DE102012024172A1

DE102012024172A1 - Channel-shaped connection device for ignition components of combustion engine, has deflection device that is designed as cover plate for sealing coolant channels in area of end of connection device

Info

Publication number: DE102012024172A1
Application number: DE201210024172
Authority: DE
Inventors: Markus Kraus; Arno Gschirr; Karl-Heinz Nübel
Original assignee: GE Jenbacher GmbH and Co OHG; Robert Bosch GmbH
Current assignee: Innio Jenbacher GmbH and Co OG; Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-02-28
Filing date: 2012-12-10
Publication date: 2013-08-29
Anticipated expiration: 2032-12-11
Also published as: DE102012024172B4; AT511802B1; AT511802A4

Abstract

The channel-shaped connection device (1) has a deflection device that is arranged on one end (4) of the connection device. The deflection device connects a coolant channel (2) with another coolant channel (3) so that a cooling medium (M) flowing through former cooling channel in one direction flows through latter channel in another direction opposite to the former direction. The deflection device is designed as a cover plate (5) for sealing the coolant channels in the area of the end of the connection device. A U-shaped support rail (17) is provided with side walls (13). An independent claim is included for a combustion engine, particularly of a stationary gas motor.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine kanalförmige Anschlussvorrichtung für Zündungskomponenten einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines stationären Gasmotors, mit einem ersten Kühlkanal und einem zweiten Kühlkanal, wobei der erste Kühlkanal und der zweite Kühlkanal im Wesentlichen in Richtung einer Längserstreckung der Anschlussvorrichtung verlaufen und von einem Kühlmedium durchströmbar sind, wobei an einem ersten Ende der Anschlussvorrichtung eine Umlenkvorrichtung angeordnet ist, die den ersten Kühlkanal mit dem zweiten Kühlkanal verbindet, sodass ein in einer ersten Richtung durch den ersten Kühlkanal strömendes Kühlmedium in einer zur ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung durch den zweiten Kühlkanal strömt und eine Brennkraftmaschine mit einer solchen kanalförmigen Anschlussvorrichtung.The present invention relates to a channel-shaped connection device for ignition components of an internal combustion engine, in particular a stationary gas engine, with a first cooling channel and a second cooling channel, wherein the first cooling channel and the second cooling channel extend substantially in the direction of a longitudinal extension of the connecting device and can be flowed through by a cooling medium, wherein at a first end of the connecting device, a deflection device is arranged, which connects the first cooling channel with the second cooling channel, so that flows in a first direction through the first cooling channel cooling medium in a direction opposite to the first direction second direction through the second cooling channel and an internal combustion engine with such a channel-shaped connecting device.

Zündungskomponenten einer Brennkraftmaschine werden häufig an kanalförmigen Anschlussvorrichtungen angeordnet, in denen auch die Anschlussleitungen der Zündungskomponenten verlaufen. Für manche Zündungskomponenten, z. B. Pumplaser für Laserzündkerzen, ist eine Temperierung auf eine bestimmte Temperatur erforderlich, die meist deutlich unter dem Niveau der Umgebungsluft der Brennkraftmaschine im Betrieb liegt. Daher ist es zweckmäßig, die Zündungskomponenten dadurch zu kühlen, dass in der Anschlussvorrichtung Kühlkanäle ausgebildet sind.Ignition components of an internal combustion engine are often arranged on channel-shaped connection devices, in which run the connection lines of the ignition components. For some ignition components, eg. B. pump laser for laser spark plugs, a temperature to a certain temperature is required, which is usually well below the level of ambient air of the engine in operation. Therefore, it is expedient to cool the ignition components in that cooling channels are formed in the connecting device.

Eine gattungsgemäße Anschlussvorrichtung geht beispielsweise aus der DE 199 38 275 A1 hervor. Dort ist die Umlenkvorrichtung in Form eines Ladeluftkühlers ausgebildet.A generic connection device is for example from the DE 199 38 275 A1 out. There, the deflection device is designed in the form of a charge air cooler.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine kompaktere, gegen Beschädigungen unempfindlichere Umlenkvorrichtung bei einer gattungsgemäßen Anschlussvorrichtung und einer gattungsgemäßen Brennkraftmaschine bereit zu stellen.The object of the invention is to provide a more compact, less sensitive to damage deflection in a generic connection device and a generic internal combustion engine.

Diese Aufgabe wird durch eine Anschlussvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.This object is achieved by a connecting device having the features of claim 1 and an internal combustion engine having the features of claim 10.

