DE102019135831A1 - Katalysatorvorwärmungssteuerungsvorrichtung und -verfahren - Google Patents

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Stephen CUDMORE
Jonathan Hartland
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Jaguar Land Rover Ltd
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Abstract

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Fahrzeug (V) mit einem Verbrennungsmotor (2), einer Abgasleitung (3) und einem in der Abgasleitung (3) angeordneten ersten Katalysator (21) zur Abgasbehandlung. Elektrisches Heizelement (20) zum Erwärmen von Luft in der Abgasleitung (3) stromaufwärts des ersten Katalysators (21). Zum Vorwärmen des ersten Katalysators (21) ist ein Pumpmittel zum Vorbeipumpen von Luft an dem elektrischen Heizelement (20) vorgesehen. Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auch auf eine Katalysator-Vorwärmungssteuereinheit (29) und auf ein Verfahren zum Vorwärmen eines ersten Katalysators (21).

Description

  • TECHNISCHER BEREICH
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung der Katalysatorvorwärmung. Insbesondere, aber nicht ausschließlich, bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Fahrzeug, ein Katalysator-Vorheizsteuergerät und ein Fahrzeug.
  • HINTERGRUND
  • Es ist in einem Fahrzeug bekannt, dass es einen oder mehrere Katalysatoren zur Behandlung von Abgasen aus einem Verbrennungsmotor bereitstellt. Der eine oder die mehreren Katalysatoren können in einem Nachbehandlungssystem angeordnet sein. Eine bekannte Einschränkung bestimmter Katalysatoren ist die Notwendigkeit, eine erhöhte Betriebstemperatur, hierin als Abschalttemperatur bezeichnet, zu erreichen, bevor sie effektiv arbeiten. Unterhalb der Abschalttemperatur, z.B. nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors, kann die Wirksamkeit des Katalysators reduziert werden. Um die Emissionsgesetzgebung einzuhalten, ist es wünschenswert, den Katalysator so schnell wie möglich zu erwärmen, um die so genannten Endrohremissionen des Fahrzeugs zu reduzieren.
  • Vor diesem Hintergrund wurde die vorliegende Erfindung konzipiert. Zumindest in bestimmten Ausführungsformen zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, die Mängel von Geräten des Standes der Technik zu überwinden oder zu verbessern oder zumindest einige der Mängel zu beseitigen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Aspekte der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein System, auf ein Fahrzeug, auf ein Katalysator-Vorheizsteuergerät und auf ein Verfahren zum Vorwärmen eines ersten Katalysators, wie in den beigefügten Ansprüchen gefordert.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein System zur Rückführung von Abgas aus einem Verbrennungsmotor vorgesehen, wobei das System umfasst:
    • eine Abgasleitung;
    • einen ersten Katalysator, der in der Abgasleitung zum Behandeln von Abgas angeordnet ist;
    • ein elektrisches Heizelement zum Erwärmen von Luft stromaufwärts des ersten Katalysators;
    • Pumpenmittel zum Pumpen der erwärmten Luft an dem ersten Katalysator vorbei, um den ersten Katalysator vorzuwärmen; und
    • eine Rezirkulationsleitung zur Rezirkulation der erwärmten Luft. Zumindest in bestimmten Ausführungsformen ist die Rezirkulationsleitung so angeordnet, dass die erwärmte Luft in der Abgasleitung rückgeführt wird, um die Erwärmung des ersten Katalysators zu fördern. Das elektrische Heizelement wird mit Strom versorgt, um die durch die Abgasleitung gepumpte Luft zu erwärmen. Die erwärmte Luft wird durch die Abgasleitung geleitet und strömt über den ersten Katalysator, wodurch der erste Katalysator erwärmt wird. Zumindest in bestimmten Ausführungsformen kann der erste Katalysator vor dem Starten des Motors vorgewärmt werden. Die erwärmte Luft wird innerhalb der Abgasleitung durch die Rezirkulationsleitung zurückgeführt. Zumindest in bestimmten Ausführungsformen kann durch Zurückhalten der Wärmeenergie im System die Erwärmung des ersten Katalysators beschleunigt werden. Die Pumpmittel können aktiviert werden, um einen Luftstrom an dem elektrischen Heizelement vorbei zu erzeugen, um die Wärmeübertragung auf den ersten stromabwärts angeordneten Katalysator zu fördern. Das elektrische Heizelement stellt eine Wärmequelle für die Luft dar, die über den ersten Katalysator (und alle anderen Nachbehandlungssysteme) durch die Pumpmittel gepumpt wird. Der Verbrennungsmotor kann eingeschaltet werden, sobald der erste Katalysator auf eine geeignete Betriebstemperatur erwärmt wird. Durch das Vorwärmen des ersten Katalysators können die Emissionen beim Anlassen des Motors reduziert werden. Der erste Katalysator kann beispielsweise ein Dreiwegekatalysator sein.
  • Die Rezirkulationsleitung ist konfiguriert, um erwärmte Luft durch den ersten Katalysator zu zirkulieren. Die Rezirkulationsleitung ist konfiguriert, um mindestens einen Teil der erwärmten Luft aus dem stromabwärts des ersten Katalysators zurückzugewinnen und wieder stromaufwärts des ersten Katalysators einzubringen. Die erwärmte Luft wird typischerweise vor dem elektrischen Heizelement wieder zugeführt, um eine zusätzliche Erwärmung durchzuführen. Die Rezirkulationsleitung kann einen Rezirkulationsleitungseinlass und/oder einen Rezirkulationsleitungsauslass umfassen. Der Eingang der Rezirkulationsleitung und/oder der Ausgang der Rezirkulationsleitung können in Fluidverbindung mit der Abgasleitung stehen. Der Eingang der Rezirkulationsleitung kann so konfiguriert werden, dass erwärmte Luft aus der Abgasleitung in die Rezirkulationsleitung gelangen kann. Der Ausgang der Rezirkulationsleitung kann so konfiguriert werden, dass die erwärmte Luft aus der Rezirkulationsleitung in die Abgasleitung zurückgeführt wird. Der Rezirkulationsleitungseinlass kann stromabwärts des ersten Katalysators angeordnet sein; und der Rezirkulationsleitungsauslass kann stromaufwärts des elektrischen Heizelements angeordnet sein. Der Rezirkulationsleitungseinlass kann mit der Abgasleitung zwischen dem ersten Katalysator und einem Abgasauslass, wie beispielsweise einem Endrohr, verbunden sein; und der Rezirkulationsleitungsauslass kann mit der Abgasleitung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem elektrischen Heizelement verbunden sein.
  • Das System kann Mittel zur Steuerung der Rezirkulation umfassen, um die Rezirkulation von erwärmter Luft durch die Rezirkulationsleitung zu steuern. Das Rezirkulationssteuerungsmittel kann ein oder mehrere Steuerventile umfassen, die zum Öffnen und Schließen der Rezirkulationsleitung betätigt werden können. Es kann ein Einlasssteuerventil und/oder ein Auslasssteuerventil zum Öffnen und Schließen des Auslasses der Rezirkulationsleitung vorgesehen sein.
