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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren und ein System zum Heizen eines Fahrzeuginnenraums und betrifft insbesondere, aber nicht ausschließlich ein Verfahren und System zum Heizen eines Fahrzeuginnenraums, das das Einstellen einer Stellung einer Drosselklappe zum Verringern des Massenflusses von Umgebungsluft in einen Verbrennungsmotor umfasst.
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Die Verbesserung der Verbrennungseffizienz und die Verringerung der Motorreibung in Dieselmotoren, um geringe Emission und verbesserte Kraftstoff-Wirtschaftlichkeit zu erzielen, hat zu einer Verringerung der Wärmemenge geführt, die auf das Motorkühlmittel übertragen wird. Eine unerwünschte Auswirkung davon ist, dass bei niedrigen Umgebungstemperaturen die Wärmemenge, die zur Erwärmung des Fahrzeuginnenraums zur Verfügung steht, ebenfalls reduziert wurde. Elektrische Zuheizer sind eine Teillösung, denn in der neuesten Fahrzeuggeneration haben diese ihre maximalen praktischen Grenzen erreicht.
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Zurzeit sind die hauptsächlichen, in Pkws verwendeten Zuheizsysteme: das Hinzufügen eines elektrischen Heizelements in der Heizeinheit (typischerweise ein elektrisches Widerstandsheizelement, das 2 kW elektrische Leistung verbraucht und eine größere Lichtmaschine erforderlich macht), kraftstoffbetriebene Heizer (verwendet ein geheiztes Element, um Kraftstoff im Wärmetauscher im Kühlkreislauf zu verbrennen) oder einen Blockheizer (der erfordert, dass das Fahrzeug an eine externe Energieversorgung angeschlossen wird).
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Weiterhin ist Citroën dafür bekannt, Nacheinspritzungs-Kraftstoffstrategien und ein Abgaswärmerückgewinnungssystem zu verwenden, um die Leistungsfähigkeit von deren Heizungen zu verbessern (siehe zum Beispiel
EP2055515 ). Allerdings macht dies zusätzliches Material erforderlich und erzeugt Kosten in Form von zusätzlichem Kraftstoffverbrauch. Weiterhin führen die Nacheinspritzungs-Kraftstoffstrategien auch zu erhöhtem Kraftstoffverlust in das Motoröl, und bei tiefen Umgebungstemperaturen findet keine Ölverdünnungserholung durch Verdampfung statt, wodurch das Ölwechselintervall wesentlich verkürzt wird.
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Die vorliegende Offenbarung strebt eine Behandlung dieser Probleme an.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Heizen eines Fahrzeuginnenraums eines Fahrzeugs bereitgestellt, wobei das Fahrzeug umfasst: einen Verbrennungsmotor, eine zum Verändern einer Luftmassenflussrate in den Verbrennungsmotor ausgelegte Drosselklappe und eine Innenraumheizvorrichtung, die dafür ausgelegt ist, Wärme von einem Verbrennungsmotor zu dem Fahrzeuginnenraum zu übertragen; wobei das Verfahren umfasst:
Bestimmen, ob zusätzliche Innenraumheizung erforderlich ist; und
Einstellen der Drosselklappenstellung, um die Luftmassenflussrate in den Verbrennungsmotor zu verringern, um eine mit dem Verbrennungsmotor verbundene Temperatur zu erhöhen und dadurch die durch die Innenraumheizvorrichtung in den Innenraum übertragene Wärme zu erhöhen.
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Bestimmen, ob zusätzliche Innenraumheizung erforderlich sein kann, kann das Messen der Umgebungstemperatur und/oder der Innenraumtemperatur umfassen.
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Es kann dann aufgrund der gemessenen Umgebungstemperatur und/oder der Innenraumtemperatur bestimmt werden, ob zusätzliche Innenraumheizung erforderlich ist.
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Das Fahrzeug kann ferner einen Kühlkreislauf umfassen, der dafür ausgelegt ist, den Verbrennungsmotor zu kühlen. Der Kühlkreislauf kann Wärme für den Fahrzeuginnenraum bereitstellen. Das Verfahren kann ferner das Erhöhen der mit dem Verbrennungsmotor verbundenen Temperatur umfassen und das Erhöhen der Wärmeübertragung zu dem Kühlkreislauf und somit zum Fahrzeuginnenraum. Die Temperatur des Kühlmittels im Kühlkreislauf kann ebenfalls gemessen werden. Die gemessene Kühlmitteltemperatur kann verwendet werden, um zu bestimmen, ob zusätzliche Innenraumheizung erforderlich ist.
