DE102011121044A1

DE102011121044A1 - Combustion engine for motor car, has heating device that is provided to maintain temperature of spacer above condensation temperature of gas to be conducted

Info

Publication number: DE102011121044A1
Application number: DE102011121044A
Authority: DE
Inventors: B. Eng. Daniel Knöpfler
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2013-06-20

Abstract

The combustion engine (10) has a cooling device (13) that is connected with combustion chamber (11). The combustion chamber is fluidly connected with spacer (12). A heating device (14) is provided to maintain a temperature of spacer above a condensation temperature of the gas to be conducted. An electrical heating element (15) of the heating device is connected with spacer. A control unit (16) is located to control heating device. An independent claim is included for method for controlling combustion engine.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Aus der DE 10 2009 040 433 A1 ist bereits eine Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, mit einem Brennraum und mit einer mit dem Brennraum strömungstechnisch verbundenen Leitung, die dazu vorgesehen ist, ein durch eine Kühlvorrichtung gekühltes, für eine Verbrennung bestimmtes Gas zu leiten, bekannt.From the DE 10 2009 040 433 A1 is already an internal combustion engine for a motor vehicle, with a combustion chamber and with a fluidically connected to the combustion chamber line, which is intended to conduct a cooled by a cooling device, intended for combustion gas known.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Korrosion und Verschmutzung in einer Leitung der Brennkraftmaschine zu verringern und dadurch insbesondere vorteilhaft eine Lebensdauer der Brennkraftmaschine zu verlängern. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The invention is in particular the object of reducing corrosion and contamination in a line of the internal combustion engine and thereby particularly advantageous to extend a life of the internal combustion engine. It is achieved according to the invention by the features of claim 1. Further embodiments emerge from the subclaims.

Die Erfindung geht aus von einer Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest einem Brennraum und mit zumindest einer mit dem Brennraum strömungstechnisch verbundenen Leitung, die dazu vorgesehen ist, ein durch eine Kühlvorrichtung gekühltes, für eine Verbrennung bestimmtes Gas zu leiten.The invention relates to an internal combustion engine for a motor vehicle, having at least one combustion chamber and at least one fluidically connected to the combustion chamber line, which is intended to conduct a cooled by a cooling device, intended for combustion gas.

