DE102015207970A1

DE102015207970A1 - "Method for tempering a technical component of a machinery and control device of a machinery"

Info

Publication number: DE102015207970A1
Application number: DE102015207970.8A
Authority: DE
Inventors: Jens Drückhammer
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2015-04-30
Publication date: 2016-11-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Temperieren technischer Komponenten (25) einer Maschinerie (28), welche einen Energiewandler (13), insbesondere eine Brennkraftmaschine umfasst, in welchem aus einem Produkt (11) des Energiewandlers (13) eine Flüssigkeit (12) abgeschieden wird. Die Temperierung der technischen Komponente wird dabei mittels ein Wärmeübergang unmittelbar zwischen der technischen Komponente (25) und der abgeschiedenen Flüssigkeit (12) realisiert.The invention relates to a method for tempering technical components (25) of a machinery (28) which comprises an energy converter (13), in particular an internal combustion engine, in which a liquid (12) is separated from a product (11) of the energy converter (13) , The temperature of the technical component is realized by means of a heat transfer directly between the technical component (25) and the separated liquid (12).

Description

Die Erfindung betrifft eine Verfahren zum Temperieren einer technischen Komponente einer Maschinerie mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuergerät einer Maschinerie gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10. The invention relates to a method for controlling the temperature of a technical component of a machinery having the features according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a control device of a machinery according to the preamble of claim 10.

Eine Vielzahl von Verfahren und Vorgängen in heutigen Maschinerien mit technischen Komponenten werden mittels oder durch Flüssigkeiten realisiert. Diese Flüssigkeiten dienen, beispielsweise als Betriebsstoffe, innerhalb dieser Verfahren und Vorgänge ganz unterschiedlichen Zwecken, wie zum Beispiel konkret der Kühlung oder der Reinigung. Bei feststehenden Maschinerie können diese Flüssigkeiten für einen fortgesetzten Betrieb meist problemlos bereitgestellt werden. Bei mobilen Maschinerien dagegen, welche eine oder mehrere Energiewandler umfassen, insbesondere Brennkraftmaschinen, bevorzugt in einem Kraftfahrzeug, bedarf es eines regelmäßig nachzufüllenden Speichers für die Flüssigkeit, um flüssigkeitsintensive Prozesse auszuführen. A variety of processes and processes in today's machinery with technical components are realized by means of or by liquids. These liquids are used, for example as operating materials, within these processes and processes for very different purposes, such as specifically the cooling or cleaning. With fixed machinery, these fluids can usually be readily deployed for continued operation. By contrast, in the case of mobile machinery which comprises one or more energy converters, in particular internal combustion engines, preferably in a motor vehicle, it is necessary to regularly replenish the reservoir for the fluid in order to carry out liquid-intensive processes.

Um zu vermeiden, dass eine Temperatur über eine vorgesehene Grenze ansteigt, werden technische Komponenten von Maschinerien in der Regel durch Luft oder einer Kühlflüssigkeit in einem Kühlkreislauf gekühlt. In Brennkraftmaschinen sind die technischen Komponenten Motor oder Turbolader Beispiele, für welche die beschriebene Vorgehensweise notwendig ist. In order to avoid a temperature rising above a prescribed limit, technical components of machinery are usually cooled by air or a cooling liquid in a cooling circuit. In internal combustion engines, the technical components engine or turbocharger examples for which the procedure described is necessary.

Bei der Temperierung einer technischen Komponente mittels eines Kühlkreislaufs mit einem flüssigen Kühlmedium, beispielsweise Wasser, müssen die technischen Komponenten mit einem Kühlmediumanschluss ausgestattet sein, ein bestimmtes Temperaturniveau bieten und eine genügend große Kontaktoberfläche besitzen, sodass die Kühlleistung abgeführt werden kann. Um eine Kühlung technischer Komponenten nicht realisieren zu müssen, werden manche technische Komponenten so temperaturfest ausgelegt, dass sie erhöhte Temperaturen beschädigungsfrei überstehen. When tempering a technical component by means of a cooling circuit with a liquid cooling medium, such as water, the technical components must be equipped with a cooling medium connection, provide a certain temperature level and have a sufficiently large contact surface, so that the cooling power can be dissipated. In order not to have to cool down technical components, some technical components are designed to be temperature-resistant enough to withstand elevated temperatures without damage.

