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Die Erfindung betrifft ein Thermostatventil für ein Kühlsystem einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftwagens, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Derartige Thermostatventile für Kühlsysteme von Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere von Kraftwagen, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau bereits hinlänglich bekannt. Ein solches Thermostatventil weist wenigstens eine Bypassöffnung auf, welche auch als Umgehungsöffnung bezeichnet wird. Die Bypassöffnung ist ein Auslass des Thermostatventils, über welchen ein Kühlmedium, insbesondere in Form einer Kühlflüssigkeit, zum Kühlen der Verbrennungskraftmaschine einem Umgehungskanal zuführbar ist. Der Umgehungskanal ist von dem Kühlmedium unter Umgehen wenigstens eines Kühlers des Kühlsystems durchströmbar. Dies bedeutet, dass das Kühlsystem wenigstens einen Kühler umfasst, welcher beispielsweise als Wärmetauscher ausgebildet ist.
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Mittels des Kühlers kann das Kühlmedium, welches durch Kühlen der Verbrennungskraftmaschine erwärmt wurde, gekühlt werden, indem das Kühlmedium den Kühler durchströmt. Ist die Bypassöffnung zumindest teilweise fluidisch freigegeben, so kann zumindest ein Teil des Kühlmediums in den Umgehungskanal einströmen und diesen durchströmen. Das den Umgehungskanal durchströmende Kühlmedium umgeht den Kühler. Dies bedeutet, dass das den Umgehungskanal, welcher auch als Bypasskanal bezeichnet wird, durchströmende Kühlmedium nicht durch den Kühler strömt und somit nicht mittels des Kühlers gekühlt wird. Dies dient beispielsweise dazu, das Kühlmedium nach einem Start der Verbrennungskraftmaschine und beispielsweise während einer Warmlaufphase dieser besonders schnell zu erwärmen, so dass die Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise das Kühlmedium besonders schnell nach dem Start auf eine vorteilhafte Temperatur gebracht werden kann, wodurch ein besonders effizienter und insbesondere emissionsarmer Betrieb realisiert werden kann.
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Das Thermostatventil umfasst ferner ein Ventilelement, welches in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmediums in einem Verstellbereich zwischen einer die Bypassöffnung versperrenden Schließstellung und wenigstens einer die Bypassöffnung freigebenden Offenstellung bewegbar ist. In der Offenstellung gibt das Ventilelement die Bypassöffnung frei, so dass zumindest ein Teil des Kühlmediums die Bypassöffnung durchströmen und somit in den Umgehungskanal einströmen kann. In der Schließstellung jedoch ist die Bypassöffnung mittels des Ventilelements fluidisch versperrt, so dass das Kühlmedium die Bypassöffnung nicht durchströmen und somit nicht in den Umgehungskanal einströmen kann. Das Kühlmedium strömt dabei zum Kühler beziehungsweise wird mittels des Thermostatventils zum Kühler geleitet, so dass das Kühlmedium mittels des Kühlers gekühlt wird.
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Um einen möglichst einfachen Aufbau des Thermostatventils zu realisieren, ist es üblicherweise vorgesehen, dass das Ventilelement zumindest teilweise von dem Kühlmedium angeströmt und umströmt wird, so dass zumindest ein Teil des Ventilelements eine Temperatur aufweist, die der Temperatur des Kühlmediums entspricht. Dabei ist es üblicherweise vorgesehen, dass mit zunehmender Temperatur des Kühlmediums und somit mit zunehmender Temperatur des Ventilelements das Ventilelement in die Schließstellung oder in Richtung der Schließstellung bewegt wird, so dass das Kühlmedium zum Kühler strömen und mittels des Kühlers gekühlt werden kann. Hierbei erfolgt die Bewegung des Ventilelements selbsttätig beziehungsweise selbständig und wird durch die Temperatur des Kühlmediums selbst bewirkt. Ein solches Thermostatventil ist beispielsweise der
DE 20 2010 07 643 U1 als bekannt zu entnehmen.
