DE102010001321A1 - Refrigerant circuit for combustion engine of car, has closure element resilient in relation to section fixed relative to conductor, where supplementary units are provided for depressive curve of resilient bias force - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Kühlmittelkreislauf für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a coolant circuit for an internal combustion engine of a vehicle according to the preamble of claim 1.
Ein derartiger Kühlmittelkreislauf weist eine Zuleitung und ein in oder an der Zuleitung angeordnetes Thermostatventil zum Steuern eines Kühlmittelstroms durch die Zuleitung auf. Hierbei kann das Thermostatventil zum Steuern des Kühlmittelstroms einen geschlossenen Zustand, in dem kein Kühlmittelstrom durch die Zuleitung strömt, und einen geöffneten Zustand, in dem ein Kühlmittelstrom durch die Zuleitung strömt, einnehmen und ist zwischen diesen Zuständen veränderbar. Auf diese Weise kann ein Thermostatventil den Kühlmittelstrom umsteuern, indem bei geschlossenem Thermostatventil der Kühlmittelstrom beispielsweise durch einen ersten Kreislauf und bei geöffnetem Thermostatventil durch einen zweiten Kreislauf (und gegebenenfalls zusätzlich auch noch durch den ersten Kreislauf) fließt.Such a coolant circuit has a supply line and a thermostat valve arranged in or on the supply line for controlling a coolant flow through the supply line. Here, the thermostatic valve for controlling the refrigerant flow may occupy a closed state in which no refrigerant flow flows through the supply line, and an opened state in which a refrigerant flow flows through the supply line, and is changeable between these states. In this way, a thermostatic valve can reverse the flow of coolant by the coolant flow when the thermostat valve is closed, for example, by a first circuit and when the thermostatic valve is open through a second circuit (and possibly also through the first circuit).
Das Thermostatventil kann so ausgelegt sein, dass es gegebenenfalls auch Zwischenstellungen einnehmen und damit auch teilweise geöffnet sein kann, um auf diese Weise den Volumenstrom des Kühlmittelstroms durch das Thermostatventil zu regeln. Denkbar ist aber auch, dass das Thermostatventil nur zwischen einem geöffnetem und einem geschlossenen Zustand geschaltet werden kann.The thermostatic valve may be designed so that it may also assume intermediate positions and thus also be partially open, in order to regulate the volume flow of the coolant flow through the thermostatic valve in this way. It is also conceivable that the thermostatic valve can only be switched between an open and a closed state.
Thermostatventile werden herkömmlich zur temperaturabhängigen Steuerung von Fluidkreisläufen bei Verbrennungsmotoren eingesetzt. Unterschiedlich ausgebildete Thermostatventile steuern dabei beispielsweise die Temperatur des Kühlmittels oder des Motor- und Getriebeöls. Beispielsweise kann ein Thermostatventil Bestandteil eines Kühlmittelkreislaufs sein und regelt in Abhängigkeit der Temperatur von Kühlmittelströmen, ob Kühlmittel ausschließlich durch einen Heizungskühler (im Rahmen eines so genannten kleinen Kühlmittelkreislaufs zur Abgabe von Wärme an eine Fahrzeuginnenraumheizung) oder zusätzlich auch durch einen Kühlmittelkühler (im Rahmen eines so genannten großen Kühlmittelkreislaufs zur zusätzlichen Kühlung des Kühlmittels) geleitet wird.Thermostatic valves are conventionally used for temperature-dependent control of fluid circuits in internal combustion engines. Differently designed thermostatic valves control, for example, the temperature of the coolant or the engine and transmission oil. For example, a thermostatic valve may be part of a coolant circuit and regulates depending on the temperature of coolant flows, whether coolant exclusively by a radiator (in the context of a so-called small coolant circuit for delivering heat to a vehicle interior heating) or additionally by a coolant radiator (in such a said large coolant circuit for additional cooling of the coolant) is passed.
Herkömmliche Thermostatventile werden temperaturabhängig gesteuert. Bekannt aus der
Bei modernen Dehnstoffthermostaten kann auf diese Weise ein Regelbereich von 0°C bis 120°C realisiert werden.In modern expansion thermostats can be realized in this way a control range from 0 ° C to 120 ° C.