Im Zusammenhang von Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen ist bereits eine Reihe von Verfahren bekannt, in welchem Wasser als Flüssigkeit zum Einsatz gelangt und während der Fahrt des Kraftfahrzeugs aus dem Abgas der Brennkraftmaschine gewonnen wird. An dieser Stelle seien beispielhaft genannt:
Gemäß dem Dokument DE 3102088 A1 ist ein Verfahren bekannt, in dem zur Erzeugung von Wasser für eine Wassereinspritzanlage eines Verbrennungsmotors eine Kondensation der Abgase stattfinden. Des Weiteren zeigt das Dokument DE 10026695 C1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wassergewinnung aus Abgas, um eine ausreichende Menge an Wasser für die Wassereinspritzanlage zu erzeugen. Darüber hinaus sind nach dem Dokument WO 02059043 A2 ein Verfahren und eine Vorrichtung für die on-board Gewinnung und Reinigung von Wasser bekannt, bestehend aus einem Gerät zur Kühlung des Abgases, beispielsweise einer Kältemaschine, einem Kondensator und einem Wasserreinigungssystem. Die Reinigung beruht auf einer Feststofffilterung, einer Aktivkohlefilterung und einem Ionenaustauscher. In the context of internal combustion engines in motor vehicles, a number of methods are already known in which water is used as liquid and is obtained during the drive of the motor vehicle from the exhaust gas of the internal combustion engine. At this point should be mentioned as an example:
According to the document DE 3102088 A1 For example, a method is known in which condensation of the exhaust gases takes place for generating water for a water injection system of an internal combustion engine. Furthermore, the document shows DE 10026695 C1 a method and apparatus for recovering water from exhaust gas to produce a sufficient amount of water for the water injection system. In addition, according to the document WO 02059043 A2 a method and an apparatus for on-board recovery and purification of water is known, consisting of a device for cooling the exhaust gas, such as a refrigerator, a condenser and a water purification system. The cleaning is based on a solid filter, an activated carbon filter and an ion exchanger.

Die allgemeine Temperierung technischer Komponenten einer Maschinerie ist auf Grundlage des Stands der Technik mit relativ hohen Kosten und Herstellungsaufwand sowie Wartungs-, Pflege und Nachfüllintervallen behaftet. Des Weiteren erfordert ein Speicher für eine Flüssigkeit einen bestimmten Bauraum, welcher, insbesondere in einer mobilen Maschinerie, knapp ist, so dass Schwierigkeiten auftreten, einen Speicher für die technische Komponente unterzubringen. The general temperature control of technical components of machinery is based on the state of the art with relatively high costs and production costs, as well as maintenance, care and refill intervals. Furthermore, a reservoir for a liquid requires a certain space, which, especially in a mobile machinery, is scarce, so that difficulties arise to accommodate a memory for the technical component.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es vor diesem Hintergrund, eine Temperierung einer technischen Komponente mit geringem Aufwand für die Kühlungskomponenten zu erreichen. Object of the present invention, it is against this background, to achieve a temperature of a technical component with little effort for the cooling components.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Temperieren einer technischen Komponente mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen charakterisiert. This object is achieved by a method for controlling the temperature of a technical component having the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are characterized in the dependent claims.

Im erfindungsgemäßen Verfahren zum Temperieren einer technischen Komponente einer Maschinerie, welche eine oder mehrere Energiewandler, insbesondere eine Brennkraftmaschine, bevorzugt in einem Kraftfahrzeug, umfasst, wird aus einem Produkt, vorzugsweise Abgas, der Brennkraftmaschine eine Flüssigkeit, bevorzugt Wasser, abgeschieden. Die Temperierung der technischen Komponente finden dabei mittels einer Wärmeübertragung zwischen der technischen Komponente und der abgeschiedenen Flüssigkeit statt. Es erfolgt ein Wärmeübergang unmittelbar zwischen der technischen Komponente und der Flüssigkeit. In the method according to the invention for controlling the temperature of a technical component of a machinery which comprises one or more energy converters, in particular an internal combustion engine, preferably in a motor vehicle, a liquid, preferably water, is separated from a product, preferably exhaust gas, of the internal combustion engine. The temperature control of the technical component take place by means of a heat transfer between the technical component and the separated liquid. There is a heat transfer directly between the technical component and the liquid.

Gemäß dem Begriff des Temperieren ist eine Kühlung und/oder Erwärmung und/oder ein Halten der Temperatur beschrieben. According to the term of tempering, a cooling and / or heating and / or a holding of the temperature is described.

Die technische Komponente kann ein Bauteil der Maschinerie, insbesondere des Energiewandlers der Maschinerie, sein. The technical component may be a component of the machinery, in particular of the energy converter of the machinery.

Ein Energiewandler einer Maschinerie tauscht zwei Energieformen aus. Bestimmte Ausführungsformen von Energiewandlern wandeln chemische in mechanische und/oder elektrische in mechanische und/oder chemische in elektrische Energie. Erfindungsgemäß gehören dazu Brennkraftmaschinen und/oder Brennstoffzellen. An energy converter of a machinery exchanges two forms of energy. Certain embodiments of energy converters convert chemical into mechanical and / or electrical in mechanical and / or chemical in electrical energy. According to the invention include internal combustion engines and / or fuel cells.

