DE102015201495A1

DE102015201495A1 - Abgaswärmerückgewinnungssteuervorrichtung

Info

Publication number: DE102015201495A1
Application number: DE102015201495.9A
Authority: DE
Inventors: c/o TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI Ishihata Takato; c/o TOYOTA JIDOSHA KABUSHI Hirata Yuichiro; c/o TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI Murata Toshio; c/o TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAI Takagaki Nakaya; c/o TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI K Komitsu Hideyuki; c/o TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAI Iriyama Yojiro; c/o TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI Wakatsuki Kazutoshi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-02-04
Filing date: 2015-01-29
Publication date: 2015-08-06
Also published as: CN104819070A; CA2880357A1; RU2585671C1; CA2880357C; CN104819070B; JP5987848B2; JP2015145663A; US9458751B2; US20150218998A1

Abstract

Eine Abgaswärmerückgewinnungssteuervorrichtung weit eine Wärmerückgewinnungseinstelleinheit zum Einstellen einer durch eine Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung (12) zurückgewonnenen Abgaswärmemenge und eine Steuereinheit (14) zum Steuern der Wärmerückgewinnungseinstelleinheit so, dass ein Gefrieren in einem Auspuffrohr verhindert oder unterdrückt wird, auf der Grundlage einer Fahrhistorie eines mit der Abgaswärmerückgewinnungssteuervorrichtung ausgestatteten Fahrzeugs, wenn das Gefrieren im Auspuffrohr vorhergesagt wird, auf.

Description

TECHNOLOGISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Technisches Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Abgaswärmerückgewinnungssteuervorrichtung zur Steuerung einer Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung zur Rückgewinnung von Abgaswärme eines Auspuffrohrs oder dergleichen.
2. Stand der Technik
Bei einer Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung die die Abgaswärme von einem Auspuffrohr oder dergleichen zurück gewinnt, kann durch die Rückgewinnung von Abgaswärme und somit durch die Kühlung des Abgases Kondenswasser entstehen. Das Kondenswasser kann zur Beschädigung einer Katalysatoreinheit zur Abgasreinigung, eines Schaltventils zum Schalten eines Abgasströmungskanals zu einer Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung, und dergleichen führen.
Daher schlägt die JP 2006-161593 A ein Abgaswärmerückgewinnungssystem vor, das verhindert, dass Kondenswasser mit einer Katalysatoreinheit, einem Schaltventil oder dergleichen in Kontakt kommt.
Bei dem in der JP 2006-161593 A beschriebenen Abgaswärmerückgewinnungssystem ist ein Wärmetauscher zur Abgaswärmerückgewinnung parallel zu einem Auspuffrohr zwischen einem vom Auspuffrohr abzweigenden Rohr und einem stromabwärts der Abzweigung in das Auspuffrohr einzweigenden Rohr angeordnet. Zwischen der Abzweigung und Einzweigung ist im Auspuffrohr ein Strömungskanalschaltventil angeordnet, das den Abgasströmungskanal zwischen dem Auspuffrohr und dem Wärmetauscher zur Abgaswärmerückgewinnung umschaltet. In dem den Bereich zwischen dem Strömungskanalschaltventil und der Einzweigung umfassenden Teil des Auspuffrohrs ist ein Flüssigkeitsspeicherteil zur Speicherung von Flüssigkeit vorgesehen.
In einer Umgebung unterhalb des Gefrierpunkts besteht jedoch die Möglichkeit, dass Kondenswasser, das in der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung produziert wird, im Auspuffrohr gefriert. Wenn unter einigen Fahrbedingungen das Gefrieren im Auspuffrohr nicht ausbleibt und weiterhin erfolgt und weiterhin Kondenswasser produziert wird und gefriert, kann es zu einem Leistungsabfall einer Brennkraftmaschine oder einer Zunahme der Innengeräusche aufgrund von Auspuffgeräuschen (auch als Verschlechterung des Geräusch- und Vibrationsverhaltens oder Noise-and-Vibration-Performance bezeichnet) kommen, was Raum für Verbesserung schafft.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung soll erreichen, dass eine Abgaswärmerückgewinnung und eine Verhinderung eines Leistungsabfalls bedingt durch das Gefrieren von Kondenswasser miteinander vereinbar sind.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Abgaswärmerückgewinnungssteuervorrichtung vorgesehen, mit: einer Wärmerückgewinnungseinstelleinheit zum Einstellen der durch eine Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung zurückgewonnenen Abgaswärme; und einer Steuereinheit zum Steuern der Wärmerückgewinnungseinstelleinheit auf der Grundlage der Fahrhistorie eines mit der Abgaswärmerückgewinnungssteuervorrichtung ausgestatteten Fahrzeugs so, dass ein Gefrieren in einem Auspuffrohr verhindert oder unterdrückt wird, wenn ein Gefrieren im Auspuffrohr vorhergesagt wird.
