DE10055987B4

DE10055987B4 - Elektronisch gesteuerter oder geregelter Thermostat

Info

Publication number: DE10055987B4
Application number: DE10055987A
Authority: DE
Inventors: Joseph Fishman; Eli Elkayam
Original assignee: FISHMAN THERMO TECHNOLOGIES Ltd
Current assignee: FISHMAN THERMO TECHNOLOGIES LTD., IL
Priority date: 2000-11-06
Filing date: 2000-11-11
Publication date: 2012-01-26
Anticipated expiration: 2020-11-12
Also published as: DE10055987A1; US6598565B2; CA2325168A1; DE10055987B8; US20020053325A1

Abstract

Vorrichtung zum Regeln einer Temperatur eines Motors durch Steuern eines Stroms eines flüssigen Motorkühlmittels, wobei die Vorrichtung folgendes umfasst: einen Thermostat (50), der einen ausfahrbaren Kolben (60) und ein auf Temperatur ansprechendes Ventil (56) aufweist, welches den Strom des flüssigen Kühlmittels zu einem Kühler sperrt oder freigibt, wobei der Thermostat (50) einen ersten Aktivierungs-Temperaturbereich aufweist; einen thermisch aktivierten Betätiger (36, 38, 40), der mit dem Ventil (56) in Wirkverbindung steht, wobei der Betätiger einen zweiten Aktivierungs-Temperaturbereich oberhalb des ersten Aktivierungs-Temperaturbereichs aufweist und wobei die Wirkverbindung so ausgebildet ist, dass der Betätiger (36, 38, 40) das Ventil (56) unabhängig von dem Kolben (60) positionieren kann; und eine Quelle elektrothermischer Energie (110) zum Aktivieren des Betätigers derart, dass das auf Temperatur ansprechende Ventil (56) den Strom des flüssigen Kühlmittels auf Anforderung freigibt.

Description

BEREICH DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Verbrennungskraftmaschinen oder Motoren mit innerer Verbrennung und betrifft im besonderen die Kühlsysteme, die dazu verwendet werden, die durch derartige Verbrennungskraftmaschinen oder -motoren erzeugte Wärme zu kontrollieren. Im einzelnen betrifft die Erfindung Thermostate, die dazu verwendet werden, den Fluß des Kühlmittels zwischen einem Motor und einem Wärmetauscher, so etwa einem Kühler, zu steuern oder zu regeln.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Verwendung von Thermostaten zum Steuern oder Regeln des Kühlmittelumlaufs in Verbrennungskraftmaschinen oder Motoren mit innerer Verbrennung ist bekannt und weitverbreitet. In der Vergangenheit sind die Thermostate als Ventile konzipiert worden, die in das Kühlmittel in zum Beispiel einem Kühlmittelkanal eingetaucht sind. In der gebräuchlichsten Ausführung umfassen die Ventile ein Ventilelement, welches sich über den Kanal erstreckt und gegen einen Ventilsitz anliegt. In der Geschlossen-Stellung wird das Ventil demnach den Kühlmittelfluß – beispielsweise zu dem Kühler – im wesentlichen sperren und so das Kühlmittel durch den Motor rezirkulieren und sich schneller aufheizen lassen.
Typisch umfassen derartige Ventile einen geschlossenen Körper, der ein thermisch expandierbares Material enthält, so etwa Wachs. Es ist ein Kolben vorgesehen, der sich bei Ausdehnung des Wachses infolge der höheren Kühlmitteltemperaturen auswärts verschiebt. Der Kolben hebt das Ventil von dem Ventilsitz ab, um so das Kühlmittel durch einen Wärmetauscher, beispielsweise einen Kühler, zirkulieren zu lassen. Dadurch wird die Temperatur des Kühlmittels gesenkt und Wärme von dem Motor abgeführt. Es ist eine Feder vorgesehen, die das Ventil in eine Geschlossen-Stellung drängt, so daß in einem Ruhe- oder abgekühlten Zustand das Ventil geschlossen ist. Beim erstmaligen Anlassen eines Motors wird das Ventil also geschlossen sein, so daß der Motor seine optimale Betriebstemperatur schneller erreichen kann.
Bislang hat man Thermostate so ausgeführt, daß sie dem Motor erlauben, über die Zeit bei einer konstanten optimalen Temperatur zu laufen. Der Thermostat bewerkstelligt dies durch Öffnen eines Ventils in dem Kühlsystem, wenn die Motortemperatur und damit die Temperatur des flüssigen Kühlmittels ansteigen. Das Öffnen des Ventils erlaubt mehr Durchfluß zu einem Wärmetauscher, so etwa zu einem Kühler, wodurch mehr Wärme dissipiert und dadurch wiederum die Motortemperatur gesenkt werden kann. Mit abnehmender Motortemperatur und damit auch abnehmender Kühlmitteltemperatur schließt das Ventil, wodurch die dissipierte Wärmemenge verringert und wieder eine optimale Betriebstemperatur gehalten wird.
Derartige Thermostats nach dem Stand der Technik sind wirksam, einfach und zuverlässig, leiden aber unter einer Reihe von Nachteilen. Ein Nachteil liegt darin, daß der Thermostat den Motorenkonstrukteur im wesentlichen dazu zwingt, eine einzige optimale Motortemperatur festzulegen. In der Praxis ist es aber bekanntlich so, daß die Motorbetriebstemperatur Einfluß auf das Motorverhalten nimmt. Im einzelnen erzeugt ein heiser laufender Motor weniger Emissionen, indem er eine vollständigere Verbrennung erlaubt, was wiederum zu einer Kraftstoffverbrauchsverbesserung führt. Ein heißer laufender Motor wird weniger Leistung abgeben, wohingegen ein kühler laufender Motor mehr Leistung abgibt. Eine einzige optimale Motortemperatur ist also immer ein Kompromiß zwischen Leistung und Emission.
Ein weiterer Nachteil ist, daß Thermostate langsam ansprechend sind. Die Kühlmitteltemperaturänderung geht im wesentlichen allmählich vonstatten, und weil die Änderung der Kühlmitteltemperatur die Bewegung des Kolbens steuert, öffnet sich das Ventil nur langsam. Im wesentlichen ist es so, daß die Antwort des Thermostats der Anforderung des Motors nachhinkt und so als gedämpftes System wirkt. So kann zum Beispiel der Thermostat im Winter, bei sehr kaltem Motorstart, 12 Minuten zum Ansprechen benötigen und etwa 5 Minuten im Sommer, wenn die Motorstarttemperatur höher ist. Scharfe Änderungen der Motortemperatur, die in Erscheinung treten und dann schnell zurückgehen, kann der Thermostat nicht gut handhaben. Indes können derartige scharfe Änderungen durchaus entstehen, so etwa beim Beschleunigen aus dem Stillstand, beim Beschleunigen zum Überholen oder bei Fahrten auf Steigungsstrecken. Es hat deshalb Bestrebungen gegeben, einen Thermostaten zu entwickeln, der auf Anforderung anspricht statt einfach der Kühlmitteltemperatur zu folgen. Selbstverständlich muss der Thermostat weiterhin zuverlässig auf Kühlmitteltemperaturänderungen in der Weise ansprechen, dass ein Überhitzen vermieden wird.