Zum Temperieren der technischen Komponente wird eine Flüssigkeit aus dem Produkt des Energiewandlers, insbesondere aus dem Abgas einer Brennkraftmaschine oder aus den Reaktionsprodukten einer Brennstoffzelle, insbesondere während des Betriebs, abgeschieden. Dies kann mittels eines Trennverfahrens (thermisch und/oder mechanisch und/oder chemisch) im Sinne der Verfahrenstechnik, welches wenigstens ein Massenverhältnis, wenigstens einen Phasenübergang, und/oder wenigstens eine Stoffgröße ausnutzt, realisiert werden. Dazu kann Abgaskondensation, Zentrifugation, Sublimation, Rektifikation (Destillation) und Filtrierung gehören. Die Flüssigkeit wird bevorzugt in einem Zwischenschritt gereinigt, bevor sie zu einem Einsatzort gesteuert weitergeleitet wird. For tempering the technical component, a liquid from the product of the energy converter, in particular from the exhaust gas of an internal combustion engine or from the reaction products of a fuel cell, in particular during operation, deposited. This can be realized by means of a separation process (thermal and / or mechanical and / or chemical) in the sense of process engineering, which utilizes at least one mass ratio, at least one phase transition, and / or at least one substance size. This may include exhaust gas condensation, centrifugation, sublimation, rectification (distillation) and filtration. The liquid is preferably purified in an intermediate step before being directed to a site of use.

Die erfindungsgemäße Maschinerie kann in konkreten Ausführungsformen eine mobile oder feststehende maschinelle Einrichtung sein. Sie kann aus komplex zusammenarbeitenden technischen Komponenten einer oder mehrerer zusammenwirkender Maschinen bestehen, insbesondere kann sie mechanische und elektronische Komponenten umfassen. Dazu gehören beispielsweise ein Antriebsstrang, ein Aggregat, diverse Leistungselektronik, eine Batterie und sowie elektrische und/oder mechanische Teile der Leistungsübertragung einer Maschine. Zu der Leistungsübertragung gehören Wellen, Getriebe und Kupplungen, aber auch elektrische Leitungen. The machinery of the present invention may be a mobile or stationary machine in specific embodiments. It may consist of complex co-operating technical components of one or more co-operating machines, in particular it may comprise mechanical and electronic components. These include, for example, a drive train, an aggregate, various power electronics, a battery and and electrical and / or mechanical parts of the power transmission of a machine. The power transmission includes shafts, gears and couplings, but also electrical lines.

Aggregate beschreiben die Verbindung einer oder mehrerer Kraftmaschinen mit einer oder mehreren Arbeitsmaschinen inklusive der benötigten Leistungsverzweigungen. Diese Kraftmaschinen können sowohl als Verbrennungsmotor im Sinne einer Brennkraftmaschine und/oder als Elektromotor ausgestaltet sein und des Weiteren gegebenenfalls einen Hybridantrieb bilden. Aggregates describe the connection of one or more power machines with one or more work machines including the required power splits. These engines can be designed both as internal combustion engine in the sense of an internal combustion engine and / or as an electric motor and further optionally form a hybrid drive.

Die abgeschiedene Flüssigkeit kann zu einem Einsatzort, an welchem die technische Komponente temperiert wird, durch eine gesteuerte Leitung transportiert werden. The separated liquid can be transported to a site where the technical component is tempered by a controlled conduit.

Um eine Vereinfachung des Kühlsystems zu erreichen, wird in besonders bevorzugten Ausführungsformen die abgeschiedene und zum Einsatzort geleitete Flüssigkeit extern durch Aufsprühen oder Beträufeln auf die technische Komponente aufgebracht, um so eine kostengünstige und konstruktiv leichte Lösung zu realisieren. In order to achieve a simplification of the cooling system, in particularly preferred embodiments, the separated and conducted to the site liquid is applied externally by spraying or sprinkling on the technical component, so as to realize a cost-effective and structurally lightweight solution.

Die Temperierung der technischen Komponente kann dabei unter Ausnutzung einer Wärmeübertragung mittels Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung erfolgen, die getrennt voneinander und/oder gleichzeitig und/oder an unterschiedlichen Orten ablaufen. Die Wärmeübertragung kann dabei zeitlich konstant oder variabel, also stationär oder instationär, stattfinden, wodurch die Temperatur des technischen Bauteils gehalten oder verändert wird. Dies ermöglicht die Realisierung vieler verschiedener Systemsituationen. Solche Situationen entstehen auf Grund verschieden gearteter dynamisch geprägter Aufheizsituationen über der Zeit, verursacht durch einen unterschiedlichen Leistungsbedarf des Abtriebs. Den Faktor für die Wärmeübertragung bildet dabei der Wärmeübergangskoeffizent, welcher bei einer Flüssigkeit höher liegt als bei einem Gas und somit ein höherer Wärmeübergang erreicht wird. The temperature control of the technical component can take place by utilizing heat transfer by means of heat conduction, convection and radiation, which take place separately from one another and / or simultaneously and / or at different locations. The heat transfer can temporally constant or variable, ie stationary or transient, take place, whereby the temperature of the technical component is maintained or changed. This allows the realization of many different system situations. Such situations arise due to different types of dynamically shaped heating situations over time, caused by a different power consumption of the output. The factor for the heat transfer thereby forms the heat transfer coefficient, which is higher in a liquid than in a gas and thus a higher heat transfer is achieved.

