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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Thermostatventil in einem Dieselkraftstoffsystem und sieht im Spezielleren ein Temperatur-Sicherheitsventil vor, sodass übermäßig erwärmter Dieselkraftstoff nicht zu dem Motor zurückgeführt wird.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die Viskosität von Dieselkraftstoff ist empfindlich gegenüber der Temperatur des Dieselkraftstoffes, sodass es wünschenswert ist, dass der den Motor erreichende Kraftstoff weder übermäßig kalt noch übermäßig heiß ist. Im Stand der Technik wurden verschiedene Verfahren zum Erzielen einer verbesserten Motorleistung durch Beeinflussen der Temperatur des dem Motor zugeführten Dieselkraftstoffes offenbart. Bei einer modernen Lösung wird Dieselkraftstoff, der von dem Motor zurückkehrt, direkt zu der Kraftstoffpumpe befördert, sodass der Nutzen der in den Kraftstoff innerhalb des Motorraumes hinein übertragenen Wärme erhalten bleibt. Dies wird durch ein Thermostatventil erreicht, das in der Kraftstoffrückleitung eingebaut ist. Wenn sich der zurückkehrende Kraftstoff unter einer bestimmten Schwellentemperatur befindet, wird der Kraftstoff direkt zu der Kraftstoffpumpe für eine umgehende Rückführung zu dem Motor geleitet. Allerdings wird das Thermostatventil, nachdem die Kraftstofftemperatur eine obere Schwelle erreicht hat, den zurückkehrenden Kraftstoff in den Kraftstoffbehälter hinein entleeren, sodass der erwärmte Kraftstoff mit dem größeren Volumen des in dem Behälter aufgenommenen Kraftstoffes gemischt wird. Auf diese Weise kann der Motor mit relativ wärmerem Kraftstoff während eines Motorstarts versorgt werden, und der Kraftstoff wird dennoch nicht zum Nachteil der Motorleistung überhitzt werden.
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Es wäre wünschenswert, das zuvor beschriebene Thermostatventil zu verbessern, um die Möglichkeit zu verhindern, übermäßig erwärmten Kraftstoff zu dem Motor zurückzuführen, indem sichergestellt wird, dass der übermäßig erwärmte Kraftstoff in den Behälter hinein entleert wird.
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US 3 768 454 A offenbart eine Dieselmischvorrichtung, wobei zwischen Kraftstofftanks und einem Motor ein Mengenteilerventil vorgesehen ist. Der erwärmte Kraftstoff von der Rückleitung des Motors wird in Ansprechen auf dessen Temperatur durch das Mengenteilerventil entweder den Kraftstofftanks oder der Kraftstoffpumpe zugeführt. Weiterer Stand der Technik ist aus
DE 33 45 391 A1 und
EP 2 402 586 A1 bekannt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Thermostatventil für ein Dieselkraftstoffsystem bereitzustellen.
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Zur Lösung der Aufgabe ist ein Thermostatventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.
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Ein Thermostatventil für ein Dieselkraftstoffsystem umfasst ein Ventilgehäuse und ein Ventilelement, das innerhalb des Gehäuses zwischen einer Position, welche erwärmten Dieselkraftstoff, der von einem Motor zurückkehrt, zu dem Einlass einer Kraftstoffpumpe leitet, und einer Position bewegbar ist, welche den Kraftstoff in einen Behälter hinein entleert, wo sich der Kraftstoff mit Kraftstoff mit einer niedrigeren Temperatur mischt. Ein temperaturempfindliches Thermostatelement bewegt das Ventilelement in Ansprechen auf die Temperatur des Dieselkraftstoffes. Ein Temperatur-Sicherheitsventil in dem Gehäuse entleert den zurückkehrenden Kraftstoff in den Behälter hinein, wenn die Temperatur eine Temperatur erreicht, die ein Überhitzen des Kraftstoffes anzeigt. Das Temperatur-Sicherheitsventil ist ein Bimetallventil, das in einer Stirnwand des Ventilgehäuses befestigt ist.
