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Diese Erfindung betrifft ein Kühlsystem für einen Verbrennungsmotor und insbesondere einen Thermostat zur Verwendung in einem solchen Kühlsystem.
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Es ist bekannt, dass das Positionieren eines Thermostats in einem Motorkühlkreislauf bzw. -system einen Kompromiss zwischen den jeweiligen Problemen darstellt, die sich aus entweder Einlass- oder Auslasssteuerung ergeben.
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Auslassgesteuerte Thermostate, wie sie häufig bei Dieselmotoren verwendet werden, ermöglichen ein schnelles Erwärmen des Motors, reagieren aber langsam auf Änderungen der Massestrom-Motorkühlmitteltemperatur. Diese Art von Thermostat führt häufig zu starken Schwankungen der Kühlmitteltemperatur, wenn sich der Motor auf seine normale Betriebstemperatur erwärmt. Solche großen Temperaturschwankungen können zu großen thermischen Beanspruchungen des Motors führen und sind bei Verwendung bei einem Motor ganz aus Aluminium, der zu thermischer Ermüdung neigt, unerwünscht.
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Einlassgesteuerte Thermostate weisen dagegen ein schnelles Ansprechen auf Massestrom-Motorkühlmitteltemperatur auf und werden häufig in modernen Benzinmotoren verwendet, die typischerweise ganz aus Aluminium bestehen. Leider erfordern einlassgesteuerte Thermostate einen voll druckbeaufschlagten Kühlerkreislauf, wenn der Thermostat geschlossen ist, und können aufgrund des Aufnehmens zusätzlichen Fluids in den Kreislauf langsame Motorerwärmungszeiten erzeugen. Ein langsames Motorerwärmen ist unerwünscht, da es zu verminderter Kraftstoffwirtschaftlichkeit und mangelnder Behaglichkeit der Insassen bei kaltem Klima führen kann.
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Die Schrift
DE 10 2004 037 488 A1 zeigt eine Thermostatanordnung für eine Zweikreiskühlanlage eines Verbrennungsmotors, wobei zwei Thermostatventile hintereinander in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Das erste Thermostatventil bildet zwischen dem Kühleranschluss und dem Wasserpumpenanschluss ein Hauptventil und zwischen dem Wasserpumpenanschluss und dem Zylinderkopfanschluss ein Kurzschlussventil, während das zweite Thermostatventil zusammen mit dem genannten Kurzschlussventil ein Motorblockregelventil bildet.
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Die Schrift
DE 698 10 947 T2 zeigt ein Bypassventil zum Umgehen eines Wärmetauschers, dessen Gehäusekammer drei Hauptanschlüsse besitzt, von denen einer ein Bypassanschluss ist. Ein wellenförmiges Ventilelement wird dabei von einem auf Temperatur reagierenden Stellglied betätigt, um bei kalten Öltemperaturen den Wärmetauscher für das Getriebeöl zu umgehen.
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Die
US 4,190,198 A zeigt ein ähnliches Bypassventil für einen Ölkühler, bei dem die sonst übliche Zwangskoppelung zwischen dem auf Temperatur reagierenden Stellglied und dem Ventilelement durch eine zwischengeschaltete Feder beseitigt ist, um Bewegungen des Ventilelements unabhängig von Bewegungen des Stellglieds zu ermöglichen. Hierdurch sollen Überdruckzustände sowie zu große Kräfte auf das Stellglied vermieden werden.
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Ferner zeigt die
EP 1 815 205 B1 ein Bypassventil mit zwei Durchgangskanälen, zwischen denen eine Fluidverbindung freigebbar ist, wenn ein hierfür vorgesehenes Ventilelement von einem auf Temperatur ansprechenden Stellglied geöffnet wird, welches Stellglied in einer der Durchgangsbohrungen angeordnet ist und von der dort herrschenden Kühlmitteltemperatur beaufschlagt wird.
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Eine Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, eine verbesserte Thermostatanordnung für ein Kühlsystem eines Motors an die Hand zu geben.
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Nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung wird eine Thermostatanordnung für ein Kühlsystem eines Motors an die Hand gegeben, welche umfasst: eine erste Kammer mit einem Einlass und einem Auslass, eine zweite Kammer mit einem Einlass und einem Auslass und eine temperaturgesteuerte Ventilanordnung mit einem Ventilelement, das durch einen in der zweiten Kammer befindlichen, auf Temperatur ansprechenden Aktor beweglich ist, um das Strömen von Kühlmittel von dem Einlass zu dem Auslass der ersten Kammer zu steuern, wobei die zweite Kammer durch eine thermisch leitende Trennwand von der ersten Kammer getrennt ist und der auf Temperatur ansprechende Aktor mit der Trennwand thermisch verbunden ist, so dass das Öffnen und Schließen des Ventilelements auf einer Kombination der Temperatur des Kühlmittels in der ersten Kammer und der Temperatur des Kühlmittels in der zweiten Kammer beruht.
