DE10014555C2 - Steuervorrichtung für den Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Steuervorrichtung für den Kühlkreislauf einer BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für den
Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine mit zwei je
weils von einem Kühlwasserteilstrom durchflossenen
Zylinderbänken, insbesondere für einen V-Motor gemäß
dem Anspruch 1.
Aus der DE 44 16 039 C1 ist ein Regelventil bekannt,
bei welchem mittels eines als Drehschieber ausgebilde
ten Ventilkörpers ein Zulauf wahlweise mit bis zu drei
Abläufen verbunden werden kann. Diese Steuervorrich
tung wird in einem Kühlkreislauf einer Brennkraftma
schine eingesetzt. Ein zylindrisches Ventilgehäuse, in
dem der Drehschieber als Steuereinrichtung mit Durch
gangsöffnungen und Sperrwand angeordnet ist, weist
dabei in der Umfangswand eine Zulauföffnung für den
von der Brennkraftmaschine kommenden Kühlwasserstrom,
eine Kurzschlußöffnung für einen Kurzschlußkreislauf,
eine Kühleröffnung für einen Kühlwasserkreislauf zu
einem Kühler und eine Öffnung für den Heizkreislauf
auf. Die Winkelpositionen der Öffnungen in der Um
fangswand des Ventilgehäuses sind so gewählt, daß sich
neben verschiedenen Öffnungspositionen auch eine
Sperrstellung für die Zulauföffnung ergibt. Da ledig
lich ein Zulauf vorgesehen ist, ist es mit dieser be
kannten Steuervorrichtung in der gezeigten Ausführung
jedoch nicht möglich, zwei von einer Brennkraftmaschi
ne ausgehende Kühlwasserteilströme zu regeln.
Die DE 198 09 124 A1 beschreibt eine Steuervorrichtung
für den Kühl- und Heizungskreislauf einer Brennkraft
maschine, bei welcher ebenfalls in einem Ventilgehäuse
ein Drehschieber angeordnet ist. Ein Zulauf in das
Ventilgehäuse erfolgt dabei in axialer Richtung, wo
hingegen die Abläufe radial abzweigen.
Dieser axial einmündende Zulauf mag zwar für bestimmte
Ausführungen von Brennkraftmaschinen durchaus anwend
bar sein und entsprechende Vorteile mit sich bringen,
es kommt hierdurch jedoch in axialer Richtung zu teil
weise großen Bauraumproblemen, die den praktischen
Einsatz der beschriebenen Vorrichtung häufig nicht
erlauben.
Wird, wie aus dem allgemeinen Stand der Technik be
kannt, bei der Steuerung zweier Kühlwasserteilströme
die Zusammenführung dieser Teilströme vor der eigent
lichen Steuervorrichtung durchgeführt, so ergeben sich
daraus meist Bauraumprobleme.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Steuervor
richtung für den Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschi
ne mit zwei jeweils von einem Kühlwasserteilstrom
durchflossenen Zylinderbänken zu schaffen, welche ei
nen sehr geringen Bauraum beansprucht und bei welcher
eine Position eingestellt werden kann, in der die bei
den Kühlwasserteilströme vollständig abgeschlossen
sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in An
spruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Dadurch, daß erfindungsgemäß die beiden Zulauföffnun
gen sowie die beiden Ablauföffnungen jeweils in der
Umfangswand des Ventilgehäuses, also radial, angeord
net sind, ergibt sich ein sehr geringer Bauraum für
die erfindungsgemäße Steuervorrichtung, wodurch diese
bei vielen verschiedenen Brennkraftmaschinen mit zwei
Kühlwasserteilströmen eingesetzt werden kann. Die er
findungsgemäße Steuervorrichtung ist besonders gut für
Brennkraftmaschinen in V-Bauweise geeignet, da sie die
hierfür erforderlichen beiden Zulauföffnungen besitzt,
ohne die die bei solchen Brennkraftmaschinen vorhande
nen zwei Kühlwasserteilströme in einem separaten Ge
häuse zusammengeleitet werden müßten.
