WO2021244802A1 - Elektrische schaltung für ein fluidleitungssystem - Google Patents

Elektrische schaltung für ein fluidleitungssystem Download PDF

Info

Publication number
WO2021244802A1
WO2021244802A1 PCT/EP2021/060114 EP2021060114W WO2021244802A1 WO 2021244802 A1 WO2021244802 A1 WO 2021244802A1 EP 2021060114 W EP2021060114 W EP 2021060114W WO 2021244802 A1 WO2021244802 A1 WO 2021244802A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
temperature
electrical circuit
dependent resistor
fluid
line system
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/060114
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Klein
Original Assignee
Eugen Forschner Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eugen Forschner Gmbh filed Critical Eugen Forschner Gmbh
Publication of WO2021244802A1 publication Critical patent/WO2021244802A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00—Details of electric heating devices
    • H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227—Applications
    • H05B1/023—Industrial applications
    • H05B1/0236—Industrial applications for vehicles

Definitions

  • the present invention relates to an electrical circuit for a fluid line system with at least two heatable sections according to the preamble of claim 1.
  • SCR lines form fluid line systems with heatable sections.
  • the SCR lines are typically laid on the underbody of the vehicle and are therefore exposed to the ambient or outside temperature of the vehicle.
  • the urea tank for the SCR reducing agent is often located in the rear of the vehicle, whereas the metering points are near the engine or near the exhaust system.
  • EP 2 611 260 B1 describes an electrical heating system for a fluid line system in a motor vehicle, for example an SCR line system, in which the electrical heating power is adapted to given conditions with the help of power electronics, more precisely with the help of pulse-width-modulated clocked power transistors.
  • the disadvantage of the heating system which is complex in terms of circuitry, is that a control unit has to carry out the pulse-width-modulated power adjustment, which is prone to errors, requires additional measured values and causes increased costs.
  • the invention has the object of providing an electrical circuit for line protection of a fluid line system with at least two heatable sections of the simplest possible type.
  • An electrical circuit according to the invention comprises fleece elements and at least one resistance circuit, which are assigned to the respective heatable sections.
  • the resistance circuit has at least one first temperature-dependent resistor, which is connected in series with a heating element, and a second temperature-dependent resistor, which is connected in parallel with the heating element.
  • the individual sections can be heated as a function of temperature. In this way it can be achieved in particular that at low temperatures at all heatable sections the full heating power is available, especially z. B. immediately after starting an engine.
  • the temperature-dependent resistance elements can ensure that the corresponding heatable sections are less heated or not heated at all.
  • the current strength is advantageously regulated as a function of the outside temperature, specifically according to the respective ambient conditions of the respective heatable section.
  • An extended service life of the lines of the fluid line system is advantageously achieved, which in particular but not restrictively can be plastic hoses that are used as metering lines, since the hoses are less overheated by the electrical circuit according to the invention.
  • the measures of the invention control the electrical circuit by switching the electrical circuit on and off Voltage source enables efficient control of the heat output at the heatable sections. No complex control and no complex power electronics are required.
  • first temperature-dependent resistor and the second temperature-dependent resistor have a different behavior in the temperature profile, that is to say a different resistance temperature characteristic. Opposite behavior in the temperature curve of the first and second temperature-dependent resistor is particularly preferred.
  • Thermistors in particular NTC thermistors or PTC thermistors known to those skilled in the art, can be used as temperature-dependent resistors.
  • metals with an essentially linear characteristic curve can be used as PTC thermistors, alternatively PTC thermistors with a strong non-linear relationship between temperature and resistance.
  • the first temperature-dependent resistor can be a PTC resistor and the second temperature-dependent resistor can be an NTC resistor.
  • the temperature dependency of the first and second resistor is matched to one another in such a way that the total resistance of a part of the electrical circuit comprising the first and second resistor and the corresponding heating element is essentially or ideally completely independent of temperature. This advantageously does not affect the heating of the other parts of the line.
  • a temperature independence is given in particular in a temperature range from -40 ° C to + 200 ° C.
  • all heating elements and resistance circuits are operated from a common electrical voltage source.
  • the electrical voltage source can advantageously be the usual on-board network of a vehicle, which provides, for example, a defined nominal voltage of 5 to 48 V, in particular for example 12 or 24 V direct voltage.
  • a fluid line system with a correspondingly designed electrical circuit comprising at least one metering line for a fluid which has the two heatable sections.
  • the fluid is a reducing agent for exhaust gas aftertreatment.
  • the preferred application of the present invention is the protection of SCR lines in motor vehicles, which are exposed to very different temperatures due to the contact with the ambient air on the one hand and the proximity to the engine and the exhaust system (catalytic converter) on the other hand.
  • a vehicle component with such a fluid system and an electrical circuit is also provided.
  • the fluid line system is at least partially exposed to a vehicle outside temperature, for example in that it is at least partially laid under a vehicle floor.
  • the vehicle component also comprises an engine and an exhaust line, at least one second heatable section being directly or indirectly exposed to a temperature of an engine and / or a third heatable section being directly or indirectly exposed to a temperature of an exhaust line.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a fluid line system according to an embodiment of the invention
  • Fig. 2 is a schematic representation of an electrical circuit for a Fluidlei processing system according to the prior art
  • Fig. 3 is a schematic representation of an electrical circuit for a Fluidlei processing system according to an embodiment of the invention.
  • Fig. 1 shows a fluid line system 10 according to an embodiment of the inven tion.
  • the fluid line system 10 comprises a metering line 11, typically plastic hoses, in which a metering fluid, for example a reducing agent, is passed from a tank, not shown, of which only one tank connection 14 is indicated, to one or more metering points 18a, 18b.
  • a metering fluid for example a reducing agent
  • the metering line 11 comprises coupling points to other systems, fastening elements to a vehicle body and the like, which is not explicitly shown in the schematic illustration in FIG. 1.