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Der Einlass zur ersten Kammer kann mit einem Rücklauf von einem Teil des Kühlsystems bildenden Kühler verbunden sein, und der Auslass kann mit einer Zufuhr zum Motor verbunden sein, und der Einlass zur zweiten Kammer kann mit einem Rücklauf von dem Motor verbunden sein, und der Auslass kann mit einem Einlass des Kühlers verbunden sein.
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Die Zufuhr zum Motor kann ein Einlass einer Umwälzpumpe sein, die zum Umwälzen von Kühlmittel durch das Kühlsystem verwendet wird.
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Der auf Temperatur ansprechende Aktor kann mit der Trennwand durch Anordnung in großer Nähe zu dieser mit der Trennwand thermisch verbunden sein.
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Alternativ kann der auf Temperatur ansprechende Aktor durch Anbringung an der Trennwand mit der Trennwand thermisch verbunden sein.
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Der auf Temperatur ansprechende Aktor kann eine Stirnfläche in Kontakt mit der Trennwand aufweisen.
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Die Trennwand kann eine Aussparung aufweisen, und ein Endbereich des auf Temperatur ansprechenden Aktors kann in die Aussparung eingepasst werden.
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Der auf Temperatur ansprechende Aktor kann mit der Trennwand thermisch verbunden sein, indem er mindestens einen in Kühlmittel befindlichen Teil aufweist, das durch die Trennwand gekühlt wird.
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Die Trennwand kann einen rohrförmigen Teil aufweisen, der sich in die zweite Kammer erstreckt, in der ein Endbereich des auf Temperatur ansprechenden Aktors angeordnet sein kann.
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Der rohrförmige Teil kann kombiniert mit dem Endbereich des auf Temperatur ansprechenden Aktors eine ringförmige Kammer bilden, in der Kühlmittel durch die Trennwand gekühlt wird.
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Die Anordnung kann weiterhin ein an der rohrförmigen Wand befestigtes rohrförmiges Element umfassen, und der auf Temperatur ansprechende Aktor kann sich in dem rohrförmigen Element befinden, so dass zwischen dem ringförmigen Element und dem auf Temperatur ansprechenden Aktor eine ringförmige Kammer ausgebildet ist, in der die Temperatur des Kühlmittels auf einer Kombination der Temperatur des Kühlmittels in der zweiten Kammer und der Temperatur der Trennwand beruht.
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Das ringförmige Element kann eine Reihe von Öffnungen darin aufweisen, um dem Kühlmittel in der zweiten Kammer ein Strömen in die ringförmige Kammer zu ermöglichen.
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Nach einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Motorkühlsystem mit einer Thermostatanordnung nach der ersten Ausgestaltung der Erfindung an die Hand gegeben.
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Das Motorkühlsystem kann ein Kühlsystem eines Kraftfahrzeugs sein, und das Kühlsystem kann weiterhin eine Fahrgastzellen-Heizung mit einem mit dem Kühlsystem an einer Stelle stromaufwärts der temperaturgesteuerten Ventilregelung verbundenen Einlass und einem mit der ersten Kammer verbundenen Auslass aufweisen.
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Der Einlass zur Fahrgastzellen-Heizung kann mit der zweiten Kammer verbunden sein.
