DE102010046811A1 - Thermostatic valve for regulating temperature of coolant of internal combustion engine, particularly motor vehicle engine, has main valve, bypass valve and actuating element - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Thermostatventil zur Regelung der Temperatur eines Kühlmittels einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugmotors, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.The invention relates to a thermostatic valve for controlling the temperature of a coolant of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle engine, the type mentioned in the preamble of claim 1.
Bei Brennkraftmaschinen, vor allem Motoren für Fahrzeuge und hierbei insbesondere Personenkraftwagen, werden zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs beim Kaltstart solche Thermostatventile eingesetzt, bei denen im kalten Zustand der Brennkraftmaschine der Kühlmittelfluss unterbunden ist und somit keine Zirkulation erfolgt. Dies führt zu einer schnellen Erwärmung der Brennkraftmaschine, die somit schnell ihre Betriebstemperatur erreichen kann, wodurch der Kraftstoffaufwand gesenkt wird. Damit nach dem Kaltstart die Funktion des Thermostatventils einsetzen kann, ist das Betätigungselement des Hauptventils und Kurzschlussventils in vorteilhafter Weise mit einer Heizeinrichtung versehen, über die das Thermostatventil aktiv geöffnet und dessen Arbeitsbereich verstellt werden kann.In internal combustion engines, especially engines for vehicles and in particular passenger cars, such thermostatic valves are used to reduce fuel consumption during cold start, in which the coolant flow is prevented in the cold state of the engine and thus no circulation takes place. This leads to a rapid heating of the internal combustion engine, which can thus quickly reach their operating temperature, whereby the fuel consumption is reduced. So that the function of the thermostatic valve can be used after the cold start, the actuating element of the main valve and short-circuit valve is advantageously provided with a heating device, via which the thermostatic valve can be actively opened and its working range can be adjusted.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Thermostatventil der eingangs genannten Art so auszubilden, dass durch dieses einerseits der Kühlmittelfluss im kalten Zustand der Brennkraftmaschine unterbunden werden kann und andererseits große Volumenströme möglich sind und somit auch bei großvolumigen Brennkraftmaschinen deren schnelle Erwärmung erreichbar ist.The invention has the object of providing a thermostatic valve of the type mentioned in such a way that on the one hand the coolant flow in the cold state of the internal combustion engine can be prevented and on the other hand, large volume flows are possible and thus even in large-volume internal combustion engines whose rapid heating can be achieved.
Die Aufgabe ist bei einem Thermostatventil der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst. Hierbei weist das Hauptventil eine etwa topfförmige Hauptschieberhülse mit bodenseitigen Öffnungen auf, deren Wandung eine umfangsseitige Hauptventilöffnung des Ventilgehäuses steuern und bei geschlossenem Hauptventil verschließen kann. Ferner weist das Kurzschlussventil eine zur Hauptschieberhülse koaxiale Bypassschieberhülse mit bodenseitigen Öffnungen auf, deren Wandung eine umfangsseitige Bypassventilöffnung steuern und bei geschlossenem Kurzschlussventil verschließen kann. Die Hauptschieberhülse kann auch in ihrer offenen Stellung bei geöffnetem Kurzschlussventil die Bypassventilöffnung verschließen und damit den Bypass unterbinden. Durch diese Ausbildung des Thermostatventils mit Ringschiebern als Ventilglieder des Hauptventils und des Kurzschlussventils lassen sich große Volumenströme durch diese Ventilglieder steuern. Eine weitgehende Entkopplung der im wesentlichen radialen Wirkrichtung der Strömungskräfte des Kühlmittels und der axialen Betätigungskraft der Ventilglieder erlaubt die Verwendung kostengünstiger Betätigungselemente, z. B. in Form von Wachselementen, insbesondere Dehnstoffelementen. Das Thermostatventil ist einer Beheizung, z. B. auf elektrischem Wege, zugänglich und kann daher aktiv geöffnet werden und einen großen Betriebstemperaturbereich abdecken. Aufgrund der möglichen großen Volumenströme eignet sich das Thermostatventil mit Vorzug auch für großvolumige Brennkraftmaschinen, bei denen trotz großer Volumina wegen der Unterbindung des Kühlmittelflusses im kalten Zustand eine schnelle Erwärmung beim Kaltstart erreicht werden kann. Dadurch sind Thermostatventile erfindungsgemäßer Art mit Vorteil nicht nur für großvolumige und leistungsstarke Motoren von Personenkraftwagen sondern insbesondere auch von Nutzfahrzeugen vorteilhaft geeignet.The object is achieved in a thermostatic valve of the type mentioned according to the invention by the features in claim 1. Here, the main valve has an approximately pot-shaped main slide sleeve with bottom-side openings, the wall of which control a circumferential main valve opening of the valve housing and can close when the main valve is closed. Furthermore, the short-circuit valve has a coaxial to the main spool sleeve bypass sleeve with bottom-side openings, the wall of which control a circumferential bypass valve opening and can close when the short-circuit valve is closed. The main slide sleeve can also close the bypass valve opening in its open position with the short-circuit valve open and thus prevent the bypass. This design of the thermostatic valve with annular valves as valve members of the main valve and the short-circuit valve can control large volume flows through these valve members. A substantial decoupling of the substantially radial effective direction of the flow forces of the coolant and the axial actuating force of the valve members allows the use of cost-effective actuators, for. B. in the form of wax elements, in particular expansion elements. The thermostatic valve is a heating, z. B. by electrical means, accessible and therefore can be actively opened and cover a wide operating temperature range. Due to the possible large volume flows, the thermostatic valve is also suitable for large-volume internal combustion engines in which, despite large volumes due to the inhibition of the coolant flow in the cold state rapid heating can be achieved at cold start. As a result, thermostatic valves according to the invention are advantageously suitable not only for large-volume and high-performance engines of passenger cars but in particular also of commercial vehicles.