  • the invention is described below with reference to an SCR line for conveying a urea. However, the invention is not restricted to this and can of course be transferred to other applications.
  • the invention can be used advantageously in fluid line systems in which a fluid is passed through metering lines 11 and in which the fluid has to be heated in order to reach an optimal operating point or in which the fluid has to be thawed.
  • the tank In the case of SCR systems, the tank is often located in the rear of a vehicle, whereas the metering points 18a, 18b, as shown in FIG. 1, are located in the vicinity of an engine 20 or an exhaust system 22.
  • the temperature of the metering line 11 in the vicinity of the engine 20, especially at high engine loads, is very different from the temperature of the metering line 11 in the area of the tank connection 14 of the tank connection 14.
  • the invention assumes that the fluid line system 10 has at least two heatable sections 12a, 12b, 12c which can be functionally differentiated from one another by the influence of the external environment on these sections.
  • the invention can be extended to three, four or any number of further heatable sections 12a, 12b, 12c.
  • a first heatable section 12a is assigned to the area of the tank connection 14 in FIG. 1.
  • a second heatable section 12b is assigned to a first metering point 18a, which is located in the vicinity of the motor 20 and is directly or indirectly exposed to a temperature of the motor 20.
  • a third heatable section 12c is assigned to a second metering point 18b in the vicinity of an exhaust line 22 and is directly or indirectly exposed to a temperature of the exhaust line 22 there.
  • a distributor 16 divides the metering line 11 starting from the tank into two individual branches to the metering points 18. Although only two metering points 18 are shown, the invention is not limited to this and can have fewer, i.e. only one metering point 18, and more metering points 18 include.
  • FIG. 2 shows an electrical circuit 30 'according to the prior art for the fluid line system 10 shown in FIG. 1, in which the same or similar components are provided with the same reference number and an additionally appended apostrophe (').
  • the electrical circuit 30 ' comprises an electrical voltage source 32' and an electrical line 34 ', by means of which three heating elements 40a', 40b 'and 40c' are connected in series, that is to say in series.
  • the same electrical current I flows through all line parts.
  • the heating current in all heatable sections 12a, 12b, 12c is the same, regardless of the outside temperatures of the heated sections 12a , 12b, 12c are exposed.
  • Fig. 3 shows an electrical circuit 30 according to an embodiment of the inven tion.
  • the electrical circuit 30 comprises an electrical voltage source 32 and electrical lines 34, which here, for example, connect three heating elements 40a, 40b, 40c to one another.
  • the heating elements 40a, 40b, 40c are here interconnected in series, for example, and can be assigned to the heatable sections 12a, 12b, 12c of the fluid line system 10 from FIG. 1.
  • the heating elements 40a, 40b, 40c are heating coils that are wound in the metering line 11 or around the metering line 11.
  • the person skilled in the art is familiar with a large number of possible design variants which need not be discussed in more detail.
  • the electrical circuit 30 comprises resistance circuits 42 with temperature-dependent resistors 46, 47, 48, 49.
  • Fig. 3 it is shown purely by way of example, but not restrictively, that only the second and the third heatable section 12b, 12c are provided with resistance circuits 42, the first heatable section 12a having no such resistance circuit 42.
  • the resistance circuit 42 reduces the heating power in the second and third heatable sections 12b, 12c when the metering line 11 is already partially heated here by the proximity of the engine 20 or the exhaust system 22.
  • a resistor circuit 42b with a first temperature-dependent resistor 46 and a second temperature-dependent resistor 47 is assigned to the second heating element 40b.
  • the first temperature-dependent resistor 46 is connected in series with the second heating element 40b.
  • the second temperature-dependent resistor 47 is connected in parallel to the second heating element 40b and to the first temperature-dependent resistor 46.
  • the current flowing through the first heating element 40a is thus separated into a first partial current h and a second partial current I2, the first partial current h flowing through the second heating element 40b and the first temperature-dependent resistor 46 and the second partial current I2 flows through the second temperature-dependent resistor 47.
  • the third heating element 40c is also equipped with a further resistance circuit 42c, which has a third temperature-dependent resistor 48 and a fourth temperature-dependent resistor stand 49 includes.
  • the third temperature-dependent resistor 48 is connected in series with the third heating element 40c.
  • the fourth temperature-dependent resistor 49 is connected in parallel with the third heating element 40c and the third temperature-dependent resistor 48.
  • the current I which flows through the first heating element 40a, is divided into a third partial current and a fourth partial current U, the third partial current flowing through the third heating element 40c and the third temperature-dependent resistor 48 and the fourth partial current U through the fourth temperature-dependent resistor 49 flows.
  • the first temperature-dependent resistor 46 has a positive temperature coefficient of resistance, that is, the resistance increases with increasing temperature.
  • the second temperature-dependent resistor 47 has a negative resistance temperature coefficient and reduces its resistance as the temperature rises. For example, at a temperature of -40 ° C., the first temperature-dependent resistor 46 can be almost equal to zero and the second temperature-dependent resistor can be almost infinite.
  • the line would then have the same behavior as the conventional line and would enable a cold start as usual, that is to say in the event that the engine 20 does not give off any waste heat.
  • the resistance of the first temperature-dependent resistor 46 increases and the resistance of the second temperature-dependent resistor 47 decreases, so that the heating of the first metering point 18a due to the reducing current flow through that of the first metering point 18a associated second heatable section 12b reduced current flow is throttled.
  • the current is diverted via the second temperature-dependent resistor 47.
  • the heating of the second heatable section 12b can thus be continuously reduced in a self-regulating manner until it is switched off completely.
  • the situation is analogous, for example, with the third heating element 40c, which is assigned to the third heatable section 12c.
  • a fourth temperature-dependent resistor 49 with a negative resistance temperature profile switches through, while a third temperature-dependent resistor 48 with a positive resistance temperature characteristic begins to block.
  • switch through and “block” can be understood in the context of the present disclosure as “reduce the resistance” and “increase the resistance”.
  • the temperature behavior of the temperature-dependent resistors 46, 47, 48, 49 can be precisely matched to one another, whereby, for example, the total resistance of the resistance circuit 42 with the relevant heating element 40a, 40b, 40c remains constant at practically relevant operating temperatures that the heating of the other parts of the pipe is not affected.