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Nun wird die Erfindung beispielhaft unter Bezug auf die Begleitzeichnung beschrieben. Hierbei zeigen:
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1 ein schematisches Schaubild eines vorbekannten auslassgesteuerten Kühlsystems für einen Motor;
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2 ein schematisches Schaubild eines vorbekannten einlassgesteuerten Kühlsystems für einen Motor;
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3 ein Kurvenbild von Temperatur gegen Zeit für das in 1 gezeigte Kühlsystem;
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4 ein Kurvenbild von Temperatur gegen Zeit für das in 2 gezeigte Kühlsystem;
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5 ein schematisches Schaubild eines Kühlsystems für einen Motor nach einer Ausgestaltung der Erfindung;
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6 einen schematischen Querschnitt durch eine Thermostatanordnung mit einer thermisch leitenden Trennwand und einer temperaturgesteuerten Ventilanordnung nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung, die mit einer Trennwand thermisch verbunden ist;
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7 eine bildliche Teilansicht, die eine zweite Anordnung zum Anbringen der temperaturgesteuerten Ventilanordnung an der leitenden Trennwand zum thermischen Verbinden der temperaturgesteuerten Ventilanordnung mit der Trennwand zeigt;
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8 einen Querschnitt durch die in 7 gezeigte Trennwand;
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9 einen Querschnitt durch einen Teil einer Thermostatanordnung mit einer Trennwand, der eine dritte Anordnung zum Anbringen der temperaturgesteuerten Ventilanordnung an der leitenden Trennwand zum thermischen Verbinden der temperaturgesteuerten Ventilanordnung an der Trennwand zeigt;
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10 einen Querschnitt durch einen Teil einer Thermostatanordnung mit einer Trennwand, der eine vierte Anordnung zum Anbringen der temperaturgesteuerten Ventilanordnung an der leitenden Trennwand zum thermischen Verbinden der temperaturgesteuerten Ventilanordnung an der Trennwand zeigt;
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11 einen Querschnitt durch einen Teil einer Thermostatanordnung mit einer Trennwand, der eine fünfte Anordnung zum Anbringen der temperaturgesteuerten Ventilanordnung an der leitenden Trennwand zum thermischen Verbinden der temperaturgesteuerten Ventilanordnung an der Trennwand zeigt; und
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12 einen Querschnitt durch einen Teil einer Thermostatanordnung mit einer Trennwand, der eine alternative temperaturgesteuerte Ventilanordnung zeigt, die mit der leitenden Trennwand thermisch verbunden ist.
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Unter Bezug auf 1 und 3 wird ein vorbekanntes Kühlsystem der auslassgesteuerten Art gezeigt, das an dem Motor 1 installiert ist.
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Das Kühlsystem umfasst eine Umwälzpumpe 2 zum Umwälzen von Kühlmittel durch den Motor 1 und das Kühlsystem, einen durch die Temperatur des aus dem Motor 1 austretenden Kühlmittels gesteuerten Thermostat 3, einen Wärmetauscher in Form eines Kühler 4, eine Gasansaugvorrichtung in Form einer Entgasungsflasche 5 und einer Fahrgastzellen-Heizung 6.
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Kühlmittel strömt von dem Thermostat 3 zu dem Kühler 4 durch einen oberen Schlauch TH und strömt von dem Kühler 4 zur Pumpe 2 durch einen unteren Schlauch BH, wenn der Thermostat offen ist. Wenn der Motor 1 kalt ist und der Thermostat 3 geschlossen ist, strömt Kühlmittel durch eine den Thermostat 3 mit der Pumpe 2 verbindende Umgehungsleitung BL, um ausreichend Strömen durch den Zylinderkopf zu wahren. Wenn der Thermostat 3 geschlossen ist, strömt kein Kühlmittel durch die Entgasungsflasche 5 und daher liegt kein Lecken von kaltem Wasser aus dem Kühler 4 zu dem Motor 1 vor.
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Wie bereits erwähnt und in 3 gezeigt erwärmt sich der Motor 1 mit dieser Anordnung schnell. Wenn aber während des Erwärmens die Temperatur des Kühlmittels eine bestimmte Temperatur erreicht, arbeitet der Thermostat 3 in instabiler Weise, was die Temperatur des Kühlmittels bei Austreten aus dem Motor 1 veranlasst, wild zu schwanken bzw. zu oszillieren. Dies liegt daran, dass kaltes Kühlmittel von dem Kühler 4 zu dem Motor 1 strömt, sobald der Thermostat öffnet, was einen Abfall der Temperatur des aus dem Motor 1 austretenden Kühlmittels hervorruft, was den Thermostat 1 veranlasst zu schließen. Dieser Zyklus von Öffnen und Schließen setzt sich fort, bis die Temperatur des Kühlmittels von dem Kühler 4 ausreichend gestiegen ist, so dass sie nicht zum Schließen des Thermostats 3 führt, wenn der Thermostat geöffnet ist.
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Unter Bezug auf 2 und 4 wird ein vorbekanntes Kühlsystem der einlassgesteuerten Art gezeigt, das an dem Motor 1 installiert ist.
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Wie zuvor umfasst das Kühlsystem die Umwälzpumpe 2 zum Umwälzen von Kühlmittel durch den Motor 1 und das Kühlsystem, den Kühler 4, die Entgasungsflasche 5, die Fahrgastzellen-Heizung 6 und einen durch die Temperatur des in den Motor 1 strömenden Kühlmittels gesteuerten Thermostat 3.