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Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung werden aus der hierin nachfolgend bereitgestellten detaillierten Beschreibung offensichtlich. Es sollte einzusehen sein, dass die detaillierte Beschreibung und spezifische Beispiele, während sie exemplarische Ausführungsformen der Erfindung angeben, lediglich der Illustration dienen sollen und den Schutzumfang der Erfindung nicht einschränken.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird aus der detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich, wobei:
- 1 eine Aufrissansicht eines Kraftstoffpumpenmoduls, wobei Teile weggebrochen sind, und im Schnitt ist, um ein Thermostatventil zu zeigen.
- 2 ein vergrößertes Fragment von 1 ist und einen Schnitt durch das Thermostatventil zeigt.
- 3 eine Ansicht ähnlich 2 ist, das Thermostatventil aber in einer anderen Betriebsposition zeigt.
- 4 ein vergrößertes Fragment des Thermostatventils ist und einen Schnitt durch ein Bimetall-Temperatur-Sicherheitsventil zeigt.
- 5 eine Stirnansicht des Thermostatventils ist, welche das Bimetall-Temperatur-Sicherheitsventil von 4 zeigt.
- 6 eine Ansicht ähnlich 4 ist, die eine andere Ausführungsform des Bimetall-Temperatur-Sicherheitsventils zeigt.
- 7 eine Stirnansicht des Bimetall-Temperatur-Sicherheitsventils von 6 ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER EXEMPLARISCHEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die folgende Beschreibung bestimmter exemplarischer Ausführungsformen ist rein beispielhaft und soll die Erfindung, ihre Anwendung oder Verwendungen nicht einschränken.
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Bezug nehmend auf 1 ist ein Dieselkraftstoffpumpenmodul 10 innerhalb eines Dieselkraftstofftanks aufgehängt. Das Kraftstoffpumpenmodul 10 umfasst allgemein einen Behälter 12, eine Kraftstoffpumpe 14 und ein Kraftstoffrückführungs-Thermostatventil 16.
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Der Behälter 12 ist eine Kunststoff-Formteilwanne, welche ein Volumen von Dieselkraftstoff speichert, das von dem größeren Kraftstofftank in den Behälter 12 hinein geflossen ist. Die Kraftstoffpumpe 14 weist einen Pumpeneinlass 20 auf, welcher Kraftstoff von dem Behälter 12 durch eine Filteranordnung 22 hindurch aufnimmt. Die Kraftstoffpumpe 14 weist einen Auslass 28 auf, der mit einer Kraftstoff-Verteilerleitung 30 des Dieselmotors 32 über eine Kraftstoffversorgungsleitung 34 verbunden ist. Die Kraftstoffpumpe 14 kann konstant oder intermittierend laufen, um der Kraftstoff-Verteilerleitung 30 Dieselkraftstoff zuzuführen. Überschüssiger Kraftstoff wird von der Kraftstoff-Verteilerleitung 30 über eine Kraftstoffrückführungsleitung 36 zurückgeführt, welche mit einem Einlass 42 des Thermostatventils 16 eine Verbindung herstellt.
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Wie in 1 ersichtlich, ist das Thermostatventil 16 innerhalb eines Kunststoffgehäuses 48 des Kraftstoffpumpenmoduls befestigt. In den 2 und 3 umfasst das Thermostatventil 16 ein Kunststoff-Formteilventilgehäuse 52 mit einer zylindrischen Bohrung 54, welche ein zylindrisches Ventilelement 56 beherbergt, das sich innerhalb der zylindrischen Bohrung 54 nach links und rechts verschiebt. Das offene rechte Ende der zylindrischen Bohrung 54 ist durch einen Stopfen 58 verschlossen. Der Stopfen 58 ist durch einen Sicherungsring 59 in Position festgehalten. Der Stopfen 58 weist einen Ventilsitz 60 darin und einen ersten Auslasskanal 64 auf, der mit dem Inneren des Behälters 12 kommuniziert.