Das erfindungsgemäße Thermostatventil kann als Einsteckbauteil bereitgestellt werden, das einbaufertig vorbereitet ein Betätigungselement, ein Hauptventil und ein Kurzschlussventil an einem Deckel trägt und in dieser Form in ein Ventilgehäuse eingesetzt werden kann. Gleichermaßen kann das Thermostatventil auch im in ein Ventilgehäuse eingebauten Zustand bereitgehalten werden. Beide Gestaltungsformen sind erfindungsgemäßer Art. Das Thermostatventil ist bei allem kompakt, benötigt nur wenig Bauteile und ist hinsichtlich des Aufwandes einfach und kostengünstig. Es sind lediglich zusätzlich zum insbesondere thermostatischen Betätigungselement, vorzugsweise mit elektrischer Beheizung dieses, lediglich die Schieberhülsen des Hauptventils und des Kurzschlussventils erforderlich mit jeweils darauf in Schließrichtung arbeitenden Federn und einem Widerlager für die eine der Federn, die der Rückstellung des Betätigungselements mit Ringschieber des Kurzschlussventils dient.The thermostatic valve according to the invention can be provided as a plug-in component, which ready to install carries an actuating element, a main valve and a short-circuit valve on a cover and can be used in this form in a valve housing. Similarly, the thermostatic valve can also be kept in the installed state in a valve housing. Both designs are inventive type. The thermostatic valve is compact in all, requires only a few components and is simple and inexpensive in terms of effort. There are only in addition to the particular thermostatic actuator, preferably with electrical heating this, only the pusher sleeves of the main valve and the short-circuit valve required each acting on it in the closing direction springs and an abutment for one of the springs, which serves to restore the actuator with ring slide of the short-circuit valve ,
Eine vorteilhafte Ausführungsform des Thermostatventils sieht vor, dass auf oder bei der Wandung der Hauptschieberhülse für beide Axialseiten der Hauptventilöffnung eine Dichtung vorgesehen ist. Eine der Dichtungen kann dabei eine stirnseitig am einen offenen Ende der etwa topfförmigen Hauptschieberhülse platzierte Axialdichtung sein, die zusammen mit dem stirnseitigen Hülsenende eine Abdichtung gegenüber einem Deckel bewirkt. Eine andere Dichtung kann eine in Axialabstand davon angeordnete Umfangsdichtung sein, die die Wandung der Hauptschieberhülse umfasst, wobei diese zweckmäßigerweise in einer Nut im Ventilgehäuse aufgenommen ist.An advantageous embodiment of the thermostatic valve provides that a seal is provided on or at the wall of the main slide sleeve for both axial sides of the main valve opening. One of the seals may be an end face of an open end of the approximately cup-shaped main slide sleeve placed axial seal, which causes a seal against a lid together with the end-side sleeve end. Another seal may be arranged at an axial distance therefrom peripheral seal, which comprises the wall of the main slide sleeve, which is suitably accommodated in a groove in the valve housing.