Wenn die Flüssigkeit extern auf eine technische Komponente aufgebracht wird und es zu einem Unterschreiten des Sättigungsdampfdruckes kommt, kann der Effekt der Verdunstungskühlung auftreten, wobei der Luft und/oder dem Wasser Wärme entzogen und die Flüssigkeit kühler wird. Unter Ausnutzung des Siedens kann im Falle einer übermäßig heißen technischen Komponente, bei der die Temperatur oberhalb der Siedetemperatur der Flüssigkeit liegt, die aufgebrachte Flüssigkeit die technische Komponente temperieren. Diese Effekte sind im Zusammenhang von Ausführungsformen der Erfindung gewünscht, da eine ausgeprägte Kühlungsleistung realisiert werden kann. If the liquid is applied externally to a technical component and the saturation vapor pressure is undershot, the effect of evaporative cooling may occur whereby heat is removed from the air and / or water and the liquid becomes cooler. Taking advantage of the boiling can in the case of an excessively hot technical component in which the temperature is above the boiling point of the liquid, the applied liquid temper the technical component. These effects are desired in the context of embodiments of the invention, since a pronounced cooling performance can be realized.

Mit der Temperierung einer technischen Komponente in diesem Zusammenhang ist nicht die Kühlung eines Fluides, wie bei der Wasserkühlung eines Verbrennungsprozesse in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine gemeint. Es wird primär eine feste technische Komponente temperiert, nicht eine fluide, insbesondere eine gasförmige. Erfindungsgemäß findet der Vorgang der Temperierung wesentlich zeitkonstanter also durchgängiger statt als bei explosionsartigen Verdunstung der Wasserkühlung in einem Brennraum. With the temperature of a technical component in this context is not the cooling of a fluid, as in the water cooling of a combustion processes in a combustion chamber of an internal combustion engine meant. It is tempered primarily a solid technical component, not a fluid, in particular a gaseous. According to the invention, the process of tempering takes place substantially more time-constant than in the case of explosive evaporation of water cooling in a combustion chamber.

Durch das externe Aufbringen der temperierten Flüssigkeit auf eine technische Komponente können, gemäß des erfinderischen Gedankens, technische Komponenten zusätzlich gereinigt und/oder eine unerwünschte Stofflichkeit abgetrennt werden. Ein Beispiel ist das Enteisen der Frontscheibe eines Kraftfahrzeugs. Eine Temperierung der technischen Komponente beim Reinigen findet jedoch nicht in jedem Fall statt. By the external application of the tempered liquid to a technical component, according to the inventive concept, technical components can additionally be cleaned and / or an undesired materiality can be separated off. An example is the deicing of the windshield of a motor vehicle. However, a temperature control of the technical component during cleaning does not always take place.

Im Zusammenhang des erfinderischen Gedankens steht auch ein Steuergerät für eine Maschinerie. Das Steuergerät ist der Maschinerie zugeordnet. Es steht mit der Maschinerie in Wirkverbindung und/oder Signalverbindung. Das erfindungsgemäße Steuergerät umfasst einen Rechner und ein Speicherelement, in dem ein Programm abgelegt ist, welches bei teilweiser Ausführung im Rechner die Schritte des Verfahrens zum Temperieren einer technischen Komponente mit Schritten oder Kombinationen von Schritten ausführt, wie sie in dieser Spezifikation beschrieben sind. In the context of the inventive idea is also a control device for a machine. The control unit is assigned to the machinery. It is in operative connection with the machinery and / or signal connection. The control device according to the invention comprises a computer and a memory element in which a program is stored, which, in the case of partial execution in the computer, carries out the steps of the method for tempering a technical component with steps or combinations of steps as described in this specification.

Gemäß konkreten Ausgestaltungen des Verfahrens kann im Steuergerät eine Steuerung oder eine Regelung realisiert sein. According to specific embodiments of the method, a controller or a control can be realized in the control unit.

Steuern beziehungsweise Regeln dient dem Automatisieren des Temperierens. Dabei sollen dynamische Größen gemessen und/oder gesteuert und/oder geregelt werden, um die erforderliche Temperierwirkung zu erreichen. Dynamische Größen können beispielsweise sein: Ein Betriebszustand der Brennkraftmaschine, Drücke des Leitungssystems und der Aufbringvorrichtung, eine Abscheidungsrate aus dem Abgas, eine vorhandene Flüssigkeitsmenge, eine benötigte Temperierungsleitung, Temperatur der Flüssigkeit, sowie Volumenstrom der Leitung und das geforderten Temperaturniveau der technische Komponente. Control or rules is used to automate the tempering. In this case, dynamic variables are to be measured and / or controlled and / or regulated in order to achieve the required tempering effect. Dynamic variables may be, for example: an operating state of the internal combustion engine, pressures of the line system and the application device, a deposition rate from the exhaust gas, an existing amount of liquid, a required Temperierungsleitung, temperature of the liquid, and the flow rate of the line and the required temperature level of the technical component.

