EP3405660B1 - Cooling system after engine shut-down, cylinder head, and method for operating a cooling system after engine shut-down - Google Patents
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Definitions
- the after-cooling is realized in that a pump, in particular an electric main water pump or a separate electric auxiliary pump, is provided, which conveys the coolant through the coolant channel, which the fuel pump and the exhaust gas turbocharger and / or the cylinder head as components to be cooled or as to be cooled Component is assigned.
- a pump in particular an electric main water pump or a separate electric auxiliary pump, is provided, which conveys the coolant through the coolant channel, which the fuel pump and the exhaust gas turbocharger and / or the cylinder head as components to be cooled or as to be cooled Component is assigned.
- the after-cooling system can comprise a fan, the operation of which is based on a determined control.
- the fan has an influence on the cooling capacity, which is why different control of the fan can cause a correspondingly different cooling capacity.
- FIG. 1 An internal combustion engine 10 is shown that has an engine block 12 and a cylinder head 14 that is coupled to the engine block 12.
- the internal combustion engine 10 also includes a fuel pump 16, which in the embodiment shown is attached to the cylinder head 14 via a holder 18 in the form of a pump bracket.
- the fuel pump 16 can be a high-pressure fuel pump.
- the internal combustion engine 10 has an exhaust gas turbocharger 20, which is a component of the internal combustion engine 10 to be cooled.
- the additional cooling effect of the coolant cooler 40 on the coolant and thus also on the components to be cooled can be increased, for example, by operating a fan 41, in particular an electrical fan, after the internal combustion engine 10 has been switched off hot.
- a fan 41 in particular an electrical fan
- the pump 24 Through the operation of the pump 24, at least a partial volume flow of the coolant is pumped through the coolant cooler 40, which is additionally cooled by the operation of the fan 41 and thus enables more effective cooling of the components to be cooled, in particular the fuel pump 16 and the exhaust gas turbocharger 20 and / or the cylinder head 14.
Description
Die Erfindung betrifft ein Nachlaufkühlsystem, einen Zylinderkopf für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Nachlaufkühlsystems.The invention relates to an after-run cooling system, a cylinder head for an internal combustion engine of a motor vehicle and a method for operating an after-run cooling system.
Moderne Verbrennungsmotoren mit Kraftstoffdirekteinspritzung müssen aus Gründen der Kraftstoffeffizienz möglichst heiß betrieben werden, um die motorinterne Reibung zu reduzieren. Dies führt jedoch dazu, dass die beispielsweise mit der Auslass-Nockenwelle betriebene Kraftstoff-Hochdruckpumpe ebenfalls erwärmt wird, da diese im Bereich des Verbrennungsmotors vorgesehen ist. Beispielsweise kann die Kraftstoff-Hochdruckpumpe über eine Halterung direkt am Zylinderkopf des Verbrennungsmotors angeordnet sein.Modern internal combustion engines with direct fuel injection must be operated as hot as possible for reasons of fuel efficiency in order to reduce internal engine friction. However, this means that the high-pressure fuel pump, which is operated, for example, with the exhaust camshaft, is also heated, since it is provided in the area of the internal combustion engine. For example, the high-pressure fuel pump can be arranged directly on the cylinder head of the internal combustion engine via a holder.
Unter Umständen kann es vorkommen, dass sich die Kraftstoff-Hochdruckpumpe sehr stark erwärmt, wodurch gerade beim Heißabstellen des Verbrennungsmotors lokal sehr heiße Bereiche auftreten können, die dazu führen, dass der Kraftstoff in der Kraftstoff-Hochdruckpumpe verdampft. Dies tritt insbesondere bei leicht flüchtigen Otto-Winterkraftstoffen auf, die bei Kraftstoffdrücken von ca. 5 bis 6 bar relativ bereits bei ca. 100 °C sieden. Beim Verdampfen des Kraftstoffs entstehen dann Blasen, die die Kraftstoff-Förderung der Kraftstoff-Hochdruckpumpe beeinträchtigen und auf der Hochdruckseite der Kraftstoff-Hochdruckpumpe zu einem ungenügenden Kraftstoffdruck und/oder Kraftstofffördervolumen beim erneuten Startversuch des Verbrennungsmotors führen. Dies kann zur Folge haben, dass der Motor nicht direkt startet oder kurz nach dem Start wieder abstirbt und sich erst wieder erfolgreich starten und betreiben lässt, wenn sich das System abgekühlt hat und der Kraftstoff im Niederdruck-Bereich des Kraftstoffsystems wieder in ausreichendem Maße flüssig ist, sodass die Kraftstoff-Hochdruckpumpe wieder in ausreichendem Maße flüssigen Kraftstoff fördern und somit im Hochdruck-Bereich des Kraftstoffsystems wieder Kraftstoff-Hochdruck aufbauen kann.Under certain circumstances, it can happen that the high-pressure fuel pump heats up very strongly, as a result of which, when the internal combustion engine is switched off hot, very hot areas can occur locally, which lead to the fuel evaporating in the high-pressure fuel pump. This occurs particularly in the case of highly volatile petrol winter fuels, which boil at around 100 ° C at fuel pressures of around 5 to 6 bar. When the fuel evaporates, bubbles then occur which impair the fuel delivery of the high-pressure fuel pump and lead to insufficient fuel pressure and / or fuel delivery volume on the high-pressure side of the high-pressure fuel pump when the internal combustion engine attempts to start again. This can mean that the engine does not start immediately or dies shortly after starting and can only be started and operated again successfully when the system has cooled down and the fuel in the low-pressure area of the fuel system is again sufficiently liquid , so that the high-pressure fuel pump can again deliver liquid fuel to a sufficient extent and thus build up high-pressure fuel again in the high-pressure area of the fuel system.
