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Diese
Erfindung betrifft Motorkühlsysteme besonders
aber nicht ausschließlich
für Motorfahrzeuge.
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Typischerweise
weist ein Motorkühlsystem einen
Primärkühlkreislauf
auf, der eine Pumpe zur Zirkulation von zur Kühlung des Motors dienendem Kühlmittel
und einen Kühler
zur Kühlung
des Kühlmittels
hat. Allerdings kann das vom Motor erhitzte Kühlmittel zu Heizzwecken, typischerweise
zur Heizung eines Fahrgastraums für die Insassen eines Fahrzeugs
verwendet werden. Außerdem
kann das Motorkühlmittel
in einem sekundären
Kühlkreislauf
zur Kühlung
eines oder mehrerer Zusatzwärmetauscher verwendet
werden, z.B. eines Getriebeölkühlers, Motorölkühlers, Kraftstoffkühlers oder
Ladeluftkühlers.
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Es
kann insbesondere im Fall eines Getriebeölkühlers vorteilhaft sein, wenn
das im Kühlsystem zirkulierende
Kühlsystem
Wärme an
den Zusatzwärmetauscher
abgibt. Im Falle des Getriebeölkühlers erwärmt dies
das Getriebe unmittelbar nach dem Motorstart, so dass das Getriebe
seine maximale Betriebseffizienz schnellstmöglich erreicht. Sobald das Getriebe
erwärmt
wurde, kann das Kühlmittel
dann dazu dienen, eine Überhitzung
des Getriebeöls
zu verhindern, besonders wenn das Getriebe hoch belastet ist. Allerdings
ist es vom Kaltstart an auch erwünscht
sicher zu stellen, dass sich ein Fahrgastraumheizer, der das Motorkühlmittel
als Wärmequelle
verwendet, so schnell wie möglich
erwärmt.
Aus diesem Grund ist es erwünscht,
Mittel vorzusehen, die eine sofortige Erwärmung des Fahrgastraums sicher
stellen und gleichzeitig überschüssige Motorwärme für einen
Zusatzwärmetauscher
zu nutzen.
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Es
ist Aufgabe dieser Erfindung, ein Motorkühlsystem zu erzielen, dessen
Heizwirkung in einer Zeitdauer unmittelbar nach dem Motorstart von
der Umgebungstemperatur gesteigert ist und das gleichzeitig überschüssige Wärme zur
Erwärmung
eines einem Zusatzwärmetauscher
zufließenden
Sekundärkühlmittels
verwendet.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung ist ein Motorkühlsystem erzielt, das einen
Primärkühlkreislauf
mit einem Kühler
und einer zur Zirkulation eines Kühlmittels durch den Motor,
zum Kühler
und zurück
zum Motor dienenden Pumpe, wobei der Kühler mit einer den Kühler mit
dem Motor verbindenden Motorrückleitung
und mit der Pumpe durch ein Primärstromregelventil
und eine Rückleitung
verbunden ist, und das Primärstromregelventil
auch mit der Motorrückleitung
stromaufwärts
vom Kühler
verbunden und so betreibbar ist, dass Fluid vom Kühler nur
strömen
kann, wenn die erfasste Temperatur des Kühlmittels oberhalb einer normalen
Lauftemperatur des Motors liegt, einen Sekundärkühlkreislauf mit einem mit der
Einlassseite der Pumpe und mit einem temperaturabhängigen Regelventil
verbundenen Wärmetauscher,
wobei das temperaturabhängige
Regelventil einen mit der Motorrückleitung
stromaufwärts
vom Kühler
verbundenen ersten Einlass, einen mit der Auslassseite des Kühlers verbundenen
zweiten Einlass und einen mit dem Wärmetauscher verbundenen Auslass
hat, und einen Heizkreislauf mit einem Fahrgastraumheizer aufweist,
der zum Empfang von durch den Motor erhitztem Kühlmittel und zur Rückleitung
desselben zur Einlassseite der Pumpe verbunden ist, wobei das temperaturabhängige Regelventil
betreibbar ist, um den Fluidstrom gleichzeitig durch beide Einlässe abzuschalten,
den Fluidstrom durch den ersten Einlass abzuschalten und gleichzeitig
den Fluidstrom durch den zweiten Einlass zu erhalten und den Fluidstrom
durch den zweiten Einlass abzuschalten und gleichzeitig den Fluidstrom
durch den ersten Einlass zu erhalten und zwar abhängig von
der erfassten Temperatur des Kühlmittels.
Der Wärmetauscher
des Sekundärkühlkreislaufs
kann ein Getriebeölkühler sein.
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Bevorzugt
beruht die Regelung des Kühlmitttelstroms
durch den ersten und zweiten Einlass des temperaturabhängigen Strömungsregelventils
auf einer erfassten Temperatur, die eine Kombination der Temperaturen
des Kühlmittels
im ersten und zweiten Einlass ist. In diesem Fall ist es bevorzugt,
dass die Temperatur des Kühlmittels
im ersten Einlass bei der Regelung des Kühlmittelstroms durch den ersten
und zweiten Einlass zu allen Zeiten dominant ist. Bevorzugt ist
die erfasste Temperatur gleich ((X·T1) + (Y·T2)), wobei X zwischen 0,75
und 0,95, Y zwischen 0,25 und 0,05 liegen, T1 die Temperatur des
Kühlmittels
im ersten Einlass und T2 die Temperatur des Kühlmittels im zweiten Einlass
ist.
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Bevorzugt
ist das temperaturabhängige
Regelventil, wenn die erfasste Temperatur unterhalb einer ersten
vorbestimmten Temperatur liegt, so betreibbar, dass es den Kühlmittelstrom
vom ersten und zweiten Einlass zum Auslass abschaltet, im Fall, wenn
die erfasste Temperatur oberhalb der ersten vorbestimmten Temperatur,
jedoch unterhalb einer zweiten höheren
vorbestimmten Temperatur liegt, den Kühlmittelstrom vom ersten Einlass
zum Auslass gestattet und gleichzeitig jeden wesentlichen Strom vom
zweiten Einlass zum Auslass verhindert. Weiterhin lässt sich
das temperaturabhängige
Regelventil, wenn die erfasste Temperatur oberhalb der zweiten vorbestimmten
Temperatur, jedoch unterhalb einer dritten höheren vorbestimmten Temperatur
liegt, so betreiben, dass Kühlmittel
von dem ersten Einlass und vom zweiten Einlass zum Auslass strömen kann. Tatsächlich lässt sich
das temperaturabhängige
Regelventil, wenn die erfasste Temperatur oberhalb der dritten vorbestimmten
Temperatur liegt, so betreiben, dass jeder wesentliche Strom vom
ersten Einlass zum Auslass unterbunden ist und gleichzeitig Kühlmittel
vom zweiten Einlass zum Auslass strömen kann. Bevorzugt ist die
erste vorbestimmte Temperatur geringer als die normale Lauftemperatur
des Motors. Außerdem
ist die dritte vorbestimmte Temperatur bevorzugt kleiner oder gleich
der normalen Lauftemperatur des Motors.