Die Ausbildung der Umlenkvorrichtung als ein den ersten Kühlkanal und den zweiten Kühlkanal im Bereich des ersten Endes der Anschlussvorrichtung abdichtender Abschlussdeckel stellt eine besonders kompakte und gegen Beschädigungen unempfindliche Konstruktion dar.The design of the deflection device as a sealing cover sealing the first cooling channel and the second cooling channel in the region of the first end of the connection device represents a particularly compact construction which is insensitive to damage.

Der Abschlussdeckel weist neben seiner Abdichtfunktion zusätzlich noch die Funktionen der Umlenkvorrichtung auf. Durch eine direkte Umlenkung des Kühlmediums vom ersten in den zweiten Kühlkanal am ersten Ende der Anschlussvorrichtung kann eine besonders gleichmäßige Kühlung der Zündungskomponenten erzielt werden. Dadurch können die an der Anschlussvorrichtung angeordneten Zündungskomponenten auf im Wesentlichen derselben Temperatur gehalten werden.In addition to its sealing function, the end cover additionally has the functions of the deflection device. By a direct deflection of the cooling medium from the first into the second cooling channel at the first end of the connecting device, a particularly uniform cooling of the ignition components can be achieved. As a result, the ignition components arranged on the connection device can be kept at substantially the same temperature.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.Advantageous embodiments of the invention are defined in the dependent claims.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispieles gemäß den 1 und 2 diskutiert.Further details of the invention will be described with reference to an embodiment according to the 1 and 2 discussed.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung 1 für Zündungskomponenten 15 einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines stationären Gasmotors. 1 shows a connection device according to the invention 1 for ignition components 15 an internal combustion engine, in particular a stationary gas engine.

Es sind ein erster Kühlkanal 2 und ein zweiter Kühlkanal 3 vorgesehen, wobei der erste Kühlkanal 2 und der zweite Kühlkanal 3 im Wesentlichen in Richtung einer Längserstreckung der Anschlussvorrichtung 1 verlaufen und von einem Kühlmedium M durchströmbar sind, wobei an einem ersten Ende 4 der Anschlussvorrichtung 1 eine Umlenkvorrichtung in Form eines den ersten und den zweiten Kühlkanal 2, 3 im Bereich des ersten Endes 4 der Anschlussvorrichtung 1 abdichtenden Abschlussdeckels 5 ausgebildet ist. Ein in einer ersten Richtung durch den ersten Kühlkanal 2 strömendes Kühlmedium M wird durch den im Abschlussdeckel 5 ausgebildeten Verbindungskanal 6 in den zweiten Kühlkanal 3 geleitet und durchströmt diesen in einer zur ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung. Um den Austritt des Kühlmediums M zu verhindern, sind Dichtungen 12 vorgesehen, welche am Abschlussdeckel 5 angeordnet sind und die Abdichtung des ersten und des zweiten Kühlkanals 2, 3 im Bereich des ersten Endes 4 der Anschlussvorrichtung 1 sicherstellen.It is a first cooling channel 2 and a second cooling channel 3 provided, wherein the first cooling channel 2 and the second cooling channel 3 essentially in the direction of a longitudinal extension of the connecting device 1 run and can be flowed through by a cooling medium M, wherein at a first end 4 the connection device 1 a deflection device in the form of the first and the second cooling channel 2 . 3 in the area of the first end 4 the connection device 1 sealing end cap 5 is trained. A in a first direction through the first cooling channel 2 flowing cooling medium M is through the in the cover 5 trained connection channel 6 in the second cooling channel 3 passed and flows through this in a direction opposite to the first direction of the second direction. To prevent the escape of the cooling medium M, there are seals 12 provided, which at the end cap 5 are arranged and the sealing of the first and the second cooling channel 2 . 3 in the area of the first end 4 the connection device 1 to ensure.

Im gezeigten Beispiel ist die Anschlussvorrichtung 1 im Bereich ihres zweiten Endes 20 mittels eines Anschlussdeckels 21 und daran angeordnete Anschlussstutzen 22, 23 mit einem Kühlkreislauf 9 verbunden. Der erste Kühlkanal 2 ist über den ersten Anschlussstutzen 22 und einer daran angebrachten ersten Anschlussleitung 7 mit einer Vorlaufleitung 8 des Kühlkreislaufs 9 verbunden und der zweite Kühlkanal 3 ist über den zweiten Anschlussstutzen 23 und einer daran angebrachten zweiten Anschlussleitung 10 mit einer Rücklaufleitung 11 des Kühlkreislaufs 9 verbunden. Zur Abdichtung sind zwischen Anschlussdeckel 21 und dem zweiten Ende 20 der Anschlussvorrichtung 1 Dichtungen 12 angeordnet.In the example shown, the connection device 1 in the area of her second end 20 by means of a connection cover 21 and arranged thereon connecting pieces 22 . 23 with a cooling circuit 9 connected. The first cooling channel 2 is over the first connection piece 22 and a first connecting cable attached thereto 7 with a flow line 8th of the cooling circuit 9 connected and the second cooling channel 3 is over the second connection piece 23 and a second connecting line attached thereto 10 with a return line 11 of the cooling circuit 9 connected. For sealing are between connection cover 21 and the second end 20 the connection device 1 seals 12 arranged.

