DE102014207280B4

DE102014207280B4 - Ventil für ein Kühlsystem eines Kraftfahrzeugs mit verringertem Energieverbrauch

Info

Publication number: DE102014207280B4
Application number: DE102014207280.8A
Authority: DE
Inventors: Jens Drückhammer; Christoph Käppner
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2014-04-16
Filing date: 2014-04-16
Publication date: 2017-12-07
Anticipated expiration: 2034-04-17
Also published as: DE102014207280A1

Abstract

Kühlsystem, eingerichtet für ein Kraftfahrzeug, mit einem Kühlkreis, der einen Funktionswärmetauscher, eine Kühlmittelpumpe (14) und ein Ventil (18) umfasst, wobei das Ventil (18) zur Regelung einer Kühlmittelströmung durch den Kühlkreis ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (18) zur Regelung der Kühlmittelströmung einen in einem Ventilgehäuse (28) beweglich gelagerten Ventilkörper (22) umfasst, der in mindestens zwei Schaltpositionen mechanisch sperrbar ist, wobei zum Umschalten des Ventils (18) durch Bewegen des Ventilkörpers (22) von einer Schaltposition in eine andere Schaltposition die mechanische Sperre durch das Aufbringen einer Kraft, die von einer Schalteinrichtung (24) erzeugt wird, gelöst wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem, eingerichtet für ein Kraftfahrzeug, sowie ein Ventil, das zur Regelung einer Kühlmittelströmung in einem solchen Kühlsystem zum Einsatz kommen kann.
Kraftfahrzeuge weisen mindestens ein Kühlsystem auf, in dem ein Kühlmittel mittels einer oder mehrerer Pumpen in mindestens einem Kühlkreis gepumpt wird und dabei Wärmeenergie von in den Kühlkreis integrierten Funktionskomponenten, wie beispielsweise einem Verbrennungsmotor, einem Ölkühler und/oder einem Ladeluftkühler, aufnimmt. Diese Wärmeenergie wird anschließend in einem Umgebungswärmetauscher, dem sogenannten Hauptwasserkühler, sowie zeitweise in einem Heizungswärmetauscher an die Umgebungsluft, im Fall des Heizungswärmetauschers an die zur Klimatisierung des Innenraums des Kraftfahrzeugs vorgesehene Umgebungsluft, abgegeben.
Kühlsysteme moderner Kraftfahrzeuge weisen in der Regel mehrere Kühlkreise auf. Beispielsweise ist es bekannt, einen so genannten großen beziehungsweise Hauptkühlkreis sowie einen kleinen Kühlkreis vorzusehen, die abschnittsweise integral ausgebildet sind, wobei mittels eines beispielsweise thermostatgesteuerten Ventils das Kühlmittel entweder über den großen oder den kleinen Kühlkreis geführt wird. Dies erfolgt in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmittels, so dass beispielsweise in einer Warmlaufphase der Brennkraftmaschine, wenn das Kühlmittel noch nicht seinen Betriebstemperaturbereich erreicht hat, dieses in dem kleinen Kühlkreis gefördert wird, wodurch der Hauptwasserkühler, d.h. der Umgebungswärmetauscher, in dem das Kühlmittel durch Wärmeübergang auf die Umgebungsluft hauptsächlich gekühlt wird, umgangen wird. Hat das Kühlmittel dagegen seinen Betriebstemperaturbereich erreicht, wird das Kühlmittel in dem großen Kühlkreis gefördert, so dass durch einen Wärmeübergang von dem Kühlmittel auf die Umgebungsluft ein Überhitzten des Kühlsystems und der Funktionskomponenten vermieden wird. Ein Heizungswärmetauscher ist regelmäßig in den kleinen Kühlkreis integriert, wodurch auch schon in der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine eine Beheizung des Innenraums des Kraftfahrzeugs ermöglicht wird.
Die (Haupt-)Kühlmittelpumpe des Kühlsystems wird regelmäßig mechanisch von dem Verbrennungsmotor der Brennkraftmaschine angetriebenen. Ihre Förderleistung ist somit grundsätzlich proportional zu der Drehzahl, mit der eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors rotiert. Obwohl mit steigender Drehzahl des Verbrennungsmotors tendenziell auch der Kühlleistungsbedarf steigt, entspricht die durch den Betrieb der Pumpe theoretisch erzielbare Kühlleistung in vielen Betriebszuständen nicht dem tatsächlichen Kühlleistungsbedarf. Da in allen Betriebszuständen eine ausreichend hohe Kühlleistung zur Verfügung stehen soll, sind solche mechanisch angetriebenen Pumpen vielfach überdimensioniert. Die Bestrebungen, den Kraftstoffbedarf von Kraftfahrzeugen zu reduzieren, hat daher zu der Entwicklung von mechanisch angetriebenen Kühlmittelpumpen geführt, die hinsichtlich des Fördervolumenstroms regelbar sind. Eine solche regelbare, mechanisch angetriebene Kühlmittelpumpe ist beispielsweise aus der DE 10 2010 044 167 A1 bekannt. Alternativ kommen aber auch elektrisch angetriebene Kühlmittelpumpen zum Einsatz, deren Förderleistung über die Leistung des Elektroantriebs regelbar sind. Elektrisch angetriebene Kühlmittelpumpen werden vielfach in einem Nebenkühlkreislauf eines Kühlsystems eingesetzt.
Bei den Kühlsystemen moderner Kraftfahrzeuge erfolgt die Hauptregelung des Volumenstroms des Kühlmittels somit mittels regelbarer Kühlmittelpumpen während die Verteilung des Volumenstroms auf die einzelnen, jeweils einen unterschiedlichen Kühlbedarf aufweisenden Komponentenkühler mittels aktiv angesteuerter Ventile gesteuert wird. Beispielsweise offenbart die DE 103 42 935 A1 eine Brennkraftmaschine mit einem Kühlkreis, der eine von einem Verbrennungsmotor mechanisch angetriebene Kühlmittelpumpe umfasst. Der Fördervolumenstrom der Kühlmittelpumpe ist somit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors abhängig. Um für mehrere in den Kühlkreis integrierte Wärmetauscher, wie insbesondere Kühlkanäle eines Zylinderkurbelgehäuses und eines Zylinderkopfs des Verbrennungsmotors sowie einen Heizungswärmetauscher für eine Innenraumheizung eines von der Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs, individuell angepasste Volumenströme des Kühlmittels zu erreichen, sind eine Mehrzahl von jeweils individuell ansteuerbaren Regelventilen in den Kühlkreislauf integriert.