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Das Verfahren kann ferner eine Bestimmung einer gewünschten Luftmassenflussrate in den Verbrennungsmotor umfassen. Die gewünschte Luftmassenflussrate kann verringert werden, wenn bestimmt wird, dass zusätzliche Innenraumheizung erforderlich sein kann.
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Das Verfahren kann ferner eine Bestimmung einer gewünschten Luftmassenflussrate in den Verbrennungsmotor umfassen. Die Luftmassenflussrate in den Verbrennungsmotor kann gemessen werden. Die Stellung der Drosselklappe kann eingestellt werden, um die gewünschte Luftmassenflussrate zu erhalten, zum Beispiel in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der gemessenen Luftmassenflussrate und der gewünschten Luftmassenflussrate.
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Das Fahrzeug kann ferner eine Abgasrückführungsschleife umfassen, die dafür ausgelegt ist, selektiv Abgase des Verbrennungsmotors zu einem Einlass des Verbrennungsmotors zurückzuführen.
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Das Verfahren kann ferner umfassen, den Fluss von Abgasen durch die Abgasrückführungsschleife zu verhindern, zum Beispiel während der Einstellung der Drosselklappenstellung, um die zum Fahrzeuginnenraum übertragene Wärme zu erhöhen. Der Verbrennungsmotor kann eine Mehrzahl von Betriebsarten aufweisen, und das Verfahren kann den Betrieb in einer der Betriebsarten umfassen. Zum Beispiel kann das obenerwähnte Verfahren in einer Betriebsart ausgeführt werden, in der die Abgasrückführungsflussrate auf null gesetzt ist.
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Alternativ kann das Verfahren ferner umfassen, den Fluss von Abgasen durch die Abgasrückführungsschleife zuzulassen, zum Beispiel während der Einstellung der Drosselklappenstellung, um die zum Fahrzeuginnenraum übertragene Wärme zu erhöhen.
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Falls bestimmt wird, dass Abgasrückführung wünschenswert sein kann, kann das Verfahren ferner das Beenden der Einstellung der Drosselklappenstellung, um die zum Fahrzeuginnenraum übertragene Wärme zu erhöhen, umfassen.
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Das Verfahren kann ferner das Bestimmen, dass zusätzliche Innenraumheizung nicht mehr erforderlich ist, umfassen und das Einstellen der Drosselklappenstellung beenden. Bestimmen, dass zusätzliche Innenraumheizung nicht mehr erforderlich ist, kann das Messen der Umgebungstemperatur und/oder der Innenraumtemperatur umfassen. Die zusätzliche Innenraumheizung kann gestoppt werden, wenn die Umgebungstemperatur und/oder die Innenraumtemperatur einen jeweiligen Schwellenwert erreichen.
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Gemäß eines zweiten Aspekts der vorliegenden Offenbarung wird ein System zum Heizen eines Fahrzeuginnenraums eines Fahrzeugs bereitgestellt, wobei das Fahrzeug umfasst: einen Verbrennungsmotor, eine zum Verändern einer Luftmassenflussrate in den Verbrennungsmotor ausgelegten Drosselklappe und eine Innenraumheizvorrichtung, die dafür ausgelegt ist, Wärme von einem Verbrennungsmotor zu dem Fahrzeuginnenraum zu übertragen; wobei das System eine oder mehrere Steuereinheiten, zum Beispiel Module umfasst, die ausgelegt sind zum Bestimmen, ob zusätzliche Innenraumheizung erforderlich ist; und
Einstellen der Drosselklappenstellung, um die Luftmassenflussrate in den Verbrennungsmotor zu verringern, um eine mit dem Verbrennungsmotor verbundene Temperatur zu erhöhen und dadurch die durch die Innenraumheizvorrichtung in den Innenraum übertragene Wärme zu erhöhen.
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Die eine oder die mehreren Steuereinheiten können ferner ausgelegt sein, irgendeines der obenerwähnten Verfahren auszuführen. Ein Motorsteuergerät kann zumindest teilweise die obenerwähnten Steuereinheiten umfassen.
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Der Verbrennungsmotor kann einen Dieselmotor umfassen.