Das Kühlmedium M des Kühlkreislaufs 9 wird über eine Pumpe 24 mittels Vorlaufleitung 8 in den ersten Kühlkanal 2 eingebracht und strömt unter Erwärmung bis ans erste Ende 4 der Anschlussvorrichtung 1, wo es durch die als Abschlussdeckel 5 ausgebildete Umlenkvorrichtung möglichst direkt in den zweiten Kühlkanal 3 geleitet wird. Dort strömt das Kühlmedium M unter weiterer Erwärmung zurück bis ans zweite Ende 20 der Anschlussvorrichtung 1 und über die Rücklaufleitung 11, gegebenenfalls durch einen Vorratsbehälter 25, sowie über einen Rückkühler 26 wieder zur Pumpe 24. Der Rückkühler 26 kann je nach Umgebungsbedingungen als Wasser-Wasser Wärmetauscher, als Wasser-Luft Wärmetauscher oder als aktiver Kühler ausgeführt sein.The cooling medium M of the cooling circuit 9 is via a pump 24 by means of flow line 8th in the first cooling channel 2 introduced and flows under heating to the first end 4 of the connection device 1 where it's going through the as a cover 5 trained deflection as directly as possible in the second cooling channel 3 is directed. There, the cooling medium M flows under further heating back to the second end 20 the connection device 1 and via the return line 11 , optionally through a reservoir 25 , as well as a recooler 26 back to the pump 24 , The recooler 26 may be designed depending on the ambient conditions as a water-water heat exchanger, as a water-air heat exchanger or as an active cooler.

Beim Kühlkreislauf 9 kann es sich vorzugsweise um einen in der Brennkraftmaschine bereits vorhandenen Kühlkreislauf handeln, beispielsweise um den Wasserkreislauf der Gasgemischkühlung eines stationären Gasmotors. Dieser kann eine Temperatur von etwa 50°C aufweisen, wodurch sich insbesondere Pumpmodule für Laserzündkerzen vorteilhaft kühlen lassen. Selbstverständlich kann der Kühlkreislauf 9 aber auch als gesonderter Kühlkreislauf ausgeführt sein, der nur zur Kühlung der Anschlussvorrichtung 1 dient.At the cooling circuit 9 it may preferably be a cooling circuit already present in the internal combustion engine, for example the water cycle of the gas mixture cooling of a stationary gas engine. This may have a temperature of about 50 ° C, which can be cooled advantageous in particular pumping modules for laser spark plugs advantageous. Of course, the cooling circuit 9 but also be designed as a separate cooling circuit, only for cooling the connection device 1 serves.

2 zeigt die Anschlussvorrichtung 1, die eine im Wesentlichen U-förmige Trägerschiene 17 umfasst, an deren Seitenwänden 13 der erste Kühlkanal 2 und der zweite Kühlkanal 3 angeordnet sind. In einer wannenförmigen Öffnung der Trägerschiene 17 ist eine Leiterplatte 27 mit daran angeordneten Leiterbahnen 28 und elektronischen Bauteilen 29 zur Kontaktierung und Ansteuerung von Zündungskomponenten 15 angeordnet. Die wannenförmige Öffnung wird nach Montage der Leiterplatte 27 mit einem Deckel 30 verschlossen, der den Innenraum der Trägerschiene 17 vor dem Eindringen von Medien und Schmutz schützt. An den Seitenwänden 13 der Trägerschiene 17 sind zwei Kühlkanäle 2, 3 ausgebildet, in denen ein Kühlmedium M (z. B. Wasser mit Frostschutzmittel) strömt. Die Trägerschiene 17 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus, beispielsweise stranggepresstem, Aluminium. 2 shows the connection device 1 which is a substantially U-shaped support rail 17 includes, on the side walls 13 the first cooling channel 2 and the second cooling channel 3 are arranged. In a trough-shaped opening of the carrier rail 17 is a circuit board 27 with conductor tracks arranged thereon 28 and electronic components 29 for contacting and controlling ignition components 15 arranged. The trough-shaped opening is after mounting the circuit board 27 with a lid 30 closed, the interior of the support rail 17 protects against the ingress of media and dirt. On the side walls 13 the carrier rail 17 are two cooling channels 2 . 3 formed in which a cooling medium flows M (eg water with antifreeze). The carrier rail 17 consists in this embodiment of, for example, extruded, aluminum.

