DE102022101751A1 - Intake air heating system for a vehicle engine - Google Patents

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Andreas Kuske
Michael Forsting
Jörg Kemmerling
Frank Wunderlich
Helmut Kindl
Rainer Lach
Daniel Smeets
Vanco Smiljanovski
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Abstract

Ansaugluft-Heizsystem für einen Fahrzeugmotor (10), aufweisend eine Luftzuführung (11) zur Zuführung von Luft zu dem Fahrzeugmotor (10). In der Luftzuführung (11) sind eine Ableitverzweigung (15) und eine Rückführverzweigung (16) ausgebildet, wobei die Ableitverzweigung (15) ein ansteuerbares Bypass-Ventil (13) aufweist und zwischen der Ableitverzweigung (15) und der Rückführverzweigung (16) eine Bypass-Leitung (41) ausgebildet ist, in welcher eine Heizeinrichtung (45) angeordnet ist. Die Heizeinrichtung (45) ist dazu ausgebildet, einen Luftstrom in der Bypass-Leitung (41) zu erwärmen, und es ist eine Steuereinheit (60) vorgesehen, welche dazu ausgebildet ist, das Bypass-Ventil (13) anzusteuern, um einen Luftstrom in der Luftzuführung (11) wenigstens teilweise durch die Bypass-Leitung (41) zu leiten.Intake air heating system for a vehicle engine (10), having an air supply (11) for supplying air to the vehicle engine (10). A discharge branch (15) and a return branch (16) are formed in the air supply (11), the discharge branch (15) having a controllable bypass valve (13) and between the discharge branch (15) and the return branch (16) a bypass - Line (41) is formed, in which a heating device (45) is arranged. The heating device (45) is designed to heat an air flow in the bypass line (41), and a control unit (60) is provided which is designed to activate the bypass valve (13) in order to heat an air flow in of the air supply (11) at least partially through the bypass line (41).

Description

Die Erfindung betrifft ein Ansaugluft-Heizsystem für einen Fahrzeugmotor aufweisend eine Luftzuführung zur Zuführung von Luft zu dem Fahrzeugmotor. Insbesondere weist das Heizsystem in der Luftzuführung eine Verdichtereinheit zum Verdichten der Luft und einen in Strömungsrichtung hinter der Verdichtereinheit liegenden Ladeluftkühler zum Kühlen der verdichteten Luft vor der Zuführung zu dem Fahrzeugmotor auf.The invention relates to an intake air heating system for a vehicle engine, having an air supply for supplying air to the vehicle engine. In particular, the heating system in the air supply has a compressor unit for compressing the air and an intercooler, which is located behind the compressor unit in the direction of flow, for cooling the compressed air before it is supplied to the vehicle engine.

Solche Ansaugluftsysteme im Ansaugtrakt für Fahrzeugmotoren sind bekannt, wobei ein Ladeluftkühler als Wärmeübertrager die Temperatur der dem Motor zugeführten Verbrennungsluft verringert. Er wird im Ansaugtrakt zwischen einem Verdichter und dem Fahrzeugmotor eingebaut, wobei es sich bei dem Verdichter typischerweise um einen Turbolader handelt. Der Ladeluftkühler führt einen Teil der Wärme ab, die durch die Verdichtung der Luft im Verdichter entsteht. Ziel ist die Erhöhung von Leistung und Wirkungsgrad des Motors.Such intake air systems in the intake tract for vehicle engines are known, with a charge air cooler as a heat exchanger reducing the temperature of the combustion air supplied to the engine. It is installed in the intake tract between a compressor and the vehicle engine, with the compressor typically being a turbocharger. The intercooler dissipates some of the heat generated by compressing the air in the compressor. The goal is to increase the power and efficiency of the engine.

Allerdings ist es zum Erreichen möglichst geringer Emissionen des Fahrzeugmotors auch bei solchen Ansaugsystemen erforderlich, verschiedene Maßnahmen zur Emissionsverringerung zu treffen. Dies ist insbesondere für das Kaltstartverhalten der Fall, wenn zum Beispiel niedrige Emissionsgrenzwerte auch bei Minusgraden eingehalten werden sollen. Auch die Einhaltung von Emissionsgrenzwerten nach dem Start ist erstrebenswert.However, in order to achieve the lowest possible emissions from the vehicle engine, even with such intake systems, it is necessary to take various measures to reduce emissions. This is particularly the case for the cold start behavior when, for example, low emission limit values are to be maintained even at sub-zero temperatures. Compliance with emission limit values after take-off is also desirable.

Aus dem Stand der Technik sind hierfür beispielsweise Maßnahmen wie die Verwendung von elektrisch beheizten Abgaskatalysatoren, Kaltstart-NOx-Speicherkatalysatoren (LNTs - lean NOx traps), luftisolierte Abgaskomponenten, geeignete Motorverbrennungsmodi für niedriges FG-NOx, erhöhte Wärmestrom- und Motorleistungsbegrenzung und beschleunigte Nachbehandlungsabschaltung bekannt. Oftmals reichen diese Maßnahmen jedoch nicht aus, um das Kaltstartverhalten von jeglichen Arten von Motoranwendungen und Antriebsszenarien zu kontrollieren. Daher besteht der Bedarf nach neuen Lösungen, um das Kaltstartverhalten von Fahrzeugmotoren zu verbessern, ohne die CO2-Emissionen negativ zu beeinflussen, wobei insbesondere die Erwärmung der Ansaugluft vor der Verbrennung im Motor in Frage kommt. Hierzu sind bereits verschiedene Lösungen aus dem Stand der Technik bekannt.For example, measures such as the use of electrically heated exhaust gas catalytic converters, cold-start NOx storage catalytic converters (LNTs - lean NOx traps), air-insulated exhaust gas components, suitable engine combustion modes for low FG-NOx, increased heat flow and engine power limitation and accelerated aftertreatment shutdown are known for this from the prior art. However, these measures are often not sufficient to control the cold start behavior of any type of engine application and drive scenario. There is therefore a need for new solutions to improve the cold start behavior of vehicle engines without adversely affecting CO 2 emissions, with heating of the intake air before combustion in the engine being a particular option. Various solutions from the prior art are already known for this.

Beispielsweise offenbart die DE 100 07 158 A1 ein Ansaugluft-Heizsystem für Motoren, bei dem Hochtemperatur-Verbrennungsgas eines Brenners der Ansaugseite eines Motors zugeleitet wird, um die dem Motor zugeführte Luft zu heizen. Hierdurch soll die Startbarkeit des Motors verbessert werden. Hierzu wird Ansaugluft beispielsweise hinter einem Zwischenkühler oder hinter einem Turboverdichter abgezweigt, durch den Brenner erhitzt und der Ansaugluft vor dem Motor wieder zugeführt.For example, the DE 100 07 158 A1 describe an intake air heating system for engines, in which high-temperature combustion gas from a combustor is supplied to the intake side of an engine to heat air supplied to the engine. This is intended to improve the startability of the engine. For this purpose, intake air is branched off, for example, behind an intercooler or behind a turbo compressor, heated by the burner and fed back to the intake air in front of the engine.