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Kühlmittel strömt von dem Motor 1 zu dem Kühler durch einen oberen Schlauch TH und strömt von dem Kühler 4 zu dem Thermostat 3 durch einen unteren Schlauch BH. Wenn der Thermostat 3 offen ist, strömt Kühlmittel von diesem durch eine Zufuhrleitung SO zur Pumpe 2 und, wenn der Thermostat 3 geschlossen ist, strömt Kühlmittel von dem Motor 1 durch den Kühler 4 und die Entgasungsflasche 5 zur Pumpe 2.
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Dieses Strömen von Kühlmittel durch den Kühler 4 und die Entgasungsflasche 5 bei geschlossenem Thermostat 3 verlangsamt das Erwärmen des Motors 1 aufgrund des zusätzlichen Kühlmittelvolumens (thermische Masse), das im Verhältnis zur Auslegung des Auslassthermostats in dem Kreislauf enthalten ist.
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Im Gegensatz zu einer auslassgesteuerten Art liegen aber keine großen Schwankungen der Temperatur vor, wenn sich der Thermostat 3 zu öffnen beginnt, da er durch die Temperatur des aus dem Kühler 4 austretenden Kühlmittels gesteuert wird und daher nicht vollständig öffnet, bis die Massestromtemperatur des Kühlmittels ausreichend angestiegen ist, was dadurch zu einem nur geringfügigen Kräuseln der Temperatur des Kühlmittels führt, wenn sich der relativ kleine Strom von Kühlmittel von dem Kühler 4 mit dem erwärmten Kühlmittel mischt, das durch den Motor 1 strömt (siehe 4).
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Unter Bezug auf 5 und 6 wird ein erfindungsgemäßes Kühlsystem mit einer Dualstrom-Thermostatanordnung 103 gezeigt, das an einem Motor 101 installiert ist.
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Das Kühlsystem umfasst eine Umwälzpumpe 102 zum Umwälzen von Kühlmittel durch den Motor 101 und ein Kühlsystem, einen Wärmetauscher in Form eines Kühlers 104, eine Gasansaugvorrichtung in Form einer Entgasungsflasche 105 und eine Fahrgastzellen-Heizung 106.
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Der Thermostat 103 wird durch eine Kombination aus der Temperatur des aus dem Motor 1 durch eine Motorrückströmstrecke ER austretenden Kühlmittels und der Temperatur des Kühlmittels von dem Kühler 104, das durch einen unteren Schlauch BH, der den Thermostat 103 mit einem Rückstrom von dem Kühler 104 verbindet, in den Thermostat 103 einströmt, gesteuert.
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Wenn der Thermostat offen ist, strömt Kühlmittel von dem Thermostat 103 durch einen oberen Schlauch TH zu dem Kühler 104 und strömt von dem Kühler 104 durch eine Entgasungsleitung DL zu der Entgasungsflasche 105 und kehrt durch eine Entgasungsrückleitung DR, die in diesem Fall mit dem unteren Schlauch BH verbunden ist, zu dem Thermostat 103 zurück.
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Der Thermostat 103 ist ferner durch eine Pumpenzufuhrleitung PS mit der Pumpe 102 verbunden und ist durch eine Heizungszufuhrleitung HS und eine Heizungsrückführleitung HR mit der Fahrgastzellen-Heizung 106 verbunden.
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Wie in 6 am Besten ersichtlich ist, umfasst der Thermostat 103 erste und zweite Kammern 110, 111, die durch eine thermisch leitende Trennwand 115 getrennt sind.
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Die erste Kammer 110 weist einen mit dem Rückstrom von dem Kühler 104 durch den unteren Schlauch BH verbundenen ersten Einlass 112, einen mit dem Rückstrom von der Fahrgastzellen-Heizung 106 durch die Heizungsrückführleitung HR verbundenen zweiten Einlass 113 und einen mit einem Einlass der Pumpe 102 durch die Pumpenzufuhrleitung PS verbundenen Auslass 114 auf.
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Die zweite Kammer 111 weist einen mit der Fahrgastzellen-Heizung 106 durch die Heizungszufuhrleitung HS verbundenen ersten Auslass 116, einen mit einem Einlass des Kühlers 104 durch den oberen Schlauch TH verbundenen zweiten Auslass 118 und einen mit dem Rückstrom ER von dem Motor 101 verbundenen Einlass 117 auf.
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Eine temperaturgesteuerte Ventilanordnung 120 ist in der zweiten Kammer 111 angeordnet, um das Strömen von Kühlmittel von dem Motor 101 zu dem Kühler 104 zu steuern.