Gemäß dieser Konfiguration stellt die Wärmerückgewinnungseinstelleinheit die durch die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung aus dem Abgas zurückzugewinnende Wärmemenge ein.
Die Steuereinheit steuert die Wärmerückgewinnungseinstelleinheit auf der Grundlage der Fahrhistorie so, dass ein Gefrieren im Auspuffrohr, wenn es angenommen oder vorhergesagt wird, verhindert oder unterdrückt wird. Wird auf der Grundlage der Fahrhistorie beispielsweise bestimmt, dass ein Gefrieren nicht ausbleiben wird, kann dem Gefrieren im Auspuffrohr entgegengewirkt werden, indem die Wärmerückgewinnungseinstelleinheit so gesteuert wird, dass die zurückgewonnene Abgaswärmemenge reduziert oder begrenzt wird. Wird auf der Grundlage der Fahrhistorie dagegen bestimmt wird, dass ein Gefrieren ausbleibt, kann Abgaswärme zurückgewonnen werden, indem die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung so gesteuert wird, dass Wärme zurückgewonnen wird, oder die Wärmerückgewinnungseinstelleinheit so gesteuert wird, dass die zurückzugewinnende Wärmemenge erhöht wird. Dementsprechend kann Abgaswärme zurückgewonnen und ein auf das Gefrieren von Kondenswasser zurückzuführender Leistungsabfall erreicht werden.
Die Steuereinheit kann die Wärmerückgewinnungseinstelleinheit beispielsweise so steuern, dass die durch die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung zurückgewonnene Abgaswärmemenge verringert wird, wenn die bisherige Fahrzeit als Fahrhistorie kleiner-gleich einer vorgegebenen Referenzzeit ist. Auf der Grundlage der bisherigen Fahrzeit kann also bestimmt werden, ob ein Gefrieren im Auspuffrohr ausbleiben wird. Ist die bisherige Fahrzeit kleiner-gleich einer vorgegebenen Referenzzeit, besteht dementsprechend eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür, dass die Innenseite des Auspuffrohrs gefrieren wird. Durch eine Steuerung der Wärmerückgewinnungseinstelleinheit so, dass die zurückgewonnene Abgaswärmemenge verringert wird, kann dann ein Gefrieren im Auspuffrohr verhindert werden.
Die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung kann mittels der zurückgewonnenen Abgaswärme die Temperatur eines Kühlmittels zum Kühlen einer Brennkraftmaschine erhöhen, die Wärmerückgewinnungseinstelleinheit kann eine Zirkulationseinheit zum Zirkulieren des Kühlmittels aufweisen, und die Steuereinheit kann die zurückgewonnene Abgaswärmemenge einstellen, indem sie die durch die Zirkulationseinheit zirkulierende Kühlmittelmenge einstellt. Alternativ dazu kann die Wärmerückgewinnungseinstelleinheit die zurückgewonnene Wärmemenge einstellen, indem sie die Strömungsrate des durch die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung strömenden Abgases regelt oder einstellt.
Wie oben angegeben können die Abgaswärmerückgewinnung und die Unterdrückung eines auf das Gefrieren von Kondenswasser zurückzuführenden Leistungsabfalls erfindungsgemäß miteinander in Einklang gebracht werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Im Folgenden werden mit Hilfe der beigefügten Zeichnungen, in denen dieselben Bezugszeichen dieselben Elemente angeben, Merkmale, Vorteile sowie die technische und gewerbliche Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, wobei:
1 ein Blockdiagramm ist, das schematisch die Konfiguration einer Abgaswärmerückgewinnungssteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
2A bis 2C Diagramme sind, die Ausführungsbeispiele einer Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung und spezifische Beispiele einer Wärmerückgewinnungseinstelleinheit veranschaulichen;
3 ein Diagramm ist, das einen Ablauf aufgrund einer Abnahme einer Strömungsrate eines Kühlmittels veranschaulicht; und
4 ein Flussdiagramm ist, das ein Beispiel eines Arbeitsablaufs veranschaulich, der durch eine Steuereinheit der Abgaswärmerückgewinnungssteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird ein Beispiel einer Ausführungsform der Erfindung mit Hilfe der beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine Konfiguration einer Abgaswärmerückgewinnungssteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
Bei einer Abgaswärmerückgewinnungssteuervorrichtung 10 ist eine Wärmerückgewinnungseinstelleinheit 16 zum Einstellen der durch eine Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 zurückgewonnenen Wärmemenge mit einem Steuergerät 14 als Steuereinheit verbunden.
