstoff belastetes Abgas erzeugt bzw. ein Abgas, das einer Temperaturbehandlung unterzogen werden soll. Dazu zählen auch Hybridantriebe oder auf alternativen Energieträgern basierende Antriebsmittel, die Abgase emittieren. Die „Abgasanlage” ist regelmäßig mit einem Strang (oder mehreren Strängen) gebildet, insbesondere nach Art einer rohrförmigen Leitung. In dieser, das Abgas in einer bevorzugten Strömungsrichtung führenden, Abgasanlage ist nun mindestens eine Heizvorrichtung vorgesehen, die insbesondere den inneren Querschnitt der Abgasanlage zumindest teilweise überspannt. Dabei bildet die Heizvorrichtung bevorzugt Durchlässe, Kanäle oder dergleichen, durch die das Abgas hindurch strömt, wobei eine große Kontaktfläche realisiert ist. Die Heizvorrichtung kann zusätzlich zu ihrer Heizfunktion weitere Funktionen aufweisen, beispielsweise eine katalytische Umwandlung, Speicherung, oder Umlenkung von Abgasbestandteilen.
  • Gemäß Schritt (a) wird zunächst eine Möglichkeit zur Energierückgewinnung erfasst. Dies geschieht beispielsweise, in dem wenigstens ein Fahr- und/oder Betriebszustand des Kraftfahrzeuges (bevorzugt fortlaufend) mittels einer Steuerungseinrichtung überwacht wird. Bei vorbestimmten Zuständen, bei denen es möglich ist Energie rückzugewinnen, wird dann ein entsprechendes Signal erzeugt, welches angibt, dass die Möglichkeit zur Energierückgewinnung besteht. Im Rahmen der Erfindung können hierbei wahlweise aktuelle, d. h. momentane, Zustände zur Bestimmung der Möglichkeit zur Energierückgewinnung herangezogen werden. Es ist aber durchaus auch möglich zukünftige, zu erwartende, Zustände bei der Erfassung von Möglichkeiten zur Energierückgewinnung heranzuziehen. Dies kann beispielsweise mittels einer GPS-Navigationseinrichtung geschehen. Wird dabei beispielsweise erkannt, dass sich ein Fahrzeug an einer längeren Gefällestrecke befindet und die Fahrtrichtung zudem in Richtung der Talfahrt weist, so ist zu erwarten, dass sich das Fahrzeug in näherer Zukunft überwiegend im Brems- bzw. Leerlaufzustand befinden wird und somit eine Energierückgewinnung möglich sein wird. Neben einem solchen ganz besonders vorteilhaften Fahrzustand, welcher eine hervorragende Möglichkeit zur Energierückgewinnung darstellt, können aber auch in zahlreichen anderen Zuständen bzw. Situa tionen Energierückgewinnungen vorgenommen werden. Dies sind beispielsweise Bremsvorgänge aus hohen Geschwindigkeiten oder auch kürzere Gefällestrecken.
  • Im nachfolgenden Schritt (b) des Verfahrens wird dann wenigstens ein Energiewandler aktiviert. Wird infolge des Schrittes (a) ein Signal ausgegeben, welches die Möglichkeit zur Energierückgewinnung anzeigt, so aktiviert der Schritt (b) infolge des Signals den Energiewandler. Der Energiewandler gewinnt dann vorzugsweise kinetische Energie, welche im Fahrzeug gespeichert bzw. erzeugt wird, zurück und wandelt diese in eine andere Energieform (bevorzugt Elektrizität) um – Rekuperation. Neben der Umwandlung von kinetischer Energie ist es hierbei auch denkbar, potentielle Energie des Kraftfahrzeuges umzuwandeln. Dies könnte beispielsweise durch Höhenveränderungen im Rahmen der Fahrwerkskinematik geschehen, wo Federwege zur Energierückgewinnung genutzt werden können.
  • Als Energiewandler kommen beispielsweise Stromgeneratoren in Betracht. Diese können die Drehbewegungen der Räder (insbesondere die Bremsenergie) oder der Antriebselemente des Fahrzeuges in elektrischen Strom umsetzen. Alternativ können bei Hybridfahrzeugen aber auch deren Elektromotoren, welche in einem Antriebszustand zum Antrieb des Fahrzeuges dienen, im Schubbetrieb als Generatoren zur Erzeugung von elektrischem Strom genutzt werden. Andere Formen von Energiewandlern können Kompressoren sein, die Drehbewegungen beispielsweise der Antriebselemente in Druckpotentiale von Druckluftspeichern umwandeln, die später mittelbar oder unmittelbar weiter verwendet werden.