Die DE 10 2011 087 260 A1 offenbart eine Anordnung zur Rückführung von Abgas und Zuführung von gekühlter Ladeluft zu einer Brennkraftmaschine, bei der Frischluft als sogenannte Ladeluft über zwei verschiedene Turbolader und daran jeweils anschließende Ladeluftkühler verdichtet und gekühlt wird, bevor sie einer Brennkraftmaschine zugeführt wird. Vor dem zweiten Ladeluftkühler befindet sich ein Bypass, über welchen Ladeluft einer Heizung zuführbar ist, welche die durch den Bypass strömende Ladeluft durch Zuheizung erwärmt. Diese Heizung kann elektronisch gesteuert und elektrisch betrieben sein. Durch diese Zuheizung im Bereich des Bypasses des Ladeluftkühlers kann eine Zumischung von erwärmter Ladeluft zu der gekühlten Ladeluft derart erfolgen, dass die Endtemperatur der Ladeluft gezielt einstellbar ist.The DE 10 2011 087 260 A1 discloses an arrangement for recirculating exhaust gas and supplying cooled charge air to an internal combustion engine, in which fresh air is compressed and cooled as so-called charge air via two different turbochargers and subsequent charge air coolers before it is fed to an internal combustion engine. In front of the second intercooler there is a bypass, via which charge air can be supplied to a heater, which heats the charge air flowing through the bypass by additional heating. This heater can be electronically controlled and electrically operated. As a result of this additional heating in the area of the bypass of the charge air cooler, heated charge air can be admixed with the cooled charge air in such a way that the final temperature of the charge air can be adjusted in a targeted manner.

Aus der US 5 855 192 A ist ein Dieselmotor mit einer Luftvorwärmung bekannt, welche einen Vergaser einsetzt, der zugeführten Kraftstoff mittels eines Heizelementes verdampft. Bei dem Heizelement handelt es sich beispielsweise um eine Glühkerze oder ein keramisches Gitter, welches unter Strom gesetzt werden kann. Hierdurch erhitzt sich das keramische Element und verdampft einen Kraftstoff.From the U.S. 5,855,192 A a diesel engine with air preheating is known, which uses a carburetor that vaporizes the fuel supplied by means of a heating element. The heating element is, for example, a glow plug or a ceramic grid, which can be energized. As a result, the ceramic element heats up and vaporizes a fuel.

Die US 6 564 545 B1 offenbart die Kombination eines Dreiwegekatalysators und eines Wärmetauschers zur Vorwärmung von Frischluft vor der Zuführung zu einem Motor. Die Frischluft wird dabei durch die Hitze erwärmt, die bei der Reaktion von Abgas des Motors mit dem Katalysator entsteht.The U.S. 6,564,545 B1 discloses the combination of a three-way catalyst and a heat exchanger for preheating fresh air prior to delivery to an engine. The fresh air is heated by the heat generated when the exhaust gas from the engine reacts with the catalytic converter.

Die CN 201 606 168 U offenbart eine Beheizung für die Verbrennungsluft eines Fahrzeugmotors, bei der ein keramisches PTC-Element (positive temperature coefficient heating) verwendet wird.The CN 201 606 168 U discloses heating for the combustion air of a vehicle engine, in which a ceramic PTC element (positive temperature coefficient heating) is used.

Aus der US 2008 / 0 060 619 A1 ist hingegen ein Kraftstoffzerstäuber bekannt, der elektrisch beheizt wird. Der mit dem Zerstäuber erzeugte Kraftstoffdampf wird in den Luftstrom in einem Ansaugstutzen geführt, um dort eine gasförmige Kraftstoff-/Luft Mischung zu bilden. Der Kraftstoffzerstäuber wird vorzugsweise aktiviert, bevor es zu einem Startvorgang eines Fahrzeugs kommt. Beispielsweise wird dies durch das Drehen eines Schlüssels in der Zündung oder durch das Öffnen einer Fahrzeugtür auf der Fahrerseite initiiert.From the US 2008 / 0 060 619 A1 however, a fuel atomizer is known which is electrically heated. The fuel vapor generated by the atomizer is directed into the airflow in an intake manifold to form a gaseous fuel/air mixture there. The fuel atomizer is preferably activated prior to a vehicle starting event. For example, this is initiated by turning a key in the ignition or by opening a vehicle door on the driver's side.

Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet der Bereich der Vorwärmung der Ansaugluft eines Fahrzeugmotors jedoch noch Raum für Verbesserungen. Der Erfindung liegt dabei die Aufgabe zugrunde, ein Ansaugluft-Heizsystem für einen Fahrzeugmotor bereitzustellen, welches sich in verschiedenen Situationen aktivieren lässt und ein möglichst schnelles An- und Abschalten eines Heizsystems ermöglicht.In view of the prior art shown, the area of preheating However, intake air of a vehicle engine still has room for improvement. The invention is based on the object of providing an intake air heating system for a vehicle engine, which can be activated in various situations and enables a heating system to be switched on and off as quickly as possible.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Ansaugluft-Heizsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweils abhängigen Unteransprüche.According to the invention, the object is achieved by an intake air heating system having the features of claim 1. Further, particularly advantageous configurations of the invention are disclosed in the dependent subclaims.

Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.It should be pointed out that the features and measures listed individually in the following description can be combined with one another in any technically meaningful way and show further refinements of the invention. The description additionally characterizes and specifies the invention, in particular in connection with the figures.

Das erfindungsgemäße Ansaugluft-Heizsystem für einen Fahrzeugmotor weist eine Luftzuführung zur Zuführung von Luft zu dem Fahrzeugmotor auf. Parallel zu dieser Luftzuführung ist ein Luftheizsystem ausgebildet, welches in einem Bypass betrieben wird. Dabei sind in der Luftzuführung eine Ableitverzweigung und eine Rückführverzweigung ausgebildet, die Ableitverzweigung weist ein ansteuerbares Bypass-Ventil auf und zwischen der Ableitverzweigung und der Rückführverzweigung ist eine Bypass-Leitung ausgebildet, in welcher eine Heizeinrichtung angeordnet ist. Die Heizeinrichtung ist dazu ausgebildet, einen Luftstrom in der Bypass-Leitung zu erwärmen. Innerhalb der Bypass-Leitung wird der Luftstrom somit durch die Heizeinrichtung erwärmt und an der Rückführabzweigung wieder zurück in die Luftzuführung geleitet. Ferner ist eine Steuereinheit vorgesehen, welche dazu ausgebildet ist, das Bypass-Ventil anzusteuern, um einen Luftstrom in der Luftzuführung wenigstens teilweise durch die Bypass-Leitung zu leiten.The intake air heating system for a vehicle engine according to the invention has an air supply for supplying air to the vehicle engine. Parallel to this air supply, an air heating system is designed, which is operated in a bypass. A discharge branch and a return branch are formed in the air supply, the discharge branch has a controllable bypass valve and a bypass line is formed between the discharge branch and the return branch, in which a heating device is arranged. The heating device is designed to heat an air flow in the bypass line. The air flow within the bypass line is thus heated by the heating device and fed back into the air supply at the return branch. Furthermore, a control unit is provided, which is designed to activate the bypass valve in order to direct an air flow in the air supply at least partially through the bypass line.