Es wurden verschiedene Hebel und Betätigungseinrichtungen vorgeschlagen, um Ventilelemente auf Anforderung öffnen und schließen zu können; diese sind jedoch mit verschiedenen Nachteilen behaftet. Erstens sind sie relativ teuer. Zweitens gehen sie mit komplizierten, bewegten Teilen einher, die mit der Zeit versagen können. Ein Versagen des Systems könnte zu Überhitzung und Ausfall des Motors führen, was nicht hinnehmbar ist. Elektromechanische Systeme, sind also für die unter der Motorhaube herrschenden Bedingungen ungeeignet.
Das US-Patent Nr. 4 890 790 und das damit zusammenhängende Patent Nr. 4 961 530 offenbaren eine bessere thermomechanische Lösung mit einem Thermostaten, der ein besseres Ansprechvermögen aufweist als ein Thermostat, der darauf beschränkt ist, allein auf die Kühlmitteltemperatur anzusprechen. Dieses Patent lehrt einen ersten Thermostaten 40, der sich in der üblichen Lage innerhalb eines Kühlmittelkanals befindet, und weiter eine zweite, thermostatähnliche Einrichtung 52 (thermischer Motor genannt), die sich außerhalb des Kanals befindet und gegen den Kanal isoliert ist. Die Einrichtung 52 umfaßt das gleiche Element wie ein Thermostat der zuvor beschriebenen Art, nämlich einen geschlossenen Körper, ein thermisch expandierbares Material innerhalb des Körpers und einen Kolben, der in Abhängigkeit von einem Temperaturanstieg in dem thermisch expandierbaren Material ausgefahren werden kann. Anstatt daß die Kühlmitteltemperatur den Grad der Ausdehnung bestimmt, umfaßt die Einrichtung 52 aber einen kleinen elektrischen Heizer innerhalb des geschlossenen Körpers, der dazu verwendet werden kann, das ausdehnbare Material zu erwärmen, um so wiederum das Ausfahren eines Kolbens zu bewirken. Die Kolben der Einrichtung 52 und des regulären Thermostats sind koaxial gehalten, so daß, wenn der elektrisch beeinflußte Kolben ausfährt, das Ventil des Thermostats vom Ventilsitz abgehoben wird. Die Patente lehren, daß auf diese Weise das Ventil in Abhängigkeit von Motorparametern wie Last oder dergleichen, die mit anderen Sensoren gemessen werden, geöffnet werden kann und das Kühlmittel zirkulieren gelassen werden kann, bevor sich die Wärme in dem Motor staut. Diese Befähigung, das Öffnen des Ventils zu beeinflussen, soll Kundenbeschwerden über Motorüberhitzung praktisch ausschließen, verbessert den Kraftstoffverbrauch und senkt die Emissionen.
Auch wenn in mancher Hinsicht eine annehmbare Lösung, so ist diese Vorrichtung nach dem Stand der Technik doch immer noch mit zahlreichen Nachteilen behaftet und hat keine weit verbreitete Akzeptanz gefunden. So ragt zum Beispiel der thermische Motor 52, zwar vom Kühlmittel isoliert, aber dennoch etwas exponiert in den Bereich unter der Motorhaube hinein. Die Lufttemperatur der Umgebung unter der Motorhaube kann, je nach Außentemperatur, in weiten Grenzen variieren und kann zudem recht hoch werden, wenn der Motor stationäre oder Dauerbetriebstemperaturen erreicht, nämlich bis zu ca. 25% höher als die Kühlmitteltemperatur. Ein derart weiter Temperaturbereich für die Betriebsbedingungen des thermisch aktivierten Motors machen eine Vorhersage, wieviel Wärme von dem elektrischen Heizer benötigt wird, um den Motor zu einer Bewegung zu veranlassen, schwierig. Schlimmer noch, die Einrichtung 52 könnte sogar durch die Umgebungstemperatur aktiviert werden, ohne daß sie durch das Motorsteuerungs- oder -regelungssystem kontrolliert würde, was inakzeptabel ist.
Weiter hat das koaxiale Verbinden des Kolbens der Einrichtung 52 mit dem Thermostatkolben zur Folge, daß sich der Effekt der zwei thermisch aktivierten Kolbensysteme vervielfacht, weil ihre Bewegungen kumulativ sind. Dies macht das Ventilöffnen und -schließen überempfindlich und seine zuverlässige Steuerung schwierig. Es wird angenommen, daß sich in der Praxis folgendes abspielt: das Ventil wird sich tendenziell zu viel öffnen und dann zu viel schließen und wird im wesentlichen ungedämpft um den gewünschten Sollwert oszillieren. Ein derartiges oszillieren setzt die Bauteile hohen Beanspruchungen aus und liefert die wenigste Zeit die gewünschte Temperatur, so daß die Vorrichtung, statt effizienter zu werden, eher weniger effizient wird. Es besteht demnach Bedarf an einem einfachen und zuverlässigen Weg zum Bereitstellen einer genauen Temperaturkontrolle für Verbrennungskraftmaschinen oder Motoren mit innerer Verbrennung, die sowohl auf die Kühlmitteltemperatur anspricht als auch ansprechempfindlich für die Motorlast ist und diese Problematik vermeidet.
Die DE 44 09 547 A1 offenbart ein Thermostatventil mit einem ein Dehnstoffelement enthaltenden Thermostaten, der auf eine Temperatur eines flüssigen Kühlmittels anspricht. Das Thermostatventil verringert mit seinem Ventilteller den Kühlmittelstrom zwischen verschiedenen Anschlussöffnungen des Thermostatventils bei fallender Kühlmitteltemperatur und gibt ihn bei steigender Kühlmitteltemperatur frei. Das Thermostatventil umfasst hierfür einen aus dem Dehnstoffelement ausfahrbaren Kolben, der bei Ausdehnung des Dehnstoffs im Dehnstoffelement den Ventilteller verschiebt und dadurch den Kühlmittelstrom freigibt. Das Thermostatventil umfasst ferner eine Heizeinrichtung als Quelle elektrothermischer Energie, durch welche der Dehnstoff des Dehnstoffelements über die ihm von dem strömenden Kühlmittel gegebene Temperatur hinaus aufgeheizt werden kann, so dass der Kolben weiter ausgefahren wird.