  • In Schritt (c) wird dann die von dem wenigstens einen Energiewandler rückgewonnene Energie der Heizvorrichtung zugeführt. Dies geschieht im einfachsten Fall über Leitungsmittel, wie beispielsweise in Form von elektrischen Leitungen, wenn die rückgewonnenen Energie in Form elektrischer Ströme vorliegt. Gleichwohl kann Schritt (c) auch mehrstufig ausgeführt sein, wobei z. B. zunächst ein Energiespeicher mit der rückgewonnenen Energie versorgt wird und zu einem späteren Zeitpunkt bedarfsgerecht die Heizvorrichtung beliefert wird. Das Aufladen des Energiespeichers kann auch gleichzeitig bzw. parallel zur Zuführung der rückgewonnenen Energie hin zur Heizvorrichtung erfolgen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren sieht im Weiteren vor, im Schritt (d) die Heizvorrichtung zum Aufheizen des Abgases mit der rückgewonnenen Energie zu betreiben. Die Heizvorrichtung kann dabei unmittelbar oder mittelbar auf das aufzuheizende Abgas einwirken. Bei einer unmittelbar wirkenden Heizung sind beispielsweise Heizspiralen vorgesehen, welche direkt im Abgasstrom angeordnet sind und dort vom Abgas umströmt werden. Werden sie dazu etwa durch elektrischen Strom zum Glühen gebracht, so wird die bereitgestellte Energie von der Heizvorrichtung an das umströmende Abgas abgegeben und dieses dadurch aufgeheizt. Das so aufgeheizte Abgas kann dann schneller die zur vollständigen Abgasreinigung erforderlichen Temperaturen erreichen. Beim Betrieb einer unmittelbaren Heizvorrichtung kann diese beispielsweise auf den Wabenkörper oder andere Komponenten der Abgasanlage einwirken. Dies bedeutet die Abgasanlage oder deren Komponenten werden durch die Heizvorrichtung aufgeheizt und heizen ihrerseits dann wieder das durch die Abgasanlage durchströmende Abgas auf. Hierdurch ergibt sich die unmittelbare Wirkweise der Heizvorrichtung.
  • Je nach Einsatzform und Fahrzeug kann die rückgewonnene Energie andere Energiequellen ganz oder teilweise ersetzen oder diese ergänzen. Während beispielsweise bisher übliche Heizvorrichtungen mit elektrischen Strömen betrieben werden, welche durch Generatoren und Fahrzeugbatterien bereitgestellt werden, führen diese häufig zu hohen Belastungen der elektrischen Systeme. Zudem ergibt sich aus der Verwendung von 12 oder 24 Voltsystemen auch eine erhebliche Beschränkung im Hinblick auf die maximal mögliche Leistungsabgabe solcher Systeme. Ausgehend von diesem Stand der Technik kann mittels der vorliegenden Erfindung nun wahlweise die aus den bisher üblichen Energiequellen stammende Heizenergie durch die rückgewonnene Energie ganz oder teilweise ersetzt werden. Dies führt zu einer besonders starken Entlastung der elektrischen Anlagen.
  • Ist bei anderen Einwendungsfällen eine besonders hohe Heizleistung gewünscht, beispielsweise bei geforderter möglichst vollständiger Abgasnachbehandlung, so kann die rückgewonnene Energie auch zusätzlich zu dem bisherigen Heizenergiequellen zur Aufheizung des Abgases verwendet werden, wodurch deutlich höhere Heizleistungen als bisher möglich werden. Darüber hinaus wird nun sichergestellt, dass bei Fahrsituationen, die grundsätzlich zur Abkühlung der Abgasanlage führen, weil keine ausreichende Menge heißen Abgases erzeugt wird, direkt ein Heizen der „kühleren" Abgase erfolgt und damit die Aktivität bzw. Effektivität der Abgasreinigungskomponenten der Abgasanlage aufrecht erhalten wird (insbesondere bei Dieselmotoren).
  • Im Schritt (e) der Erfindung wird schließlich das Ende der Möglichkeit zur Energierückgewinnung erfasst, wonach der Energiewandler deaktiviert und die Bereitstellung der rückgewonnenen Energie beendet wird. Hierdurch ist sichergestellt, dass ein Fahrzeug nicht in einem Zustand gebremst oder ihm in sonstiger Weise Energie entnommen wird, wenn diese Energie vorrangig für andere Zwecke benötigt wird. Beispielsweise sei hier ein Beschleunigungsvorgang erwähnt, bei dem die zur Verfügung stehende Leistung bzw. Energiemenge möglichst vollständig zur Beschleunigung des Fahrzeuges eingesetzt werden soll. In einem solchen Fahrzustand wäre es nicht wünschenswert und teilweise sogar sicherheitsrelevant, wenn die zur Verfügung stehende Antriebsleistung teilweise im Rahmen der Energierückgewinnung umgewandelt würde. In dem Schritt (e) wird somit die Energierückgewinnung beendet und das Fahrzeug gleichsam in einen Wartezustand versetzt, in dem es verbleibt, bis sich eine erneute Möglichkeit zur Energierückgewinnung einstellt.