Vorzugsweise sind innerhalb der Luftzuführung eine Verdichtereinheit zum Verdichten der Luft und ein in Strömungsrichtung hinter der Verdichtereinheit liegender Ladeluftkühler zum Kühlen der verdichteten Luft vor der Zuführung zu dem Fahrzeugmotor vorgesehen. Bei der Verdichtereinheit handelt es sich typischerweise um einen Turbolader und der Ladeluftkühler kann auf verschiedene Arten ausgebildet sein. Beispielsweise kommt hierbei ein wassergekühlter Ladeluftkühler zur Anwendung.A compressor unit for compressing the air and an intercooler, which is located downstream of the compressor unit in the direction of flow, are preferably provided within the air supply for cooling the compressed air before it is supplied to the vehicle engine. The compressor unit is typically a turbocharger and the charge air cooler can be designed in various ways. For example, a water-cooled intercooler is used here.

Parallel zum Ladeluftkühler ist dann das Luftheizsystem ausgebildet, welches wie bereits beschrieben in einem Bypass zum Ladeluftkühler betrieben wird. Das Luftheizsystem beinhaltet erneut eine Heizeinrichtung zum Vorwärmen der Verbrennungsluft vor der Zuführung zum Fahrzeugmotor, wobei die Luft insbesondere vor dem Ladeluftkühler abgezweigt und erwärmt wird. Hierfür sind in der Luftzuführung eine Ableitverzweigung zwischen der Verdichtereinheit und dem Ladeluftkühler und eine Rückführverzweigung zwischen dem Ladeluftkühler und dem Fahrzeugmotor ausgebildet. Die Ableitverzweigung weist das ansteuerbare Bypass-Ventil auf und zwischen der Ableitverzweigung und der Rückführverzweigung ist die Bypass-Leitung ausgebildet. In dieser Bypass-Leitung ist die Heizeinrichtung angeordnet, die dazu ausgebildet ist, einen Luftstrom in der Bypass-Leitung zu erwärmen. Das System weist ferner eine Steuereinheit auf, welche dazu ausgebildet ist, das Bypass-Ventil anzusteuern, um einen Luftstrom in der Luftzuführung wenigstens teilweise durch die Bypass-Leitung zu leiten. Innerhalb der Bypass-Leitung wird dieser Luftstrom durch die Heizeinrichtung erwärmt und an der Rückführabzweigung wieder zurück in die Luftzuführung geleitet, wobei dies in Strömungsrichtung hinter dem Ladeluftkühler erfolgt. Vorzugsweise steuert die Steuereinheit das Bypass-Ventil so an, dass ein Luftstrom vollständig durch die Bypass-Leitung geführt wird, so dass der Ladeluftkühler vollständig umgangen wird.The air heating system is then configured parallel to the charge air cooler and, as already described, is operated in a bypass to the charge air cooler. The air heating system again includes a heating device for preheating the combustion air before it is fed to the vehicle engine, with the air being branched off and heated in particular before the intercooler. For this purpose, a discharge branch between the compressor unit and the charge air cooler and a return branch between the charge air cooler and the vehicle engine are formed in the air supply. The discharge branch has the controllable bypass valve and the bypass line is formed between the discharge branch and the return branch. The heating device, which is designed to heat an air flow in the bypass line, is arranged in this bypass line. The system also has a control unit which is designed to activate the bypass valve in order to direct an air flow in the air supply at least partially through the bypass line. Within the bypass line, this air flow is heated by the heating device and fed back into the air supply at the return branch, this taking place behind the charge air cooler in the direction of flow. The control unit preferably controls the bypass valve in such a way that an air flow is guided completely through the bypass line, so that the intercooler is completely bypassed.

Die Heizeinrichtung kann auf verschieden Arten ausgeführt sein, wobei sie in einer Ausführungsform der Erfindung ein Katalysatorelement und ein Dampferzeugerelement ausgebildet zur Erzeugung eines Kraftstoffdampfes aufweist. Die Heizeinrichtung ist dabei ausgestaltet, einen mit dem Dampferzeugerelement erzeugten Kraftstoffdampf dem Katalysatorelement zuzuführen, wodurch dessen exotherme chemische Reaktionen Wärme erzeugen, mit welcher ein Luftstrom in der Bypass-Leitung erwärmbar ist. Das Dampferzeugerelement erzeugt beispielsweise Kraftstoffdampf aus einem Dieselkraftstoff, welcher dem Dampferzeugerelement zugeführt wird. Das Dampferzeugerelement weist hierfür beispielsweise eine keramische Struktur auf, welche durch Zufuhr von elektrischer Energie erwärmbar ist, wodurch auf die Struktur aufgebrachter Kraftstoff verdampfbar ist. Der Kraftstoff wird dem Dampferzeugerelement unter Druck oder ohne Druck zugeführt.The heating device can be designed in various ways, in one embodiment of the invention having a catalyst element and a vapor generator element designed to generate a fuel vapor. The heating device is designed to supply fuel vapor generated with the steam generator element to the catalytic converter element, as a result of which its exothermic chemical reactions generate heat, with which an air flow in the bypass line can be heated. The steam generator element generates, for example, fuel vapor from a diesel fuel, which is supplied to the steam generator element. For this purpose, the steam generator element has, for example, a ceramic structure which can be heated by supplying electrical energy, as a result of which fuel applied to the structure can be vaporized. The fuel is supplied to the steam generator element under pressure or without pressure.

Das Dampferzeugerelement verwendet dabei insbesondere ein PTC-Heizelement mit einer keramischen Struktur, welche den „positive temperature coefficient - PTC“ einsetzt. Es handelt sich um ein elektrisches Bauteil auf Keramikbasis mit temperaturabhängigem Widerstand, welches als Heizelement verwendet wird. Ein solches PTC-Element setzt sich üblicherweise aus ein oder mehreren Keramikplatten zusammen.The steam generator element uses in particular a PTC heating element with a ceramic structure, which uses the "positive temperature coefficient - PTC". It is a ceramic-based electrical component with a temperature-dependent resistance that is used as a heating element. Such a PTC element is usually composed of one or more ceramic plates.