Aus dem Stand der Technik sind kostenintensive Maßnahmen bekannt, um das oben genannte Problem zu lösen. Beispielsweise wird der Vorförderdruck erhöht, sodass die Siedetemperatur des Kraftstoffs im Niederdruck-Bereich des Kraftstoffsystems angehoben wird. Hierzu muss das Kraftstoffsystem auf höhere Drücke entsprechend ausgelegt werden, was höhere Kosten verursacht. Eine alternative Möglichkeit ist es, eine aktive Wasserkühlung zu verwenden, mit der die Kraftstoff-Hochdruckpumpe aktiv gekühlt wird. Auch hierbei entstehen hohe Kosten, da zusätzliche Komponenten verbaut werden, die zudem noch Platz benötigen, der üblicherweise in einem Motorraum eines Kraftfahrzeugs nicht vorhanden ist.Cost-intensive measures are known from the prior art in order to solve the above-mentioned problem. For example, the pre-delivery pressure is increased so that the boiling point of the fuel is raised in the low-pressure area of the fuel system. To do this, the fuel system must be set to higher Pressures are designed accordingly, which causes higher costs. An alternative option is to use active water cooling, which actively cools the high-pressure fuel pump. Here, too, high costs arise because additional components are installed which also require space which is usually not present in an engine compartment of a motor vehicle.
Aus der
In der
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kraftstoffpumpe in einfacher Weise, kostengünstig und effizient zu kühlen.The object of the present invention is to cool a fuel pump in a simple manner, inexpensively and efficiently.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Nachlaufkühlsystem gelöst, mit einer Pumpe, einem Kühlmittelkanal für ein Kühlmittel und zumindest einem zu kühlenden Bauteil, wobei der Kühlmittelkanal einer Kraftstoffpumpe zugeordnet ist. Hierbei erstreckt sich der Kühlmittelkanal durch eine Halterung der Kraftstoffpumpe. Auf diese Weise wird verhindert, dass Wärme vom Motorblock oder Zylinderkopf durch die Halterung zur Kraftstoffpumpe wandert. Vorteilhaft hieran ist, dass die Kraftstoffpumpe in einfacher Weise gewechselt werden kann, ohne dass ein Kühlkreislauf unterbrochen und wieder neu hergestellt werden muss.The object is achieved according to the invention by an after-run cooling system with a pump, a coolant channel for a coolant and at least one component to be cooled, the coolant channel being assigned to a fuel pump. Here, the coolant channel extends through a bracket of the fuel pump. This prevents heat from migrating from the engine block or cylinder head through the bracket to the fuel pump. The advantage of this is that the fuel pump can be changed in a simple manner without having to interrupt a cooling circuit and to make it again.
Der Grundgedanke der Erfindung ist es, ein Nachlaufkühlsystem derart auszubilden, dass das ohnehin vorhandene Nachlaufkühlsystem dazu verwendet wird, eine Überhitzung der Kraftstoffpumpe zu verhindern, falls das Kraftfahrzeug heiß abgestellt wird. Entsprechend entstehen keine zusätzlichen Kosten für zwei separate Kühlsysteme, da nicht jede einzelne Komponente des Verbrennungsmotors mit einem separat ausgebildeten Nachlaufkühlsystem gekühlt wird, sondern sich zumindest zwei Komponenten ein gemeinsames Nachlaufkühlsystem teilen. Es hat sich herausgestellt, dass die Kühlleistung ausreichend hoch ist, sodass mehrere Komponenten von einem gemeinsamen Kühlsystem gekühlt werden können. Bei der Kraftstoffpumpe handelt es sich beispielsweise um eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe.The basic idea of the invention is to design an aftercooling system in such a way that the already existing aftercooling system is used to prevent the fuel pump from overheating if the motor vehicle is parked hot. Accordingly, there are no additional costs for two separate cooling systems, since not every individual component of the internal combustion engine is cooled with a separately designed after-cooling system, but at least two components share a common after-cooling system. It has been found that the cooling capacity is sufficiently high that several components can be cooled by a common cooling system. The fuel pump is, for example, a high-pressure fuel pump.