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Üblicherweise
wird das temperaturabhängige
Regelventil so betrieben, dass Kühlmittel
vom ersten Einlass zum Auslass unabhängig von der erfassten Temperatur
strömen
kann, wenn die Druckdifferenz zwischen dem ersten Einlass und dem
Auslass eine vorbestimmte Größe überschreitet.
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In
einer bevorzugten Anordnung weist das temperaturabhängige Regelventil
ein den ersten Einlass, den zweiten Einlass, den Auslass und eine
Ventilkammer definierendes Gehäuse,
ein auf die Temperatur ansprechendes Glied in der Ventilkammer, ein
erstes Ventilglied, das den Kühlmittelstrom
durch den ersten Einlass steuert und ein zweites Ventilglied auf,
das den Kühlmittelstrom
durch den zweiten Einlass steuert. In diesem Fall kann das erste
Ventilglied ein axial zwischen zwei Begrenzungen bewegliches Glied
so sein, dass es an oder in der Nähe der einen Begrenzung seiner
axialen Bewegung betreibbar ist, um den Kühlmittelstrom vom ersten Einlass
zum Auslass zu unterbinden, an oder in der Nähe der zweiten Begrenzung seiner
axialen Bewegung betreibbar ist, um den Kühlmittelstrom vom ersten Einlass
zum Auslass zu unterbinden, jedoch für die Mehrzahl der axialen
Bewegungen zwischen diesen Begrenzungen so an geordnet ist, dass
Kühlmittel
vom ersten Einlass zum Auslass strömen kann. Das erste Ventilglied kann
zum zweiten Einlass hin vorgespannt sein.
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Üblicherweise
ist das erste Ventilglied ein rohrförmiges Glied mit einer einen
Kühlmittelströmungskanal
vom ersten Einlass definierenden Bohrung. Das temperaturabhängige Glied
kann einen Ventilkörper
mit einem zweiten Ventilglied, eine durch ein temperaturabhängiges Mittel
in dem Ventilkörper gegen
einen Anschlag im zweiten Einlass betätigbare Stößelstange und Vorspannungsmittel
haben, die zur Vorspannung des zweiten Ventilglieds zum zweiten
Einlass vorgesehen sind. Der Ventilkörper kann in der Bohrung des
ersten Ventilglieds liegen und auf diese Weise sicher stellen, dass
das temperaturabhängige
Glied primär
durch die Temperatur des Kühlmittels
im ersten Einlass gesteuert oder geregelt wird.
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Ein
Rückhalteglied
kann in dem Gehäuse, dem
zweiten Einlass benachbart, befestigt sein, um das erste Ventilglied
und das temperaturabhängige Glied
innerhalb der Ventilkammer zurück
zu halten und in einer solchen Anordnung kann das Rückhalteglied
eine Zylinderbohrung definieren, in der das zweite Ventilglied gleitend
eingepasst ist, wobei die Anordnung so ist, dass, wenn das zweite
Ventilglied vollständig
innerhalb der zylindrischen Bohrung aufgenommen ist, im Wesentlichen
kein Kühlmittelstrom durch
das zweite Ventilglied vom zweiten Einlass zum Auslass geht. Das
Rückhalteglied
kann ein Stützglied
enthalten, das den Anschlag für
die Stößelstange
des temperaturabhängigen
Glieds bildet.
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Das
Rückhalteglied
kann eine ringförmige Stirnfläche haben,
die in die Ventilkammer weist und mit einer komplementären ringförmigen Stirnfläche des
ers ten Ventilglieds zusammenwirkt. Die Anordnung ist so getroffen,
dass, wenn die ringförmige Stirnfläche des
ersten Ventilglieds an der ringförmigen
Stirnfläche
des Rückhalteglieds
anstößt, Kühlmittel
von der Bohrung des ersten Ventilglieds zum Auslass strömen kann.
Bevorzugt sind Abstandshalter zwischen der ringförmigen Stirnfläche des
ersten Ventilglieds und dem zweiten Ventilglied so eingesetzt, dass
sie radiale Strömungskanäle bilden,
wobei die Anordnung so ist, dass, wenn die ringförmige Stirnfläche des
ersten Ventilglieds von der ringförmigen Stirnfläche des
Rückhalteglieds
weg bewegt wird, Kühlmittel
von der Bohrung des ersten Ventilglieds durch die Radialkanäle zum Auslass
strömen kann.
Die Abstandshalter können
in Form von um den Innendurchmesser der ringförmigen Stirnfläche des
ersten Ventilglieds gebildeten Vorsprüngen vorgesehen sein.
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Der
erste Einlass kann einen Stöpsel
haben, der in die Bohrung des ersten Ventilglieds eingreift, wobei
die Anordnung so ist, dass, wenn der Stöpsel in die Bohrung des ersten
Ventilglieds eingreift, kein Kühlmittel
vom ersten Einlass in die Bohrung des ersten Ventilglieds strömen kann.
Wo Vorspannungsmittel zur Vorspannung des zweiten Ventilglieds hin
zum zweiten Einlass vorgesehen sind, können diese Vorspannungsmittel
eine an einem Ende des Stöpsels anliegende
Feder sein.
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In
der bevorzugten Anordnung des Kühlsystems
hat der Kühler
einen Hauptkühler
und einen Nebenkühler,
die beide an einer Einlassseite mit der Motorrückleitung verbunden sind, wobei
der Hauptkühler
eine Auslassseite, die durch eine Kühlerrückleitung mit dem primären Strömungsregelventil
verbunden ist, und der Nebenkühler
eine Auslassseite hat, die mit dem zweiten Einlass des temperaturabhängigen Regelventils
verbunden ist. Bei Vollstrombedingungen ist der Druckabfall über dem
Nebenkühler beträchtlich
kleiner als der Druckabfall über
dem Hauptkühler.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt erzielt die Erfindung auch ein temperaturabhängiges Regelventil zur
Verwendung in einem Kraftfahrzeugkühlsystem gemäß dem ersten
Aspekt, wobei das temperaturabhängige
Regelventil einen ersten Einlass, der im Gebrauch mit der Motorrückleitung
stromaufwärts
vom Kühler
verbunden ist, einen zweiten Einlass, der im Gebrauch mit der Auslassseite
des Kühlers
verbunden ist und einen Auslass hat, der im Gebrauch mit dem Wärmetauscher
verbunden ist.