Das Katalysatorelement ist beispielsweise als Dieseloxidationskatalysator ausgebildet. Das Katalysatorelement ist dabei vorzugsweise relativ klein ausgestaltet. Das Dampferzeugerelement und das Katalysatorelement werden gemeinsam oder getrennt voneinander durch eine zusätzliche Heizeinrichtung erwärmt, die beispielsweise elektrisch betrieben wird. Durch die geringe Größe des Katalysatorelements und eine entsprechende Ausführung der gesamten Heizeinrichtung sind sehr schnelle Änderungen des Betriebszustands des Katalysatorelements möglich. Das Katalysatorelement kann einerseits schnell mit Kraftstoffdampf beaufschlagt werden. Anderseits kann es aber auch schnell wieder abgeschaltet und deaktiviert werden. Das gesamte Luftheizsystem ist dazu ausgelegt, die Temperatur der Verbrennungsluft beim Kaltstart möglichst schnell zu erhöhen.The catalytic converter element is designed, for example, as a diesel oxidation catalytic converter. The Catalyst element is preferably designed to be relatively small. The steam generator element and the catalyst element are heated together or separately from one another by an additional heating device, which is operated electrically, for example. Due to the small size of the catalytic converter element and a corresponding design of the entire heating device, very rapid changes in the operating state of the catalytic converter element are possible. On the one hand, the catalytic converter element can be rapidly exposed to fuel vapor. On the other hand, it can also be switched off and deactivated again quickly. The entire air heating system is designed to increase the temperature of the combustion air as quickly as possible during a cold start.

Das Ansaugluft-Heizsystem wird vorzugsweise für den Kaltstart des Fahrzeugs aktiviert, wobei die Steuereinheit den Luftstrom aufgrund von verschiedenen Signalen durch die Bypass-Leitung leitet. Doch auch in anderen Situationen kann das Heizsystem aktiviert werden, wie zum Beispiel bei Bergabfahrten und einem damit verbundenen „Auskühlen“ des Ansaugtraktes. Die Steuereinheit steuert dann das Bypass-Ventil der Ableitverzweigung und die Heizeinrichtung an. Das Bypass-Ventil wird angesteuert, um den Luftstrom teilweise oder vollständig durch die Bypass-Leitung zu der Heizeinrichtung zu leiten und das Verdampferelement wird erwärmt, um den Kraftstoffdampf zur erzeugen. Dies wird beispielsweise durch das Starten des zugehörigen Fahrzeugs initiiert, was ein Signal für die Steuereinheit erzeugt. Vorzugsweise erfolgt dies jedoch schon vor dem Startvorgang.The intake air heating system is preferably activated for a cold start of the vehicle, with the control unit directing the air flow through the bypass line based on various signals. However, the heating system can also be activated in other situations, such as when driving downhill and the intake tract “cools down” as a result. The control unit then controls the bypass valve of the discharge branch and the heating device. The bypass valve is controlled to direct the air flow partially or completely through the bypass line to the heater and the evaporator element is heated to generate the fuel vapor. This is initiated, for example, by starting the associated vehicle, which generates a signal for the control unit. However, this is preferably done before the starting process.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit beispielsweise dazu ausgebildet, das Bypass-Ventil in der Ableitverzweigung und/oder die Heizeinrichtung bei Empfang eines Signals anzusteuern, welches durch das Erkennen des Öffnens einer Fahrzeugtür oder der Anwesenheit eines Fahrzeugschlüssels in einem definierten Bereich des Fahrzeugs ausgelöst wird. Folglich erzeugt das Öffnen einer Fahrzeugtür oder das Erkennen eines Fahrzeugschlüssels im Bereich des Fahrzeugs ein Signal für die Steuereinheit. Bei schlüssellosen Zugangssystemen können auch jegliche andere Arten von Fahrererkennung ein entsprechendes Signal für die Steuereinheit erzeugen.In one embodiment of the invention, the control unit is designed, for example, to activate the bypass valve in the discharge branch and/or the heating device upon receipt of a signal, which is triggered by detecting the opening of a vehicle door or the presence of a vehicle key in a defined area of the vehicle. Consequently, opening a vehicle door or recognizing a vehicle key in the area of the vehicle generates a signal for the control unit. In the case of keyless entry systems, any other type of driver recognition can also generate a corresponding signal for the control unit.

Das Bypass-Ventil in der Ableitverzweigung regelt den Strom zwischen der Haupt-Luftzuführung zum Ladekühler und der Bypass-Leitung, wobei dies beispielsweise unter Kaltstartbedingungen erfolgt. Insbesondere regelt das Bypass-Ventil in der Ableitverzweigung den Strom zwischen der Haupt-Luftzuführung zum Ladekühler und der Bypass-Leitung. Das Bypass-Ventil öffnet die Bypass-Leitung vorzugsweise vollständig und schließt die Hauptleitung, insbesondere die Hauptleitung zum Ladeluftkühler. Zur gleichen Zeit wird beispielsweise die keramische Struktur des Dampferzeugerelements mit Kraftstoff benetzt. Dann werden die keramische Struktur und der Dieseloxidationskatalysator erhitzt, wobei die Erhitzung einer oder beider Komponenten jedoch auch schon früher bei der jeweiligen Fahrererkennung erfolgen kann. Beim Starten des Fahrzeugmotors wird der erzeugte Kraftstoffdampf dem Katalysatorelement zugeführt. Durch die exothermen chemischen Reaktionen innerhalb des Katalysatorelements wird die Temperatur im Luftstrom der Bypass-Leitung erheblich erhöht. Sobald diese exothermen Reaktionen begonnen haben, kann die Beheizung des Katalysatorelements beendet werden.The bypass valve in the shunt manifold regulates the flow between the main air supply to the charge cooler and the bypass line, for example under cold start conditions. In particular, the bypass valve in the diverter branch regulates the flow between the main air supply to the charge cooler and the bypass line. The bypass valve preferably opens the bypass line completely and closes the main line, in particular the main line to the intercooler. At the same time, for example, the ceramic structure of the steam generator element is wetted with fuel. The ceramic structure and the diesel oxidation catalytic converter are then heated, although one or both components can also be heated earlier when the respective driver is detected. When the vehicle engine is started, the generated fuel vapor is supplied to the catalyst element. The exothermic chemical reactions within the catalyst element significantly increase the temperature in the bypass line airflow. As soon as these exothermic reactions have started, the heating of the catalyst element can be stopped.

Die erwärmte Bypass-Luft wird dann über die Rückführverzweigung in die Luftzuführung zurück geleitet und dem Fahrzeugmotor zugeführt. Die erhöhte Lufttemperatur führt zu einer NOx-optimierten Verbrennung mit niedrigen HC/CO-Werten. Ferner erhöht sich die Abgastemperatur, was zu einer beschleunigten Erwärmung der Komponenten der Abgasnachbehandlung beiträgt. Dies ermöglicht ein schnelleres Anspringen von Komponenten der Abgasnachbehandlung und geringere Auspuff-Emissionen. Während des Aufwärmens des Fahrzeugmotors wird wenigstens das Bypass-Ventil in der Ableitverzweigung angesteuert, um die erforderlichen Einlasstemperaturen zu gewährleisten. Hierbei wird die Mischungstemperatur der Luft durch die Bypass-Leitung/Heizeinrichtung und den Ladeluftkühler geregelt.The heated bypass air is then routed back into the air supply via the recirculation manifold and fed to the vehicle engine. The increased air temperature leads to NOx-optimized combustion with low HC/CO values. In addition, the exhaust gas temperature increases, which contributes to accelerated heating of the exhaust gas aftertreatment components. This enables quicker activation of exhaust aftertreatment components and lower tailpipe emissions. At least the bypass valve in the discharge branch is activated during the warm-up of the vehicle engine in order to ensure the required inlet temperatures. Here, the mixing temperature of the air is regulated by the bypass line/heating device and the intercooler.