Erfindungsgemäß kann die in dem Ventilgehäuse angeord
nete Steuereinrichtung neben verschiedenen Öffnungspo
sitionen auch eine Sperrstellung für die beiden Zu
lauföffnungen einnehmen, in der kein Kühlwasser aus
der Brennkraftmaschine in das Ventilgehäuse strömt und
eine Wärmemengenregelung möglich ist. Vorteilhaft ist
des weiteren die erfindungsgemäße Zusammenführung der
beiden Kühlwasserteilströme und deren Steuerung in
einem Gehäuse.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der
Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Nach
folgend werden anhand der Zeichnungen prinzipmäßig
dargestellte Ausführungsbeispiele gezeigt.
Es zeigt:
Fig. 1 die Anordnung der Steuervorrichtung in einem
Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine;
Fig. 2 eine erste Ausführungsform der Steuervorrich
tung in einer ersten Position;
Fig. 3 die Steuervorrichtung aus Fig. 2 in einer
zweiten Position;
Fig. 4 die Steuervorrichtung aus Fig. 2 in einer
dritten Position;
Fig. 5 die Steuervorrichtung aus Fig. 2 in einer
vierten Position;
Fig. 6 eine zweite Ausführungsform der Steuervor
richtung in einer Position gemäß Fig. 2;
Fig. 7 die Steuervorrichtung aus Fig. 6 in einer Po
sition gemäß Fig. 3;
Fig. 8 die Steuervorrichtung aus Fig. 6 in einer Po
sition gemäß Fig. 4;
Fig. 9 die Steuervorrichtung aus Fig. 6 in einer Po
sition gemäß Fig. 5; und
Fig. 10 einen Schnitt nach der Linie X-X aus Fig. 7.
Die schematische Darstellung gemäß Fig. 1 zeigt eine
Brennkraftmaschine 1 in V-Bauweise mit zwei Zylinder
bänken 2 und 3, in denen sich in an sich bekannter
Weise Brennräume 4 befinden. Die Brennkraftmaschine 1
ist mit einem ebenfalls an sich bekannten Kühlkreis
lauf 5 versehen, in welchen ein Kühler 6 und eine Was
serpumpe 7 integriert sind.
Die Wasserpumpe 7 pumpt über Leitungen 8 und 9 Kühl
wasser zu den Zylinderbänken 2 und 3 der Brennkraftma
schine 1, die nicht dargestellte Zylinderköpfe umfas
sen.
Des weiteren ist eine Steuervorrichtung 10 für den
Kühlkreislauf 5 vorgesehen, in welchen von der Zylin
derbank 2 und 3 ausgehende Leitungen 11 und 12 münden.
Die beiden Leitungen 11 und 12 stellen die Verbindung
von zwei separaten Kühlwasserteilströmen aus den Zy
linderbänken 2 und 3 mit dem restlichen Kühlkreislauf
5 dar. Zusätzlich verlaufen von der Steuervorrichtung
10 eine Leitung 13 zu der Wasserpumpe 7 und eine Lei
tung 14 zu dem Kühler 6. Schließlich ist noch der Küh
ler 6 mit der Wasserpumpe 7 über eine weitere Leitung
15 verbunden. Die Leitungen 8, 9, 11, 12, 13, 14 und
15 bilden somit den Kühlkreislauf 5 für die Brenn
kraftmaschine 1. Selbstverständlich kann auch ein Hei
zungskreislauf für die Brennkraftmaschine 1 vorgesehen
sein, auf diesen wird jedoch im folgenden nicht näher
eingegangen.
Die Steuervorrichtung 10, welche in der Lage ist, die
Strömung innerhalb des Kühlkreislaufes 5 zu beeinflus
sen, ist in den Fig. 2 bis 5 näher dargestellt. Sie
weist ein Ventilgehäuse 16 auf, welches mit einer zy
lindrischen Kammer 17 versehen ist, in der eine Steu
ereinrichtung 18, in diesem Fall als ebenfalls zylind
rischer Drehschieber 18a ausgebildet, angeordnet ist.
In der Umfangswand des Ventilgehäuses 16 befinden sich
zwei Zulauföffnungen 19 und 20, von denen die eine
Zulauföffnung 19 in nicht dargestellter Art und Weise
mit der Leitung 11 aus der ersten Zylinderbank 2 und
die andere Zulauföffnung 20 in ebenfalls nicht darge
stellter Art und Weise mit der Leitung 12 aus der
zweiten Zylinderbank 3 verbunden ist.