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Die
Erfindung wird nun beispielhaft bezogen auf die beiliegenden Zeichnungen
beschrieben, die zeigen:
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1 ein Diagramm, das ein
erfindungsgemäßes Motorkühlsystem
darstellt;
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2 einen Querschnitt durch
ein temperaturabhängiges
Regelventil, das in dem in 1 gezeigten
Kühlsystem
verwendet wird und das in geschlossenem Zustand gezeigt ist;
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3 einen Querschnitt ähnlich 2, jedoch mit dem Ventil
in einem Heißstrom-offenen
und Kaltstrom-geschlossenen Zustand;
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4 einen Querschnitt ähnlich 2, jedoch mit dem Ventil
in einem Heißstrom-geschlossenen
und Kaltstrom-offenen Zustand;
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5 ein Querschnitt ähnlich 2, jedoch mit dem Ventil
in einem Druck- Bypasszustand;
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6 eine Vorderansicht eines
Heißstromeinlasses
des in 2 gezeigten Ventils;
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7 eine Vorderansicht eines
einen Teil des in 2 gezeigten
Ventils bildenden Glieds gesehen von einem Kaltstromeinlass; und
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8 eine perspektivische Schnittansicht
eines temperaturabhängigen
Regelventils, das dem in den 2 bis 7 ähnelt, jedoch eine Modifikation
enthält.
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Insbesondere
bezogen auf 1 weist
ein Motorkühlsystem 5 für ein Motorfahrzeug
einen Primärkühlkreislauf
mit einem Kühler 11 auf,
der einen Hauptteil 11A zur Kühlung des Kühlmittels für einen Motor 10 enthält. Eine
Pumpe 13 lässt
das Kühlmittel durch
eine Motorspeiseleitung ESL zum Motor 10 und durch eine
Motorrückleitung
ERL zum Kühlerhauptteil 11A und
zurück
zur Pumpe 13 zirkulieren. Ein Sekundärkühlkreislauf enthält wenigstens
einen Zusatzwärmetauscher 16,
der in diesem Fall ein Getriebeölkühler ist,
jedoch auch für
andere Zwecke verwendbar ist und z.B. ein Motorölkühler oder eine Kombination
von Wärmetauschern
sein kann. Ein Heizkreislauf liefert einem Kabinenheizer 17 und
einem Abgasrückführwärmetauscher 19 Kühlmittel durch
eine Zusatzkühlerspeiseleitung
ACS und eine Zusatzkühlerrückleitung
ACR. Der Sekundärkühlkreislauf
zapft Kühlmittel
vom Primärkühlkreislauf
an einer vor dem Eintritt zum Kühlerhauptteil 11A liegenden
Position ab, leitet das abgezapfte Kühlmittel durch ein temperaturabhängiges Regelventil 20 zum Ölkühler 16 und
führt das
Kühlmittel
zum Primärkreislauf
stromaufwärts
der Pumpe 13 zurück.
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Das
temperaturabhängige
Regelventil 20 wird üblicherweise
als Ölkühlermischventil
bezeichnet und wird im Einzelnen bezogen auf die 2 bis 7 beschrieben.
Es enthält
einen ersten oder Heißeinlass 21 (2) für das vom Primärkühlkreislauf
vor dem Eintritt zum Kühlerhauptteil 11A abgezapfte Kühlmittel
und einen zweiten oder Kalteinlass 22, der mit einem einen
Teil des Kühlers 11 bildenden
Nebenkühler 12 verbunden
ist und vom Kalteinlass wird wahlweise gekühltes Kühlmittel zu einem mit dem Getriebeölkühler 16 verbundenen
Auslass 23 geleitet. Der Fluidstrom von dem Getriebeölkühler 16 wird durch
eine Getriebeölkühlerrückleitung
TOCRL und eine Hauptrückleitung
RL zur Pumpe 13 zurück
geleitet. Der Nebenkühler 12 ist
mit demselben Einlass wie der Hauptteil 11A des Kühlers 11 verbunden.
Auf Grund seiner Konstruktion und der geringeren Strömungsrate
durch den Sekundärkreislauf
ist der Druckabfall über
dem Nebenkühler 12 annähernd beträchtlich
kleiner als über
dem Hauptkühlerteil 11A.
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Wie
gezeigt, wird das Kühlmittel
für den Heizkreislauf
direkt vom Motor 10 abgeleitet. Alternativ kann das Kühlmittel
aber auch von dem Primärkühlkreislauf
an jeder Stelle vor der Stelle, wo eine Bypassleitung 'BL' mit einem Primärstromregelventil 18 verbunden
ist, so abgeleitet werden, dass der Heizkreislauf kontinuierlich
mit einer Quelle warmen Kühlmittels
vom Motor 10 verbunden ist. Das Primärstromregelventil 18 wird
gewöhnlich
einfach als Thermostat bezeichnet, hier jedoch als Hauptthermostat 18,
um Verwechslung mit dem Ölkühlermischventil 20 zu
vermeiden. Zuvorderst regelt der Hauptthermostat 18 den
Strom zum Kühlerhauptteil 11A und
verhindert den Fluidstrom, bis der Motor 10 eine geeignete
Lauftemperatur erreicht hat. Jedoch regelt, wie bei den meisten
Ventilen dieser Art, der Hauptthermostat 18 auch die Strömung in
der Bypassleitung BL. Ein geeigneter Hauptthermostat 18 ist
in EP-A-0794327 beschrie ben.
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Die
Bypassstromleitung BL ist parallel zum Kühler 11 zwischen der
Motorrückleitung
ERL und dem Hauptthermostat 18 angeordnet. Kühlmittel,
das im Hauptkühler 11A des
Kühlers 11 gekühlt worden ist,
tritt vom kalten Ende des Kühlers 11 aus
und strömt
entlang der Kühlerrückleitung
RRL zum Hauptthermostat 18 und dann durch die Hauptrückleitung
RL zurück
zur Pumpe 13. Ein Expansionsbehälter 14 ist mit dem
Motor 10 durch eine Motorentgasungsleitung EDL und außerdem mit
der Hauptrückleitung
RL durch eine Entgasungsrückleitung RDL
verbunden.
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Der
Sekundärkühlkreislauf
enthält
den Getriebeölkühler 16 und
das Ölkühlermischventil 20. Der
Heißeinlass 21 des Ölkühlermischventils 20 ist mittels
einer Kühlerbypassleitung
RBL mit der Motorrückleitung
ERL an einer Stelle an der Einlassseite des Kühlers 11 so verbunden,
dass das Ölkühlermischventil 20 heißes Kühlmittel
vom Motor 10 aufnehmen kann. Der Kalteinlass 22 des Ölkühlermischventils 20 ist
mit einem Auslass vom Nebenkühler 12 so
verbunden, dass das Ölkühlermischventil 20 einen
Strom gekühlten
Kühlmittels
aufnehmen kann. Bei Vollstrombedingungen ist die Temperatur des den
Nebenkühler 12 verlassenden
Kühlmittels
nicht so tief wie die des den Hauptteil des Kühlers verlassenden Kühlmittels.
Allerdings ist sie viel geringer als die Temperatur des in den Kühler 11 eintretenden Kühlmittels
und hat einen größeren Druck
als das den Hauptteil des Kühlers 11 verlassenden
Kühlmittel.
Dies liegt an dem geringeren Druckabfall über dem Nebenkühler 12 im
Vergleich mit dem Druckabfall über
dem Hauptkühler.
