DE102004020588A1 - Motorkühlsystem - Google Patents

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Abstract

Ein Fahrzeugmotorkühlsystem enthält ein temperaturabhängiges Strömungsregelventil (20) zur Regelung der Kühlmittelströmung zu einem Ölkühler, um auf diese Weise warmes Kühlmittel zum Ölkühler zu leiten, ohne das Aufwärmen des Motors oder den Wirkungsgrad eines Fahrgastraumheizers nachteilig zu beeinträchtigen. Das Ventil (20) enthält ein Gehäuse (25) mit einem Heißeinlass (21) zur Verbindung mit einem heißes Kühlmittel liefernden Motorausgang, einem Kalteinlass (22), der mit einem Kühler verbunden ist, und einem Auslass (23) zur Verbindung mit einer gepumpten Rückführung zum Motor. Eine Thermostatkapsel (30) hat eine Stößelstange (32), die gegen einen gespeichten Anschlag (64) wirkt und ein Ventilglied (50) trägt. Der Kapselkörper (31) passt mit Spiel in eine Durchgangsbohrung (42) in der Ventilspule (41) und dies gestattet gemeinsam mit Vorsprüngen (48) eine Strömung von Kühlmittel über den Kapselkörper. Die Ventilspule (41) gleitet in einer Bohrung (26) in dem Gehäuse (25), das einen Stöpsel (27) trägt, der an Speichen (36) im Heißeinlass (21) hängt. Wenn das Kühlmittel im Heißeinlass (21) eine verhältnismäßig geringe Temperatur hat, verhindert das Ventil (20) die Kühlmittelströmung vom Heiß- und vom Kalteinlass (21 und 22) zum Auslass (23). Ein geringer Leckstrom durch den Heißeinlass (21) gestattet, dass die Thermostatkapsel (30) die Temperatur im Heißeinlass (21) erfassen kann. Mit steigender Temperatur des Kühlmittels im Heißeinlass (21) wird die Ventilspule (41) ...

Description

  • Diese Erfindung betrifft Motorkühlsysteme besonders aber nicht ausschließlich für Motorfahrzeuge.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Erfindung wird nun beispielhaft bezogen auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, die zeigen:
  • 1 ein Diagramm, das ein erfindungsgemäßes Motorkühlsystem darstellt;
  • 2 einen Querschnitt durch ein temperaturabhängiges Regelventil, das in dem in 1 gezeigten Kühlsystem verwendet wird und das in geschlossenem Zustand gezeigt ist;
  • 3 einen Querschnitt ähnlich 2, jedoch mit dem Ventil in einem Heißstrom-offenen und Kaltstrom-geschlossenen Zustand;
  • 4 einen Querschnitt ähnlich 2, jedoch mit dem Ventil in einem Heißstrom-geschlossenen und Kaltstrom-offenen Zustand;
  • 5 ein Querschnitt ähnlich 2, jedoch mit dem Ventil in einem Druck- Bypasszustand;
  • 6 eine Vorderansicht eines Heißstromeinlasses des in 2 gezeigten Ventils;
  • 7 eine Vorderansicht eines einen Teil des in 2 gezeigten Ventils bildenden Glieds gesehen von einem Kaltstromeinlass; und
  • 8 eine perspektivische Schnittansicht eines temperaturabhängigen Regelventils, das dem in den 2 bis 7 ähnelt, jedoch eine Modifikation enthält.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • In einer weiteren Modifikation dient der Kapselkörper 31 zur Bildung des zweiten Ventilglieds, wobei der Messingring 50 weggelassen ist.