Landscapes

  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung (30) für ein Fluidleitungssystem mit zumindest zwei beheizbaren Abschnitten, wobei die elektrische Schaltung (30) den jeweiligen beheizbaren Abschnitten zugeordnete Heizelemente (40a, 40b, 40c) und zumindest eine Widerstandsschaltung (42) umfasst. Dabei ist vorgesehen, dass die Widerstandsschaltung (42) zumindest einen ersten temperaturabhängigen Widerstand (46) aufweist, welcher seriell zu einem Heizelement (40a, 40b, 40c) geschaltet ist und einen zweiten temperaturabhängigen Widerstand (47) aufweist, welcher parallel zu dem Heizelement (40a, 40b, 40c) geschaltet ist.

Description

ELEKTRISCHE SCHALTUNG FÜR EIN FLUIDLEITUNGSSYSTEM
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung für ein Fluidleitungs system mit zumindest zwei beheizbaren Abschnitten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
STAND DER TECHNIK
Bei Kraftfahrzeugen bilden SCR-Leitungen Fluidleitungssysteme mit beheizbaren Abschnitten. Die SCR-Leitungen werden typischerweise am Fahrzeugunterboden verlegt und sind damit der Umgebungs- bzw. Außentemperatur des Fahrzeugs ausgesetzt. Oftmals befindet sich der Harnstofftank für das SCR-Reduktionsmittel im Fahrzeugheck, wohingegen sich die Dosierstellen in Motornähe oder in der Nä he der Auspuffanlage befinden.
EP 2 611 260 B1 beschreibt ein elektrisches Heizsystem für ein Fluidleitungssys tem in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise ein SCR-Leitungssystem, bei welchem die elektrische Heizleistung mithilfe einer Leistungselektronik, genauer gesagt mit hilfe von pulsweitenmoduliert getaktet angesteuerten Leistungstransistoren an vor gegebene Bedingungen angepasst werden. Nachteilig an dem schaltungstechnisch aufwendigen Heizsystem ist, dass ein Steuergerät die pulsweitenmodulierte Leis tungsanpassung ausführen muss, was fehleranfällig ist, zusätzliche Messwerte be nötigt und erhöhte Kosten verursacht.
Die Erfindung stellt sich demgegenüber die Aufgabe, eine elektrische Schaltung zum Leitungsschutz eines Fluidleitungssystems mit zumindest zwei beheizbaren Abschnitten möglichst einfacher Art bereitzustellen. OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe wird gelöst mit einer elektrischen Schaltung nach Anspruch 1. Vorteil hafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Eine erfindungsgemäße elektrische Schaltung umfasst Fleizelemente und zumin dest eine Widerstandsschaltung, welche den jeweiligen beheizbaren Abschnitten zugeordnet sind. Erfindungsgemäß weist die Widerstandsschaltung zumindest ei nen ersten temperaturabhängigen Widerstand auf, welcher seriell zu einem Heiz element geschaltet ist und einen zweiten temperaturabhängigen Widerstand, wel cher parallel zu dem Fleizelement geschaltet ist.
Durch die geeignete Verschaltung von temperaturabhängigen Widerständen inner halb der verschiedenen beheizbaren Leitungsteile bzw. Leitungsabschnitte können die einzelnen Abschnitte temperaturabhängig beheizt werden. Damit kann es ins besondere erreicht werden, dass bei tiefen Temperaturen an allen beheizbaren Ab schnitten die volle Heizleistung zur Verfügung steht, insbesondere z. B. direkt nach dem Start eines Motors. Bei hoher Motorbelastung und/oder Abgasstrangtempera tur kann durch die temperaturabhängigen Widerstandselemente erreicht werden, dass die entsprechenden beheizbaren Abschnitte weniger oder gar nicht beheizt werden. Somit erfolgt vorteilhaft eine Regelung der Stromstärke in Abhängigkeit von der Außentemperatur, und zwar speziell nach den jeweiligen Umgebungsbe dingungen des jeweiligen beheizbaren Abschnitts.
Vorteilhaft wird eine verlängerte Lebensdauer der Leitungen des Fluidleitungssys tems erreicht, welche insbesondere aber nicht einschränkend Kunststoffschläuche sein können, die als Dosierleitungen verwendet werden, da die Schläuche durch die erfindungsgemäße elektrische Schaltung weniger überheizt werden.
Besonders vorteilhaft ist, dass mit den Maßnahmen der Erfindung eine Ansteue rung der elektrischen Schaltung durch Ein- und Ausschaltung der elektrischen Spannungsquelle eine effiziente Regelung der Wärmeleistung an den beheizbaren Abschnitten ermöglicht. Es werden keine komplexe Regelung und keine komplexe Leistungselektronik benötigt.
Insbesondere ist es bevorzugt, wenn der erste temperaturabhängige Widerstand und der zweite temperaturabhängige Widerstand ein unterschiedliches Verhalten im Temperaturverlauf aufweisen, das heißt eine unterschiedliche Widerstandstem peraturkennlinie. Besonders bevorzugt ist ein gegensätzliches Verhalten im Tempe raturverlauf des ersten und zweiten temperaturabhängigen Widerstands.