In der Umfangswand des Ventilgehäuses 16 sind des wei
teren eine Kurzschlußöffnung 21, an welche die Leitung
13 zu der Wasserpumpe 7 angeschlossen ist, und eine
Kühleröffnung 22 angeordnet, welche mit der Leitung 14
zu dem Kühler 6 verbunden ist. Die eine Zulauföffnung
19 ist wenigstens annähernd gegenüberliegend der ande
ren Zulauföffnung 20 angeordnet und es befindet sich
jeweils zwischen den beiden Zulauföffnungen 19 und 20
auf der einen Seite die Kurzschlußöffnung 21 und auf
der anderen Seite die Kühleröffnung 22.
Des weiteren ist erkennbar, daß die Kurzschlußöffnung
21 einen kleineren Querschnitt als die Kühleröffnung
22 aufweist und daß die eine Zulauföffnung 20 gegen
über der anderen Zulauföffnung 19 über 180° - im vor
liegenden Fall beträgt der Winkel ca. 190° - hinaus in
Richtung auf die Kurzschlußöffnung 21 geneigt ist.
Diese asymmetrische Anordnung der beiden Zulauföffnun
gen 19 und 20 könnte umgekehrt werden, wenn die Küh
leröffnung 22 einen kleineren Querschnitt als die
Kurzschlußöffnung 21 aufweisen würde, was im vorlie
genden Fall aus wärmetechnischen Gründen jedoch nicht
sinnvoll wäre. Selbstverständlich wäre es auch mög
lich, daß die Kurzschlußöffnung 21 und die Kühleröff
nung 22 gleich groß sind. In der vorliegenden Ausfüh
rungsform beträgt der Winkel zwischen der Zulauföff
nung 19 und der Kühleröffnung 22 ca. 120°, zwischen
der Zulauföffnung 19 und der Kurzschlußöffnung 21 ca.
240°; jeweils im Uhrzeigersinn gemessen.
Um die Zulauföffnungen 19 und 20 sowie die Kurzschlu
ßöffnung 21 und die Kühleröffnung 22 öffnen und
schließen zu können, ist die Steuereinrichtung 18 an
ihrem Umfang mit Durchgangsöffnungen 23 und Sperrwän
den 24 versehen. Es sind jeweils zwei Durchgangsöff
nungen 23 und zwei Sperrwände 24 vorgesehen, die je
weils einander gegenüberliegen. Je nach Winkelstellung
der Steuereinrichtung 18 können also die Öffnungen 19,
20, 21 und 22 gesperrt oder geöffnet sein, wie im fol
genden deutlicher wird.
In der in Fig. 2 dargestellten Position der Steuerein
richtung 18 schließt eine der Sperrwände 24 die Küh
leröffnung 22, wohingegen eine der Durchgangsöffnungen
23 die Kurzschlußöffnung 21 freigibt. Da auch die Zu
lauföffnungen 19 und 20 freigegeben sind, wird von
denselben lediglich die Kurzschlußöffnung 21 versorgt,
so daß das aus den Zylinderbänken 2 und 3 über die
Leitungen 11 und 12 in die Steuervorrichtung 10 gelan
gende Kühlwasser über die Leitung 13, die Wasserpumpe
7 und die Leitungen 8 bzw. 9 wieder den Zylinderbänken
2 bzw. 3 zugeführt wird. Die andere Sperrwand 24 nimmt
an einer von zwei beiderseits der Zulauföffnung 19
angeordneten Wandteilen des Ventilgehäuses 16 eine
Rastposition ein. Da das Kühlwasser in dieser Position
also nicht durch den Kühler 6 strömt, ist eine schnel
le Erwärmung der Brennkraftmaschine gegeben, was ins
besondere in der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine
1 erwünscht ist. Die ausschließliche Strömung des
Kühlwassers über die Kurzschlußöffnung 21 wird auch
als Kurzschlußkreislauf bezeichnet.
Fig. 3 zeigt diejenige Position der Steuereinrichtung
18, in der sowohl die Kurzschlußöffnung 21 als auch
die Kühleröffnung 22 für das über die Zulauföffnungen
19 und 20 in die Kammer 17 einströmende Kühlwasser
zugänglich sind. Hier kann durch Einnehmen einer be
stimmten Winkelposition durch die Steuereinrichtung 18
die dem Kühlerkreislauf bzw. dem Kurzschlußkreislauf
zugeführte Kühlwassermenge verhältnismäßig genau ein
gestellt werden.