Ein Signal für die Steuereinheit kann jedoch auch unabhängig von einer Schlüssel- oder Fahrererkennung erzeugt werden. Beispielsweise kann die Erzeugung des erforderlichen Kraftstoffdampfes auch temperaturabhängig erfolgen. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die Kühlwassertemperatur oder die Außentemperatur unter eine bestimmte Grenztemperatur abfallen, welche bei einem Start des Fahrzeugs ein verbessertes Kaltstartverhalten erforderlich machen würden. Für diese Situation kann der Kraftstoffdampf bereits bei einem entsprechenden Abfallen der Temperatur erzeugt werden, so dass er beim Start des Fahrzeugs bereits zur Verfügung steht. In einer Ausführungsform der Erfindung ist daher vorgesehen, dass die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, das Bypass-Ventil in der Ableitverzweigung, ein weiteres Bypass-Ventil in der Rückführverzeigung und/oder die Heizeinrichtung bei Empfang eines Signals anzusteuern, welches durch den Abfall einer Temperatur unter eine definierte Grenztemperatur ausgelöst wird, wobei das Bypass-Ventil in der Ableitverzweigung und ein Bypass-Ventil in der Rückführabzweigung geschlossen und das Dampferzeugerelement mit Kraftstoff beaufschlagt werden. Bei der Temperatur handelt es sich beispielsweise um die Temperatur des Kühlwassers oder die Außentemperatur. Die Bypass-Leitung wird durch die beiden Ventile vollständig geschlossen, so dass der erzeugte Kraftstoffdampf nicht aus der Bypass-Leitung entweichen kann. However, a signal for the control unit can also be generated independently of a key or driver recognition. For example, the required fuel vapor can also be generated as a function of temperature. This is the case, for example, when the cooling water temperature or the outside temperature falls below a specific limit temperature, which would make improved cold start behavior necessary when starting the vehicle. For this situation, the fuel vapor can already be generated with a corresponding drop in temperature, so that it is already available when the vehicle is started. In one embodiment of the invention, it is therefore provided that the control unit is designed to activate the bypass valve in the diversion branch, a further bypass valve in the return branch and/or the heating device upon receipt of a signal which is triggered by the drop in temperature below a defined limit temperature, the bypass valve in the diversion branch and a bypass valve in the return branch being closed and the steam generator element being supplied with fuel. At the temperature acts it is, for example, the temperature of the cooling water or the outside temperature. The bypass line is completely closed by the two valves so that the fuel vapor generated cannot escape from the bypass line.

Doch auch jegliche andere Temperaturen können überwacht und für eine Signalerzeugung verwendet werden, wenn aus deren Höhe geschlossen werden kann, dass eine Betätigung des Heizsystems vorteilhaft ist. Beispielweise könnten hier auch die Temperatur vor den Abgaskomponenten oder modellgebildete Katalysator-Materialtemperaturen verwendet werden. Wenn hier eine gewisse Temperaturgrenze unterschritten wird, kann dies auch die Betätigung des Heizsystems initiieren. Diese Temperaturgrenze liegt beispielsweise bei ca. 200°C (light-off Wert).However, any other temperatures can also be monitored and used to generate a signal if it can be concluded from their level that activation of the heating system is advantageous. For example, the temperature in front of the exhaust gas components or modeled catalyst material temperatures could also be used here. If the temperature falls below a certain limit, this can also initiate the activation of the heating system. This temperature limit is, for example, around 200° C. (light-off value).

Ein Signal wie zuvor beschrieben löst dann ein Erhitzen des Katalysatorelements aus, welchem der bereits erzeugte Kraftstoffdampf dann zugeführt wird, so dass die beschriebenen Prozesse ablaufen können.A signal as described above then triggers heating of the catalytic converter element, to which the already generated fuel vapor is then supplied, so that the processes described can take place.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung der 1 offenbart.Further advantageous embodiments of the invention are in the dependent claims and the following description of the figures 1 disclosed.

Das Funktionsprinzip des erfindungsgemäßen Ansaugluft-Heizsystems wird im Folgenden anhand der schematischen Darstellung der 1 erläutert.The principle of operation of the intake air heating system according to the invention is based on the schematic representation of the 1 explained.

Die wesentlichen Komponenten befinden sich dabei im Ansaugtrakt für einen Fahrzeugmotor 10. Dieser Ansaugtrakt beinhaltet eine Luftzuführung 11 zur Zuführung von Luft zu einem Fahrzeugmotor 10, wobei diese Zuführung von Luft mit einem horizontalen Pfeil bezeichnet ist. Ein weiterer horizontaler Pfeil kennzeichnet die Abfuhr von Abgas über eine Abgasabführung 12. Komponenten zur Kraftstoffzuführung sind in der vereinfachten Darstellung der 1 nicht gezeigt und können auf bekannte Weise ausgeführt und angeordnet sein. Ferner wird die Erfindung im Folgenden anhand eines Fahrzeugmotors 10 erläutert, bei dem Verbrennungsluft durch einen Kompressor oder einen Turbolader vorverdichtet wird (Motoraufladung). Die Erfindung kann jedoch auch mit einem Saugmotor ohne Vorverdichtung verwendet werden.The essential components are located in the intake tract for a vehicle engine 10. This intake tract includes an air supply 11 for supplying air to a vehicle engine 10, this supply of air being denoted by a horizontal arrow. Another horizontal arrow indicates the removal of exhaust gas via an exhaust gas discharge 12. Components for fuel supply are in the simplified representation of FIG 1 not shown and may be constructed and arranged in any known manner. Furthermore, the invention is explained below with reference to a vehicle engine 10 in which combustion air is precompressed by a compressor or a turbocharger (engine supercharging). However, the invention can also be used with a naturally aspirated engine without supercharging.

Bei einem Fahrzeugmotor 10 mit Vorverdichtung befindet sich in der Luftzuführung 11 ein Verdichter 20, bei dem es sich typischerweise um einen Verdichter eines Turboladers handelt. Zwischen dem Verdichter 20 und dem Fahrzeugmotor 10 liegt ferner ein Ladeluftkühler 30. Bei Betrieb des Fahrzeugmotors 10 verdichtet der Verdichter 20 zunächst die Verbrennungsluft, wodurch sie sich erwärmt. Der Ladeluftkühler 30 kühlt die Verbrennungsluft wieder ab, bevor sie dem Fahrzeugmotor 10 zugeführt wird.In a vehicle engine 10 with precompression, the air supply 11 contains a compressor 20, which is typically a compressor of a turbocharger. Furthermore, there is an intercooler 30 between the compressor 20 and the vehicle engine 10. When the vehicle engine 10 is in operation, the compressor 20 first compresses the combustion air, as a result of which it heats up. The intercooler 30 cools the combustion air down again before it is fed to the vehicle engine 10 .