Die DE 38 17 952 A1 offenbart einen Kühlwasserregler für Brennkraftmaschinen, der ein Thermostatventil umfasst, bei welchem zwei Ventilteller gleichzeitig durch das Ausfahren eines Stößels aus einem Gehäuse relativ zum jeweils zugeordneten Ventilsitz verschoben werden. Das Ausfahren des Stößels aus dem Gehäuse wird durch die Ausdehnung eines in dem Gehäuse enthaltenen Dehnstoffs infolge einer Temperaturerhöhung des Kühlmittels verursacht. Endseitig stützt sich der Stößel an einem thermostatisch gesteuerten Betätigungselement ab. Dieses Betätigungselement umfasst einen Stößel, der an dem Stößel des Thermostatventils axial anstößt oder mit dem Stößel des Thermostatventils zu einem einzigen Stößel vereinigt ist. Der Stößel des Betätigungselements ist über einen Kolben mittels eines hydraulischen Fernübertragungselements verschiebbar, wenn sich die Temperatur des Kühlmittels an der Stelle eines Ferntemperaturfühlers erhöht. Die Verschiebung des Stößels des Betätigungselements wirkt additiv zum Ausfahren des Stößels des Thermostatventils auf die Bewegung der Ventilteller ein.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es besteht demnach Bedarf an einem kontrollierbaren Thermostatsystem, welches einerseits leicht von einem Motor-Steuerungs- oder -Regelungssystem gesteuert oder geregelt werden kann, um ein rasches Ansprechen auf kurzzeitige Spitzenlasten zu ermöglichen, dabei aber immer noch sicher und zuverlässig auf Veränderungen der Kühlmitteltemperatur anspricht, um ein Überhitzen zu vermeiden. Auf diese Weise wird, sollte die Vorrichtung je versagen, der Thermostatteil weiterhin wirksam bleiben, um ein Überhitzen des Motors zu vermeiden. Weiter sollte das System aus kostengünstigen Komponenten hergestellt sein, die zuverlässig, sicher und einfach zu installieren sind. Das System sollte geeignet ansprechen und nicht zum Beispiel anfällig sein gegenüber Veränderungen in der Betriebsumgebung, die ein unerwünschtes Auslösen der Vorrichtung bewirken könnten; auch sollte die Vorrichtung nicht zu empfindlich sein und nicht die Neigung zeigen, eine gewünschte Sollwerttemperatur in ungedämpfter Weise zu überschwingen. Ferner sollte die Vorrichtung ermöglichen, die Motortemperatur auf Anforderung zu erniedrigen, so dass mehr Leistung abgegeben wird, den Motor aber auch bei hohen Temperaturen laufen lassen, um die Emissionen zu senken. Die Vorrichtung sollte außerdem rasch ansprechen, um eine Reduzierung der Motortemperatur zum Beispiel innerhalb des Zeithorizonts eines Echtzeit-Motorbelastungsereignisses zu gestatten.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird deshalb eine Vorrichtung zum Regeln einer Temperatur eines Motors durch Steuern eines Stroms eines flüssigen Matorkühlmittels bereitgestellt, wobei die Vorrichtung umfasst:
einen Thermostaten, der einen ausfahrbaren Kolben und ein auf Temperatur ansprechendes Ventil aufweist, um den Strom des flüssigen Kühlmittels zu einem Kühler im wesentlichen zu sperren und im wesentlichen freizugeben, wobei der Thermostat einen ersten Aktivierungs-Temperaturbereich aufweist;
einen thermisch aktivierten Betätiger, der mit dem Ventil in Wirkverbindung steht, wobei der Betätiger einen zweiten Aktivierungs-Temperaturbereich oberhalb des ersten Aktivierungs-Temperaturbereichs aufweist und wobei die Wirkverbindung so ausgebildet ist, dass der Betätiger das Ventil unabhängig von dem Kolben positionieren kann; und
eine Quelle elektrothermischer Energie zum Aktivieren des Betätigers, um zu bewirken, dass das auf Temperatur ansprechende Ventil den Strom des flüssigen Kühlmittels auf Anforderung freigibt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Regeln einer Temperatur eines Motors, der ein Kühlmittelkreisiaufsystem umfasst, bereitgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

a) Bereitstellen eines thermisch aktivierten Betätigers;
b) Bereitstellen eines Thermostats, der eine festgehaltene Druckoberfläche und ein Ventil, das geöffnet werden kann und einen Ventilkörper umfasst, aufweist;
c) In-Wirkverbindung-Bringen des thermisch aktivierten Betätigers mit dem Ventilkörper des Thermostats derart, dass der Betätiger das Ventil unabhängig von dem Thermostat positionieren kann;
d) Überwachen des Motors, um zu bestimmen, wann das Ventil geöffnet werden soll; und
e) Öffnen des Ventils durch Aktivieren des thermisch aktivierten Betätigers in Abhängigkeit von dem Überwachen des Motors.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Regeln einer Temperatur eines Motors bereitgestellt, wobei die Vorrichtung umfasst:
einen Thermostaten, der ein thermisch gesteuertes Ventil aufweist, welches sich in Abhängigkeit von einer Kühlmitteltemperatur in eine erste Position öffnet, wobei die erste Position einer ersten Kühlmittelflussrate entspricht, die zum Aufrechterhalten einer optimalen Motortemperatur ausreichend ist, wobei das Ventil einen Ventilkörper und einen ausfahrbaren Kolben zum Positionieren des Ventilkörpers umfasst;
einen thermisch gesteuerten Betätiger, der unabhängig von dem ausfahrbaren Kolben auf den Ventilkörper einwirkt, zum Öffnen des Ventils in eine zweite Position, wobei die zweite Position einer zweiten Kühlmittelflussrate entspricht, die dazu ausreicht, es dem Motor zu erlauben, sich auf eine Leistungsabgabetemperatur unterhalb der optimalen Temperatur abzukühlen; und
eine mit dem Betätiger verbundene Heizeinrichtung, wobei die Heizeinrichtung in Betrieb genommen wird, wenn zusätzliche Leistung benötigt wird.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Es wird nun auf die zeichnerische Darstellung Bezug genommen, die – rein beispielhaft – bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht; es zeigen:
1 eine querschnittliche Vorderansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, eingebaut in einem Kühlmittelkanal und mit dem Ventil in geschlossenem Zustand;
2 ein Schnittbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung von 1 von der Seite gesehen;
3 einen Querschnitt entlang der Linie A-A von 2 in der Draufsicht gesehen;
4 eine querschnittliche Vorderansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, eingebaut in einem Kühlmittelkanal und mit dem Ventil in einem ersten Öffnungsmodus;
5 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung von 4 von der Seite gesehen;
6 eine querschnittliche Vorderansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, eingebaut in einem Kühlmittelkanal und mit dem Ventil in einem zweiten Öffnungsmodus; und
7 ein Schnittbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung von 6 von der Seite gesehen.
DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Vorrichtung zum Steuern oder Regeln einer Temperatur eines Motors durch Steuern oder Regeln eines Stroms eines flüssigen Motorkühlmittels ist insgesamt mit 10 bezeichnet in 1 dargestellt. Die Vorrichtung umfaßt eine Endkappe 12 und einen Hauptkörper 14, der einen Fluidkanal 16 definiert. Der Hauptkörper 14 umfaßt einen Befestigungsflansch 18 mit einem Paar einander gegenüberliegender Befestigungsmittelöffnungen 20 zum Montieren der Vorrichtung 10 am Kühlsystem von zum Beispiel einem Fahrzeug. Es ist ein O-Ring 22 vorgesehen, um die Herstellung einer flüssigkeitsdichten Abdichtung zwischen dem Teil 10 und dem übrigen Motorsystem zu ermöglichen. Auch wenn hier eine bestimmte Konfiguration für Endkappen und Hauptkörper gezeigt ist, so ist die Verwendung verschiedener Formen von Fittings selbstverständlich möglich.