Eine Weiterentwicklung solch konventioneller Dehnstoffthermostate stellen beheizte Dehnstoffthermostate dar, wie sie beispielsweise aus der
Bekannt sind auch rein elektrisch angetriebene Thermostate unter Verwendung eines elektrischen Antriebsmotors zum Verstellen des Thermostatventils.Also known are purely electrically driven thermostats using an electric drive motor for adjusting the thermostatic valve.
Den bekannten Thermostatventilen, insbesondere den häufig eingesetzten Dehnstoffthermostaten ist gemein, dass ein Öffnen und Schließen der Thermostatventile in Abhängigkeit von fest eingestellten Temperaturen in vorbestimmten Temperaturbereichen erfolgt, um die Temperatur eines zu kühlenden Verbrennungsmotors weitestgehend konstant zu halten. Die Grenzwerte der Temperaturen, in Abhängigkeit derer ein Thermostatventil sich öffnet oder schließt, sind dabei fest vorgegeben; Vor- und Nachlaufeffekte in Kühlmittelkreisläufen können nur unzureichend berücksichtigt werden.The well-known thermostatic valves, in particular the frequently used Dehnstoffthermostaten has in common that opening and closing of the thermostatic valves in response to fixed set temperatures in predetermined temperature ranges, in order to keep the temperature of a combustion engine to be cooled largely constant. The limits of the temperatures, as a function of which a thermostatic valve opens or closes, are fixed; Pre and post-run effects in coolant circuits can only be considered insufficiently.
Zudem stellen Thermostatventile regelmäßig einen hohen Strömungswiderstand im Kühlmittelkreislauf dar und machen damit auch Kühlmittelpumpen hoher Leistung im Kühlmittelkreislauf erforderlich.In addition, thermostatic valves regularly represent a high flow resistance in the coolant circuit and thus also require high-performance coolant pumps in the coolant circuit.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kühlmittelkreislauf für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs mit einem Thermostatventil zur Verfügung zu stellen, das strömungsgünstig ist und damit eine Reduzierung des Strömungswiderstands im Kühlmittelkreislauf ermöglicht und das zudem insbesondere in Zusammenwirken mit einer elektrisch betriebenen Kühlmittelpumpe in einem weiten Arbeitsbereich regelbar ist.Object of the present invention is to provide a coolant circuit for an internal combustion engine of a vehicle with a thermostatic valve available, which is streamlined and thus allows a reduction of the flow resistance in the coolant circuit and also in particular in cooperation with an electrically operated coolant pump in a wide operating range adjustable is.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved by an article having the features of claim 1.
Dabei ist vorgesehen, dass das Thermostatventil druckgesteuert ist, indem das Thermostatventil in Abhängigkeit von dem Druck des Kühlmittelstroms in der Zuleitung zum Einnehmen des geschlossenen Zustands und des geöffneten Zustands gesteuert wird.It is provided that the thermostatic valve is pressure controlled by the thermostatic valve is controlled in response to the pressure of the refrigerant flow in the lead to the closed state and the open state.
In Abkehr von herkömmlichen Thermostatventilen, insbesondere in Abkehr von so genannten Dehnstoffthermostaten, verwendet das vorliegend bereit gestellte Thermostatventil als Stellgröße den Druck des Kühlmittelstroms in einer Zuleitung, nicht aber (oder nur indirekt) die Temperatur des Kühlmittels. Das Thermostatventil ist damit druckgesteuert und nicht (oder nur indirekt) temperaturgesteuert. Dies ermöglicht, das Thermostatventil durch Steuerung einer Kühlmittelpumpe und dem Vorgeben des Drucks des Kühlmittelstroms hierüber zu regeln, so dass das Thermostatventil unmittelbar über die Kühlmittelpumpe gesteuert werden kann.In departure from conventional thermostatic valves, in particular in departure from so-called Dehnstoffthermostaten, the presently provided thermostatic valve used as a control variable, the pressure of the coolant flow in a supply line, but not (or only indirectly) the temperature of the coolant. The thermostatic valve is thus pressure-controlled and not (or only indirectly) temperature-controlled. This makes it possible to control the thermostatic valve by controlling a coolant pump and setting the pressure of the coolant flow thereacross, so that the thermostatic valve can be directly controlled via the coolant pump.