Claims (29)

  1. Motorkühlsystem für ein Motorfahrzeug, das einen Primärkühlkreislauf mit einem Kühler (11) und einer Pumpe (13), die zur Zirkulation von Kühlmittel durch den Motor (10) zum Kühler und zurück zum Motor dient, wobei der Kühler mit einer Motorrückleitung (ERL) verbunden ist, die den Kühler mit dem Motor und der Pumpe durch ein Primärstromregelventil (18) und eine Rückleitung (RL) verbindet, und das Primärstromregelventil auch mit der Motorrückleitung (ERL) stromaufwärts vom Kühler (11) verbunden und so betreibbar ist, dass vom Kühler Fluid nur strömen kann, wenn die erfasste Temperatur des Kühlmittels oberhalb einer normalen Lauftemperatur des Motors liegt, einen Sekundärkühlkreislauf, der einen Wärmetauscher (16) hat, der mit der Einlassseite der Pumpe und mit einem temperaturabhängige Regelventil (20) verbunden ist, wobei das temperaturabhängige Regelventil (20) einen mit der Motorrückleitung (ERL) stromaufwärts vom Kühler (11) verbundenen ersten Einlass (21), einen mit der Auslassseite des Kühlers verbundenen zweiten Einlass (22) und einen Auslass (23) hat, der mit dem Wärmetauscher verbunden ist, und einen einen Fahrgastraumheizer (17) aufweisenden Heizkreislauf aufweist, wobei der Fahrgastraumheizer zum Empfang von vom Motor (10) erhitztem Kühlmittel verbunden ist und dieses zur Einlassseite der Pumpe (13) zurück leitet, wobei das temperaturabhängige Regelventil (20) betreibbar ist, um die Strömung durch den ersten Einlass (21) abzuschalten und gleichzeitig die Strömung durch den zweiten Einlass (22) zu gestatten und die Strömung durch den zweiten Einlass (22) abzuschalten und gleichzeitig die Strömung durch den ersten Einlass 21 zu gestatten, und zwar abhängig von der erfassten Temperatur des Kühlmittels, dadurch gekennzeichnet, dass das temperaturabhängige Regelventil (20) zum gleichzeitigen Abschalten der Strömung durch die beiden Einlässe (21 und 22) betreibbar ist.
  2. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Strömung des Kühlmittels durch den ersten Einlass (21) und den zweiten Einlass (22) des temperaturabhängigen Strömungsregelventils (20) auf einer erfassten Temperatur beruht, die eine Kombination der Temperaturen des Kühlmittels im ersten und zweiten Einlass (21, 22) ist.
  3. Kühlsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Kühlmittels im ersten Einlass (21) bei der Regelung des Kühlmittels durch den ersten und zweiten Einlass (21, 22) zu allen Zeiten dominiert.
  4. Kühlsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erfasste Temperatur gleich ((X·T1) + (Y·T2)) ist, worin X zwischen 0,75 und 0,95 und Y zwischen 0,25 und 0,05 liegen, T1 die Temperatur des Kühlmittels im ersten Einlass (21) und T2 die Temperatur des Kühlmittels im zweiten Einlass (22) ist.
  5. Kühlsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die erfasste Temperatur unter einer ersten vorbestimmten Temperatur liegt, das temperaturabhängige Regelventil (20) zum Abschalten der Strömung vom ersten und zweiten Einlass (21, 22) zum Auslass (23) betreibbar ist.
  6. Kühlsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die erfasste Temperatur oberhalb der ersten vorbestimmten Temperatur aber unterhalb einer zweiten, höheren vorbestimmten Temperatur liegt, das temperaturabhängige Regelventil (20) betreibbar ist, um Kühlmittel vom ersten Einlass (21) zum Auslass (23) strömen zu lassen und gleichzeitig jeden wesentlichen Strom vom zweiten Einlass (22) zum Auslass (23) zu unterbinden.
  7. Kühlsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die erfasste Temperatur oberhalb der zweiten vorbestimmten Temperatur aber unterhalb einer dritten, höheren vorbestimmten Temperatur des Kühlmittels liegt, das temperaturabhängige Regelventil (20) betreibbar ist, um Kühlmittel vom ersten Einlass (21) und vom zweiten Einlass (22) zum Auslass (23) strömen zu lassen.
  8. Kühlsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die erfasste Temperatur oberhalb der dritten vorbestimmten Temperatur liegt, das temperaturabhängige Regelventil (20) betreibbar ist, um jeden wesentlichen Strom vom ersten Einlass (21) zum Auslass (23) zu unterbinden und Kühlmittel vom zweiten Einlass (22) zum Auslass (23) strömen zu lassen.
  9. Kühlsystem nach Anspruch einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste vorbestimmte Temperatur kleiner als die normale Lauftemperatur des Motors (10) ist.