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Die temperaturgesteuerte Ventilanordnung 120 umfasst ein Ventilelement 121, das durch einen auf Temperatur ansprechenden Aktor 122 zwischen offenen und geschlossenen Stellungen beweglich ist. Ein Entlüftungsstift 130 ist an dem Ventilelement 121 angebracht, um ein Ablassen von Luft aus dem System zu ermöglichen, wenn sich das Ventilelement 121 in der geschlossenen Stellung befindet. Eine Stange 123 verbindet das Ventilelement 121 mit dem auf Temperatur ansprechenden Aktor 122, und eine Feder 125 dient zum Vorspannen des Ventilelements 121 in eine geschlossene Stellung.
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Der auf Temperatur ansprechende Aktor 122 umfasst ein Gehäuse, in dem sich ein (nicht dargestelltes) Wachselement befindet, das sich bei Erwärmen ausdehnt, um das Ventilelement 121 gegen die Wirkung der Feder 125 aufzudrücken.
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Der auf Temperatur ansprechende Aktor 122 ist mit der Trennwand 115 thermisch verbunden, und in diesem Fall ist eine Stirnseite des Gehäuses des auf Temperatur ansprechenden Aktors 122 direkt an der Trennwand 115 befestigt, um die thermische Verbindung zu bilden.
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Der Betrieb der Dualstrom-Thermostatanordnung ist wie folgt.
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Wenn der Motor 101 aus kaltem Zustand gestartet wird, ist die Temperatur des Kühlmittels im gesamten Kühlsystem im Wesentlichen bei Umgebungstemperatur und das Ventilelement 121 befindet sich in der geschlossenen Stellung, was das Strömen von Kühlmittel von dem Motor 101 zu dem Kühler 104 verhindert. Es versteht sich, dass Kühlmittel aber von dem Motor 101 zu der Fahrgastzellen-Heizung 106 strömen kann, da dieses Strömen nicht durch das Ventilelement 121 gesteuert wird.
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Daher strömt bei Starten aus dem kalten Zustand Kühlmittel von dem Motor 101 zu der zweiten Kammer 111 der Thermostatanordnung 103, durch die Fahrgastzellen-Heizung 111 der Thermostatanordnung 103, durch die Fahrgastzellen-Heizung 106 mittels der Heizungszufuhr- und Heizungsrückleitungen HS und HR zurück zur ersten Kammer 110 der Thermostatanordnung 103 und dann von der ersten Kammer 110 der Thermostatanordnung 103 mittels der Pumpenzufuhrleitung PS zu der Umwälzpumpe 102.
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Während dieser Betriebsphase ist die Temperatur des Kühlmittels in der ersten Kammer 110 aufgrund der Kühlwirkung der Fahrgastzellen-Heizung 106 und des Volumens statischen, kalten Kühlmittels in dem unteren Schlauch niedriger als die Temperatur des Kühlmittels in der zweiten Kammer 111. Da der auf Temperatur ansprechende Aktor 122 mit der Trennwand 115 thermisch verbunden ist, wird sein Betrieb nicht allein anhand der Temperatur des von dem Motor 101 strömenden Kühlmittels bestimmt, sondern beruht auf einer Kombination der jeweiligen Temperaturen des Kühlmittels, das von dem Motor 101 durch den Einlass 117 in die zweite Kammer 111 einströmt, und der Temperatur des Kühlmittels, das durch den zweiten Einlass 113 von der Fahrgastzellen-Heizung 106 in die erste Kammer einströmt.
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Die Wirkung davon ist, dass die Temperatur des Wachselements langsamer ansteigt, als wenn der auf Temperatur ansprechende Aktor 122 nur dem Kühlmittel von dem Motor 101 ausgesetzt ist, und dies verzögert das Öffnen des Ventilelements 121, auch wenn sich der Motor 101 schnell erwärmt.
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Wenn die kombinierte Wirkung des durch die zweite Kammer 111 strömenden Kühlmittels und die Kühlwirkung auf das Wachselement durch dessen thermische Verbindung mit dem Kühlmittel in der ersten Kammer 110 so ist, dass die durch dessen Ausdehnung erzeugte Kraft die Wirkung der Feder 125 überwinden kann, dann öffnet das Ventilelement 121. Dann kann Kühlmittel durch den oberen Schlauch TH von dem zweiten Kammer 111 zu dem Kühler 104 strömen und wird durch den unteren Schlauch BH zur ersten Kammer 110 zurückgeführt.