Parallel zum Ladeluftkühler 30 ist ein Luftheizsystem 40 geschaltet, mit welchem die Luft bzw. die Verbrennungsluft bei Bedarf erwärmt werden kann. Dieses Luftheizsystem 40 beinhaltet eine Bypass-Leitung 41 und eine damit verbundene Heizeinrichtung 45. Hierzu sind innerhalb der Luftzuführung 11 zwei Abzweigungen bzw. Verzweigungen ausgebildet, wobei eine erste Ableitverzweigung 15 zwischen dem Verdichter 20 und dem Ladekühler 30 ausgebildet ist. Eine zweite Rückführverzweigung 16 ist zwischen dem Ladeluftkühler 30 und dem Fahrzeugmotor 10 ausgebildet. Beide Verzweigungen sind jeweils mit einem Bypass-Ventil 13, 14 ausgeführt. Bei den Bypass-Ventilen 13, 14 kann es sich insbesondere um Klappen handeln, welche den Luftdurchfluss zu der Bypass-Leitung 41 öffnen und schließen. Die Bypass-Leitung 41 erstreckt sich zwischen der Ableitverzweigung 15 und der Rückführverzweigung 16, wobei der Bypass-Luftstrom durch diese Bypass-Leitung 41 mit zwei gekrümmten Pfeilen dargestellt ist.An air heating system 40 is connected in parallel with the intercooler 30, with which the air or the combustion air can be heated if necessary. This air heating system 40 includes a bypass line 41 and a heating device 45 connected thereto. A second recirculation junction 16 is formed between the charge air cooler 30 and the vehicle engine 10 . Both branches are each designed with a bypass valve 13,14. The bypass valves 13, 14 can in particular be flaps which open and close the air flow to the bypass line 41. The bypass duct 41 extends between the discharge branch 15 and the return branch 16, the bypass airflow through this bypass duct 41 being shown with two curved arrows.

Die Heizeinrichtung 45 weist mehrere Komponenten auf. Eine erste Komponente ist ein Dampferzeugerelement 42, bei dem es sich beispielsweise um eine keramische Struktur in Form eines PCT-Heizelementes handeln kann. Eine weitere Komponente ist ein Katalysatorelement 43, bei dem es sich beispielsweise um einen Dieseloxidationskatalysator handelt. Ferner ist eine elektrische Beheizung 44 vorgesehen, mit der sich sowohl das Dampferzeugerelement, als auch das Katalysatorelement 43 erhitzen lassen. Darüber hinaus ist dem Dampferzeugerelement 42 ein Kraftstoff 50 zuführbar, was in der 1 schematisch mit einem Pfeil gekennzeichnet ist der mit dem das Bezugszeichen 50 bezeichnet ist. Bei dem Kraftstoff 50 handelt es sich beispielsweise um einen Dieselkraftstoff. Die Funktionsweise der so gebildeten Heizeinrichtung 45 beinhaltet das Einbringen von Kraftstoff 50 in das Dampferzeugerelement 42, wobei beispielsweise die keramische Struktur mit dem Kraftstoff benetzt wird. Mittels der elektrischen Beheizung 44 wird die keramische Struktur so erhitzt, dass der Kraftstoff verdampft und ein Kraftstoffdampf 51 erzeugt wird. Das Katalysatorelement 43 wird ebenfalls durch die elektrische Beheizung 44 erhitzt und der Kraftstoffdampf 51 wird dem Katalysatorelement 43 zugeführt.The heating device 45 has several components. A first component is a steam generating element 42 which may be, for example, a ceramic structure in the form of a PCT heating element. Another component is a catalyst element 43, which is, for example, a diesel oxidation catalyst. Furthermore, an electrical heater 44 is provided, with which both the steam generator element and the catalyst element 43 can be heated. In addition, the steam generator element 42, a fuel 50 can be supplied, which in the 1 is indicated schematically by an arrow with which the reference number 50 is indicated. The fuel 50 is a diesel fuel, for example. The mode of operation of the heating device 45 formed in this way includes the introduction of fuel 50 into the steam generator element 42, with the ceramic structure being wetted with the fuel, for example. The ceramic structure is heated by means of the electrical heating 44 in such a way that the fuel evaporates and a fuel vapor 51 is generated. The catalyst element 43 is also heated by the electric heater 44 and the fuel vapor 51 is supplied to the catalyst element 43 .

Durch die exothermen chemischen Reaktionen innerhalb des Katalysatorelementes 43 wird Wärme erzeugt, welche die Verbrennungsluft in der Bypass-Leitung 41 erwärmt. Vorrichtungen für diesen Wärmeübergang sind in der 1 nicht explizit gezeigt, können aber auf bekannte Weise ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Luftstrom das Katalysatorelement 43 umströmen und dabei seine Wärme aufnehmen. Alternativ kann der Luftstrom auch durch das Katalysatorelement 43 hindurchgeführt werden und hierbei seine Wärme aufnehmen, wie es schematisch in der 1 angedeutet ist. Ferner sind jegliche andere Arten des Wärmeübergangs vom Katalysatorelement 43 auf den Luftstrom in der Bypass-Leitung 41 möglich.The exothermic chemical reactions within the catalytic converter element 43 generate heat, which heats the combustion air in the bypass line 41 . Devices for this heat transfer are in the 1 not explicitly shown, but can be formed in a known manner. For example, the airflow can do that Flow around catalyst element 43 and absorb its heat. Alternatively, the air flow can also be passed through the catalyst element 43 and thereby absorb its heat, as is shown schematically in FIG 1 is indicated. Furthermore, any other type of heat transfer from the catalytic converter element 43 to the air flow in the bypass line 41 is possible.

Zur Ansteuerung des gesamten Luftheizsystems 40 steht dieses in Verbindung mit einer Steuereinheit 60. Diese Steuereinheit 60 und ihre Verbindung mit dem Luftheizsystem 40 sind in der 1 erneut lediglich schematisch dargestellt und sollen lediglich die grundsätzliche Funktionalität dieser Steuereinheit 60 verdeutlichen. Die Steuereinheit 60 kann dabei in ein allgemeines Steuersystem eines Fahrzeugs eingebunden sein und steht nicht nur in Kommunikation mit dem Luftheizsystem 40, sondern auch mit weiteren Komponenten des Fahrzeugs, die nicht dargestellt sind. Insbesondere handelt es sich hierbei um Türöffnersysteme, Startsysteme und Sensoren. Von diesen Systemen empfängt die Steuereinheit 60 zugehörige Signale, die bei einem entsprechenden Ereignis an dem Fahrzeug ausgelöst werden und einen nahenden Kaltstart des Fahrzeugs wahrscheinlich machen. Bei Empfang eines solchen Signals nimmt die Steuereinheit 60 das Luftheizsystem 40 teilweise oder vollständig in Betrieb.To control the entire air heating system 40, this is connected to a control unit 60. This control unit 60 and its connection to the air heating system 40 are in FIG 1 again shown only schematically and are only intended to clarify the basic functionality of this control unit 60 . The control unit 60 can be integrated into a general control system of a vehicle and is not only in communication with the air heating system 40 but also with other components of the vehicle that are not shown. In particular, these are door opener systems, starter systems and sensors. The control unit 60 receives associated signals from these systems, which are triggered when a corresponding event occurs in the vehicle and make an approaching cold start of the vehicle probable. Upon receipt of such a signal, the control unit 60 partially or fully operates the air heating system 40 .