Verbunden mit der Endkappe 12 ist ein Instrumentierungspaket, welches ein Paar von elektrischen Kabeln 24 umfasst, die mit einem Fitting 26 außerhalb des Kanals 16 verbunden sind. Zu dem Instrumentierungspaket 26 gehört ein Haltering 28, der einen O-Ring 30 umfasst, um eine flüssigkeitsdichte Abdichtung gegenüber der Flüssigkeit in dem Kanal 16 zu schaffen. Der Haltering 28 ist vorzugsweise mit einer geneigten Oberfläche 32 ausgebildet, um sich mit dem O-Ring 30 kombinieren zu lassen.
Die elektrischen Kabel 24 sind meistbevorzugt mit einer elektrischen Schaltung verbunden, die zum Beispiel von einem Motorsteuerungs- oder -regelungsmodul (ECM) beeinflusst wird. Typisch umfasst ein ECM mehrere Sensoren, die dazu verwendet werden, verschiedene Motor- und Fahrzeugparameter zu erfassen, so dass das Verhalten des Motors optimiert werden kann. Die vorliegende Erfindung umfasst entweder die Verwendung bereits vorhandener Sensoren, sofern geeignet und verfügbar, oder die Verwendung hinzugenommener Sensoren, um das ECM mit ausreichenden Informationen zu versorgen, um die vorliegende Erfindung mit Vorteil zu nutzen, wie hierin beschrieben.
Unterhalb des Halterings 28 erstreckt sich ein Körper 34 der Vorrichtung, der einen geschlossenen Bereich 36 umfasst, welcher einen Behälter für ein thermisch expandierbares Material (nicht gezeigt) bildet, eine Verlängerung 38 und einen Kolben 40. Wie ersichtlich, erstrecken sich Behälter 36, Verlängerung 38 und Kolben 40 in den Kanal 16 hinein, und wären bei normaler Kühlmittelfüllung von dem Kühlmittelfluid umgeben. Der Behälter 36, die Verlängerung 38 und der Kolben 40 bilden zusammen einen Betätiger, wie im folgenden beschrieben.
Das Oberteil 12 ist an dem Hauptkörper 14 gesichert, zum Beispiel durch Verschrauben bei 42. Wieder kann ein O-Ring 44 verwendet werden, um für eine sichere flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen dem oberen Teil 12 und dem Hauptkörper 14 zu sorgen.
Weiter zeigt 1 einen herkömmlichen Thermostaten 50, der einen Körper 52 umfasst, welcher ein thermisch expandierbares Material enthält, eine Befestigungsplatte 54, ein Ventil 56, eine Feder 58, die zwischen der Befestigungsplatte 54 und dem Ventil 56 liegt, und einen Kolben 60. Ebenfalls in 1 gezeigt ist eine Aufnahme 80, in die der Kolben 60 passt. Die Aufnahme 80 ist lagefixiert und wirkt so als eine Druckoberfläche für den Kolben 60. Gezeigt ist auch ein abgeschrägter Ventilsitz 82, gegen den das Ventil 56 dichtet. Ein wichtiges Merkmal des Ventilsitzes 82 liegt darin, dass die Öffnung so bemessen und gestaltet ist, dass, je weiter das Ventil 56 von dem Ventilsitz 82 versetzt ist, desto größer der Kühlmittelstrom zu dem Wärmetauscher, bis hinauf zu einer maximalen Flussrate. Die Funktionsweise dieser Komponenten wird im folgenden ausführlicher beschrieben.
In der Mitte des Kanals 16 befindet sich eine Verbindungseinrichtung, die ein Lastübertragungselement 83 mit einer Feder 84 umfaßt, welche zwischen einer in 1 gezeigten Leiste 86 und einer in 2 gezeigten Leiste 88 liegt. Das Element 83 bewirkt eine operative Verbindung des Betätigers mit dem Thermostaten 50. Auch die Funktionsweise dieser Elemente wird weiter unten ausführlicher beschrieben.
Es wird nun auf 2 Bezug genommen, die das Element 80 nun im Querschnitt darstellt, woraus hervorgeht, daß sich das Element 80 von der Seitenwand des Kanals 16 auswärts erstreckt und so – als Druckfläche oder Druckpunkt wirkend – dem Kolben 60 des Thermostaten 50 dagegenzudrücken erlaubt. Ebenfalls gezeigt ist die Befestigungsplatte 54, aufgenommen in mit dem Hauptkörper 14 fest verbundenen nach unten ragenden Armen 90, die das Thermostat 50 lagefixieren. Meistbevorzugt sind die Arme 90 so bemessen und gestaltet, daß sie in den unterhalb des Hauptkörpers 14 befindlichen Kühlmittelkanal passen, um die Montage zu erleichtern. Man sieht, daß der Kanal 16 eine Y-Verbindung 100 umfaßt, die es gestattet, das Kühlmittel durch einen Kühler (nicht gezeigt) zirkulieren zu lassen. Demnach zeigt der Pfeil 102 den Lageort eines Kühlers, und der Pfeil 104 zeigt den Zufluß von Kühlmittel von dem Motor (nicht gezeigt) in den Kanal 16. Der Pfeil 105 zeigt das Kühlmittel ohne Durchlauf durch das Ventil 56, welches in 2 geschlossen ist.
3 zeigt einen Querschnitt der Elemente von 2 entlang der Schnittlinie A-A von oben gesehen. Im einzelnen ist der Hauptkörper 14 als ein Kanal 16 mit einer Aufnahme 80 für den Kolben 60 ausgebildet gezeigt. Ebenfalls dargestellt ist das Lastübertragungselement 83, welches sich beiderseits der Aufnahme 80 erstreckt. Das Lastübertragungselement 83 ist so bemessen und gestaltet, daß es von einer äußeren Oberfläche der Aufnahme 80 geführt wird. Es können auch andere Formen von Lastübertragungselementen Verwendung finden; mit der Form von Element 83 wie gezeigt wurden jedoch vernünftige Ergebnisse erzielt.
Es wird nun erneut auf 2 Bezug genommen, die ferner eine elektrische Heizeinrichtung 110 zeigt, die sich nach unten, in den geschlossenen Bereich 36 des Körpers 34 hinein erstreckt. Der Anschluß der elektrischen Heizeinrichtung 110 geschieht mit Hilfe von isolierten Kabeln 112, die ihrerseits Teil des Instrumentierungspakets 26 bilden. Selbstverständlich können andere Arten von elektrischen Verbindungen vorgesehen werden, Wirkverbindung zwischen ECM und Heizeinrichtung 110 vorausgesetzt.
2 zeigt die Stellung des Ventils 56, wenn Kühlmittel und Motor kalt sind. In diesem Zustand liegt das Ventil 56 dicht gegen den Ventilsitz 82 an und sperrt den Fluß des Kühlmittels vom Motor zum Kühler. So kann das Kühlmittel durch den Motor rezirkulieren und damit der Motor seine gewünschte Betriebstemperatur schneller erreichen (bei 105 in 2 gezeigt).