Die Regelventile werden dabei von der Motorsteuerung elektrisch angesteuert. Ein Betätigen der Regelventile, d.h. ein Bewegen eines entsprechenden Ventilkörpers von einer Schaltposition in eine andere Schaltposition, erfolgt dabei zumeist elektromagnetisch oder elektromotorisch. Derartige Regelventile sind vergleichsweise groß, schwer und teuer. Weiterhin erfordern diese in zumindest einer Schaltstellung einen ständigen Stromfluss, um die Schaltstellung beizubehalten. Dies ist mit einem vergleichsweise großen Energieverbrauch für den Betrieb des Kühlsystems und damit des Kraftfahrzeugs verbunden.
Aus der DE 10 2009 058 977 A1 ist eine Sperreinrichtung für Hydraulikzylinder, wie insbesondere einen Hilfszylinder für Lenksysteme von Kraftfahrzeugen bekannt, wobei ein Fluidstrom in einem von dem Hydraulikzylinder ausgebildeten Druckraum über ein Ventil geregelt wird, dass zwischen zwei Schaltstellungen, nämlich offen und geschlossen, umschaltbar ist. In beiden Schaltstellungen ist der Ventilkörper des Ventils dabei mechanisch gesperrt; dieser verbleibt somit selbsttätig in der entsprechenden Schaltstellung, ohne dass der Ventilkörper aktiv in dieser Schaltstellung gehalten werden müsste. Das Umschalten des Ventils, d.h. ein Bewegen des Ventilkörpers von einer Schaltpositionen in die andere Schaltposition, erfolgt durch einen elektromagnetischen Aktor, der über eine Sperrmechanik, wie sie grundsätzlich von Kugelschreibern bekannt ist, mit dem Ventilkörper zusammen wirkt. Dabei führt der Aktor stets dieselbe Schaltbewegung aus, während die Rastvorrichtung dafür sorgt, dass der Ventilkörper abwechselnd in die eine oder andere Schaltposition bewegt und dort mechanisch gehalten wird.
Aus der DE 34 35 833 A1 , der DE 199 17 182 A1 und der DE 10 2009 014 050 A1 ist jeweils ein Ventil für ein Kühlsystem eines Kraftfahrzeugs bekannt geworden, wobei die Betätigung dieser Ventile jeweils unter Ausnutzung des von einer Kühlmittelpumpe erzeugten hydraulischen Drucks erfolgt. Dabei wird jeweils eine Öffnungsstellung eines Ventilkörpers durch Wechselwirkung eines daran anliegenden hydraulischen Drucks einerseits sowie der Rückstellkraft einer an dem Ventilkörper abgestützten, vorgespannten Feder andererseits bestimmt. Bei ausreichend geringem hydraulischen Druck wird der Ventilkörper gegen einen Anschlag gedrückt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Regelventil für ein Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug anzugeben, das sich zumindest durch einen geringen Energieverbrauch im Betrieb des Kühlsystems auszeichnet und vorzugsweise möglichst klein, leicht und kostengünstig ausgebildet werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Kühlsystem gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Ein für die Verwendung in einem solchen Kühlsystem vorgesehenes Ventil ist Gegenstand des Patentanspruchs 14. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kühlsystems sind Gegenstand der weiteren Patentansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
Bei einem gattungsgemäßen Kühlsystem, eingerichtet für ein Kraftfahrzeug, mit einem Kühlkreis, der zumindest einen Funktionswärmetauscher, eine Kühlmittelpumpe und ein Ventil umfasst, wobei das Ventil zur Regelung einer Kühlmittelströmung durch den Kühlkreis ausgebildet ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Ventil zur Regelung der Kühlmittelströmung einen in einem Ventilgehäuse beweglich gelagerten Ventilkörper aufweist, der in mindestens zwei Schaltpositionen mechanisch sperrbar ist, wobei zum Umschalten des Ventils durch Bewegen des Ventilkörpers von einer Schaltposition in eine andere Schaltposition die mechanische Sperre durch das Aufbringen einer Kraft, die von einer Schalteinrichtung erzeugt wird, gelöst wird.
Demnach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Ventilkörper in den mindestens zwei Schaltpositionen durch die mechanische Sperre gehalten und somit keine aktive Beaufschlagung mittels der Schalteinrichtung erforderlich ist. Dadurch kann erreicht werden, das lediglich für das Umschalten des Ventils Energie benötigt wird, während die Schalteinrichtung ansonsten passiv verbleiben kann. Dies kann sich positiv auf den Energieverbrauch des Ventils und damit des Kühlsystems in dessen Betrieb auswirken. Dies gilt insbesondere dann, wenn im Betrieb des Kühlsystems (beziehungsweise des Kraftfahrzeugs, in das dieses Kühlsystem integriert ist) lediglich vergleichsweise selten ein Umschalten des Ventils vorgesehen ist.
Unter einem „Funktionswärmetauscher“ wird ein Wärmetauscher verstanden, in dem ein Wärmeübergang von einem Fluid oder einem Feststoff auf ein anderes Fluid oder einen Feststoff erfolgt, um ein funktionales Kühlen oder Erwärmen einer Komponente oder des Innenraums des Kraftfahrzeugs zu bewirken.
