WO2013020735A1 - Kühlsystem und betriebsverfahren hierfür - Google Patents

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WO2013020735A1
WO2013020735A1 PCT/EP2012/060670 EP2012060670W WO2013020735A1 WO 2013020735 A1 WO2013020735 A1 WO 2013020735A1 EP 2012060670 W EP2012060670 W EP 2012060670W WO 2013020735 A1 WO2013020735 A1 WO 2013020735A1
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WO
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conduit means
cooling system
section
light source
laser light
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PCT/EP2012/060670
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English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Stoppel
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02—Constructional details
    • H01S3/04—Arrangements for thermal management
    • H01S3/0407—Liquid cooling, e.g. by water
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P23/00—Other ignition
    • F02P23/04—Other physical ignition means, e.g. using laser rays

Definitions

  • the invention relates to a cooling system for a laser-based ignition system, in particular an internal combustion engine, wherein the laser-based ignition system comprises a plurality of laser light source modules.
  • the invention further relates to an operating method for such a cooling system.
  • a laser-based ignition system for an internal combustion engine is given.
  • conduit means Thermally with the Laser light modules connected and at least partially flexible.
  • the cooling system according to the invention under deformation, for example bending, the conduit means individually to different laser-based
  • Ignition systems are adapted so that in particular a use with internal combustion engines of different types without redevelopment of the
  • Cooling system is possible.
  • conduit means are at least partially formed as a flexible hose, in particular as a metal corrugated hose, preferably Glaswellschlauch. A particularly high level of operational reliability results for another
  • Corrugated metal hose are formed.
  • connectable to the conduit means fastening modules for the thermal connection of
  • Laser light source modules provided with the line means.
  • Mounting modules according to the invention allow a flexible connection of laser light source modules to be cooled to the line means of the cooling system according to the invention, wherein in particular a simultaneous thermal and mechanical connection is possible.
  • the fastening modules are designed so that they can be attached to the conduit means at an arbitrary position or length coordinate of the conduit means with respect to a transport direction of guided in the conduit means fluid, in particular detachably connectable.
  • a surface of at least one fastening module at least partially with a thermally insulated layer or a thermally insulated
  • Housing or other cover is provided which the exchange of heat energy between the mounting modules or generally components of the cooling system with the environment such
  • a hot engine block of the internal combustion engine is reduced.
  • a heat input from the warm ambient air in the region of the internal combustion engine is reduced to a laser light source module.
  • at least one fastening module is designed to thermally and / or mechanically interconnect at least two different longitudinal sections of the conduit means, wherein preferably a releasable connection is possible. In this way, advantageously a temperature compensation between different areas of the conduit means according to the invention
  • Temperature distribution of the mounting modules of the cooling system can be achieved, so that a uniform temperature of all laser light source modules is possible. It is understood that the cooling system according to the invention can generally also be used for tempering the laser light source modules, i. If necessary, heating can also be used instead of cooling.
  • conduit means a flow section and a relative to a
  • Return portion having at least one mounting module is thermally connected both to a length portion of the flow section and with a longitudinal portion of the return portion. This results in a particularly uniform temperature distribution between the participating mounting modules.
  • the longitudinal section of the flow section is at a distance from one another
  • An input portion of the conduit means which corresponds approximately to a distance of the length portion of the return portion to an output portion of the conduit means.
  • the forward section has approximately the same length as the return section and is arranged substantially parallel to the return section, so that the entire configuration of the conduit means can be made very small.
  • the flow section and the return section in Essentially considered as a single strand along which one or more mounting modules can be arranged.
  • the flow section and the return section at least in sections of a, preferably common, insulating device, in particular a
  • Insulating tube are surrounded, creating a heat input in the
  • Cooling system according to the invention is reduced.
  • the cooling system according to the invention is reduced.
  • Insulating device designed so that it is non-destructively removable in sections from the conduit means, whereby after a production of the
  • Conduit means has a distance from an exit portion of the conduit means for discharging the fluid from the conduit means which is less than or equal to about 10 percent of a total length of the conduit means, more preferably less than or equal to about 5 percent of the total length of the conduit means, thereby providing a particularly efficient and small-sized fluid port (Inlet, outlet) to the cooling system according to the invention can be realized.
  • At least one fastening module is designed to produce a clamping connection with at least one longitudinal section of the conduit means and / or at least one laser light source module, whereby a particularly simple assembly of the cooling system according to the invention is made possible.
  • FIG. 1 shows schematically a simplified block diagram of a first
  • FIG. 2 shows schematically a simplified block diagram of a second
  • FIG. 3 a perspective view of a further embodiment of the cooling system according to the invention.
  • FIG. 4A shows a partial cross section of a component of the component shown in FIG. 3
  • FIG. 4B shows a further partial cross section of the component of the cooling system from FIG. 3.
  • FIG. 1 schematically shows a block diagram of a first embodiment of the cooling system 100 according to the invention.
  • the cooling system 100 has conduit means 110 which are designed to transport a fluid F.
  • the line means 110 may be supplied with the fluid F, which may be a cooling fluid in a conventional manner, by means not shown in FIG. 1, such as, for example, a pump or the like.
  • the conduit means 1 10th After the supplied fluid F, the conduit means 1 10th has passed through, it is preferably returned to a also not shown in Figure 1 feedback system, compare the reference F '.
  • the cooling system 100 is provided for cooling components of a laser-based ignition system 200.
  • the ignition system 200 may be, for example, a laser-based ignition system of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle or of a stationary gas engine or the like.
  • the laser-based ignition system 200 typically includes a plurality of laser light source modules 210a, 210b, 210c, 21d0 configured to provide laser light.
  • the laser light can be used, for example, to further laser components (not shown) of the
  • Ignition system 200 to pump optically.
  • the lens to pump optically.
  • laser light source modules 210a, 210d each have one or more semiconductor lasers, which must be cooled during their operation in order to achieve a sufficiently long service life and
  • the conduit means 110 of the cooling system 100 are thermally connectable to the laser light source modules 210a, 210b, 210c, 210d and at least partially flexible.
  • at least one first line section 110 1 of the conduit means 1 10 is flexible, so that the cooling system 100 according to the invention can be equally flexibly spatially arranged, for example by a specific installation situation of the components of the laser-based ignition system 200 to be cooled to wear.
  • the flexible design of the conduit means 1 10 thus advantageously allows a variable arrangement of the cooling system 100 of the invention to be cooled components of the ignition system 200th
  • conduit means 1 10 at least partially as a flexible hose
  • conduit means 1 10 in particular as a metal corrugated hose, preferably as a stainless steel corrugated hose, are formed.
  • the use of other materials is also conceivable.
  • the one-piece design of the conduit means 1 10 as a hose so that unwanted leaks, especially in the area of the components to be cooled of the laser-based ignition system 200 can be avoided.
  • conduit means 110 a completely variable arrangement of the conduit means 110 of the components to be cooled can take place as a flexible tube.
  • connectable fastening modules 120a, 120b, 120c, 120d for thermal connection of the laser light source modules 210a, 210b, 210c, 210d with the line means 110 are provided with the line means 1.