Das Thermostatventil kann ein Verschlusselement zum Verschließen der Zuleitung im geschlossenen Zustand aufweisen, wobei das Verschlusselement zum Überführen in den geöffneten Zustand des Thermostatventils um eine Schwenkachse schwenkbar oder entlang einer Schiebeführung verschiebbar ist. Mittels des Verschlusselementes wird damit der Volumenstrom des Kühlmittels eingestellt und geregelt, wobei bei verschlossenem Verschlusselement kein Kühlmittelstrom fließt, bei teilweise oder vollständig geöffnetem Verschlusselement hingegen ein Kühlmittelstrom durch die Zuleitung strömt. Im seiner geschlossenen Stellung liegt das Verschlusselement dabei beispielsweise an einer Dichtung an und verhindert damit einen Durchtritt von Kühlmittel, während durch Aufschwenken oder Aufschieben des Verschlusselementes in Abhängigkeit vom Druck des Kühlmittelstroms das Thermostatventil geöffnet und damit der Durchgang für das Kühlmittel ganz oder teilweise freigegeben wird.The thermostatic valve may have a closure element for closing the supply line in the closed state, wherein the closure element for transferring into the open state of the thermostatic valve is pivotable about a pivot axis or slidable along a sliding guide. By means of the closure element, the volume flow of the coolant is thus adjusted and regulated, wherein when the closure element is closed, no coolant flow flows, with a partially or fully opened closure element, however, a coolant flow flows through the supply line. In its closed position, the closure element bears against a seal, for example, thereby preventing a passage of coolant, while the thermostatic valve is opened by pivoting or pushing the closure element in response to the pressure of the coolant flow and thus the passage for the coolant is fully or partially released.
Das Verschlusselement kann beispielsweise nach Art einer Klappe ausgebildet sein und ist hierzu um eine Schwenkachse verschwenkbar angelenkt. Ebenso ist denkbar, das Verschlusselement nach Art eines Schiebers entlang einer Schiebeführung verschiebbar auszuführen, so dass bei Überschreiten eines bestimmten Drucks das Thermostatventil freigegeben wird. Unabhängig von der konkreten Ausführung ist das Verschlusselement so ausgebildet, dass es in Abhängigkeit vom Druck des Kühlmittelstroms in der Zuleitung zum Verschließen oder Freigeben des Thermostatventils verstellt wird.The closure element may be designed, for example, in the manner of a flap and is pivotably articulated about a pivot axis for this purpose. It is also conceivable to perform the closure element in the manner of a slider along a sliding guide displaceable, so that when a certain pressure is exceeded, the thermostatic valve is released. Regardless of the specific embodiment, the closure element is designed so that it is adjusted in response to the pressure of the coolant flow in the supply line for closing or releasing the thermostatic valve.
Um einen Grenzdruck vorzugeben, bei Überschreiten dessen das Thermostatventil geöffnet wird, ist das Verschlusselement vorteilhafterweise elastisch gegenüber einem relativ zur Zuleitung feststehenden Abschnitt in Richtung seiner geschlossenen Stellung vorgespannt.To specify a limit pressure, when the thermostat valve is opened, the closure element is advantageously resiliently biased against a fixed relative to the lead portion in the direction of its closed position.
Hierzu kann beispielsweise eine elastische Feder vorgesehen sein, die das verschwenkbare oder verschiebbare Verschlusselement in Richtung seiner geschlossenen Stellung vorspannt. Die elastische Feder wirkt dabei beispielsweise als Druckfeder zwischen dem Verschlusselement und einer Wandung oder einem anderen feststehenden Abschnitt der Zuleitung, so dass zum Öffnen des Thermostatventils zunächst die Vorspannkraft der elastischen Feder überwunden werden muss und erst nach Überwinden dieser Vorspannkraft das Thermostatventil geöffnet werden kann.For this purpose, for example, an elastic spring can be provided, which biases the pivotable or displaceable closure element in the direction of its closed position. The elastic spring acts, for example, as a compression spring between the closure element and a wall or other fixed portion of the supply line, so that for opening the thermostatic valve initially the biasing force of the elastic spring must be overcome and only after overcoming this biasing force, the thermostatic valve can be opened.