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Die Erfindung stellt ebenfalls Software wie ein Computerprogramm oder ein Computerprogrammprodukt zur Ausführung eines der hier beschriebenen Verfahren bereit, und ein computerlesbares Speichermedium, auf dem ein Programm zur Ausführung eines der hier beschriebenen Verfahren gespeichert ist. Ein die Erfindung verkörperndes Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert sein, oder es könnte zum Beispiel in der Form eines Signals wie einem von einer Internet-Webseite bereitgestellten herunterladbaren Datensignal oder in irgendeiner anderen Form sein.
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Ein Fahrzeug oder Motor kann das obenerwähnte System zum Heizen des Fahrzeuginnenraums eines Fahrzeugs umfassen.
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Die Figuren zeigen:
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1 eine schematische Ansicht eines Luftwegs durch einen Verbrennungsmotor zeigt;
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2 ein Verfahren zum Heizen eines Fahrzeuginnenraums eines Fahrzeugs gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
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3 ein System zum Heizen eines Fahrzeuginnenraums eines Fahrzeugs gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt.
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Bezugnehmend auf 1 ist ein typischer Luftweg für einen Verbrennungsmotor 10 eines Fahrzeugs beschrieben. Ein oder mehrere Sensoren 12 können in dem Luftflussweg bereitgestellt sein. Zum Beispiel können ein Luftmassenflussratensensor 12a und/oder ein Lufttemperatursensor 12b im Luftflussweg bereitgestellt sein. Die Luft kann durch einen Verdichter 14a eines Turboladers 14 durchgehen. Der Turbolader kann die Motorleistungsabgabe verbessern und die Emissionen verringern. Typischerweise ist der Turbolader 14 mit einer abgasgetriebenen Turbine 14b versehen, die den auf derselben Welle montierten Verdichter 14a antreibt. Ein optionaler Ladeluftkühler 16 kann stromabwärts vom Turbolader-Verdichter 14a bereitgestellt sein, zum Beispiel, um die Dichte der in den Verbrennungsmotor 10 eintretenden Luft weiter zu erhöhen. Die Luft kann den Verbrennungsmotor 10 über eine Drosselklappe 18 erreichen, die dafür ausgelegt ist, den Luftmassenfluss in den Verbrennungsmotor zu verändern. In einem besonderen Beispiel der vorliegenden Offenbarung umfasst der Verbrennungsmotor 10 einen Dieselmotor.
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Die den Verbrennungsmotor 10 verlassenden Abgase können durch die Turbine 14b des Turboladers durchgehen. Eines oder mehrere Abgasbehandlungsmodule 20 können bereitgestellt sein, zum Beispiel, um Emissionen vom Motorauspuff zu verringern. Die Abgasbehandlungsmodule 20 können einen Oxidationskatalysator 20a, zum Beispiel einen Diesel-Oxidationskatalysator, und/oder einen Partikelfilter 20b, zum Beispiel einen Diesel-Partikelfilter, umfassen.
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Eine Abgasrückführungsschleife 22, die dafür ausgelegt ist, selektiv Abgase des Verbrennungsmotors 10 zu dem Verbrennungsmotor zurückzuführen, kann ebenfalls bereitgestellt sein. Die Abgasrückführungsschleife 22 kann ein Rückführungsventil 24, das die Menge der Rückführung steuern kann, umfassen. Zusätzlich kann ein Abgaskühler 26 in der Abgasrückführungsschleife 22 bereitgestellt sein. Eine Kühlerumgehungsleitung mit einem Umgehungsventil 30 kann parallel zum Abgaskühler 26 bereitgestellt sein, so dass der Kühler 26 selektiv umgangen werden kann.
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Obwohl es in 1 nicht gezeigt ist, kann eine Innenraumheizvorrichtung ebenso bereitgestellt sein. Die Innenraumheizvorrichtung kann dafür ausgelegt sein, Wärme vom Verbrennungsmotor zum Fahrzeuginnenraum zu übertragen. Ein Kühlkreislauf (auch nicht gezeigt), der dafür ausgelegt ist, den Verbrennungsmotor 10 zu kühlen, kann ebenso bereitgestellt sein. Der Kühlkreislauf kann Wärme zum Fahrzeuginnenraum bereitstellen, zum Beispiel über die Innenraumheizvorrichtung.