  • Die Pumpmittel können einen elektrischen Kompressor zum Zuführen von Druckluft zum Verbrennungsmotor umfassen. Die Rezirkulationsleitung kann eine Motorbypassleitung zum Umgehen des Verbrennungsmotors umfassen. Die Rückführungsleitung kann eine Hochdruck-Abgasrückführungsleitung (HP-EGR) und/oder eine Niederdruck-Abgasrückführungsleitung (LP-EGR) umfassen. Die HP-EGR-Leitung und/oder das LP-EGR kann zum Öffnen der Rezirkulationsleitung geöffnet werden. Ein oder mehrere Wärmetauscher-Bypässe können vorgesehen werden, um einen Wärmetauscher zu umgehen, der in einer oder mehreren der Leitungen angeordnet ist, beispielsweise um einen Wärmetauscher im HP-EGR oder HP-EGR zu umgehen.
  • Die Rezirkulationsleitung kann eine dedizierte Leitung umfassen, die um mindestens das elektrische Heizelement und den ersten Katalysator angeordnet ist. Die Pumpeneinrichtung kann einen Elektromotor umfassen, der mit einem Laufrad verbunden ist, um Luft durch die Abgasleitung zu pumpen. Die Pumpmittel können in der Rezirkulationsleitung angeordnet sein.
  • Das elektrische Heizelement kann in der Abgasleitung stromaufwärts des ersten Katalysators angeordnet sein. Das elektrische Heizelement kann in einem elektrisch beheizten Katalysator angeordnet sein, der stromaufwärts des ersten Katalysators angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann das elektrische Heizelement in der Rezirkulationsleitung vorgesehen werden.
  • Das Fahrzeug kann eine Katalysator-Vorwärmungssteuereinheit zum Steuern des elektrischen Heizelements zum Vorwärmen des ersten Katalysators umfassen. Das Katalysator-Vorwärmungssteuergerät kann konfiguriert werden, um den Verbrennungsmotor zu starten, wenn die Temperatur des ersten Katalysators größer oder gleich einer vorbestimmten Temperatur ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug vorgesehen, das ein System umfasst, wie hierin beschrieben.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Katalysator-Vorwärmungssteuereinheit für ein System mit einer Abgasleitung vorgesehen, die zum Anschluss an einen Verbrennungsmotor geeignet ist; ein erster Katalysator, der in der Abgasleitung zum Behandeln von Abgas angeordnet ist; ein elektrisches Heizelement zum Erwärmen von Luft stromaufwärts des ersten Katalysators; Pumpmittel zum Pumpen der erwärmten Luft an dem ersten Katalysator vorbei; und eine Rückführungsleitung zum Rückführen der erwärmten Luft; wobei die Katalysator-Vorwärmungssteuereinheit umfasst:
    • mindestens einen Prozessor, der konfiguriert ist, um das elektrische Heizelement zum Vorwärmen des ersten Katalysators zu steuern; und
    • eine Speichervorrichtung mit darin gespeicherten Anweisungen, die mit dem mindestens einen Prozessor gekoppelt ist;
    • wobei zum Vorwärmen des ersten Katalysators der mindestens eine Prozessor konfiguriert ist, um die Pumpmittel zu aktivieren, das elektrische Heizelement zu erregen und die Rezirkulationsleitung zu öffnen. Der erste Katalysator kann vor dem Starten des Verbrennungsmotors vorgewärmt werden. Der mindestens eine Prozessor kann konfiguriert sein, um den Verbrennungsmotor zu starten, wenn der erste Katalysator eine vorbestimmte Temperatur erreicht.
  • Der mindestens eine Prozessor kann konfiguriert sein, um Rezirkulationssteuermittel zum Steuern der Rezirkulation von erwärmter Luft durch die Rezirkulationsleitung zu betreiben. Das Rezirkulationssteuerungsmittel kann ein oder mehrere Steuerventile umfassen, die zum Öffnen und Schließen der Rezirkulationsleitung betätigt werden können. Der mindestens eine Prozessor kann konfiguriert werden, um das eine oder die mehreren Steuerventile zu öffnen, um die Rezirkulationsleitung zu öffnen. Die Rezirkulationssteuermittel können ein Einlasssteuerventil und/oder ein Auslasssteuerventil zum Öffnen und Schließen des Auslasses der Rezirkulationsleitung umfassen.
  • Die Pumpmittel können einen elektrischen Kompressor zum Zuführen von Druckluft zum Verbrennungsmotor umfassen. Eine Motorbypassleitung kann vorgesehen werden, um den Verbrennungsmotor selektiv zu umgehen. Der mindestens eine Prozessor kann konfiguriert werden, um den elektrischen Kompressor zu aktivieren und die Motorbypassleitung zu öffnen, um Druckluft in die Abgasleitung zu leiten. Der mindestens eine Prozessor kann konfiguriert sein, um eine Hochdruck-Abgasrückführleitung (HP-EGR) und/oder eine Niederdruck-Abgasrückführleitung (LP-EGR) zum Öffnen der Rückführleitung zu öffnen.
  • Die Pumpmittel können einen Elektromotor umfassen, der mit einem Laufrad gekoppelt ist. Der mindestens eine Prozessor kann konfiguriert werden, um den Elektromotor zu aktivieren, um das Laufrad anzutreiben und Luft an dem elektrischen Heizelement vorbei zu pumpen.
  • Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Vorwärmen eines in einem System angeordneten ersten Katalysators vorgesehen, wobei das System eine Abgasleitung, ein elektrisches Heizelement, Pumpmittel zum Pumpen von erwärmter Luft an dem ersten Katalysator vorbei und eine Rückführungsleitung umfasst; wobei das Verfahren umfasst:
    • Aktivieren des elektrischen Heizelements zum Erwärmen von Luft in der Abgasleitung;
    • Betreiben der Pumpmittel zum Pumpen der erwärmten Luft an dem ersten Katalysator vorbei; und
    • Öffnen der Rezirkulationsleitung zur Rezirkulation der erwärmten Luft. Zumindest in bestimmten Ausführungsformen wird die erwärmte Luft innerhalb der Abgasleitung zurückgeführt, um die Erwärmung des ersten Katalysators zu fördern. Die Rezirkulationsleitung kann erwärmte Luft aus dem stromabwärts des ersten Katalysators ansaugen und die erwärmte Luft wieder vor dem ersten Katalysator einleiten. So kann beispielsweise die erwärmte Luft wieder in die Abgasleitung vor dem Heizelement eingeleitet werden.