Vorteilhafterweise ist die beispielsweise über die elastische Feder bereit gestellte elastische Vorspannkraft degressiv über den Öffnungsweg des Verschlusselementes vorgeben. Unter degressiv ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass die Federkraft nicht proportional mit dem Öffnungsweg steigt, sonder sich unterproportional mit dem Öffnungsweg verhält. Mit anderen Worten nimmt die Steigung der Federkennlinie mit zunehmendem Öffnungsweg ab. Denkbar in diesem Zusammenhang ist beispielsweise auch, dass die Federkennlinie mit zunehmendem Öffnungsweg eine negative Steigung annimmt, so dass die vorspannende Federkraft mit zunehmendem Öffnungsweg sogar sinkt.Advantageously, the example provided on the elastic spring provided elastic biasing force is degressive over the opening path of the closure element pretend. By degressive is to be understood in this context that the spring force does not increase proportionally with the opening path, but behaves disproportionately with the opening path. In other words, the slope of the spring characteristic decreases with increasing opening travel. Conceivable in this context, for example, that the spring characteristic assumes a negative slope with increasing opening path, so that the biasing spring force even decreases with increasing opening path.
Durch eine solche degressive elastische Vorspannkraft wird erreicht, dass zum anfänglichen Öffnen des Thermostatventils ein vergleichsweise großer Druck erforderlich ist (entsprechend dem vorgegeben Grenzdruck), das weitere Öffnen des Thermostatventils aber nicht proportional mit der Druckzunahme, sondern unterproportional erfolgt. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass bei Übersteigen des vorbestimmten Grenzdrucks das Verschlusselement sozusagen aufschnappt, d. h., dass das Thermostatventil sich nicht langsam öffnet, sondern bereits bei geringer weiterer Druckzunahme sich in schneller, abrupter Weise in seine vollständig geöffnete Stellung bewegt.By such a degressive elastic biasing force is achieved that for the initial opening of the thermostatic valve, a comparatively large pressure is required (corresponding to the predetermined limit pressure), the further opening of the thermostatic valve but not proportional to the pressure increase, but less than proportional. In this way it can be achieved that when the predetermined limit pressure is exceeded, the closure element snaps, so to speak, d. h., That the thermostatic valve does not open slowly, but even with little further pressure increase moves in a fast, abrupt manner in its fully open position.
Das Vorgeben einer solchen degressiven Kennlinie der elastischen Vorspannkraft kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass zusätzliche Mittel zum Beeinflussen der Federkennlinie bereitgestellt werden.The specification of such a degressive characteristic of the elastic biasing force can be achieved, for example, by providing additional means for influencing the spring characteristic.
In einer ersten Ausführung können diese zusätzlichen Mittel durch einen an dem Verschlusselement angeordneten Strömungskörper zum Erzeugen einer Kraft auf das Verschlusselement in Richtung seiner geöffneten Stellung ausgebildet sein. Ein solcher Strömungskörper kann im Querschnitt beispielsweise der Form einer Flugzeugtragfläche ähneln und, unter Ausnutzung des aus der Strömungsmechanik bekannten Gesetzes von Bernoulli, eine Kraft in Richtung Öffnen erzeugen, wenn das Verschlusselement gesteuert durch den Druck des Kühlmittelstroms in seine geöffnete Stellung verschwenkt wird.In a first embodiment, these additional means may be formed by a flow body arranged on the closure element for generating a force on the closure element in the direction of its open position. Such a flow body can in cross section For example, resemble the shape of an aircraft wing and, utilizing the well-known from the fluid mechanics law of Bernoulli, generate a force in the direction of opening when the closure member is controlled by the pressure of the coolant flow is pivoted to its open position.