Bei Temperaturen, die unterhalb des Gefrierpunktes liegen, so dass eine Gefahr der Verfestigung der Flüssigkeit droht und/oder ein genereller Wärmemangel vorliegt, um bestimmt Prozesse durchzuführen, und/oder es zu erhöhter Reibung kommt, kann die Temperierung mittels der durch die Kondensation des Produktes, insbesondere des Abgases, noch warmen oder wieder erwärmten Flüssigkeit vorgenommen werden. At temperatures below the freezing point, so that there is a risk of solidification of the liquid and / or there is a general lack of heat to perform certain processes, and / or there is increased friction, the temperature can be controlled by the condensation of the product , in particular the exhaust gas, still warm or reheated liquid to be made.

Ein Temperieren der Flüssigkeit kann in einer Leitungsanordnung zur Leitung der Flüssigkeit an ihren Einsatzort realisiert sein. In einer vorteilhaften Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Wärmeübertrager und/oder ein Heizelement und/oder ein Kühler, welcher in der Leistungsanordnung integriert ist, verwendet, um die Flüssigkeit auf eine von der Steuereinheit vorgegebene Temperatur zu regeln. A temperature control of the liquid can be realized in a line arrangement for conducting the liquid to its place of use. In an advantageous further development of the method according to the invention, a heat exchanger and / or a heating element and / or a cooler, which is integrated in the power arrangement, is used to regulate the liquid to a temperature predetermined by the control unit.

Die Temperierung der technischen Komponente kann in vorteilhaften Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens auch bei abgeschaltetem oder stehendem Energiewandler, insbesondere bei abgeschalteter oder stehender Brennkraftmaschine, vonstattengehen, indem in die Leitungsanordnung ein Zwischenspeicher integriert ist, sodass ein Puffer vorhanden ist, wenn keine Flüssigkeit aus dem Abgas der Brennkraftmaschine gewonnen wird. Dieser Speicher kann aufgrund der Flüssigkeitsgewinnung während des Betriebes verhältnismäßig klein ausfallen, sodass eine Gewichtseinsparung im Vergleich zu nachfüllbaren Speichern möglich ist. The temperature of the technical component can in advantageous embodiments of the method according to the invention even when switched off or stationary energy converter, especially when the engine is switched off or standstatten go, by a buffer is integrated in the line arrangement, so that a buffer is present, if no liquid from the exhaust gas Internal combustion engine is recovered. This memory can be relatively small due to the liquid recovery during operation, so that a weight saving compared to refillable storage is possible.

Die Flüssigkeit, welche vom Produkt des Energiewandlers, insbesondere im Fall einer Brennkraftmaschine aus dem Abgas und im Fall einer Brennstoffzelle aus den Reaktionsprodukten, abschieden wird, umfasst Wasser. Bei Brennkraftmaschinen liegt das Wasser als Wasserdampf im Abgas vor. Zum einen entsteht durch die Verbrennung des Kraftstoffes mit Sauerstoff Wasser. Zum anderen kann bei einer Vielzahl von Ausführungsformen mit Brennkraftmaschinen ein hoher Wasseranteil im Abgas aufgrund einer Wassereinspritzung in die Ansaugluft des Motors oder direkt in eine Brennkammer des Motors vorhanden sein. The liquid which is separated from the product of the energy converter, in particular in the case of an internal combustion engine from the exhaust gas and in the case of a fuel cell from the reaction products, comprises water. In internal combustion engines, the water is present as water vapor in the exhaust gas. On the one hand, water is produced by burning the fuel with oxygen. On the other hand, in a large number of embodiments with internal combustion engines, a high proportion of water in the exhaust gas may be present due to water injection into the intake air of the engine or directly into a combustion chamber of the engine.

Des Weiteren steht im Zusammenhang des erfinderischen Gedankens auch eine Brennkraftmaschine, bevorzugt ein Fahrzeug, insbesondere ein gleisloses Landfahrzeug, wie ein Personenkraftwagen oder ein Nutzfahrzeug. Furthermore, an internal combustion engine, preferably a vehicle, in particular a trackless land vehicle, such as a passenger car or a commercial vehicle, is also associated with the inventive idea.

Die in dieser Beschreibung dargestellten Merkmale können einzeln oder in Kombination, seien es sämtliche Merkmale oder nur eine Teilmenge der Menge aller Merkmale, in einem erfindungsgemäßen Verfahren und/oder einem erfindungsgemäßen Steuergerät und/oder einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine verwirklicht sein. The features illustrated in this description can be implemented individually or in combination, be it all features or only a subset of the set of all features, in a method according to the invention and / or a control unit according to the invention and / or an internal combustion engine according to the invention.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren dargestellt. Es zeigt im Einzelnen: Further advantages and advantageous embodiments and developments of the invention will be described with reference to the following description with reference to the figures. It shows in detail:

1 ein Ablaufdiagramm einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Temperierung wenigstens einer technischen Komponente, und 1 a flow diagram of a particularly preferred embodiment of the method according to the invention for controlling the temperature of at least one technical component, and

2 eine Topologie einer Ausführungsform einer Brennkraftmaschine mit Kondensationsvorrichtung und Sprühvorrichtung 2 a topology of an embodiment of an internal combustion engine with condensation device and spray device

Im weiteren Verlauf wird ohne Einschränkung der allgemeineren Idee der Erfindung in bevorzugter Ausführungsform auf eine Brennkraftmaschine als Energiewandler eingegangen und bevorzugt ist das Produkt des Energiewandlers ein Abgas der Brennkraftmaschine. In the further course, without restriction of the more general idea of the invention in a preferred embodiment, an internal combustion engine as an energy converter will be discussed, and preferably the product of the energy converter is an exhaust gas of the internal combustion engine.

In der 1 ist ein Ablaufdiagramm einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Temperieren einer technischen Komponente einer Maschinerie, welche eine Brennkraftmaschine umfasst, in welchem aus einem Abgas der Brennkraftmaschine Wasser als Flüssigkeit abgeschieden und zur Temperierung einer technischen Komponente genutzt wird. In the 1 is a flow diagram of a particularly preferred embodiment of the method according to the invention for controlling the temperature of a technical component of machinery, which includes an internal combustion engine in which separated from an exhaust gas of the engine water as a liquid and used for temperature control of a technical component.

Schritt 1 ist das Leiten des Abgases aus der Brennkraftmaschine durch eventuell nachgeschaltete Katalysatoren hin zu einem Abgaskondensator. Dort wird in Schritt 2 Wasser aus dem im Abgas enthaltenen Wasserdampf kondensiert, aufgefangen und im Schritt 3 durch eine Aktivkohle- und Feststofffilterung – wie es beispielsweise im Dokument WO 02059043 A2 beschrieben ist – gereinigt. Danach wird in Schritt 4 ein Systemdruck mittels einer Pumpe aufgebaut. In Schritt 5 wird das Wasser in einem Speicher zwischengespeichert, um eventuelle Engpässe zu überbrücken. Dieser Schritt 5 wird umgangen, falls der Speicher gefüllt ist. Im Schritt 6 wird die Flüssigkeit gesteuert temperiert, um eine bestimmte Temperierleistung am technischen Bauteil zu erreichen. Dieser Schritt 6 wird umgangen, falls eine Temperierung des Wassers nicht nötig ist. Im Schritt 7 wird das Wasser über ein Druckleitungssystem zu den unterschiedlichen technischen Komponenten geleitet. Schritt 8 ist das Aufbringen des Wassers durch Aufsprühen oder Beträufeln der technischen Komponente. In Schritt 9 wird das Wasser und die umgebene Luft durch Verdampfungswärme gekühlt. Auf Grund des unterschiedlichen Temperaturniveaus der technischen Komponente und des Wassers findet in Schritt 10 eine Wärmeübertragung statt. Dabei wird thermische Energie vom Wasser auf die technische Komponente oder von der technischen Komponente auf das Wasser transportiert und die technische Komponente letztendlich temperiert. step 1 is the passing of the exhaust gas from the internal combustion engine through any downstream catalysts towards an exhaust gas condenser. There will be in step 2 Water from the water vapor contained in the exhaust condenses, collected and in the step 3 by an activated carbon and solid filter - as for example in the document WO 02059043 A2 is described - cleaned. After that, in step 4 a system pressure built by a pump. In step 5 the water is cached in a memory to bridge any bottlenecks. This step 5 is bypassed if the memory is filled. In step 6 the liquid is controlled temperature controlled to achieve a certain temperature control performance of the technical component. This step 6 is bypassed if a temperature of the water is not necessary. In step 7 the water is directed via a pressure line system to the different technical components. step 8th is the application of water by spraying or sprinkling the technical component. In step 9 the water and the surrounding air are cooled by heat of evaporation. Due to the different temperature level of the technical component and the water takes place in step 10 a heat transfer instead. In this case, thermal energy is transported from the water to the technical component or from the technical component to the water and the technical component is finally tempered.