In den Kühlkreis des Kühlsystems ist vorzugsweise auch noch ein „Umgebungswärmtauscher“ integriert. Dabei handelt es sich um einen Wärmetauscher, durch den lediglich Wärme aus dem System „Kraftfahrzeug“ an die Umgebung abgeführt werden soll.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kühlsystems kann vorgesehen sein, dass die von der Schalteinrichtung erzeugte Kraft auf den Ventilkörper wirkt. Diese kann somit auch ein Bewegen des Ventilkörpers von zumindest einer der Schaltpositionen in eine andere Schaltposition bewirken. Auf einen zusätzlichen Aktor zum Bewegen des Ventilkörpers kann somit verzichtet werden. Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass ein Bewegen des Ventilkörpers von einer ersten Schaltposition in eine zweite Schaltposition mittels der von der Schalteinrichtung erzeugten Kraft zu einem (erhöhten) Vorspannen einer Feder führt, so dass die dabei erzeugte beziehungsweise vergrößerte Federkraft für ein Bewegen des Ventilkörpers von der zweiten Schaltpositionen in die erste Schaltposition zur Verfügung steht. Auf diese Weise kann ein konstruktiv einfach ausgestaltetes Ventil realisiert werden.
Sofern das Ventil des erfindungsgemäßen Kühlsystems mindestens drei Schaltpositionen für den Ventilkörper aufweist, in denen dieser mechanisch sperrbar ist, kann dieses auch für eine vergleichsweise komplexe Regelung der Kühlmittelströmung in dem Kühlkreis genutzt werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass die für das Lösen der mechanischen Sperre in mindestens zwei der Schaltpositionen erforderlichen Kräfte unterschiedlich groß und/oder unterschiedlich gerichtet sind und/oder einen unterschiedlichen Verlauf innerhalb eines definierten Zeitraums aufweisen. Dadurch kann ein gezieltes Einstellen einer der mindestens drei Schaltpositionen erreicht werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass bei einem solchen Ventil die mindestens drei Schaltpositionen sequentiell, d.h. in einer definierten, sich wiederholenden Reihenfolge, schaltbar sind.
Weiterhin können bei einem erfindungsgemäßen Kühlsystem mindestens zwei mittels der Schalteinrichtung schaltbare Ventile vorgesehen sein, wobei die für das Umschalten der mindestens zwei Ventile erforderlichen Kräfte unterschiedlich groß und/oder gerichtet sind und/oder einen unterschiedlichen Verlauf innerhalb eines definierten Zeitraums aufweisen. Dadurch wird ermöglicht, die mindestens zwei Ventile individuell mittels der Schalteinrichtung zu betätigen.
Die Erzeugung der das Lösen der mechanischen Sperre bewirkenden Kraft durch die Schalteinrichtung kann grundsätzlich auf beliebige Art und Weise, beispielsweise elektromagnetisch oder elektromotorisch erfolgen. Bevorzugt vorgesehen ist jedoch eine hydraulische oder pneumatische Krafterzeugung. Demnach kann die Schalteinrichtung dazu ausgebildet sein, einen die Kraft bewirkenden hydraulischen oder pneumatischen Steuerdruck zu erzeugen. Dabei kann die Schalteinrichtung insbesondere das in dem Kühlkreis zirkulierende Kühlmittel als Arbeitsfluid nutzen.
Bei einer hydraulischen oder pneumatischen Krafterzeugung durch die Schalteinrichtung kann der entsprechende Steuerdruck beispielsweise durch ein den Steuerdruck beeinflussendes Steuerventil bereitgestellt werden. Demnach kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Steuerventil einen anliegenden Steuerdruck im Normalfall, d.h. wenn kein Umschalten des Ventils vorgesehen ist, auf einen Druck einstellt (drosselt), der unterhalb eines ein Lösen der mechanischen Sperre bewirkenden Grenzwerts liegt, wohingegen für ein Umschalten des Ventils die Drosselung des Steuerdrucks durch das Steuerventil so weit verringert wird, dass die mechanische Sperre gelöst wird.
Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der Steuerdruck durch eine Leistungsanpassung der Kühlmittelpumpe des Kühlkreises beeinflussbar ist. Demnach kann durch eine kurzfristige Leistungserhöhung der Kühlmittelpumpe ein Druckpuls im Kühlkreis erzeugt werden, durch den die mechanische Sperre des Ventils gelöst und dieses somit umgeschaltet wird. Auf ein zusätzliches, den Steuerdruck der Schalteinrichtung beeinflussendes Steuerventil kann dadurch verzichtet werden. Diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kühlsystems setzt somit eine regelbare Kühlmittelpumpe voraus, was sowohl mit einer mechanisch, insbesondere von einem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs angetriebenen Kühlmittelpumpe als auch mit einer elektrisch angetriebenen Kühlmittelpumpe umsetzbar ist.
Sofern das erfindungsgemäße Kühlsystem mindestens zwei Kühlkreise aufweist (jeder davon mit zumindest einem Funktionswärmetauscher), kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass das Ventil in Abhängigkeit von einem Differenzdruck des/der Kühlmittel(s) in den zwei Kühlkreisen umschaltbar ist. Dadurch kann ein automatisches Umschalten des Ventils in Abhängigkeit von definierten Parametern der beiden Kühlkreise realisiert werden.
Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass auch für den zweiten Kühlkreis eine (zweite) Kühlmittelpumpe vorgesehen ist, so dass der Differenzdruck durch eine Leistungsanpassung zumindest einer der zwei Kühlmittelpumpen erzeugt werden kann. Somit kann insbesondere vorgesehen sein, das eine Druckdifferenz, die zu einem Lösen der mechanischen Sperre und damit zu einem Umschalten des Ventils führt, dadurch erzeugt wird, dass durch eine Anpassung der Leistung einer oder beider Kühlmittelpumpen der Druck des Kühlmittels in dem einen Kühlkreis geringer als in dem anderen Kühlkreis ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Ventil zur Steuerung einer Fluidströmung, eingerichtet für ein erfindungsgemäßes Kühlsystem, mit einem in einem Ventilgehäuse beweglich gelagerten Ventilkörper, der in mindestens zwei Schaltpositionen mechanisch sperrbar ist, wobei zum Umschalten des Ventils durch Bewegen des Ventilkörpers von einer Schaltposition in eine andere Schaltposition die mechanische Sperre durch das Aufbringen einer Kraft lösbar ist. Dieses Ventil ist erfindungsgemäß durch eine Schalteinrichtung gekennzeichnet, die geeignet ist, einen die Kraft bewirkenden hydraulischen oder pneumatischen Druck zu erzeugen. Ein solches Ventil eignet sich in besonderer Weise zur Integration in ein erfindungsgemäßes Kühlsystem.