Als temperaturabhängige Widerstände können Thermistoren eingesetzt werden, insbesondere dem Fachmann bekannte Heißleiter oder Kaltleiter. Als Kaltleiter können beispielsweise Metalle eingesetzt werden mit im Wesentlichen linearer Kennlinie, alternativ Kaltleiter mit starken nicht-linearem Zusammenhang zwischen Temperatur und Widerstand. Nach einer Ausführungsform kann der erste tempera turabhängige Widerstand ein PTC-Widerstand sein und der zweite temperaturab hängige Widerstand ein NTC-Widerstand sein. Somit kann an der betreffenden Stelle bei einer starken Minustemperatur ein nahezu identisches Verhalten wie oh ne Verbau der Widerstände im Bereich des beheizbaren Abschnitts erzielt werden. Für den Fall, dass die Temperatur ansteigt, beispielsweise aufgrund Einwirkung von Abwärme eines Motors oder eines Abgasstrangs, wird die Heizleistung im Be reich des beheizbaren Abschnitts bei dieser Ausführungsform dann verringert.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Temperaturabhängigkeit des ersten und zweiten Widerstands derart aufeinander abgestimmt, dass der Gesamtwider stand eines den ersten und zweiten Widerstand und das entsprechende Heizele ment umfassenden Teils der elektrischen Schaltung im Wesentlichen bzw. idealer weise vollständig temperaturunabhängig ist. Vorteilhaft wird hierdurch die Behei zung der anderen Leitungsteile nicht beeinflusst. Eine Temperaturunabhängigkeit ist dabei insbesondere in einem Temperaturbereich von -40° C bis +200° C gege ben. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind sämtliche Heizelemente und Wider standsschaltungen aus einer gemeinsamen elektrischen Spannungsquelle betrie ben. Vorteilhaft kann die elektrische Spannungsquelle das gewöhnliche Bordnetz eines Fahrzeugs sein, welches beispielsweise eine definierte Nennspannung von 5 bis 48 V bereitstellt, insbesondere beispielsweise 12 oder 24 V Gleichspannung.
Erfindungsgemäß ist auch ein Fluidleitungssystem mit einer entsprechend gestalte ten elektrischen Schaltung vorgesehen, wobei das Fluidleitungssystem zumindest eine Dosierleitung für ein Fluid umfasst, welche die zwei beheizbaren Abschnitte aufweist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Fluid ein Reduktionsmittel zur Ab gasnachbehandlung. Der bevorzugte Anwendungsfall der vorliegenden Erfindung ist der Schutz von SCR-Leitungen in Kraftfahrzeugen, welche aufgrund des Kon takts zur Umgebungsluft einerseits und der Nähe zum Motor und zum Abgasstrang (Katalysator) andererseits stark unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzt sind.
Erfindungsgemäß ist außerdem eine Fahrzeugkomponente mit einem derartigen Fluidsystem und einer elektrischen Schaltung vorgesehen.
Das Fluidleitungssystem ist dabei zumindest teilweise einer Fahrzeugaußentempe ratur ausgesetzt, beispielsweise dadurch, dass dieses zumindest teilweise unter halb eines Fahrzeugbodens verlegt ist.
Bei einer Ausführungsform umfasst die Fahrzeugkomponente außerdem einen Mo tor und einen Abgasstrang, wobei zumindest ein zweiter beheizbarer Abschnitt di rekt oder indirekt einer Temperatur eines Motors ausgesetzt ist und/oder ein dritter beheizbarer Abschnitt direkt oder indirekt einer Temperatur eines Abgasstrangs ausgesetzt ist. Mit „direkt“ oder „indirekt“ wird im Rahmen der vorliegenden Offen barung unterschieden, ob die Temperatur durch Konvektion auf die Dosierleitungen des Fluidleitungssystems einwirkt (direkt) oder ob sie durch Wärmeleitung über wei- tere Bauteile einwirkt, in welchem Fall indirekte Aussetzung der Abgas- bzw. Mo torwärme vorliegt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Merkmale, Vorteile und Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen der elektrischen Schaltung und des Fluidsystems anhand der Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fluidleitungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer elektrischen Schaltung für ein Fluidlei tungssystem nach dem Stand der Technik und
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer elektrischen Schaltung für ein Fluidlei tungssystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Fig. 1 zeigt ein Fluidleitungssystem 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfin dung.
Das Fluidleitungssystem 10 umfasst eine Dosierleitung 11, typischerweise Kunst stoffschläuche, in welchen ein Dosierfluid, beispielsweise ein Reduktionsmittel, von einem nicht dargestellten Tank, von dem nur ein Tankanschluss 14 angedeutet ist, zu einer oder mehreren Dosierstellen 18a, 18b geleitet wird.
Die Dosierleitung 11 umfasst Kopplungsstellen an weitere Systeme, Befestigungs elemente an eine Fahrzeugkarosserie und dergleichen, was in der schematischen Darstellung in Fig. 1 nicht explizit gezeigt ist. Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug zu einer SCR-Leitung zur Leitung eines Harnstoffs beschrieben. Die Erfindung ist hierauf aber nicht beschränkt und kann selbstverständlich auf weitere Anwendungsfälle übertragen werden. Allgemein ist die Erfindung vorteilhaft einsetzbar bei Fluidleitungssystemen, in denen ein Fluid durch Dosierleitungen 11 geleitet wird, und bei welchen das Fluid beheizt werden muss, um einen optimalen Arbeitspunkt zu erreichen oder bei welchen ein Auftauen des Fluids erfolgen muss.