Empfängt die Steuereinheit 60 beispielsweise von einem Türöffnersystem ein Signal, dass die Fahrertür geöffnet wurde, steuert es das Bypass-Ventil 13 so an, dass der Luftstrom aus der Luftzuführung 11 vollständig in die Bypass-Leitung 41 geleitet wird. Der Luftstrom zum Ladeluftkühler 30 wird dadurch unterbunden. Die elektrische Beheizung 44 erhitzt die keramische Struktur des Dampferzeugerelementes 42 und das Katalysatorelement 43. Der Kraftstoff 50 verdampft auf der keramischen Struktur des Dampferzeugerelementes 42 und wenn der Kraftstoffdampf 51 dem Katalysatorelement 43 zugeführt wird, erzeugt dieses Wärme, die wiederum auf den Luftstrom in der Bypass-Leitung 41 übertragen wird. Das Bypass-Ventil 14 wird spätestens dann geöffnet, wenn der Fahrzeugmotor 11 gestartet wird. So wird der erwärmte Bypass-Luftstrom über die Rückführverzweigung 16 wieder der Luftzuführung 11 zugeführt. Über diese Luftzuführung gelangt der erwärmte Luftstrom dann zum Fahrzeugmotor 10.If the control unit 60 receives a signal from a door opening system, for example, that the driver's door has been opened, it controls the bypass valve 13 in such a way that the air flow from the air supply 11 is routed completely into the bypass line 41 . The flow of air to the intercooler 30 is prevented as a result. The electric heater 44 heats the ceramic structure of the steam generator element 42 and the catalyst element 43. The fuel 50 evaporates on the ceramic structure of the steam generator element 42 and when the fuel vapor 51 is fed to the catalyst element 43, this generates heat, which in turn is transferred to the air flow in the bypass line 41. The bypass valve 14 is opened at the latest when the vehicle engine 11 is started. The heated bypass air flow is thus fed back to the air supply 11 via the return branch 16 . The heated air flow then reaches the vehicle engine 10 via this air supply.

Als Signal zur Initiierung dieser Luftbeheizung können auch andere Ereignisse verwendet werden. Beispielsweise kann auch das Erkennen eines Fahrzeugschlüssels in einem bestimmten Bereich des Fahrzeugs oder bei schlüssellosen Zugangssystemen das Erfassen eines Fahrers ein entsprechendes Signal auslösen. In einer alternativen Ausführungsform erfolgt die Initiierung der Luftbeheizung temperaturgesteuert. Fällt beispielsweise die Kühlwassertemperatur und/oder die Außentemperatur des Fahrzeugs unter einen bestimmten Grenzwert, kann innerhalb des Luftheizsystems 40 bereits ein Kraftstoffdampf 51 erzeugt werden. Dieser verbleibt innerhalb des Systems, in dem die beiden Bypass-Ventile 13 und 14 so angesteuert werden, dass die Verzweigungen 15 und 16 zur Bypass-Leitung 41 verschlossen sind. Sobald die Steuereinheit 60 ein Signal erhält, welches einen nahenden Kaltstart des Fahrzeugs wahrscheinlich macht, wird auch das Katalysatorelement 43 durch die elektrische Beheizung 44 erhitzt, so dass mit dem Kraftstoffdampf 51 die exothermen chemischen Reaktionen im Katalysatorelement 43 stattfinden können. Die Bypass-Ventile 13 und 14 werden geöffnet, so dass Luft durch die Bypass-Leitung 41 strömen und erwärmt werden kann.Other events can also be used as a signal for initiating this air heating. For example, recognizing a vehicle key in a specific area of the vehicle or, in the case of keyless entry systems, detecting a driver can also trigger a corresponding signal. In an alternative embodiment, the initiation of the air heating is temperature-controlled. If, for example, the cooling water temperature and/or the outside temperature of the vehicle falls below a specific limit value, fuel vapor 51 can already be generated within the air heating system 40 . This remains within the system in that the two bypass valves 13 and 14 are controlled in such a way that the branches 15 and 16 to the bypass line 41 are closed. As soon as the control unit 60 receives a signal which makes an approaching cold start of the vehicle probable, the catalytic converter element 43 is also heated by the electrical heating 44 so that the exothermic chemical reactions in the catalytic converter element 43 can take place with the fuel vapor 51 . The bypass valves 13 and 14 are opened so that air can flow through the bypass line 41 and be heated.

Die Erfindung ist insbesondere dann vorteilhaft anwendbar, wenn die Brennkraftmaschine bzw. das Fahrzeug längere Zeit gestanden hat, und ein Kaltstart zu erfolgen hat. Es liegt im Sinne der Erfindung, dass eine Aktivierung der Luftbeheizung unterbleiben kann, wenn die Brennkraftmaschine nicht mit einem Kaltstart gestartet wird, was beispielsweise nach einer längeren Betriebsphase z.B. nach einem kurzzeitigen Stopp an einer Ampel oder dergleichen oder beispielsweise nach einem kürzeren Abstellen des Fahrzeugs der Fall sein kann. Ferner wäre eventuell nochmals eine Aktivierung des Heizsystems erforderlich, falls die Abgastemperatur unter den light-off Wert (z.B. 200°C) fallen sollte.The invention can be used particularly advantageously when the internal combustion engine or the vehicle has stood still for a long time and a cold start has to be carried out. It is within the meaning of the invention that activation of the air heating can be omitted if the internal combustion engine is not started with a cold start, which can be the case, for example, after a longer operating phase, e.g. after a brief stop at traffic lights or the like, or after the vehicle has been parked for a short time. Furthermore, it might be necessary to activate the heating system again if the flue gas temperature falls below the light-off value (e.g. 200°C).

BezugszeichenlisteReference List

1010
Fahrzeugmotor, BrennkraftmaschineVehicle engine, internal combustion engine
1111
Luftzuführungair supply
1212
Abgasabführungexhaust gas discharge
13,1413:14
Bypass-Ventilbypass valve
1515
Ableitverzweigungdrain branch
1616
Rückführverzweigungfeedback branch
2020
Verdichtereinheit, TurboladerCompressor unit, turbocharger
3030
Ladeluftkühlerintercooler
4040
Luftheizsystemair heating system
4141
Bypass-Leitungbypass line
4242
Dampferzeugerelementsteam generator element
4343
Katalysatorelementcatalyst element
4444
Beheizung, elektrischHeating, electric
4545
Heizeinrichtungheating device
5050
Kraftstofffuel
5151
Kraftstoffdampffuel vapor
6060
Steuereinheitcontrol unit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

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  • DE 102011087260 A1 [0006]DE 102011087260 A1 [0006]
  • US 5855192 A [0007]US5855192A [0007]
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  • CN 201606168 U [0009]CN201606168U[0009]
  • US 20080060619 A1 [0010]US20080060619A1[0010]