In einer anderen Ausführungsform kann das zusätzliche Mittel durch einen an einem Strömungskörper der Zuleitung angeordneten Magneten ausgebildet sein, der einem Anker des Verschlusselementes anziehend zum Erzeugen einer Kraft auf das Verschlusselement in Richtung seiner geöffneten Stellung gegenübersteht. Die degressive Kennlinie der elastischen Vorspannkraft wird dabei dadurch erzeugt, dass mit dem Öffnen des Verschlusselementes der Anker und der Magnet aneinander angenähert werden, so dass die magnetische Anziehungskraft mit dem Öffnungsweg steigt und das Öffnen des Verschlusselementes unterstützt. Auf diese Weise wird ermöglicht, dass zum anfänglichen Öffnen des Verschlusselementes eine vergleichsweise große Druckkraft des Kühlmittelstroms erforderlich ist, bei weiterem Ansteigen des Drucks das Verschlusselement dann aber in vergleichsweise schneller Weise in seine vollständig geöffnete Stellung überführt wird.In another embodiment, the additional means may be formed by a magnet arranged on a flow body of the supply line, which attractively faces an armature of the closure element for generating a force on the closure element in the direction of its open position. The degressive characteristic of the elastic biasing force is thereby generated by the fact that with the opening of the closure element, the armature and the magnet are approached to each other, so that the magnetic attraction increases with the opening path and supports the opening of the closure element. In this way, it is possible that for the initial opening of the closure element, a comparatively large pressure force of the coolant flow is required, but with further increase in pressure, the closure element is then transferred in a comparatively quick manner in its fully open position.
In einer wiederum anderen Ausgestaltung kann das zusätzliche Mittel durch eine an der Zuleitung oder einem Strömungskörper der Zuleitung angeordnete Membran ausgebildet sein, die durch einen durch die Zuleitung strömenden Kühlmittelstrom mit einem Unterdruck zum Erzeugen einer Kraft auf das Verschlusselement in Richtung seiner geöffneten Stellung beaufschlagt wird. Hintergrund dieser Ausführungsform ist wiederum das Gesetz von Bernoulli aus der Strömungsmechanik: Durch den vorbeiströmenden Kühlmittelstrom wird in einem Teilraum ein Unterdruck erzeugt, der über die Membran auf das Verschlusselement zum Unterstützen der Öffnungsbewegung des Verschlusselementes übertragen wird. Der Unterdruck nimmt dabei mit zunehmendem Kühlmittelstrom zu, so dass mit zunehmender Öffnung des Thermostatventils und damit einhergehender Zunahme des Kühlmittelstroms auch die auf das Verschlusselement zum Unterstützen der Öffnungsbewegung wirkende Kraft des Unterdrucks zum Bereitstellen der degressiven Kennlinie zunimmt.In yet another embodiment, the additional means may be formed by a arranged on the supply line or a flow body of the supply membrane, which is acted upon by a flowing through the supply line coolant flow with a negative pressure for generating a force on the closure element in the direction of its open position. Background of this embodiment is again the law of Bernoulli from the fluid mechanics: Due to the flowing coolant flow in a subspace a negative pressure is generated, which is transmitted via the membrane to the closure element to support the opening movement of the closure element. The negative pressure increases with increasing coolant flow, so that with increasing opening of the thermostatic valve and concomitant increase in the coolant flow and acting on the closure element to support the opening movement force of the negative pressure increases to provide the degressive characteristic.
In einer wiederum anderen Ausführungsform ist das zusätzliche Mittel durch einen Kniehebel verwirklicht, der in einer Ausgangsstellung das Verschlusselement in seiner geschlossenen Stellung festhält und durch Wirkung eines Kühlmittelstroms über ein Steuerstück zur Freischaltung des Verschlusselementes betätigbar ist. Gedanke hierbei ist, dass ein Steuerstück nach Art einer Pilotklappe anfänglich ausschließlich mit dem Druck des Kühlmittelstroms beaufschlagt wird und das Steuerstück zum Freischalten des Verschlusselementes und einer das Verschlusselement vorspannenden elastischen Feder auf den Kniehebel einwirkt. Ist der Kniehebel freigeschaltet, kann das Verschlusselement bewegt werden und dadurch eine beispielsweise als Druckfeder ausgebildete elastische Feder zusammengedrückt werden, wobei diese elastische Feder mit einer vergleichsweise weichen Federkonstante ausgestaltet sein kann, so dass nach dem anfänglichen Bewegen des Steuerstücks die weitere Bewegung des Verschlusselements in einfacher Weise zum vollständigen Öffnen des Verschlusselements erfolgen kann.In yet another embodiment, the additional means is realized by a toggle which holds the closure element in its closed position in an initial position and can be actuated by the action of a coolant flow via a control piece for the activation of the closure element. The idea here is that a control piece is initially acted upon in the manner of a pilot valve exclusively with the pressure of the coolant flow and the control piece acts to release the closure element and the closure element biasing elastic spring on the toggle lever. If the toggle lever is released, the closure element can be moved, thereby compressing an elastic spring formed, for example, as a compression spring, wherein this elastic spring can be designed with a comparatively soft spring constant, so that after the initial movement of the control piece, the further movement of the closure element becomes simpler Way can be done to fully open the closure element.