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Eine Schraubendruckventilfeder 62 wird das Ventilelement 56 in seiner rechten Position von 3 halten, in der das Ventilelement 56 gegen den Ventilsitz 60 anliegt und den ersten Auslasskanal 64 abdichtet. Wie am besten in 3 zu sehen, weist das Ventilgehäuse 52 auch einen zweiten Auslasskanal 68 auf, der geöffnet wird, wenn sich das Ventilelement 56 in seiner rechten Position von 3 befindet. Der zweite Auslasskanal 68 kommuniziert mit einem Auslass 69 des Ventilgehäuses 52. Und, wie in 1 zu sehen, kommuniziert der Auslass 69 mit einem Kanal 71 des Kunststoffgehäuses 48 der zu dem Pumpeneinlass 20 hin offen ist.
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Das Ventilelement 56 weist eine Bohrung 70 auf, in der ein Kolben 72 positioniert ist. Das Ende der Bohrung 70 ist durch eine Endkappe 74 verschlossen und der Kolben 72 weist eine Kolbenstange 76 auf, die sich durch ein Loch 78 in der Endkappe 74 hindurch erstreckt. Das Ende der Kolbenstange 76 steht mit dem Stopfen 58 des Ventilgehäuses 52 in Eingriff. Ein Thermostatelement 82 befindet sich innerhalb des Ventilelements 56, um den Kolben 72 zu betreiben. Das Thermostatelement 82 kann ein Behältnis eines temperaturempfindlichen Wachses sein, dessen Volumen sich ausdehnt, wenn es einer erhöhten Temperatur ausgesetzt ist, und zusammenzieht, wenn es einer niedrigeren Temperatur ausgesetzt ist. Beim Ausdehnen des Wachses in dem Thermostatelement 82 wird die Kolbenstange 76 von dem Ventilelement 56 ausgefahren werden und dadurch das Ventilelement 56 drängen, sich nach links gegen die Vorspannung der Ventilfeder 62 in die Position von 2 zu bewegen. In 2 wurde das Ventilelement 56 von dem Ventilsitz 60 weg getragen, um dadurch den ersten Auslasskanal 64 zu öffnen, sodass der zu dem Einlass 42 zurückkehrende Dieselkraftstoff durch die zylindrische Bohrung 54 hindurch zu dem ersten Auslasskanal 64 und dann in das Innere des Behälters 12 hinein übertragen wird.
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Bezug nehmend auf 3 ist das Ventilelement 56 in seiner rechten Position gezeigt, in der das Ventilelement 56 gegen den Ventilsitz 60 des Stopfens 58 anliegt, sodass der erste Auslasskanal 64, der mit dem Behälter verbunden ist, geschlossen wird. In 3 hat die rechte Position des Ventilelements 56 den zweiten Auslasskanal 68 geöffnet, sodass der von dem Motor zurückkehrende Kraftstoff zu dem Auslass 69 und dann durch den Kanal 71 hindurch direkt zu dem Pumpeneinlass 20 übertragen wird.
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Somit ist beim Vergleich der 2 und 3 ersichtlich, dass das Thermostatventil 16 fungieren wird, um den zurückkehrenden Dieselkraftstoff direkt zu dem Pumpeneinlass 20 zu leiten, wenn die Kraftstofftemperatur unter einer bestimmten Schwelle liegt, oder um den zurückkehrenden Dieselkraftstoff zum Mischen mit einer Zufuhr von kühlerem Dieselkraftstoff in den Behälter 12 hinein zu leiten, wenn die Temperatur des zurückkehrenden Kraftstoffes über einer bestimmten Schwelle liegt. Insbesondere befindet sich in 3, wenn sich der von dem Motor zurückkehrende Kraftstoff bei einer relativ niedrigeren Temperatur befindet, das Ventilelement 56 in seiner rechten Position, sodass der Rücklaufkraftstoff durch den zweiten Auslasskanal 68 hindurch zu dem Auslass 79 und dann direkt zu dem Pumpeneinlass 20 der Kraftstoffpumpe geleitet wird, ohne zu dem Behälter 12 zurückzukehren. Hingegen befindet sich in 2, wenn sich der von dem Motor zurückkehrende Kraftstoff bei einer relativ höheren Temperatur befindet, das Ventilelement 56 in seiner linken Position, sodass der mit dem Pumpeneinlass 20 kommunizierende zweite Auslasskanal 68 geschlossen ist, und stattdessen der erste Auslasskanal 64 offen ist, sodass der von dem Motor zurückkehrende heiße Kraftstoff in den Behälter 12 hinein zum Mischen und Abkühlen mit dem größeren Volumen von Dieselkraftstoff entleert wird, welches innerhalb des Behälters 12 eingeschlossen ist.