Die 2 zeigt eine Topologie einer Ausführungsform einer Maschinerie, für welche das erfindungsgemäße Temperierverfahren durchgeführt werden kann. Die Maschinerie umfasst einen Energiewandler 13, hier eine Brennkraftmaschine, einen Abgaskondensator 14 – wie er beispielsweise im Detail im Dokument DE 10026695 C1 beschrieben ist – und eine Sprühvorrichtung 13. Das Abgas 11 wird über einen Abgasstrang 15 aus der Brennkraftmaschine ausgestoßen, und eine Flüssigkeit 12, hier konkret Wasser, wird im Abgaskondensator 14 abgeschieden, während das restliche Abgas 11 über eine Abgasanlage 16 abgeführt wird. Für die Reinigung des gewonnenen Wassers weist die Vorrichtung eine Reinigungsanlage 17 sowie eine Pumpe 18 zum Druckaufbau auf. Ein Speicher 19 ist in der Leitungsanordnung, aber vor der Leitungsverzweigung 20, angebracht um gegebenenfalls Engpässe zu überbrücken. Die Leistungsverzweigung 20 weist in dieser vorteilhaften Ausführungsform in jedem Strang 21 eine regelbare Drossel 23 zum Kontrollieren der Volumenströme auf. Dadurch dass nur ein Strang 21 einen Temperaturregler 22 aufweist, kann das Wasser 12 auch ohne Temperierschritt (siehe oben Schritt 6) weitergeleitet werden. Mittels einer Sprühvorrichtung 24 wird die Flüssigkeit 12 auf die technische Komponente 25 aufbracht. Eine Steuergerät 26 mit angeschlossenem Außentemperatursensor 27 regelt die Wassersprühmenge der Sprühvorrichtung 23 auf die technische Komponente 25 nach den unterschiedlichen Betriebsverhalten der technischen Komponente 25 und der dabei auf die technische Komponente 25 wirkenden Außentemperatur. Dabei wird sowohl die Kondensationsmenge im Abgaskondensator 14 als auch den Druck des Systems über die Pumpe 18, die Kapazität des Speichers 19, die Temperierung des Wasser durch den Temperaturregler 22 und den Vermischungsgrad nach der Leitungsverzweigung 20 über die Drosseln 22 gesteuert. In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform, können noch weitere, nicht dargestellte, Temperatursensoren vorhanden sein. Vorzugsweise am Temperaturregler, zur Erfassung der Ist-Temperatur und/oder an der technischen Komponente, um das Überschreiten von Temperaturobergrenzen zu erkennen oder um eine Solltemperatur einzuregeln. The 2 shows a topology of an embodiment of a machinery for which the temperature control method according to the invention can be carried out. The machinery includes an energy converter 13 , here an internal combustion engine, an exhaust gas condenser 14 - as he, for example, in detail in the document DE 10026695 C1 is described - and a spray device 13 , The exhaust 11 is via an exhaust system 15 ejected from the internal combustion engine, and a liquid 12 , here concrete water, is in the exhaust gas condenser 14 deposited while the remaining exhaust 11 via an exhaust system 16 is dissipated. For the purification of the recovered water, the device has a cleaning system 17 and a pump 18 to build up pressure. A store 19 is in the line layout, but before the line branching 20 , if necessary, to bridge bottlenecks. The power split 20 has in this advantageous embodiment in each strand 21 a controllable throttle 23 for controlling the volume flows. Because only one strand 21 a temperature controller 22 can, the water can 12 also without tempering step (see above step 6 ) to get redirected. By means of a spraying device 24 becomes the liquid 12 on the technical component 25 aufbracht. A control unit 26 with connected outside temperature sensor 27 regulates the water spray amount of the spray device 23 on the technical component 25 according to the different operating behavior of the technical component 25 and the thereby on the technical component 25 acting outside temperature. In this case, both the condensation amount in the exhaust gas condenser 14 as well as the pressure of the system via the pump 18 , the capacity of the memory 19 , the temperature control of the water through the temperature controller 22 and the degree of mixing after the branching 20 over the throttles 22 controlled. In a further embodiment according to the invention, further, not shown, temperature sensors may be present. Preferably at the temperature controller, for detecting the actual temperature and / or at the technical component to detect the exceeding of upper temperature limits or to regulate a target temperature.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11 11: Abgas exhaust
12 12: Flüssigkeit liquid
13 13: Energiewandler energy converters
14 14: Abgaskondensator flue gas condenser
15 15: Abgasstrang exhaust gas line
16 16: Abgasanlage exhaust system
17 17: Reinigungsanlage purifier
18 18: Pumpe pump
19 19: Speicher Storage
20 20: Leitungsverzweigung manifold
21 21: Strang strand
22 22: Temperaturregler thermostat
23 23: Drossel throttle
24 24: Sprühvorrichtung sprayer
25 25: technische Komponente technical component
26 26: Steuergerät control unit
27 27: Außentemperatursensor Outside temperature sensor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 3102088 A1 [0005] DE 3102088 A1 [0005]
DE 10026695 C1 [0005, 0037] DE 10026695 C1 [0005, 0037]
WO 02059043 A2 [0005, 0036] WO 02059043 A2 [0005, 0036]

Claims

Verfahren zum Temperieren einer technischen Komponente (25) einer Maschinerie (28), welche einen Energiewandler (13) umfasst, in welchem aus einem Produkt des Energiewandlers (13) eine Flüssigkeit (12) abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, die technische Komponente temperiert wird, wobei ein Wärmeübergang unmittelbar zwischen der technischen Komponente (25) und der Flüssigkeit (12) stattfindet. Method for tempering a technical component ( 25 ) of a machinery ( 28 ), which is an energy converter ( 13 ), in which from a product of the energy converter ( 13 ) a liquid ( 12 ) is deposited, characterized in that the technical component is tempered, wherein a heat transfer directly between the technical component ( 25 ) and the liquid ( 12 ) takes place.