Claims (10)

Ansaugluft-Heizsystem für einen Fahrzeugmotor (10), aufweisend eine Luftzuführung (11) zur Zuführung von Luft zu dem Fahrzeugmotor (10), wobei in der Luftzuführung (11) eine Ableitverzweigung (15) und eine Rückführverzweigung (16) ausgebildet sind, und die Ableitverzweigung (15) ein ansteuerbares Bypass-Ventil (13) aufweist und zwischen der Ableitverzweigung (15) und der Rückführverzweigung (16) eine Bypass-Leitung (41) ausgebildet ist, in welcher eine Heizeinrichtung (45 ) angeordnet ist, die dazu ausgebildet ist, einen Luftstrom in der Bypass-Leitung (41) zu erwärmen, und eine Steuereinheit (60) vorgesehen ist, welche dazu ausgebildet ist, das Bypass-Ventil (13) anzusteuern, um einen Luftstrom in der Luftzuführung (11) wenigstens teilweise durch die Bypass-Leitung (41) zu leiten.Intake air heating system for a vehicle engine (10), having an air supply (11) for supplying air to the vehicle engine (10), wherein a discharge branch (15) and a return branch (16) are formed in the air supply (11), and the discharge branch (15) has a controllable bypass valve (13) and between the discharge branch (15) and the return branch (16) a bypass line ung (41), in which a heating device (45) is arranged, which is designed to heat an air flow in the bypass line (41), and a control unit (60) is provided, which is designed to activate the bypass valve (13) in order to conduct an air flow in the air supply (11) at least partially through the bypass line (41). Ansaugluft-Heizsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es in der Luftzuführung (11) eine Verdichtereinheit (20) zum Verdichten der Luft und einen in Strömungsrichtung hinter der Verdichtereinheit (20) liegenden Ladeluftkühler (30) aufweist, wobei die Ableitverzweigung (15) zwischen der Verdichtereinheit (20) und dem Ladeluftkühler (30) und die Rückführverzweigung (16) zwischen dem Ladeluftkühler (30) und dem Fahrzeugmotor (10) ausgebildet ist.Intake air heating system after claim 1 , characterized in that it has a compressor unit (20) in the air supply (11) for compressing the air and a charge air cooler (30) located downstream of the compressor unit (20) in the direction of flow, the discharge branch (15) being formed between the compressor unit (20) and the charge air cooler (30) and the return branch (16) being formed between the charge air cooler (30) and the vehicle engine (10). Ansaugluft-Heizsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (60) dazu ausgebildet ist, das Bypass-Ventil (13) anzusteuern, um einen Luftstrom in der Luftzuführung (11) vollständig durch die Bypass-Leitung (41) zu leiten.Intake air heating system after claim 1 or 2 , characterized in that the control unit (60) is designed to activate the bypass valve (13) in order to conduct an air flow in the air supply (11) completely through the bypass line (41). Ansaugluft-Heizsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (45) ein Katalysatorelement (43) und ein Dampferzeugerelement (42) ausgebildet zur Erzeugung eines Kraftstoffdampfes (42) aufweist, wobei die Heizeinrichtung (45) ausgestaltet ist, einen mit dem Dampferzeugerelement (42) erzeugten Kraftstoffdampf (51) dem Katalysatorelement (43) zuzuführen, wodurch dessen exotherme chemische Reaktionen Wärme erzeugen, mit welcher ein Luftstrom in der Bypass-Leitung (41) erwärmbar ist.Intake air heating system according to any of the preceding Claims 1 until 3 , characterized in that the heating device (45) has a catalyst element (43) and a steam generator element (42) designed to generate fuel vapor (42), the heating device (45) being designed to supply fuel vapor (51) generated with the steam generator element (42) to the catalyst element (43), as a result of which its exothermic chemical reactions generate heat with which an air flow in the bypass line (41) can be heated. Ansaugluft-Heizsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dampferzeugerelement (42) eine keramische Struktur aufweist, welche durch Zufuhr von elektrischer Energie erwärmbar ist, wodurch auf die keramische Struktur aufgebrachter Kraftstoff verdampfbar ist.Intake air heating system according to any of the preceding Claims 1 until 4 , characterized in that the steam generator element (42) has a ceramic structure which can be heated by supplying electrical energy, whereby fuel applied to the ceramic structure can be vaporized. Ansaugluft-Heizsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Katalysatorelement (43) ein Dieseloxidationskatalysator ist.Intake air heating system according to any of the preceding Claims 1 until 5 , characterized in that the catalyst element (43) is a diesel oxidation catalyst. Ansaugluft-Heizsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführverzweigung (16) mit einem Bypass-Ventil (14) versehen ist.Intake air heating system according to any of the preceding Claims 1 until 6 , characterized in that the return branch (16) is provided with a bypass valve (14). Ansaugluft-Heizsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (60) dazu ausgebildet ist, das Bypass-Ventil (13) und/oder die Heizeinrichtung (45) bei Empfang eines Signals anzusteuern, welches durch das Erkennen des Öffnens einer Fahrzeugtür oder der Anwesenheit eines Fahrzeugschlüssels in einem definierten Bereich des Fahrzeugs ausgelöst wird.Intake air heating system according to any of the preceding Claims 1 until 7 , characterized in that the control unit (60) is designed to activate the bypass valve (13) and/or the heating device (45) upon receipt of a signal which is triggered by recognizing the opening of a vehicle door or the presence of a vehicle key in a defined area of the vehicle. Ansaugluft-Heizsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (60) dazu ausgebildet ist, ein Bypass-Ventil (14) in der Rückführverzweigung (16) zu öffnen, wenn sie ein Signal empfängt, welches durch das Starten des Fahrzeugmotors (10) ausgelöst wird.Intake air heating system according to any of the preceding Claims 1 until 8th , characterized in that the control unit (60) is adapted to open a bypass valve (14) in the return branch (16) when it receives a signal which is triggered by the starting of the vehicle engine (10). Ansaugluft-Heizsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (60) dazu ausgebildet ist, das Bypass-Ventil (13) in der Ableitverzweigung (15), ein Bypass-Ventil (14) in der Rückführverzweigung (16) und/oder die Heizeinrichtung (45) bei Empfang eines Signals anzusteuern, welches durch den Abfall einer Temperatur unter eine definierte Grenztemperatur ausgelöst wird, wobei das Bypass-Ventil (13) in der Ableitverzweigung (15) und das Bypass-Ventil (14) in der Rückführabzweigung (16) geschlossen und das Dampferzeugerelement (42) mit Kraftstoff beaufschlagt werden.Intake air heating system according to any of the preceding Claims 1 until 9 , characterized in that the control unit (60) is designed to activate the bypass valve (13) in the discharge branch (15), a bypass valve (14) in the return branch (16) and/or the heating device (45) upon receipt of a signal which is triggered by the drop in temperature below a defined limit temperature, the bypass valve (13) in the discharge branch (15) and the bypass valve (14) in the return branch (16) is closed and the steam generator element (42) is charged with fuel.
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