Es wird vorgeschlagen, dass die Brennkraftmaschine zumindest eine Heizvorrichtung umfasst, die dazu vorgesehen ist, eine Temperatur der zumindest einen Leitung oberhalb einer Kondensationstemperatur des zu leitenden Gases zu halten. Dadurch kann vorteilhaft eine Kondensation des zu leitenden Gases verhindert werden, wodurch insbesondere eine Korrosion und Verschmutzung in der zumindest einen Leitung zumindest wesentlich verringert werden kann. Unter einer „Leitung” soll insbesondere ein Element verstanden werden, das für einen Transport bzw. eine Leitung von Fluiden in seinem Inneren vorgesehen ist, wobei ein Durchmesser eines Strömungsquerschnitts der Leitung wesentlich, vorteilhafterweise zumindest um den Faktor 10, kleiner ist als eine Länge der Leitung. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Unter einer „Kühlvorrichtung” soll insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, einem zu kühlenden Medium eine Wärmeenergie zu entziehen und einem Kühlmittel zuzuführen. Die Kühlvorrichtung ist dabei vorzugsweise als eine Abgaskühler oder ein Ladeluftkühler ausgebildet. Grundsätzlich ist es natürlich auch denkbar, dass der Kühler als ein anderer, dem Fachmann als sinnvoll erscheinender Kühler ausgebildet ist. Unter einem „für eine Verbrennung bestimmten Gas” soll insbesondere ein Fluid verstanden werden, das zum Betrieb der Brennkraftmaschine in einen Brennraum der Brennkraftmaschine geleitet wird um dort mittels einer dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Methode gezündet zu werden. Dabei ist das für eine Verbrennung bestimmte Gas vorteilhafterweise als eine Ladeluft und/oder ein Abgas ausgebildet. Unter einer „Ladeluft” soll dabei insbesondere eine für eine Verbrennung in der Brennkraftmaschine benötigte Frischluft verstanden werden, die aus einer Umgebung angesaugt wird. Unter einem „Abgas” soll insbesondere ein nach der Verbrennung in dem Brennraum der Brennkraftmaschine befindliches, durch die Verbrennung entstandenes Gas verstanden werden. Unter einer „Temperatur der Leitung” soll insbesondere eine Temperatur der Bereiche der Leitung verstanden werden, die mit dem zu führenden Gas in Kontakt stehen, also insbesondere eine Temperatur einer Innenwandung der Leitung verstanden werden. Unter einer „Kondensationstemperatur” soll insbesondere eine Temperatur verstanden werden, bei der ein Stoff bei einem gegebenen Druck kondensiert, also von einem gasförmigen in einen flüssigen Aggregatzustand übergeht. Die Kondensationstemperatur ist stoffspezifisch und abhängig vom Druck.It is proposed that the internal combustion engine comprises at least one heating device which is provided to keep a temperature of the at least one line above a condensation temperature of the gas to be conducted. This advantageously prevents condensation of the gas to be conducted, as a result of which, in particular, corrosion and contamination in the at least one line can be at least substantially reduced. A "line" is to be understood in particular an element which is provided for a transport or a conduit of fluids in its interior, wherein a diameter of a flow cross-section of the conduit substantially, advantageously at least by a factor of 10, is smaller than a length of Management. By "provided" is intended to be understood in particular specially programmed, designed and / or equipped. A "cooling device" is to be understood in particular to mean a device which is intended to remove a thermal energy from a medium to be cooled and to supply it to a coolant. The cooling device is preferably designed as an exhaust gas cooler or a charge air cooler. In principle, it is of course also conceivable that the cooler is designed as another cooler which appears appropriate to the person skilled in the art. A "gas intended for combustion" is to be understood as meaning, in particular, a fluid which is conducted into a combustion chamber of the internal combustion engine for operation of the internal combustion engine in order to be ignited there by means of a method that appears appropriate to a person skilled in the art. In this case, the gas intended for combustion is advantageously designed as a charge air and / or an exhaust gas. A "charge air" is to be understood in particular as meaning a fresh air required for combustion in the internal combustion engine, which is sucked in from an environment. An "exhaust gas" is to be understood as meaning, in particular, a gas produced by combustion after combustion in the combustion chamber of the internal combustion engine. A "temperature of the line" is to be understood in particular to mean a temperature of the areas of the line which are in contact with the gas to be passed, that is to say in particular a temperature of an inner wall of the line. A "condensation temperature" is to be understood in particular as meaning a temperature at which a substance condenses at a given pressure, that is to say from a gaseous to a liquid state of matter. The condensation temperature is substance-specific and depends on the pressure.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Heizvorrichtung zumindest ein elektrisches Heizelement umfasst, das fest mit der Leitung verbunden ist. Dadurch kann die Heizvorrichtung besonders vorteilhaft und einfach ausgebildet werden. Unter einem „elektrischen Heizelement” soll dabei insbesondere ein Element verstanden werden, dass eine elektrische Energie in eine Wärmeenergie umwandelt. Dabei ist das elektrische Heizelement vorzugsweise als eine elektrische Heizspirale ausgebildet, die einen Heizdraht umfasst, der sich bei einem an die Heizspirale angelegten Strom erhitzt. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass das elektrische Heizelement als ein anderes, dem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Heizelement ausgebildet ist, wie beispielsweise als ein Heizwiderstand. Unter „fest mit der Leitung verbunden” soll insbesondere verstanden werden, dass das elektrische Heizelement fest und verliersicher, durch eine dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Verbindungsart, wie beispielsweise über einen Form-, Kraft und/oder Stoffschluss, mit der Leitung verbunden ist. Vorzugsweise ist das zumindest eine Heizelement dabei an die Leitung angelötet oder während einer Herstellung der Leitung mit in die Leitung eingegossen.Furthermore, it is proposed that the heating device comprises at least one electrical heating element which is firmly connected to the line. Thereby, the heater can be formed particularly advantageous and easy. An "electric heating element" is to be understood in particular as an element that converts electrical energy into heat energy. In this case, the electrical heating element is preferably designed as an electric heating coil, which comprises a heating wire which heats when a current applied to the heating coil. In principle, it is also conceivable that the electrical heating element is designed as another heating element which appears expedient to the person skilled in the art, for example as a heating resistor. By "firmly connected to the line" is to be understood in particular that the electric heating element is fixed and captive, connected by a person skilled in the sense appearing connection, such as a form, force and / or material connection with the line. In this case, the at least one heating element is preferably soldered to the line or cast into the line during production of the line.