Die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 ist in einem Auspuffrohr angeordnet, durch das Abgas eines Kraftfahrzeugs strömt, gewinnt Wärme aus dem Abgas der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs zurück, und nutzt die zurückgewonnene Wärme zur Unterstützung der Innenraumheizung oder des Warmlaufs einer Brennkraftmaschine oder dergleichen.
Das Steuergerät 14 steuert die Wärmerückgewinnungseinstelleinheit 16 zum Steuern, ob Abgaswärme zurückgewonnen wird, oder der über die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 zurückgewonnenen Wärmemenge.
Das Steuergerät 14 ist mit einem Wassertemperatursensor 18 und einem Außenlufttemperatursensor 20 verbunden. Die Erfassungsergebnisse des Wassertemperatursensors 18 und Außenlufttemperatursensor 20 werden demnach in das Steuergerät 14 eingespeist. Diese Ausführungsform betrifft ein Beispiel, in dem die Erfassungsergebnisse des Wassertemperatursensors 18 und des Außenlufttemperatursensors 20 in das Steuergerät 14 direkt eingespeist werden; die Erfindung ist aber nicht auf dieses Beispiel beschränkt. So können beispielsweise das Erfassungsergebnis des Wassertemperatursensors 18 über eine elektronische Brennkraftmaschinen-Steuereinheit (ECU) und das Erfassungsergebnis des Außenlufttemperatursensors 20 über eine elektronische Klimaanlagen-Steuereinheit in das Steuergerät 14 eingespeist werden.
Das Steuergerät 14 steuert die Wärmerückgewinnungseinstelleinheit 16 auf der Grundlage der Erfassungsergebnisse des Wassertemperatursensors 18 und Außenlufttemperatursensors 20.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 und spezifische Beispiele der Wärmerückgewinnungseinstelleinheit 16 beschrieben. 2A bis 2C sind Diagramme, die die Ausführungsbeispiele der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 und spezifische Beispiele der Wärmerückgewinnungseinstelleinheit veranschaulichen.
In dem in 2A gezeigten Beispiel sind eine Katalysatoreinheit 34 und ein Hauptschalldämpfer 36 in Strömungsrichtung nacheinander im Ausstoßpfad eines Auspuffrohrs 22, über das Abgas aus der Brennkraftmaschine 28 ausgestoßen wird, angeordnet. Ein Bypasspfad 24 ist parallel zum Auspuffrohr 22 zwischen dem Hauptschalldämpfer 36 und der Katalysatoreinheit 34 angeordnet; die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 ist im Bypasspfad 24 angeordnet.
Mit Hilfe einer Wasserpumpe (W/P) 30 zirkuliert ein Kühlmittel zum Kühlen der Brennkraftmaschine 28 zur Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12. Das durch die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 zirkulierende Kühlmittel strömt in einen Kühler oder (allgemein:) Wärmetauscher 32 zurück zur Brennkraftmaschine 28. Der Strömungskanal des Kühlmittels schießt daher die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 mit ein, um über die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 Abgaswärme zurückzugewinnen und die Temperatur des Kühlmittels, das für eine Wärmequelle einer Heizvorrichtung, zur Unterstützung des Warmlaufs oder dergleichen genutzt werden kann, zu erhöhen.