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Es sollte darauf hingewiesen werden, dass im Fall eines Fehlbetriebes des Thermostatelements 84 die Ventilfeder 62 das Ventilelement 56 in seiner rechten Position von 3 halten wird, sodass der zurückkehrende Kraftstoff direkt zu dem Pumpeneinlass 20 geleitet wird. Es wäre wünschenswert sicherzustellen, dass bei einer Fehlfunktion des Ventilelements 56 der Kraftstoff nicht zum Nachteil eines effizienten Betriebes des Motors überhitzt werden kann.
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Bezug nehmend auf die 2 und 3 ist ein Temperatur-Sicherheitsventil , allgemein bei 90 angezeigt, in dem Thermostatventil 16 vorgesehen. Insbesondere ist, wie in den 4 und 5 ersichtlich, eine Bimetall-Ventilanordnung 92 in einer Öffnung oder einem Loch 95 der Stirnwand 96 des Ventilgehäuses 52 vorgesehen. Die Bimetall-Ventilanordnung 92 umfasst ein oberes Ventilfederblatt 98 und ein unteres Ventilfederblatt 100. Wie am besten in den 4 und 5 ersichtlich, ist das obere Ventilfederblatt 98 von halbkreisförmiger Form und weist eine Umfangskante 104 auf, die innerhalb einer Vertiefung 106 des Ventilgehäuses 52 befestigt ist. Ebenso weist das untere Ventilfederblatt 100 eine Umfangskante 108 auf, die innerhalb der Vertiefung 106 des Ventilgehäuses 52 befestigt ist. Das distale Ende 112 des oberen Ventilfederblatts 98 steht mit dem distalen Ende 114 des unteren Ventilfederblatts 100 bevorzugt in überlappendem Eingriff, wie in 4 gezeigt. Das obere Ventilfederblatt 98 und das untere Ventilfederblatt 100 weisen einen herkömmlichen Bimetall-Aufbau auf, in dem Bleche aus einem Metall mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten, z. B. ein Kupferblech 102 und ein Stahlblech 103, miteinander verschweißt oder verbunden werden. Wenn sie einer erhöhten Temperatur ausgesetzt sind, wird jedes der Ventilfederblätter gekrümmt werden, sodass das obere Ventilfederblatt 98 und das untere Ventilfederblatt 100 sich in ihre relative gekrümmte Position, die in 4 als Strichlinie gezeigt ist, biegen werden. Dieses Krümmen des oberen Ventilfederblatts 98 und des unteren Ventilfederblatts 100 fungiert, um einen Austrittspfad für den Dieselkraftstoff zu öffnen, und hat zur Folge, dass der Dieselkraftstoff durch ein Ablassloch 118 in den Behälter 12 hinein entleert wird, anstatt in den Pumpeneinlass 20 gesaugt zu werden. Somit wird das Temperatur-Sicherheitsventil 90 verhindern, dass übermäßig erwärmter Kraftstoff umgehend zu der Kraftstoff-Verteilerleitung 30 des Motors 32 zurückgeführt wird, wo der Kraftstoff noch weiter erwärmt würde.