An der Anschlussvorrichtung 1 ist eine Trägerplatte 14 angeordnet, die mit den Wandungen des ersten und des zweiten Kühlkanals 2, 3 verbunden ist und auf der die zu kühlenden Zündungskomponenten 15 der Brennkraftmaschine angeordnet sind. Die dargestellte Zündungskomponente 15 umfasst ein zu kühlendes Bauteil 32 (z. B. Pumpmodul für eine Laserzündkerze), sowie einen Wärmeverteiler 31 und ein Kühlelement 16 in Form eines Peltier-Elements, die zwischen dem Bauteil 32 und der Trägerplatte 14 angeordnet sind. Das zu kühlende Bauteil 32 kann natürlich auch direkt auf der Trägerplatte 14 angeordnet sein. Zum Schutz vor Beschädigung oder Schmutz, sowie zur elektrischen und zur Wärmeisolation, weist die Zündungskomponente 15 ein Komponentengehäuse 18 auf. Die Zündungskomponente 15 weist darüber hinaus auch einen oder mehrere elektrische und/oder optische Anschlüsse auf, die jedoch aus Übersichtlichkeitsgründen in der Abbildung nicht gezeigt sind. Die Verlustwärme W der Zündungskomponente 15 wird über die Trägerplatte 14 durch die Wandungen der Kühlkanäle 2, 3 an das Kühlmedium M abgeleitet.At the connection device 1 is a carrier plate 14 arranged with the walls of the first and the second cooling channel 2 . 3 is connected and on the to be cooled ignition components 15 the internal combustion engine are arranged. The illustrated ignition component 15 includes a component to be cooled 32 (eg pump module for a laser spark plug), as well as a heat spreader 31 and a cooling element 16 in the form of a Peltier element between the component 32 and the carrier plate 14 are arranged. The component to be cooled 32 can of course also directly on the carrier plate 14 be arranged. To protect against damage or dirt, as well as for electrical and thermal insulation, has the ignition component 15 a component housing 18 on. The ignition component 15 moreover has one or more electrical and / or optical connections, which are not shown in the figure for reasons of clarity. The heat loss W of the ignition component 15 is over the carrier plate 14 through the walls of the cooling channels 2 . 3 derived to the cooling medium M.

In Längsrichtung der Trägerplatte 14 können auf dieser auch eine Mehrzahl von Zündungskomponenten 15 derart angeordnet oder über entsprechende Befestigungsvorrichtungen anordenbar sein, dass jede der Zündungskomponenten 15 mit beiden Kühlkanälen 2, 3 jeweils im Wesentlichen gleich stark (im Sinne eines Wärmewiderstands) thermisch gekoppelt ist. Zusätzlich oder alternativ können die Zündungskomponenten 15 in Querrichtung betrachtet im Wesentlichen mittig zwischen den beiden Kühlkanälen 2, 3 angeordnet oder über entsprechende Befestigungsvorrichtungen anordenbar sein. Dadurch können die Zündungskomponenten 15 auf eine im Wesentlichen gleiche Temperatur gebracht werden, selbst wenn sich das Kühlmedium M bei Durchströmen der kanalförmigen Anschlussvorrichtung 1 merklich erwärmt. Darüber hinaus können auch sehr temperaturempfindliche Bauteile, wie zum Beispiel Halbleiterlichtquellen, die einen Solltemperaturbereich von wenigen Kelvin haben, mit reduziertem Massenstrom gekühlt werden und sind überdies auf der kanalförmigen Anschlussvorrichtung 1 untereinander austauschbar.In the longitudinal direction of the carrier plate 14 can on this also a plurality of ignition components 15 be arranged or be arranged via corresponding fastening devices that each of the ignition components 15 with both cooling channels 2 . 3 each is thermally coupled substantially equally strong (in terms of thermal resistance). Additionally or alternatively, the ignition components 15 viewed in the transverse direction substantially centrally between the two cooling channels 2 . 3 arranged or be arranged via corresponding fastening devices. This allows the ignition components 15 be brought to a substantially same temperature, even if the cooling medium M when flowing through the channel-shaped connecting device 1 considerably warmed up. In addition, even very temperature-sensitive components, such as semiconductor light sources, which have a set temperature range of a few Kelvin can be cooled with reduced mass flow and are also on the channel-shaped connection device 1 interchangeable.