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Bezugnehmend auf 2 und 3 bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren 100 und/oder ein System 200 zum Heizen eines Fahrzeuginnenraums eines Fahrzeugs. Passagiere des Fahrzeugs können sich im Fahrzeuginnenraum aufhalten, wenn das Fahrzeug in Gebrauch ist. Wie in 2 dargestellt ist, umfasst das Verfahren 100 einen ersten Schritt 110 des Bestimmens, ob zusätzliche Innenraumheizung erforderlich ist. Das Verfahren 100 umfasst ferner einen zweiten Schritt 120 der Verringerung der Massenflussrate von Umgebungsluft in den Verbrennungsmotor 10. Die Verringerung der Luftmassenflussrate kann durch Einstellung der Drosselklappenstellung 18 erreicht werden, um die Massenflussrate von Umgebungsluft in den Verbrennungsmotor 10 zu verringern. Als ein Ergebnis kann eine mit dem Verbrennungsmotor verbundene Temperatur erhöht werden, und mehr Wärme kann über die Innenraumheizvorrichtung zum Fahrzeuginnenraum übertragen werden. Wenn in dem ersten Schritt 110 bestimmt wird, dass zusätzliche Innenraumheizung erforderlich sein kann, kann der zweite Schritt 120 ausgeführt werden, um die zusätzliche erforderliche Wärme bereitzustellen.
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Der erste Schritt 110 des Bestimmens, ob zusätzliche Innenraumheizung erforderlich sein kann, kann das Messen der Umgebungstemperatur, zum Beispiel durch den Sensor 12b, umfassen. Der erste Schritt 110 kann zusätzlich oder alternativ das Messen der Innenraumtemperatur umfassen, zum Beispiel durch einen Temperatursensor im Fahrzeuginnenraum. Eine Heizungssteuerungseinstellung, die durch die Passagiere vorgenommen worden sein kann, kann ebenso bestimmen, ob Innenraumheizung und/oder zusätzliche Innenraumheizung erforderlich sind. Es kann dann basierend auf der gemessenen Umgebungstemperatur, der Innenraumtemperatur und/oder der Heizungssteuerungseinstellung bestimmt werden, ob zusätzliche Innenraumheizung erforderlich ist.
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Das Verfahren 100 kann ferner das Bestimmen einer gewünschten Luftmassenflussrate in den Verbrennungsmotor 10 umfassen. Die Luftmassenflussrate in den Verbrennungsmotor kann zum Beispiel von dem Sensor 12a gemessen werden. Die Stellung der Drosselklappe 18 kann eingestellt werden, um die gewünschte Luftmassenflussrate zu erhalten, zum Beispiel in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der gemessenen Luftmassenflussrate und der gewünschten Luftmassenflussrate. Auf diese Weise kann die Luftmassenflussrate in den Verbrennungsmotor in einer geschlossenen Schleife geregelt werden, zum Beispiel mit einem geschlossenen Schleifenregler. Eine Luftmassenflussrate, die mit den Motoranforderungen wie Drehmoment, Fahrbarkeit und Turboladerpumpgrenzen kompatibel ist, kann so erreicht werden.
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Wenn bestimmt wird, dass zusätzliche Innenraumheizung erforderlich sein kann, kann allerdings die gewünschte Luftmassenflussrate verringert werden, zum Beispiel um einen vorbestimmten Betrag. Die gewünschte Luftmassenflussrate kann um einen absoluten Betrag oder einen Bruchteil der vorherigen gewünschten Luftmassenflussrate verringert werden. Die Größe der Verringerung in der gewünschten Luftmassenflussrate kann Funktion der Umgebungs- und/oder Innenraumtemperatur sein. Allerdings sollte die gewünschte Luftmassenflussrate nicht unter eine minimale Luftmassenflussrate verringert werden. Es wird anerkannt werden, dass die Verringerung der Luftmassenflussrate durch Einstellung, zum Beispiel teilweises Schließen, der Drosselklappe 18 erreicht werden kann.
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Durch teilweises Schließen der Einlass-Drosselklappe 18 (die typischerweise während Normalbetriebs eines Dieselmotors zu 100% geöffnet ist) bei kalten Umgebungs- und Kühlmitteltemperaturen ist es möglich, den Fluss von kalter Luft in den Verbrennungsmotor zu verringern. Als ein Ergebnis wird die Temperatur des Verbrennungsmotors erhöht und die Übertragung von Wärme an den Kühlkreislauf und dadurch an den Fahrzeuginnenraum wird auch erhöht. In einem besonderen Beispiel hat dieses Verfahren eine Erhöhung der Wärmeübertragung zum Motor-Kühlmittel gezeigt und führt zu einer Erhöhung der Kühlmitteltemperatur um 10°C bis 20°C während eines typischen Fahrzyklus von 50–100 km/h bei einer Umgebungstemperatur von –18°C. Die resultierende Erhöhung der Motorkühlmitteltemperatur steht für die Innenraumheizvorrichtung zur verbesserten Innenraumerwärmung zur Verfügung.