Insbesondere handelt es sich bei dem zumindest einen zu kühlenden Bauteil um einen Abgasturbolader. Neben der Kraftstoffpumpe wird somit der Abgasturbolader gekühlt. Der Abgasturbolader wird üblicherweise mit einem Wasser-Glykol-Gemisch als Kühlmittel gekühlt. Das zur Kühlung des Abgasturboladers verwendete Kühlsystem kann derart umgestaltet werden, dass es gleichzeitig die Kraftstoffpumpe kühlt, um sicherzustellen, dass der Kraftstoff nicht verdampft.In particular, the at least one component to be cooled is an exhaust gas turbocharger. In addition to the fuel pump, the exhaust gas turbocharger chilled. The exhaust gas turbocharger is usually cooled with a water-glycol mixture as a coolant. The cooling system used to cool the exhaust gas turbocharger can be modified in such a way that it simultaneously cools the fuel pump to ensure that the fuel does not evaporate.
Bei dem zumindest einen zu kühlenden Bauteil kann es sich um einen Zylinderkopf handeln. Der Zylinderkopf ist mit der Kraftstoffpumpe direkt oder indirekt verbunden. Hierdurch können gleichzeitig Komponenten des Zylinderkopfs gekühlt werden.The at least one component to be cooled can be a cylinder head. The cylinder head is directly or indirectly connected to the fuel pump. As a result, components of the cylinder head can be cooled at the same time.
Gerade bei der Kühlung des Abgasturboladers muss sichergestellt sein, dass die Kühlung des Abgasturboladers auch beim Heißabstellen des Motors aufrecht erhalten wird, um Temperaturschäden am Abgasturbolader auszuschließen. Diese Nachlaufkühlung kann entsprechend für die Kraftstoffpumpe verwendet werden, sodass auch beim Heißabstellen des Verbrennungsmotors ein Verdampfen des Kraftstoffs verhindert wird.Especially when cooling the exhaust gas turbocharger, it must be ensured that the cooling of the exhaust gas turbocharger is maintained even when the engine is switched off to prevent temperature damage to the exhaust gas turbocharger. This after-cooling can be used accordingly for the fuel pump, so that the fuel is prevented from evaporating even when the internal combustion engine is switched off hot.
Die Nachlaufkühlung wird dadurch realisiert, dass eine Pumpe, insbesondere eine elektrische Hauptwasserpumpe oder eine separate elektrische Zusatzpumpe, vorgesehen ist, die das Kühlmittel durch den Kühlmittelkanal fördert, der der Kraftstoffpumpe und dem Abgasturbolader und/oder dem Zylinderkopf als zu kühlende Bauteile oder als zu kühlendes Bauteil zugeordnet ist.The after-cooling is realized in that a pump, in particular an electric main water pump or a separate electric auxiliary pump, is provided, which conveys the coolant through the coolant channel, which the fuel pump and the exhaust gas turbocharger and / or the cylinder head as components to be cooled or as to be cooled Component is assigned.
Alternativ oder ergänzend können auch andere Komponenten des Verbrennungsmotors, die nachlaufend gekühlt werden, Teil des Nachlaufkühlsystems sein und sich einen gemeinsamen Kühlmittelkanal und eine Pumpe teilen.Alternatively or in addition, other components of the internal combustion engine, which are cooled afterwards, can be part of the after-cooling system and share a common coolant channel and a pump.
Gemäß einem Aspekt erstreckt sich der Kühlmittelkanal durch die Kraftstoffpumpe, beispielsweise durch deren Gehäuse. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Kraftstoffpumpe und der darin befindliche Kraftstoff im Wesentlichen direkt gekühlt werden, da das Kühlmittel unmittelbar durch die Kraftstoffpumpe strömt, insbesondere durch einen Gehäusebereich der Kraftstoffpumpe. Etwaige Wärmeübertragungsverluste können so minimiert werden.According to one aspect, the coolant channel extends through the fuel pump, for example through its housing. This ensures that the fuel pump and the fuel therein are cooled essentially directly, since the coolant flows directly through the fuel pump, in particular through a housing area of the fuel pump. Any heat transfer losses can be minimized in this way.