In einem typischen Beispiel beträgt
der Druckunterschied zwischen dem Auslass vom Hauptkühler und
der Rückleitung
RL zur Pumpe annähernd
20 bis 30 kPa, wohingegen der Druckunterschied zwischen dem Auslass
vom Nebenkühler 12 und
der Rückleitung
RL annähernd
40 bis 45 kPa beträgt.
Dies ist bedeutend, da bei einem typischen Beispiel des Ölkühlers 16 ein
Druckunterschied von 20 bis 30 kPa gerade ausreicht, einen Strom
durch den Ölkühler 16 zu
erhalten und einen schlechten Ölkühlerwirkungsgrad
ergibt, wohingegen ein Druckunterschied von 40 bis 45 kPa eine gute Strömung durch
den Ölkühler erzielt
und dessen Wirkungsgrad steigert.
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Der
Auslass 23 vom Ölkühlermischventil 20 ist
mit einem Einlass zum Getriebeölkühler 16 verbunden,
und ein Auslass vom Getriebeölkühler 16 ist durch
eine Getriebeölkühlerrückleitung
TOCRL mit der Rückleitung
zur Pumpe 13 verbunden.
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Besonders
bezogen auf die 2 bis 7 enthält das Ölkühlermischventil 20 ein
einstückiges, T-förmiges Kunststoffgehäuse, das
den Heißeinlass 21,
den Kalteinlass 22, den Auslass 23 und eine Ventilkammer 24 definiert.
Ein erstes Ventilglied 40 ist zur Regelung des Kühlmittelstroms
durch den Heißeinlass 21 und
ein zweites Ventilglied 50 zur Regelung des Kühlmittelstroms
durch den Kalteinlass 22 vorgesehen. In der Ventilkammer 24 befindet
sich ein temperaturabhängiges
Stellglied 30, das einen Stellkörper 31, ein temperaturabhängiges Mittel,
wie z.B. ein innerhalb des Körpers 31 untergebrachtes
Wachs, und eine von einem Ende des Körpers 31 vorstehende
Stößelstange 32 hat.
Solche temperaturabhängigen
Stellglieder sind in Motorkühlsystemen üblich. Normalerweise
sind sie einfach als Thermostatkapseln bekannt und diese Bezeichnung
wird der Einfachheit halber verwendet. Die Stößelstange 32 wirkt mit
einem im Kalteinlass 22 befindlichen Anschlag zusammen,
um den Kapselkörper 31 vom
Kalteinlass 22 weg zu zwingen, wenn die erfasste Temperatur ansteigt,
und Vorspannungsmittel in Form einer Schraubenfeder 33 bewirken
eine Vorspannung des Ventilkörpers 31 in
der entgegengesetzten Richtung. In diesem besonderen Beispiel ist
das zweite Ventilglied 50 eine ringförmige Dichtungsscheibe aus
Messung, die mit dem Kapselkörper 31 in
der Nähe
seines Endes, an dem die Stößelstange 32 vorsteht, verlötet ist.
Die Feder 33 bringt eine Kraft von annähernd 25 N auf den Kapselkörper 31 auf,
wenn das zweite Ventilglied 50 in vollständig geschlossener Stellung
ist.
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Das
erste Ventilglied 40 ist axial zwischen zwei Begrenzungen
beweglich, um die Strömung
des Kühlmittels
von dem Heißeinlass 21 zum
Auslass 23 zu regeln, und das zweite Ventilglied 50 regelt
den Kühlmittelstrom
vom Kalteinlass 22 zum Auslass 23. Eine Begrenzung
der axialen Bewegung des ersten Ventilglieds 40 ist die
Stelle, an der das erste Ventilglied 40 dem Kalteinlass 22 am
nächsten
steht und wo es den Kühlmittelstrom
vom Heißeinlass 21 zum Auslass 23 unterbinden
kann. Die andere Begrenzung der axialen Bewegung des ersten Ventilglieds 40 ist
die Stelle, an der das erste Ventilglied 40 dem Heißeinlass 21 am
nächsten
steht, und an dieser oder in der Nähe dieser Position verhindert
es den Kühlmittelstrom
vom Heißeinlass 21 zum
Auslass 23. Das erste Ventilglied 40 ist aber
für den
Hauptteil seiner axialen Bewegung zwischen diesen Begrenzungen so
angeordnet, dass es einen Kühlmittelstrom vom
Heißeinlass 21 zum
Auslass 23 erlaubt.
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Das
erste Ventilglied 40 hat die Form einer rohrförmigen Ventilspule
mit einer einen Kühlmittelströmungskanal
bildenden Bohrung 42 und ist durch eine Schraubenfeder 43 zum
Kalteinlass 22 hin vorgespannt. Der Körper 31 der Thermostatkapsel 30 liegt
in der Bohrung 42 der Ventilspule 41 und hilft
dadurch sicher zu stellen, dass die Thermostatkapsel 30 hauptsächlich von
der Temperatur des Kühlmittels im
Heißeinlass 21 geregelt
wird. Die Ventilspule 41 hat eine gestufte zylindrische
Außenfläche, die
einen ersten und zweiten Zylinderabschnitt 44 und 45 bildet,
und einen ringförmigen
Flansch 46 an einem Ende des zweiten Zylinderabschnitts 45,
an der die Schraubenfeder 43 anstößt. Das andere Ende der Schraubenfeder 43 wirkt
gegen eine Ringfläche
des Gehäuses 25 in
der Ventilkammer 24. Der Ringflansch 46 bildet
einen Teil einer ringförmigen
Stirnfläche 47,
die an einer ringförmigen
Stirnfläche 61 eines
Rückhalteglieds 60 anstoßen kann,
so dass, wenn die beiden Ringflächen
einander berühren,
im Wesentlichen kein Kühlmittel
von der Bohrung 42 der Ventilspule 41 zum Auslass 22 strömen kann.
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Die
Schraubenfeder 43 hat eine Federkonstante und eine solche
Vorbelastung, dass die Ventilspule 41 zum Heißeinlass 21 hin
bewegt wird, wenn der Druck im Heißeinlass 21 eine vorbestimmte
Größe überschreitet,
unabhängig
von der Temperatur des Kühlmittels
im Heiß-
und Kalteinlass 21 und 22. Bei diesem Beispiel übt die Schraubenfeder 43 auf die
Ventilspule 41 eine Kraft von annähernd 20 N aus, wenn sich die
Ventilspule 41 nächst
dem Kalteinlass 22 befindet.
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Der
erste zylindrische Abschnitt 44 der Ventilspule 41 kann
in einer im Gehäuse 25 gebildeten Zylinderbohrung 26 zwischen
dem Ventilglied 24 und dem Heißeinlass 21 gleiten.