  • Das Verfahren kann den Betrieb von Rezirkulationssteuerungsmitteln zum Steuern der Rezirkulation von erwärmter Luft durch die Rezirkulationsleitung umfassen. Das Rezirkulationssteuerungsmittel kann ein oder mehrere Steuerventile umfassen, die zum Öffnen und Schließen der Rezirkulationsleitung betätigt werden können. So kann beispielsweise das Rezirkulationssteuerungsmittel ein Einlasssteuerventil und/oder ein Auslasssteuerventil zum Öffnen und Schließen des Einlasses der Rezirkulationsleitung umfassen. Das Verfahren kann das Öffnen eines oder mehrerer Steuerventile zum Öffnen der Rezirkulationsleitung umfassen.
  • Das elektrische Heizelement kann in der Abgasleitung stromaufwärts des ersten Katalysators angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das elektrische Heizelement in der Rezirkulationsleitung vorgesehen werden.
  • Das Verfahren kann das Vorwärmen des ersten Katalysators durch Aktivieren des elektrischen Heizelements umfassen.
  • Das Verfahren kann das Steuern der Pumpmittel zum Pumpen von Luft an dem elektrischen Heizelement vorbei umfassen.
  • Die Pumpmittel können einen elektrischen Kompressor zum Zuführen von Druckluft zu einem Verbrennungsmotor umfassen. Eine Motorbypassleitung kann zum Umgehen des Verbrennungsmotors vorgesehen werden. Das Verfahren kann das Aktivieren des elektrischen Kompressors und das Öffnen der Motorbypassleitung umfassen, um Druckluft in die Abgasleitung zu leiten.
  • Die Rückführungsleitung kann das Öffnen einer Hochdruck-Abgasrückführungsleitung (HP-EGR) und/oder einer Niederdruck-Abgasrückführungsleitung (LP-EGR) umfassen.
  • Das Verfahren kann das Aktivieren eines Elektromotors zum Antreiben eines Laufrades umfassen, um Luft an dem elektrischen Heizelement vorbei zu pumpen.
  • Jede hierin beschriebene Steuereinheit oder Steuerung kann geeignet eine Rechenvorrichtung mit einem oder mehreren elektronischen Prozessoren umfassen. Das System kann aus einer einzelnen Steuereinheit oder einer elektronischen Steuerung bestehen, oder alternativ können verschiedene Funktionen der Steuerung in verschiedenen Steuereinheiten oder Steuerungen ausgeführt oder in diesen untergebracht sein. Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff „Steuerung“ oder „Steuereinheit“ sowohl eine einzelne Steuereinheit oder Steuerung als auch eine Vielzahl von Steuereinheiten oder Steuerungen, die gemeinsam betrieben werden, um eine bestimmte Steuerungsfunktionalität bereitzustellen. Um eine Steuerung oder Steuereinheit zu konfigurieren, kann ein geeigneter Satz von Anweisungen bereitgestellt werden, die, wenn sie ausgeführt wird, die Steuereinheit oder die Rechenvorrichtung veranlassen, die hierin beschriebenen Steuertechniken zu implementieren. Der Befehlssatz kann geeignet in den einen oder die mehreren elektronischen Prozessoren eingebettet sein. Alternativ kann der Befehlssatz auch als Software bereitgestellt werden, die in einem oder mehreren Speichern gespeichert ist, die der Steuerung zugeordnet sind, um auf der Rechenvorrichtung ausgeführt zu werden. Die Steuereinheit oder Steuerung kann in einer Software implementiert werden, die auf einem oder mehreren Prozessoren läuft. Eine oder mehrere andere Steuereinheiten oder Steuerungen können in Software implementiert werden, die auf einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt wird, optional auf denselben einen oder mehreren Prozessoren wie die erste Steuerung. Es können auch andere geeignete Vorkehrungen getroffen werden.
  • Im Rahmen dieser Anwendung ist ausdrücklich vorgesehen, dass die verschiedenen Aspekte, Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen, die in den vorstehenden Absätzen, in den Ansprüchen und/oder in den folgenden Beschreibungen und Zeichnungen dargelegt sind, und insbesondere die einzelnen Merkmale davon, unabhängig oder in beliebiger Kombination übernommen werden können. Das heißt, alle Ausführungsformen und/oder Merkmale einer Ausführungsform können in beliebiger Weise und/oder Kombination kombiniert werden, es sei denn, diese Merkmale sind nicht kompatibel. Der Anmelder behält sich das Recht vor, eine ursprünglich eingereichte Forderung zu ändern oder eine neue Forderung entsprechend einzureichen, einschließlich des Rechts, eine ursprünglich eingereichte Forderung zu ändern, um von einer anderen Forderung abhängig zu sein und/oder eine Eigenschaft einer anderen Forderung aufzunehmen, obwohl sie ursprünglich nicht auf diese Weise geltend gemacht wurde.
  • Figurenliste
  • Eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun exemplarisch nur noch mit Bezug auf die Begleitpersonen beschrieben, in denen:
    • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Katalysator-Vorheizsteuergerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors und einer funktionsfähig gesteuerten Abgasleitung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • zeigt eine schematische Darstellung einer alternativen Konfiguration des Verbrennungsmotors und der funktionsfähig gesteuerten Abgasleitung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Konfiguration des Verbrennungsmotors und der funktionsfähig gesteuerten Abgasleitung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • zeigt eine schematische Darstellung einer noch weiteren Konfiguration des Verbrennungsmotors und der funktionsfähig gesteuerten Abgasleitung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Ein System 1 zur Rückführung von Abgasen aus einem Verbrennungsmotor 2 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die Begleitzahlen beschrieben. Wie in 1 dargestellt, umfasst das System 1 eine Abgasleitung 3, die mit dem Verbrennungsmotor 2 verbunden ist. Der Verbrennungsmotor 2 ist ein Selbstzündungsmotor, wie beispielsweise ein Dieselmotor. In alternativen Ausführungsformen kann der Verbrennungsmotor 2 ein Fremdzündungsmotor, wie beispielsweise ein Benzinmotor, sein. Die Abgasleitung 3 ist konfiguriert, um Abgase aus dem Verbrennungsmotor 2 zu fördern.
  • Wie in 1 dargestellt, ist das System 1 in einem Fahrzeug V vorgesehen. Das Fahrzeug V in der vorliegenden Ausführungsform ist ein Automobil, aber die vorliegende Erfindung kann auf andere Fahrzeugtypen angewendet werden. Unter Bezugnahme auf 2 umfasst das Fahrzeug V einen elektrischen Fahrmotor 4, der mit einer Fahrbatterie 5 verbunden ist. Der elektrische Fahrmotor 4 ist betreibbar, um eine Traktionskraft zum Antreiben des Fahrzeugs V auszugeben. Der elektrische Fahrmotor 4 ist antriebsmäßig mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 2 verbunden. Der elektrische Fahrmotor 4 kann beispielsweise in ein Getriebe (nicht dargestellt) eingebaut werden, das mit dem Verbrennungsmotor 2 verbunden ist. Der elektrische Fahrmotor 4 ist betreibbar, um den Verbrennungsmotor 2 zu drehen, wenn der Verbrennungsmotor 2 nicht mit Kraftstoff versorgt wird, was hierin als Motorantrieb bezeichnet wird.