In vorteilhafter Weise kann ferner auf oder bei der Wandung der Bypassschieberhülse eine Umfangsdichtung für diese vorgesehen sein. Diese ist mit Vorzug z. B. in einer Ringnut im Ventilgehäuse aufgenommen.In an advantageous manner, a circumferential seal can also be provided on or at the wall of the bypass slide sleeve. This is with preference z. B. received in an annular groove in the valve housing.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Bypassschieberhülse in der geschlossenen Stellung mit ihrem Boden axial am Boden der Hauptschieberhülse anliegt und bei Öffnungsbeginn in Öffnungsrichtung davon abhebt zur Freigabe der Bypassventilöffnung. Beide Schieberhülsen bilden somit mit ihren aneinanderliegenden Böden eine axiale Abstützung mit möglicher Abdichtung in diesem Bereich. So kann es vorteilhaft sein, wenn auf der der Hauptschieberhülse zugewandten Axialseite der Bypassschieberhülse zwischen dieser und der Hauptschieberhülse eine Axialdichtung vorgesehen ist, die z. B. bei geschlossener Bypassschieberhülse zwischen beiden Schieberhülsen wirksam ist und eine Verbindung zwischen der Bypassventilöffnung und der Ventilkammer sperren kann. Die Axialdichtung kann z. B. im Boden der Hauptschieberhülse aufgenommen sein. Statt dessen kann es vorteilhaft sein, wenn die Bypassschieberhülse im Bodenbereich eine Nut aufweist, in der die Axialdichtung gehalten ist, die axial übersteht und zum Boden der Hauptschieberhülse hin weist.A further advantageous embodiment provides that the bypass slide sleeve in the closed position with its bottom axially on Bottom of the main slide sleeve abuts and at the beginning of the opening in the opening direction lifts off to release the bypass valve opening. Both slide sleeves thus form with their adjacent bottoms an axial support with possible sealing in this area. Thus, it may be advantageous if on the main slide sleeve facing axial side of the bypass slide sleeve between this and the main slide sleeve, an axial seal is provided, the z. B. is effective with closed bypass slide sleeve between the two slide sleeves and can block a connection between the bypass valve opening and the valve chamber. The axial seal may, for. B. be added to the bottom of the main slide sleeve. Instead, it may be advantageous if the bypass slide sleeve in the bottom region has a groove in which the axial seal is held, which projects axially and facing the bottom of the main slide sleeve.
Von Vorteil kann es ferner sein, wenn die Hauptschieberhülse mit Schiebesitz axial verschiebbar auf dem Betätigungselement gehalten ist und von einer in Schließrichtung wirkenden Feder beaufschlagt ist. Mittels der Feder ist die Hauptschieberhülse mit ihrer Stirnseite gegen die zugeordnete Axialdichtung angepresst. Die Feder kann mit dem anderen Ende an der Bypassschieberhülse axial abgestützt sein.It may also be advantageous if the main slide sleeve with sliding seat is held axially displaceable on the actuating element and is acted upon by a spring acting in the closing direction. By means of the spring, the main slide sleeve is pressed with its end face against the associated axial seal. The spring may be axially supported at the other end on the bypass slide sleeve.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Bypassschieberhülse mittels einer Feder gegen eine axiale Anschlagfläche des Betätigungselements und in Schließrichtung gegen den Boden der Hauptschieberhülse beaufschlagt ist. Diese Feder kann die Rückstellfeder des Betätigungselements sein, die die Bypassschieberhülse federnd mit dem Betätigungselement durch Anschlag an der einen axialen Anschlagfläche verbindet.A further advantageous embodiment provides that the bypass slide sleeve is acted upon by means of a spring against an axial stop surface of the actuating element and in the closing direction against the bottom of the main slide sleeve. This spring may be the return spring of the actuating element which connects the bypass slide sleeve resiliently with the actuating element by abutment against the one axial stop surface.
Von Vorteil kann es ferner sein, wenn beide Schieberhülsen zylindrische Wandungen aufweisen, die vorzugsweise etwa gleiche Durchmesser haben und von der Wandung des Ventilgehäuses mit axialer Gleitverschiebbarkeit umfasst sind. In diesem Zustand ist das Thermostatventil als mit dem Ventilgehäuse verbundene Baueinheit ausgebildet. Durch etwa gleiche Durchmesser beider Schieberhülsen ist es möglich, dass beide Schieberhülsen je nach Betriebszustand des Thermostatventils innerhalb einer gemeinsamen zylindrischen Einsatzöffnung des Ventilgehäuses verschoben werden können.It may also be advantageous if both slide sleeves have cylindrical walls, which preferably have approximately the same diameter and are covered by the wall of the valve housing with axial Gleitverschiebbarkeit. In this state, the thermostatic valve is designed as a unit connected to the valve housing. By approximately equal diameter of the slider sleeves, it is possible that both slide sleeves can be moved depending on the operating state of the thermostatic valve within a common cylindrical insertion opening of the valve housing.