Verfahren zum Temperieren einer technischen Komponente (25) einer Maschinerie (28) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die abgeschiedene Flüssigkeit (12) zu einem Einsatzort, an welchem die technische Komponente (25) temperiert wird, durch eine gesteuerte Leitung (29) transportiert wird. Method for tempering a technical component ( 25 ) of a machinery ( 28 ) according to claim 1, characterized in that the separated liquid ( 12 ) to a site where the technical component ( 25 ) is controlled by a controlled line ( 29 ) is transported.

Verfahren zum Temperieren einer technischen Komponente (25) einer Maschinerie (28) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei festgelegten Temperaturen eine Erwärmung mittels der noch nach dem Abscheiden warmen oder wieder erwärmten Flüssigkeit (12) der technischen Komponenten (25) durchgeführt wird. Method for tempering a technical component ( 25 ) of a machinery ( 28 ) according to claim 1 or 2, characterized in that at specified temperatures, heating by means of the still after deposition warm or reheated liquid ( 12 ) of the technical components ( 25 ) is carried out.

Verfahren zum Temperieren einer technischen Komponente (25) einer Maschinerie (28) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die abgeschiedene Flüssigkeit (12) temperiert wird, bevor die technische Komponente (25) mit der Flüssigkeit (12) temperiert wird, um eine bestimmte Temperatur der Flüssigkeit (12) zu erreichen. Method for tempering a technical component ( 25 ) of a machinery ( 28 ) according to any one of the preceding claims, characterized in that the separated liquid ( 12 ) is tempered before the technical component ( 25 ) with the liquid ( 12 ) is heated to a certain temperature of the liquid ( 12 ) to reach.

Verfahren zum Temperieren einer technischen Komponente (25) einer Maschinerie (25) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit mittels eines Trennverfahrens, welches wenigstens ein Massenverhältnis, wenigstens einen Phasenübergang, und/oder wenigstens eine Stoffgröße ausnutzt, abgeschieden wird. Method for tempering a technical component ( 25 ) of a machinery ( 25 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the liquid is separated by means of a separation process which utilizes at least one mass ratio, at least one phase transition, and / or at least one substance size.

Verfahren zum Temperieren einer technischen Komponente (25) einer Maschinerie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragung durch Konvektion und/oder Wärmeleitung und/oder Strahlung stattfindet und/oder die Wärmeübertragung eine Mehrzahl von einzelnen Wärmeübertragungsvorgängen aufweist, welche getrennt voneinander und/oder gleichzeitig an gleichen und/oder unterschiedlichen Orten ablaufen. Method for tempering a technical component ( 25 ) of a machinery according to any one of the preceding claims, characterized in that the heat transfer by convection and / or heat conduction and / or radiation takes place and / or the heat transfer has a plurality of individual heat transfer processes, which are separated from each other and / or at the same and / or expire in different places.

Verfahren zum Temperieren einer technischen Komponente (25) einer Maschinerie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die technische Komponente mittels der Flüssigkeit (12) gereinigt wird und/oder eine unerwünschte Stofflichkeit von der technischen Komponente (25) abgetrennt wird. Method for tempering a technical component ( 25 ) of a machinery according to one of the preceding claims, characterized in that the technical component by means of the liquid ( 12 ) and / or undesired materiality of the technical component ( 25 ) is separated.

Verfahren zum Temperieren einer technischen Komponente (25) einer Maschinerie (28) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Wärmeübertragung, die zeitlich konstant oder variabel ist die Temperatur der technischen Komponente im Wesentlichen gehalten oder verändert wird. Method for tempering a technical component ( 25 ) of a machinery ( 28 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature of the technical component is substantially kept or changed by the heat transfer, which is constant in time or variable.

Verfahren zum Temperieren einer technischen Komponente (25) einer Maschinerie (28) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit extern auf eine Oberfläche der technischen Komponente (25) für eine kühlende Wirkung der Flüssigkeit (12) auf die technische Komponente (25) durch eine benötigte Verdampfungswärme aufgebracht wird. Method for tempering a technical component ( 25 ) of a machinery ( 28 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the liquid is externally applied to a surface of the technical component ( 25 ) for a cooling effect of the liquid ( 12 ) to the technical component ( 25 ) is applied by a required heat of vaporization.

Steuergerät (26) einer Maschinerie, wobei das Steuergerät (26) wenigstens einen Rechner und einen Speicherelement umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Speicherelement ein Programm abgelegt ist, welches bei wenigstens teilweiser Ausführung im Rechner die Schritte des Verfahrens zum Temperieren einer technischen Komponente (25) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausführt. Control unit ( 26 ) of a machinery, the control device ( 26 ) comprises at least one computer and a memory element, characterized in that in the memory element a program is stored, which in at least partial execution in the computer the steps of the method for controlling the temperature of a technical component ( 25 ) according to one of the preceding claims.