  • Ganz besonders bevorzugt ist es gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn das vorstehend beschriebene Verfahren wenigstens bei einer Teillast des Antriebsmittels oder unterhalb einer Abgasmindesttemperatur ausgeführt wird. Eine mögliche Grenze für ein Teillastbereich liegt dabei bei 80%. Das bedeutet, dass nur wenn die Antriebsmittel des Kraftfahrzeuges mit einer Last von 80% oder weniger betrieben werden, eine Energierückgewinnung durchgeführt werden soll. Andere Lastgrenzen können beispielsweise bei 60% oder 30% definiert werden, wodurch sichergestellt wird, dass keine Energierückgewinnung vorgenommen wird, wenn der Motor bzw. das Antriebsmittel mit einer Leistung betrieben wird, die oberhalb dieser Teillastgrenzen liegen. Grundsätzlich können die Lastgrenzen auch an eine durchschnittliche und/oder aktuelle Abgastemperatur gebunden sein, so dass etwa auch bei tieferen Temperaturen trotz hoher Teillastbereichen (z. B. 80%) bereits zugeheizt wird. Umgekehrt kann bei hohen Abgastemperaturen eine Zuheizung entfallen, auch wenn die Teillast sehr klein ist und beispielspielsweise unter 30% liegt. Diese zur Steuerung der Zuheizung verwendete Temperatur stellt dann eine vorgegebene Abgasmindesttemperatur (z. B. 400°C, oder 300°C oder auch 200°C) dar, bei der noch eine ausreichende Wirksamkeit und Abgasnachbehandlung durch die Abgasreinigungseinrichtung sichergestellt ist.
  • Ganz besonders vorteilhaft ist es auch, wenn die Schritte (a) bis (e) von einer mit den Komponenten verbundenen Steuerungseinrichtung ausgeführt werden. Unter einer Steuerungseinrichtung wird hierbei eine Einrichtung verstanden, welche in der Lage ist, verschiedene Parametersignale und/oder Messwerte eines Fahrzeuges zu erfassen, diese entsprechend vorgegebenen Bedingungen, Situationen, Zustände und/oder Gesetzmäßigkeiten analysiert und entsprechende Steuerungsbefehle ausgibt. Eine solche Steuerungseinrichtung kann physikalisch auf einem Gerät oder auch im Fahrzeug verteilt auf eine Vielzahl von so genannten Steuergeräten ausgeführt sein. Insbesondere sei dabei auch darauf hingewiesen, dass Steue rungsprogramme auf solchen Steuerungseinrichtungen abgearbeitet werden, in denen die Verfahrensschritte in programmtechnischer Form hinterlegt sind.
  • Steuerungseinrichtungen finden sich in nahezu allen modernen Fahrzeugen und können durch entsprechende Anpassung von Steuerungsprogrammen in einfacher Form auch zur Ausführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung hergerichtet und verwendet werden. Solche Steuerungseinrichtungen sind besonders leistungsfähig und können nahezu in Echtzeit eine Vielzahl von Parameter überwachen und bei der Entscheidungsfindung berücksichtigen. Insbesondere sei auf eine Verbindung auch von Steuerungseinrichtungen mit Navigationseinrichtungen hingewiesen, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise möglich ist.
  • Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, durch die Steuerungseinrichtung fortlaufend zumindest eine Energieaufnahmefähigkeit oder eine Energieabgabefähigkeit wenigstens eines Energiespeichers oder eines Verbraucher zu überwachen. Hierbei kann vorgesehen werden, dass die Energieabgabefähigkeit und/oder die Energieaufnahmefähigkeit der Energiespeicher und/oder Verbraucher mit einer Steuerungseinrichtung überwacht wird. Solche Verbraucher sind beispielsweise die vorstehend genannte Heizvorrichtung oder aber auch andere Energieverbraucher wie etwa Steuergeräte, Elektroantriebe von Hybridfahrzeugen oder Elektrofahrzeugen oder auch die von Energiespeichern, wie beispielsweise Akkumulatoren oder Kondensatoren.
  • Hierbei sind vor allem besonders leistungsfähige Kondensatoren bekannt, die in Fahrzeugen zur kurzzeitigen Zwischenspeicherung großer Energiemengen dienen. Ganz bevorzugt ist der Einsatz von Doppelschicht-Kondensatoren, auch elektrochemische Doppelschicht-Kondensatoren (englisch: electrochemical double layer capacitor – EDLC) oder Superkondensatoren genannt. Doppelschicht- Kondensatoren bestehen aus zwei Elektroden, die mit einem Elektrolyten benetzt werden. Beim Anlegen einer Spannung, die kleiner ist als die Zersetzungsspannung des Elektrolyten, sammeln sich an beiden Elektroden Ionen umgekehrter Polarisation. Sie bilden eine Zone von unbeweglichen Ladungsträgern, deren Schichtdicke nur wenige Moleküllagen beträgt. Solche Doppelschicht-Kondensatoren weisen gegenüber Akkumulatoren sehr hohe spezifische Leistungsdichte (Watt/kg) auf, die durch den Innenwiderstand bestimmt wird. Solche hohen Leistungsdichten begünstigen Anwendungen zur Pufferung von Verbrauchern, die kurzzeitig einen hohen Strom benötigen oder abgeben (Im hier angeführten Automobilbereich kann eine entsprechende Elektromotorische Bremse bei Elektro-, Hybridfahrzeugen und Fahrzeugen mit Gyroantrieb Einsatz finden, weil diese ausreichend große Antriebsmotoren und Energiespeicher besitzen.). Diese Kondensatoren können im Gegensatz zu bisher bekannten Akkumulatoren elektrische Energie sehr schnell und in großer Menge zwischenspeichern. Sie sind damit insbesondere zur kurzzeitigen und raschen Zwischenspeicherung der rückgewonnenen Energie geeignet.