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Die 6 und 7 zeigen eine andere Ausführungsform des Temperatur-Sicherheitsventils. Ein rechteckiges Loch 124 ist in der Stirnwand 96 des Ventilgehäuses 52 vorgesehen. Das Loch 124 ist von einer rechteckigen Lippe 128 umrahmt. Ein Bimetall-Ventil umfasst ein einziges Bimetall-Federblatt 130 mit rechteckiger Form, welches eine obere Kante 134 aufweist, die innerhalb einer in der Stirnwand 96 vorgesehenen Vertiefung 138 sitzt. In den 6 und 7 ist das Bimetall-Federblatt 130 normal geschlossen und liegt gegen die rechteckige Lippe 128 an, welche das Loch 124 umrahmt. Wenn es Dieselkraftstoff bei einer erhöhten Temperatur ausgesetzt ist, wird sich das Bimetall-Federblatt 130 nach außen in die in Strichlinie angezeigte Position von 6 verbiegen, sodass der überhitzte Dieselkraftstoff durch das Ablassloch 95 hindurch und direkt in den Behälter 12 hinein zum Mischen mit dem in dem Behälter 12 gespeicherten Volumen von kühlerem Dieselkraftstoff entleert wird.
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Bei einem Fahrzeugstart wird sich der Kraftstoff in dem Dieseltank und -behälter 12 bei Umgebungstemperatur, z. B. 0 Grad Celsius an einem kalten Morgen, befinden. Bei dieser Temperatur wird das Ventilelement 56 positioniert sein, wie in 3 gezeigt, sodass der von dem Motor zurückkehrende wärmere Kraftstoff zu dem Kraftstoffpumpeneinlass 20 zur Rückführung zu dem Motor befördert wird. Wenn der von dem Motor zurückkehrende Kraftstoff auf eine gewählte Temperatur von 20 bis 40 Grad Celsius erwärmt ist, wird die Temperatur bewirken, dass das Thermostatelement 82 das Ventilelement 56 in die Position von 2 schaltet, sodass der zurückkehrende Kraftstoff durch den ersten Auslasskanal 64 hindurch befördert und dann zu dem Kraftstoffbehälter 12 zum Mischen mit dem Kraftstoff bei Umgebungstemperatur zurückgeführt wird.
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In dem Fall, dass das Ventilelement irrtümlich in der Position von 3 geblieben ist, kann die Rezirkulation des Kraftstoffes den Kraftstoff auf einen übermäßig erwärmten Zustand bei einer höheren Temperatur erwärmen, welche den effizienten Betrieb des Motors erschweren kann. Das von der Bimetall-Ventilanordnung 92 bereitgestellte Temperatur-Sicherheitsventil 90 wird bei der höheren Temperatur, z. B. 40 Grad Celsius, öffnen, um einen Austrittspfad bereitzustellen, über den der erwärmte Kraftstoff zu dem Behälter 12 befördert werden kann, um sich mit dem Kraftstoff bei Umgebungstemperatur in dem Behälter 12 zu mischen.
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Es wird einzusehen sein, dass die oben angeführten speziellen Temperaturen Beispiele sind, um den Betrieb des Systems zu illustrieren, und das Thermostatventil 16 und sein Temperatur-Sicherheitsventil 90 in der Praxis ausgelegt sein werden, um sich für die spezielle Konstruktion und Leistung des Motors und des Kraftstoffsystems zu eignen. Außerdem, wenngleich die Zeichnungen das Beispiel eines in einem größeren Kraftstofftank aufgehängten Behälters 12 zeigen, können das Thermostatventil 16 und sein Temperatur-Sicherheitsventil 90 den erwärmten zurückkehrenden Kraftstoff entweder in den kleineren Behälter 12 oder den mit dem Behälter 12 kommunizierenden größeren Kraftstofftank befördern. Somit wird der Ausdruck Behälter hierin so verwendet, dass er entweder den größeren Tank oder den kleineren Behälter bedeuten kann.