Die unbestimmten Artikel („ein“, „eine“, „einer und „eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und in der die Patentansprüche allgemein erläuternden Beschreibung, sind als solche und nicht als Zahlwörter zu verstehen. Entsprechend damit konkretisierte Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und mehrfach vorhanden sein können.
Ein erfindungsgemäßes Kühlsystem kann zum Wärmetausch mit (insbesondere einer Kühlung von) beliebigen Funktionskomponenten eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, einer Batterie und/oder einer Brennstoffzelle eingesetzt werden. Die Verwendung eines erfindungsgemäßen Ventils ist vorteilhaft auch in einem Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs nutzbar, beispielsweise zum Umschalten einer Luftklappe.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt jeweils schematisch:
1: eine Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Kühlsystem in einer ersten Ausführungsform;
2: in einer ersten Ausführungsform ein zur Nutzung in dem Kühlsystem gemäß der 1 geeignetes Ventil in geöffneter Schaltstellung;
3: das Ventil gemäß der 2 in geschlossener Schaltstellung;
4: eine zur Nutzung in einem Ventil gemäß den 2 und 3 geeignete Sperreinrichtung;
5: qualitativ die Verläufe der Drehzahl der Kühlmittelpumpe des Kühlsystems gemäß der 1, des von dieser Kühlmittelpumpen erzeugten Steuerdrucks und des mittels des Steuerdrucks bewirkten Schaltzustands des Ventils dieses Kühlsystems;
6: eine Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Kühlsystem in einer zweiten Ausführungsform;
7: eine Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Kühlsystem in einer dritten Ausführungsform in einer ersten Schaltstellung einer Ventileinheit des Kühlsystems;
8: die Brennkraftmaschine gemäß der 7 mit der Ventileinheit in einer zweiten Schaltstellung;
9: die Brennkraftmaschine gemäß den 7 und 8 mit der Ventileinheit in einer dritten Schaltstellung;
10: eine zweite Ausführungsform eines zur Nutzung in einem der Kühlsysteme gemäß den 1 und 6 bis 9 geeigneten Ventils; und
11: eine dritte Ausführungsform eines zu Nutzungen einem der Kühlsysteme gemäß den 1 und 6 bis 9 geeigneten Ventils.
Die 1 zeigt eine Brennkraftmaschine, die beispielsweise zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs vorgesehen sein kann. Diese umfasst ein erfindungsgemäßes Kühlsystem in einer ersten Ausführungsform sowie einen Verbrennungsmotor 10, der hier beispielsweise als Hubkolben-Verbrennungsmotor ausgebildet ist. Der Verbrennungsmotor 10 ist von Kühlkanälen (nicht gezeigt) durchzogen, die in das Kühlsystem integriert sind. Die Kühlkanäle des Verbrennungsmotors 10 dienen als Funktionswärmetauscher, über die im Betrieb der Brennkraftmaschine (zumindest dann, wenn diese ihren Betriebstemperaturbereich erreicht hat) ein Wärmeübergang von dem Verbrennungsmotor 10 auf das durch die Kühlkanäle strömende Kühlmittel erfolgt.
Das Kühlsystem umfasst weiterhin einen Umgebungswärmetauscher 12 (so genannter Hauptwasserkühler), eine Kühlmittelpumpe 14 und einen weiteren Funktionswärmetauscher in Form eines Getriebeölkühlers 16. Sämtliche Komponenten des Kühlsystems sind über Kühlmittelleitungen miteinander verbunden.
Das Kühlsystem bildet einen ersten Kühlkreis aus, der die Kühlkanäle des Verbrennungsmotors 10, den Umgebungswärmetauscher 12 sowie die Kühlmittelpumpe 14 umfasst. Ein zweiter Kühlkreis umfasst neben diesen Komponenten noch den Getriebeölkühler 16. Mittels eines erfindungsgemäßen Ventils 18 besteht die Möglichkeit, das Kühlsystem derart umzuschalten, dass das Kühlmittel entweder in dem ersten Kühlkreis oder in dem zweiten Kühlkreis zirkuliert. Dadurch kann somit bedarfsweise der Getriebeölkühler 16, für den nur temporär eine Kühlleistung benötigt wird, in den Kreislauf des Kühlmittels integriert werden. Das Ventil 18 ist hierzu als 3/2-Wegeventil ausgebildet. In einer ersten, in der 1 dargestellten Schaltstellung verbindet dieses die von dem Verbrennungsmotor 10 kommende Kühlmittelleitung mit einer den Getriebeölkühler 16 umgehenden Bypass-Kühlmittelleitung 20. In einer zweiten Schaltstellung des Ventils 18 verhindert dieses dagegen ein Überströmen von Kühlmittel aus der von dem Verbrennungsmotor 10 kommenden Kühlmittelleitung in die Bypass-Kühlmittelleitung 20 und integriert stattdessen den Getriebeölkühler 16 und die zu diesem führende und von diesem abgehende Kühlmittelleitung in den Kreislauf des Kühlmittels.
Das Ventil 18 ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, dass es in den beiden Schaltstellung mechanisch gesperrt ist. Ein Ventilkörper 22 des Ventils 18 ist demnach in beiden Schaltstellung statisch stabil gelagert, ohne dass es dafür einem aktiven Aufbringen einer äußeren Kraft bedarf. Das Aufbringen einer äußeren Kraft erfolgt vielmehr lediglich zum Umschalten des Ventils 18.