  • Insofern ist es vorteilhaft, die Energiespeicherfähigkeit und Energieabgabefähigkeit solcher Energiespeicher zu überwachen, um die rückgewonnene Energie, die durch den Energiewandler bereitgestellt wird, dort vorübergehend zwischenzuspeichern. Hierbei ist anzumerken, dass im Falle einer Zwischenspeicherung der rückgewonnene Energie in einem Zwischenspeicher der Schritt (e) des erfindungsgemäßen Verfahrens eine zeitliche Verzögerung zwischen der Deaktivierung des Energiewandlers und der Beendung der Bereitstellung der rückgewonnenen Energie vorsehen kann. In der verbleibenden Zeit nach der Deaktivierung des Energiewandlers kann die Bereitstellung der rückgewonnenen Energie nämlich mittels der zuvor gefüllten Energiespeicher geschehen, welche die zwischengespeicherte Energie noch für eine bestimmte Zeitdauer an die Heizvorrichtung abgeben. Hierdurch kann auch nach einem Ende der Rückgewinnung eine Nachhei zung mit der zwischengespeicherten Energie erfolgen. Dies ist insbesondere in Leerlaufphasen sinnvoll, die sich beispielsweise direkt oder mit zeitlicher Verzögerung an Phasen der Energierückgewinnung anschließen. Eine Leerlaufphase kann beispielsweise eine Wartezeit vor einer Ampelanlage bilden. Zudem kann es in bestimmten Fällen sinnvoll sein, die rückgewonnene Energie aufzuteilen und an eine Mehrzahl von Verbrauchern oder Speichern weiterzuleiten. So kann insbesondere bei Fahrzeugen mit Elektroantrieben bei der Energierückgewinnung eine sehr hohe Leistungsabgabe auftreten. Das heißt in sehr kurzer Zeit wird eine große Energiemenge erzeugt, die zu verbrauchen oder zu speichern sind. Solche Energiemengen können beispielsweise durch eine Steuerungseinrichtung überwacht und verteilt werden. Hierbei ist es dann beispielsweise sinnvoll einen Teil der Energie in einer Heizeinrichtung zu verbrauchen und einen anderen Teil in einer Speichereinrichtung zu speichern, wobei beide Schritte in Abhängigkeit von der aufzunehmenden Energiemenge parallel oder nacheinander ausführbar sind.
  • Wie bereits zuvor erwähnt, ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise vorgesehen, das Verfahren nach Schritt (b) mittels wenigstens eines Elektromotors oder Generators auszuführen. Solche Elektromotoren und/oder Generatoren finden in modernen Fahrzeugen, beispielsweise mit Hybridantrieb oder mit reinem Elektroantrieb, bereits Anwendung und können zur Erzeugung von elektrischen Strömen und damit als Energiewandler genutzt werden. Aber auch bei bisher ausschließlich von Verbrennungskraftmaschinen getriebenen Fahrzeugen können solche Elektromotoren oder Generatoren zusätzlich als Antriebs- oder als Energiewandler im Fahrzeug angeordnet werden.
  • Darüber hinaus wird bevorzugterweise im Rahmen des vorliegenden Verfahrens zur Durchführung des Schrittes (d) als Heizvorrichtung wenigstens ein elektrisch beheizbarer Wabenkörper eingesetzt. Ein solcher elektrisch beheizbarer Wabenkörper kann wahlweise keramisch oder metallisch oder aus einer Kombination beider Werkstoffarten ausgebildet sein. Derartige heizbare Wabenkörper sind zudem in der Technik bereits in einer Vielzahl von Ausgestaltungen bekannt und haben sich darüber hinaus auch bewährt. Bevorzugt sind dabei Wabenkörper, die mit zumindest teilweise strukturierten Blechlagen aufgebaut sind, die elektrisch voneinander isolierte, gewundene Strompfade bilden, die sich über den Querschnitt des Wabenkörpers erstrecken.
  • Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn während des Schrittes (d) ein Abgasmassenstrom zumindest teilweise rückgeführt wird. Hierdurch kann der relativ kalte und aufzuheizende Abgasmassenstrom erheblich in seiner Masse reduziert werden, indem dieser zumindest teilweise wieder zurück in den Verbrennungsmotor gleitet wird. Durch die Reduzierung des aufzuheizenden Abgasmassenstroms kann der verbleibende nicht rückgeführte Abgasmassenstrom dann auf eine höhere Temperatur aufgeheizt werden oder es kann die zur Aufheizung erforderliche Heizleistung ohne Temperaturabsenkung entsprechend verringert werden. Alternativ kann auch beides der Fall sein. Insbesondere eine Reduzierung der Heizleistung entlastet das elektrische System des Fahrzeuges und ermöglicht eine verlängerte Heizzeit mit der rückgewonnenen Energie.
  • Besonders vorteilhaft findet die Erfindung Einsatz in einem Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens ein Antriebsmittel und eine Abgasanlage mit wenigstens einer regelbaren und mit Abgas in Kontakt bringbaren Heizvorrichtung, bei dem zumindest die mit einer Steuerungseinrichtung verbundene Heizvorrichtung zur Durchführung des hier erfindungsgemäß beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist.
  • Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren besonders bevorzugte Aus führungsvarianten der Erfindung zeigen, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Es zeigen schematisch:
  • 1: eine Seitenansicht eines Kraftfahrzeuges zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • 2: eine Draufsicht auf das Fahrzeug nach 1;
  • 3: eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform eines Kraftfahrzeuges; und
  • 4: eine Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform eines Kraftfahrzeuges.
  • In 1 ist ein Kraftfahrzeug 1 zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Das Kraftfahrzeug 1 besteht aus verschiedenen Komponenten, zu denen unter anderem ein Antriebsmittel 2, eine Abgasanlage 3 sowie eine Heizvorrichtung 4 gehören. Das Antriebsmittel 2 ist als Verbrennungsmotor 5 ausgebildet, der ein Abgas 6 produziert und durch die Abgasanlage 3 hin zu einem Katalysator 7 fördert, von wo es behandelt durch einen hinteren Teil der Abgasanlage 3 zu einer Fahrzeugrückseite 8 geleitet wird, an der es ins Freie austritt. Der Katalysator 7 umfasst neben der Heizvorrichtung 4 noch einen (wenigstens einen weiteren) Wabenkörper 9, der metallisch oder keramisch ausgebildet und mit verschiedenen katalytisch aktiven, adsorbierenden oder weiteren Beschichtungen versehen sein kann. In dem Wabenkörper 9 wird das bisher unvollständig „gereinigte" Abgas 6 bei entsprechenden Temperaturen behandelt. Zur Erreichung der für die Umwandlung günstigen bzw. erforderlichen Temperaturen ist die Heizvorrichtung 4 stromaufwärts des Wabenkörpers 9 angeordnet.
  • An den Rädern 10 sind jeweils Energiewandler 11 angeordnet, die über Leitungsmittel 12 mit der Heizvorrichtung 4 verbunden sind. Weiterhin sind die Energiewandler 11 über Steuerleitungen 13 mit einer Steuerungseinrichtung 14 verbunden.
  • In 2 ist das Kraftfahrzeug 1 aus 1 in einer Draufsicht dargestellt. Dort ist wiederum die Steuerungseinrichtung 14 erkennbar, die über Steuerleitungen 13 mit jedem der vier Energiewandler 11 und zusätzlich mit dem Verbrennungsmotor 5 verbunden ist. Die Steuerleitungen 13 dienen dabei wahlweise zum Senden von Steuerbefehlen oder zur Abfrage von Messwerten und Parametern. Der Begriff Steuerleitung ist damit auch im Sinne einer Signalübertragungsleitung zu verstehen. In 2 ist zudem deutlich erkennbar, dass an jedem der Räder 10 ein Energiewandler 11 angeordnet ist. Die in jedem der Energiewandler 11 rückgewonnene elektrische Energie wird über die Leitungsmittel 12 direkt in die Heizvorrichtung 4 eingeleitet. Bei der gezeigten Ausführungsform erfolgt die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, indem die Steuerungseinrichtung 14 zunächst das Vorliegen der Möglichkeit zur Energierückgewinnung erkennt und anschließend über die Steuerleitungen 13 Signale an die Energiewandler 11 abgibt, um diese zu aktivieren. Nach der Aktivierung der Energiewandler 11, wird durch diese die Bewegungsenergie der sich drehenden Räder rückgewonnen und über die Leitungsmittel 12 in Form eines elektrischen Stromes zur Heizvorrichtung 4 weitergeleitet, wo sie entsprechend den dargestellten Pfeilen eingeleitet und zur Aufheizung des Abgases 6 in Wärme umgewandelt wird. Die Energieumwandler 11 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als mitlaufende Generatoren ausgebildet, die fortlaufend an die Räder 10 angekoppelt sind. Sie können dabei beispielsweise so ausgelegt sein, dass sie im inaktivierten Zustand nahezu widerstandslos mit den Rädern mitdrehen und diese nicht abbremsen. Erst im Zeitpunkt ihrer Aktivierung kann ein geringer Erregerstrom auf die Generatoren aufgelegt werden, wodurch diese als Generatoren aktiviert werden und mit der Erzeugung von elektrischer Energie beginnen. Bei einer anderen Ausführungsform ist es durchaus auch möglich, die Generatoren fortwährend mitlaufen zu lassen, und nur im Falle einer Aktivierung den Leitungskontakt zu der Heizvorrichtung 4 herzustellen und damit einen Verbraucherkreis zu schließen.