Zumindest die Bypassventilöffnung kann einen Ringkanal in der Wandung des Ventilgehäuses aufweisen. Gleiches kann auch hinsichtlich der Hauptventilöffnung der Fall sein. Es versteht sich, dass die jeweiligen Ventilöffnungen bei ringförmiger Gestaltung an geeigneter Umfangsstelle einen Anschluss zur Kühlmittelführung aufweisen können. Dies gilt auch für die Ventilkammer, aus der das Kühlmittel zur Kühlmittelpumpe und zum Motor zurück geführt wird.At least the bypass valve opening may have an annular channel in the wall of the valve housing. The same can also be the case with regard to the main valve opening. It is understood that the respective valve openings may have a connection to the coolant guide in an annular design at a suitable circumferential location. This also applies to the valve chamber from which the coolant is returned to the coolant pump and the engine.
In vorteilhafter Weise ist das Betätigungselement als elektrisch beheiztes thermostatisches Arbeitselement, z. B. als Dehnstoffelement, ausgebildet. Die Beheizung kann aus zumindest einem elektrischen Heizelement gebildet sein. Dieses kann an geeigneter Stelle platziert sein. Mit Vorzug ist das elektrische Heizelement im Inneren des Arbeitskolbens des thermostatischen Arbeitselements, insbesondere Dehnstoffelements, enthalten.Advantageously, the actuating element is an electrically heated thermostatic working element, for. B. as expansion element formed. The heating may be formed from at least one electric heating element. This can be placed at a suitable location. With preference, the electric heating element is contained in the interior of the working piston of the thermostatic working element, in particular expansion element.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.Further details and advantages of the invention will become apparent from the following description.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen schematischen senkrechten Schnitt eines Thermostatventils bei geschlossenem Hauptventil und geschlossenem Kurzschlussventil, und damit in einem Zustand, in dem keine Zirkulation erfolgt.The invention is explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing. The drawing shows a schematic vertical section of a thermostatic valve with the main valve closed and the short-circuited valve closed, and thus in a state in which no circulation takes place.
Das Thermostatventil
Das Thermostatventil ist sowohl zur Einlassregelung, wie gezeigt, als auch zur nicht gezeigten Auslassregelung geeignet. In der gezeigten Form zur Einlassregelung wird das Kühlmittel gemäß Pfeil
Das Thermostatventil
Das Thermostatventil
Im Bereich des Hauptventils
Das Hauptventil
Auf der anderen Axialseite der Hauptventilöffnung
Das Kurzschlussventil
In der in der Zeichnung dargestellten geschlossenen Stellung des Hauptventils
Auf der Axialseite der Bypassschieberhülse
Die Hauptschieberhülse
Die Bypassschieberhülse
Die Wandungen
Die Wirkungsweise des Thermostatventils ist wie folgt.The operation of the thermostatic valve is as follows.
In der Ausgangssituation bei kalter Brennkraftmaschine ist das Hauptventil
Bei Kaltstart der Brennkraftmaschine erfolgt zunächst keine Zirkulation. Das thermostatische Arbeitselement
Mit zunehmender Temperaturerhöhung dehnt sich der Dehnstoff im Arbeitselement
Nimmt die Temperatur des Kühlmittels ab, erfolgt aufgrund Erkaltung eine Volumenreduzierung des Dehnstoffes im Arbeitselement
Das beschriebene Thermostatventil
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102010046811A DE102010046811A1 (en) | 2010-09-28 | 2010-09-28 | Thermostatic valve for regulating temperature of coolant of internal combustion engine, particularly motor vehicle engine, has main valve, bypass valve and actuating element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102010046811A DE102010046811A1 (en) | 2010-09-28 | 2010-09-28 | Thermostatic valve for regulating temperature of coolant of internal combustion engine, particularly motor vehicle engine, has main valve, bypass valve and actuating element |
Publications (1)
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DE (1) | DE102010046811A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11402025B2 (en) | 2016-03-23 | 2022-08-02 | Vernet | Thermostatic valve for a fluid flow circuit, and method for producing such a thermostatic valve |
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2010
- 2010-09-28 DE DE102010046811A patent/DE102010046811A1/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US11402025B2 (en) | 2016-03-23 | 2022-08-02 | Vernet | Thermostatic valve for a fluid flow circuit, and method for producing such a thermostatic valve |
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