  • Unter Bezugnahme auf 2 weist der Verbrennungsmotor 2 eine Lufteinlassleitung 6 und einen Abgasauslass 7 auf. Im Betrieb wird dem Verbrennungsmotor 2 über die Lufteinlassleitung 6 Luft zur Verbrennung mit Kraftstoff in der (den) Brennkammer(n) (nicht dargestellt) des Verbrennungsmotors 2 zugeführt. In der Lufteinlassleitung 6 sind ein elektrischer Verdichter 8 und ein Turbolader 9 zum Verdichten der Luft in der ersten und zweiten Stufe angeordnet. Das Abgas wird aus dem Abgasauslass 7 in die Abgasleitung 3 ausgestoßen. Der Abgasauslass 7 kann z.B. in Form eines Abgaskrümmers ausgeführt sein. Der elektrische Verdichter 8 umfasst ein erstes Laufrad 10 und einen Elektromotor 11. Der Elektromotor 11 wird mit Strom versorgt, um das erste Laufrad 10 antreibend zu drehen. Der Turbolader 9 umfasst ein zweites Laufrad 12 und eine in der Abgasleitung 3 angeordnete Turbine 13. Die Turbine 13 wird durch das ausgetriebene Abgas gedreht und dreht das zweite Laufrad 12 antreibend. Im Einsatz liefern der elektrische Verdichter 8 und der Turbolader 9 dem Verbrennungsmotor 2 Luft bei einem Druck, der höher ist als der Atmosphärendruck.
  • Die Rückführung des Abgases durch den Verbrennungsmotor 2 kann Emissionen wie Stickoxide (NOx) reduzieren. Eine Hochdruck-Abgasrückführleitung (HP-EGR) Linie 14 ist vorgesehen, um Hochdruck-Abgas aus der Abgasleitung 3 rückzuführen. Wie in 2 dargestellt, weist die HP-EGR-Linie 14 einen HP-EGR-Einlass 15 auf, der zwischen dem Abgasauslass 7 des Verbrennungsmotors 2 und der Turbine 13 des Turboladers 9 angeordnet ist; und einen HP-EGR-Auslass 16, der zwischen dem zweiten Laufrad 12 und der Lufteinlassleitung 6 angeordnet ist. Ein erster Wärmetauscher 17 und ein HP-EGR-Ventil 18 sind in der HP-EGR-Linie 14 angeordnet. Der erste Wärmetauscher 17 leitet die Wärme aus dem Abgas ab, bevor sie wieder in den Verbrennungsmotor 2 eingeleitet wird; und das HP-EGR-Ventil 18 steuert die Rückführung des Hochdruck-Abgases. Ein Teil des Hochdruckabgases des Verbrennungsmotors 2 kann selektiv über die HP-EGR-Leitung 14 zurückgeführt werden.
  • In der Abgasleitung 3 stromabwärts des Turboladers 9 ist ein Nachbehandlungssystem 19 vorgesehen. Das Nachbehandlungssystem 19 ist konfiguriert, um die Abgase des Verbrennungsmotors 2 zu behandeln, beispielsweise um die Emissionen von Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoff (HC) und Stickoxid (NOx) zu reduzieren. Das Nachbehandlungssystem 19 umfasst ein elektrisches Heizelement 20 und mindestens einen ersten Katalysator 21. Der erste Katalysator 21 ist in der Abgasleitung 3 stromabwärts des elektrischen Heizelements 20 angeordnet. Wie hierin beschrieben, funktioniert das elektrische Heizelement 20, um den ersten Katalysator 21 vor dem Anlassen des Verbrennungsmotors 2 vorzuwärmen. Insbesondere ist das elektrische Heizelement 20 konfiguriert, um den ersten Katalysator 21 auf einen vorbestimmten Temperaturschwellenwert T1 vorzuwärmen. Der vorgegebene Temperaturschwellenwert T1 kann beispielsweise einer Abschalttemperatur des ersten Katalysators 21 entsprechen. In der vorliegenden Ausführungsform ist das elektrische Heizelement 20 in einen elektrisch beheizten Katalysator 22 integriert. Es versteht sich, dass das Nachbehandlungssystem 19 sinnvollerweise zusätzliche Komponenten und/oder Vorrichtungen zur Abgasbehandlung vor der Freisetzung in die Atmosphäre beinhalten kann.
  • Eine Niederdruck-Abgasrückführungsleitung (LP-EGR) 24 ist vorgesehen, um Niederdruck-Abgas von der Abgasleitung 3 zur Lufteinlassleitung 6 des Verbrennungsmotors 2 rückzuführen. Wie in 2 dargestellt, weist die LP-EGR-Leitung 24 einen LP-EGR-Einlass 25 auf, der stromabwärts des ersten Katalysators 21 angeordnet ist, und einen LP-EGR-Auslass 26, der stromaufwärts des ersten Laufrads 10 angeordnet ist. Ein zweiter Wärmetauscher 27 und ein LP-EGR-Ventil 28 sind in der LP-EGR-Leitung 24 angeordnet. Der zweite Wärmetauscher 27 leitet die Wärme aus dem Abgas ab, bevor sie wieder in den Verbrennungsmotor 2 eingeleitet wird; und das LP-EGR-Ventil 28 steuert die Rückführung des Niederdruck-Abgases. Ein Teil des Niederdruckabgases des Verbrennungsmotors 2 kann selektiv durch die LP-EGR-Leitung 24 zurückgeführt werden.
  • Das Fahrzeug V umfasst eine Katalysator-Vorwärmungssteuereinheit 29 zum Steuern des Betriebs des elektrischen Heizelements 20 zum Vorwärmen des ersten Katalysators 21. Die Katalysator-Vorwärmungssteuereinheit 29 umfasst einen Prozessor 30, der mit einer Speichervorrichtung 31 verbunden ist. Ein Satz von nicht-flüchtigen Berechnungsanweisungen wird auf der Speichervorrichtung 31 gespeichert. Wenn die Berechnungsanweisungen ausgeführt werden, veranlassen sie den Prozessor 30, die hierin beschriebenen Verfahren auszuführen. Ein Temperatursensor 32, der in dem ersten Katalysator 21 angeordnet ist, gibt ein erstes Temperatursignal ST an den Prozessor 30 aus, um eine Anzeige der Temperatur des ersten Katalysators 21 zu liefern. Ein erster Temperaturschwellenwert T1 wird in der Speichervorrichtung 31 gespeichert, und bei Verwendung vergleicht der Prozessor 30 die gemessene Temperatur des ersten Katalysators 21 mit dem ersten Temperaturschwellenwert T1. Der erste Temperaturschwellenwert T1 kann beispielsweise einer Abschalttemperatur des ersten Katalysators 21 entsprechen, d.h. einer Temperatur, bei der der erste Katalysator 21 aktiviert wird. Als Beispiel kann der erste Temperaturschwellenwert T1 mit 150°C definiert werden. Es ist zu beachten, dass der erste Temperaturschwellenwert T1 in Abhängigkeit von den Eigenschaften des ersten Katalysators 21, insbesondere der Abschalttemperatur des ersten Katalysators 21, kalibriert werden kann. Die Abschalttemperatur kann je nach verwendetem Katalysator variieren, aber eine typische erste Temperaturschwelle T1 liegt im Bereich von 150°C bis 250°C. Es versteht sich, dass die Temperatur des ersten Katalysators 21 modelliert werden kann, beispielsweise in Abhängigkeit von den Betriebsparametern des elektrischen Heizelements 20.