Das Gehäuse 25 hat
einen dem Heißeinlass 21 benachbarten
Stöpsel 27, der
in die Bohrung 42 der Ventilspule 41 eingreift,
wobei die Anordnung so ist, dass, wenn der Stöpsel 27 in die Bohrung 42 in
der Ventilspule 41 um ein beträchtliches Maß eingreift,
kein Kühlmittel
vom Heißeinlass 21 in
die Bohrung 42 der Ventilspule 41 strömen kann.
Der Stöpsel 27 hat
einen rohrförmigen
Endabschnitt 28, der in die Bohrung 42 der Ventilspule 41 eingreift,
und eine Zylinderaussparung 29, die ein Ende der zur Vorspannung
des Kapselkörpers 31 zum
Kalteinlass 22 hin dienenden Feder 33 aufnimmt.
Am besten zeigt 6, dass
der Stöpsel 27 mit
dem Hauptkörper
des Gehäuses 25 durch
vier Speichen 36 verbunden ist, die vier Einlassöffnungen 37 bilden,
die den Heißeinlass 21 mit
der Ventilkammer 24 verbinden.
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Abstandshalter 48,
die zwischen der ringförmigen
Stirnfläche 47 des
ersten Ventilglieds 21 und dem zweiten Ventilglied liegen,
bilden Radialkanäle 49,
die eine Strömung
von der Bohrung 42 der Ventilspule 41 zum Auslass 23 gestatten,
wenn die ringförmige
Stirnfläche 47 des
ersten Ventilglieds 21 von der ringförmigen Stirnfläche 61 des
Rückhalteglieds 60 weg
bewegt wird. Die Abstandshalter 48 sind, wie am besten
in 7 gezeigt ist, als
einstückige
Teile der Ventilspule 41 in Form von Vorsprüngen 48 um den
Innenumfang der ringförmigen
Stirnfläche 47 gebildet.
Jedoch können
die Abstandshalter auch als Teil des zweiten Ventilglieds 50 oder
als separate Elemente gebildet sein, die entweder am ersten oder zweiten
Ventilglied 40 oder 50 angebracht sind. Bevorzugt
passen die Vorsprünge 48 in
eine Bohrung 62 im Rückhalteglied 60,
wenn die Ventilspule 41 im Anschlag mit der ringförmigen Stirnfläche 61 des Rückhalteglieds 60 steht,
und helfen bei der Lagestellung der Ventilspule 41.
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Das
Rückhalteglied 60 hat
zwei axial ragende Arme 63, die jeweils einen (nicht gezeigten)
radial ragenden Zapfen haben, der in einen jeweiligen J-förmigen Schlitz 25a in
dem den Kalteinlass 22 umgebenden Gehäuse 25 eingreift und
eine Bajonettverbindung bildet, die das Rückhalteglied 60 innerhalb einer
den Kalteinlass 22 bildenden Bohrung 25 sichert.
Die zylindrische Außenfläche des
Gehäuses 25,
die den Kalteinlass 22 umgibt, hat normalerweise eine Verbindung
mit einem Schlauch, der ihn mit dem Nebenkühler 12 verbindet, und
die Schlitze 25a sind gewöhnlich von diesem Schlauch
lecksicher bedecket. Das Rückhalteglied 60 enthält auch
ein Stützglied 64,
das einen Anschlag für
die Stößelstange 32 der
Thermostatkapsel 30 bildet. Das Stützglied 64 enthält eine
Zentralplattform, die mit der Bohrung 62 des Rückhalteglieds 60 durch
vier radiale Speichen verbunden ist, die vier Einlassöffnungen
definieren, die den Kalteinlass 22 mit dem Ventilglied 24 verbinden.
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Das
zweite Ventilglied 50 ist gleitend in die Bohrung 62 so
eingepasst, dass, wenn das zweite Ventilglied 50 innerhalb
der Bohrung 62 aufgenommen ist, tatsächlich kein Kühlmittel
von dem Kalteinlass 22 zum Auslass 23 gehen kann.
Zwischen dem zweiten Ventilglied und der Bohrung bedarf es keiner Elastomerdichtungen
und die Bohrung für
den Kalteinlass 22 muss nicht genau geformt sein, so dass diese
Bohrung in unbearbeitetem Zustand „wie gegossen" bleiben kann.
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Der
Betrieb des Primärkühlkreislaufs
ist wie üblich.
Wenn der Motor vom kalten Zustand gestartet wird, ist es erwünscht, seine
Temperatur so schnell wie möglich
zu erhöhen,
um die Abgasemissionen zu verringern und auch den Kraftstoffverbrauch ökonomisch
zu gestalten. Deshalb ist während
des Anlaufens des Motors der Hauptthermostat 18 so angeordnet,
dass der Kühlmittelstrom
durch den Kühler 11 unterbunden
ist und gleichzeitig durch die Bypassleitung BL strömen kann.
Da durch den Kühler 11 kein Kühlmittel
fließt,
wird keine Kühlwirkung
auf das Kühlmittel
ausgeübt
und dessen Temperatur steigt schnell ausgehend von der Umgebungstemperatur an.
Sobald der Motor 10 genügend
lange gearbeitet hat, so dass er seine normale Betriebstemperatur
erreicht, beginnt der Hauptthermostat 18, die Bypassleitung BL
zu schließen
und lässt
Kühlmittel
vom Hauptabschnitt des Kühlers 11 strömen.
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Der
Betrieb des Sekundärkreislaufs
ist im allgemein abhängig
vom Betrieb des Ölkühlermischventils 20 und
wird nachstehend im Einzelnen beschrieben. Es sollte jedoch bemerkt
werden, dass der Heißeinlass 21 des Ölkühlermischventils 20 vom
Motor 10 von der Motorrückleitung
ERL heißes
Kühlmittel
und der Kalteinlass 22 gekühltes Kühlmittel vom Nebenkühler 12 aufnehmen
kann. Während
des Vollstromzustands ist die Temperatur des den Nebenkühler 12 verlassenden
Kühlmittels
nicht so niedrig wie die Temperatur des den Hauptteil 11A des
Kühlers 11 durch
die Kühlerrückleitung
RRL verlassenden Kühlmittels.
Jedoch ist sie viel geringer als die Temperatur des in den Kühler 11 eintretenden
Kühlmittels
und hat einen größeren Druck
als das den Hauptteil des Kühlers 11 verlassende
Kühlmittel. Dies
liegt am geringeren Druckabfall über
dem Nebenkühler 12 im
Vergleich mit dem Hauptkühler.
Als ein typisches Beispiel beträgt
der Druckunterschied zwischen dem Auslass vom Hauptkühler und
der Rückleitung
RL zur Pumpe annähernd
20 bis 30 kPa, wohingegen der Druckunterschied zwischen dem Auslass
vom Nebenkühler 12 und
der Rückleitung
RL annähernd
40 bis 45 kPa beträgt.
Dies ist wesentlich, da bei einem typischen Beispiel des Ölkühlers 16 ein Druckunterschied
von 20 bis 30 kPa gerade ausreicht, um die Strömung durch den Ölkühler 16 zu
erzielen und einen schlechten Ölkühlerwirkungsgrad ergibt,
wohingegen eine Druckdifferenz von 40 bis 45 kPa eine gute Strömung durch
den Ölkühler erzielt und
dessen Wirkungsgrad maximiert.