  • Somit kann beispielsweise eine einfache Steuerung wahlweise durch der Zuschaltung des Verbrauchers in Form der Heizvorrichtung 4 oder durch Anlegen eines Erregerstroms an die Generatoren erfolgen.
  • In 3 ist nun eine Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug 1 dargestellt, bei dem das Antriebsmittel 2 wiederum als Verbrennungsmotor 5 ausgelegt ist. Zusätzlich ist an einer Vorderachse 15 des Kraftfahrzeuges 1 als Energiewandler 11 ein Elektromotor 16 angeordnet. Der Aufbau des Katalysators 7 entspricht dem des zuvor im Zusammenhang mit den 1 und 2 beschriebenen Katalysators 7. Bei dieser Ausführungsform ist die Steuerungseinrichtung wiederum über eine Steuerleitung 13 mit dem Verbrennungsmotor 5 verbunden und kann so Messwerte und Parameter von diesem erfassen. Zusätzlich ist die Steuerungseinrichtung 14 über Leitungsmittel 12 sowohl mit dem Elektromotor 16 als auch mit der Heizvorrichtung 14 verbunden. Wird nun durch die Steuerungseinrichtung 14 eine Möglichkeit zur Energierückgewinnung erfasst, so aktiviert sie den Elektromotor 16 als Energiewandler 11, so dass dieser über das Leitungsmittel 12 Energie in Form eines elektrischen Stromes bereitstellt, der durch die Steuerungseinrichtung 14 an die Heizvorrichtung 4 weitergeleitet wird und dort zur Aufheizung des durch die Abgasanlage 3 durchströmenden Abgases 6 genutzt wird. Das gezeigte Fahrzeug entspricht dabei im Wesentlichen einem so genannten Hybrid-Fahrzeug, bei dem die Antriebsenergie zunächst in einem Verbrennungsmotor erzeugt und teilweise direkt von diesem auf die Räder 10 übertragen wird. In anderen Fahrzuständen wird die durch den Verbrennungsmotor 5 erzeugte Energie zwischengespeichert und anschließend über den Elektromotor 16 an die Räder 10 übertragen. Bei ei nem solchen Hybrid-Fahrzeug kann die vorliegende Erfindung, wie zuvor gezeigt, ebenfalls in vorteilhafter Weise angewandt werden.
  • In 4 ist nun eine Draufsicht auf eine weitere mögliche Ausführungsform eines Kraftfahrzeuges 1 dargestellt, welches zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Auch hierbei ist das Antriebsmittel 2 wiederum als Verbrennungsmotor 5 ausgeführt. Sowohl an der Vorderachse 15 als auch an einer Hinterachse 17 befindet sich jeweils ein Elektromotor 16. Beide Elektromotoren 16 sind als Energieumwandler 11 nutzbar. Im Unterschied zu der in 3 gezeigten Ausführungsform, kann die Steuerungseinrichtung 14 damit im Falle der Energierückgewinnung elektrische Energie von zwei Antriebsachsen 15, 17 erhalten. Darüber hinaus verfügt dieses Ausführungsbeispiel aber auch noch über einen Energiespeicher 18, der mit mehreren so genannten Superkondensatoren ausgebildet ist. Die Steuerungseinrichtung 14 kann damit besonders gut an komplexe Fahrzustände und Fahrzeugzustände, insbesondere Zustände des elektrischen Systems, angepasst werden. So ist es beispielsweise möglich, die von den Elektromotoren 16 bereitgestellte elektrische Energie, welche im Falle der Energierückgewinnung anfällt, wahlweise in die Heizvorrichtung 4 oder zur Zwischenspeicherung in den Energiespeicher 18 einzuleiten. Wird der Zustand der Energierückgewinnung dann beendet, und von den Energiewandlern 11 keine weitere elektrische Energie mehr bereitgestellt, so kann die in den Superkondensatoren gespeicherte Energie des Zwischenspeichers 18 wahlweise zum Antrieb der Elektromotoren 16 oder zur Aufheizung der Heizvorrichtung 4 verwendet werden. Bei einer Aufheizung der Heizvorrichtung 4 ist es dann möglich bei einem sich beispielsweise anschließenden Volllastbetrieb des Verbrennungsmotors 5 anfallende Abgase ohne zeitliche Verzögerung bei hohen Temperaturen besonders wirksam zu reinigen. Die Abgasanlage 3 und insbesondere der Katalysator 7 kann so mittels der im Energiespeicher 18 zwischengespeicherten Energie bzw. der durch die Energiewandler 11 bereitgestellten Energie unmittelbar bei einem erneuten Anfall von Abgasen wieder seine volle Wirkung entfalten und muss nicht erst zunächst aufgeheizt werden, wozu ansonsten zusätzliche externe Heizenergie oder ein längerer Zeitraum mit heißen Abgasen erforderlich wäre, in dem dann aber nur eine teilweise oder schlechte Abgasreinigung erreicht wird. Dabei wird, wie mit den beiden Leitungsmitteln 12 angedeutet, die rückgewonnenen Energie parallel den Energiespeichern 18 und der Heizvorrichtung 4 zugeführt.