Es wird nun auf die 3 und 4 Bezug genommen, denen zu entnehmen ist, daß sich das Ventil 56 von dem Ventilsitz 82 wegbewegt hat. Zu diesem Zeitpunkt hat die Temperatur des Kühlmittels die Aktivierungstemperatur des thermisch expandierbaren Materials in dem Thermostaten 50 erreicht, so daß es sich ausdehnt und dadurch den Kolben 60 zum Ausfahren veranlaßt. Weil der Kolben 60 gegen eine Druckoberfläche in der Aufnahme 80 stößt, zwingt das Ausfahren des Kolbens 60 aus dem Körper 52 das Ventil 56 nach unten, von dem Ventilsitz 82 weg, wobei die Feder 58 zusammengedrückt wird. in dieser Stellung kann das Kühlmittel durch das Ventil 56 hindurch und, über den Abzweig 100 des Kanals, hinaus in den Kühler strömen, wie durch die Pfeile C angedeutet. Aus 4 kann man sehen, daß, obgleich das Ventil 50 geöffnet hat, das Lastübertragungselement 83 sich nicht bewegt hat, in dessen Folge nun ein Spalt 120 zwischen dem Lastübertragungselement 83 und dem Ventil 56 vorhanden ist. Wenn die Kühlmitteltemperatur unter den thermischen Aktivierungspunkt für den Thermostaten 50 fällt, wird die Feder 58 bewirken, daß das Ventil 56 gegen den Ventilsitz 82 schließt, was dazu führt, da B die Wärmedissipation vermindert wird und die Motortemperatur bei der optimalen Sollwerttemperatur erhalten bleibt.
In Einklang mit der vorliegenden Erfindung liegt der Aktivierungs-Temperaturbereich des Thermostats 50 mit Vorzug oberhalb des normalen Bereichs für seriengefertigte Fahrzeuge. Wenn also typisch ein Thermostat so eingestellt wird, daß er bei einer Temperatur zwischen 90°C und 95°C anzusprechen beginnt, so liegt für die vorliegende Erfindung die bevorzugte Aktivierungstemperatur zwischen ungefähr 100°C bis 105°C. Meistbevorzugt beginnt der Aktivierungs-Temperaturbereich bei etwa 102°C und endet ungefähr 10°C höher bei ca. 112°C. Dieser Temperaturbereich wird als erster Aktivierungsbereich bezeichnet. Wenn also beispielsweise die Temperatur des Kühlmittels 112°C erreicht, wird das Ventil 56 um einen Abstand D1 von dem Ventilsitz entfernt. D1 ist definiert als ein Abstand, der ausreichend ist, um dem Motor zu erlauben, bei der gewünschten Sollwert-Dauertemperatur zu laufen. Diese Maß an Kühlung kann erreicht werden mit Kühlmittelumlaufströmen von ca. 1 bis 2 m³ pro Stunde für einen typischen mittelgroßen Wagen. Es versteht sich, daß andere Typen von Autos oder Lastkraftwagen andere Motorwärmebelastungen haben, die andere Kühlmitteldurchfluß-Bereiche verlangen. Wie weiter unten ausführlicher erläutert, ist die Ventilstellung für Temperaturerhaltung bei der optimalen Motortemperatur bevorzugt nicht eine voll geöffnete Stellung des Ventils 56. Vielmehr ist die Ventilposition bei D1 so, daß ausreichend Kühlmittelfluß zugelassen wird, um Temperaturerhaltung zu erzielen. Es ist ferner einzusehen, daß ein Motor, der über einen Temperaturbereich von 102°C bis 112°C als Dauerbetriebstemperatur arbeitet, wesentlich heißer läuft als ein herkömmliches System. Dies begünstigt eine vollständigere Verbrennung, weniger Emission und einen besseren Kraftstoffverbrauch. Schätzungsweise könnten Kraftstoffeinsparungen zwischen 1 und 2% oder sogar noch mehr erzielt werden, je nach Leistungsdaten des Motors.
6 zeigt die erfindungsgemäße Konfiguration, wenn der Kolben 40 ausgeschoben ist. Der Kolben 40 wird ausgefahren, wenn das Motorsteuerungs- oder -regelungsmodul ein Signal zu der Heizeinrichtung 110 sendet, welches bewirkt, daß sich die Heizeinrichtung rasch aufheizt und ihrerseits bewirkt, daß sich das thermisch expandierbare Material in dem Betätiger ausdehnt. Wie bereits erwähnt, wird dies als Folge von bestimmten Belastungszuständen des Motors geschehen, so etwa bei Beschleunigung oder unter anderen Umständen, die einen Bedarf an mehr Leistung und damit mehr Kühlung erzeugen. Die von der Heizeinrichtung 110 ausgehende Wärme bewirkt, daß der Kolben 40 ausgeschoben wird, wodurch das Lastübertragungselement 83 nach unten gedrückt wird. Das Lastübertragungselement 83 überträgt die Last von dem Kolben 40 auf die Schultern des Thermostats 50, wodurch der Ventilteller 56 vom Ventilsitz 82 weg versetzt wird. Wieder wird dadurch dem Kühlmittel erlaubt, den Thermostaten 50 und, über den Abzweig 100, den Kühler zu durchlaufen, wie durch die Pfeile C bezeichnet. Wie aus den 6 und 7 zu entnehmen ist, bewirkt das Ausfahren des Kolbens 40 ein Zusammendrücken der Feder 84. Weiter bewirkt das Ausfahren des Kolbens 40, daß sich der Kolben 60 innerhalb der Aufnahme 80 bewegt und einen Spalt entstehen läßt, der bei 130 gezeigt ist. Wieder wird das Ventil 56 von dem Ventilsitz 82 wegbewegt, diesmal aber um einen Abstand D2. Erfindungsgemäß ist D2 ein ausreichender Abstand, um einen Kühlmittelstrom durch das Ventil zuzulassen, der viel größer ist als der bei D1 auftretende und der einen Kühlmittelstrom darstellt, der ausreichend ist, um die Motortemperatur eher zu erniedrigen als sie in einem stationären Zustand zu halten, was bei der Position D1 erreicht wird. Ferner wird es bevorzugt, daß das Erniedrigen der Temperatur rasch, innerhalb des Zeithorizonts eines Lastereignisses geschieht, was bedeutet, daß der Kühlmittelstrom ausreichend sein sollte, um möglichst eine rasche Kühlung des Motors zu erzielen. Meistbevorzugt erlaubt D2 eine Kühlmittelströmungsrate von ca. 8 bis 12 m³ pro Stunde für ein herkömmliches mittelgroßes Auto. Für den Fachmann wird erkennbar sein, daß andere Autotypen und andere Motargrößen mehr oder weniger Kühlmittelfluß benötigen können. Demnach repräsentiert D2 eine Stellung, die weiter geöffnet ist als D1. Ein Verfahren, um dies zu erzielen, besteht erfindungsgemäß darin, den Kolben 40 bei Aktivierung mehr oder weiter ausfahren zu lassen, als der Kolben 60 ausfährt, wenn er aktiviert wird. Es können jedoch auch andere Verfahren Anwendung finden, um zu demselben Ergebnis zu gelangen, nämlich mit Hilfe des Betätigers eine gröbere Kühlkapazität bereitzustellen als der Thermostat 50.