Im Auspuffrohr 22 sitzt ein Schaltventil 38 zum Einstellen der in den Bypasspfad 24 strömenden Abgasmenge oder zum Schalten des Strömungskanals. Das Schaltventil 38 wird durch einen Stellantrieb 40 angetrieben. Demnach werden durch den Antrieb des Stellantriebs 40 über das Steuergerät 14 die in die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 strömende Abgasmenge und damit die zurückgewonnene Abgaswärmemenge eingestellt. Der Stellantrieb 40, der das Schaltventil 38 antreibt, und die Wasserpumpe 30 bilden dementsprechend die Wärmerückgewinnungseinstelleinheit 16. Durch eine Auf-/Zu-Steuerung des Schaltventils 38 kann gesteuert werden, ob Abgas in die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 strömt; durch eine Steuerung des Öffnungsgrads des Schaltventils 38 kann die Strömungsrate des in die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 strömenden Abgases gesteuert werden.
In dem in 2B veranschaulichten Beispiel sind eine Katalysatoreinheit 34, eine Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 und ein Hauptschalldämpfer 36 in Strömungsrichtung nacheinander im Ausstoßpfad des Auspuffrohrs 22, über das Abgas aus der Brennkraftmaschine 28 ausgestoßen wird, angeordnet.
Wie in 2A zirkuliert mit Hilfe einer Wasserpumpe (W/P) 30 ein Kühlmittel zum Kühlen der Brennkraftmaschine 28 zur Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12. Das zur Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 zirkulierende Kühlmittel strömt in einen Kühler oder (allgemeiner:) Wärmetauscher 32 zurück zur Brennkraftmaschine 28. Der Strömungskanal des Kühlmittels schließt demnach die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 mit ein, um durch Verwendung der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 Abgaswärme zurückzugewinnen und die Temperatur des Kühlmittels, das für eine Wärmequelle einer Heizvorrichtung, zur Unterstützung des Warmlaufs oder dergleichen genutzt werden kann, zu erhöhen.
Der Zirkulationspfad des Kühlmittels schließt einen die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 umgehenden Bypasspfad ein, der das Kühlmittel zum Wärmetauscher 32 leitet. Der Zirkulationspfad des Kühlmittels umfasst demnach den durch die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 führenden Zirkulationspfad und den die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 umgehenden Zirkulationspfad.
Ein Schaltventil 42 ist so angeordnet, dass der Zirkulationspfad des Kühlmittels mit Hilfe des Schaltventils zwischen den beiden Zirkulationspfaden umgeschaltet werden kann. Das Schaltventil 42 wird durch einen Stellantrieb 44 angetrieben. Demnach werden durch eine Steuerung des Antriebs des Stellantriebs 44 über das Steuergerät 14 die zur Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 zirkulierende Kühlmittelmenge und damit die zurückgewonnene Abgaswärmemenge eingestellt. Der Stellantrieb 44, der das Schaltventil 42 antreibt, und die Wasserpumpe 30 bilden dementsprechend die Wärmerückgewinnungseinstelleinheit 16. Durch eine Auf-/Zu-Steuerung des Schaltventils 42 kann gesteuert werden, ob Abgas in die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 strömt; durch eine Steuerung des Öffnungsgrads des Schaltventils 42 kann die Strömungsrate des in die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 strömenden Abgases gesteuert werden.
In dem in 2C veranschaulichten Beispiel sind wie in dem in 2B veranschaulichten Beispiel eine Katalysatoreinheit 34, eine Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 und ein Hauptschalldämpfer 36 in Strömungsrichtung nacheinander im Ausstoßpfad des Auspuffrohrs 22 zum Ausstoßen des Abgases von der Brennkraftmaschine 28 angeordnet.
Wie in 2A zirkuliert durch eine Wasserpumpe 30 ein Kühlmittel zum Kühlen der Brennkraftmaschine 28 zur Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12. Das zur Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 zirkulierende Kühlmittel strömt in einen Kühler oder (allgemeiner:) Wärmetauscher 32 und zurück zur Brennkraftmaschine 28. Der Strömungskanal des Kühlmittels schließt daher die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 mit ein, so dass mit Hilfe der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 Abgaswärme zurückgewonnen und damit die Temperatur des Kühlmittels, das für eine Wärmequelle einer Heizvorrichtung genutzt werden kann, erhöht werden kann.
In dem in 2C veranschaulichten Beispiel wird die Wasserpumpe 30, die von einem Elektromotor oder dergleichen angetrieben wird, herangezogen, um die Strömungsrate des Kühlmittels zu ändern. Durch eine Steuerung der Wasserpumpe 30 mit Hilfe des Steuergeräts 14 so, dass die Strömungsrate des in die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 strömenden Kühlmittels eingestellt wird, kann demnach die zurückgewonnene Abgaswärmemenge eingestellt werden. Die Wasserpumpe 30 kann dementsprechend als Zirkulationseinheit betrachtet werden und die Wärmerückgewinnungseinstelleinheit 16 bilden.