  • Das elektrische Heizelement 20 wird unter Spannung gesetzt, um den ersten Katalysator 21 vor dem Anlassen des Verbrennungsmotors 2 vorzuwärmen. Wie vorstehend beschrieben, ist der erste Katalysator 21 in der Abgasleitung 3 stromabwärts des elektrischen Heizelements 20 angeordnet. Das Katalysator-Vorwärmungssteuergerät 29 ist konfiguriert, um das elektrische Heizelement 20 mit Strom zu versorgen und dadurch die Temperatur des elektrisch erwärmten Katalysators 22 zu erwärmen. Im Gebrauch wird Luft durch den elektrisch beheizten Katalysator 22 gepumpt und durch das elektrische Heizelement 20 erwärmt. Die erwärmte Luft wird durch den ersten Katalysator 21 gepumpt und die Wärme wird auf den ersten Katalysator 21 übertragen. Der Temperatursensor 32 misst die Temperatur des ersten Katalysators 21 und gibt das erste Temperatursignal ST an den Prozessor 30 aus. Das Katalysator-Vorwärmungssteuergerät 29 überwacht die Temperatur des ersten Katalysators 21. Wenn die Temperatur des ersten Katalysators 21 gleich der ersten Temperaturschwelle T1 ist, gibt der Prozessor 30 ein Motorstartanforderungssignal S2 aus, um den Motorstart einzuleiten. In der vorliegenden Ausführungsform wird das Motorstartanforderungssignal S2 an ein Motorsteuergerät 33 ausgegeben, das den Betrieb des Verbrennungsmotors 2 und des elektrischen Fahrmotors 4 steuert. Die Motorsteuereinheit 33 ist konfiguriert, um ein Motorsteuersignal S3 und ein Fahrmotor-Steuersignal S4 auszugeben. Die Motorsteuereinheit 33 ist konfiguriert, um den Verbrennungsmotor 2 nach Empfang des Motorstartanforderungssignals S2 von der Katalysator-Vorwärmsteuereinheit 29 zu starten. Die detaillierte Funktionsweise des Motorsteuergerätes 33 geht über den Rahmen der vorliegenden Offenbarung hinaus. Es ist zu beachten, dass in alternativen Ausführungsformen das Katalysator-Vorheizsteuergerät 29 in das Motorsteuergerät 33 eingebaut werden kann.
  • Das Katalysator-Vorwärmungssteuergerät 29 dient zum Vorwärmen des ersten Katalysators 21 vor dem Anlassen des Verbrennungsmotors 2. Der erste Katalysator 21 kann vor einem Kaltstart des Verbrennungsmotors 2 vorgewärmt werden. In bestimmten Ausführungsformen kann das Fahrzeug V ausschließlich vom elektrischen Fahrmotor 4 angetrieben werden. Das Katalysator-Vorwärmungssteuergerät 29 kann konfiguriert werden, um den ersten Katalysator 21 vorzuwärmen, während das Fahrzeug V vom elektrischen Fahrmotor 4 angetrieben wird. Wenn der Verbrennungsmotor 2 für einen bestimmten Zeitraum gestoppt wird, kann das Katalysator-Vorwärmungssteuergerät 29 den ersten Katalysator 21 vor dem Wiederanlauf des Verbrennungsmotors 2 vorwärmen, beispielsweise wenn die Temperatur des ersten Katalysators 21 unter den vorgegebenen Temperaturschwellenwert T1 fällt.
  • Das Katalysator-Vorwärmungssteuergerät 29 kann konfiguriert werden, um das Vorwärmen des ersten Katalysators 21 in Abhängigkeit von einem bestimmten Ladezustand (SOC) der Traktionsbatterie 5 einzuleiten. So kann beispielsweise das Katalysator-Vorwärmungssteuergerät 29 konfiguriert werden, um die Vorwärmung einzuleiten, wenn der bestimmte SOC auf einen vordefinierten Schwellenwert sinkt. Der Schwellenwert kann beispielsweise so definiert werden, dass sichergestellt ist, dass in der Traktionsbatterie 5 ausreichend Energie vorhanden ist, um den Betrieb des elektrischen Fahrmotors 4 aufrechtzuerhalten, während der erste Katalysator 21 vor dem Wiederanlauf des Verbrennungsmotors 2 auf eine Temperatur oberhalb oder gleich einer Abschalttemperatur vorgewärmt wird. Andere Faktoren, die von der Katalysator-Vorwärmungssteuereinheit 29 verwendet werden können, sind einer oder mehrere der folgenden: eine Entladerate, ein tatsächlicher Fahrerbedarf, ein vorhergesagter Fahrerbedarf und eine verbleibende Fahrzeit. Der Prozessor 30 kann konfiguriert werden, um eine Sollzeit für das Wiederanlaufen des Verbrennungsmotors 2 zu bestimmen, um ein Drehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs V zu erzeugen (entweder in Verbindung mit oder anstelle des elektrischen Fahrmotors 4). Die Sollzeit kann beispielsweise in Abhängigkeit vom SOC der Traktionsbatterie 5 und/oder einem Fahrerdrehmomentbedarf bestimmt werden. Der Fahrerdrehmomentbedarf kann in Abhängigkeit von einem Drehmomentanforderungssignal STQ bestimmt werden, z.B. ausgegeben von einem Pedalpositionssensor für ein Gaspedal des Fahrzeugs V. Der Prozessor 30 kann das Vorwärmen des ersten Katalysators in Abhängigkeit von der bestimmten Sollzeit steuern. Der Prozessor 30 kann beispielsweise eine Vorwärmung einleiten, so dass die Temperatur des ersten Katalysators 21 größer oder gleich dem Temperaturschwellenwert T1 zu (oder vor) der bestimmten Sollzeit ist. Da der erste Katalysator 21 vorgewärmt wurde, wirkt das Nachbehandlungssystem 19 beim Anlassen des Verbrennungsmotors 2.
  • Die Abgasleitung 3 und die Lufteinlassleitung 6 können verschiedene Konfigurationen aufweisen, so dass Luft an dem elektrischen Heizelement 20 und durch den ersten Katalysator 21 vorbei gepumpt werden kann. Diese verschiedenen Ausführungsformen werden nun mit Bezug auf die Begleitpersonen beschrieben.
