AT511802B1 - Kanalförmige Anschlussvorrichtung für Zündungskomponenten einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Kanalförmige Anschlussvorrichtung (1) für Zündungskomponenten (15) einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines stationären Gasmotors, mit einem ersten Kühlkanal (2) und einem zweiten Kühlkanal (3), 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 angeordnet ist, die den ersten Kühlkanal (2) mit dem zweiten Kühlkanal (3) verbindet, sodass ein in einer ersten Richtung durch den ersten Kühlkanal (2) strömendes Kühlmedium (M) in einer zur ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung durch den zweiten Kühlkanal (3) strömt, wobei die Umlenkvorrichtung als ein den ersten Kühlkanal (2) und den zweiten Kühlkanal (3) im Bereich des ersten Endes (4) der Anschlussvorrichtung (1) abdichtender Abschlussdeckel (5) ausgebildet ist.

Description

österreichisches Patentamt AT 511 802 B1 2013-03-15

Beschreibung [0001] 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.

[0002] 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.

[0003] Eine gattungsgemäße Anschlussvorrichtung geht beispielsweise aus der DE 199 38 275 A1 hervor. Dort ist die Umlenkvorrichtung in Form eines Ladeluftkühlers ausgebildet.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, eine kompaktere, gegen Beschädigungen unempfindlichere Umlenkvorrichtung bei einer gattungsgemäßen Anschlussvorrichtung und einer gattungsgemäßen Brennkraftmaschine bereit zu stellen.

[0005] Diese Aufgabe wird durch eine Anschlussvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.

[0006] 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.

[0007] 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.

[0008] Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

[0009] Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispieles gemäß den Figuren 1 und 2 diskutiert.

[0010] Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung 1 für Zündungskomponenten 15 einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines stationären Gasmotors.

[0011] 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 1 /6 österreichisches Patentamt AT 511 802 B1 2013-03-15 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.

[0012] 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.

[0013] 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.

[0014] 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.

[0015] Figur 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.

[0016] 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.

[0017] In Längsrichtung der Trägerplatte 14 können auf dieser auch eine Mehrzahl von Zün-dungskomponenten 15 derart angeordnet oder über entsprechende Befestigungsvorrichtungen 2/6

Claims (12)

1. österreichisches Patentamt AT 511 802 B1 2013-03-15 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. [0018] 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. Patentansprüche 1. Kanalförmige Anschlussvorrichtung (1) für Zündungskomponenten (15) einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines stationären Gasmotors, mit einem ersten Kühlkanal (2) und einem zweiten Kühlkanal (3), 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 angeordnet ist, die den ersten Kühlkanal (2) mit dem zweiten Kühlkanal (3) verbindet, sodass ein in einer ersten Richtung durch den ersten Kühlkanal (2) strömendes Kühlmedium (M) in einer zur ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung durch den zweiten Kühlkanal (3) strömt, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkvorrichtung als ein den ersten Kühlkanal (2) und den zweiten Kühlkanal (3) im Bereich des ersten Endes (4) der Anschlussvorrichtung (1) abdichtender Abschlussdeckel (5) ausgebildet ist.
2. 2. Kanalförmige Anschlussvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussvorrichtung (1) eine, vorzugsweise im Wesentlichen U-förmig ausgebildete, Trägerschiene (17) mit Seitenwänden (13) umfasst, wobei der erste Kühlkanal (2) und der zweite Kühlkanal (3) an den Seitenwänden (13) angeordnet sind, vorzugsweise integral mit den Seitenwänden (13) ausgebildet sind.
3. 3. Kanalförmige Anschlussvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussvorrichtung (1) zumindest teilweise, vorzugsweise im Wesentlichen vollständig, aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit besteht.
4. 4. Kanalförmige Anschlussvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussvorrichtung (1) aus, vorzugsweise stranggepresstem, Aluminium besteht.
5. 5. Kanalförmige Anschlussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussvorrichtung (1) eine - vorzugsweise im Wesentlichen plattenförmige - Trägerplatte (14) umfasst, die mit einer Wandung des ersten Kühlkanals (2) und/oder mit einer Wandung des zweiten Kühlkanals (3) verbunden oder verbindbar ist, wobei auf der Trägerplatte wenigstens eine zu kühlende Zündungskomponente (15) der Brennkraftmaschine anordenbar ist.
6. 6. Kanalförmige Anschlussvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Zündungskomponente (15) ein Kühlelement (16), vorzugsweise ein Peltie-relement, aufweist, wobei das Kühlelement (16) mit der Trägerplatte (14) verbindbar oder verbunden ist. 3/6 österreichisches Patentamt AT 511 802 B1 2013-03-15
7. 7. Kanalförmige Anschlussvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündungskomponente (15) ein mit der Trägerplatte (14) verbindbares Komponentengehäuse (18) aufweist, wobei das Komponentengehäuse (18) zumindest ein zu kühlendes Bauteil (32) der Zündungskomponente (15) umgibt.
8. 8. Kanalförmige Anschlussvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Zündungskomponenten (15) in Längsrichtung der Trägerplatte (14) auf der Trägerplatte (14) anordenbar oder angeordnet ist, vorzugsweise in Querrichtung der Trägerplatte (14) jeweils mittig zwischen dem ersten Kühlkanal (2) und dem zweiten Kühlkanal (3).
9. 9. Kanalförmige Anschlussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussvorrichtung (1) zumindest teilweise, vorzugsweise im Wesentlichen vollständig, von einer wärmeisolierenden Hülle (19) ummantelt ist.
10. 10. Brennkraftmaschine, insbesondere stationärer Gasmotor, mit einer kanalförmigen Anschlussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kühlkanal (2) mittels einer ersten Anschlussleitung (7) mit einer Vorlaufleitung (8) eines Kühlkreislaufs (9) und der zweite Kühlkanal (3) mittels einer zweiten Anschlussleitung (10) mit einer Rücklaufleitung (11) des Kühlkreislaufs (9) verbindbar ist, vorzugsweise im Bereich eines zweiten Endes (20) der Anschlussvorrichtung (1).
11. 11. Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anschlussleitung (7) mit der Vorlaufleitung (8) eines in der Brennkraftmaschine bereits vorhandenen Kühlkreislaufs (9), vorzugsweise eines Gemischkühlkreislaufs, verbindbar ist und dass die zweite Anschlussleitung (10) mit der Rücklaufleitung (11) des vorhandenen Kühlkreislaufs (9) verbindbar ist.
12. 12. Brennkraftmaschine nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Anschlussleitung (7) und/oder in der zweiten Anschlussleitung (10) ein Ventil zur Steuerung und/oder Regelung des Durchflusses eines durch den ersten Kühlkanal (2) und durch den zweiten Kühlkanal (3) strömenden Kühlmediums (M) des Kühlkreislaufs (9) angeordnet ist. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 4/6