Gemäß einem Aspekt ist ein Kühlmittelkühler im Nachlaufkühlsystem zumindest stückweise parallel zu oder in Reihe mit dem Kühlmittelkanal vorgesehen. Hierdurch lässt sich eine besonders wirkungsvolle Kühlung erreichen, insbesondere der Kraftstoffpumpe und der zu kühlenden Bauteile. Der Kühlmittelkühler erzeugt eine noch höhere Kühlwirkung.According to one aspect, a coolant cooler is provided in the after-run cooling system at least in part parallel to or in series with the coolant channel. This makes it possible to achieve particularly effective cooling, in particular the Fuel pump and the components to be cooled. The coolant cooler produces an even higher cooling effect.
Insbesondere kann dem Nachlaufkühlsystem ein Lüfter zugeordnet sein. Der Lüfter kann dazu verwendet werden, die zusätzliche Kühlwirkung des Kühlmittelkühlers nochmals zu erhöhen.In particular, a fan can be assigned to the after-cooling system. The fan can be used to further increase the additional cooling effect of the coolant cooler.
Die Aufgabe der Erfindung wird zudem durch einen Zylinderkopf für einen Verbrennungsmotor gelöst, durch den sich ein Teil des Kühlmittelkanals eines Nachlaufkühlsystems der zuvor genannten Art erstreckt. Die Kraftstoffpumpe ist hierbei mittels einer Halterung am Zylinderkopf angebracht, wobei sich der Kühlmittelkanal in der Nähe des Bereichs befindet, in dem die Halterung für die Kraftstoffpumpe am Zylinderkopf angeordnet ist. Der Zylinderkopf umfasst somit einen Bereich des Kühlmittelkanals, sodass der Zylinderkopf zur Kühlung von zu kühlenden Bauteilen und/oder der Kraftstoffpumpe dient. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Kraftstoffpumpe in indirekter Weise gekühlt wird, da das Kühlmittel direkt im Anbindungsbereich der Kraftstoffpumpe durch den separat hiervon ausgebildeten Zylinderkopf strömt. "Indirekte Kühlung" bedeutet dabei, dass eine Wärmeübertragung von einem heißen Bauteil zur Kraftstoffpumpe verhindert ist. Ein Wechsel der Kraftstoffpumpe ist in einfacher Weise möglich, da keine Kühlmittelleitungen durch die Kraftstoffpumpe selbst laufen. Ferner ist so eine einheitliche Schnittstelle für unterschiedliche Kraftstoffpumpen geschaffen, über die die entsprechend angebundene Kraftstoffpumpe gekühlt werden kann.The object of the invention is also achieved by a cylinder head for an internal combustion engine, through which a part of the coolant channel of a post-cooling system of the aforementioned type extends. The fuel pump is attached to the cylinder head by means of a holder, the coolant channel being located in the vicinity of the area in which the holder for the fuel pump is arranged on the cylinder head. The cylinder head thus includes an area of the coolant channel, so that the cylinder head serves to cool components to be cooled and / or the fuel pump. This ensures that the fuel pump is cooled in an indirect manner, since the coolant flows directly in the connection area of the fuel pump through the cylinder head which is formed separately from it. "Indirect cooling" means that heat transfer from a hot component to the fuel pump is prevented. The fuel pump can be changed in a simple manner, since no coolant lines run through the fuel pump itself. Furthermore, a uniform interface is created for different fuel pumps, via which the correspondingly connected fuel pump can be cooled.
Ferner stellt die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Nachlaufkühlsystems der zuvor genannten Art bereit, bei dem der Betrieb der Pumpe des Nachlaufkühlsystems anhand einer ermittelten bedarfsgerechten Ansteuerung erfolgt. Hierdurch ist es möglich, die Kühlung durch das Nachlaufkühlsystem zu optimieren, da diese bedarfsgerecht erfolgt. Hierzu kann vom Nachlaufkühlsystem die jeweils größte Einzel-Kühlungsanforderung der jeweiligen zu kühlenden Komponenten erfüllt werden. Hierdurch lässt sich der vom Nachlaufkühlsystem benötigte Energieverbrauch bedarfsgerecht minimieren.Furthermore, the invention provides a method for operating an after-cooling system of the type mentioned above, in which the pump of the after-cooling system is operated on the basis of a determined, needs-based control. This makes it possible to optimize the cooling by means of the after-cooling system, since this takes place as required. For this purpose, the after-cooling system can meet the greatest individual cooling requirement of the respective components to be cooled. As a result, the energy consumption required by the after-cooling system can be minimized as required.
Ein Aspekt sieht vor, dass die Ansteuerung der Pumpe aus bekannten Größen eines Motorsteuergeräts ermittelt wird, insbesondere über eine Software zur Bestimmung der Mindest-Kühlungsanforderung des zumindest einen zu kühlenden Bauteils und der Kraftstoffpumpe. Es ist somit in einfacher Weise möglich, die bedarfsgerechte Ansteuerung der Pumpe zu realisieren, da keine zusätzlichen Werte zuvor ermittelt werden müssen.One aspect provides that the activation of the pump is determined from known variables of an engine control unit, in particular via software for determining the minimum cooling requirement of the at least one component to be cooled and the fuel pump. It is thus possible in a simple manner to control the pump as required, since no additional values need to be determined beforehand.