  10. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte vorbestimmte Temperatur kleiner oder gleich der normalen Lauftemperatur des Motors (10) ist.
  11. Kühlsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das temperaturabhängige Regelventil (20) betreibbar ist, um Kühlmittel vom ersten Einlass (21) zum Auslass (23) unabhängig von der erfassten Temperatur strömen zu lassen, wenn der Druckunterschied zwischen dem ersten Einlass (21) und dem Auslass (23) einen vorbestimmten Wert übersteigt.
  12. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das temperaturabhängige Regelventil (20) ein Gehäuse (25), das den ersten Einlass (21), den zweiten Einlass (22), den Auslass (23) und eine Ventilkammer (24) definiert, ein temperaturabhängiges Glied (30) in der Ventilkammer (24), ein erstes Ventilglied (40) zur Regelung des Kühlmittelstroms durch den ersten Einlass (21) und ein zweites Ventilglied (50) zur Regelung des Kühlmittelstroms durch den zweiten Einlass (22) aufweist.
  13. Kühlsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventilglied (40) zwischen zwei Begrenzungen axial so beweglich ist, dass es an der oder in der Nähe der ersten Begrenzung der axialen Bewegung einen Kühlmittelstrom vom ersten Einlass (21) zum Auslass (23) unterbindet, an der oder in der Nähe der anderen Begrenzung der axialen Bewegung einen Kühlmittelstrom vom ersten Einlass (21) zum Auslass (23) unterbindet, jedoch für die Mehrzahl seiner axialen Bewegung zwischen diesen Begrenzungen einen Kühlmittelstrom vom ersten Einlass zum Auslass (23) gestattet.
  14. Kühlsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventilglied (40) zum zweiten Einlass (22) vorgespannt ist.
  15. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventilglied (40) ein rohrförmiges Glied (41) mit einer Bohrung (42) ist, die einen Kühlmittelströmungskanal für Kühlmittel von dem ersten Einlass (21) definiert.
  16. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das temperaturabhängige Glied (30) einen Ventilkörper (31) mit dem zweiten Ventilglied (50), eine Stößelstange (32), die zwischen ein im Ventilkörper (31) aufgenommenes temperaturabhängiges Mittel und einen innerhalb des zweiten Einlasses (22) befindlichen Anschlag (64) eingesetzt ist und ein Vorspannungsmittel (43) zur Vorspannung des zweiten Ventilglieds (50) zum zweiten Einlass (22) hin hat.
  17. Kühlsystem nach Anspruch 16, soweit er von Anspruch 15 abhängt, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (31) in der Bohrung (42) des ersten Ventilglieds (40) sitzt, um so sicher zu stellen, dass das temperaturabhängige Glied (30) primär von der Temperatur des Kühlmittels im ersten Einlass (21) geregelt wird.
  18. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückhalteglied (60) im Gehäuse (25), dem zweiten Einlass (22) benachbart, befestigt ist, um das erste Ventilglied (40) und das temperaturabhängige Glied (30) innerhalb der Ventilkammer zurück zu halten.
  19. Kühlsystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückhalteglied (60) eine zylindrische Bohrung (62) bildet, in die das zweite Ventilglied (50) gleitend eingepasst ist, wobei die Anordnung so ist, dass, wenn das zweite Ventilglied (50) vollständig in die zylindrische Bohrung (62) eingreift, kein wesentlicher Kühlmittelstrom vom zweiten Einlass (22) über das weite Ventilglied (50) zum Auslass (23) strömen kann.
  20. Kühlsystem nach Anspruch 18 oder 19, soweit diese vom Anspruch 16 abhängen, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückhalteglied (60) ein Stützglied (64) enthält, welches den Anschlag für die Stößelstange (32) des temperaturabhängigen Glieds (30) bildet.
  21. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 18 bis 20, soweit diese von Anspruch 15 abhängen, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückhalteglied (60) eine ringförmige Stirnfläche (61) hat, die in die Ventilkammer (24) weist, um mit einer komplementären ringförmigen Stirnfläche (47) auf dem ersten Ventilglied (40) zusammenzuwirken, wobei die Anordnung so ist, dass, wenn die ringförmige Stirnfläche (47) des ersten Ventilglieds (40) an der ringförmigen Stirnfläche (61) des Rückhalteglieds (60) anstößt, kein Kühlmittel von der Bohrung (42) des ersten Ventilglieds (40) zum Auslass (23) strömen kann.