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Nun
wird insbesondere bezogen auf die 2 bis 5 der Betrieb des Ölkühlermischventils 20 beschrieben. 2 zeigt die Stellung des
ersten und zweiten Ventilglieds 40 und 50, wenn
die kombinierte Temperatur des Kühlmittels
in dem Heißeinlass
und Kalteinlass unterhalb einer ersten vorbestimmten Temperatur,
in diesem Fall 80°C,
liegt. In diesem Zustand ist das Ölkühlermischventil 20 betreibbar,
um den Kühlmittelstrom
vom Heißeinlass
und Kalteinlass 21 und 22 zum Auslass 23 zu
unterbinden, wobei die ringförmige
Stirnfläche 47 der
Ventilspule 41 an der ringförmigen Stirnfläche 61 des
Rückhalteglieds 60 durch
die Vorspannung der Schraubenfeder 43 anstößt und das
zweite Ventilglied 50 vollständig in die Bohrung 62 im
Rückhalteglied 60 eingreift.
Da der Druck auf beiden Seiten des zweiten Ventilglieds 50 gleich
ist, gibt es keinen Leckstrom vom Kalteinlass 22 zum Auslass 23.
Allerdings gibt es einen sehr kleinen Leckstrom vom Heißeinlass 21 durch
die Ventilspule 41 und hinter die Übergangsstelle zwischen den
aneinander stoßenden
Stirnflächen 47 und 61 der
Ventilspule 61 und des Rückhalteglieds 60.
Dieser kleine Leckstrom liegt in der Größenordnung von 200 cc pro Minute
und reicht gerade aus, einen heißen Kühlmittelstrom von der Motorrückleitung
ERL durch die Kühlerbypassleitung
RBL und den Heißeinlass 21 strömen zu lassen
und stellt sicher, dass die Thermostatkapsel 30 korrekt
die Kühlmitteltemperatur
erfassen kann. Tatsächlich
wäre, wenn
es einen derartigen Leckstrom nicht gäbe, die Temperatur des Kühlmittels
im Heißeinlass 21 viel
geringer als die Temperatur des den Motor 10 verlassenden
Kühlmittels,
da das Kühlmittel
stagnieren und Wärme
an seine Umgebung abgeben würde.
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Sobald
sich der Motor 10 erwärmt,
steigt die Temperatur im Heißeinlass 21 entsprechend
und veranlasst, dass die Thermostatkapsel 30 stärker gegen die
durch die beiden Federn 33, 43 ausgeübte kombinierte
Kraft andrückt.
Die Thermostatkapsel 30 hat Bereiche, die sowohl dem Kühlmittel
vom Heißeinlass 21 als
auch dem Kühlmittel
vom Kalteinlass 22 ausgesetzt sind, so dass die Kapsel 30 auf
eine Kombination aus beiden Temperaturen reagiert. Dies kann als
eine kombinierte Temperatur angesehen werden, und zum Zweck der
Vereinfachung wird sie für
den Betrieb der Thermostatkapsel gewöhnlich als erfasst Temperatur
bezeichnet. Wenn die erfasste Temperatur die erste vorbestimmte
Temperatur erreicht, genügt
die von der Thermostatkapsel 30 ausgeübte Kraft, um die Federkraft
der beiden Federn 33, 43 zu überwinden und die ringförmige Stirnfläche 47 des
ersten Ventilglieds beginnt sich von der ringförmige Stirnfläche 61 des
Rückhalteglieds 60 weg zu
bewegen. Dadurch beginnt ein Kühlmittelstrom vom
Heißeinlass 21 durch
die Bohrung 42, durch die radialen Strömungskanäle 49 in die Ventilkammer 24 und
aus dem Auslass 23. Wenn die Kühlmitteltemperatur weiter steigt,
bewegt sich die Thermostatkapsel 30 gegen die Kraft die
Federn 33, 43 weiter zum Heißeinlass. Bei einer zweiten
vorbestimmten erfassten Temperatur, die in diesem Fall 85°C beträgt, ist die
Ventilspule 41 vollständig
geöffnet,
und das zweite Ventilglied 50 hat das Ende der Bohrung 62 im Rückhalteglied 60 erreicht.
Dies ist die in 3 gezeigte
Position. In dieser Position kann Kühlmittel frei durch den Heißeinlass 21 strömen, jedoch
ist der Kühlmittelstrom
durch den Kalteinlass immer noch beschränkt, da das zweite Ventilglied 50 noch
in die Bohrung 62 eingreift.
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Eine
weitere geringe Erhöhung
der erfassten Temperatur lässt
das zweite Ventilglied 50 aus dem Eingriff der Bohrung 62 austreten,
so dass ein Leckstrom kalten Kühlmittels
vom Kalteinlass 22 hinter das zweite Ventilglied 50 beginnt.
Die Strömungsfläche ist
gleich dem Umfang des zweiten Ventilglieds 50 multipliziert
mit dem Abstand des zweiten Ventilglieds 50 vom Ende der
Bohrung 62 und dies gibt einen sehr sanften Übergang
vom geschlossenen zum offenen Zustand und vermeidet einen Wärmeschock im
Nebenkühler 12 und
im Getriebeölkühler 16. Wenn
somit die kombinierte Temperatur des Kühlmittels im Heißeinlass 21 und
im Kalteinlass 22 über
der zweiten höheren
vorbestimmten Temperatur jedoch unter einer dritten höheren vorbestimmten
Kühlmitteltemperatur
liegt, die in diesem Fall 90°C
beträgt, gestattet
der Betrieb des Ölkühlermischventils 20 einen
Kühlmittelstrom
vom Heißeinlass 21 und
vom Kalteinlass 22 zum Auslass 23. Das zweite
Ventilglied 50 greift nicht mehr in die Bohrung 62 des
Rückhalteglieds 60 ein,
und die Ventilspule 41 steht nicht in Kontakt mit der ringförmigen Stirnfläche 61 des Rückhalteglieds 60.
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Wenn
die erfasste Temperatur eine dritte vorbestimmte Temperatur, in
diesem Fall 90°C
erreicht, verhindert der Betrieb des Ölkühlermischventils 20 einen
bedeutenden Kühlmittelstrom
vom Heißeinlass 21 zum
Auslass 23, gestattet jedoch eine freie Kühlmittelströmung vom
Kalteinlass 22 zum Auslass 23. Dies ist die in 4 gezeigte Position. Der
Stöpsel 27 beginnt
gerade, in die Bohrung 42 des ersten Ventilglieds einzugreifen
und wirkt somit als Heißstromventil,
das den Eintritt von Kühlmittel
in die Bohrung 42 vom Heißeinlass 21 unterbindet.
Wenn die erfasste kombinierte Temperatur über die dritte vorbestimmte
Temperatur ansteigt, wird der Eingriff des Stöpsels 27 in die Bohrung 42 stärker, bis
die Bewegung der Thermostatkapsel 30 beendet ist.