Im Falle von SCR-Systemen befindet sich der Tank oftmals im Fahrzeugheck eines Fahrzeugs, wohingegen sich die Dosierstelle 18a, 18b, wie in Fig. 1 dargestellt, in der Nähe eines Motors 20 oder eines Abgasstrangs 22 befinden. Die Temperatur der Dosierleitung 11 ist in der Nähe des Motors 20 insbesondere bei hoher Motor belastung sehr stark unterschiedlich zu der Temperatur der Dosierleitung 11 im Be reich des Tankanschlusses 14. Ebenso ist im Fahrzeugbetrieb die Temperatur im Bereich des Abgasstrangs 22 typischerweise wesentlich höher als im Bereich des Tankanschlusses 14. Die Erfindung geht davon aus, dass das Fluidleitungssystem 10 zumindest zwei beheizbare Abschnitte 12a, 12b, 12c aufweist, welche durch den Einfluss der äußeren Umgebung auf diese Abschnitte voneinander funktionell un terschieden werden können. Selbstverständlich ist die Erfindung auf drei, vier oder beliebig viele weitere beheizbare Abschnitte 12a, 12b, 12c erweiterbar.
Ein erster beheizbarer Abschnitt 12a ist in Fig. 1 dem Bereich des Tankanschlusses 14 zugeordnet. Ein zweiter beheizbarer Abschnitt 12b ist einer ersten Dosierstelle 18a zugeordnet, welche sich in der Nähe des Motors 20 befindet und direkt oder indirekt einer Temperatur des Motors 20 ausgesetzt ist. Ein dritter beheizbarer Ab schnitt 12c ist einer zweiten Dosierstelle 18b in der Nähe eines Abgasstrangs 22 zugeordnet und dort direkt oder indirekt einer Temperatur des Abgasstrangs 22 ausgesetzt ist. Ein Verteiler 16 teilt die Dosierleitung 11 ausgehend vom Tank in zwei einzelne Zweige zu den Dosierstellen 18. Obwohl nur zwei Dosierstellen 18 dargestellt sind, ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt und kann sowohl weni ger, das heißt nur eine Dosierstelle 18, als auch mehr Dosierstellen 18 umfassen. Fig. 2 zeigt eine elektrische Schaltung 30' nach dem Stand der Technik für das in Fig. 1 dargestellte Fluidleitungssystem 10, bei der gleiche oder ähnliche Bauteile mit derselben Bezugszahl und einem zusätzlich angehängten Apostroph-Zeichen (') versehen sind.
Die elektrische Schaltung 30' umfasst eine elektrische Spannungsquelle 32' sowie eine elektrische Leitung 34‘, mittel der drei Heizelemente 40a‘, 40b' und 40c' seriell, das heißt in Reihe miteinander, verschaltet sind. Die drei Heizelemente 40a‘, 40b‘, 40c' sind den beheizbaren Abschnitten 12a, 12b, 12c in Fig. 1 zugeordnet. Die Heizelemente 40a‘, 40b‘, 40c' können beispielsweise Heizwendeln sein, die in der Dosierleitung 11 oder um die Dosierleitung 11 gewickelt sind.
Durch die serielle Verschaltung der Heizelemente 40a‘, 40b‘, 40c' fließt durch alle Leitungsteile der gleiche elektrische Strom I. Damit ist der beheizende Strom in al len beheizbaren Abschnitten 12a, 12b, 12c gleich groß, egal welchen Außentempe raturen die beheizbaren Abschnitte 12a, 12b, 12c ausgesetzt sind.
Fig. 3 zeigt eine elektrische Schaltung 30 gemäß einer Ausführungsform der Erfin dung. Die elektrische Schaltung 30 umfasst eine elektrische Spannungsquelle 32 und elektrische Leitungen 34, welche hier beispielhaft drei Heizelemente 40a, 40b, 40c miteinander verbinden. Die Heizelemente 40a, 40b, 40c sind hier beispielhaft in Reihe zueinander verschaltet und können den beheizbaren Abschnitten 12a, 12b, 12c des Fluidleitungssystems 10 aus Fig. 1 zugeordnet werden. Beispielsweise sind die Heizelemente 40a, 40b, 40c Heizwendeln, die in der Dosierleitung 11 oder um die Dosierleitung 11 gewickelt sind. Dem Fachmann ist hier eine Vielzahl von möglichen Ausführungsvarianten geläufig, auf welche nicht näher eingegangen werden muss.
Erfindungsgemäß umfasst die elektrische Schaltung 30 Widerstandsschaltungen 42 mit temperaturabhängigen Widerständen 46, 47, 48, 49. In Fig. 3 ist rein beispielhaft, aber nicht einschränkend dargestellt, dass lediglich der zweite und der dritte beheizbare Abschnitt 12b, 12c mit Widerstandsschaltungen 42 versehen sind, wobei der erste beheizbare Abschnitt 12a keine derartige Wider standsschaltung 42 aufweist. In einem praktischen Anwendungsfall, in dem der ers te beheizbare Abschnitt 12a dem Tankanschluss zugeordnet ist, stellt dies eine be vorzugte Ausführungsform dar. Da die Leitung im Bereich des Tankanschlusses 14 im Fahrzeugheckunterboden angeordnet und damit der Außentemperatur des Fahrzeugs ausgesetzt ist, wird dort im Prinzip im Vergleich zu beheizbaren Ab schnitten 12b, 12c, welche eine zusätzliche Erwärmung von außen erfahren, mehr Heizleistung erforderlich. Umgekehrt ausgedrückt ist durch die Widerstandsschal tung 42 die Heizleistung in den zweiten und dritten beheizbaren Abschnitten 12b, 12c verringert, wenn die Dosierleitung 11 hier durch die Nähe des Motors 20 bzw. des Abgasstrangs 22 bereits teilweise erwärmt ist.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist dem zweiten Heizelement 40b eine Wider standsschaltung 42b mit einem ersten temperaturabhängigen Widerstand 46 und einem zweiten temperaturabhängigen Widerstand 47 zugeordnet.
Der erste temperaturabhängige Widerstand 46 ist in Reihe mit dem zweiten Heiz element 40b geschaltet. Der zweite temperaturabhängige Widerstand 47 ist parallel zum zweiten Heizelement 40b und zum ersten temperaturabhängigen Widerstand 46 geschaltet.