Ferner kann das Nachlaufkühlsystem einen Lüfter umfassen, dessen Betrieb anhand einer ermittelten Ansteuerung erfolgt. Der Lüfter hat einen Einfluss auf die Kühlleistung, weswegen eine unterschiedliche Ansteuerung des Lüfters eine entsprechend andere Kühlleistung hervorrufen kann.Furthermore, the after-cooling system can comprise a fan, the operation of which is based on a determined control. The fan has an influence on the cooling capacity, which is why different control of the fan can cause a correspondingly different cooling capacity.
Insbesondere wird die Ansteuerung des Lüfters aus bekannten Größen eines Motorsteuergeräts ermittelt, insbesondere über eine Software zur Bestimmung der Mindest-Kühlungsanforderung des zumindest einen zu kühlenden Bauteils und der Kraftstoffpumpe. Es ist somit in einfacher Weise möglich, die bedarfsgerechte Ansteuerung des Lüfters zu realisieren, da keine zusätzlichen Werte zuvor ermittelt werden müssen.In particular, the control of the fan is determined from known variables of an engine control unit, in particular via software for determining the minimum cooling requirement of the at least one component to be cooled and the fuel pump. It is thus possible in a simple manner to implement the fan control as required, since no additional values have to be determined beforehand.
Bei den bekannten Größen zur Ermittlung der Ansteuerung der Pumpe und/oder des Lüfters handelt es sich beispielsweise um Größen des aktuellen Motorbetriebs, z. B. aktuelle Kühlmitteltemperatur, aktuelle Öltemperatur, über einen bestimmten Zeitraum gemittelte aktuelle Motorleistung und/oder aktuelle Umgebungstemperatur.The known variables for determining the control of the pump and / or the fan are, for example, variables of the current engine operation, for. B. current coolant temperature, current oil temperature, current engine power averaged over a certain period of time and / or current ambient temperature.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist dem Nachlaufkühlsystem mindestens ein schaltbares Stellglied zugeordnet, das beim Betrieb des Nachlaufkühlsystems so geschaltet wird, dass eine möglichst gute Kühlwirkung für das zumindest eine zu kühlende Bauteil und/oder die Kraftstoffpumpe erzielt wird. Hiermit ist es möglich, die Kühlleistung bedarfsgerecht zu schalten.According to a further aspect, the after-cooling system is assigned at least one switchable actuator which is switched during operation of the after-cooling system in such a way that the best possible cooling effect is achieved for the at least one component to be cooled and / or the fuel pump. This makes it possible to switch the cooling capacity as required.
Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
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Figur 1 eine Perspektivansicht eines Verbrennungsmotors mit einem erfindungsgemäßen Zylinderkopf, -
Figur 2 eine Schnittdarstellung eines Teils des Verbrennungsmotors ausFigur 1 , -
Figur 3 eine schematische Übersicht eines erfindungsgemäßen Nachlaufkühlsystems bei einem Verbrennungsmotor gemäß einer ersten Ausführungsform, und -
Figur 4 eine schematische Übersicht eines erfindungsgemäßen Nachlaufkühlsystems bei einem Verbrennungsmotor gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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Figure 1 1 shows a perspective view of an internal combustion engine with a cylinder head according to the invention, -
Figure 2 a sectional view of a part of the internal combustion engineFigure 1 , -
Figure 3 2 shows a schematic overview of an after-run cooling system according to the invention in an internal combustion engine according to a first embodiment, and -
Figure 4 is a schematic overview of an after-cooling system according to the invention in an internal combustion engine according to a second embodiment.