Ferner wird vorgeschlagen, dass das zumindest eine elektrische Heizelement der Heizvorrichtung korrosionsbeständig ausgebildet ist. Dadurch kann das Heizelement besonders robust und vorteilhaft ausgebildet werden.It is also proposed that the at least one electrical heating element of the heating device is formed corrosion-resistant. As a result, the heating element can be made particularly robust and advantageous.

Zudem wird vorgeschlagen, dass die Brennkraftmaschine eine Steuer- und/oder Regeleinheit umfasst, die dazu vorgesehen ist, die zumindest eine Heizvorrichtung zu steuern oder zu regeln. Dadurch kann eine Temperatur der Innenwandung der zumindest einen Leitung vorteilhaft besonders gut auf verschiedene Umwelt und Verfahrenseinflüsse eingestellt werden. Unter einer ”Steuer- und/oder Regeleinheit” soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einem Steuergerät verstanden werden. Unter einem ”Steuergerät” soll insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden. Grundsätzlich kann die Steuer- und/oder Regeleinheit mehrere untereinander verbundene Steuergeräte aufweisen, die vorzugsweise dazu vorgesehen sind, über ein Bus-System, wie insbesondere ein CAN-Bus-System, miteinander zu kommunizieren.In addition, it is proposed that the internal combustion engine comprises a control and / or regulating unit which is provided to control or regulate the at least one heating device. As a result, a temperature of the inner wall of the at least one line can advantageously be adjusted particularly well to different environments and process influences. A "control and / or regulating unit" is to be understood in particular as a unit having at least one control unit. A "control unit" is to be understood in particular as meaning a unit having a processor unit and a memory unit as well as an operating program stored in the memory unit. In principle, the control and / or regulating unit can have a plurality of interconnected control units, which are preferably provided to communicate with one another via a bus system, in particular a CAN bus system.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the drawing, an embodiment of the invention is shown. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 10 für ein Kraftfahrzeug. Die Brennkraftmaschine 10 ist dazu vorgesehen durch Verbrennung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs eine Antriebsenergie zu erzeugen. Dazu weist die Brennkraftmaschine 10 zumindest einen Brennraum 11 auf, in dem ein beweglicher Kolben angeordnet ist. Die Brennkraftmaschine 10 weist eine Kühlvorrichtung 13 auf. Die Kühlvorrichtung 13 ist als ein Abgaskühler und Teil einer Abgasrückführung ausgebildet. Die Kühlvorrichtung 13 ist dazu vorgesehen, einen Teil eines nach der Verbrennung durch eine Abgasleitung 17 aus dem Brennraum 11 ausgestoßenen Gases zu kühlen. Dazu weist die Kühlvorrichtung 13 einen Einlass 18 auf, durch den das zu kühlende Gas in die Kühlvorrichtung 13 strömen kann. Durch den Einlass 18 strömt bei der als Abgaskühler ausgebildeten Kühlvorrichtung 13 ein Teil des durch eine Abgasleitung 17 aus dem Brennraum 11 ausgestoßenen Abgases in die Kühlvorrichtung 13.The 1 shows a schematic representation of part of an internal combustion engine according to the invention 10 for a motor vehicle. The internal combustion engine 10 is intended to generate a drive energy by combustion of a fuel-air mixture. For this purpose, the internal combustion engine 10 at least one combustion chamber 11 in which a movable piston is arranged. The internal combustion engine 10 has a cooling device 13 on. The cooling device 13 is formed as an exhaust gas cooler and part of an exhaust gas recirculation. The cooling device 13 is intended to be a part of one after combustion through an exhaust pipe 17 from the combustion chamber 11 Cooled gas to cool. For this purpose, the cooling device 13 an inlet 18 on, through which the gas to be cooled in the cooling device 13 can flow. Through the inlet 18 flows in the cooling device designed as an exhaust gas cooler 13 a part of the through an exhaust pipe 17 from the combustion chamber 11 discharged exhaust gas into the cooling device 13 ,

Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die Kühlvorrichtung 13 des Kraftfahrzeugs als ein Ladeluftkühler ausgebildet ist, die eine aus einer Umgebung angesaugte Ladeluft kühlt. Dabei würde durch den Einlass 18 der Kühlvorrichtung 13 eine aus der Umgebung angesaugte Frischluft in die Kühlvorrichtung 13 strömen. Die Brennkraftmaschine 10 weist eine, mit dem Brennraum 11 strömungstechnisch verbundene Leitung 12 auf, die dazu vorgesehen ist, ein durch die Kühlvorrichtung 13 gekühltes, für eine Verbrennung bestimmtes Gas zu leiten. Die Leitung 12 weist dabei eine Innenwandung 19 auf, die mit dem zu leitenden Gas direkt in Kontakt steht. Die Leitung 12 verbindet die Kühlvorrichtung 13 strömungstechnisch mit dem Brennraum 11. Das aus der Leitung 12 strömende Gas wird über einen nicht näher beschriebenen Zylinderkopf 20 in den zumindest einen Brennraum 11 geleitet.In principle, it is also conceivable that the cooling device 13 of the motor vehicle is designed as a charge air cooler, which cools a charge air drawn in from an environment. It would be through the inlet 18 the cooling device 13 a sucked from the environment fresh air into the cooling device 13 stream. The internal combustion engine 10 has one, with the combustion chamber 11 fluidically connected line 12 on, which is intended to be a through the cooling device 13 to conduct cooled gas intended for incineration. The administration 12 has an inner wall 19 which is in direct contact with the gas to be conducted. The administration 12 connects the cooler 13 fluidically with the combustion chamber 11 , That from the line 12 flowing gas is via a cylinder head not described in detail 20 in the at least one combustion chamber 11 directed.

Die Brennkraftmaschine 10 umfasst eine Heizvorrichtung 14, die dazu vorgesehen ist, eine Temperatur der Leitung 12 oberhalb einer Kondensationstemperatur des zu leitenden Gases zu halten. Die Innenwandung 19 der Leitung 12 wird von der Heizvorrichtung 14 auf eine Temperatur oberhalb der Kondensationstemperatur des in der Leitung 12 geleiteten Gases gehalten. Da die Temperatur der Innenwandung 19 der Leitung 12 nicht unter eine Kondensationstemperatur des in der Leitung 12 geleiteten Gases fällt, kann eine Kondensation und Säurebildung an der Innenwandung 19 unterbunden werden, wodurch eine Korrosion und Verschmutzung eines Inneren der Leitung 12, insbesondere der Innenwandung 19, verringert oder ganz verhindert werden kann.The internal combustion engine 10 includes a heater 14 , which is intended to be a temperature of the line 12 to keep above a condensation temperature of the gas to be conducted. The inner wall 19 the line 12 is from the heater 14 to a temperature above the condensation temperature of the line 12 Guided gas kept. As the temperature of the inner wall 19 the line 12 not below a condensation temperature of the line 12 Passed gas can cause condensation and acid formation on the inner wall 19 be prevented, causing corrosion and contamination of an interior of the pipe 12 , in particular the inner wall 19 , reduced or completely prevented.

Zur Erhitzung der Leitung 12 weist die Heizvorrichtung 14 ein elektrisches Heizelement 15 auf, das fest mit der Leitung 12 verbunden ist. Das elektrische Heizelement 15 ist als eine Heizspirale ausgebildet. Die Leitung 12 weist eine Außenwandung 21 auf, auf die das als Heizspirale ausgebildete Heizelement 15 fest angeordnet ist. Das als Heizspirale ausgebildete elektrische Heizelement 15 ist dabei ringförmig um die Leitung 12 gewickelt. Ein Abstand zwischen Wicklungen kann sich dabei über einen Verlauf der Leitung 12 verändern. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass nur Teile der Leitung 12 von dem als Heizspirale ausgebildeten Heizelement 15 umgeben sind, bzw. geheizt werden. Die Heizspirale ist von einem Draht gebildet, der auf die Außenwandung 21 der Leitung 12 aufgelötet ist. Dabei ist das elektrische Heizelement 15 der Heizvorrichtung 14 korrosionsbeständig ausgebildet, wodurch es auf der Außenwandung 21 der Leitung 12 vor Korrosion geschützt ist. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass das Heizelement 15 auf eine andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Verbindungsart, beispielsweise durch eine Klebeverbindung, fest auf der Außenwandung 21 der Leitung 12 angebracht ist. Grundsätzlich ist es ebenfalls denkbar, dass das Heizelement 15 durch eine, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Methode in die Leitung 12 fest integriert ist. Hierbei kann das Heizelement 15 beispielsweise in einem Herstellungsverfahren der Leitung 12 in eine Wandung der Leitung 12 eingegossen werden.For heating the pipe 12 indicates the heater 14 an electric heating element 15 on, stuck with the line 12 connected is. The electric heating element 15 is designed as a heating coil. The administration 12 has an outer wall 21 on, which is designed as a heating coil heating element 15 is fixed. The trained as a heating coil electrical heating element 15 is annular around the pipe 12 wound. A distance between windings can be over a course of the line 12 change. In principle it is also conceivable that only parts of the line 12 from the heating element designed as a heating coil 15 are surrounded, or heated. The heating coil is formed by a wire, which is on the outer wall 21 the line 12 is soldered. In this case, the electric heating element 15 the heater 14 formed resistant to corrosion, causing it on the outer wall 21 the line 12 is protected against corrosion. In principle, it is also conceivable that the heating element 15 to another, the expert appears appropriate sense connection, for example, by an adhesive bond, firmly on the outer wall 21 the line 12 is appropriate. In principle, it is also conceivable that the heating element 15 by a method that appears appropriate to the person skilled in the art 12 is firmly integrated. Here, the heating element 15 For example, in a production process of the line 12 in a wall of the pipe 12 be poured.