  • the fastening modules 120a,..., 120d may advantageously simultaneously effect a thermal and a mechanical connection of the conduit means 110 with the components 210a,..., 21d0 to be cooled.
  • the contact surfaces of the conduit means 1 10 with the mounting modules 120a, ... 120d may be formed thermally conductive in a conventional manner.
  • a metal corrugated hose as a conduit 1 10
  • a simple clamping connection on the one hand, a mechanical support of the mounting modules to the line means 1 10 and a thermal connection of the mounting modules to the
  • the fastening modules 120a, 120d can realize a comparable thermal and / or mechanical connection to the components 210a,..., Od of the ignition system 200 to be cooled, analogously to the mechanical and thermal connection to the conduit means 10 described above.
  • a surface of at least one fastening module 120a In order to reduce or prevent heat exchange between the fastening modules, the laser light source modules 210a,..., Od and the surroundings of the cooling system 100 to be cooled, a surface of at least one fastening module 120a,.. be partially provided with a thermally insulating layer. As a result, for example, it is advantageously prevented that ambient heat, as in the field of
  • Internal combustion engine occurs, is entered into the cooling system 100, which optionally reduces the cooling effect for the laser-based ignition system 200.
  • At least one fastening module 120a,..., 120d is designed to thermally and / or mechanically connect at least two different longitudinal sections of the conduit means 110.
  • a corresponding configuration is shown by way of example in FIG.
  • conduit means 110 are again arranged in an approximately U-shaped configuration in which a first
  • Half of the conduit means 1 10 defines a flow section 1 10a, and in which a second, in the flow direction of the cooling fluid F to the flow section 1 10a subsequent, half of the conduit means 1 10 defines a return section 1 10b.
  • the fastening modules 120a, 120b in the present case are both designed to have both a line section
  • Line section 1 10_2, 1 10_4 of the return section 1 10b of the cooling hose 1 10 record to make a thermal and / or mechanical connection.
  • the fastening modules 120a, 120b realize a thermal connection with a line section 1 10_3 of the flow section 1 10a and a line section 1 10_2 of the return section 1 10b, a particularly uniform temperature, for example cooling, of the fastening modules 120a, 120b or of it results connected
  • Return portion 1 10b or a line section 1 10_2 of the return section 1 10b are supplied by the already in the flow section 1 10a through the components 120a, 120b flowed cooling fluid, whereby a depending on the respective temperature of the cooling fluid in the course of the return section 1 10b formed heat input from the return section
  • the distances d1, d2 of the line sections 1 10_3, 1 10_2 are defined here by way of example with reference to an input section 12a or an output section 12b of the flow section 110a or the return section 110b, but can obviously also be defined differently, eg with respect to FIG the line section 1 10_1, the flow 1 10a and return 1 10b of the conduit means or the cooling hose 1 10 with each other, preferably in one piece, connects.
  • the flow section 1 10a has approximately the same length I as the return section 1 10b and is arranged substantially parallel to the return section 1 10b. This results in the U-shaped configuration shown in Figure 2, which advantageously a common assembly of each of a line section 1 10_3 of the flow section 1 10a and a line section 1 10_2 of
  • Return section 1 10b allowed on a mounting module 120a.
  • the line section 1 10b is realized by the line section 1 10 1 as already described. In a particularly simple embodiment, it is sufficient, for example, if only the line section 1 10 1 flexible, such as tubular, is formed.
  • the other line sections can certainly be rigid.
  • a further preferred embodiment of the invention provides that the other line sections of the conduit means 1 10, in particular the entire conduit means 1 10, are formed completely flexible, for example in one piece as Metallwellschlauch. This allows a particularly flexible arrangement of the individual fastening modules 120a, 120b to be cooled components such as the laser light source modules
  • an input section 1 12a of the conduit means 1 10 for introducing the fluid F into the conduit means 1 10 has a distance d3 from an output section
  • FIG. 3 shows a perspective view of another embodiment of the cooling system 100 according to the invention.
  • the present in one piece as a stainless steel corrugated hose conduit means 1 10 have, analogous to the configuration of Figure 2, a flow section
  • the flow section 1 10a fresh cooling fluid F is supplied while from the output of the
  • Return section 1 10b consumed, for example, heated, cooling fluid F 'is removed.
  • FIG. 3 shows by way of example the arrangement of three fastening modules 120a, 120b, 120n, wherein it is obvious that fewer or more than three fastening modules can also be connected to the cooling hose 110.
  • an insulating device I is advantageously provided, which realizes a thermal insulation of the cooling hose 110 with respect to the surroundings of the cooling system 100.
  • both the flow section 1 10a and the return section 1 10b guided parallel thereto are arranged together in the insulating device I, for example an insulating tube.
  • the line section 1 10 1 which is the connection between the flow section
  • the insulating tube I is particularly preferably designed so that he
  • non-destructive sections of the line means 1 10 is removable.
  • the substantially U-shaped configuration of the cooling hose 110 shown in FIG. 3 can be produced, and then the insulating hose I can be fitted over the entire length I (FIG. 2) of the resulting cooling hose configuration. Only when mounting the cooling system 100 to a laser ignition system a
  • Cooling hose 1 10 are determined, to which a mounting of a
  • Fixing module 120a, 120b, 120n should be done. In these areas can then a corresponding area of the insulating medium I are removed from the cooling hose 1 10 directly on site, in particular without the cooling hose 1 10 or adjacent, not to be removed, to destroy sections of the insulating I. This can be done for example by a sectionwise perforation of the insulating medium I or a juxtaposition of individual segments or the like.
  • the embodiment according to FIG. 3 has individual sections M, l_2, l_3, l_4 of the insulating medium I, which in each case between the
  • Fixing modules 120a, 120b, 120n or on the outside of the outer mounting modules 120a, 120n are arranged.
  • Figure 4a shows schematically a partial cross section through a
  • the already described side-by-side arrangement of the flow section 1 10a and the return section 1 10b of the cooling hose 110 can be seen from FIG. 4a.
  • the flow direction of the fresh cooling fluid F and of the already consumed or heated cooling fluid F ' are indicated by block arrows again for illustration.
  • the reference numeral 212 denotes a housing member of the laser light source module 210b to be cooled, which is connected to a housing base plate 214.
  • Housing base plate 214 is preferably directly on the tube sections 1 10a, 1 10b, whereby a thermal connection is made. As a result, the housing base plate 214 is tempered by means of the fluid flow F, F '.
  • the housing base plate 214 has, for example, threaded bores 216 which serve to receive corresponding screws of a fastening module 120b assigned to the laser light source module 210b (FIG. 3).
  • FIG. 4b shows a partial cross section of the arrangement according to FIG. 4a.
  • the fastening module 120 b has a clamping plate 122 which, by means of the screws 126, passes through a clamping plate 122
  • Housing base plate 214 ( Figure 4a) can be fastened. This advantageously a mechanical and at the same time thermal connection between the Cooling hose 1 10, in particular both hose sections 1 10a, 1 10b, the mounting module 120b and thereby tempered
  • Laser light source module 210b implemented.
  • Reference numeral 215 denotes a housing part of the laser light source module
  • a semiconductor laser module is designated in Figure 4b by the reference numeral 219.