In Fig. 4 ist durch eine der Sperrwände 24 die
Kurzschlußöffnung 21 verschlossen, wohingegen die an
dere Sperrwand 24 die Kühleröffnung 22 vollständig
freigegeben hat, indem sie eine Rastposition an dem
Ventilgehäuse 16 einnimmt. Diese einen sogenannten
Kühlerkreislauf des Kühlmittels ermöglichende Position
der Steuereinrichtung 18 ist dann sinnvoll, wenn sich
das Kühlwasser ausreichend erhitzt hat und es zur Küh
lung dem Kühler 6 zugeführt werden soll.
Eine Position, in der beide Zulauföffnungen 19 und 20
durch die Sperrwände 24 vollständig geschlossen sind,
zeigt Fig. 5. Dadurch wird es möglich, die Kühlwasser
strömung vollständig zu unterbinden, so daß eine ra
sche Aufheizung des Kühlwassers bei kalter Brennkraft
maschine 1 erfolgen kann.
Es ist erkennbar, daß immer dann, wenn entweder die
Kurzschlußöffnung 21 oder die Kühleröffnung 22 kom
plett freigegeben werden soll, sich eine der beiden
Sperrwände 24 in einem Bereich der Umfangswand 16 be
findet, in welcher sie nicht in eine der Öffnungen 19,
20, 21 oder 22 ragt. Hierfür weisen die beiderseits
der Zulauföffnung 19 angeordneten Wandteile des Ven
tilgehäuses 16 Umfangslängen auf, die wenigstens annä
hernd den Umfangslängen der Sperrwände 24 entsprechen,
und bilden somit Rastbereiche für die Sperrwände 24.
Zugleich sind jedoch die Querschnittsgröße und somit
auch die Umfangslängen der Sperrwände 24 derart ge
wählt, daß sie wenigstens den Querschnitten bzw. Um
fangslängen der Zulauföffnungen 19 und 20 entsprechen.
Bei einer gemeinsamen Betrachtung der Fig. 2, 3, 4
und 5 ist erkennbar, daß die Steuereinrichtung 18 zum
Einnehmen der beschriebenen Positionen im Gegenuhrzei
gersinn verdreht wurde, und zwar von der ersten Posi
tion zur zweiten Position um einen Winkel, der ca.
35° beträgt, von der ersten zur dritten Position um
einen Winkel von ca. 65° und von der ersten zur
vierten Position um einen Winkel, der ca. 118° be
trägt.
Die Fig. 6 bis 9 zeigen eine alternative Ausfüh
rungsform der Steuereinrichtung 18 für die Steuervor
richtung 10, nämlich in der Form einer Drehwalze 18b.
Die Positionen der Drehwalze 18b in den Fig. 6 bis
9 entsprechen dabei den jeweiligen Positionen der
Fig. 2 bis 5. Die Drehwalze 18b ist im Prinzip als
massiver, zylindrischer Körper ausgebildet, der in der
Kammer 17 angeordnet ist und in seinem Inneren Bohrun
gen 25, 26 und 27 aufweist, welche die Drehwalze 18b
durchdringen. Wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß der
Fig. 2 bis 5 weist auch die Drehwalze 18b dieselben
Durchgangsöffnungen 23 und Sperrwände 24 auf und die
einzelnen Positionen der Drehwalze 18b stimmen mit
denjenigen des Drehschiebers 18a überein. Zwischen den
Bohrungen 25 und 26 befindet sich darüber hinaus ein
Leitelement 28 für die Kühlwasserströmung sowie zur
Trennung der Bohrungen 25 und 26 voneinander.
Es wird deutlich, daß die Bohrung 25 und die Bohrung
27 in der Drehwalze 18b in der Position gemäß Fig. 6
dazu dienen, das Kühlwasser von den Zulauföffnungen 19
und 20 zu der Kurzschlußöffnung 21 zu leiten. Gleich
zeitig leiten die Bohrungen 26 und 27 bei der Position
gemäß Fig. 8 das Kühlwasser von den Zulauföffnungen 19
und 20 zu der Kühleröffnung 22.