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Das von dem Kühler 104 zu der ersten Kammer 110 zurückkehrende Kühlmittel ist kälter als das von der Fahrgastzellen-Heizung 106 zurückkehrende, doch mischt es sich mit dem wärmeren Kühlmittel von der Fahrgastzellen-Heizung, bevor es zu dem Motor 101 zurückgeleitet wird, und hat daher keine so drastische Kühlwirkung auf die Temperatur des durch den Motor 101 strömenden Kühlmittels, wie dies der Fäll wäre, wenn nur kaltes Kühlmittel von dem Kühler direkt zu dem Motor 101 strömen würde, und daher ist der Temperaturschock für den Motor 101 geringer.
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Die Kühlwirkung des in die erste Kammer 110 von dem Kühler 104 strömenden Kühlmittels bewirkt dann ein Kühlen des auf Temperatur ansprechenden Aktors 122, so dass er durch eine Kombination aus Temperatur des Kühlmittels in den ersten und zweiten Kammern 110 und 111 gesteuert bleibt. In der Praxis wird die Temperatur des Kühlmittels in der zweiten Kammer 111 normalerweise als dominant ausgelegt.
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Diese Kombination von Temperaturen hat die Wirkung des Dämpfens großer Schwankungen der Bewegung des Ventilelements 121, und erzeugt somit nur Kühlmitteltemperaturkräuselbewegungen und keine großen Schwankungen der Kühlmitteltemperatur.
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Eine erfindungsgemäße Dualstrom-Thermostatanordnung sieht daher eine Motorerwärmungsgeschwindigkeit vor, die praktisch so schnell wie bei einem auslassgesteuerten Thermostat ist, ohne die großen Temperaturschwankungen, die normalerweise mit einem auslassgesteuerten Thermostat in Verbindung stehen, die die thermische Beanspruchung im Motor verstärken.
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Unter Bezug auf 7 und 8 wird dort eine zweite Anordnung zum thermischen Verbinden des auf Temperatur ansprechenden Aktors 122 mit der Trennwand 115 gezeigt.
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Die Thermostatanordnung umfasst ein erstes Gehäuse 140, das die erste Kammer 110 ausbildet, und ein zweites Gehäuse 141, das die zweite Kammer 111 ausbildet.
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Die Trennwand 115 ist als integraler Teil des ersten Gehäuses 141 ausgebildet und weist eine Aussparung auf, in der der auf Temperatur ansprechende Aktor 122 so eingepresst ist, dass eine Stirnseite 124 des auf Temperatur ansprechenden Aktors 122 an der Trennwand 115 anliegt. Die Trennwand 115 weist einen rohrförmigen Teil 150 auf, der sich in die zweite Kammer 111 erstreckt, in der ein Endbereich des auf Temperatur ansprechenden Aktors 122 angeordnet ist.
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Der rohrförmige Teil 150 bildet in Kombination mit dem Endbereich des auf Temperatur ansprechenden Aktors 122 eine ringförmige Kammer 151, in der das Kühlmittel durch die Trennwand 115 gekühlt wird.
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Die Temperatur des (nicht dargestellten) Wachselements beruht daher auf der Temperatur der Trennwand 115, die von dem auf Temperatur ansprechenden Aktor 122 durch dessen Eingriff mit der Trennwand 115 und durch Übertragung des in der ringförmigen Kammer 151 befindlichen Kühlmittels übertragen wird, und auf der Temperatur des Kühlmittels in Kontakt mit dem Teil des auf Temperatur ansprechenden Aktors 122, der sich nicht in der ringförmigen Kammer 151 befindet.
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Unter Bezug auf 9 wird eine dritte Anordnung für das thermische Verbinden des auf Temperatur ansprechenden Aktors 122 mit der Trennwand 115 gezeigt.
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Die Trennwand 115 ist als integraler Teil des ersten Gehäuses 141 ausgebildet und weist einen sich in die zweite Kammer 111 erstreckenden rohrförmigen Teil 150 auf, in dem ein Endbereich des auf Temperatur ansprechenden Aktors 122 so eingepasst ist, dass eine Stirnseite 124 des auf Temperatur ansprechenden Aktors 122 an einem Teil der Trennwand 115 anliegt oder angrenzend daran angeordnet ist, der sich in dem rohrförmigen Teil 150 befindet.
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Die Temperatur des (nicht dargestellten) Wachselements, das Teil des auf Temperatur ansprechenden Aktors 122 bildet, beruht daher auf der Temperatur der Trennwand 115, die von dem auf Temperatur ansprechenden Aktor 122 durch dessen Eingriff mit dem rohrförmigen Teil 150 übertragen wird, und der Temperatur des Kühlmittels in Kontakt mit dem Teil des auf Temperatur ansprechenden Aktors 122, der sich nicht in dem rohrförmigen Teil 150 befindet.