Somit trennt sich der Strom, welcher durch das erste Heizelement 40a fließt, in ei nen ersten Teilstrom h und einen zweiten Teilstrom I2 auf, wobei der erste Teil strom h durch das zweite Heizelement 40b und den ersten temperaturabhängigen Widerstand 46 fließt und der zweite Teilstrom I2 durch den zweiten temperaturab hängigen Widerstand 47 fließt.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist außerdem das dritte Heizelement 40c mit einer weiteren Widerstandsschaltung 42c ausgestattet, welche einen dritten tempe raturabhängigen Widerstand 48 und einen vierten temperaturabhängigen Wider- stand 49 umfasst. Der dritte temperaturabhängige Widerstand 48 ist in Reihe zu dem dritten Heizelement 40c geschaltet. Der vierte temperaturabhängige Wider stand 49 ist parallel zum dritten Heizelement 40c und zum dritten temperaturab hängigen Widerstand 48 geschaltet.
Somit trennt sich der Strom I, welcher durch das erste Heizelement 40a fließt, in einen dritten Teilstrom und einen vierten Teilstrom U auf, wobei der dritte Teil strom durch das dritte Heizelement 40c und den dritten temperaturabhängigen Widerstand 48 fließt und der vierte Teilstrom U durch den vierten temperaturabhän gigen Widerstand 49 fließt.
Im beispielhaften Anwendungsfall weist der erste temperaturabhängige Widerstand 46 einen positiven Widerstandstemperaturkoeffizienten auf, das heißt, es erhöht sich der Widerstand bei zunehmender Temperatur. Der zweite temperaturabhängi ge Widerstand 47 weist dagegen einen negativen Widerstandstemperaturkoeffi zienten auf und verringert seinen Widerstand bei steigender Temperatur. Bei spielsweise kann bei einer Temperatur von -40°C der erste temperaturabhängige Widerstand 46 nahezu gleich null und der zweite temperaturabhängige Widerstand nahezu unendlich sein. Damit hätte die Leitung ein identisches Verhalten wie die herkömmliche Leitung und würde einen Kaltstart wie gewöhnlich ermöglichen, das heißt im Fall, dass der Motor 20 keine Abwärme abgibt.
Steigt die Umgebungstemperatur im Bereich des Motors 20 an, dann erhöht sich der Widerstand des ersten temperaturabhängigen Widerstands 46 und verringert sich der Widerstand des zweiten temperaturabhängigen Widerstands 47, so dass die Beheizung der ersten Dosierstelle 18a aufgrund des verringernden Stromflus ses durch den der ersten Dosierstelle 18a zugeordneten zweiten beheizbaren Ab schnitt 12b verringerten Stromfluss gedrosselt wird. Der Strom wird über den zwei ten temperaturabhängigen Widerstand 47 abgeleitet. Die Beheizung des zweiten beheizbaren Abschnitts 12b kann somit selbstregelnd stufenlos bis zur vollständi gen Abschaltung verringert werden. Die analoge Situation liegt beispielsweise beim dritten Heizelement 40c vor, welche dem dritten beheizbaren Abschnitt 12c zugeordnet ist. Für den Fall, dass der durch den Abgasstrang 22 die Dosierleitung 11 im dritten beheizbaren Abschnitt 12c sich erwärmt, schaltet ein vierter temperaturabhängiger Widerstand 49 mit negativen Widerstandstemperaturverlauf durch, während ein dritter temperaturabhängiger Widerstand 48 mit positiver Widerstandstemperaturkennlinie zu sperren beginnt. Die Begriffe „durchschalten“ und „sperren“ können im Rahmen der vorliegenden Offenbarung als „den Widerstand verringern“ und „den Widerstand erhöhen“ ver standen werden.
Es ist offensichtlich, dass das Temperaturverhalten der temperaturabhängigen Wi derstände 46, 47, 48, 49 maßgenau aufeinander abgestimmt werden kann, wobei beispielsweise der Gesamtwiderstand der Widerstandsschaltung 42 mit dem betref fenden Heizelement 40a, 40b, 40c in bei praktisch relevanten Betriebstemperaturen konstant bleibt, so dass die Beheizung der anderen Leitungsteile nicht beeinflusst wird.
Es ist außerdem vorstellbar, auch innerhalb einer Widerstandsschaltung 42b , 42c mehrere Kombinationen von temperaturabhängigen Widerständen 46, 47, 48, 49 vorzusehen, um damit gezielt einzelne Bereiche der Leitungen geringer zu behei zen.
Es ist festzuhalten, dass die unter Bezug auf einzelne Ausführungsformen bzw. Varianten beschriebenen Merkmale der Erfindung, wie beispielsweise Art und Aus gestaltung der einzelnen Komponenten sowie deren genaue Dimensionierung und räumliche Anordnung, auch bei anderen Ausführungsformen vorhanden sein kön nen, außer wenn es anders angegeben ist oder sich aus technischen Gründen von selbst verbietet. Von derartigen, in Kombination beschriebenen, Merkmalen einzel ner Ausführungsformen müssen außerdem nicht notwendigerweise immer alle Merkmale in einer betreffenden Ausführungsform realisiert sein. BEZUGSZEICHENLISTE
10 Fluidleitungssystem
11 Dosierleitung
12 beheizbarer Abschnitt
14 Tankanschluss
16 Verteiler
18a Dosierstelle
18b Dosierstelle
20 Motor
22 Abgasstrang
30, 30' elektrische Schaltung 32, 32' elektrische Spannungsquelle 34, 34' elektrische Leitung 40a, 40a' Heizelement 40b, 40b' Heizelement 40c, 40c’ Heizelement 42b Widerstandsschaltung 42c Widerstandsschaltung
46 erster temperaturabhängiger Widerstand
47 zweiter temperaturabhängiger Widerstand
48 dritter temperaturabhängiger Widerstand
49 vierter temperaturabhängiger Widerstand
U Spannung (an 32, 32‘)
I Strom (in 34, 34‘)
II Teilstrom (durch 46 und 40b)
12 Teilstrom (durch 46)
13 Teilstrom (durch 48 und 40c)
14 Teilstrom (durch 49)