Um die benötigte Kühlleistung bei hohen Umgebungstemperaturen möglichst gering zu halten, ist im gezeigten Beispiel zusätzlich eine wärmeisolierende Hülle 19 vorgesehen, durch die die Anschlussvorrichtung 1 ummantelt ist.In order to keep the required cooling capacity at high ambient temperatures as low as possible, in the example shown, in addition, a heat-insulating sheath 19 provided by the connecting device 1 is sheathed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19938275 A1 [0003]

Claims

Channel-shaped connecting device ( 1 ) for ignition components ( 15 ) an internal combustion engine, in particular a stationary gas engine, with a first cooling channel ( 2 ) and a second cooling channel ( 3 ), wherein the first cooling channel ( 2 ) and the second cooling channel ( 3 ) substantially in the direction of a longitudinal extension of the connecting device ( 1 ) and by a cooling medium (M) can be flowed through, wherein at a first end ( 4 ) of the connection device ( 1 ) a deflection device is arranged, which the first cooling channel ( 2 ) with the second cooling channel ( 3 ), so that in a first direction through the first cooling channel ( 2 ) flowing cooling medium (M) in a direction opposite to the first direction second direction through the second cooling channel ( 3 ) flows, characterized in that the deflection device as a first cooling channel ( 2 ) and the second cooling channel ( 3 ) in the region of the first end ( 4 ) of the connection device ( 1 ) sealing cover ( 5 ) is trained.

Channel-shaped connecting device according to claim 1, characterized in that the connecting device ( 1 ), preferably substantially U-shaped, carrier rail ( 17 ) with side walls ( 13 ), wherein the first cooling channel ( 2 ) and the second cooling channel ( 3 ) on the side walls ( 13 ) are arranged, preferably integrally with the side walls ( 13 ) are formed.

Channel-shaped connecting device according to claim 1 or 2, characterized in that the connecting device ( 1 ) consists at least partially, preferably substantially completely, of a material with high thermal conductivity.

Channel-shaped connecting device according to claim 3, characterized in that the connecting device ( 1 ), preferably extruded aluminum.

Channel-shaped connecting device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the connecting device ( 1 ) a - preferably substantially plate-shaped - carrier plate ( 14 ) connected to a wall of the first cooling channel ( 2 ) and / or with a wall of the second cooling channel ( 3 ) is connected or connectable, wherein on the support plate at least one ignition component to be cooled ( 15 ) of the internal combustion engine can be arranged.

Channel-shaped connecting device according to claim 5, characterized in that the at least one ignition component ( 15 ) a cooling element ( 16 ), preferably a Peltier element, wherein the cooling element ( 16 ) with the carrier plate ( 14 ) is connectable or connected.

Channel-shaped connecting device according to claim 5 or 6, characterized in that the ignition component ( 15 ) with the carrier plate ( 14 ) connectable component housing ( 18 ), wherein the component housing ( 18 ) at least one component to be cooled ( 32 ) of the ignition component ( 15 ) surrounds.

Channel-shaped connecting device according to one of claims 5 to 7, characterized in that a plurality of ignition components ( 15 ) in the longitudinal direction of the carrier plate ( 14 ) on the carrier plate ( 14 ) can be arranged or arranged, preferably in the transverse direction of the carrier plate ( 14 ) in each case centrally between the first cooling channel ( 2 ) and the second cooling channel ( 3 ).

Channel-shaped connecting device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the connecting device ( 1 ) at least partially, preferably substantially completely, of a heat-insulating casing ( 19 ) is sheathed.

Internal combustion engine, in particular stationary gas engine, with a channel-shaped connecting device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the first cooling channel ( 2 ) by means of a first connecting line ( 7 ) with a flow line ( 8th ) a cooling circuit ( 9 ) and the second cooling channel ( 3 ) by means of a second connecting line ( 10 ) With. a return line ( 11 ) of the cooling circuit ( 9 ) is connectable, preferably in the region of a second end ( 20 ) of the connection device ( 1 ).

Internal combustion engine according to claim 10, characterized in that the first connecting line ( 7 ) with the flow line ( 8th ) of an already existing in the internal combustion engine cooling circuit ( 9 ), preferably a mixture cooling circuit, and that the second connecting line ( 10 ) with the return line ( 11 ) of the existing cooling circuit ( 9 ) is connectable.

Internal combustion engine according to claim 10 or 11, characterized in that in the first connecting line ( 7 ) and / or in the second connecting line ( 10 ) a valve for controlling and / or regulating the flow of a through the first cooling channel ( 2 ) and through the second cooling channel ( 3 ) flowing cooling medium (M) of the cooling circuit ( 9 ) is arranged.