In einer wiederum anderen Ausführungsform ist das zusätzliche Mittel durch eine Triebfeder gebildet, die unter Einfluss des Kühlmittelstroms gespannt wird, indem das Verschlusselement in eine Drehbewegung versetzt wird. Bei einer solchen Ausgestaltung kann das Verschlusselement beispielsweise zum anfänglichen Öffnen in vergleichsweise harter Weise vorgespannt sein, so dass eine relative große Druckkraft zum anfänglichen Öffnen des Verschlusselements erforderlich ist. Ist das Verschlusselement um eine vorbestimmte Wegstrecke geöffnet, kann ein Kühlmittelstrom am Verschlusselement vorbeiströmen und, beispielsweise über eine Flügelanordnung an dem Verschlusselement, das Verschlusselement in eine Drehbewegung versetzen, die beispielsweise über eine Gewindeverbindung ein weiteres Öffnen des Verschlusselementes in schneller Weise ermöglicht. Durch die Drehbewegung wird eine Triebfeder gespannt, die bei abfallendem Druck des Kühlmittelstroms ein Zurückdrehen des Verschlusselementes und damit ein Verschließen des Thermostatventils bewirkt.In yet another embodiment, the additional means is formed by a power spring, which is stretched under the influence of the flow of coolant by the closure element is set in a rotational movement. In such an embodiment, for example, the closure member may be biased comparatively hard for initial opening so that a relatively large compressive force is required to initially open the closure member. If the closure element is opened by a predetermined distance, a flow of coolant can flow past the closure element and, for example via a vane arrangement on the closure element, set the closure element in a rotational movement, which allows a further opening of the closure element in a rapid manner, for example via a threaded connection. By the rotational movement of a mainspring is tensioned, which causes a downward rotation of the closure element and thus closing the thermostatic valve with decreasing pressure of the coolant flow.
In vorteilhafter Ausgestaltung weist der Kühlmittelkreislauf eine elektrisch betriebene, unabhängig vom Verbrennungsmotor steuerbare Kühlmittelpumpe auf. Hintergrund ist hierbei, dass herkömmlich eine Kühlmittelpumpe zur Steuerung mit einem Verbrennungsmotor gekoppelt ist, um direkt in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors gesteuert zu werden. Mit einer elektrisch betriebenen Kühlmittelpumpe ist hingegen möglich, die Steuerung der Kühlmittelpumpe völlig unabhängig vom Verbrennungsmotor vorzunehmen, wobei beispielsweise eine Motorlast und/oder eine Fahrzeuggeschwindigkeit als Steuergrößen der Kühlmittelpumpe einbezogen werden können.In an advantageous embodiment, the coolant circuit has an electrically operated, independent of the internal combustion engine controllable coolant pump. The background here is that conventionally a coolant pump is coupled for control with an internal combustion engine to be controlled directly in dependence on the operating state of the internal combustion engine. With an electrically operated coolant pump, however, it is possible to carry out the control of the coolant pump completely independently of the internal combustion engine, wherein, for example, an engine load and / or a vehicle speed can be included as control variables of the coolant pump.