In
Der Verbrennungsmotor 10 umfasst zudem eine Kraftstoffpumpe 16, die in der gezeigten Ausführungsform über eine Halterung 18 in Form eines Pumpenträgers am Zylinderkopf 14 befestigt ist. Bei der Kraftstoffpumpe 16 kann es sich um eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe handeln. Darüber hinaus weist der Verbrennungsmotor 10 einen Abgasturbolader 20 auf, der ein zu kühlendes Bauteil des Verbrennungsmotors 10 ist.The
Der Verbrennungsmotor 10 weist ferner ein Nachlaufkühlsystem 22 auf, mit dem unter anderem der Abgasturbolader 20 und die Kraftstoffpumpe 16 gekühlt werden, wie nachfolgend erläutert wird.The
Das Nachlaufkühlsystem 22 ist insbesondere derart ausgebildet, dass die zu kühlenden Komponenten bzw. Bauteile des Verbrennungsmotors 10 auch dann noch gekühlt werden, wenn der Verbrennungsmotor 10 heiß abgestellt wird.The after-cooling
Hierzu weist das Nachlaufkühlsystem 22 eine eigene Pumpe 24 auf, die in der gezeigten Ausführungsform als elektrische Zusatzpumpe ausgebildet ist (siehe
Der Kühlmittelkanal 26 weist dementsprechend einen Kühlmittelvorlauf 28 auf, welcher sich von der Pumpe 24 bis in den Zylinderkopf 14 erstreckt. Vom Kühlmittelvorlauf 28 abgehend verläuft der Kühlmittelkanal 26 entlang eines Bereichs 29 innerhalb des Zylinderkopfs 14, der der Halterung 18 der Kraftstoffpumpe 16 zugeordnet ist. Das durch den Kühlmittelkanal 26 strömende Kühlmittel (K), welches durch den Pfeil dargestellt ist, reduziert dabei die vom Verbrennungsmotor 10 an die Halterung 18 übertragene Wärme (W), die ebenfalls durch entsprechende Pfeile dargestellt ist. Der Wärmeeintrag des Verbrennungsmotors 10 in die Halterung 18 und die daran angebundene Kraftstoffpumpe 16 ist daher deutlich reduziert, weswegen auch der in der Kraftstoffpumpe 16 vorhandene Kraftstoff nicht so stark erhitzt wird, dass er sieden könnte.The
Nachdem das Kühlmittel durch den Zylinderkopf 14 geströmt ist, strömt das Kühlmittel in eine Abgasturbolader-Vorlaufleitung 30, welche sich in der gezeigten Ausführungsform seitlich am Motorblock 12 befindet und zu einem Eintritt 32 des Abgasturboladers 20 führt. Der Abgasturbolader 20 wird demnach durch dasselbe Kühlmittel gekühlt, welches zuvor die Kraftstoffpumpe 16 gekühlt hat.After the coolant has flowed through the
Zudem umfasst der Verbrennungsmotor 10 eine beispielweise mechanisch angetriebene Wasserpumpe 34.In addition, the
Aufgrund der vorgesehenen Pumpe 24 ist eine Nachlaufkühlung geschaffen, die auch noch aktiv ist, wenn der Verbrennungsmotor 10 bei einem Heißabstellen ausgeschaltet ist bzw. noch nachläuft. Dementsprechend wird das Kühlmittel bei einem heißabgestellten Verbrennungsmotor noch durch den Kühlmittelkanal 26 gefördert, um die Kraftstoffpumpe 16 und den Abgasturbolader 20 zu kühlen. Bei einer elektrischen Pumpe als Pumpe 24 kann die Nachlaufkühlung entsprechend unabhängig vom Betrieb des Verbrennungsmotors erfolgen.Because of the
Das zur Kühlung des Abgasturboladers 20 verwendete Kühlmittel wird somit zunächst in den Zylinderkopf 14 umgeleitet, sodass das Kühlmittel den Zylinderkopf 14 kühlt bzw. den Wärmeeintrag verringert, insbesondere in den Bereich 29, an dem die Halterung 18 mit der Kraftstoffpumpe 16 angeordnet ist. Insofern wird die Kraftstoffpumpe 16 und der darin enthaltene Kraftstoff indirekt gekühlt, wodurch wirkungsvoll verhindert wird, dass der Kraftstoff verdampft und sich Dampfblasen bilden, die zu einem schlechten Startverhalten des Verbrennungsmotors 10 führen können. Nach der Kühlung der Kraftstoffpumpe 16 wird der Abgasturbolader 20 von demselben Kühlmittel gekühlt.The coolant used to cool the
Alternativ zu der gezeigten Ausführungsform, bei der der Kühlmittelkanal 26 die Kraftstoffpumpe 16 indirekt kühlt, kann auch vorgesehen sein, dass die Kraftstoffpumpe 16 in ihrem Gehäuse eine Schnittstelle aufweist, an die der Kühlmittelkanal 26 angeschlossen werden kann, sodass der Kühlmittelkanal 26 zumindest teilweise durch die Kraftstoffpumpe 16 selbst laufen würde.As an alternative to the embodiment shown, in which the
Eine besonders wirkungsvolle Kühlung der beschriebenen Bauteile wird erreicht, wenn im Nachlaufkühlsystem 22 ein Kühlmittelkühler 40, beispielsweise in Form eines Luft-Kühlmittel-Wärmetauschers, in Reihe oder zumindest stückweise parallel zum Kühlmittelkanal 16 eingebunden ist und zumindest mit einem Teilvolumenstrom des Kühlmittels durchströmt wird (siehe