  • In der in 2 dargestellten Ausführungsform ist eine Motorbypassleitung 34 vorgesehen, um den Verbrennungsmotor 2 während des Vorheizens des ersten Katalysators 21 zu umgehen. Die Motorbypassleitung 34 umfasst einen Bypass-Einlass 35, einen Bypass-Auslass 36 und ein Bypass-Steuergerät 37. Der Bypass-Einlass 35 ist in der Lufteinlassleitung 6 zwischen dem elektrischen Verdichter 8 und dem Turbolader 9 angeordnet. Der Bypass-Auslass 36 ist in der Abgasleitung 3 vor dem Nachbehandlungssystem 19 angeordnet. Die Katalysator-Vorwärmungssteuereinheit 29 ist konfiguriert, um ein Bypassventilsteuersignal S5 zum Steuern des Betriebs des Bypasssteuerventils 37 auszugeben. Das Bypass-Steuerventil 37 verhindert, dass der elektrische Kompressor 8 in die Abgasleitung 3 eintritt, anstatt die Einlassladung zu komprimieren. In der vorliegenden Ausführungsform wird der elektrische Kompressor 8 betrieben, um Luft durch das Nachbehandlungssystem 19 zu pumpen. Insbesondere ist die Katalysator-Vorheizsteuerungseinheit 29 konfiguriert, um ein elektrisches Verdichtersteuersignal S6 zum Steuern des elektrischen Verdichters 8 auszugeben.
  • Im Einsatz bestimmt das Katalysator-Vorwärmungssteuergerät 29, wann der Verbrennungsmotor 2 gestartet werden soll. Die Katalysator-Vorwärmungssteuereinheit 29 gibt das Bypassventilsteuersignal S5 aus, um das Bypasssteuerventil 37 zu öffnen; und das elektrische Verdichtersteuersignal S6, um den elektrischen Verdichter 8 zu aktivieren. Das Katalysator-Vorheizsteuergerät 29 gibt auch das elektrische Heizungs-Steuersignal S1 aus, um das elektrische Heizelement 20 so zu erregen, dass die am elektrischen Heizelement 20 vorbeilaufende Luft erwärmt wird. Das Katalysator-Vorwärmungssteuergerät 29 empfängt das erste Temperatursignal ST und überwacht die Temperatur des ersten Katalysators 21. Wenn die Temperatur des ersten Katalysators 21 gleich dem ersten Temperaturschwellenwert T1 ist, gibt das Katalysator-Vorheizsteuergerät 29 das Motorstartanforderungssignal S2 an das Motorsteuergerät 33 aus. Als Reaktion auf das Motorstartanforderungssignal S2 gibt das Motorsteuergerät 33 das Motorsteuersignal S3 zum Starten des Verbrennungsmotors 2 aus. Das Katalysator-Vorwärmungssteuergerät 29 schaltet auch das elektrische Heizelement 20 stromlos, um die Vorwärmung des ersten Katalysators 21 zu beenden.
  • In der in 3 dargestellten Ausführungsform wird die HP-EGR-Linie 14 verwendet, um den Verbrennungsmotor 2 während der Vorwärmung des ersten Katalysators 21 zu umgehen. Das Katalysator-Vorwärmungssteuergerät 29 ist konfiguriert, um ein Bypassventilsteuersignal S5 zum Steuern des Betriebs des HP-EGR-Ventils 18 auszugeben. Der elektrische Kompressor 8 wird betrieben, um Luft durch das Nachbehandlungssystem 19 zu pumpen. Insbesondere ist die Katalysator-Vorheizsteuerungseinheit 29 konfiguriert, um ein elektrisches Verdichtersteuersignal S6 zum Steuern des elektrischen Verdichters 8 auszugeben.
  • Im Einsatz bestimmt das Katalysator-Vorwärmungssteuergerät 29, wann der Verbrennungsmotor 2 gestartet werden soll. Die Katalysator-Vorwärmungssteuereinheit 29 gibt das Bypassventilsteuersignal S5 zum Öffnen des HP-EGR-Ventils 18 und das elektrische Verdichtersteuersignal S6 zum Aktivieren des elektrischen Verdichters 8 aus. Das Katalysator-Vorheizsteuergerät 29 gibt auch das elektrische Heizungs-Steuersignal S1 aus, um das elektrische Heizelement 20 so zu erregen, dass die am elektrischen Heizelement 20 vorbeilaufende Luft erwärmt wird. Das Katalysator-Vorwärmungssteuergerät 29 empfängt das erste Temperatursignal ST und überwacht die Temperatur des ersten Katalysators 21. Wenn die Temperatur des ersten Katalysators 21 gleich dem ersten Temperaturschwellenwert T1 ist, gibt das Katalysator-Vorheizsteuergerät 29 das Motorstartanforderungssignal S2 an das Motorsteuergerät 33 aus. Als Reaktion auf das Motorstartanforderungssignal S2 gibt das Motorsteuergerät 33 das Motorsteuersignal S3 zum Starten des Verbrennungsmotors 2 aus. Das Katalysator-Vorwärmungssteuergerät 29 schaltet auch das elektrische Heizelement 20 stromlos, um die Vorwärmung des ersten Katalysators 21 zu beenden.
  • In der in 4 dargestellten Ausführungsform wird der elektrische Fahrmotor 4 betrieben, um den Verbrennungsmotor 2 während der Vorwärmung des ersten Katalysators 21 zu motorisieren. Dabei wird der Verbrennungsmotor 2 genutzt, um Luft am elektrischen Heizelement 20 vorbei zu pumpen. Das Katalysator-Vorheizsteuergerät 29 ist konfiguriert, um ein Fahrmotor-Steuersignal S7 an das Motorsteuergerät 33 auszugeben. Das Motorsteuergerät 33 aktiviert den elektrischen Fahrmotor 4, ohne dem Verbrennungsmotor 2 Kraftstoff zuzuführen, um den Motor zu betreiben.
  • Im Einsatz bestimmt das Katalysator-Vorwärmungssteuergerät 29, wann der Verbrennungsmotor 2 gestartet werden soll. Das Katalysator-Vorwärmungssteuergerät 29 gibt das Fahrmotor-Steuersignal S7 aus, um zu verlangen, dass das Motorsteuergerät 33 den elektrischen Fahrmotor 4 aktiviert. Die Motorsteuereinheit 33 kann konfiguriert werden, um Ein- und Auslassventile innerhalb des Verbrennungsmotors 2 zu öffnen, um das Pumpen von Luft aus der Lufteinlassleitung 6 in die Abgasleitung 3 zu erleichtern. Das Katalysator-Vorheizsteuergerät 29 gibt auch das elektrische Heizungs-Steuersignal S1 aus, um das elektrische Heizelement 20 so zu erregen, dass die am elektrischen Heizelement 20 vorbeilaufende Luft erwärmt wird. Das Katalysator-Vorwärmungssteuergerät 29 empfängt das erste Temperatursignal ST und überwacht die Temperatur des ersten Katalysators 21. Wenn die Temperatur des ersten Katalysators 21 gleich dem ersten Temperaturschwellenwert T1 ist, gibt das Katalysator-Vorheizsteuergerät 29 das Motorstartanforderungssignal S2 an das Motorsteuergerät 33 aus. Als Reaktion auf das Motorstartanforderungssignal S2 gibt das Motorsteuergerät 33 das Motorsteuersignal S3 zum Starten des Verbrennungsmotors 2 aus. Das Katalysator-Vorwärmungssteuergerät 29 schaltet auch das elektrische Heizelement 20 stromlos, um die Vorwärmung des ersten Katalysators 21 zu beenden.