Die in 2A bis 2C veranschaulichten Konfigurationen können kombiniert werden. Alternativ dazu kann die in 2C gezeigte Wasserpumpe 30 auf die in 2A, 2B veranschaulichten Konfigurationen angewendet werden und das Steuergerät 14 für eine Steuerung des Stellantriebs 40, 44 und der Wasserpumpe 30 konfiguriert sein. Alternativ dazu können die in 2A, 2B veranschaulichten Konfigurationen kombiniert werden.
Wenn die Brennkraftmaschine gestoppt wird und einer Umgebung unterhalb des Gefrierpunkts einem Zustand ausgesetzt ist, in dem Kondenswasser produziert, aber nicht ausgestoßen wird, sondern im Auspuffrohr verbleibt, besteht die Möglichkeit, dass das Kondenswasser im Auspuffrohr 22 gefriert.
Ein Grund für das Zurückbleiben von Kondenswasser liegt beispielsweise darin, dass das Auspuffrohr 22 Höhenunterschiede aufweist, um andere Komponenten zu umgehen, und das Kondenswasser solange nicht stromabwärts ausgestoßen wird, bis die Gasströmungsrate einen bestimmten Grad erreicht (bis eine bestimmte Brennkraftmaschinendrehzahl erreicht ist).
Wenn das Kondenswasser im Auspuffrohr 22 gefroren ist, wird abhängig von den Fahrbedingungen angenommen, dass das Kondenswasser nicht schmilzt und daher zurückbleibt. Wenn das Kondenswasser gefroren ist und zurückbleibt und weiterhin Kondenswasser produziert wird und gefriert, besteht die Möglichkeit, dass sich aufgrund einer schlechteren Auspuffleistung ein Leistungsabfall der Brennkraftmaschine, aufgrund der Auspuffgeräusche eine Zunahme der Innengeräusche und dergleichen ergeben.
Dementsprechend steuert in dieser Ausführungsform das Steuergerät 14 die Wärmerückgewinnungseinstelleinheit 16 auf der Grundlage der Fahrhistorie, um die durch die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 zurückgewonnene Abgaswärmemenge zu regeln oder einzustellen.
Beispielsweise kann in dem in 2A veranschaulichten Konfigurationsbeispiel die zurückgewonnene Abgaswärmemenge eingestellt werden, indem die Strömungsrate des in die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 strömenden Abgases eingestellt wird. Beispielsweise nimmt mit einer Verringerung der Strömungsrate des in die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 strömenden Abgases auch die zurückgewonnene Wärmemenge ab. In den in 2B, 2C gezeigten Konfigurationsbeispielen kann die zurückgewonnene Abgaswärmemenge eingestellt werden, indem die Strömungsrate des in die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 strömenden Kühlmittels eingestellt wird. Wie es in 3 veranschaulicht ist, nimmt mit einer Verringerung der Strömungsrate des Kühlmittels der Wärmeübertragungskoefffizient zwischen dem Kühlmittel und dem Rohr ab und fällt die Abgaswärmerückgewinnungsleistung ab. Wenn die Abgaswärmerückgewinnungsleistung sinkt, steigt die Abgastemperatur nach der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 an, wodurch ein Gefrieren im Auspuffrohr 22 im Anschluss an die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 unterbunden werden kann. Die Produktion von Kondenswasser sinkt, wodurch einem Gefrieren des produzierten Kondenswassers und einer Zunahme der Gefriergutmenge entgegengewirkt werden kann.
Nachfolgend werden spezifische Prozesse beschrieben, die durch das Steuergerät 14 der Abgaswärmerückgewinnungssteuervorrichtung 10 gemäß dieser Ausführungsform, die die oben erläuterte Konfiguration aufweist, durchgeführt werden. 4 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für den Prozessablauf veranschaulicht, der durch das Steuergerät 14 der Abgaswärmerückgewinnungssteuervorrichtung 10 gemäß dieser Ausführungsform ausgeführt wird. Der in 4 veranschaulichte Prozessablauf beginnt mit dem Einschalten eines nicht gezeigten Zündschalters und endet mit dem Ausschalten des Zündschalters.
Im schritt 100 startet das Steuergerät 14 zunächst die Brennkraftmaschine 28; anschließend geht der Prozessablauf zum Schritt 102.
