DE102020109644A1 - Fahrzeugsystem - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugsystem (1), umfassend eine Verbrennungskraftmaschine (6), eine mit der Verbrennungskraftmaschine (6) gekoppelte Abgasanlage (7) mit zumindest einem Katalysator (7.1) zur Nachbehandlung eines Abgases, einen mit der Verbrennungskraftmaschine (6), dem Katalysator (7.1) und einem Fahrzeuginnenraum (10) thermisch gekoppelten Brenner (4) und einen thermisch mit dem Brenner (4) gekoppelten Wärmeübertrager (9). Erfindungsgemäß ist der Wärmeübertrager (9) mit einem Fluidkreislauf (11) fluidisch gekoppelt und die thermische Kopplung der Verbrennungskraftmaschine (6), des Katalysators (7.1) und des Fahrzeuginnenraums (10) mit dem Brenner (4) ist mittels des Wärmeübertragers (9) und des Fluidkreislaufs (11) desselben ausgebildet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Aus der DE 100 05 490 A1 ist eine Heizanlage für ein Kraftfahrzeug, das von einer Brennkraftmaschine angetrieben wird, bekannt. Dabei umfasst ein Heizgerät eine Brennkammer mit einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung und einer Zündeinrichtung und ein Luftgebläse, wobei das Heizgerät in Abhängigkeit von Betriebsparametern und Umgebungsparametern des Kraftfahrzeugs und der Brennkraftmaschine oder von Betätigungssignalen angesteuert wird. Vor dem Start der Brennkraftmaschine gelangt Abgas des Heizgeräts zu einem Abgaskatalysator zur Aufheizung desselben vor einem Start der Brennkraftmaschine. Weiterhin wird die Heizanlage als Standheizung zur Beheizung eines Fahrzeuginnenraums oder von Fahrzeugscheiben benutzt und vor dem Start der Brennkraftmaschine angesteuert. Hierzu umgeben Kühlmittelkanäle eines Wärmetauschers die Brennkammer und sind an einen Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossen.
  • Weiterhin ist aus der DE 10 2004 061 809 A1 ein Heiz- und Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem im Abgaspfad des Verbrennungsmotors angeordneten Katalysator bekannt. Das Heiz- und Kühlsystem umfasst einen vor dem Katalysator an den Abgaspfad des Verbrennungsmotors angeschlossenen Brenner sowie einen Wärmetauscher zur Übertragung von im Brenner erzeugter Wärme an einen Heiz- und Kühlkreislauf des Kraftfahrzeugs. Dabei ist der Wärmetauscher hinter dem Katalysator im Abgaspfad des Verbrennungsmotors angeordnet und durch den Katalysator hindurch mit heißen Verbrennungsgasen aus dem Brenner beaufschlagbar.
  • Die DE 10 2017 118 680 A1 beschreibt eine Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug mit einer ersten Katalysatoreinheit mit einer von Brennkraftmaschinenabgas durchströmbaren Katalysatoranordnung und mit einem brennstoffbetriebenen Heizgerät, wobei die erste Katalysatoreinheit ein von das Heizgerät verlassendem Heizgeräteabgas durchströmbares Wärmetauschervolumen umfasst. Das Heizgerät wird vor Inbetriebnahme des Fahrzeugs als Standheizung betrieben, um einen Fahrzeuginnenraum und die als Antriebsaggregat genutzte Brennkraftmaschine vorzuwärmen. Weiterhin wird von diesem Heizgerät ausgestoßene Heizgeräteabgas zur thermischen Konditionierung einer Katalysatoreinheit genutzt, um dann, wenn bei Inbetriebnahme des Fahrzeugs die Brennkraftmaschine gestartet wird, auch bei zunächst noch vergleichsweise kaltem Brennkraftmaschinenabgas bereits die Durchführung einer katalytischen Reaktion zu ermöglichen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Fahrzeugsystem anzugeben.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Fahrzeugsystem, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Ein Fahrzeugsystem umfasst eine Verbrennungskraftmaschine, eine mit der Verbrennungskraftmaschine gekoppelte Abgasanlage mit zumindest einem Katalysator zur Nachbehandlung eines Abgases, einen mit der Verbrennungskraftmaschine, dem Katalysator und einem Fahrzeuginnenraum thermisch gekoppelten Brenner und einen thermisch mit dem Brenner gekoppelten Wärmeübertrager.