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Elektrische Schaltung (30) für ein Fluidleitungssystem (10) mit zumindest zwei beheizbaren Abschnitten (12a, 12b, 12c), wobei die elektrische Schal tung (30) den jeweiligen beheizbaren Abschnitten (12a, 12b, 12c) zugeord nete Heizelemente (40a, 40b, 40c) und zumindest eine Widerstandsschal tung (42b, 42c) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandsschaltung (42b, 42c) zu mindest einen ersten temperaturabhängigen Widerstand (46; 48) aufweist, welcher seriell zu einem Heizelement (40a, 40b, 40c) geschaltet ist und ei nen zweiten temperaturabhängigen Widerstand (47; 49) aufweist, welcher parallel zu dem Heizelement (40a, 40b, 40c) geschaltet ist.
2. Elektrische Schaltung (30) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste temperaturabhängige Widerstand (46; 48) und der zweite temperaturabhängige Widerstand (47; 49) ein unter schiedliches, insbesondere gegensätzliches Verhalten im Temperaturverlauf aufweisen.
3. Elektrische Schaltung (30) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste temperaturabhängige Widerstand (46; 48) ein PTC-Widerstand ist und der zweite temperaturabhängige Wider stand (47; 49) ein NTC-Widerstand ist.
4. Elektrische Schaltung (30) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturabhängigkeit des ersten und des zweiten Widerstands (46, 48 bzw. 47, 49) derart aufeinander abge stimmt sind, dass ein Gesamtwiderstand eines den ersten und zweiten Wi derstand (46, 48 bzw. 47, 49) und das entsprechende Heizelement (40a, 40b, 40c) umfassenden Teils der elektrischen Schaltung (30) im Wesentli chen temperaturunabhängig ist.
5. Elektrische Schaltung (30) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Heizelemente (40a, 40b, 40c) und Widerstandsschaltungen (42b, 42c) aus einer gemeinsamen elektri schen Spannungsquelle (32) betrieben werden.
6. Fluidleitungssystem (10) mit einer elektrischen Schaltung (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluidleitungssystem (10) zumindest ei ne Dosierleitung (11) für ein Fluid umfasst, welche die zwei beheizbaren Ab schnitte (12a, 12b, 12c) aufweist.
7. Fluidleitungssystem (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid ein Reduktionsmittel zur Abgas nachbehandlung ist.
8. Fahrzeugkomponente mit einem Fluidleitungssystem (10) und einer elektri schen Schaltung (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluidleitungssystem (10) zumindest teilweise einer Fahrzeugaußentemperatur ausgesetzt ist.
9. Fahrzeugkomponente nach Anspruch 8 mit einem Motor (20) und einem Ab gasstrang (22), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zweiter beheizbarer Ab schnitt (12b) direkt oder indirekt einer Temperatur eines Motors (20) ausge setzt ist und/oder ein dritter beheizbarer Abschnitt (12c) direkt oder indirekt einer Temperatur eines Abgasstrangs (22) ausgesetzt ist.
10. Fahrzeugkomponente nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluidleitungssystem (10) zumindest teilweise unterhalb eines Fahrzeugbodens verlegt ist.
PCT/EP2021/060114 2020-06-05 2021-04-19 Elektrische schaltung für ein fluidleitungssystem WO2021244802A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020115017.2A DE102020115017A1 (de) 2020-06-05 2020-06-05 Elektrische schaltung für ein fluidleitungssystem
DE102020115017.2 2020-06-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021244802A1 true WO2021244802A1 (de) 2021-12-09