Im Schritt 102 bestimmt das Steuergerät 14, ob eine Wahrscheinlichkeit dafür besteht, dass es im Auspuffrohr 22 zum Gefrieren kommt. Was diese Bestimmung betrifft, so bestimmt das Steuergerät 14 beispielsweise auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses des Außenlufttemperatursensors 20, ob die Außenlufttemperatur kleiner-gleich einem vorgegebenen Schwellenwert ist. Der Prozessablauf geht zum Schritt 104, wenn das Bestimmungsergebnis negativ ist, und geht zum Schritt 110, wenn das Bestimmungsergebnis positiv ist. Auf der Grundlage der Historie der Außenlufttemperatur kann bestimmt werden, ob eine Wahrscheinlichkeit dafür besteht, dass es im Auspuffrohr 22 gefriert. Beispielsweise kann dann, wenn die Außenlufttemperatur zwar momentan nicht unterhalb des Gefrierpunkts liegt, aber während des Stopps der Brennkraftmaschine temporär unterhalb des Gefrierpunkts gelegen hat, bestimmt werden, dass ein Gefrieren wahrscheinlich ist.
Im Schritt 104 bestimmt das Steuergerät 14 auf der Grundlage der bisherigen Fahrhistorie, ob ein Gefrieren ausbleibt. Was diese Bestimmung betrifft, so bestimmt das Steuergerät 14, ob ein Gefrieren im Auspuffrohr 22 ausbleibt, beispielsweise dadurch, dass es bestimmt, ob die bisherige Fahrzeit größer-gleich einer vorgegebenen Referenzzeit ist. Der Prozessablauf geht zum Schritt 106, wenn das Bestimmungsergebnis positiv ist, und geht zum Schritt 110, wenn das Bestimmungsergebnis negativ ist. Was die Fahrhistorie betrifft, so können neben der bisherigen Fahrzeit die maximal ausgestoßene Abgasmenge, die verbrauchte Kraftstoffmenge, die maximale Drehzahl der Brennkraftmaschine, die maximale Fahrzeuggeschwindigkeit, die maximale Abgastemperatur, eine angenommene oder vorhergesagte Abgastemperatur oder eine durch eine Brennkraftmaschine-ECU vorhergesagte Katalysatortemperatur, und dergleichen herangezogen werden. Was diese Bestimmung betrifft, kann also auf der Grundlage wenigstens einer Fahrhistorie der oben erwähnten Fahrhistorien bestimmt werden, ob ein Gefrieren im Auspuffrohr 22 ausbleibt.
Im Schritt 106 bestimmt das Steuergerät 14 auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses des Wassertemperatursensors 18, ob die Kuhlmitteltemperatur kleiner-gleich einer spezifischen Temperatur ist. Der Prozessablauf geht zum Schritt 108, wenn das Bestimmungsergebnis positiv ist, und geht zum Schritt 110, wenn das Bestimmungsergebnis negativ ist. Die spezifische Temperatur kann in Abhängigkeit vom Raumheizbedarf auf verschiedene Werte gesetzt sein, kann auf A°C (z. B. 60°C) gesetzt sein, wenn kein Raumheizbedarf besteht, und kann auf B°C (z. B. 45°C) gesetzt sein, wenn ein Raumheizbedarf besteht.
Im Schritt 108 führt das Steuergerät 14 einen ein Abgaswärmerückgewinnungmodus durch, geht der Prozessablauf zurück zum Schritt 106, und werden die oben erläuterten Prozesse erneut durchgeführt. Im Abgaswärmerückgewinnungsmodus steuert das Steuergerät 14 beispielsweise in dem in 2A gezeigten Beispiel den Antrieb des Stellantriebs 40, um das Schaltventil 38 so zu steuern, dass Abgas in die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 strömt. In dem in 2B veranschaulichten Beispiel steuert das Steuergerät 14 den Antrieb des Stellantriebs 44, um das Schaltventil 42 so zu steuern, dass das Kühlmittel in die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 strömt. In dem in 2C veranschaulichten Beispiel steuert das Steuergerät 14 den Antrieb der Wasserpumpe 30 so, dass die Strömungsrate des in die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 strömenden Kühlmittels erhöht wird. Durch diese Prozesse wird über die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 Abgaswärme zurückgewonnen, die Temperatur des Kühlmittels erhöht, und somit die Möglichkeit geschaffen, die Raumheizung zu unterstützen oder den Warmlauf der Brennkraftmaschine zu fördern.