  • Erfindungsgemäß ist der Wärmeübertrager mit einem Fluidkreislauf fluidisch gekoppelt, wobei die thermische Kopplung der Verbrennungskraftmaschine, des Katalysators und des Fahrzeuginnenraums mit dem Brenner mittels des Wärmeübertragers und des Fluidkreislaufs desselben ausgebildet ist.
  • Eine solche thermische Kopplung des Brenners über den Wärmeübertrager und dessen Fluidkreislauf mit der Verbrennungskraftmaschine, dem Katalysator und dem Fahrzeuginnenraum ermöglicht eine Realisierung einer Standheizung, das heißt einer Vorwärmung der Verbrennungskraftmaschine und des Fahrzeuginnenraums, sowie einer Katalysatorheizung mittels nur eines Brenners, das heißt nur einer Wärmequelle. Somit kann eine separate Standheizung entfallen. Die thermische Kopplung über den gemeinsamen Wärmeübertrager und dessen Fluidkreislauf ist dabei einfach und zuverlässig mit geringem Bauteil- und Kostenaufwand realisierbar und ermöglicht eine einfache, zuverlässige und sich durch geringe Komplexität auszeichnende Steuerung.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
    • 1 schematisch ein Blockschaltbild eines Fahrzeugsystems nach dem Stand der Technik und
    • 2 schematisch ein Blockschaltbild eines Fahrzeugsystems.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In 1 ist ein Blockschaltbild eines Fahrzeugsystems 1' nach dem Stand der Technik dargestellt.
  • Das Fahrzeugsystem 1' umfasst ein Luftfederungsfahrwerk 2 mit vier Luftfederbeinen 2.1 bis 2.4, einer Ventileinheit 2.5, einem Kompressor 2.6 und einem Luftspeicher 2.7 und ist mit einem zu einem Steuerungssystem 8 gehörigen Luftfeder-Steuergerät 8.1 zur Steuerung der Ventileinheit 2.5 und des Kompressors 2.6 gekoppelt. Eine zum Betrieb des Luftfederungsfahrwerks 2 erforderliche Luft L saugt der Kompressor 2.6 über einen Luftfilter 3 an. Die Ventileinheit 2.5 ist mit einem Luftmassenmesser 5 gekoppelt.
  • Weiterhin umfasst das Fahrzeugsystem 1 einen Brenner 4 mit einem Einspritzventil 4.1 zur Einspritzung eines Brennstoffs C. Der Brenner 4 umfasst zusätzlich ein Luftventil 4.2, welches zur Zuführung von Luft L in den Brenner ausgebildet ist. Dieses Luftventil 4.2 ist mit dem Luftmassenmesser 5 gekoppelt.
  • Ferner umfasst das Fahrzeugsystem 1' eine Verbrennungskraftmaschine 6 zum Antrieb des Fahrzeugs mit einem eingangsseitig mit dem Luftfilter 3 und ausgangsseitig mit einem nicht gezeigten Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine 6 gekoppelten Abgasturbolader 6.1, einem Ladeluftkühler 6.2 und einem zu dem Steuerungssystem 8 gehörigen Motor-Steuergerät 8.2. Das Motor-Steuergerät 8.2 ist wiederum mit dem Luftfeder-Steuergerät 8.1, einem ebenfalls zu dem Steuerungssystem 8 gehörigen Abgasanlagen-Steuergerät 8.3, dem Luftmassenmesser 5 und dem Brenner 4 gekoppelt. Das Abgasanlagen-Steuergerät 8.3 ist mit dem Luftmassenmesser 5 und dem Brenner 4 gekoppelt.
  • Die Verbrennungskraftmaschine 6 ist mit einer Abgasanlage 7 gekoppelt, welche einen Katalysator 7.1 zur Nachbehandlung eines Abgases, beispielsweise einem so genannten SCR-Katalysator zu einer selektiven katalytischen Reduktion, umfasst.
  • Der Brenner 4 ist ausgebildet, den Katalysator 7.1 durch Beaufschlagung der Abgasanlage 7 mit Brennerabgas zu erwärmen, damit dieser möglichst schnell seine Betriebstemperatur erreicht.
  • 2 zeigt ein Blockschaltbild eines möglichen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugsystems 1.
  • Das Fahrzeugsystem 1 umfasst ein Motorsystem M mit einer Verbrennungskraftmaschine 6, welche beispielsweise gemäß 1 ausgebildet ist, und einer Abgasanlage 7, welche ebenfalls beispielsweise gemäß 1 ausgebildet ist.
  • Das Fahrzeugsystem 1 umfasst weiterhin ein Brennersystem B mit einem Brenner 4, welcher beispielsweise gemäß 1 ausgebildet ist, einem Luftmassenmesser 5 sowie einem Motor-Steuergerät 8.2 und einem Abgasanlagen-Steuergerät 8.3.