  22. Kühlsystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass Abstandshalter (48) zwischen die ringförmige Stirnfläche (47) des ersten Ventilglieds (40) und das zweite Ventilglied (50) so eingesetzt sind, dass sie radiale Strömungskanäle (49) definieren, wobei die Anordnung so ist, dass, wenn die ringförmige Stirnfläche (47) des ersten Ventilglieds (40) von der ringförmigen Stirnfläche (61) des Rückhalteglieds (60) wegbewegt wird, Kühlmittel von der Bohrung (42) des ersten Ventilglieds (40) durch die Radialkanäle (49) zum Auslas (23) strömen kann.
  23. Kühlsystem nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter die Form von Vorsprüngen (48) haben, die um den Innenumfang der ringförmigen Stirnfläche (47) des ersten Ventilglieds (40) gebildet sind.
  24. Kühlsystem nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (48) so angeordnet sind, dass sie in die Bohrung (62) im Rückhalteglied (60) passen, wenn das erste Ventilglied (40) an der ringförmigen Stirnfläche (61) des Rückhalteglieds (60) anstößt.
  25. Kühlsystem nach Anspruch 15 oder nach jedem davon abhängigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Einlass (21) einen Stöpsel (27) zum Eingriff in die Bohrung (42) des ersten Ventilglieds (40) hat, wobei die Anordnung so ist, dass, wenn der Stöpsel (27) in die Bohrung (42) des ersten Ventilglieds (40) eingreift, kein Kühlmittel vom ersten Einlass (21) in die Bohrung (42) des ersten Ventilglieds (40) strömen kann.
  26. Kühlsystem nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Stöpsel (27) einen Sitz für ein Ende einer zur Vorspannung des temperaturabhängigen Glieds (30) zum zweiten Einlass (22) hin dienenden Feder (33) hat.
  27. Kühlsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühler (11) einen Hauptkühler (11A) und einen Nebenkühler (12) hat, die beide einlassseitig mit der Motorrückleitung (ERL) verbunden sind, wobei der Hauptkühler (11A) eine mit einer Kühlerrückleitung (RRL) zum primären Strömungsregelventil (18) verbundene Auslassseite und der Nebenkühler (12) eine Auslassseite hat, die mit dem zweiten Einlass (22) des temperaturabhängigen Regelventils (20) verbunden ist.
  28. Kühlsystem nach Anspruch 27, bei dem bei Vollstrombedingungen der Druckabfall über dem Nebenkühler (12) beträchtlich kleiner ist als der Druckabfall über dem Hauptkühler (11A).
  29. Temperaturabhängiges Regelventil (20) zur Verwendung in einem Motorkühlsystem für ein Motorfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das temperaturabhängige Regelventil (20) einen ersten Einlass (21), der mit der Motorrückleitung (ERL) stromaufwärts vom Kühler (11) verbunden ist, einen zweiten Einlass (22), der mit der Auslassseite des Kühlers verbunden ist und einen Auslass (23) hat, der mit dem Wärmetauscher verbunden ist, und ein Heizkreislauf einen Fahrgastraumheizer (17) aufweist, der zur Aufnahme von durch den Motor (10) erhitztem Kühlmittel und zur Rückführung desselben zur Einlassseite der Pumpe (13) verbunden ist, wobei das temperaturabhängige Regelventil (20) betreibbar ist, um die Strömung in den ersten Einlass (21) abzuschalten und gleichzeitig die Strömung durch den zweiten Einlass (22) zu gestatten und die Strömung durch den zweiten Einlass (22) abzuschalten und gleichzeitig die Strömung durch den ersten Einlass (21) zu gestatten, und zwar abhängig von der erfassten Temperatur des Kühlmittels, dadurch gekennzeichnet, dass das temperaturabhängige Regelventil (20) zum gleichzeitigen Abschalten der Strömung durch die beiden Einlässe (21 und 22) betreibbar ist.
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