In der in der 1 dargestellten Ausgestaltung des Kühlsystems erfolgt das Erzeugen der ein Umschalten bewirkenden Kraft hydraulisch. Dazu ist eine Schalteinrichtung 24 des Ventils 18 über eine Steuerleitung 26 mit dem Kühlmittel des Kühlkreises beaufschlagt. Die Steuerleitung 26 kann dazu vorteilhafterweise direkt (d.h. ohne Zwischenschaltung einer hydraulischen Funktionskomponente) stromab der Kühlmittelpumpe 14 aus dem Kühlkreis abgehen, da das Kühlmittel an dieser Stelle den höchsten Druck aufweist.
In den 2 und 3 ist eine mögliche Ausführungsform für ein in dem Kühlsystem nutzbares Ventil 18 dargestellt. Ein Ventilgehäuse 28 bildet einen Einlass 30 sowie einen Auslass 32 aus. Die fluidleitende Verbindung zwischen dem Einlass 30 und dem Auslass 32 ist mittels eines Ventilkörpers 22 verschließbar. Das Ventil ist somit als 2/2-Wegeventil ausgebildet. Um die Funktionalität des 3/2-Wegeventils gemäß der 1 zu realisieren, können beispielsweise zwei asynchron geschaltete 2/2-Wegeventile eingesetzt werden oder das Ventil gemäß den 2 und 3 wird um einen zweiten Auslass ergänzt, wobei der Ventilkörper 22 in einer Schaltstellung den ersten Auslass und in der zweiten Schaltstellung den zweiten Auslass verschließt (vgl. die Ausgestaltungen eines Ventils 18 gemäß den 10 und 11). Der Ventilkörper 22 ist über eine Kolbenstange 34 mit einer Sperrmechanik 36 der Schalteinrichtung 24 verbunden. Ein mit einem Druckstück 38 der Sperrmechanik 36 verbundener Kolben 40 (oder eine entsprechende Membran) wird auf einer Seite mit dem Druck des in der Steuerleitung 26 enthaltenen Kühlmittels beaufschlagt. Auf der anderen Seite des Kolbens 40 herrscht dagegen ein geringerer Druck, beispielsweise Umgebungsdruck. Daraus resultiert eine Kraft auf den Kolben 40 und damit das Druckstück 38, wie dies in der 2 anhand eines Pfeils dargestellt ist. Der Kolben 40 (oder die Membran) können mittels elastischer Abschnitte, beispielsweise in Form von Faltenbälgen 42, beweglich und gleichzeitig abdichtend in die Steuerleitung 26 integriert sein.
Die 4 zeigt eine mögliche Ausführungsform für eine geeignete Sperrmechanik 36 in einer Explosionsdarstellung. Die Sperrmechanik 36 umfasst ein rohrförmiges Steuergehäuse 44. In einem Steuerabschnitt des Steuergehäuses 44 sind auf dessen Innenseite eine Mehrzahl von sich in längsaxialer Richtung erstreckenden Steuerstegen 46 ausgebildet, die zwischen sich Steuernuten 48 ausbilden. Die Steuerstege 46 sind identisch ausgebildet und weisen an ihren dem distalen Ende 50 des Steuergehäuses 44 zugewandten Enden jeweils eine Schrägfläche 52 auf. Die Steuernuten 48 weisen ebenfalls jeweils eine, durch einen Absatz ausgebildete Schrägfläche 54 auf. Dabei liegen Schrägflächen 54 der Steuernuten 48 abwechselnd näher dem proximalen Ende 56 oder dem distalen Ende 50 des Steuergehäuses 44. Gleichzeitig sind alle Schrägflächen 54 der Steuernuten 48 näher an dem proximalen Ende 56 des Steuergehäuses 44 gelegen als die von den Steuerstegen 46 ausgebildeten Schrägflächen 52.
Das Druckstück der Sperrmechanik 36 weist einen Kopf 58 auf, dessen Mantelfläche mit einer der Anzahl der Steuernuten 48 des Steuergehäuses 44 entsprechenden Anzahl an Steuerstegen 60 versehen ist. Im Betriebszustand der Sperrmechanik 36 ist der Kopf 58 des Druckstücks 38 längsaxial beweglich innerhalb des Steuerabschnitts des Steuergehäuses 44 geführt, wobei die Steuerstege 60 des Druckstücks 38 in die Steuernuten 48 des Steuergehäuses 50 eingreifen. Dadurch ist das Druckstück 38 drehfest innerhalb des Steuergehäuses 44 geführt. Im Betriebszustand der Sperrmechanik 36 kontaktiert zudem die freie Stirnfläche des Kopfs 58 des Druckstücks 38 eine freie Stirnfläche eines mit der Kolbenstange 34 verbundenen Steuerkopfs 62. Eine auf Druck vorgespannte Feder 64, die sich zwischen dem Steuerkopf 62 und dem Steuergehäuse 44 abstützt, stellt dabei einen dauerhaften Kontakt sicher. Der Steuerkopf 62 bildet auf seiner Mantelfläche ebenfalls Steuerstege 66 aus, jedoch nur halb so viele wie das Druckstück 38 beziehungsweise das Steuergehäuse 44. In den beiden Schaltstellungen der Sperrmechanik 36 und damit des Ventils 18 greifen die Steuerstege 66 des Steuerkopfs 62 in die Steuernuten 48 des Steuergehäuses 44 ein, wobei diese, je nach Drehstellung des Steuerkopfs 62, entweder in diejenigen Steuernuten 48, deren Schrägflächen 54 näher dem proximalen Ende 56 des Steuergehäuses 44 angeordnet sind, oder in die entsprechenden anderen Steuernuten 48, deren Schrägflächen 54 näher dem distalen Ende 50 des Steuergehäuses 44 angeordnet sind, eingreifen. Durch die Beaufschlagung des Steuerkopfs 62 mittels der Feder 64 liegen von den Steuerstegen 66 des Steuerkopfs 62 ausgebildete Schrägflächen 68 an den Schrägflächen 54 der jeweiligen Steuernuten 48 an. Durch die unterschiedliche längsaxiale Positionierung der Schrägflächen 54 der Steuernuten 48 sind somit der Steuerkopf 62 innerhalb des Steuergehäuses 44 sowie der über die Kolbenstange 34 mit dem Steuerkopf 62 verbundene Ventilkörper 22 innerhalb des Ventilgehäuses 28 in zwei unterschiedlichen Positionen, die den beiden Schaltstellungen des Ventils 18 entsprechen, positionierbar.