  • Weiterhin umfasst das Fahrzeugsystem 1 ein Innenraum-Heizungssystem I zur Beheizung eines Fahrzeuginnenraums 10.
  • Zusätzlich umfasst das Fahrzeugsystem 1 einen Wärmeübertrager 9, welcher mittels eines Fluidkreislaufs 11 mit dem Innenraum-Heizungssystem I, dem Motorsystem M und dem Brennersystem B gekoppelt ist. Dabei ist der Wärmeübertrager 9 als Wasserheißgas-Wärmetauscher oder ein den Brenner 4 zumindest abschnittsweise umgebender Wassermantel-Wärmetauscher ausgebildet.
  • Der Fluidkreislauf 11 umfasst einen Zulauf 11.1 zum Innenraum-Heizungssystem I und einen Rücklauf 11.2 von diesem, einen Zulauf 11.3 zum Motorsystem M und einen Rücklauf 11.4 von diesem sowie einen Brenneraustritt 11.5 vom Brennersystem B und einen Rücklauf 11.6 in dieses. Somit ist eine thermische Kopplung der Verbrennungskraftmaschine 6, des Katalysators 7.1 und des Fahrzeuginnenraums 10 mit dem Brenner 4 mittels des Wärmeübertragers 9 und des Fluidkreislaufs 11 desselben ausgebildet, so dass die Funktion des Brenners 4 zur Beheizung des Katalysators 7.1 und als Standheizungsfunktion, das heißt zur Vorwärmung der Verbrennungskraftmaschine 6 und des Fahrzeuginnenraums 10, verwendet werden kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Fahrzeugsystem
    1'
    Fahrzeugsystem (Stand der Technik)
    2
    Luftfederungsfahrwerk
    2.1
    Luftfeder
    2.2
    Luftfeder
    2.3
    Luftfeder
    2.4
    Luftfeder
    2.5
    Ventileinheit
    2.6
    Kompressor
    2.7
    Luftspeicher
    3
    Luftfilter
    4
    Brenner
    4.1
    Einspritzventil
    4.2
    Luftventil
    5
    Luftmassenmesser
    6
    Verbrennungskraftmaschine
    6.1
    Abgasturbolader
    6.2
    Ladeluftkühler
    7
    Abgasanlage
    7.1
    Katalysator
    8
    Steuerungssystem
    8.1
    Luftfeder-Steuergerät
    8.2
    Motor-Steuergerät
    8.3
    Abgasanlagen-Steuergerät
    9
    Wärmeübertrager
    10
    Fahrzeuginnenraum
    11
    Fluidkreislauf
    11.1
    Zulauf
    11.2
    Rücklauf
    11.3
    Zulauf
    11.4
    Rücklauf
    11.5
    Brenneraustritt
    11.6
    Rücklauf
    B
    Brennersystem
    C
    Brennstoff
    I
    Innenraum-Heizungssystem
    L
    Luft
    M
    Motorsystem
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10005490 A1 [0002]
    • DE 102004061809 A1 [0003]
    • DE 102017118680 A1 [0004]

Claims (3)

  1. Fahrzeugsystem (1), umfassend - eine Verbrennungskraftmaschine (6), - eine mit der Verbrennungskraftmaschine (6) gekoppelte Abgasanlage (7) mit zumindest einem Katalysator (7.1) zur Nachbehandlung eines Abgases, - einen mit der Verbrennungskraftmaschine (6), dem Katalysator (7.1) und einem Fahrzeuginnenraum (10) thermisch gekoppelten Brenner (4) und - einen thermisch mit dem Brenner (4) gekoppelten Wärmeübertrager (9), dadurch gekennzeichnet, dass - der Wärmeübertrager (9) mit einem Fluidkreislauf (11) fluidisch gekoppelt ist und - die thermische Kopplung der Verbrennungskraftmaschine (6), des Katalysators (7.1) und des Fahrzeuginnenraums (10) mit dem Brenner (4) mittels des Wärmeübertragers (9) und des Fluidkreislaufs (11) desselben ausgebildet ist.
  2. Fahrzeugsystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (9) als - Wasserheißgas-Wärmetauscher oder - ein den Brenner (4) zumindest abschnittsweise umgebender Wassermantel-Wärmetauscher ausgebildet ist.
  3. Fahrzeugsystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator (7.1) zur Ausführung einer selektiven katalytischen Reduktion ausgebildet ist.
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