  • In jeder der vorgenannten Ausführungsformen kann die LP-EGR-Linie 24 verwendet werden, um die erwärmte Luft während der Vorwärmung des ersten Katalysators 21 rückzuführen. Die LP-EGR-Linie 24 kann als Rezirkulationsleitung verwendet werden, um das Vorwärmen des ersten Katalysators 21 zu erleichtern. Insbesondere kann das Katalysator-Vorwärmungssteuergerät 29 konfiguriert werden, um das LP-EGR-Ventil 28 zu öffnen, damit die erwärmte Luft rückgeführt werden kann. Das elektrische Heizelement 20 kann unter Spannung gesetzt werden, um die an dem elektrischen Heizelement 20 vorbei gepumpte Luft zu erwärmen. Die erwärmte Luft kann dann durch die Lufteinlassleitung 6 zurückgeführt werden, anstatt aus der Abgasleitung 3 in die Atmosphäre zu gelangen. Das HP-EGR-Ventil 18 und das LP-EGR-Ventil 28 können beide geöffnet werden, um den Verbrennungsmotor 2 zu umgehen und mindestens einen Teil der erwärmten Luft stromabwärts des ersten Katalysators 21 durch die Abgasleitung 3 zurückzuleiten.
  • In der in 5 dargestellten Ausführungsform ist eine spezielle Rezirkulationsleitung 38 zur Rückführung der erwärmten Luft durch das Nachbehandlungssystem 19 vorgesehen. Eine spezielle Rezirkulationspumpe 39 ist vorgesehen, um die erwärmte Luft während der Vorwärmung des ersten Katalysators 21 durch die Rezirkulationsleitung 38 der Nachbehandlung zu zirkulieren. Die Katalysator-Vorwärmungssteuereinheit 29 ist konfiguriert, um ein Steuersignal S8 der Umwälzpumpe auszugeben, um den Betrieb der Umwälzpumpe 39 zu steuern. Optional kann ein Steuerventil (nicht dargestellt) vorgesehen werden, um den Luftstrom durch die Rezirkulationsleitung 38 der Nachbehandlung zu steuern.
  • Im Einsatz bestimmt das Katalysator-Vorwärmungssteuergerät 29, wann der Verbrennungsmotor 2 gestartet werden soll. Das Katalysator-Vorwärmungssteuergerät 29 gibt das Steuersignal S8 der Umwälzpumpe aus, um die Umwälzpumpe 39 zu aktivieren. Die Rezirkulationspumpe 39 wird betrieben, um Luft durch das Nachbehandlungssystem 19 zu pumpen. Das Katalysator-Vorheizsteuergerät 29 gibt auch das elektrische Heizungs-Steuersignal S1 aus, um das elektrische Heizelement 20 so zu erregen, dass die am elektrischen Heizelement 20 vorbeilaufende Luft erwärmt wird. Die Rezirkulationspumpe 39 arbeitet weiter, um die erwärmte Luft durch die Rezirkulationsleitung 38 der Nachbehandlung zu zirkulieren. Das Katalysator-Vorwärmungssteuergerät 29 empfängt das erste Temperatursignal ST und überwacht die Temperatur des ersten Katalysators 21. Wenn die Temperatur des ersten Katalysators 21 gleich dem ersten Temperaturschwellenwert T1 ist, gibt das Katalysator-Vorheizsteuergerät 29 das Motorstartanforderungssignal S2 an das Motorsteuergerät 33 aus. Als Reaktion auf das Motorstartanforderungssignal S2 gibt das Motorsteuergerät 33 das Motorsteuersignal S3 zum Starten des Verbrennungsmotors 2 aus. Das Katalysator-Vorwärmungssteuergerät 29 schaltet auch das elektrische Heizelement 20 stromlos, um die Vorwärmung des ersten Katalysators 21 zu beenden. Das Katalysator-Vorwärmungssteuergerät 29 deaktiviert auch die Umwälzpumpe 39. Zusätzlich zu oder anstelle des elektrischen Heizelements 20 kann in der Rezirkulationsleitung 38 der Nachbehandlung ein separates Heizelement vorgesehen werden.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen an den hierin beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Das hierin beschriebene System 1 kann mehr als eine Abgasleitung 3 umfassen. So kann beispielsweise das System 1 erste und zweite Abgasleitungen 3 mit jeweils einem darin angeordneten ersten Katalysator 21 zur Behandlung von Abgasen umfassen. Die ersten und zweiten Abgasleitungen 3 können jeweils erste und zweite Rezirkulationsleitungen 14, 24, 38 zur Rezirkulation erwärmter Luft durch den ersten Katalysator 21 umfassen.
  • Es ist zu beachten, dass die hierin beschriebenen Techniken auf ein Fahrzeug V angewendet werden können, das keinen elektrischen Fahrmotor 4 beinhaltet. So kann es beispielsweise vorteilhaft sein, den ersten Katalysator 21 in einem Fahrzeug V vorzuwärmen, das konfiguriert ist, um eine Stop/Start-Steuerstrategie für den Verbrennungsmotor 2 zu implementieren. Alternativ oder zusätzlich können die Techniken auf ein Fahrzeug angewendet werden, das konfiguriert ist, um eine „Gleit-“ oder „Segelsteuerstrategie“ zu implementieren, bei der der Verbrennungsmotor 2 gestoppt werden kann, während das Fahrzeug V in Bewegung ist, zum Beispiel während es eine Steigung hinunterfährt.

Claims (25)

  1. System zur Rückführung von Abgas aus einem Verbrennungsmotor; wobei das System umfasst: eine Abgasleitung; einen ersten Katalysator, der in der Abgasleitung zum Behandeln von Abgas angeordnet ist; ein elektrisches Heizelement zum Erwärmen von Luft stromaufwärts des ersten Katalysators; Pumpenmittel zum Pumpen der erwärmten Luft über den ersten Katalysator vorbei, um den ersten Katalysator vorzuwärmen; und eine Rezirkulationsleitung zur Rezirkulation der erwärmten Luft.
  2. System nach Anspruch 1, worin die Rezirkulationsleitung einen Rezirkulationsleitungseinlass, der stromabwärts des ersten Katalysators angeordnet ist, und einen Rezirkulationsleitungsauslass, der stromaufwärts des elektrischen Heizelements angeordnet ist, umfasst.