Ein Umschalten des Ventils 18 erfolgt durch ein Beaufschlagung des Drückstücks 38 mit dem Kühlmittel, wobei der Druck des Kühlmittels temporär so hoch gewählt wird, dass das Drückstück 38 und damit der Steuerkopf 32 sowie der Ventilkörper 22 unter erhöhter Vorspannung der Feder 64 verschoben werden. Dieses Verschieben erfolgt so weit, bis die Steuerstege 66 des Steuerkopfs 62 vollständig aus den Steuernuten 48 des Steuergehäuses 44 herausgeführt sind. Der Steuerkopf 62 ist dann nicht mehr durch einen Eingriff seiner Steuerstege 66 in die Steuernuten 48 gegen ein Verdrehen gesichert und die längsaxiale Beaufschlagung durch den hydraulischen Druck von der einen Seite und die vorgespannte Feder 64 von der anderen Seite führt dann zu einem Abgleiten der Schrägflächen 68 der Steuerstege 66 des Steuerkopfs 62 zunächst auf Schrägflächen 70 der Steuerstege 60 des Druckstücks 38 und dann auf den Schrägflächen 52 der Steuerstege 46 des Steuergehäuses 44 (bei gleichzeitiger Rotation des Steuerkopfs 62), bis die Steuerstege 66 des Steuerkopfs 62 in die entsprechend benachbarten Steuernuten 48 eingreifen. Wird der hydraulische Druck dann wieder reduziert, werden die Steuerstege 66 des Steuerkopfs 62 durch den Einfluss der vorgespannten Feder 64 bis zu einem Anschlagen an die Schrägflächen 54 der entsprechenden Steuernuten 48 verschoben. Dadurch ist eine neue Endstellung für den Steuerkopf 62 und somit eine neue Schaltposition für den Ventilkörper 22 erreicht.
Durch die Beaufschlagung des Steuerkopfs 62 mittels der Feder 64, durch die die Schrägflächen 68 der Steuerstege 66 des Steuerkopfs 62 gegen die Schrägflächen 54 der jeweiligen Steuernuten 54 des Steuergehäuses 44 gedrückt werden, ist der Ventilkörper 22 in den beiden Schaltpositionen mechanisch gesperrt. Demnach kann kein (selbsttätiges) Umschalten des Ventils erfolgen, ohne dass nicht wieder eine Beaufschlagung des Druckstücks 38 mit einem hydraulischen Druck erfolgt, der so hoch ist, dass der Steuerkopf 62 bis zu einem Abgleiten in neue Steuernuten 48 entgegen der Kraft der Feder 64 axial verschoben wird. Demnach könnte der auf das Druckstück wirkende hydraulische Druck theoretisch bis auf Null reduziert werden. Ein Energieaufwand, der lediglich zum Sichern des Ventilkörpers 22 in einer der Schaltpositionen erforderlich wäre, ist somit nicht nötig. Ein dem Betrieb des Ventils 18 zuzuschreibender Energieverbrauch ist somit lediglich für den vergleichsweise kurzen Zeitabschnitt des Umschaltens erforderlich.
Die 2 zeigt den Zeitpunkt des Umschaltens des Ventils 18, wobei das Druckstück 38 der Sperrmechanik 36 durch das Aufbringen eines ausreichend großen hydraulischen Drucks verschoben und somit die Sperre der Sperrmechanik aufgehoben ist. Ein solches Aufheben der Sperre erfolgt sowohl in der in der 2 hauptsächlich dargestellten geöffneten Position des Ventilkörper 22 als auch in der in der 2 gestrichelt angedeuteten, verschlossenen Stellung.
Die 3 zeigt dagegen die Stellung des „unbelasteten“ Druckstücks, d.h. der an dem Druckstück anliegende hydraulische Druck ist geringer als der Mindestdruck, der für ein Umschalten des Ventils 18 nötig ist.
Bei dem in der 1 dargestellten Kühlsystem wird die kurzfristige Druckerhöhung für das Kühlmittel, die für ein Umschalten des Ventils 18 erforderlich ist, durch eine entsprechende Leistungsanpassung der Kühlmittelpumpe 14 realisiert. Dazu wird die hinsichtlich der Förderleistung regelbar ausgebildete, beispielsweise elektromotorisch angetriebene Kühlmittelpumpe 14 von einer Steuereinheit 72, bei der sich insbesondere um eine Motorsteuerung der Brennkraftmaschine handeln kann, kurzfristig mit höherer Drehzahl (n) und damit Leistung betrieben. Dies ist in dem unteren Diagramm in der 5 als pulsförmige Drehzahlerhöhung zu den Zeitpunkten t₁ und t₂ dargestellt. Die Drehzahlerhöhung führt zu einer entsprechenden pulsförmigen Erhöhung des hydraulischen Drucks (p) im Kühlkreis und insbesondere auch in der direkt stromab der Kühlmittelpumpe 14 abgehenden Steuerleitung 26 („Steuerdruck“), wie dies in dem mittleren Diagramm der 5 dargestellt ist. Dabei wird jeweils ein Grenzwert (p_G) für den Steuerdruck überschritten. Dieser Grenzwert (p_G) stellt den Mindestdruck dar, der für das Umschalten des Ventils 18 erforderlich ist. Folglich führt jede pulsförmige Erhöhung der Drehzahl (n) der Kühlmittelpumpe 14 zu einer Änderung der Schaltposition des Ventilkörpers 22 (geöffnet (o) oder geschlossen (c)), wie dies in dem oberen Diagramm der 5 dargestellt ist.
