DE10354875B4 - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Brennkraftmaschine (10) mit mindestens einem Sensor (14), der eine Zustandsgröße der Brennkraftmaschine (10) erfasst, und mit einer Elektronikeinheit (18), die mit dem Sensor (14) verbunden ist, wobei die Brennkraftmaschine (10) einen Kühlmodul (20) mit mindestens einer Kühlstation (40) umfasst, welche die Elektronikinheit (18) thermisch kontaktiert und im Betrieb kühlt, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikeinheit (18) mittels einer Rast- oder Schnappeinrichtung (62) am Kühlmodul (20) verrastet werden kann.Internal combustion engine (10) with at least one sensor (14), which detects a state variable of the internal combustion engine (10), and with an electronics unit (18) which is connected to the sensor (14), wherein the internal combustion engine (10) has a cooling module (20 ) comprising at least one cooling station (40) which thermally contacts the electronic unit (18) and cools during operation, characterized in that the electronics unit (18) can be latched by means of a latching or snap-action device (62) on the cooling module (20).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Sensor, der eine Zustandsgröße der Brennkraftmaschine erfasst, und mit einer Elektronikeinheit, die mit dem Sensor verbunden ist.The invention relates to an internal combustion engine with at least one sensor that detects a state variable of the internal combustion engine, and with an electronic unit that is connected to the sensor.
Brennkraftmaschinen der eingangs genannten Art sind heutzutage allgemein üblich. Der aktuelle Betriebszustand einer Brennkraftmaschine wird von einer Vielzahl von Sensoren erfasst, beispielsweise Temperatursensoren, Drucksensoren, Vibrationssensoren, und so weiter. Viele dieser Sensoren sind mit einer eigenen Elektronikschaltung verbunden, welche die vom Sensor gelieferten Signale aufbereitet und an eine Steuer- und Regeleinrichtung weiterleitet. Dabei ist es signaltechnisch wünschenswert, dass die Leitung, welche vom Sensor zur Elektronikeinheit führt, möglichst kurz ist.Internal combustion engines of the type mentioned are now commonplace. The current operating state of an internal combustion engine is detected by a plurality of sensors, for example temperature sensors, pressure sensors, vibration sensors, and so on. Many of these sensors are connected to their own electronic circuit, which processes the signals supplied by the sensor and forwards them to a control and regulating device. It is technically desirable that the line leading from the sensor to the electronics unit is as short as possible.
Verstärkt wird heute auch gefordert, Zustandsgrößen des Brennraums einer Brennkraftmaschine, beispielsweise den aktuellen Druck im Brennraum, zu erfassen. Die hieraus gewonnenen Informationen können für eine Optimierung der Kraftstoffeinspritzung verwendet werden. Bekannt sind hierfür optische oder piezoelektrische Sensoren. Auch bei derartigen Sensoren ist es für die Signalqualität günstig, wenn die entsprechende Elektronikeinheit möglichst nah zum Sensor angeordnet ist. Dies bedeutet jedoch zwangsläufig, dass die Elektronikeinheit den in Brennraumnähe herrschenden hohen Temperaturen ausgesetzt ist.Today it is also increasingly required to record state variables of the combustion chamber of an internal combustion engine, for example the current pressure in the combustion chamber. The information obtained from this can be used to optimize fuel injection. For this purpose, optical or piezoelectric sensors are known. Even with such sensors, it is favorable for the signal quality, if the corresponding electronic unit is arranged as close to the sensor. However, this inevitably means that the electronics unit is exposed to the ruling in the combustion chamber near high temperatures.
Die
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie möglichst preiswert baut.The present invention has the object, an internal combustion engine of the type mentioned in such a way that it builds as inexpensively.
Diese Aufgabe wird bei einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Brennkraftmaschine ein Kühlmodul mit mindestens einer Kühlstation umfasst, welche die Elektronikeinheit thermisch kontaktiert und im Betrieb kühlt.This object is achieved in an internal combustion engine of the type mentioned above in that the internal combustion engine comprises a cooling module with at least one cooling station, which contacts the electronics unit thermally and cools during operation.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann zur Aufbereitung der Sensorsignale eine handelsübliche Elektronikeinheit verwendet werden. Mehrkosten durch die Verwendung einer speziellen hochtemperaturtauglichen Elektronikeinheit fallen daher nicht an. Auch die komplexe und kostenintensive Integration einer Kühlung in die Elektronikeinheit ist bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine nicht erforderlich.In the internal combustion engine according to the invention, a commercially available electronic unit can be used for processing the sensor signals. Additional costs due to the use of a special high-temperature suitable electronic unit are therefore not incurred. The complex and costly integration of cooling in the electronics unit is not required in the internal combustion engine according to the invention.