Erfindungsgemäß wird außerdem das thermisch expandierbare Material, welches für das Ausfahren des Kolbens 40 verantwortlich ist, auf einen von dem ersten, für das Ausfahren des Kolbens 60 verantwortlichen Aktivierungs-Temperaturbereich verschiedenen, oder zweiten Aktivierungs-Temperaturbereich eingestellt. Meistbevorzugt ist der zweite Aktivierungs-Temperaturbereich wesentlich höher als der erste Aktivierungs-Temperaturbereich des Hauptthermostats und kann beispielsweise etwa 25°C höher sein. Zum Beispiel könnte das für das Ausfahren des Kolbens 40 verantwortliche thermisch expandierbare Material in dem Betätiger so eingestellt sein, daß es auf Temperaturen von ungefähr 125°C bis 127°C anspricht. Weil dieser zweite Bereich beträchtlich oberhalb des ersten Bereichs liegt, wird es nie dazu kommen, daß der Kolben 40 aufgrund der Kühlmitteltemperatur allein zum Ausfahren veranlaßt wird. Ganz einfach liegt der Betriebsbereich des thermisch expandierbaren Materials in dem Betätiger oberhalb des Betätigungstemperaturbereichs des Thermostats 50. Demnach wird im normalen Betrieb der Thermostat 50 verhindern, das die Temperatur des Kühlmittels jemals so hoch werden kann wie die zum Auslösen des Betätigers. Auf diese Weise erfolgt eine Aktivierung des Betätigers ausschließlich infolge einer elektrischen Ausgabe von der innerhalb des geschlossenen Körpers 56 aufgenommenen elektrischen Heizeinrichtung oder aufgrund eines direkten Befehls von dem ECM.
Es wurde gefunden, daß ein rasches Ausfahren des Kolbens 40 dadurch erzielt werden kann, daß als Heizeinrichtung 110 ein Heizelement gewählt wird, welches auf eine Temperatur aufheizt, die noch wesentlich höher ist, zum Beispiel ungefähr 150°C. Ferner wird es bevorzugt, daß das Ansprechen rasch geschieht. Dies wird dem thermisch expandierbaren Material erlauben, seine Ausdehnungstemperatur viel schneller zu erreichen. Es versteht sich, daß die Temperatur nicht so hoch sein kann, daß sie irgendeine der Komponenten schädigt, insbesondere das thermisch expandierbare Material. Demnach wird erfindungsgemäß ein Signal zum Aufheizen der Heizeinrichtung die Temperatur rasch anheben, so daß der Kolben 40 zum Ausfahren veranlaßt wird. Eine Ansprechzeit von unter 10 Sekunden wird bevorzugt, und ca. 6 Sekunden sind bisher erzielt worden, wobei jedoch möglicherweise ein noch besseres Verhalten erzielbar ist.
Es ist ferner einzusehen, daß neben einer raschen Erwärmung des thermisch expandierbaren Materials auch ein rasches Abkühlen des Motors notwendig ist, wenn die benötigte Leistungsverstärkung innerhalb des Zeithorizonts des Ereignisses geliefert werden soll. zu diesem Zweck muß das Ventil 56 befähigt sein, sich unter den erhöhten Leistungsverhältnissen weiter zu öffnen als in einem stationären oder Dauerzustand, um einen größeren Kühlmittelfluß zuzulassen.
Demnach liegt ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung darin, daß der Bewegungsbereich des Ventils 56 durch den Thermostaten 50 Strömungsraten von 1 bis 2 m³ pro Stunde entspricht. Aufgrund der Größe und der Gestalt der Ventilöffnung zwischen dem Ventil 56 und dem Ventilsitz 82 öffnet aber der Kolben 40 das Ventil 56 weiter, auf Strömungsraten, die etwa 10 m³ pro Stunde entsprechen. Auf diese Weise wird für eine rasche Abkühlung gesorgt, genügend, um die Temperatur des Kühlmittels reichlich unter die normalen Betriebstemperaturen abzusenken, beispielsweise auf ungefähr 70°C bis 80°C. Eine derart niedrige Motortemperatur wird die Leistung erhöhen.
Erfindungsgemäß ist der Körper 36 auf der kalten Seite des Ventils 56 angeordnet. Der Körper 56 ist vollständig von Kühlmittel umgeben, was bedeutet, daß die Temperatur des Körpers 56 innerhalb des relativ kleinen Dynamikbereichs von Kühlmitteltemperaturen gehalten werden wird. Dies bedeutet, daß die erforderliche elektrische Energie zum Erhitzen des thermisch expandierbaren Materials in dem Körper 36 auf einen recht engen Bereich beschränkt sein wird, und damit ein genaueres und rechtzeitigeres Ausfahren des Kolbens 40 möglich wird. In anderen Worten: indem der Körper 36 in dem Kühlmittel vorgesehen wird, wirkt das Kühlmittel als Temperaturpuffer, was wiederum sicherstellt, daß der Kolben 40 zuverlässiger und schneller durch die elektrische Heizeinrichtung 110 ausgefahren werden kann.
So wird zum Beispiel der Körper 38 bereits auf Kühlmitteltemperatur sein, weil er darin eingetaucht ist. Für den Dauerbetrieb wird das thermisch expandierbare Material also im wesentlichen auf die z. B. im Bereich von 102°C bis 112°C liegende Betriebstemperatur vorgewärmt. Auf diese Weise ist eine kleinere thermische Kluft zu überwinden, was ein schnelleres Erwärmen und Ausfahren des Kolbens 40 erlaubt. Die Auslösetemperatur des Materials in dem Körper 38 kann eine beliebige Temperatur sein, ist bevorzugt aber eine höhere Temperatur und meistbevorzugt eine Temperatur, die höher genug ist, um ein unerwünschtes Ausfahren des Kolbens infolge Umgebungseinflüssen zu verhindern.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung liegt darin, daß, weil der Körper 36 von Kühlmittel umgeben ist, das Kühlmittel den Effekt haben wird, den Körper 36 rasch abzukühlen, sobald das Motorsteuerungs- oder -regelungsmodul damit aufhört, elektrische Energie an die Heizeinrichtung zu senden. Die dann auftretende Differenz zwischen Kühlmitteltemperatur und Temperatur des Betätigers wird groß sein, was ein noch schnelleres Abkühlen zur Folge hat. Im einzelnen öffnet der Betätiger über den Kolben 40 das Ventil 56 und erlaubt das rasche Abkühlen des Motors infolge höherer Strömungsraten. Dies wird die Temperatur des Motors und des Kühlmittels auf eine niedrigere Temperatur senken (die eine entsprechend höhere Leistung liefert). So liegt zum Beispiel – wiederum für ein mittelgroßes herkömmliches Auto – eine bevorzugte Leistungsabgabetemperatur zwischen 70 und 80°C und meistbevorzugt bei ca. 75°C. Somit wird kurz nach Anstoßen der Heizeinrichtung in dem Betätiger die Motorkühlmitteltemperatur ebenfalls ca. 75 Grad betragen. Weil die Heizeinrichtung auf ca. 150 Grad aufheizt, wie vorstehend aufgezeigt, ist die Temperaturdifferenz groß zwischen dem thermisch expandierbaren Material und dem Kühlmittel (ca. 75, verglichen mit zwischen 140 und 150), so daß das thermisch expandierbare Material des Betätigers aufgrund der großen Temperaturdifferenz rasch abgekühlt wird.