  • the semiconductor laser module 219 may be provided by means of a
  • Peltier element 218 thermally and / or mechanically connected to the housing base plate 214.
  • An optical output interface for outputting the generated laser radiation is not shown.
  • cooling system 100 in particular in a one-piece design of the conduit means 1 10, for example as a metal corrugated hose, no further seal
  • Ignition system 200 is required. This minimizes the risk of leaks or leaks in the refrigeration cycle of the refrigeration system 100.
  • the cooling circuit formed by the corrugated hose 1 10 remains advantageous during the entire maintenance or replacement of a laser light source module 210 a
  • the entire conduit means 110 are flexible,
  • conduit means 110 in particular also in one piece, designed so that the conduit means 110 can be arranged equally flexibly and in particular also variable in length to the laser light source modules 210a, 210d to be cooled, for example by means of a clamping connection through the fastening modules 120a, 120d according to the invention.
  • the laser-based ignition system 200 which with the inventive
  • Cooling system 100 is cooled or tempered, can be easily adapted to different series of internal combustion engines by the flexible and always closed cooling hose 1 10. In particular, you can
  • An unnecessary heating of the cooling fluid F, for example by waste heat of the internal combustion engine can be advantageously prevented by Buffalo of the insulating I.
  • Component 210a directly through the wall material of the conduit means 1 10, for example, carried metal at a corrugated metal hose, so that no additional thermally conductive components are required.
  • An adjustable length I to the cooling hose 1 10 adaptable insulation I further increases the flexibility of the cooling system 100 according to the invention.
  • thermally conductive material in a further advantageous embodiment, thermally conductive
  • Surfaces of the module to be cooled 210b ( Figure 4a) and 120b are advantageously provided with a thermal insulation, in particular a thermally insulating layer on the housing 124 ( Figure 4b) or directly with a thermally insulating housing 124, 215, whereby a heat input into the to be cooled module 210b ( Figure 4a) is further reduced by warm ambient air and the like.
  • Heat exchangers such as chiller (air-water heat exchanger) are omitted.
  • Laser light source module 210a a particularly uniform temperature of all to be cooled by the cooling system 100 components 210a, .., 21 Od are effected.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem (100) für ein laserbasiertes Zündsystem (200) für eine Brennkraftmaschine, wobei das laserbasierte Zündsystem (200) mehrere Laserlichtquellenmodule (210a, 210b, 210n) aufweist. Das Kühlsystem (100) weist Leitungsmittel (110) zum Transport eines Fluids (F) auf, wobei die Leitungsmittel (110) thermisch mit den Laserlichtquellenmodulen (210a, 210b, 210c) verbunden und abschnittsweise flexibel sind. Die Leitungsmittel beinhalten einen Vorlauf (110a) und einen Rücklauf (110b) welche im wesentlichen parallel zueinander angeordnet und von einem Isolierschlauch (I_1 - I_4) umgeben sind. Ein Laserlichtquellenmodul mittels eines Befestigungsmoduls (120a, 120b, 120n) am gewünschten Ort an die Leitungsmittel befestigt.

Description

Beschreibung
Titel:
Kühlsvstem und Betriebsverfahren hierfür Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für ein laserbasiertes Zündsystem, insbesondere einer Brennkraftmaschine, wobei das laserbasierte Zündsystem mehrere Laserlichtquellenmodule aufweist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Betriebsverfahren für ein derartiges Kühlsystem.
Herkömmliche Kühlkreisläufe beziehungsweise Kühlsysteme sind durch fest an einer Brennkraftmaschine angeordnete beziehungsweise darin eingebaute Kühlkanäle gekennzeichnet. Die herkömmlichen, starren Kühlsysteme müssen speziell auf die jeweilige Brennkraftmaschine zugeschnitten werden, was entsprechende Neuentwicklungen für Brennkraftmaschinen anderen Typs bedingt. Die Integration von laserbasierten Zündsystemen, welche ein
Kühlsystem erfordern, ist daher sehr aufwendig und bedingt hohe Kosten.
Offenbarung der Erfindung
Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kühlsystem und ein Betriebsverfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass eine gesteigerte Anpassbarkeit des Kühlsystems an ein Zielsystem,
beispielsweise ein laserbasiertes Zündsystem für eine Brennkraftmaschine, gegeben ist.
Diese Aufgabe wird bei dem Kühlsystem der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Kühlsystem Leitungsmittel zum
Transport eines Fluids aufweist, wobei die Leitungsmittel thermisch mit den Laserlichtmodulen verbindbar und zumindest abschnittsweise flexibel ausgebildet sind. Dadurch kann das erfindungsgemäße Kühlsystem unter Verformung, z.B. Biegen, der Leitungsmittel individuell an verschiedene laserbasierte
Zündsysteme angepasst werden, so dass insbesondere auch ein Einsatz mit Brennkraftmaschinen unterschiedlichen Typs ohne Neuentwicklung des
Kühlsystems möglich ist.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Leitungsmittel zumindest abschnittsweise als flexibler Schlauch, insbesondere als Metallwellschlauch, vorzugsweise Edelstahlwellschlauch, ausgebildet sind. Eine besonders hohe Betriebssicherheit ergibt sich einer weiteren
Ausführungsform zufolge dann, wenn die Leitungsmittel einstückig als
Metallwellschlauch ausgebildet sind.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind mit den Leitungsmitteln verbindbare Befestigungsmodule zur thermischen Verbindung der
Laserlichtquellenmodule mit den Leitungsmitteln vorgesehen. Die
erfindungsgemäßen Befestigungsmodule ermöglichen eine flexible Verbindung von zu kühlenden Laserlichtquellenmodulen mit den Leitungsmitteln des erfindungsgemäßen Kühlsystems, wobei insbesondere auch eine gleichzeitige thermische und mechanische Verbindung möglich ist. Besonders bevorzugt sind die Befestigungsmodule so ausgebildet, dass sie an einer beliebigen Stelle bzw. Längenkoordinate der Leitungsmittel bezüglich einer Transportrichtung von in den Leitungsmitteln geführtem Fluid an den Leitungsmitteln anbringbar sind, insbesondere lösbar verbindbar.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Oberfläche mindestens eines Befestigungsmoduls zumindest teilweise mit einer thermisch isolierten Schicht beziehungsweise einem thermisch isolierten
Gehäuse oder einer sonstigen Abdeckung versehen ist, welche den Austausch von Wärmeenergie zwischen den Befestigungsmodulen beziehungsweise generell von Komponenten des Kühlsystems mit der Umgebung wie
beispielsweise einem heißen Motorblock der Brennkraftmaschine vermindert. Dadurch wird beispielsweise ein Wärmeeintrag von der warmen Umgebungsluft im Bereich der Brennkraftmaschine in ein Laserlichtquellenmodul reduziert. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens ein Befestigungsmodul dazu ausgebildet ist, mindestens zwei unterschiedliche Längenabschnitte der Leitungsmittel thermisch und/oder mechanisch miteinander zu verbinden, wobei bevorzugt eine lösbare Verbindung möglich ist. Auf diese Weise kann vorteilhaft ein Temperaturausgleich zwischen unterschiedlichen Bereichen der erfindungsgemäßen Leitungsmittel