Im Schritt 110 führt das Steuergerät 14 dagegen ein Abgaswärmerückgewinnungsunterbrechungsmodus aus und geht der Prozessablauf zum Schritt 112. Im Abgaswärmerückgewinnungsunterbrechungsmodus steuert das Steuergerät 14 beispielsweise in dem in 2A veranschaulichten Beispiel den Antrieb des Stellantriebs 40, um das Schaltventil 38 so zu steuern, dass die in die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 strömende Abgasmenge verringert oder begrenzt wird. In dem in 2B veranschaulichten Beispiel steuert das Steuergerät 14 den Antrieb des Stellantriebs 44, um das Schaltventil 42 so zu steuern, dass die in die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 strömende Kühlmittelmenge verringert oder begrenzt wird. In dem in 2C veranschaulichten Beispiel steuert das Steuergerät 14 den Antrieb der Wasserpumpe 30 so, dass die Strömungsrate des in die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 strömenden Kühlmittels verringert wird. Durch diese Prozesse wird die Abgaswärmerückgewinnung durch die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 gestoppt oder verringert. Wie es mit Hilfe von 3 beschrieben wurde, wird dementsprechend die Abgastemperatur nach der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 erhöht und ein Gefrieren im Auspuffrohr 22 nach der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung 12 unterbunden, wenn das Kondenswasser gefriert. Die Produktion von Kondenswasser wird verringert, wodurch ein Gefrieren des produzierten Kondenswassers und die Zunahme des Gefriergutmenge unterdrückt wird.
Im Schritt 112 bestimmt, das Steuergerät 14 auf der Grundlage der aktuellen Fahrhistorie, ob das Gefrieren ausbleibt. Der Prozessablauf kehrt zum Schritt 110 zurück, und die oben geschilderten Prozesse werden erneut ausgeführt, wenn das Bestimmungsergebnis negativ ist, während der Prozessablauf zum Schritt 106 zurückgeht und die oben geschilderten Prozesse erneut ausgeführt werden, wenn das Bestimmungsergebnis positiv ist. Die im Schritt 104 beschriebenen Inhalte können als Fahrhistorie verwendet werden.
Die durch das Steuergerät 14 in der oben beschriebenen Ausführungsform ausgeführten Prozesse können als Programm auf einem Speichermedium gespeichert sein, wobei das Programm verteilt sein kann.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Details beschränkt und kann verschiedenartig modifiziert sein, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006-161593 A [0003, 0004]

Claims

Abgaswärmerückgewinnungssteuervorrichtung mit: einer Wärmerückgewinnungseinstelleinheit zum Einstellen der durch eine Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung (12), die Wärme aus Abgas zurückgewinnt, zurückgewonnenen Wärmemenge; und einer Steuereinheit (14) zum Steuern der Wärmerückgewinnungseinstelleinheit auf der Grundlage einer Fahrhistorie eines mit der Abgaswärmerückgewinnungssteuervorrichtung ausgestatteten Fahrzeugs so, dass ein Gefrieren in einem Auspuffrohr verhindert oder unterdrückt wird, wenn das Gefrieren im Auspuffrohr vorhergesagt wird.
Abgaswärmerückgewinnungssteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (14) die Wärmerückgewinnungseinstelleinheit so steuert, dass die durch die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung (12) zurückgewonnene Abgaswärmemenge verringert wird, wenn eine bisherige Fahrzeit als Fahrhistorie kleiner-gleich einer vorgegebenen Referenzzeit ist.
Abgaswärmerückgewinnungssteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung (12) mittels der zurückgewonnenen Abgaswärme die Temperatur eines Kühlmittels zum Kühlen einer Brennkraftmaschine (28) erhöht, wobei die Wärmerückgewinnungseinstelleinheit eine Zirkulationseinheit (30) zum Zirkulieren des Kühlmittels aufweist, und wobei die Steuereinheit die zurückgewonnene Abgaswärmemenge durch Einstellen der durch die Zirkulationseinheit zirkulierenden Kühlmittelmenge einstellt.
Abgaswärmerückgewinnungssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Wärmerückgewinnungseinstelleinheit die zurückgewonnene Wärmemenge durch Einstellung der Strömungsrate des durch die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung (12) strömenden Abgases einstellt.