Rasches Abkühlen bewirkt auch, daß der Kolben 40 relativ rasch wieder einfährt. Dies ermöglicht dem Kolben 60, an der Aufnahme 80 bei dem geeigneten Öffnungsgrad des Ventils 56 für diese Kühlmitteltemperatur anzugreifen. In dem Beispiel für eine Temperatur von 75 Grad kann das Ventil 56 des Thermostats 50 zum Beispiel voll geschlossen sein, wenn die tiefere Leistungsabgabetemperatur über einen Zeitraum aufgetreten ist, der hinreichend ist, um dem Kolben 60 ein vollständiges Einfahren aus seiner Stationärzustandsstellung zu erlauben.
Es wird ferner erkennbar sein, daß sich das Lastübertragungselement 80 zwischen dem oberen Kolben 40 und dem Körper des Thermostats 50 erstreckt. Damit wird beim Ausfahren des oberen Kolbens 40 das Ventil 56 durch die Bewegung des Körpers des Thermostats 50 geöffnet. Sinkt die Kühlmitteltemperatur infolge des Öffnens des Ventils 56 durch den Betätiger, wird der Thermostat 50 auf normale Weise reagieren, und der Kolben 60 fährt ein. Da aber der Kolben 60 von dem Drucksitz 80 durch das Lastübertragungselement 83 beabstandet ist, hat die Stellung des Kolbens 60 keinen Einfluß auf die Stellung des Ventils 56 relativ zu dem Ventilsitz 82. Auf diese Weise sind die Effekte des Ventilöffnens durch den elektronisch beeinflußten Betätiger und des Ventilöffnens durch das Kühlmitteltemperatur-Thermostat weder kumulativ noch subtraktiv. Vielmehr sind die zwei Effekte getrennt und unabhängig voneinander. So kann die Temperatur des Kühlmittels entsprechend der Motorlast eingestellt werden, weil das Ventil unverzüglich und durch ein geeignetes Signal von dem ECM auf Anforderung geöffnet werden kann.
Es wird nun erkennbar sein, daß das Ventil 56 veranlaßt werden kann, genügend zu öffnen, um Kühlmitteltemperaturen herbeizuführen, die niedriger sind als der Bereich der normalen Betriebstemperaturen, die durch einen herkömmlichen Thermostaten eingestellt werden. In Situationen, wo mehr Leistung gefordert wird, mag es wünschenswert sein, die Temperatur auf eine Leistungsabgabetemperatur zu senken. Dies kann auf einfache Weise dadurch erreicht werden, daß das Motorsteuerungs- oder -regelungsmodul die elektrische Heizeinrichtung in dem Betätiger in Betrieb nimmt. In diesem Fall kann das Ventil geöffnet werden, so daß die Temperatur erniedrigt und ein Leistungsschub abgegeben werden kann. Andererseits ist bekannt, daß sich mit einer höheren Sollwerttemperatur ein Motorbetrieb mit weniger Emissionen und besserem Kraftstoffverbrauch, aber mit reduzierter Leistung durchführen läßt. Dieser Kompromiß hat zu Betriebstemperaturen geführt, die niedriger sind als die, die ansonsten erstrebenswert wären, um die Emissionen zu verringern. Der erfindungsgemäße Betätiger erlaubt einen Motorbetrieb bei einer höheren Betriebstemperatur zu dem Zweck, die Emissionen zu reduzieren, weil eine Leistungseinbuße auf Anforderung kompensiert werden kann, wie im vorstehenden erläutert.
Für den Fachmann wird erkennbar sein, dass die vorstehende Beschreibung bevorzugte Ausführungsformen betrifft, die lediglich beispielhaft sind. Verschiedene Modifikationen und Abwandlungen wurden im vorstehenden vorgeschlagen; weitere Modifikationen und Abwandlungen werden für den Fachmann erkennbar sein. So kann zum Beispiel, wenn auch die Differenz in der Auslösetemperatur zwischen den oberen und unteren Bereichen bevorzugt etwa 25° beträgt, ein beliebiger Bereich von Temperaturen verwendet werden, vorausgesetzt, dass der Betätiger bei einer höheren Temperatur als der Thermostat auslöst, so dass der Betätiger das Ventil nicht in ungewollter Weise öffnet.
Es wird eine Vorrichtung zum Steuern oder Regeln einer Temperatur eines Motors durch Steuern oder Regeln des Stroms eines flüssigen Motorkühlmittels zu einem Kühler offenbart. Die Vorrichtung umfasst einen Thermostaten mit einem auf Temperatur ansprechenden Ventil, um den Kühlmittelstrom zu dem Kühler im wesentlichen zu sperren oder freizugeben, um den Motor bei oder nahe bei einer bevorzugten Motorbetriebstemperatur zu halten. Ferner umfasst ist ein thermisch aktivierter Betätiger zum Öffnen des Ventils in Abhängigkeit von einer Motorbedingung, wie Last oder Bedarf an Leistung. Der Betätiger wird bei einer anderen Temperatur aktiviert als der Thermostat. Es Ist eine Quelle elektrothermischer Energie zum Anregen des Betätigers vorgesehen, so dass das Ventil auf Anforderung geöffnet werden kann. Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern oder Regeln der Temperatur des Motors vorgesehen durch Öffnen des Ventils in Abhängigkeit von einem Überwachen des Motors.