beziehungsweise des darin strömenden Fluids realisiert werden. Beispielsweise kann bei einer geeigneten Anordnung von mehreren Leitungsabschnitten an entsprechenden Befestigungsmodulen eine Vergleichmäßigung der
Temperaturverteilung der Befestigungsmodule des Kühlsystems erzielt werden, so dass eine gleichmäßige Temperierung aller Laserlichtquellenmodule möglich ist. Es versteht sich, dass das erfindungsgemäße Kühlsystem allgemein auch zur Temperierung der Laserlichtquellenmodule eingesetzt werden kann, d.h. anstelle einer Kühlung ist ggf. auch eine Erwärmung möglich.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Leitungsmittel einen Vorlaufabschnitt und einen sich bezüglich einer
Transportrichtung des Fluids an den Vorlaufabschnitt anschließenden
Rücklaufabschnitt aufweisen, wobei mindestens ein Befestigungsmodul thermisch sowohl mit einem Längenabschnitt des Vorlaufabschnitts als auch mit einem Längenabschnitt des Rücklaufabschnitts verbunden ist. Dadurch ergibt sich eine besonders gleichmäßige Temperaturverteilung zwischen den beteiligten Befestigungsmodulen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Längenabschnitt des Vorlaufabschnitts einen Abstand zu einem
Eingangsabschnitt der Leitungsmittel aufweist, der in etwa einem Abstand des Längenabschnitts des Rücklaufabschnitts zu einem Ausgangsabschnitt der Leitungsmittel entspricht. Bei dieser Konfiguration ergibt sich eine besonders gleichmäßige Temperaturverteilung unter den beteiligten Befestigungsmodulen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Vorlaufabschnitt etwa dieselbe Länge aufweist wie der Rücklaufabschnitt und im Wesentlichen parallel zu dem Rücklaufabschnitt angeordnet ist, so dass die gesamte Konfiguration der Leitungsmittel sehr klein bauend ausgeführt werden kann. Insbesondere können der Vorlaufabschnitt und der Rücklaufabschnitt im Wesentlichen als ein einziger Strang betrachtet werden entlang dem ein oder mehrere Befestigungsmodule angeordnet werden können.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Vorlaufabschnitt und der Rücklaufabschnitt zumindest abschnittsweise von einer, vorzugsweise gemeinsamen, Isoliereinrichtung, insbesondere einem
Isolierschlauch, umgeben sind, wodurch ein Wärmeeintrag in das
erfindungsgemäße Kühlsystem reduziert wird. Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die
Isoliereinrichtung so ausgebildet, dass sie zerstörungsfrei abschnittsweise von den Leitungsmitteln entfernbar ist, wodurch nach einer Herstellung des
Kühlsystems beziehungsweise der mit der Isoliereinrichtung umgebenen
Leitungsmittel die Isoliereinrichtung bereichsweise wieder von den
Leitungsmitteln getrennt werden kann, um in diesen nunmehr nicht isolierten
Bereichen die Befestigungsmodule zur thermischen Verbindung mit den
Laserlichtquellenmodulen anzuordnen.
Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Eingangsabschnitt der Leitungsmittel zum Einbringen eines Fluids in die
Leitungsmittel einen Abstand von einem Ausgangsabschnitt der Leitungsmittel zum Ausleiten des Fluids aus den Leitungsmitteln aufweist, der kleiner oder gleich etwa 10 Prozent einer Gesamtlänge der Leitungsmittel ist, insbesondere kleiner oder gleich etwa 5 Prozent der Gesamtlänge der Leitungsmittel, wodurch ein besonders effizienter und klein bauender Fluidanschluss (Zulauf, Ablauf) an das erfindungsgemäße Kühlsystem realisierbar ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens ein Befestigungsmodul dazu ausgebildet ist, eine Klemmverbindung mit mindestens einem Längenabschnitt der Leitungsmittel und/oder mindestens einem Laserlichtquellenmodul herzustellen, wodurch eine besonders einfache Montage des erfindungsgemäßen Kühlsystems ermöglicht ist.
Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein
Verfahren zum Betreiben eines Kühlsystems gemäß Patentanspruch 13 angegeben. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer
Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung beziehungsweise Darstellung in der
Beschreibung beziehungsweise in der Zeichnung.
In der Zeichnung zeigt:
Figur 1 schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm einer ersten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlsystems,
Figur 2 schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm einer zweiten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlsystems,
Figur 3 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlsystems in perspektivischer Darstellung,
Figur 4Aeinen teilweisen Querschnitt einer Komponente des in Figur 3
abgebildeten Kühlsystems, und
Figur 4Beinen weiteren teilweisen Querschnitt der Komponente des Kühlsystems aus Figur 3.
Figur 1 zeigt schematisch ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlsystems 100. Das Kühlsystem 100 verfügt über Leitungsmittel 1 10, die dazu ausgebildet sind, ein Fluid F zu transportieren. Beispielsweise kann den Leitungsmitteln 1 10 das Fluid F, bei dem es sich in an sich bekannter Weise um ein Kühlfluid handeln kann, durch nicht in Figur 1 abgebildete Zuführmittel, wie beispielsweise eine Pumpe oder dergleichen, zugeführt werden. Nachdem das zugeführte Fluid F die Leitungsmittel 1 10 durchlaufen hat, wird es vorzugsweise an ein ebenfalls nicht in Figur 1 dargestelltes Rückführsystem zurückgeführt, vergleiche das Bezugszeichen F'.
Das Kühlsystem 100 ist zur Kühlung von Komponenten eines laserbasierten Zündsystems 200 vorgesehen. Bei dem Zündsystem 200 kann es sich beispielsweise um ein laserbasiertes Zündsystem einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs oder auch eines stationären Gasmotors oder dergleichen, handeln. Das laserbasierte Zündsystem 200 weist üblicherweise mehrere Laserlichtquellenmodule 210a, 210b, 210c, 21 Od auf, welche dazu ausgebildet sind, Laserlicht bereitzustellen. Das Laserlicht kann beispielsweise dazu verwendet werden, weitere Laserkomponenten (nicht gezeigt) des
Zündsystems 200 optisch zu pumpen. In diesem Fall können die
Laserlichtquellenmodule 210a, 210d beispielsweise jeweils über einen oder mehrere Halbleiterlaser verfügen, welche während ihres Betriebs gekühlt werden müssen, um eine hinreichend große Standzeit zu erzielen und
temperaturabhängige Effekte wie beispielsweise eine Wellenlängendrift und dergleichen zu vermindern.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Leitungsmittel 1 10 des Kühlsystems 100 thermisch mit den Laserlichtquellenmodulen 210a, 210b, 210c, 210d verbindbar und zumindest abschnittsweise flexibel ausgebildet sind. Bei der schematischen Darstellung gemäß Figur 1 ist beispielsweise mindestens ein erster Leitungsabschnitt 1 10 1 der Leitungsmittel 1 10 flexibel ausgebildet, so dass das erfindungsgemäße Kühlsystem 100 gleichermaßen flexibel räumlich angeordnet werden kann, beispielsweise um einer konkreten Einbausituation der zu kühlenden Komponenten des laserbasierten Zündsystems 200 Rechnung zu tragen. Die flexible Ausbildung der Leitungsmittel 1 10 ermöglicht demnach vorteilhaft eine variable Anordnung des erfindungsgemäßen Kühlsystems 100 an den zu kühlenden Komponenten des Zündsystems 200.