Stattdessen wird ein spezielles Kühlmodul vorgeschlagen, welches eine Kühlstation aufweist. Hierunter wird ein Bereich des Kühlmoduls verstanden, an den eine Elektronikeinheit ”angedockt”, also so angeordnet werden kann, dass er die Elektronikeinheit thermisch kontaktiert und im Betrieb kühlt. Ein solcher Kühlmodul kann sehr einfach gebaut sein, so dass er wenig Kosten verursacht.Instead, a special cooling module is proposed, which has a cooling station. This is understood to mean a region of the cooling module to which an electronics unit can be "docked", that is to say arranged in such a way that it makes thermal contact with the electronics unit and cools it during operation. Such a cooling module can be built very simply, so that it causes little cost.
Erfindungsgemäß kann die Elektronikeinheit mittels einer Rast- oder Schnappeinrichtung am Kühlmodul verrastet werden. Dies erleichtert die Montage und gestattet eine leichte Auswechselbarkeit im Wartungs- oder Fehlerfall.According to the invention, the electronics unit can be latched by means of a latching or snap-on device on the cooling module. This facilitates assembly and allows easy replacement in the event of maintenance or error.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments of the invention are specified in subclaims.
Zunächst wird vorgeschlagen, dass das Kühlmodul eine Mehrzahl von Kühlstationen aufweist. Dies reduziert in jenem Fall, in dem mehrere Elektronikeinheiten vorgesehen sind, den Aufwand, der für die Kühlung dieser Elektronikeinheiten erforderlich ist, da die Kühlung mehrerer Kühlstationen mit dem gleichen Kühlmodul nur einen Anschluss des Kühlmoduls beispielsweise an eine Kühlmittelversorgung erfordert. Auch muss nur eine Befestigung für den Kühlmodul vorgesehen werden.It is first proposed that the cooling module has a plurality of cooling stations. This reduces in the case in which a plurality of electronic units are provided, the effort required for the cooling of these electronic units, since the cooling of several cooling stations with the same cooling module requires only one connection of the cooling module, for example, to a coolant supply. Also, only one attachment for the cooling module must be provided.
In Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass an einer nicht von einer Elektronikeinheit belegten Kühlstation ein thermisch isolierendes Element angeordnet ist. Dies hat zur Folge, dass der gleiche Kühlmodul ohne nennenswerte Verschlechterung seines Wirkungsgrads auch bei unterschiedlichen Konfigurationen der gleichen Brennkraftmaschine oder sogar bei unterschiedlichen Brennkraftmaschinen, bei denen unterschiedliche Anzahlen von Elektronikeinheiten verwendet werden, eingesetzt werden kann. Hierdurch werden ebenfalls die Kosten für die Herstellung der Brennkraftmaschine gesenkt.In a further development, it is proposed that a thermally insulating element is arranged on a cooling station not occupied by an electronics unit. As a result, the same cooling module can be used without significant deterioration of its efficiency even in different configurations of the same internal combustion engine or even in different internal combustion engines, in which different numbers of electronic units are used. As a result, the costs for the production of the internal combustion engine are also reduced.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine sieht vor, dass die mindestens eine Elektronikeinheit mehrere Anschlusseinrichtungen für jeweils einen Sensor aufweist. Hierdurch wird eine Sammeleinrichtung geschaffen, welche ebenfalls den Einsatz der gleichen Elektronikeinheit bei unterschiedlichen Konfigurationen einer Brennkraftmaschine oder bei unterschiedlichen Typen von Brennkraftmaschinen ermöglicht. Sind bei einer Brennkraftmaschine weniger Sensoren erforderlich als bei einer anderen, werden die entsprechenden Anschlusseinrichtungen einfach freigelassen.A preferred embodiment of the internal combustion engine according to the invention provides that the at least one electronic unit has a plurality of connection devices for each sensor. This will become a collector which also enables the use of the same electronic unit in different configurations of an internal combustion engine or in different types of internal combustion engines. If fewer sensors are required in one internal combustion engine than in another, the corresponding connection devices are simply released.
Ein sicherer Halt der Elektronikeinheit am Kühlmodul wird dadurch ermöglicht, dass die mindestens eine Kühlstation eine Ausnehmung umfasst, in die eine Elektronikeinheit wenigstens bereichsweise eingesetzt werden kann. Darüber hinaus wird hierdurch die Kontaktfläche zwischen dem Kühlmodul und der Elektronikeinheit vergrößert, was die Kühlwirkung verstärkt.A secure hold of the electronic unit on the cooling module is made possible by the fact that the at least one cooling station comprises a recess into which an electronic unit can be used at least in some areas. In addition, this increases the contact area between the cooling module and the electronics unit, which enhances the cooling effect.
In eine ähnliche Richtung zielt jene Weiterbildung, bei welcher die Kühlstation ein Kontaktelement aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise Kupfer oder Aluminium, umfasst. Auch hierdurch wird die Effektivität der Kühlung der Elektronikeinheit verbessert.In a similar direction aims that development in which the cooling station comprises a contact element made of a material with high thermal conductivity, preferably copper or aluminum. This also improves the effectiveness of the cooling of the electronics unit is improved.
