DE102009042996A1 - Kraftfahrzeug mit Abgastemperaturanhebung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Einrichtung zum Erzeugen elektrischen Stroms durch Wiedergewinnen von Bremsenergie und einem Abgasstrang zum Freisetzen von Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs, wobei der Abgasstrang eine elektrische Heizung (H1, H2) zum Erhöhen einer Temperatur der Abgase aufweist, wobei die elektrische Heizung (H1, H2) wenigstens teilweise mit Strom betrieben wird, der durch Rückgewinnung von Bremsenergie erzeugt ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit einer Einrichtung zum Erzeugen elektrischen Stroms durch Wiedergewinnen von Bremsenergie und einem Abgasstrang zum Freisetzen von Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs.
  • Als Kraftfahrzeuge werden brennstoffgetriebene Fahrzeuge aller Art angesehen, insbesondere solche mit Diesel- oder Benzinmotor. Die Wiedergewinnung von Bremsenergie bei Kraftfahrzeugen ist bekannt. Üblicherweise zeigen solche Kraftfahrzeuge Abgasstränge, die beispielsweise einen NOX-Katalysator und/oder einen (Diesel-)partikelfilter aufweisen.
  • Im Hinblick auf den Betrieb eines Dieselpartikelfilters bzw. eines Katalysators ist festzustellen, dass eine erhöhte Abgastemperatur für deren Funktionalitäten vorteilhaft ist. So ist es bei einem Dieselpartikelfilter notwendig, in bestimmten Abständen aufgefangene Russpartikel abzubrennen. Für diesen Zweck wird zusätzlicher Kraftstoff im Abgassystem verbrannt, um die erforderliche Verbrennungstemperatur zu erreichen. Bei Katalysatoren bewirkt eine Erhöhung der Abgastemperatur gerade in einem Teillastbereich des NOX-Katalysators eine Reduzierung ausgestoßener schädlicher Treibhausgase.
  • Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug anzugeben, bei dem in energiesparender Weise eine Anhebung der Abgastemperatur erzielbar ist.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Abgasstrang eine elektrische Heizung zum Erhöhen einer Temperatur der Abgase aufweist, wobei die elektrische Heizung wenigstens teilweise mit Strom betrieben wird, der durch Rückgewinnung von Bremsenergie erzeugt ist.
  • Selbstverständlich kann die elektrische Heizung auch ausschließlich mit Energie betrieben werden, die aus rückgewonnener Bremsenergie stammt.
  • Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass für die Erhöhung der Abgastemperatur keine zusätzlichen Energiequellen genutzt werden müssen. Die verwendete Energie ist vorzugsweise ausschließlich bei Bremsvorgängen gewonnene elektrische Energie, die beispielsweise mit Hilfe des Antriebsmotors im Generatorbetrieb erzeugt wird.
  • Der Abgasstrang kann bevorzugt einen Partikelfilter umfassen, wobei die elektrische Heizung vor dem oder im Bereich des Partikelfilter(s) angeordnet ist. Die erzeugte Wärme bewirkt im Partikelfilter ein Verbrennen abgeschiedener Russpartikel.
  • Der Abgasstrang kann ggf. zusätzlich zu dem Partikelfilter einen NOX-Katalysator umfassen, wobei die elektrische Heizung dann vor dem oder im Bereich des Katalysator(s) angeordnet ist. Dann kann die elektrische Heizung bewirken, dass die Abgastemperatur derart angehoben wird, dass eine untere kritische Reaktionstemperatur im Teillastbereich des Katalysators überschritten wird. Auf diese Weise kann ein für den Katalysator vorgesehenes Reduktionsmittel länger eingesetzt werden.
  • Bevorzugt ist ein Energiespeicher zum Speichern des durch Wiedergewinnen von Bremsenergie erzeugten elektrischen Stroms und eine Steuereinrichtung für den Energiespeicher vorgesehen, wobei die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass der elektrischen Heizung nach Abschluss eines Bremsvorgangs elektrische Energie aus dem Energiespeicher zugeführt wird. Dies ermöglicht es, dass unmittelbar nach Abschluss eines Bremsvorgangs die Abgastemperatur mit Hilfe der elektrischen Heizung angehoben wird, was positive Eigenschaften sowohl auf das Abbrennen von Dieselpartikeln in dem Dieselpartikelfilter als auch auf den Betrieb eines Katalysators haben kann.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Abgasstrangs eines Kraftfahrzeugs.
  • Bei einem Kraftfahrzeug, bei dem es sich beispielsweise um ein Schienenfahrzeug handeln kann, ist für den Antrieb ein Dieselmotor M vorgesehen. Der Abgasstrang umfasst sowohl einen Dieselpartikelfilter P als auch einen NOX-Katalysator K.