Dadurch wird vorteilhaft vermieden, dass - wie bei herkömmlichen Kühlsystemen - für neue Zündsysteme beziehungsweise neue Anordnungen der Komponenten der Zündsysteme jeweils ein Kühlsystem vollständig neu zu entwickeln ist.
Insbesondere entfällt der Aufwand, starre Fluidleitungen exakt an ein zu kühlendes Zündsystem 200 anzupassen. Vielmehr kann unter Verwendung des erfindungsgemäßen Kühlsystems 100 vorteilhaft eine Vielzahl von verschiedenartigen Zündsystemen 200 mit den zur Kühlung erforderlichen Komponenten ausgestattet werden, ohne dass hier aufwendige bauliche
Maßnahmen erforderlich sind.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Leitungsmittel 1 10 zumindest abschnittsweise als flexibler Schlauch,
insbesondere als Metallwellschlauch, vorzugsweise als Edelstahlwellschlauch, ausgebildet sind. Die Verwendung anderer Materialien ist ebenfalls denkbar. Besonders bevorzugt ist jedoch die einstückige Ausbildung der Leitungsmittel 1 10 als Schlauch, so dass unerwünschte Leckagen insbesondere im Bereich der zu kühlenden Komponenten des laserbasierten Zündsystems 200 vermieden werden können.
Besonders vorteilhaft kann bei einer Ausbildung der Leitungsmittel 1 10 als flexibler Schlauch eine vollständig variable Anordnung der Leitungsmittel 1 10 Bereich der zu kühlenden Komponenten erfolgen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind mit den Leitungsmitteln 1 10 verbindbare Befestigungsmodule 120a, 120b, 120c, 120d zur thermischen Verbindung der Laserlichtquellenmodule 210a, 210b, 210c, 210d mit den Leitungsmitteln 1 10 vorgesehen. Die Befestigungsmodule 120a, ..,120d können einer weiteren Ausführungsform zufolge vorteilhaft auch gleichzeitig eine thermische und eine mechanische Verbindung der Leitungsmittel 1 10 mit den zu kühlenden Komponenten 210a, .., 21 Od bewirken. Beispielsweise können hierzu die Kontaktflächen der Leitungsmittel 1 10 mit den Befestigungsmodulen 120a, ... 120d in an sich bekannter Weise thermisch leitfähig ausgebildet sein. Bei der Verwendung eines Metallwellschlauchs als Leitungsmittel 1 10 beispielsweise kann es für einen hinreichenden Wärmeübergang zwischen den Leitungsmitteln 1 10 und den zu temperierenden Komponenten 120a, 120d ausreichend sein, dass die Kontaktflächen der zu temperierenden Komponenten 120a, .., 120d ebenfalls für eine Wärmeleitung von beziehungsweise zu den Leitungsmitteln 1 10 ausgelegt sind, beispielsweise nicht thermisch isoliert sind. In diesem Fall kann beispielsweise durch eine einfache Klemmverbindung einerseits eine mechanische Halterung der Befestigungsmodule an den Leitungsmitteln 1 10 sowie eine thermische Anbindung der Befestigungsmodule an den
Leitungsmitteln 1 10 erfolgen. Besonders bevorzugt können die erfindungsgemäßen Befestigungsmodule 120a, 120d analog zu der vorstehend beschriebenen mechanischen und thermischen Anbindung an die Leitungsmittel 1 10 eine vergleichbare thermische und/oder mechanische Anbindung an die zu kühlenden Komponenten 210a, .., 21 Od des Zündsystems 200 realisieren.
Um einen Wärmeaustausch zwischen den Befestigungsmodulen, den daran befestigten zu kühlenden Laserlichtquellenmodulen 210a, .., 21 Od und der Umgebung des Kühlsystems 100 zu vermindern beziehungsweise zu verhindern, kann einer weiteren Ausführungsform zufolge vorteilhaft eine Oberfläche mindestens eines Befestigungsmoduls 120a, .., 120d zumindest teilweise mit einer thermisch isolierenden Schicht versehen sein. Dadurch wird beispielsweise vorteilhaft verhindert, dass Umgebungswärme, wie sie im Bereich einer
Brennkraftmaschine auftritt, in das Kühlsystem 100 eingetragen wird, wodurch sich gegebenenfalls die Kühlwirkung für das laserbasierte Zündsystem 200 reduziert.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens ein Befestigungsmodul 120a, .., 120d dazu ausgebildet ist, mindestens zwei unterschiedliche Längenabschnitte der Leitungsmittel 1 10 thermisch und/oder mechanisch miteinander zu verbinden. Eine entsprechende Konfiguration ist beispielhaft in Figur 2 abgebildet.
Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, sind die erfindungsgemäßen Leitungsmittel 1 10 wiederum in einer etwa U-förmigen Konfiguration angeordnet, bei der eine erste
Hälfte der Leitungsmittel 1 10 einen Vorlaufabschnitt 1 10a definiert, und bei der eine zweite, sich in Strömungsrichtung des Kühlfluids F an den Vorlaufabschnitt 1 10a anschließende, Hälfte der Leitungsmittel 1 10 einen Rücklaufabschnitt 1 10b definiert. Wie aus Figur 2 ferner ersichtlich ist, sind die Befestigungsmodule 120a, 120b vorliegend beide dazu ausgebildet, sowohl einen Leitungsabschnitt
1 10_3 beziehungsweise 1 10_5 des Vorlaufabschnitts 1 10a des Kühlschlauchs 1 10 aufzunehmen beziehungsweise eine thermische und/oder mechanische Verbindung mit diesem herzustellen, als auch jeweils einen zweiten
Leitungsabschnitt 1 10_2, 1 10_4 des Rücklaufabschnitts 1 10b des Kühlschlauchs 1 10 aufzunehmen, um eine thermische und/oder mechanische Verbindung herzustellen. Insbesondere dann, wenn die Befestigungsmodule 120a, 120b eine thermische Verbindung mit einem Leitungsabschnitt 1 10_3 des Vorlaufabschnitts 1 10a und einem Leitungsabschnitt 1 10_2 des Rücklaufabschnitts 1 10b realisieren, ergibt sich eine besonders gleichmäßige Temperierung, beispielsweise Kühlung, der Befestigungsmodule 120a, 120b beziehungsweise von daran angeschlossenen
Komponenten des Zündsystems 200, die der Übersichtlichkeit halber in Figur 2 nicht abgebildet sind. Dies rührt daher, dass beispielsweise das stromaufwärts gelegene Befestigungsmodul 120a mit einem frischen, noch nicht erwärmten Kühlfluid F beaufschlagt wird, wohingegen das weiter stromabwärts an dem Vorlaufabschnitt 1 10a des Kühlschlauchs 1 10 gelegene Befestigungsmodul 120b von bereits erwärmtem Kühlfluid durchströmt wird, mithin in etwas geringerem Maße gekühlt wird. Nach dem Passieren des in Figur 2 zweiten und letzten Befestigungsmoduls 120b strömt das Kühlfluid F durch den Leitungsabschnitt 1 10_1 , der den Vorlaufabschnitt 1 10a mit dem Rücklaufabschnitt 1 10b verbindet. Dadurch ist gewährleistet, dass auch ein Leitungsabschnitt 1 10_4 des
Rücklaufabschnitts 1 10b beziehungsweise ein Leitungsabschnitt 1 10_2 des Rücklaufabschnitts 1 10b von dem bereits in dem Vorlaufabschnitt 1 10a durch die Komponenten 120a, 120b geströmten Kühlfluid versorgt werden, wodurch ein in Abhängigkeit der jeweiligen Temperatur des Kühlfluids in dem Verlauf des Rücklaufabschnitts 1 10b ausgebildeter Wärmeeintrag aus dem Rücklaufabschnitt
1 10b in die jeweilige Komponente 120a, 120b erfolgt. Sofern die Abstände d1 , d2 der beiden mit einem Befestigungsmodul 120a verbundenen Leitungsabschnitte 1 10_2, 120_3 zu einem Anfangsabschnitt 1 12a beziehungsweise einem
Endabschnitt 1 12b des Kühlschlauchs 1 10 in etwa gleich gewählt sind (und Entsprechendes in etwa auch für das weitere Befestigungsmodul 120b gilt), vorliegend für die Abstände d1 , d2 also etwa gilt d1 = d2, ist erfindungsgemäß vorteilhaft sichergestellt, dass eine besonders gleichmäßige Temperierung der verschiedenen Komponenten 120a, 120b erfolgt. Die Abstände d1 , d2 der Leitungsabschnitte 1 10_3, 1 10_2 sind vorliegend beispielhaft mit Bezug zu einem Eingangsabschnitt 1 12a beziehungsweise einem Ausgangsabschnitt 1 12b des Vorlaufabschnitts 1 10a beziehungsweise des Rücklaufabschnitts 1 10b definiert, können ersichtlich jedoch auch anders definiert sein, z.B. in Bezug auf den Leitungsabschnitt 1 10_1 , der Vorlauf 1 10a und Rücklauf 1 10b der Leitungsmittel bzw. des Kühlschlauchs 1 10 miteinander, vorzugsweise einstückig, verbindet. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Vorlaufabschnitt 1 10a etwa dieselbe Länge I aufweist wie der Rücklaufabschnitt 1 10b und im Wesentlichen parallel zu dem Rücklaufabschnitt 1 10b angeordnet ist. Dadurch ergibt sich die in Figur 2 abgebildete U-förmige Konfiguration, die vorteilhaft eine gemeinsame Montage jeweils eines Leitungsabschnitts 1 10_3 des Vorlaufabschnitts 1 10a und eines Leitungsabschnitts 1 10_2 des
Rücklaufabschnitts 1 10b an einem Befestigungsmodul 120a erlaubt. Eine Fluidverbindung zwischen dem Vorlaufabschnitt 1 10a und dem Rücklaufabschnitt
1 10b wird wie bereits beschrieben durch den Leitungsabschnitt 1 10 1 realisiert. Bei einer besonders einfachen Ausführungsform reicht es beispielsweise aus, wenn allein der Leitungsabschnitt 1 10 1 flexibel, beispielsweise schlauchartig, ausgebildet ist. Die weiteren Leitungsabschnitte können durchaus auch starr ausgebildet sein. Eine demgegenüber weiter bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht jedoch vor, dass auch die weiteren Leitungsabschnitte der Leitungsmittel 1 10, insbesondere die gesamten Leitungsmittel 1 10, vollständig flexibel ausgebildet sind, beispielsweise einstückig als Metallwellschlauch. Dadurch kann eine besonders flexible Anordnung der einzelnen Befestigungsmodule 120a, 120b an zu kühlenden Komponenten wie beispielsweise den Laserlichtquellenmodulen
210a, .., 210d (Figur 1 ) erfolgen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Eingangsabschnitt 1 12a der Leitungsmittel 1 10 zum Einbringen des Fluids F in die Leitungsmittel 1 10 einen Abstand d3 aufweist von einem Ausgangsabschnitt
1 12b der Leitungsmittel 1 10 zum Ausleiten des Fluids F' aus den Leitungsmitteln 1 10, der kleiner oder gleich etwa 10% einer Gesamtlänge der Leitungsmittel 1 10 ist, insbesondere kleiner oder gleich etwa 5% der Gesamtlänge (die
Gesamtlänge beträgt vorliegend ca. 2 * I) der Leitungsmittel 1 10. Dadurch wird vorteilhaft erreicht, dass sowohl der Eingang 1 12a als auch der Ausgang 1 12b des Kühlschlauchs 1 10 räumlich sehr dicht beieinander angeordnet sind im Vergleich zu der räumlichen Ausdehnung des gesamten Kühlsystems 100, wodurch eine wenig aufwendige Anbindung des Kühlsystems 100 an das Kühlfluid F bereitstellende Fördermittel beziehungsweise entsprechende
Rücklaufmittel (nicht gezeigt) gewährleistet ist. Figur 3 zeigt in perspektivischer Darstellung eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlsystems 100.
Die vorliegend einstückig als Edelstahlwellschlauch ausgebildeten Leitungsmittel 1 10 weisen, analog zu der Konfiguration gemäß Figur 2, einen Vorlaufabschnitt
1 10a und einen Rücklaufabschnitt 1 10b auf. Dem Vorlaufabschnitt 1 10a wird frisches Kühlfluid F zugeführt, während aus dem Ausgang des
Rücklaufabschnitts 1 10b verbrauchtes, beispielsweise erwärmtes, Kühlfluid F' entnommen wird.
Figur 3 zeigt beispielhaft die Anordnung von drei Befestigungsmodulen 120a, 120b, 120n, wobei offensichtlich ist, dass auch weniger oder mehr als drei Befestigungsmodule mit dem Kühlschlauch 1 10 verbindbar sind. Bei der in Figur 3 abgebildeten Ausführungsform des Kühlsystems 100 ist vorteilhaft eine Isoliereinrichtung I vorgesehen, welche eine thermische Isolation des Kühlschlauchs 1 10 bezüglich der Umgebung des Kühlsystems 100 realisiert. Besonders bevorzugt sind sowohl der Vorlaufabschnitt 1 10a als auch der parallel hierzu geführte Rücklaufabschnitt 1 10b gemeinsam in der Isoliereinrichtung I, beispielsweise einem Isolierschlauch, angeordnet. Zu Anschauungszwecken ist der Leitungsabschnitt 1 10 1 , der die Verbindung zwischen dem Vorlaufabschnitt
1 10a und dem Rücklaufabschnitt 1 10b des Kühlschlauchs 1 10 realisiert, gemäß Figur 3 nicht mit einem Isoliermedium beziehungsweise dem Isolierschlauch versehen, was bei einer realen Ausbildung des Kühlsystems 100 jedoch bevorzugt erfolgt.