In Fig. 10 ist ein Schnitt durch die Steuervorrichtung
10 dargestellt, aus der erkennbar ist, daß die Dreh
walze 18b an einer Drehachse 29 aufgehängt und über
eine Lagereinrichtung 30 in einem Deckel 31 gelagert
ist. Die Drehachse 29 kann in bekannter Weise durch
einen nicht dargestellten Elektromotor, z. B. einen
Schrittmotor, angetrieben werden. Auf der der Drehach
se 29 gegenüberliegenden Seite ist die Drehwalze 18b
über einen Zapfen 32 in einer Ausnehmung 33 des Ven
tilgehäuses 16 gelagert. Des weiteren geht aus Fig. 10
hervor, daß die Steuervorrichtung 10 an beiden Stirn
seiten abgeschlossen ist.
Claims (10)
1. Steuervorrichtung (10) für den Kühlkreislauf ei
ner Brennkraftmaschine (1) mit zwei jeweils von
einem Kühlwasserteilstrom durchflossenen Zylin
derbänken (2, 3), insbesondere für einen V-Motor, mit
folgenden Merkmalen:
- 1. 1.1 einer in einem Ventilgehäuse (16) drehbar angeordneten Steuereinrichtung (18), die mit Durchgangsöffnungen (23) und Sperrwänden (24) versehen ist,
- 2. 1.2 zwei in der Umfangswand des Ventilgehäuses (16) angeordneten Zulauföffnungen (19, 20) für die beiden von den Zylinderbänken (2, 3) ausgehenden Kühlwasserteilströme,
- 3. 1.3 einer in der Umfangswand des Ventilgehäuses (16) angeordneten Kurzschlußöffnung (21) für einen Kurzschlußkreislauf durch die beiden Zylinderbänke (2, 3),
- 4. 1.4 einer in der Umfangswand des Ventilgehäuses (16) angeordneten Kühleröffnung (22) für ei nen Kühlwasserkreislauf zu einem Kühler (6),
- 5. 1.5 die Winkelpositionen der beiden Zulauföff nungen (19, 20), der Kurzschlußöffnung (21) und der Kühleröffnung (22) in der Umfangs wand des Ventilgehäuses (16) sind so ge wählt, daß sich neben verschiedenen Öff nungspositionen auch eine Sperrstellung für die beiden Zulauföffnungen (19, 20) ergibt.
2. Steuervorrichtung (10) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die beiden Zulauföffnungen (19, 20) wenigstens an
nähernd gegenüberliegend angeordnet sind und sich
jeweils zwischen den beiden Zulauföffnungen
(19, 20) die Kurzschlußöffnung (21) auf einer Sei
te und die Kühleröffnung (22) auf der anderen
Seite befinden.
3. Steuervorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Sperrwände (24) der Steuereinrichtung (18)
Querschnittsgrößen aufweisen, die wenigstens den
Querschnitten der Zulauföffnungen (19, 20) ent
sprechen.
4. Steuervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1
bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
die beiderseits einer Zulauföffnung (19) angeord
neten Wandteile des Ventilgehäuses (16) Umfangs
längen aufweisen, die wenigstens annähernd den
Umfangslängen der Sperrwände (24) der Steuerein
richtung (18) entsprechen.
5. Steuervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 2
bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
die beiden Zulauföffnungen (19, 20) asymmetrisch
angeordnet sind.
6. Steuervorrichtung (10) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kurzschlußöffnung (21) und die Kühleröffnung
(22) unterschiedliche Querschnitte aufweisen, wo
bei eine der beiden Zulauföffnungen (20) gegen
über der anderen Zulauföffnung (19) über 180°
hinaus in Richtung auf die Öffnung (21, 22) mit
dem kleineren Querschnitt geneigt ist.
7. Steuervorrichtung (10) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kurzschlußöffnung (21) einen kleineren Quer
schnitt als die Kühleröffnung (22) aufweist.
8. Steuervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1
bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuereinrichtung (18) als Drehschieber (18a)
ausgebildet ist.
9. Steuervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1
bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuereinrichtung (18) als Drehwalze (18b)
ausgebildet ist, die in ihrem Inneren mit wenigs
tens einem Leitelement (28) für die Kühlwasser
teilströme versehen ist.
10. Steuervorrichtung (10) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Drehwalze (18b) Bohrungen (25, 26, 27) aufweist,
welche dieselbe durchdringen.
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2000
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