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Unter Bezug auf 10 wird dort eine vierte Anordnung für das thermische Verbinden des auf Temperatur ansprechenden Aktors 122 mit der Trennwand 115 gezeigt.
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Wie zuvor umfasst die Thermostatanordnung das die erste Kammer 110 ausbildende erste Gehäuse 140 und das die zweite Kammer 111 ausbildende zweite Gehäuse 141 mit einem Einlass 117.
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Die Trennwand 115 ist als integraler Teil des ersten Gehäuses 141 ausgebildet und weist einen rohrförmigen Teil 150 auf, in dem der auf Temperatur ansprechende Aktor 122 so eingepasst ist, dass eine Stirnseite 124 des auf Temperatur ansprechenden Aktors 122 an der Trennwand 115 anliegt.
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Ein rohrförmiges Element 160 weist eine auf den rohrförmigen Teil 150 aufgepresste Bohrung auf, so dass diese daran anhaftet. Das rohrförmige Element 160 erstreckt sich von der Trennwand 115 in die zweite Kammer 111 nach außen und umgibt den auf Temperatur ansprechenden Aktor 122 über im Wesentlichen der gesamten Länge, so dass es kombiniert mit dem auf Temperatur ansprechenden Aktor 122 eine ringförmige Kammer 152 bildet.
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In dem gezeigten Beispiel besteht das rohrförmige Element 160 aus einem thermisch isolierenden Material und weist eine Reihe von Öffnungen 161 auf, die entlang seiner Länge und um seinen Umfang beabstandet sind, um Kühlmittel von der zweiten Kammer 111 in die ringförmige Kammer 152 eintreten zu lassen.
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Die Temperatur des (nicht dargestellten) Wachselements, das Teil des auf Temperatur ansprechenden Aktors 122 bildet, beruht daher auf der Temperatur des in der ringförmigen Kammer 152 befindlichen Kühlmittels, die durch die Wärmeübertragungs- oder Kühlwirkung der Trennwand 115 auf das in der ringförmigen Kammer 152 befindliche Kühlmittel bestimmt wird, und auf der Übertragung von Wärme von dem Kühlmittelmassestrom in der zweiten Kammer 111 durch den rohrförmigen Teil 160 und auf der Temperatur und Strömrate von Kühlmittel von dem Kühlmittelmassestrom in der zweiten Kammer 111 durch die Öffnungen 161.
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Unter Bezug auf 11 wird dort eine fünfte Anordnung für das thermische Verbinden des auf Temperatur ansprechenden Aktors 122 mit einer Aluminium-Trennwand 115 gezeigt.
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Wie zuvor umfasst die Thermostatanordnung ein die erste Kammer 110 ausbildendes erstes Gehäuse 140 und ein die zweite Kammer 111 ausbildendes zweites Gehäuse 141.
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Die Trennwand 215 ist als separater Teil ausgebildet und ist an dem Gehäuse 140 durch geeignete Mittel befestigt. Die Trennwand 215 weist eine Aussparung auf, in der der auf Temperatur ansprechende Aktor 122 eingepresst ist, so dass eine Stirnfläche 124 des auf Temperatur ansprechenden Aktors 122 an der Trennwand 115 anliegt oder an dieser angrenzt.
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Die Temperatur des (nicht dargestellten) Wachselements, das einen Teil des auf Temperatur ansprechenden Aktors 122 bildet, beruht daher auf einer Kombination der Temperatur der Trennwand 215 und der Temperatur des Kühlmittels in Kontakt mit dem Teil des auf Temperatur ansprechenden Aktors 122, der nicht mit der Aussparung in der Trennwand 215 eingerückt ist.
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Unter Bezug auf 12 wird dort eine alternative temperaturgesteuerte Ventilanordnung gezeigt, in der eine herkömmliche anwendereigene Wachs-Thermostatanordnung 220 verwendet wird.
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Die Thermostatanordnung umfasst ein die erste Kammer 110 ausbildendes erstes Gehäuse 140, ein die zweite Kammer 111 ausbildendes zweites Gehäuse 141, eine thermisch leitende Trennwand 115, die als Teil des ersten Gehäuses 140 ausgebildet ist, und ein Auslassrohr 142 zur Verbindung mit dem oberen Schlauch TH.
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Die Wachs-Thermostatanordnung 220 umfasst einen auf Temperatur ansprechenden Aktor in Form eines mit Wachs gefüllten Körpers 222, ein an dem mit Wachs gefüllten Körper 222 angebrachtes Ventilelement 221, einen Ventilsitz 225, eine Stößelstange 223 und eine Feder 226, die das Ventilelement 221 in Kontakt mit dem Ventilsitz 225 vorspannt.