Die zusätzliche Kühlwirkung des Kühlmittelkühlers 40 auf das Kühlmittel und damit auch auf die zu kühlenden Bauteile kann beispielsweise durch den Betrieb eines, insbesondere elektrischen, Lüfters 41 nach dem Heißabstellen des Verbrennungsmotors 10 noch erhöht werden. Durch den Betrieb der Pumpe 24 wird dabei zumindest ein Teilvolumenstrom des Kühlmittels durch den Kühlmittelkühler 40 gepumpt, welches durch den Betrieb des Lüfters 41 zusätzlich gekühlt wird und damit eine wirkungsvollere Kühlung der zu kühlenden Bauteile ermöglicht, insbesondere der Kraftstoffpumpe 16 und des Abgasturboladers 20 und/oder des Zylinderkopfes 14.The additional cooling effect of the
Die Reihenfolge, in der die zu kühlenden Komponenten mit dem Kühlmittel durchströmt werden, ist hier nur beispielhaft dargestellt und kann beliebig gewählt werden. Beispielsweise kann die in den
Da keine zusätzlichen Bauteile benötigt werden, ist das Nachlaufkühlsystem 22, mit dem die Kraftstoffpumpe 16 und der Abgasturbolader 20 gekühlt werden, besonders kostengünstig ausgebildet, da lediglich auf bereits verwendete Bauteile zurückgegriffen wird, die zur Nachlaufkühlung des Abgasturboladers 20 dienen.Since no additional components are required, the after-cooling
Zudem werden keine zusätzlichen elektronischen Komponenten benötigt, da die bereits vorhandenen elektronischen Komponenten der Nachlaufkühlung des Abgasturboladers 20 lediglich angepasst werden müssen.In addition, no additional electronic components are required, since the existing electronic components only have to be adapted to the after-cooling of the
Darüber hinaus kann auf aufwendige Entlüftungsmaßnahmen bei dem Nachlaufkühlsystem 22 verzichtet werden, da die Kraftstoffpumpe 16 im eingebauten Zustand des Verbrennungsmotors 10 oberhalb der Komponenten des Nachlaufkühlsystems 22 liegt, wodurch eine Siphonbildung im Nachlaufkühlsystem 22 vermieden wird.In addition, complex venting measures can be dispensed with in the after-cooling
Des Weiteren ist bei dem Nachlaufkühlsystem 22 oder dem Zylinderkopf 14 eine zusätzliche Kühlfunktion für thermisch hochbeanspruchte Bereiche des Zylinderkopfes 14 geschaffen, beispielsweise Auslassventilstege.Furthermore, in the after-cooling
Eine besonders vorteilhafte erfindungsgemäße Umsetzung ergibt sich, wenn die Kühlung der Komponenten bedarfsgerecht erfolgt. Dabei muss vom Nachlaufkühlsystem 22 die jeweils größte Einzel-Kühlungsanforderung der jeweiligen, zu kühlenden Komponenten erfüllt werden.A particularly advantageous implementation according to the invention is obtained if the components are cooled as required. The after-cooling
Eine solche Einzel-Kühlungsanforderung besteht beispielsweise aus der Kombination einer Ansteuer-Dauer und einer Ansteuer-Intensität, z. B. zur Variation des geförderten Kühlmittel-Volumenstroms, der Pumpe 24, einer Ansteuer-Dauer und Ansteuer-Intensität, z. B. zur Variation der Drehzahl, eines Lüfters 41 sowie einer Ansteuer-Dauer und einem Ansteuer-Signal von eventuell weiteren schaltbaren Komponenten im Nachlaufkühlsystem 22, beispielsweise eines elektrisch geschalteten Stellglieds 42 (siehe
Die Ermittlung der Einzel-Kühlungsanforderung einer Komponente kann z. B. über ein empirisches oder physikalisches Modell, beispielsweise in Form eines Modells der maximalen Temperatur der Komponente für den Zeitbereich nach einem möglichen Abstellen des Verbrennungsmotors 10 erfolgen, welches im Motorsteuergerät hinterlegt ist.The determination of the individual cooling requirement of a component can, for. B. an empirical or physical model, for example in the form of a model of the maximum temperature of the component for the time range after a possible shutdown of the
Beispielsweise kann aus Größen des aktuellen Motorbetriebs, z. B. aktuelle Kühlmitteltemperatur, aktuelle Öltemperatur, über einen bestimmten Zeitraum gemittelte aktuelle Motorleistung, aktuelle Umgebungstemperatur usw., die Notwendigkeit und die Größe einer Einzel-Kühlungsanforderung beispielsweise der Kraftstoffpumpe 16 oder des Abgasturboladers 20 ermittelt werden.For example, from sizes of the current engine operation, e.g. B. current coolant temperature, current oil temperature, averaged over a certain period of time current engine power, current ambient temperature, etc., the need and the size of an individual cooling request, for example, the
Wenn sich daraus die Notwendigkeit der Nachlaufkühlung mindestens einer Komponente ergibt, wird beim Abstellen des Verbrennungsmotors 10 das Nachlaufkühlsystem 22 aktiviert und entsprechend der größten Einzel-Kühlungsanforderung aller zu kühlenden Komponenten bedarfsgerecht betrieben.If this results in the need for post-cooling of at least one component, the
Dadurch lässt sich der vom Nachlaufkühlsystem 22 benötigte Energieverbrauch entsprechend minimieren.As a result, the energy consumption required by the after-cooling
Somit sind in einfacher Weise ein Nachlaufkühlsystem 22 sowie ein Zylinderkopf 14 geschaffen, mit denen eine aktive Kühlung der Kraftstoffpumpe 16 effizient und kostengünstig gewährleistet werden kann.A follow-up