  • Im Übrigen ist die vorliegende Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen bzw. Ausführungsbeispiele beschränkt. Im Rahmen der Erfindung ist es durchaus möglich, die dargestellten Anordnungen von Energiewandlern, Steuerungseinrichtungen und Heizvorrichtungen innerhalb der Abgasanlage in zahlreichen Varianten auszubilden ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen. So kann beispielsweise anstelle der einen Heizvorrichtung eine Vielzahl von Heizvorrichtungen zur Anwendung kommen. Darüber hinaus können, wie auch bereits angedeutet, unterschiedliche Anzahlen von Energieumwandlern 11 und Energiespeichern 18, sowie unterschiedlichte Arten von Verbrauchern, durch die Steuerungseinrichtung 14 Berücksichtigung finden.
  • 1
    Kraftfahrzeug
    2
    Antriebsmittel
    3
    Abgasanlage
    4
    Heizvorrichtung
    5
    Verbrennungsmotor
    6
    Abgas
    7
    Katalysator
    8
    Fahrzeugrückseite
    9
    Wabenkörper
    10
    Rad
    11
    Energiewandler
    12
    Leitungsmittel
    13
    Steuerleitung
    14
    Steuerungseinrichtung
    15
    Vorderachse
    16
    Elektromotor
    17
    Hinterachse
    18
    Energiespeicher

Claims (8)

  1. Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges (1), das als Komponenten ein Antriebsmittel (2), eine Abgasanlage (3) für Abgase (6) des Antriebsmittels (2) mit wenigstens einer Heizvorrichtung (4) sowie wenigstens einen Energiewandler (11) aufweist, umfassend zumindest die folgenden Schritte: (a) Erfassen einer Möglichkeit zur Energierückgewinnung, (b) Aktivieren des wenigstens einen Energiewandlers (11), (c) Zuführen der von dem wenigstens einen Energiewandler (11) rückgewonnenen Energie zu der Heizvorrichtung (4), (d) Betreiben der Heizvorrichtung (4) zur Aufheizung des Abgases (6) mit der rückgewonnenen Energie, und (e) Erfassen eines Endes der Möglichkeit zur Energierückgewinnung, wonach der Energiewandler (11) deaktiviert und die Bereitstellung der rückgewonnenen Energie beendet wird.
  2. Verfahren nach dem vorhergehenden Patentanspruch, wobei dieses wenigstens bei einer Teillast des Antriebsmittels (2) oder unterhalb einer Abgasmindesttemperatur ausgeführt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Schritte (a) bis (e) von einer mit den Komponenten verbundenen Steuerungseinrichtung (14) ausgeführt werden.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei durch eine Steuerungseinrichtung (14) fortlaufend zumindest eine Energieaufnahmefähigkeit oder eine Energieabgabefähigkeit wenigstens eines Energiespeichers (18) oder eines Verbrauchers (4) überwacht wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei Schritt (b) mittels wenigstens eines Elektromotors (16) oder Generators ausgeführt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei zur Durchführung des Schrittes (d) als Heizvorrichtung (4) wenigstens ein elektrisch beheizbarer Wabenkörper (9) eingesetzt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei während des Schrittes (d) ein Abgasmassenstrom zumindest teilweise rückgeführt wird.
  8. Kraftfahrzeug (1) umfassend wenigstens ein Antriebsmittel (2) und eine Abgasanlage (3) mit wenigstens einer regelbaren und mit Abgas in Kontakt bringbaren Heizvorrichtung (4), bei dem zumindest die Heizvorrichtung (4) mit einer Steuerungseinrichtung (14) verbunden ist, die zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche eingerichtet ist.