  • Das Kraftfahrzeug ist außerdem mit einer Einrichtung zur Wiedergewinnung von Bremsenergie ausgestattet. Dazu erzeugt ein Elektromotor G im generatorischen Betrieb beim Bremsen elektrischen Strom, der entweder in einem Energiespeicher S gespeichert oder unmittelbar einer elektrischen Heizung zugeführt wird, die zur Erhöhung der Abgastemperatur dient.
  • Sowohl dem Dieselpartikelfilter P als auch dem NOX-Katalysator K ist eine elektrische Heizung H1, H2 zugeordnet, so dass die beiden vorgesehenen elektrischen Heizungen in Bezug auf den Energiespeicher bzw. den Generator einzeln oder wie in der Figur parallel geschaltet sind. Die Heizungen H1, H2 sind außen an Leitungsabschnitten des Abgasstrangs angeordnet. Alternativ können sie auch innerhalb der Leitungsabschnitte vorgesehen sein.
  • Eine Erhöhung der Abgastemperatur im Abgasstrang, insbesondere vor dem Partikelfilter P bzw. dem NOX-Katalysator K, bewirkt, dass das Abgas im Partikelfilter P soweit erhitzt wird, dass eingelagerte Partikel im Filter P abbrennen.
  • Sollte der Filter P noch nicht derart verunreinigt sein, dass ein Abbrennen der Partikel erforderlich ist, kann die Abgastemperatur im NOX-Katalysator K über die untere kritische Reaktionstemperatur im Teillastbereich angehoben werden, damit das NOX-Reduktionsmittel länger eingesetzt werden kann.
  • In dieser Weise kann bisher ungenutzte Fahrzeugbremsenergie zum Reinigen des Dieselpartikelfilters P herangezogen werden, ohne dass zusätzlicher Kraftstoff benötigt wird. Dies wäre der Fall, wenn die erforderliche Temperatur zum Abbrennen des Dieselpartikelfilters P durch zusätzlichen Kraftstoffverbrauch herbeigeführt werden müsste. Durch die Möglichkeit, des öfteren eine Partikelfilterregeneration ohne Kraftstoffkosten durchzuführen, kann Abgasgegendruck des Partikelfilters P kontinuierlich niedrig gehalten werden, was wiederum eine weitere Energieeinsparung während des Betriebs des Kraftfahrzeugs bedeutet. Die CO2- und Abgasbilanz des Kraftfahrzeugs kann durch den geringeren Kraftstoffverbrauch verbessert werden. Der Aufbau einer elektrischen Abgasheizung ist mechanisch einfach und wenig wartungsintensiv.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass bei Einsatz des Energiespeichers S der Heizvorgang nicht zwingend nach einem abgeschlossenen Bremsvorgang stattfinden muss. Vielmehr liegt es im Belieben des Motor- und Abgasmanagements, einen Zeitpunkt festzulegen, bei dem eine gezielte Erhöhung der Abgastemperatur förderlich ist.
  • Bei anderen brennstoffgetriebenen Fahrzeugen mit zugehörigen Katalysatoren und/oder Partikelfiltern kann in analoger Weise vorgegangen werden, wie oben anhand eines Fahrzeugs mit Dieselantrieb dargestellt ist.

Claims (5)

  1. Kraftfahrzeug mit einer Einrichtung zum Erzeugen elektrischen Stroms durch Wiedergewinnen von Bremsenergie und einem Abgasstrang zum Freisetzen von Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasstrang eine elektrische Heizung (H1, H2) zum Erhöhen einer Temperatur der Abgase aufweist, wobei die elektrische Heizung (H1, H2) wenigstens teilweise mit Strom betrieben wird, der durch Rückgewinnung von Bremsenergie erzeugt ist.
  2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasstrang einen Partikelfilter (P) umfasst und die elektrische Heizung (H1) vor dem oder im Bereich des Partikelfilter(s) (P) angeordnet ist.
  3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasstrang einen NOX-Katalysator (K) umfasst und die elektrische Heizung (H2) vor dem oder im Bereich des Katalysator(s) angeordnet ist.
  4. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Energiespeicher (S) zum Speichern des durch Wiedergewinnen von Bremsenergie erzeugten elektrischen Stroms und eine Steuereinrichtung für den Energiespeicher vorgesehen sind, wobei die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass der elektrischen Heizung (H1, H2) während oder nach Abschluss eines Bremsvorgangs elektrische Energie aus dem Energiespeicher (S) zugeführt wird.
  5. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Heizung (H1, H2) außen an einem Leitungsabschnitt des Abgasstrangs angeordnet ist.
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