Beispielsweise kann aus Größen des aktuellen Motorbetriebs, z. B. aktuelle Kühlmitteltemperatur, aktuelle Öltemperatur, über einen bestimmten Zeitraum gemittelte aktuelle Motorleistung, aktuelle Umgebungstemperatur usw., die Notwendigkeit und die Größe einer Einzel-Kühlungsanforderung beispielsweise der Kraftstoffpumpe 16 oder des Abgasturboladers 20 ermittelt werden.For example, from sizes of the current engine operation, e.g. B. current coolant temperature, current oil temperature, averaged over a certain period of time current engine power, current ambient temperature, etc., the need and the size of an individual cooling request, for example, the
Wenn sich daraus die Notwendigkeit der Nachlaufkühlung mindestens einer Komponente ergibt, wird beim Abstellen des Verbrennungsmotors 10 das Nachlaufkühlsystem 22 aktiviert und entsprechend der größten Einzel-Kühlungsanforderung aller zu kühlenden Komponenten bedarfsgerecht betrieben.If this results in the need for post-cooling of at least one component, the
Dadurch lässt sich der vom Nachlaufkühlsystem 22 benötigte Energieverbrauch entsprechend minimieren.As a result, the energy consumption required by the after-cooling
Somit sind in einfacher Weise ein Nachlaufkühlsystem 22 sowie ein Zylinderkopf 14 geschaffen, mit denen eine aktive Kühlung der Kraftstoffpumpe 16 effizient und kostengünstig gewährleistet werden kann.A follow-up
Claims (12)
- An engine-off cooling system (22), with a pump (24), a coolant duct (26) for a coolant and at least one component which is to be cooled, wherein the coolant duct (26) is associated with a fuel pump (16), characterised in that the coolant duct (26) extends through a holding means (18) of the fuel pump (16).
- An engine-off cooling system (22) according to Claim 1, characterised in that the component which is to be cooled is an exhaust turbocharger (20).
- An engine-off cooling system (22) according to Claim 1 or Claim 2, characterised in that the component which is to be cooled is a cylinder head (14).
- An engine-off cooling system (22) according to one of the preceding claims, characterised in that the coolant duct (26) extends through the fuel pump (16).
- An engine-off cooling system (22) according to one of the preceding claims, characterised in that a coolant cooler (40) is provided in the engine-off cooling system (22) at least piece-wise parallel to or in series with the coolant duct (26).
- An engine-off cooling system (22) according to one of the preceding claims, characterised in that a fan (41) is associated with the engine-off cooling system (22).
- A cylinder head assembly with a engine-off cooling system according to one of the preceding claims (14) for an internal combustion engine (10), wherein a coolant duct of the engine-off cooling system extends through the cylinder head assembly, characterised in that the fuel pump (16) is attached to the cylinder head (14) by means of the holding means (18) and in that the coolant duct (26) is located in the vicinity of the region in which the holding means (18) for the fuel pump (16) is connected to the cylinder head (14).
- A method for operating an engine-off cooling system (22) according to one of Claims 1 to 6, wherein the operation of the pump (24) of the engine-off cooling system (22) takes place using an ascertained control.
- A method according to Claim 8, characterised in that the control of the pump (24) is ascertained from known variables of an engine control unit, especially by way of software for determining the minimum cooling requirement of the at least one component which is to be cooled and the fuel pump (16).
- A method according to Claim 8 or Claim 9, characterised in that the engine-off cooling system (22) comprises a fan (41), the operation of which takes place using an ascertained control which is tailored to meet requirements.
- A method according to Claim 10, characterised in that the control of the fan (41) is ascertained from known variables of an engine control unit, especially by way of software for determining the minimum cooling requirement of the at least one component which is to be cooled and the fuel pump (16).
- A method according to one of Claims 8 to 11, characterised in that at least one switchable actuating element (42) is associated with the engine-off cooling system (22), which element is switched during operation of the engine-off cooling system (22) such that as good as possible a cooling action for the at least one component which is to be cooled and/or the fuel pump (16) is achieved.
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