DE102007028915A 2007-02-06 2007-06-22 Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges mit einer Abgas-Heizvorrichtung Withdrawn DE102007028915A1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007028915A DE102007028915A1 (de) 2007-06-22 2007-06-22 Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges mit einer Abgas-Heizvorrichtung
JP2009547629A JP2010518301A (ja) 2007-02-06 2008-01-17 排気ガス加熱装置を有する自動車の動作方法
PCT/EP2008/050476 WO2008095752A1 (de) 2007-02-06 2008-01-17 Verfahren zum betrieb eines kraftfahrzeuges mit einer abgas-heizvorrichtung
EP08701538A EP2115280A1 (de) 2007-02-06 2008-01-17 Verfahren zum betrieb eines kraftfahrzeuges mit einer abgas-heizvorrichtung
US12/536,570 US20100037609A1 (en) 2007-02-06 2009-08-06 Motor Vehicle and Method for Operating a Motor Vehicle with an Exhaust-Gas Heating Apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007028915A DE102007028915A1 (de) 2007-06-22 2007-06-22 Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges mit einer Abgas-Heizvorrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102007028915A1 true DE102007028915A1 (de) 2008-12-24

Family

ID=40030796

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102007028915A Withdrawn DE102007028915A1 (de) 2007-02-06 2007-06-22 Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges mit einer Abgas-Heizvorrichtung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102007028915A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010013990A1 (de) * 2010-04-07 2011-10-13 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Verfahren und Abgasbehandlungsvorrichtung zur Regeneration einer Abgasreinigungskomponente
DE102016216492A1 (de) 2016-09-01 2018-03-01 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erwärmung einer Komponente eines Abgas-strangs eines Fahrzeugs
DE102021128553B3 (de) 2021-11-03 2023-02-09 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US345761A (en) * 1886-07-20 Screw-propeller
DE10127782A1 (de) * 2000-06-15 2002-01-03 Toyota Motor Co Ltd Heizgerät für eine Brennkraftmaschine und Verfahren zum Steuern des Geräts

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US345761A (en) * 1886-07-20 Screw-propeller
DE10127782A1 (de) * 2000-06-15 2002-01-03 Toyota Motor Co Ltd Heizgerät für eine Brennkraftmaschine und Verfahren zum Steuern des Geräts

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010013990A1 (de) * 2010-04-07 2011-10-13 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Verfahren und Abgasbehandlungsvorrichtung zur Regeneration einer Abgasreinigungskomponente
US9518493B2 (en) 2010-04-07 2016-12-13 Emitec Gesellschaft Fuer Emissionstechnologie Mbh Method and exhaust-gas treatment device for regenerating an exhaust-gas purification component and motor vehicle having the exhaust-gas treatment device
DE102016216492A1 (de) 2016-09-01 2018-03-01 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erwärmung einer Komponente eines Abgas-strangs eines Fahrzeugs
DE102021128553B3 (de) 2021-11-03 2023-02-09 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2556222B1 (de) Verfahren und abgasbehandlungsvorrichtung zur regeneration einer abgasreinigungskomponente
DE112008000975B4 (de) Abgasreinigungsvorrichtung für Verbrennungsmotor
DE102008025025B4 (de) Hybridfahrzeug mit verlängerter Möglichkeit eines regenerativen Bremsens
DE102012209202B4 (de) Verfahren zum Beheizen eines Katalysators für ein Kraftfahrzeug
DE102005057457A1 (de) Selbstregelndes Regenerationssystem für eine Arbeitsmaschine
DE102006001201B4 (de) Verfahren zur Steuerung eines Batterieladungsvorgangs
EP1744924B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betreiben eines hybridfahrzeugs
EP2553227B1 (de) Verfahren zum betrieb einer abgasbehandlungsvorrichtung
DE102013214275B4 (de) Abgasbehandlungssystem für ein fahrzeug mit elektrisch beheiztem katalysator
DE102008039350A1 (de) Verfahren zum Regenerieren einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung
DE102014220860A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs und Hybridfahrzeug
DE112018004701T5 (de) Steuervorrichtung und steuerverfahren für ein abgasreinigungssystem in einem fahrzeug
DE102005057456A1 (de) Regenerations-Managementsystem für eine Arbeitsmaschine
DE102015003839B4 (de) Verfahren und System zum Wärmemanagement bei selektiver katalytischer Reduktion
WO2005000617A1 (de) Hybridfahrzeug und verfahren zum betrieb eines hybridfahrzeugs
EP2855869A1 (de) Verfahren zum betrieb einer abgasanlage
WO2008119589A1 (de) Verfahren zum betreiben eines hybridantriebes eines fahrzeugs
EP2115280A1 (de) Verfahren zum betrieb eines kraftfahrzeuges mit einer abgas-heizvorrichtung
EP2404042B1 (de) Verfahren zum betrieb einer vorrichtung zur reinigung von abgas mit einem heizapparat
DE10042524A1 (de) Spannungsversorgungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug
DE102013209837A1 (de) Rekuperationsanordnung mit Steuereinheit
DE102007028915A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges mit einer Abgas-Heizvorrichtung
DE102016001792A1 (de) Partikelsammelsystem und Partikelsammelvorrichtung
DE102012218119A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs
DE112014005060T5 (de) Hybridfahrzeug, Steuerungsverfahren für Hybridfahrzeug, und Steuerung für Hybridfahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8139 Disposal/non-payment of the annual fee