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Obwohl
die Thermostatkapsel 30 nicht nur die Temperatur des Kühlmittels
im Heißeinlass 21, sondern
auch die Temperatur des Kühlmittels
im Kalteinlass 22 erfasst, befindet sich der Hauptteil
des Kapselkörpers 31,
der das Wachs enthält,
innerhalb der Bohrung 42 der Ventilspule 41, so
dass die Temperatur des Kühlmittels
im Heißeinlass 21 bei
der Regelung des Kühlmittels
durch den Heiß-
und Kalteinlass 21 und 22 zu allen Zeiten dominiert.
Dies hilft, Instabilitäten
zu verhindern, wenn der Kalteinlass 22 öffnet, d.h., dass das Einströmen kalten
Kühlmittels nicht
unmittelbar die erfasste Temperatur reduziert, so dass der Kalteinlass
abgeschaltet wird.
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Die
Positionierung des zweiten Ventilglieds 50 auf der Thermostatkapsel 30 während der
Herstellung beeinflusst, wie die beiden Temperaturen zu der für die Regelung
der Kühlmittelströmung durch
den Heißeinlass 21 und
den Kalteinlass 22 verwendeten erfassten Temperatur kombiniert
werden. Die erfasste Temperatur ist gleich ((X·T1) + (Y·T2)), wobei X zwischen 0,75
und 0,95 und Y zwischen 0,25 und 0,05 liegen, T1 die Temperatur
die Kühlmittels
im Heißeinlass
und T2 die Temperatur des Kühlmittels
in dem Kalteinlass ist. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel
ist die Positionierung des zweiten Ventilglieds 50 so,
dass die erfasste Temperatur gleich 0,9T1 + 0,1T2 ist.
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Wenn
der Motor 10 vom kalten Zustand gestartet wird, hat somit
das Kühlmittel
im Primärkreislauf
Umgebungstemperatur, was in den meisten Fällen bedeutet, dass die Temperatur
des Kühlmittels zwischen
0°C und
25°C liegt.
Unter diesen Umständen
gibt es eine Wahrscheinlichkeit, dass der Fahrgastraumheizer 16 benötigt wird
und somit der Hauptthermostat 18 betrieben wird, um den
Kühlmittelstrom
durch den Hauptkühler
des Kühlers 11 zu unterbinden
und dass das Ülkühlermischventil 20 betrieben
wird, um den Kühlmittelstrom
durch den Heiß- und
Kalteinlass 21 und 22 zum Auslass 23 zu
unterbinden, so dass kein Kühlmittel
durch den Sekundärkreislauf
und insbesondere durch den Nebenkühler 12 strömt. Daraus
resultiert eine schnelle Erwärmung des
Motors 10, eine Minimierung der schädlichen Emissionen und eine
Steigerung der Kraftstoffökonomie,
und nahezu die gesamte vom Motor erzeugte Wärme kann vom Heizer 17 verwendet
werden. Im vorliegenden Beispiel wird der Strom durch den Hauptkühler 11A des
Kühlers 11 durch
das primäre Strömungsregelventil
unterbunden, bis die Temperatur des den Motor verlassenden Kühlmittels
annähernd
95°C beträgt. Der
Kühlmittelstrom
durch den sekundären
Kreislauf wird auch verhindert, bis die Temperatur, d.h. die kombinierte
Temperatur des Kühlmittels,
in den beiden Einlässen 21, 22 die
vorbestimmte Temperatur, in diesem Fall annähernd 80°C, erreicht. Wie beschrieben
wird die Temperatur des Kühlmittels
im Heiß-
und Kalteinlass 21 und 22 in einem Verhältnis von
0,9 zu 0,1 kombiniert und damit nähert sich bei einer Umgebungstemperatur
von 20°C
das den Motor verlassende Kühlmittel
87°C bevor
die erste vorbestimmte Temperatur in dem Ölkühlermischventil 20 erreicht
ist.
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Wenn
diese erste vorbestimmte Temperatur überschritten ist, jedoch unterhalb
der zweiten höheren
vorbestimmten Temperatur liegt, in diesem Fall 85°C, verhindert
das Ölkühlermischventil 20 weiterhin
die Kühlmittelströmung durch
den Nebenkühler 12,
indem es jeden bedeutenden Strom durch den Kalteinlass 22 unterbindet,
erhöht
jedoch allmählich die
Menge des Kühlmittelstroms
durch die Kühlerbypassleitung
RBL, indem es allmählich
Kühlmittel
vom Heißeinlass 21 zum
Auslass 23 des Ölkühlermischventils 20 strömen lässt. Während dieser
Periode wird erwärmtes
Kühlmittel
durch den Getriebeölkühler 16 geleitet
und erwärmt
dadurch das durch den Ölkühler strömende Öl. Dies
beschleunigt das Aufwärmen
des Getriebes und verringert seinen Zug. Mit der Zeit hat die kombinierte
Kühlmitteltemperatur 80°C erreicht,
dem Fahrgastraumheizer 17 ist genügend Wärme zugeführt worden und die Kühlmitteltemperatur
reicht aus, um eine komfortable Umgebungstemperatur im Fahrgastraum
aufrecht zu erhalten.
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Wenn
die Kühlmitteltemperatur
die zweite vorbestimmte Temperatur übersteigt, jedoch noch unterhalb
der dritten vorbestimmten Temperatur, in diesem Fall 90°C, liegt,
beginnt der Kühlmittelstrom durch
den Kalteinlass 22, während
auch der Kühlmittelstrom
durch den Heißeinlass 21 aufrecht
erhalten wird. Die Temperatur des das Ölkühlermischventil 20 durch
den Auslass 23 verlassenden Kühlmittels stellt sich durch
eine Mischung von heißem
und kaltem Kühlmittel
jeweils durch den Heiß-
und Kalteinlass 21 und 22 ein. Wenn die Temperatur
des Kühlmittels während dieser
Zeitdauer weiter wächst,
kann ein gesteigerter Kühlmittelstrom
durch den Nebenkühler 12 strömen und
sich mit dem in das Ölkühlermischventil 20 durch
den Heißeinlass 21 einströmenden warmen Kühlmittel
mischen. Wenn schließlich
das Kühlmittel die
dritte vorbestimmte Temperatur erreicht, wird die Strömung durch
den Heißeinlass 21 unterbrochen, so
dass nur gekühltes
Kühlmittel,
das durch den Nebenkühler 12 gegangen
ist, vom Auslass 23 zum Ölkühler 16 strömt. Da somit
Kühlmittel
mit der niedrigst möglichen
Temperatur zugeführt
wird, erreicht man eine maximale Kühlung für den Ölkühler 16. Tatsächlich kann
eine sehr kleine Strömung
heißen
Kühlmittels
fließen,
um die Regelung des Ölkühlermischventils 20 aufrecht
zu erhalten, die primär
auf der Temperatur im Heißeinlass 21 beruht.