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Das Verfahren 100 kann ferner umfassen, den Fluss von Abgasen durch die Abgasrückführungsschleife 22 zu verhindern, zum Beispiel während der Einstellung der Stellung der Drosselklappe 18, um die übertragene Wärme zum Fahrzeuginnenraum zu erhöhen. Wenn allerdings bestimmt wird, dass Abgasrückführung wünschenswert sein kann, kann das Verfahren 100 ferner das Beenden der Einstellung der Drosselklappenstellung, um die übertragene Wärme zum Fahrzeuginnenraum zu erhöhen, umfassen. Abgasrückführung kann in jedem Fall die Temperatur des Verbrennungsmotors und damit des Kühlmittels erhöhen, so dass das oben beschriebene Verfahren nicht erforderlich sein kann.
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Alternativ kann das Verfahren 100 ferner umfassen, den Fluss von Abgasen durch die Abgasrückführungsschleife 22 zuzulassen, zum Beispiel auch während der Einstellung der Drosselklappe 18, um die zum Fahrzeuginnenraum übertragene Wärme zu erhöhen.
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Der Verbrennungsmotor 10 kann eine Mehrzahl von Betriebsarten aufweisen, und das Verfahren kann den Betrieb in einer der Betriebsarten umfassen. Zum Beispiel kann das obenerwähnte Verfahren in einer Betriebsart ausgeführt werden, in der die Abgasrückführungsflussrate auf null gesetzt ist.
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Das Verfahren 100 kann ferner das Bestimmen, dass zusätzliche Innenraumheizung nicht mehr erforderlich ist, umfassen und das Einstellen der Drosselklappenstellung beenden. Bestimmen, dass zusätzliche Innenraumheizung nicht mehr erforderlich ist, kann das Messen der Umgebungstemperatur und/oder der Innenraumtemperatur und/oder Überwachung der Heizungsregelungseinstellung umfassen. Die zusätzliche Innenraumheizung kann gestoppt werden, wenn die Umgebungstemperatur und/oder die Innenraumtemperatur einen jeweiligen Schwellenwert erreichen oder wenn die Heizungsregelungseinstellung ausgeschaltet wird.
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Bezugnehmend auf 3 umfasst das System 200 zum Heizen eines Fahrzeuginnenraums eines Fahrzeugs eine oder mehrere Steuereinheiten mit einem ersten Modul 210, ausgelegt zum Bestimmen, ob zusätzliche Innenraumheizung erforderlich ist. Die Steuereinheiten umfassen ein zweites Modul 220, das dafür ausgelegt ist, die Stellung der Drosselklappe einzustellen, um die Massenflussrate der Umgebungsluft in den Verbrennungsmotor zu verringern, um eine mit dem Verbrennungsmotor verbundene Temperatur zu erhöhen und dadurch die durch die Innenraumheizvorrichtung in den Innenraum übertragene Wärme zu erhöhen. Es wird anerkannt werden, dass die eine oder die mehreren Steuereinheiten ferner Module umfassen können, die dafür ausgelegt sind, beliebige der obenerwähnten Verfahren auszuführen. Zum Beispiel können die Steuereinheiten bestimmen, in welcher der Betriebsarten der Verbrennungsmotor arbeitet. Es wird ebenfalls anerkannt werden, dass die Steuereinheiten bestehende Steuereinheiten umfassen können, die umprogrammiert worden sind, um beliebige der obenerwähnten Verfahren auszuführen.
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Das Verfahren und das System, die hier beschrieben wurden, erfordern kein zusätzliches Material und können demzufolge einfach mit wenig zusätzlichen Kosten eingesetzt werden. Das System kann ebenso in existierende Fahrzeuge nachgerüstet werden, wenn erforderlich. Die vorliegende Offenbarung stellt zusätzlich Innenraumheizung bereit, während die Nachteile von Nacheinspritzung, namentlich das zusätzliche Material, der zusätzliche Kraftstoffverbrauch und erhöhte Ölverdünnung vermieden werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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