Bezugszeichenliste

10: Vorrichtung
12: Endkappe
14: Hauptkörper
16: Fluidkanal
18: Befestigungsflansch
20: Befestigungsmittelöffnungen
22: O-Ring
24: Kabel
26: Fitting
28: Haltering
30: O-Ring
32: geneigte Oberfläche
34: Körper
36: geschlossener Bereich
38: Verlängerung
40: Kolben
42: Verschraubungsstelle
44: O-Ring
50: Thermostat
52: Körper
54: Befestigungsplatte
56: Ventil
58: Feder
60: Kolben
80: Aufnahme
82: Ventilsitz
83: Lastübertragungselement
84: Feder
86: Leiste
88: Leiste
90: Arm
100: Y-Verbindung
102: Pfeil
104: Pfeil
105: Pfeil
110: Heizeinrichtung
112: Kabel
120: Spalt

Claims

Vorrichtung zum Regeln einer Temperatur eines Motors durch Steuern eines Stroms eines flüssigen Motorkühlmittels, wobei die Vorrichtung folgendes umfasst: einen Thermostat (50), der einen ausfahrbaren Kolben (60) und ein auf Temperatur ansprechendes Ventil (56) aufweist, welches den Strom des flüssigen Kühlmittels zu einem Kühler sperrt oder freigibt, wobei der Thermostat (50) einen ersten Aktivierungs-Temperaturbereich aufweist; einen thermisch aktivierten Betätiger (36, 38, 40), der mit dem Ventil (56) in Wirkverbindung steht, wobei der Betätiger einen zweiten Aktivierungs-Temperaturbereich oberhalb des ersten Aktivierungs-Temperaturbereichs aufweist und wobei die Wirkverbindung so ausgebildet ist, dass der Betätiger (36, 38, 40) das Ventil (56) unabhängig von dem Kolben (60) positionieren kann; und eine Quelle elektrothermischer Energie (110) zum Aktivieren des Betätigers derart, dass das auf Temperatur ansprechende Ventil (56) den Strom des flüssigen Kühlmittels auf Anforderung freigibt.
Vorrichtung zum Regeln einer Temperatur eines Motors nach Anspruch 1, wobei der thermisch aktivierte Betätiger (36, 38, 40) ein thermisch expandierbares Material umfasst.
Vorrichtung zum Regeln einer Temperatur eines Motors nach Anspruch 2, wobei das thermisch expandierbare Material in einem Gehäuse (36) angeordnet ist, welches in das flüssige Kühlmittel eingetaucht ist.
Vorrichtung zum Regeln einer Temperatur eines Motors nach Anspruch 1, wobei der thermisch aktivierte Betätiger (36, 38, 40) einen zweiten ausfahrbaren Kolben (40) umfasst.
Vorrichtung zum Regeln einer Temperatur eines Motors nach Anspruch 4, wobei der zweite ausfahrbare Kolben (40) des Betätigers (36, 38, 40) auf einen Körper des Thermostaten (50) einwirkt.
Vorrichtung zum Regeln einer Temperatur eines Motors nach Anspruch 1, wobei der thermisch aktivierte Betätiger (36, 38, 40) eine Feder (84) zum Zurückbewegen des Betätigers in eine Ruheposition umfasst.
Vorrichtung zum Regeln einer Temperatur eines Motors nach Anspruch 6, wobei die Ruheposition eine zurückgezogene Position ist.
Vorrichtung zum Regeln einer Temperatur eines Motors nach Anspruch 1, wobei der erste Aktivierungs-Temperaturbereich der Bereich von ungefähr 102°C bis 112°C ist.
Vorrichtung zum Regeln einer Temperatur eines Motors nach Anspruch 1, wobei der zweite Aktivierungs-Temperaturbereich oberhalb eines oberen Endes des ersten Aktivierungs-Temperaturbereichs liegt.
Vorrichtung zum Regeln einer Temperatur eines Motors nach Anspruch 1, wobei der zweite Aktivierungs-Temperaturbereich bei einer Temperatur beginnt, die ungefähr 25° höher liegt als ein oberes Ende des ersten Aktivierungs-Temperaturbereichs.
Vorrichtung zum Regeln einer Temperatur eines Motors nach Anspruch 1, wobei ein Motor-Steuerungs- oder -Regelungsmodul einen oder mehrere Sensoren zum Überwachen der Motorleistung umfasst und wobei das elektronische Steuerungs- oder Regelungsmodul auf der Grundlage einer oder mehrerer Ausgaben von diesen Sensoren eine gewünschte Motortemperatur bestimmt und den Betätiger in Betrieb nimmt, um die gewünschte Motortemperatur zu erreichen.
Vorrichtung zum Regeln einer Temperatur eines Motors nach Anspruch 11, wobei das Motor-Steuerungs- oder -Regelungsmodul Sensoren zum Erfassen einer oder mehrerer der Größen Kühlmitteltemperatur, Beschleunigung, Drehzahl, Drehmoment und Motorlast umfasst.
Verfahren zum Regeln einer Temperatur eines Motors, der ein Kühlmittelkreislaufsystem umfasst, das die folgenden Schritte umfasst: a) Bereitstellen eines thermisch aktivierten Betätigers (36, 38, 40); b) Bereitstellen eines Thermostats (50), der eine festgehaltene Druckoberfläche (80) und ein Ventil (56), das geöffnet werden kann und einen Ventilkörper umfasst, aufweist; c) In-Wirkverbindung-Bringen des thermisch aktivierten Betätigers (36, 38, 40) mit dem Ventilkörper des Thermostats (50) derart, dass der Betätiger (36, 38, 40) das Ventil (56) unabhängig von dem Thermostat (50) positionieren kann; d) Überwachen des Motors zur Bestimmung, wann das Ventil (56) geöffnet werden soll; und e) Öffnen des Ventils (56) durch Aktivieren des thermisch aktivierten Betätigers (36, 38, 40) in Abhängigkeit von dem Überwachen des Motors.
Vorrichtung zum Regeln einer Temperatur eines Motors, wobei die Vorrichtung folgendes umfasst: einen Thermostat (50), der ein thermisch gesteuertes Ventil (56) aufweist, welches sich in Abhängigkeit von einer Kühlmitteltemperatur in eine erste Position öffnet, wobei die erste Position einer ersten Kühlmittelflussrate entspricht, die zum Aufrechterhalten einer optimalen Motortemperatur ausreichend ist, wobei das Ventil (56) einen Ventilkörper und einen ausfahrbaren Kolben (60) zum Positionieren des Ventilkörpers umfasst; einen thermisch gesteuerten Betätiger (36, 38, 40), der unabhängig von dem ausfahrbaren Kolben (60) auf den Ventilkörper einwirkt, zum Öffnen des Ventils (56) in eine zweite Position, wobei die zweite Position einer zweiten Kühlmittelflussrate entspricht, die dazu ausreicht, es dem Motor zu erlauben, sich auf eine Leistungsabgabetemperatur unterhalb der optimalen Temperatur abzukühlen; und eine mit dem Betätiger (36, 38, 40) verbundene Heizeinrichtung (110), wobei die Heizeinrichtung (110) in Betrieb genommen wird, wenn zusätzliche Leistung benötigt wird.
Vorrichtung zum Regeln einer Temperatur eines Motors nach Anspruch 14, wobei die optimale Temperatur zwischen ungefähr 102°C und 112°C liegt.
Vorrichtung zum Regeln einer Temperatur eines Motors nach Anspruch 14, wobei die Leistungsabgabetemperatur zwischen ungefähr 70°C und ungefähr 80°C liegt.
Vorrichtung zum Regeln einer Temperatur eines Motors nach Anspruch 14, wobei die erste Kühlmittelflussrate zwischen ungefähr 1 Kubikmeter pro Stunde und 2 Kubikmeter pro Stunde liegt.
Vorrichtung zum Regeln einer Temperatur eines Motors nach Anspruch 14, wobei die zweite Kühlmittelflussrate ungefähr 10 Kubikmeter pro Stunde beträgt.