Die 6 zeigt eine Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Kühlsystem in einer zweiten Ausgestaltung. Dieses unterscheidet sich von dem Kühlsystem gemäß der 1 lediglich hinsichtlich der Art der Beeinflussung des hydraulischen Drucks, mit dem die Schalteinrichtung 24 des Ventils beaufschlagt wird, um bedarfsweise ein Umschalten des Ventils 18 zu bewirken. In dieser Ausgestaltung ist ein mittels einer Steuereinheit 72, beispielsweise der Motorsteuerung der Brennkraftmaschine, ansteuerbares Steuerventil 74 in die Steuerleitung 26 integriert. Dabei ist vorgesehen, dass der von der Kühlmittelpumpe 14 erzeugte Druck in der Steuerleitung 26 standardmäßig ausreichend hoch ist, um das Umschalten des Ventils 18 zu bewirken. Ist dagegen kein Umschalten vorgesehen, drosselt das Steuerventil 74 den Druck des Kühlmittels in der Steuerleitung 26 im Bereich der Sperrmechanik 36 auf einen Wert unterhalb des Grenzwerts (p_G).
In den 7 bis 9 ist eine Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Kühlsystem in einer dritten Ausführungsform dargestellt. Das Kühlsystem umfasst drei Kühlkreise. Ein erster Kühlkreis integriert als einen ersten Funktionswärmetauscher die Kühlkanäle des Verbrennungsmotors 10, den Umgebungswärmetauscher 12 sowie eine erste regelbare Kühlmittelpumpe 14a. Ein zweiter Kühlkreis integriert die Kühlkanäle des Verbrennungsmotors 10, einen zweiten Funktionswärmetauscher in Form von beispielsweise einem Motorölkühler 76 und einen zweite Kühlmittelpumpe 14b. Ein dritter Kühlkreis integriert die Kühlkanäle des Verbrennungsmotors 10, einen Wärmetauscher für eine Innenraumheizung („Heizungswärmetauscher“ 78) des Kraftfahrzeugs, zu dessen Antrieb die Brennkraftmaschine vorgesehen ist, sowie die zweite Kühlmittelpumpe 14b. Die drei Kühlkreise sind abschnittsweise integral ausgebildet.
Weiterhin ist eine Ventileinheit 80 in alle drei Kühlkreise integriert. Die Ventileinheit 80 umfasst zwei Ventile, von denen eines erfindungsgemäß und das andere als einfaches, durch eine Druckdifferenz gesteuertes Klappenventil 82 ausgebildet ist.
Im Betrieb der Brennkraftmaschine und damit des Kühlsystems kann vorgesehen sein, den ersten und zweiten Kühlkreis dauerhaft, wenn auch mit anzupassender Kühlleitung für den jeweiligen Funktionswärmetauscher, zu betreiben, während der dritte, den Heizungswärmetauscher 78 integrierende Kühlkreis nur dann in Betrieb genommen, d.h. von dem Kühlmittel (im relevanten Ausmaß) durchströmt wird, wenn eine Heizleistung für den Innenraum des Kraftfahrzeugs benötigt wird.
Eine Regelung der Kühlleistung in den einzelnen Kühlkreisen und zusätzlich ein Aktivieren oder Deaktivieren des dritten Kühlkreises durch ein Umschalten des ersten, erfindungsgemäß ausgebildeten Ventils 18 erfolgt ausschließlich über eine leistungsangepasste Ansteuerung der zwei regelbaren Kühlmittelpumpen 14a, 14b mittels der Steuereinheit 72. Beispielsweise ist in der 7 dargestellt, dass mittels der erste Kühlmittelpumpe 14a in dem ersten Kühlkreis ein größerer Volumenstrom und somit Druck des Kühlmittels im Vergleich zu dem mittels der zweiten Kühlmittelpumpe 14b erzeugten Volumenstrom beziehungsweise Druck in dem (nicht auch den ersten Kühlkreis integrierenden Abschnitt des) zweiten Kühlkreis(es) eingestellt ist. Das Klappenventil 82 stellt sich dabei entsprechend der herrschenden Druckdifferenz ein. Der dritte Kühlkreis ist gleichzeitig durch das geschlossene Ventil 18 unterbrochen, so dass kein relevanter Kühlmittelstrom über den Heizungswärmetauscher 78 geführt wird.
Bei einem Betrieb des Kühlsystems gemäß der 8 ist die Leistung der zweiten Kühlmittelpumpe 14b im Vergleich zu dem Betrieb gemäß der 7 erhöht worden. Dadurch wird der Kühlmittelstrom durch den Motorölkühler 76 und damit dessen Kühlleistung erhöht. Das Klappenventil 82 passt seine Stellung infolge der veränderten Druckdifferenz selbsttätig an. Auch in diesem Betrieb des Kühlsystems ist der dritte Kühlkreis unterbrochen.
Die 9 zeigt einen Betrieb des Kühlsystems mit aktiviertem dritten Kühlkreis, d.h. mit geöffnetem Ventil 18. Zum Umschalten des Ventils 18 wurde die Leistung der zweiten Kühlmittelpumpe 14b kurzzeitig reduziert, gegebenenfalls wurde deren Betrieb auch vollständig unterbrochen. Zudem wurde im gleichen Zeitraum, sofern erforderlich, die erste Kühlmittelpumpe mit Höchstleistung betrieben. Dies führte zu einem kurzfristigen Differenzdruckpuls, dessen Wert so groß ist, dass ein Umschalten der Sperrmechanik 36 und damit des Ventils 18 durch ein Verschieben eines mit dem Druckstück 38 der Sperrmechanik 36 verbundenen Kolbens 40 (oder einer Membran), der auf einer Seite mit Kühlmittel mit dem relativ hohen Druck und auf der anderen Seite mit Kühlmittel mit dem relativ geringen Druck beaufschlagt ist, bewirkt wurde. Während des Umschaltens des Ventils 18 unterbricht das Klappenventil 82 infolge der großen Druck- und Volumenstromdifferenz den zweiten Kühlkreis (vgl. mit gestrichelter Linie dargestellte Position in der 9). Dadurch wird ein Überströmen von Kühlmittel aus dem ersten Kühlkreis in den zweiten Kühlkreis im Bereich des Kolbens 40 und damit eine Verringerung der Druckdifferenz im Bereich des Kolbens 40 vermieden. Ein erneutes Umschalten des Ventils 18 zum Deaktivieren des dritten Kühlkreises kann auf identische Weise durch Erzeugen eines Druckdifferenzpulses erfolgen.