Family

ID=75625570

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2021/060114 WO2021244802A1 (de) 2020-06-05 2021-04-19 Elektrische schaltung für ein fluidleitungssystem

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102020115017A1 (de)
WO (1) WO2021244802A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2340713A (en) * 1998-08-12 2000-02-23 Otter Controls Ltd Thick film ohmic heating track with NTC and PTC sections
WO2000070916A1 (en) * 1999-05-14 2000-11-23 Asuk Technologies, Llc Electrical heating devices and resettable fuses
EP1450582A1 (de) * 2003-02-18 2004-08-25 Acome Société Cooperative De Travailleurs Vorrichtung mit PTC Heizkabel versehen mit einer Strombegrenzungsvorrichtung
EP2611260B1 (de) 2009-03-20 2016-05-18 Voss Automotive GmbH Elektrisches Heizsystem für ein Fluid-Leitungssystem

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2340713A (en) * 1998-08-12 2000-02-23 Otter Controls Ltd Thick film ohmic heating track with NTC and PTC sections
WO2000070916A1 (en) * 1999-05-14 2000-11-23 Asuk Technologies, Llc Electrical heating devices and resettable fuses
EP1450582A1 (de) * 2003-02-18 2004-08-25 Acome Société Cooperative De Travailleurs Vorrichtung mit PTC Heizkabel versehen mit einer Strombegrenzungsvorrichtung
EP2611260B1 (de) 2009-03-20 2016-05-18 Voss Automotive GmbH Elektrisches Heizsystem für ein Fluid-Leitungssystem

Also Published As

Publication number Publication date
DE102020115017A1 (de) 2021-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3551857B1 (de) Verfahren zum betrieb eines elektrisch beheizbaren katalysators
EP1967712B1 (de) Elektrisch beheizbarer Wabenkörper und Verfahren zu dessen Betrieb
EP3152423B1 (de) Verfahren zur funktionsprüfung mindestens eines ptc-heizelementes
DE102021131370A1 (de) Heizvorrichtung für ein Abgassystem und Abgassystem
EP3190277A1 (de) Abgasanlage für eine brennkraftmaschine und verfahren zum betreiben einer solchen
EP1799513B1 (de) Warmeisolierender unterbodenaufbau
DE102010039102B4 (de) Versorgungsvorrichtung, Brennkraftmaschine, Generatoreinheit, Verfahren zur Versorgung eines Abgassystems einer Brennkraftmaschine mit einer Reduktionsmittel enthaltenden Lösung und Steuereinrichtung
DE102007025419A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges mit einer Abgas-Heizvorrichtung
WO1991004394A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum reinigen eines russfilters
WO2021244802A1 (de) Elektrische schaltung für ein fluidleitungssystem
DE102012214717A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Leistungssteuerung oder Spannungssteuerung eines elektrischen Verbrauchers
DE102012110585A1 (de) Vorrichtung zur Bereitstellung eines flüssigen Additivs und Verfahren zum Heizen des Additivs
DE102018000434B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens und Abgasanlage für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens
DE102016210847A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines SCR-Systems
EP1047286B1 (de) Vorschaltgerät für eine Hochdruckgasentladungslampe in einem Kraftfahrzeug
DE102016118931A1 (de) Medienleitung
DE10223672A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs und Vorrichtung hierzu
DE102014221962A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Beheizen einer im Zusammenhang mit einer Brennkraftmaschine stehenden Bereitstellungseinrichtung
DE19604042C1 (de) Schaltungsanordnung zum Erkennen des Leerlaufs einer Last
DE102018106092A1 (de) Abgasnachbehandlung für einen verbrennungsmotor
DE102020214468A1 (de) Vorrichtung zum Zumischen eines flüssigen Reduktionsmittels in ein Abgasrohr einer Brennkraftmaschine, Anordnung für ein Abgasnachbehandlungssystem
EP3735522B1 (de) Leitungssystem zum transport von wässrigen reduktionsmitteln für die abgasnachbehandlung
DE102019111140A1 (de) Temperaturmanagement eines Abgasnachbehandlungssystems
DE102020101159A1 (de) Elektrisches Kraftfahrzeug mit Kühlmittelkühler und zugeordneter Widerstandsheizvorrichtung
DE102019214063A1 (de) Ventileinheit

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21720438

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21720438

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1