Die Brennkraftmaschine 10 weist eine Steuer- und Regeleinheit 16 auf, die dazu vorgesehen ist, das elektrische Heizelement 15 der Heizvorrichtung 14 zu regeln. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die Steuer- und Regeleinheit 16 das elektrische Heizelement 15 nur steuert und nicht regelt. Zur Regelung des elektrischen Heizelements 15 der Heizvorrichtung 14 wertet die Steuer- und Regeleinheit 16 ein Signal eines nicht näher dargestellten Temperatursensors aus, durch den eine Temperatur der Innenwandung 19 der Leitung 12 ermittelt werden kann. Dabei kann es sich bei dem Temperatursensor grundsätzlich um einen zur Ermittlung anderer Temperaturparameter in der Brennkraftmaschine 10 vorhandenen Temperatursensor oder um einen speziell zur Ermittlung der Temperatur der Innenwandung 19 der Leitung 12 vorgesehenen Temperatursensor handeln.The internal combustion engine 10 has a control unit 16 on which is provided, the electric heating element 15 the heater 14 to regulate. In principle, it is also conceivable that the control unit 16 the electric heating element 15 only controls and does not regulate. For regulation of the electric heating element 15 the heater 14 evaluates the control unit 16 a signal from a temperature sensor, not shown, through which a temperature of the inner wall 19 the line 12 can be determined. In principle, the temperature sensor may be one for determining other temperature parameters in the internal combustion engine 10 existing temperature sensor or to a specific for determining the temperature of the inner wall 19 the line 12 provided temperature sensor act.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: BrennkraftmaschineInternal combustion engine
1111: Brennraumcombustion chamber
1212: Leitungmanagement
1313: Kühlvorrichtungcooler
1414: Heizvorrichtungheater
1515: Heizelementheating element
1616: Steuer- und RegeleinheitControl unit
1717: Abgasleitungexhaust pipe
1818: Einlassinlet
1919: Innenwandunginner wall
2020: Zylinderkopfcylinder head
2121: Außenwandungouter wall

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102009040433 A1 [0002]

Claims

Internal combustion engine for a motor vehicle, with at least one combustion chamber ( 11 ) and at least one with the combustion chamber ( 11 ) fluidically connected line ( 12 ), which is intended to pass through a cooling device ( 13 ) to conduct cooled gas intended for combustion, characterized by at least one heating device ( 14 ), which is intended to a temperature of at least one line ( 12 ) above a condensation temperature of the gas to be conducted.

Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the at least one heating device ( 14 ) at least one electrical heating element ( 15 ) fixed to the line ( 12 ) connected is.

Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the at least one electrical heating element ( 15 ) of the heating device ( 14 ) is formed corrosion resistant.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized by a control and / or regulating unit ( 16 ), which is intended to provide the at least one heating device ( 14 ) or to regulate.

Heating device of an internal combustion engine ( 10 ) according to any one of the preceding claims.

Method with an internal combustion engine ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a temperature of the at least one line ( 12 ) is kept above a condensation temperature of the gas to be conducted.