Der Isolierschlauch I ist besonders bevorzugt so ausgelegt, dass er
zerstörungsfrei abschnittsweise von den Leitungsmitteln 1 10 entfernbar ist.
Beispielsweise kann die in Figur 3 abgebildete, im Wesentlichen etwa U-förmige, Konfiguration des Kühlschlauchs 1 10 hergestellt werden, und anschließend kann der Isolierschlauch I über der gesamten Länge I (Figur 2) der sich hierbei ergebenden Kühlschlauchkonfiguration angebracht werden. Erst bei einer Montage des Kühlsystems 100 an einem Laserzündsystem einer
Brennkraftmaschine können dann vorteilhaft diejenigen Orte entlang des
Kühlschlauchs 1 10 ermittelt werden, an denen eine Befestigung eines
Befestigungsmoduls 120a, 120b, 120n erfolgen soll. In diesen Bereichen kann dann direkt vor Ort ein entsprechender Bereich des Isoliermediums I von dem Kühlschlauch 1 10 entfernt werden, insbesondere ohne den Kühlschlauch 1 10 oder benachbarte, nicht zu entfernende, Abschnitte des Isolierschlauchs I zu zerstören. Dies kann beispielsweise durch eine abschnittsweise Perforation des Isoliermediums I oder eine Aneinanderreihung einzelner Segmente oder dergleichen erfolgen.
Die Ausführungsform gemäß Figur 3 weist vorliegend einzelne Abschnitte M , l_2, l_3, l_4 des Isoliermediums I auf, die jeweils zwischen den
Befestigungsmodulen 120a, 120b, 120n beziehungsweise außenseitig der äußeren Befestigungsmodule 120a, 120n angeordnet sind.
Figur 4a zeigt schematisch einen teilweisen Querschnitt durch einen
Anschlussbereich des Laserlichtquellenmoduls 210b aus Figur 3 an dem Befestigungsmodul 120b.
Aus Figur 4a ist die bereits beschriebene Nebeneinanderanordnung des Vorlaufabschnitts 1 10a und des Rücklaufabschnitts 1 10b des Kühlschlauchs 1 10 ersichtlich. Zusätzlich sind zur Illustration nochmals durch Blockpfeile die Strömungsrichtung des frischen Kühlfluids F und des bereits verbrauchten beziehungsweise erwärmten Kühlfluids F' angedeutet. Das Bezugszeichen 212 bezeichnet ein Gehäuseelement des zu kühlenden Laserlichtquellenmoduls 210b, das mit einer Gehäusegrundplatte 214 verbunden ist. Die
Gehäusegrundplatte 214 liegt bevorzugt direkt an den Schlauchabschnitten 1 10a, 1 10b an, wodurch eine thermische Verbindung hergestellt wird. Dadurch wird die Gehäusegrundplatte 214 mittels der Fluidstromung F, F' temperiert. Die Gehäusegrundplatte 214 weist beispielsweise Gewindebohrungen 216 auf, die zur Aufnahme entsprechender Schrauben eines dem Laserlichtquellenmodul 210b zugeordneten Befestigungsmoduls 120b (Figur 3) dienen.
Figur 4b zeigt hierzu einen teilweisen Querschnitt der Anordnung gemäß Figur 4a. Wie aus Figur 4b ersichtlich ist, weist das Befestigungsmodul 120b eine Klemmplatte 122 auf, die mittels der Schrauben 126 durch eine
Gehäusekomponente 124 des Befestigungsmoduls 120b an der
Gehäusegrundplatte 214 (Figur 4a) befestigbar ist. Dadurch wird vorteilhaft eine mechanische und gleichzeitig thermische Verbindung zwischen dem Kühlschlauch 1 10, insbesondere beiden Schlauchabschnitten 1 10a, 1 10b, dem Befestigungsmodul 120b und dem hierdurch zu temperierenden
Laserlichtquellenmodul 210b realisiert. Das Bezugszeichen 215 bezeichnet ein Gehäuseteil des Laserlichtquellenmoduls
210b, und ein Halbleiterlasermodul ist in Figur 4b mit dem Bezugszeichen 219 bezeichnet. Optional kann das Halbleiterlasermodul 219 mittels eines
Peltierelements 218 thermisch und/oder mechanisch an die Gehäusegrundplatte 214 angebunden sein. Eine optische Ausgangsschnittstelle zur Ausgabe der erzeugten Laserstrahlung ist nicht abgebildet.
Die besonderen Vorteile des erfindungsgemäßen Kühlsystems 100 bestehen darin, dass insbesondere bei einer einstückigen Ausbildung der Leitungsmittel 1 10, beispielsweise als Metallwellschlauch, keine weitere Dichtung
beziehungsweise Verschraubung von Fluidleitungen in der Nähe der
elektronischen beziehungsweise optischen Komponenten 210a, .. des
Zündsystems 200 erforderlich ist. Dadurch wird das Risiko von Undichtigkeiten oder Leckagen am Kühlkreislauf des Kühlsystems 100 minimiert. Der durch den Wellschlauch 1 10 gebildete Kühlkreislauf bleibt vorteilhaft während der gesamten Wartung oder eines Austausche eines Laserlichtquellenmoduls 210a
geschlossen, so dass das Kühlfluid nicht austreten kann.
Besonders bevorzugt sind die gesamten Leitungsmittel 1 10 flexibel,
insbesondere auch einstückig, ausgelegt, so dass die Leitungsmittel 1 10 gleichermaßen flexibel und insbesondere auch längenvariabel an die zu kühlenden Laserlichtquellenmodule 210a, .., 210d angeordnet werden können, beispielsweise mittels einer Klemmverbindung durch die erfindungsgemäßen Befestigungsmodule 120a, .., 120d. Das laserbasierte Zündsystem 200, das mit dem erfindungsgemäßen
Kühlsystem 100 gekühlt beziehungsweise temperiert wird, ist durch den flexiblen und stets geschlossenen Kühlschlauch 1 10 einfach an verschiedene Baureihen von Brennkraftmaschinen adaptierbar. Insbesondere können
baureihenabhängige Zylinderabstände und variierende Einbauorte an der Brennkraftmaschine durch den flexiblen und längenvariablen Schlauch 1 10 ausgeglichen werden. Ebenso wird eine Montage bzw. Demontage erleichtert, weil aufgrund der flexiblen Ausbildung des Kühlschlauchs die Handhabbarkeit gesteigert wird.
Eine unnötige Erwärmung des Kühlfluids F beispielsweise durch Abwärme der Brennkraftmaschine kann vorteilhaft durch Vorsehung des Isoliermediums I verhindert werden.
Besonders vorteilhaft kann die Wärmeanbindung an die zu kühlende
Komponente 210a direkt durch das Wandmaterial der Leitungsmittel 1 10, beispielsweise Metall bei einem Metallwellschlauch erfolgen, so dass keine zusätzlichen thermisch leitenden Komponenten erforderlich sind.