Vorgeschlagen wird ferner, dass das Kühlmodul einen Fluidraum umfasst, der von einem Kühlmittel durchströmt werden kann. Dies führt zu einem einfachen und daher kostengünstigen Aufbau des Kühlmoduls. Als Kühlmittel kann beispielsweise bei einer Brennkraftmaschine ohnehin vorhandenes Kühlwasser oder Umgebungsluft verwendet werden.It is also proposed that the cooling module comprises a fluid space through which a coolant can flow. This leads to a simple and therefore cost-effective design of the cooling module. As a coolant, for example, in an internal combustion engine already existing cooling water or ambient air can be used.
Eine besonders günstige Anordnung des Kühlmoduls zeichnet sich dadurch aus, dass dieses an einer Abdeckung eines Zylinderkopfes befestigt oder in diese integriert ist. Diese Anordnung gestattet vor allem in jenen Fällen, in denen der Sensor in unmittelbarer Brennraumnähe angeordnet ist, eine kurze Leitungslänge zwischen dem Sensor und der ihm zugeordneten Elektronikeinheit. Die Integration in die Abdeckung ermöglicht den Verzicht auf separate Haltevorrichtungen und gestattet eine geschützte Unterbringung der Elektronikeinheit und des Kühlmoduls.A particularly advantageous arrangement of the cooling module is characterized in that it is attached to a cover of a cylinder head or integrated into it. This arrangement allows, especially in those cases where the sensor is located in the immediate vicinity of the combustion chamber, a short line length between the sensor and its associated electronic unit. The integration in the cover eliminates the need for separate holding devices and allows a protected housing of the electronics unit and the cooling module.
Der Wirkungsgrad eines Kühlmoduls wird nochmals verbessert, wenn das Kühlmodul außerhalb einer Kühlstation eine thermische Isolierung umfasst. Eine Erwärmung des Kühlmoduls durch eine warme Umgebung wird hierdurch reduziert, was die für die Elektronikeinheit zur Verfügung stehende Kühlleistung verbessert.The efficiency of a cooling module is further improved if the cooling module outside a cooling station comprises a thermal insulation. A heating of the cooling module by a warm environment is thereby reduced, which improves the available cooling capacity for the electronics unit.
Besonders bevorzugt ist auch jene Ausgestaltung einer Brennkraftmaschine, bei ein Satz von Adapterelementen vorgesehen ist, welcher ein Anordnung unterschiedlicher Typen von Elektronikeinheiten an der gleichen Kühlstation ermöglicht. Dies reduziert letztlich ebenfalls die Herstellkosten der Brennkraftmaschine, da die gleiche Kühlstation auch für ganz unterschiedliche Elektronikeinheiten verwendet werden kann. Die Herstellung unterschiedlicher Adapterelemente ist in jedem Falle günstiger als die Herstellung unterschiedlicher Kühlmodule.Particularly preferred is also that embodiment of an internal combustion engine is provided with a set of adapter elements, which allows an arrangement of different types of electronic units at the same cooling station. This ultimately also reduces the manufacturing costs of the internal combustion engine, since the same cooling station can also be used for very different electronic units. The production of different adapter elements is cheaper in each case than the production of different cooling modules.
Sehr prägnant sind die oben genannten Vorteile dann, wenn der Sensor am oder im Brennraum angeordnet ist und mindestens eine Zustandsgröße des Brennraums, beispielsweise einen im Brennraum herrschenden Druck, erfasst. In diesem Fall sollte die Elektronikeinheit, um eine gute Signalaufbereitung zu ermöglichen, in der Nähe des Sensors und somit in einem vergleichsweise warmen, beziehungsweise heißen Bereich der Brennkraftmaschine angeordnet werden, was durch den vorgeschlagenen Kühlmodul problemlos und preisgünstig möglich ist.Very pronounced are the above-mentioned advantages when the sensor is arranged on or in the combustion chamber and detects at least one state variable of the combustion chamber, for example a pressure prevailing in the combustion chamber. In this case, the electronic unit, in order to enable a good signal conditioning, should be located in the vicinity of the sensor and thus in a comparatively warm or hot area of the internal combustion engine, which is easily and inexpensively possible by the proposed cooling module.
Zeichnungdrawing
Nachfolgend werden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:Hereinafter, particularly preferred embodiments of the present invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing show:
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
In
Das Kühlmodul
In
Die Elektronikeinheit
Wie aus
Die Brennkraftmaschine
Signale der Drucksensoren
Signals from the
Wie aus
Hierzu wird diesem über die Zuführleitung
This is done via the
Eine andere Ausführungsform einer Kombination aus Elektronikeinheit
Bei der in
Die Befestigung der einzelnen Elektronikeinheiten
Die Integration der Elektronikeinheiten
Bei der in
In
Aus
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