  3. System nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, umfassend ein Rezirkulationssteuerungsmittel zum Steuern der Rezirkulation von erwärmter Luft durch die Rezi rku lationsleitung.
  4. System nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei die Pumpeneinrichtung einen elektrischen Kompressor zum Zuführen von Druckluft zum Verbrennungsmotor umfasst; und die Rezirkulationsleitung eine Motorbypassleitung zum Umgehen des Verbrennungsmotors umfasst.
  5. System nach Anspruch 4, worin die Rezirkulationsleitung eine Hochdruck-Abgasrückführungsleitung und/oder eine Niederdruck-Abgasrückführungsleitung umfasst.
  6. System nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, worin die Rezirkulationsleitung eine dedizierte Leitung umfasst, die um mindestens das elektrische Heizelement und den ersten Katalysator angeordnet ist.
  7. System nach Anspruch 6, worin die Pumpeneinrichtung einen Elektromotor umfasst, der mit einem Laufrad verbunden ist, um Luft durch die Abgasleitung zu pumpen.
  8. System, wie es in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht wird, wobei die Pumpeneinrichtung in der Rezirkulationsleitung angeordnet ist.
  9. System, wie es in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht wird, worin das elektrische Heizelement in einem elektrisch erwärmten Katalysator angeordnet ist, der stromaufwärts des ersten Katalysators angeordnet ist.
  10. System, wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, umfassend eine Katalysator-Vorwärmungssteuereinheit zum Steuern des elektrischen Heizelements zum Vorwärmen des ersten Katalysators, wobei die Katalysator-Vorwärmungssteuereinheit konfiguriert ist, um den Verbrennungsmotor zu starten, wenn die Temperatur des ersten Katalysators größer oder gleich einer vorbestimmten Temperatur ist.
  11. Fahrzeug, umfassend ein System, wie es in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht wird.
  12. Katalysator-Vorwärmungssteuereinheit für ein System mit einer Abgasleitung, die geeignet ist, mit einem Verbrennungsmotor verbunden zu werden; einem ersten Katalysator, der in der Abgasleitung zum Behandeln von Abgas angeordnet ist; einem elektrischen Heizelement zum Erwärmen von Luft stromaufwärts des ersten Katalysators; Pumpmitteln zum Pumpen der erwärmten Luft an dem ersten Katalysator vorbei; und einer Rückführungsleitung zum Rückführen der erwärmten Luft; wobei die Katalysator-Vorwärmungssteuereinheit umfasst: mindestens einen Prozessor, der konfiguriert ist, um das elektrische Heizelement zum Vorwärmen des ersten Katalysators zu steuern; und eine Speichervorrichtung mit darin gespeicherten Anweisungen, die mit dem mindestens einen Prozessor gekoppelt ist; wobei zum Vorwärmen des ersten Katalysators der mindestens eine Prozessor konfiguriert ist, um die Pumpmittel zu aktivieren, das elektrische Heizelement zu erregen und die Rezirkulationsleitung zu öffnen.
  13. eine Katalysator-Vorwärmungssteuereinheit nach Anspruch 12, worin der mindestens eine Prozessor konfiguriert ist, um Rezirkulationssteuermittel zum Steuern der Rezirkulation von erwärmter Luft durch die Rezirkulationsleitung zu betreiben.
  14. eine Katalysator-Vorwärmsteuereinheit nach Anspruch 13, worin die Rezirkulationssteuereinrichtung ein oder mehrere Steuerventile umfasst und der mindestens eine Prozessor konfiguriert ist, um das eine oder die mehreren Steuerventile zu öffnen, um die Rezirkulationsleitung zu öffnen.
  15. eine Katalysator-Vorwärmungssteuereinheit, wie in einem der Ansprüche 12, 13 oder 14 gefordert, wobei die Pumpeneinrichtung einen elektrischen Kompressor zum Zuführen von Druckluft zum Verbrennungsmotor umfasst; und eine Motor-Bypassleitung zum selektiven Umgehen des Verbrennungsmotors vorgesehen ist; wobei der mindestens eine Prozessor konfiguriert ist, um den elektrischen Kompressor zu aktivieren und die Motor-Bypassleitung zu öffnen, um Druckluft zur Abgasleitung zu liefern.
  16. Katalysator-Vorwärmungssteuereinheit nach Anspruch 15, wobei der mindestens eine Prozessor konfiguriert ist, um eine Hochdruck-Abgasrückführungsleitung und/oder eine Niederdruck-Abgasrückführungsleitung zum Öffnen der Rückführungsleitung zu öffnen.
  17. eine Katalysator-Vorwärmungssteuereinheit, wie sie in einem der Ansprüche 12, 13 oder 14 beansprucht wird, worin die Pumpeneinrichtung einen Elektromotor umfasst, der mit einem Laufrad gekoppelt ist; und der mindestens eine Prozessor konfiguriert ist, um den Elektromotor zu aktivieren, um das Laufrad anzutreiben, um Luft an dem elektrischen Heizelement vorbei zu pumpen.
  18. Verfahren zum Vorwärmen eines ersten Katalysators, der in einem System angeordnet ist, wobei das System eine Abgasleitung, ein elektrisches Heizelement, eine Pumpeneinrichtung zum Pumpen von erwärmter Luft an dem ersten Katalysator vorbei und eine Rezirkulationsleitung umfasst; wobei das Verfahren umfasst: Aktivieren des elektrischen Heizelements zum Erwärmen von Luft in der Abgasleitung; Betreiben der Pumpmittel zum Pumpen der erwärmten Luft an dem ersten Katalysator vorbei; und Öffnen der Rezirkulationsleitung zur Rezirkulation der erwärmten Luft.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, umfassend das Betreiben von Rezirkulationssteuermitteln zum Steuern der Rezirkulation von erwärmter Luft durch die Rezi rku lationsleitung.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, umfassend das Öffnen eines oder mehrerer Steuerventile zum Öffnen der Rezirkulationsleitung.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18, 19 oder 20, umfassend das Vorwärmen des ersten Katalysators durch Aktivieren des elektrischen Heizelements.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, umfassend das Steuern der Pumpmittel zum Pumpen von Luft an dem elektrischen Heizelement vorbei.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, wobei die Pumpeneinrichtung einen elektrischen Kompressor zum Zuführen von Druckluft zu einem Verbrennungsmotor umfasst; und eine Motorbypassleitung zum Umgehen des Verbrennungsmotors vorgesehen ist; wobei das Verfahren das Aktivieren des elektrischen Kompressors und das Öffnen der Motorbypassleitung zum Zuführen von Druckluft zu der Abgasleitung umfasst.
  24. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 23, worin das Öffnen der Rezirkulationsleitung das Öffnen einer Hochdruck-Abgasrückführungsleitung und/oder einer Niederdruck-Abgasrückführungsleitung umfasst.
  25. Verfahren nach Anspruch 22, umfassend das Aktivieren eines Elektromotors zum Antreiben eines Laufrades, um Luft an dem elektrischen Heizelement vorbei zu pumpen.
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