Über die elektrische Kühlmittelpumpe wird der Druck des Kühlmittelstroms zum Regeln des Thermostatventils eingestellt. Durch die Wahl der Pumpendrehzahl kann damit unabhängig von der Temperatur des Kühlmittels das Thermostatventil gesteuert werden, um das Thermostatventil zum Freigeben eines Kühlmittelkreislaufes zu öffnen oder zum Sperren eines Kreislaufs zu schließen. Zum Beispiel kann vorgesehen sein, bei hoher Außentemperatur oder bei einer Autobahnfahrt eines Fahrzeugs die Pumpendrehzahl der Kühlmittelpumpe in gewünschter Weise vorzugeben und darüber das Thermostatventil zu steuern, wobei zur Steuerung beliebig viele Parameter oder Kennfelder eines Fahrzeugs und eines Verbrennungsmotors oder andere geeignete Kenngrößen, wie die Außentemperatur, einbezogen werden können.Via the electric coolant pump, the pressure of the coolant flow is adjusted to control the thermostatic valve. Thus, regardless of the temperature of the coolant, the thermostatic valve can be controlled by the choice of pump speed to open the thermostatic valve to release a coolant circuit or to close a circuit. For example, can be provided at high outside temperature or to specify the pump speed of the coolant pump in a desired manner during a highway drive of a vehicle and to control the thermostatic valve, wherein any number of parameters or maps of a vehicle and an internal combustion engine or other suitable parameters, such as the outside temperature, can be included for control.
Der Kühlmittelkreislauf weist bevorzugt einen ersten Kreislauf und einen zweiten Kreislauf auf, wobei bei geschlossenem Thermostatventil ein Kühlmittelstrom ausschließlich durch den ersten Kreislauf strömt und bei ganz oder teilweise geöffnetem Thermostatventil ein Kühlmittelstrom sowohl durch den ersten Kreislauf als auch durch den zweiten Kreislauf strömt. Der erste Kreislauf kann beispielsweise mit einem Heizungskühler zur Abgabe von Wärme an eine Fahrzeuginnenraumheizung ausgebildet sein und eine vergleichsweise geringe Kühlleistung zur Verfügung stellen. Der zweite Kreislauf kann hingegen einen Kühler zum Kühlen des Kühlmittels aufweisen und eine größere Kühlleistung als der erste Kreislauf bereitstellen. Beim Anlassen eines Fahrzeugs, bei dem in der Regel der Verbrennungsmotor eine niedrige Betriebstemperatur aufweist, kann beispielsweise so nur der erste Kreislauf betrieben werden und hierzu das Thermostatventil geschlossen sein. Bei längerem Betrieb des Fahrzeugs und entsprechend ansteigender Temperatur des Verbrennungsmotors kann dann durch Steuerung der Kühlmittelpumpe das Thermostatventil ganz oder teilweise geöffnet werden, so dass ein Kühlmittelstrom auch durch den zweiten Kreislauf fließt und das Kühlmittel in geeigneter Weise gekühlt und die Temperatur des Verbrennungsmotors geregelt wird.The coolant circuit preferably has a first circuit and a second circuit, wherein when the thermostatic valve is closed, a coolant flow flows exclusively through the first circuit and, when the thermostat valve is fully or partially opened, a coolant flow flows both through the first circuit and through the second circuit. The first circuit may be formed, for example, with a heating radiator for emitting heat to a vehicle interior heating and provide a comparatively low cooling capacity available. On the other hand, the second circuit may include a radiator for cooling the coolant and provide a larger cooling capacity than the first circuit. When starting a vehicle, in which usually the internal combustion engine has a low operating temperature, for example, so only the first circuit can be operated and for this purpose the thermostatic valve to be closed. During prolonged operation of the vehicle and correspondingly increasing temperature of the internal combustion engine, the thermostatic valve can be fully or partially opened by controlling the coolant pump, so that a coolant flow also flows through the second circuit and the coolant is cooled in a suitable manner and the temperature of the internal combustion engine is controlled.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:The idea underlying the invention will be explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the figures. Show it:
Unterschiedliche Ausführungsformen eines druckgesteuerten Thermostatventils
Die Ausführungsformen sollen nachfolgend im Einzelnen anhand der Figuren beschrieben werden. Einzelne, sich in ihrer Funktion entsprechende Bauteile der Ausführungsformen sind dabei, soweit zweckdienlich, mit gleichen Bezugszeichen versehen, allerdings jeweils mit nachgestellten Buchstaben („A”, „B”, „C” u. s. w.) zur Kenntlichmachung der einzelnen Ausführungsformen versehen.The embodiments will be described below in detail with reference to the figures. Individual, in their function corresponding components of the embodiments are, where appropriate, provided with the same reference numerals, however, each provided with trailing letters ("A", "B", "C" and s. W.) To identify the individual embodiments.