Die 10 zeigt eine alternative Ausführungsform für ein erfindungsgemäßes Ventil 18, das bei den Kühlsystemen gemäß den 1 und 6 bis 9 zum Einsatz kommen kann. Dargestellt ist ein 3/2-Wegeventil mit einem drehbar gelagerten (Klappen-)Ventilkörper 22. Das Umschalten und Sperren des Ventilkörpers 22 in den beiden Schaltpositionen kann auch hier mittels einer Sperrmechanik 36 gemäß der 4 erfolgen.
Gleiches gilt für die alternative Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen 3/2-Wegeventils gemäß der 11. Hier kommt, wie bei dem Ventil 18 gemäß den 2 und 3, ein verschiebbarer Ventilkörper 22 zum Einsatz. Ein fluidleitendes Verbinden des Einlasses 30 mit einem der zwei Auslässe 32a, 32b des Ventilgehäuses 28 erfolgt durch ein in Überdeckung Bringen einer Querbohrung 84 des Ventilkörpers 22 mit dem jeweiligen Auslass 32a, 32b.
Bezugszeichenliste

10: Verbrennungsmotor
12: Umgebungswärmetauscher
14: Kühlmittelpumpe
16: Getriebeölkühler
18: Ventil
20: Bypass-Kühlmittelleitung
22: Ventilkörper
24: Schalteinrichtung
26: Steuerleitung
28: Ventilgehäuse
30: Einlass
32: Auslass
34: Kolbenstange
36: Sperrmechanik
38: Druckstück
40: Kolben
42: Faltenbalg
44: Steuergehäuse
46: Steuersteg des Steuergehäuses
48: Steuernut des Steuergehäuses
50: distales Ende des Steuergehäuses
52: Schrägfläche eines Steuerstegs des Steuergehäuses
54: Schrägfläche einer Steuernut des Steuergehäuses
56: proximales Ende des Steuergehäuses
58: Kopf des Druckstücks
60: Steuersteg des Druckstücks
62: Steuerkopf
64: Feder
66: Steuersteg des Steuerkopfs
68: Schrägfläche eines Steuerstegs des Steuerkopfs
70: Schrägfläche eines Steuerstegs des Druckstücks
72: Steuereinheit
74: Steuerventil
76: Motorölkühler
78: Heizungswärmetauscher
80: Ventileinheit
82: Klappenventil
84: Querbohrung

Claims

Kühlsystem, eingerichtet für ein Kraftfahrzeug, mit einem Kühlkreis, der einen Funktionswärmetauscher, eine Kühlmittelpumpe (14) und ein Ventil (18) umfasst, wobei das Ventil (18) zur Regelung einer Kühlmittelströmung durch den Kühlkreis ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (18) zur Regelung der Kühlmittelströmung einen in einem Ventilgehäuse (28) beweglich gelagerten Ventilkörper (22) umfasst, der in mindestens zwei Schaltpositionen mechanisch sperrbar ist, wobei zum Umschalten des Ventils (18) durch Bewegen des Ventilkörpers (22) von einer Schaltposition in eine andere Schaltposition die mechanische Sperre durch das Aufbringen einer Kraft, die von einer Schalteinrichtung (24) erzeugt wird, gelöst wird.
Kühlsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Schalteinrichtung (24) erzeugte Kraft auf den Ventilkörper (22) wirkt.
Kühlsystem gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Lösen der mechanischen Sperre die von der Schalteinrichtung (24) erzeugte Kraft einen Grenzwert überschreiten muss.
Kühlsystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (18) mindestens drei Schaltpositionen für den Ventilkörper (22) aufweist, in denen dieser mechanisch sperrbar ist.
Kühlsystem gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die für das Lösen der mechanischen Sperre in mindestens zwei der Schaltpositionen erforderlichen Kräfte unterschiedlich groß und/oder gerichtet sind und/oder einen unterschiedlichen Verlauf aufweisen.
Kühlsystem gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens drei Schaltpositionen sequentiell schaltbar sind.
Kühlsystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens zwei mittels der Schalteinrichtung (24) schaltbare Ventile (18), wobei die für das Umschalten der mindestens zwei Ventile (18) erforderlichen Kräfte unterschiedlich groß und/oder gerichtet sind und/oder einen unterschiedlichen Verlauf aufweisen.
Kühlsystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (24) dazu ausgebildet ist, einen die Kraft bewirkenden hydraulischen oder pneumatischen Steuerdruck zu erzeugen.
Kühlsystem gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung das Kühlmittel als Arbeitsfluid nutzt.
Kühlsystem gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung ein den Steuerdruck beeinflussendes Steuerventil (74) aufweist.
Kühlsystem gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerdruck durch eine Leistungsanpassung der Kühlmittelpumpe (14) beeinflussbar ist.
Kühlsystem gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, gekennzeichnet durch einen einen zweiten Funktionswärmetauscher umfassenden zweiten Kühlkreis, wobei das Ventil (18) in Abhängigkeit von einem Differenzdruck der Kühlmittel in den zwei Kühlkreisen umschaltbar ist.
Kühlsystem gemäß Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kühlkreis eine zweite Kühlmittelpumpe (14b) umfasst, wobei der Differenzdruck durch eine Leistungsanpassung der zwei Kühlmittelpumpen (14a, 14b) erzeugbar ist.
Ventil (18) zur Regelung einer Fluidströmung, eingerichtet für ein Kühlsystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem in einem Ventilgehäuse (28) beweglich gelagerten Ventilkörper (22), der in mindestens zwei Schaltpositionen mechanisch sperrbar ist, wobei zum Umschalten des Ventils (18) durch Bewegen des Ventilkörpers (22) von einer Schaltposition in eine andere Schaltposition die mechanische Sperre durch das Aufbringen einer Kraft lösbar ist, gekennzeichnet durch eine Schalteinrichtung (24), die geeignet ist, einen die Kraft bewirkenden hydraulischen oder pneumatischen Steuerdruck zu erzeugen.