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Der Betrieb der Wachs-Thermostatanordnung 220 ist von herkömmlicher Natur, wenn das Wachs erwärmt wird, dehnt es sich aus, wobei es die Stößelstange 223 schiebt, was ein Bewegen des wachsgefüllten Körpers 222 gegen die Wirkung der Feder 226 bewirkt, wodurch das Ventilelement 221 weg von dem Ventilsitz 225 bewegt wird.
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Bei Gebrauch dringt Kühlmittel durch den Einlass 117 in die zweite Kammer ein, und wenn sich das Ventilelement 221 in einer offenen Stellung befindet, tritt es mittels eines Auslasses aus, der durch den Auslassschlauch 142 gebildet wird.
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In diesem Fall wird die thermische Verbindung zwischen dem auf Temperatur ansprechenden Aktor, der durch den wachsgefüllten Körper 222 gebildet wird, und der Trennwand lediglich durch die große Nähe eines Endes des wachsgefüllten Körpers 222 zur Trennwand 115 gebildet.
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Auch wenn die Erfindung bezüglich mehrerer Ausführungen beschrieben wurde, versteht sich, dass sie nicht auf diese beschränkt ist, zum Beispiel kann die Trennwand eine Reihe von Rippen darauf haben, um die Übertragung von Wärme zwischen der Trennwand und dem Kühlmittel in einer oder beiden Kammern zu verbessern.
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Es versteht sich ferner, dass die erste Kammer als Teil eines Gehäuses für die Umwälzpumpe ausgebildet werden könnte oder dass eine der Kammern als Teil eines Motorblocks des Motors oder eines Zylinderkopfs des Motors ausgebildet werden könnte.
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Es versteht sich auch, dass die Trennwand als Teil der temperaturgesteuerten Ventilanordnung ausgebildet werden könnte, die in eine Bohrung dichtend eingesetzt ist, um zwei Kammern zu bilden.
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Auch wenn in den beschriebenen Beispielen der Strom zu dem Kühler mittels des oberen Schlauchs erfolgt und der Rückstrom mittels des unteren Schlauchs erfolgt, versteht sich, dass die Erfindung nicht auf diese Anordnung beschränkt ist und dass der Strom zum Kühler mittels des unteren Schlauchs erfolgen könnte und der Rückstrom mittels des oberen Schlauchs erfolgen könnte.
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Die Trennwand besteht in allen Fällen aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise Aluminium oder Kupfer oder Legierungen derselben.
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Wenngleich der hierin beschriebene auf Temperatur ansprechende Aktor von der mit Wachs gefüllten Art ist, versteht sich, dass andere Formen von auf Temperatur ansprechenden Aktoren verwendet werden könnten.
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Daher gibt die Erfindung zusammengefasst einen Dualstrom-Thermostat an die Hand, der am Motorauslass angebracht ist und die Kühlmitteltemperatur am Einlass zum Motor und das Kühlmittel vom Auslass des Motors erfassen kann. Dies gibt die Vorteile eines nicht druckbeaufschlagten Kühlerkreislaufs mit schnellem Ansprechen, was ein optimales Erwärmen mit minimaler thermischer Beanspruchung ermöglicht. Der Thermostat ist durch eine stark leitende Wärmeübertragungsplatte gekennzeichnet, die mit dem Einlassfluidstrom in Kontakt steht. Zunächst wird der Thermostat lediglich auslassgesteuert, wird er aber geöffnet, beeinflusst die niedrige Temperatur des Kühlmittelstroms des Einlas-(oder „unteren”)Schlauchs die Thermostatstellung durch Kühlen des Wachselements, das an der Wärmeübertragungsleitungsplatte thermisch anhaftet. Dieser Einfluss macht den Thermostat zu einem „Dualstrom”-Thermostat und erlaubt so eine schnellere Erwärmungsreaktion als typischerweise bei einem Auslassthermostat der Fall ist, doch aufgrund der Dämpfungswirkung des von dem Kühler zurückströmenden kalten Kühlmittels mit kleineren Temperaturschwankungen.
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Es versteht sich für den Fachmann, dass die Erfindung zwar beispielhaft unter Bezug auf eine oder mehrere Ausführungen beschrieben wurde, sie aber nicht auf die offenbarten Ausführungen beschränkt ist und dass eine oder mehrere Abwandlungen der offenbarten Ausführungen oder andere Ausführungen konstruiert werden könnten, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