Diese Strömung
ist so klein, dass sie auf die Leistungsfähigkeit des Ölkühlers 16 einen
vernachlässigbaren
Effekt hat.
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Wenn
das Kühlmittel
die dritte vorbestimmte Temperatur übersteigt, benötigt der
Motor 10 die bestmögliche
Kühlung,
und der Ölkühler 16 braucht gekühltes Kühlmittel,
um das Getriebe kühl
zu halten, anstatt es aufzuheizen. Tatsächlich besteht auf Grund der
sehr großen
thermischen Trägheit
des Getriebes der Effekt des Ölkühlers 16 darin,
ein beträchtliche
Wärmemenge
vom Kühlmittel abzuziehen und
verzögert
dadurch die Öffnung
des Hauptthermostats 18 und das Schließen das Heißeinlasses 21 während einer
beträchtlichen
Zeitdauer nach dem Motorstart. Es sollte verständlich sein, dass jede vom Kühler 11 abgegebene
Wärme eine
Energieverschwendung ist und deshalb erhöht die verzögerte Öffnung des Hauptthermostates 18 die
Gesamtenergieeffizienz des Fahrzeugs, indem die vom Motor 10 zurück gegebene
Wärme sinnvoll
zum Heizen des Getriebes und Reduktion seines Zuges verwendet wird.
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Damit
im Falle eines Ausfalls der Thermostatkapsel 30 oder bei
einem zu hohen Druck im Heißeinlass 21 ein
Sicherheitsmechanismus erzielt wird, ist die Ventilspule 41 so
eingerichtet, dass sie öffnet,
wenn der Druck im Heißeinlass 21 einen
vorbestimmten Wert übersteigt.
Da der Innendurchmesser der Stirnfläche 61 des Rückhalteglieds 60 größer ist
als die Bohrung 26, in der die Ventilspule 61 gleitet,
ergibt sich ein Unterschied der wirksamen Flächen, die der Druckdifferenz
zwischen dem Heißeinlass
und dem Auslass 23 ausgesetzt sind und gegen die die Vorbelastung
der Feder 43 wirkt. Wenn die erzeugte Kraft die Federvorbelastung übersteigt,
kann sich die Ventilspule 41 gegen die Kraft der Feder 43 bewegen
und lässt
Kühlmittel
zwischen den ringförmigen
Stirnflächen 47 und 61 und
durch den Auslass 23 strömen. Dies ist die in 5 gezeigte Situation. Deshalb
ist die Anwendung zweier paralleler Federn 33 und 43 in
dem Sinne vorteilhaft, dass die gegen die Ventilspule 41 wirkende
Feder 43 optimiert werden kann, um ihre Druckentlastungsfunktion
auszuüben
und die andere Feder die zur Einwirkung gegen die Thermostatkapsel 30 benötigte Kraftdifferenz
aufbringen kann.
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Obwohl
die Temperatur in dem Kalteinlass 22 nur eine geringe Wirkung
hat, ist sie wichtig für
die Bestimmung der Betriebspositionierung des ersten und zweiten
Ventilglieds 40 und 50 und gestattet, dass das Ölkühlermischventil 20 Variationen
in der Umgebungstemperatur berücksichtigt,
die dann relevant sind, wenn das Ölkühlermischventil 20 dafür erforderlich
ist, das Einströmen
von Kühlmittel
durch den Heißeinlass 21 zu
ermöglichen.
Wenn beispielsweise die Umgebungstemperatur (und somit die Starttemperatur
des Kühlmittels
im Kühler)
20°C beträgt, wäre die erfasste
Temperatur 83°C
bei einer Kühlmitteltemperatur
von 90°C,
wohingegen, wenn die Umgebungstemperatur 10°C beträgt, die erfasste Temperatur
bei derselben Motorkühlmitteltemperatur 80°C betragen
würde.
In dem einen Fall kann heißes Kühlmittel
durch den Heißeinlass 21 einströmen und im
anderen Fall nicht.
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Das
in 8 gezeigte modifizierte Ölkühlermischventil 20 ist,
was seine Funktion betrifft, in vieler Hinsicht mit dem zuvor beschriebenen
identisch, und diese gemeinsamen Gesichtspunkte werden nicht erneut
im Detail beschrieben. Wie zuvor weist das Ölkühlermischventil 20 ein
Gehäuse 125 auf,
in dem sich eine Ventilspule 41 mit einer Bohrung 42 und
ein zweites Ventilglied 50 befinden, das an einer Thermostatkapsel 30 befestigt
ist. Wie zuvor gibt es einen ersten oder Heißeinlass 121 und einen
zweiten oder Kalteinlass 122, die beide mit einem gemeinsamen Auslass 123 verbunden
sind.
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Der
wesentliche Unterschied zwischen diesem Regelventil und dem zuvor
beschriebenen ist der Durchmesser des Heißeinlasses 121, der
viel kleiner ist als beim zuvor beschriebenen Ventil, typischerweise
18 mm anstatt 30 mm bei dem zuvor beschriebenen Beispiel. Ein ringförmiges Anschlagglied oder
eine Dichtungsscheibe 101 dienen dazu, der Belastung der
zur Vorspannung der Ventilspule 41 verwendeten Feder 43 entgegen
zu wirken, statt diese direkt gegen die Innenwand des Gehäuses zu spannen.
In 8 wurde zur Klarheit die
Feder zwischen dem temperaturabhängigen
Glied und dem Gehäuse
weggelassen. Die Feder 43 für die Ventilspule 41 ist
zwischen das ringförmige
Anschlagglied 101 und eine Stufe in dem die Ventilspule 41 bildenden
Körper
eingesetzt. Vier Speichen oder Stege 136 sind als Teil
des Gehäuses 125 gegossen
und stützen
einen Stöpsel
in Form einer Scheibe 127, die zur wahlweise Abdichtung
der Bohrung 42 des ersten Ventilglieds dient, wie dies
zuvor beschrieben wurde. Die Feder für die Thermostatkapsel 30 ist
zwischen die Thermostatkapsel 30 und den Stöpsel 127 eingesetzt.
Wie zuvor lässt
sich das Ventil 20 zum Abschalten sowohl des heißen als
auch des kalten Stroms, zum Abschalten allein des kalten Stroms
und Durchlassen des heißen
Stroms, zur Mischung der beiden Ströme und zum Abschalten des heißen Stroms
und Durchlassen des kalten Stroms und zwar abhängig von der erfassten Temperatur
des Kühlmittels
betreiben. Ein zusätzlicher
Vorteil des modifizierten Beispiels ist, dass das ringförmige Anschlagglied 101 als sekundäres Überdruckventil
fungiert, wenn der Druck im Heißeinlass 121 einen
vorbestimmten Wert übersteigt.
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In
einer weiteren Modifikation dient der Kapselkörper 31 zur Bildung
des zweiten Ventilglieds, wobei der Messingring 50 weggelassen
ist.