Bei der ersten Ausführungsform eines Thermostatventils
Das Verschlusselement
Die elastische Vorspannung ist derart, dass durch die elastische Feder
An dem Verschlusselement
Durch Überlagerung der der Öffnungsbewegung entgegenwirkenden Federkraft der Feder
Die die Öffnungsbewegung unterstützende Kraft durch Umströmen des Strömungskörpers
Fällt der Druck des Kühlmittelstroms S, S2 ab, so schließt sich das Verschlusselement
Eine zweite Ausführungsform eines Thermostatventils
In geschlossenem Zustand des Thermostatventils
Der geöffnete Zustand des Thermostatventils
Die degressive Kennlinie der elastischen Vorspannkraft wird bei der Ausführungsform gemäß
Eine dritte Ausführungsform eines Thermostatventils
Eine vierte Ausführungsform eines Thermostatventils
In der in
An dem Strömungskörper
Über den Magneten
Eine fünfte Ausführungsform eines Thermostatventils
Wie in
In geschlossenem Zustand liegt, wie aus
Wird die Federkraft der Feder
Mit zunehmender Öffnung steigt auch das Volumen des durchgelassenen Kühlmittelstroms S2 an, so dass auch die unterstützende Kraft, bedingt durch den erzeugten Unterdruck, ansteigt und eine degressive Kennlinie zum Öffnen erhalten wird.As the opening increases, so does the volume of the passed coolant flow S2, so that the assisting force, due to the generated negative pressure, also increases and a degressive characteristic for opening is obtained.
Fällt der Druck des Kühlmittelstroms S2 ab, so schließt sich das Verschlusselement
Eine sechste Ausführungsform, dargestellt in
In geschlossenem Zustand liegt das Verschlusselement
Der Kühlmittelstrom S2 umströmt das Verschlusselement
Eine siebte Ausführungsform eines druckgesteuerten Thermostatventils zeigt
Der Kniehebel
Das Steuerstück
Bei der Ausführungsform gemäß
Die Feder
Fällt der Druck des Kühlmittelstroms S2 ab, bewegt sich das Verschlusselement
Eine achte Ausführungsform eines Thermostatventils
An dem Zwischenteil
Die Funktionsweise des Thermostatventils
Dieser Kühlmittelstrom S2 wirkt auf am Verschlusselement
Durch die Drehbewegung des Verschlusselements
Lässt der Druck des Kühlmittelstroms S2 nach, bewegt sich das Verschlusselement
Das druckgesteuerte Thermostatventil
Wie in
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist denkbar, Thermostatventile der genannten Art auch außerhalb von Kühlmittelkreisläufen in Fahrzeugen, beispielsweise zum Steuern von anderen Fluidkreisläufen, einzusetzen. Ebenso sind gänzlich andere Ausgestaltungen zur Drucksteuerung des Thermostatventils denkbar und möglich, genauso wie die Kennlinie einer elastischen Vorspannkraft im Grunde beliebig gestaltet werden kann.The idea underlying the invention is not limited to the above-described embodiments. In particular, it is conceivable to use thermostatic valves of the type mentioned also outside of coolant circuits in vehicles, for example for controlling other fluid circuits. Likewise, entirely different embodiments for pressure control of the thermostatic valve are conceivable and possible, as well as the characteristic of an elastic biasing force can basically be designed arbitrarily.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- KühlwasserkreislaufCooling water circuit
- 1010
- Verbrennungsmotorinternal combustion engine
- 1111
- KühlmittelpumpeCoolant pump
- 110110
- Zuleitungsupply
- 1212
- HeizungskühlerHeating radiator
- 120120
- Zuleitungsupply
- 1313
- Kühlercooler
- 130130
- Zuleitungsupply
- 22
- Thermostatventilthermostatic valve
- 200A200A
- Verschlusselementclosure element
- 201A201A
- Strömungskörperflow body
- 202A 202A
- Schwenkachseswivel axis
- 203A203A
- Verbindungsstegeconnecting webs
- 204A204A
- Federfeather
- 205A205A
- Dichtungpoetry
- 200B200B
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