Eine längenvariabel an den Kühlschlauch 1 10 anpassbare Isolierung I steigert weiter die Flexibilität des erfindungsgemäßen Kühlsystems 100.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können wärmeleitende
Oberflächen des zu kühlenden Moduls 210b (Figur 4a) bzw. 120b vorteilhaft mit einer thermischen Isolierung, insbesondere einer thermisch isolierenden Schicht auf dem Gehäuse 124 (Figur 4b) oder direkt mit einem thermisch isolierenden Gehäuse 124, 215 versehen werden, wodurch ein Wärmeeintrag in das zu kühlende Modul 210b (Figur 4a) durch warme Umgebungsluft und dergleichen weiter verringert wird.
Durch die wärmeisolierende Ausführung des Kühlsystems 100 beziehungsweise des Kühlschlauchs 1 10 kann insbesondere auch auf leistungsstärkere
Wärmetauscher wie zum Beispiel chiller (Luft-Wasser-Wärmetauscher) verzichtet werden.
Durch die thermische Verbindung sowohl eines Abschnitt des Vorlaufabschnitts 1 10a als auch eines Abschnitt des Rücklaufabschnitts 1 10b zu einem
Befestigungsmodul 120a beziehungsweise einem entsprechenden
Laserlichtquellenmodul 210a kann eine besonders gleichmäßige Temperierung aller durch das Kühlsystem 100 zu kühlenden Komponenten 210a, .., 21 Od bewirkt werden.

Claims

Ansprüche
1 . Kühlsystem (100) für ein laserbasiertes Zündsystem (200), insbesondere einer Brennkraftmaschine, wobei das laserbasierte Zündsystem (200) mehrere Laserlichtquellenmodule (210a, 210b, 210c) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlsystem (100) Leitungsmittel (1 10) zum Transport eines Fluids (F) aufweist, wobei die Leitungsmittel (1 10) thermisch mit den Laserlichtquellenmodulen (210a, 210b, 210c) verbindbar und zumindest abschnittsweise flexibel ausgebildet sind.
2. Kühlsystem (100) nach Anspruch 1 , wobei die Leitungsmittel (1 10)
zumindest abschnittsweise als flexibler Schlauch, insbesondere als
Metallwellschlauch, vorzugsweise Edelstahlwellschlauch, ausgebildet sind.
3. Kühlsystem (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mit den Leitungsmitteln (1 10) verbindbare Befestigungsmodule (120a, 120b, 120c) zur thermischen Verbindung der Laserlichtquellenmodule (210a, 210b, 210c) mit den Leitungsmitteln (1 10) vorgesehen sind.
4. Kühlsystem (100) nach Anspruch 3, wobei eine Oberfläche mindestens
eines Befestigungsmoduls (120a, 120b, 120c) zumindest teilweise mit einer thermisch isolierenden Schicht (124) versehen ist.
5. Kühlsystem (100) nach Anspruch 3 oder 4, wobei mindestens ein
Befestigungsmodul (120a, 120b, 120c) dazu ausgebildet ist, mindestens zwei unterschiedliche Längenabschnitte (1 10_2, 1 10_3) der Leitungsmittel (1 10) thermisch und/oder mechanisch miteinander zu verbinden.
6. Kühlsystem (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die
Leitungsmittel (1 10) einen Vorlaufabschnitt (1 10a) und einen sich bezüglich einer Transportrichtung des Fluids (F) an den Vorlaufabschnitt (1 10a) anschließenden Rücklaufabschnitt (1 10b) aufweisen, wobei mindestens ein Befestigungsmodul (120a, 120b, 120c) thermisch sowohl mit einem Längenabschnitt (1 10_3, 1 10_5) des Vorlaufabschnitts (1 10a) als auch mit einem Längenabschnitt (1 10_2, 1 10_4) des Rücklaufabschnitts (1 10b) verbunden ist.
7. Kühlsystem (100) nach Anspruch 6, wobei der Längenabschnitt (1 10_3) des Vorlaufabschnitts (1 10a) einen Abstand (d1 ) zu einem Eingangsabschnitt
(1 12a) der Leitungsmittel (1 10) aufweist, der in etwa einem Abstand (d2) des Längenabschnitts (1 10_2) des Rücklaufabschnitts (1 10b) zu einem
Ausgangsabschnitt (1 12b) der Leitungsmittel (1 10) entspricht.
8. Kühlsystem (100) nach Anspruch 7, wobei der Vorlaufabschnitt (1 10a) etwa dieselbe Länge (I) aufweist wie der Rücklaufabschnitt (1 10b) und im wesentlichen parallel zu dem Rücklaufabschnitt (1 10b) angeordnet ist.
9. Kühlsystem (100) nach Anspruch 8, wobei der Vorlaufabschnitt (1 12a) und der Rücklaufabschnitt (1 10b) zumindest abschnittsweise von einer, vorzugsweise gemeinsamen, Isoliereinrichtung (I), insbesondere einem Isolierschlauch, umgeben sind.
10. Kühlsystem (100) nach Anspruch 9, wobei die Isoliereinrichtung (I) so
ausgebildet ist, dass sie zerstörungsfrei abschnittsweise von den
Leitungsmitteln (1 10) entfernbar ist.
1 1 . Kühlsystem (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein
Eingangsabschnitt (1 12a) der Leitungsmittel (1 10) zum Einbringen eines Fluids (F) in die Leitungsmittel (1 10) einen Abstand (d3) von einem
Ausgangsabschnitt (1 12b) der Leitungsmittel (1 10) zum Ausleiten des Fluids (F') aus den Leitungsmitteln (1 10) aufweist, der kleiner oder gleich etwa 10 Prozent einer Gesamtlänge der Leitungsmittel (1 10) ist, insbesondere kleiner oder gleich etwa 5 Prozent der Gesamtlänge der Leitungsmittel (1 10).
12. Kühlsystem (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 1 1 , wobei mindestens ein Befestigungsmodul (120a, 120b, 120c) dazu ausgebildet ist, eine
Klemmverbindung mit mindestens einem Längenabschnitt (1 10_2, 1 10_3) der Leitungsmittel (1 10) und/oder mindestens einem Laserlichtquellenmodul (210a, 210b, 210c) herzustellen.
13. Verfahren zum Betreiben eines Kühlsystems (100) für ein laserbasiertes Zündsystem (200), insbesondere einer Brennkraftmaschine, wobei das laserbasierte Zündsystem (200) mehrere Laserlichtquellenmodule (210a, 210b, 210c) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass Leitungsmittel (1 10) zum Transport eines Fluids (F) verwendet werden, die thermisch mit den Laserlichtquellenmodulen (210a, 210b, 210c) verbindbar und zumindest abschnittsweise flexibel ausgebildet sind.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei mit den Leitungsmitteln (1 10)
verbindbare Befestigungsmodule (120a, 120b, 120c) zur thermischen Verbindung der Laserlichtquellenmodule (210a, 210b, 210c) mit den Leitungsmitteln (1 10) vorgesehen sind, und wobei mindestens ein Befestigungsmodul (120a, 120b, 120c) mindestens zwei unterschiedliche Längenabschnitte (1 10_2, 1 10_3) der Leitungsmittel (1 10) thermisch und/oder mechanisch miteinander verbindet.
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