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Darüber hinaus offenbart die
DE 10 2011 079 759 A1 ein Thermostatventil für ein Kühlsystem einer Brennkraftmaschine, mit einem Körper, der einen axialen Einlass aufweist. Das Thermostatventil umfasst ferner einen in diesem Körper in axialer Richtung temperaturabhängig verstellbaren Schieber. Der Körper weist einen axialen Auslass sowie einen ersten radialen Auslass und einen axial dazu beabstandeten zweiten radialen Auslass auf, die auf einer ersten Mantelhalbfläche angeordnet sind. Der Körper weist ferner eine auf der zweiten Mantelhalbfläche liegende radiale Bypassöffnung auf. Schließlich weist der Körper zwei Ringdichtungen auf, zwischen welchen die beiden Auslässe angeordnet sind. Der Körper weist ferner zwei Axialdichtungen auf, die in Axialrichtung entlang der Mantelfläche verlaufen und die beiden Mantelhalbflächen gegeneinander und damit die Bypassöffnung gegen die beiden Auslässe abdichten.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Thermostatventil der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchem sich ein besonders effizienter und kraftstoffverbrauchsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisieren lässt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Thermostatventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um ein Thermostatventil der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, mittels welchem sich ein besonders effizienter und kraftstoffverbrauchsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisieren lässt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine vom Ventilelement freigegebene und vom Kühlmedium durchströmbare Fläche der Bypassöffnung zumindest in einem Teil des Verstellbereichs mit zunehmendem Bewegen des Ventilelements in Richtung der Schließstellung bezogen auf die Bewegung des Ventilelements nicht-linear abnimmt. Wird beispielsweise in ein Diagramm, auf dessen Ordinate die vom Ventilelement freigegebene und vom Kühlmedium durchströmbare Fläche der Bypassöffnung aufgetragen ist und auf dessen Abszisse jeweilige Stellungen, das heißt die Bewegung des Ventilelements aufgetragen ist, eine Linie eingetragen, die die vom Ventilelement freigegebene Fläche beziehungsweise deren Verlauf über der Bewegung des Ventilelements veranschaulicht, so weist diese Linie – ausgehend von der Offenstellung in Richtung der Schließstellung – zumindest in einem Teilbereich zwischen der Offenstellung und der Schließstellung eine nicht-konstante, negative Steigung auf. Diese bedeutet, dass die Bypassöffnung zumindest in dem Teil des Verstellbereichs des Ventilelements und bezogen auf die Bewegung des Ventilelements in Richtung der Schließstellung überproportional mittels des Ventilelements versperrt wird, wenn das Ventilelement in Richtung der Schließstellung bewegt wird.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es bei herkömmlichen Kühlsystemen mit einem herkömmlichen Thermostatventil zu einem Abfall des Druckniveaus kommt, wenn das Ventilelement in Richtung der Schließstellung bewegt wird, das heißt wenn die Bypassöffnung zumindest teilweise fluidisch versperrt und wenigstens ein Auslass des Thermostatventils, über welchen das Kühlmedium zu dem Kühler des Kühlsystems führbar ist, zumindest teilweise geöffnet wird. Infolge dieses Absinkens des Druckniveaus steigt eine Pumpenleistung, welche zum Fördern des Kühlmediums erforderlich ist. Zum Fördern des Kühlmediums wird üblicherweise wenigstens eine Pumpe verwendet, deren Leistung beziehungsweise Leistungsbedarf üblicherweise ansteigt, wenn das Ventilelement in Richtung der Schließstellung bewegt wird. Durch die beschriebene, nicht-lineare Abnahme beziehungsweise Abhängigkeit der freigegebenen Fläche der Durchtrittsöffnung von der Bewegung des Ventilelements kann dieses unerwünschte und unnötige Absinken des Druckniveaus vermieden oder zumindest gering gehalten werden, so dass auch die Zunahme der Pumpenleistung vermieden oder zumindest gering gehalten werden kann.
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Mit anderen Worten ist es möglich, mittels des erfindungsgemäßen Thermostatventils eine Harmonisierung des Widerstands des Kühlsystems insgesamt zu schaffen. Insbesondere im Teillastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine, in welchem sowohl die Bypassöffnung als auch der Auslass vom Ventilelement freigegeben sind, kann eine Widerstandsanpassung erzielt werden, um eine Erhöhung der Pumpenleistung zu vermeiden. Da die Pumpe von der Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird und/oder da Energie zum Antreiben der Pumpe von der Verbrennungskraftmaschine bereitgestellt wird, kann ein besonders effizienter und somit kraftstoffverbrauchsarmer Betrieb mit nur geringer CO2-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden. Ferner ist es möglich, Nebenverbraucher wie beispielsweise Heizungen besonders effizient zu betreiben. Dies ist auf besonders einfache und kostengünstige Weise realisierbar, da geregelte Stellglieder zum Betätigen des Ventilelements nicht vorgesehen und nicht erforderlich sind. Mit anderen Worten ist es möglich, den unerwünschten Anstieg des Druckniveaus und damit einhergehende, unerwünschte Erhöhungen der Pumpenleistung ohne zusätzliche, geregelte Stellglieder beziehungsweise Antriebe zu realisieren. Dadurch können die Teileanzahl, das Gewicht, der Bauraumbedarf und die Kosten der Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Explosionsansicht eines Thermostatventils für ein Kühlsystem einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftwagens, mit wenigstens einer Bypassöffnung und mit einem Ventilelement, wobei eine vom Ventilelement freigegebene und von einem Kühlmedium durchströmbare Fläche der Bypassöffnung zumindest in einem Teil eines Verstellbereichs des Ventilelements mit zunehmendem Bewegen des Ventilelements in Richtung seiner Schließstellung bezogen auf die Bewegung des Ventilelements nicht-linear abnimmt;
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2 eine schematische Perspektivansicht des Thermostatventils;
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3 eine schematische Explosionsansicht einer Komponente des Kühlsystems;
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4a–c jeweils ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht der das Thermostatventil umfassenden Komponente;
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5 eine schematische Perspektivansicht eines Bypassdrosselelements des Thermostatventils;
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6 eine schematische Seitenansicht des Bypassdrosselelements; und
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7 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Funktion des Thermostatventils.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Explosionsansicht ein im Ganzen mit 10 bezeichnetes Thermostatventil für ein Kühlsystem einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftwagens wie beispielsweise eines Nutzkraftwagens. Das Kühlsystem umfasst ein Kühlmedium in Form einer Kühlflüssigkeit sowie einen Kühlkreislauf, welcher von der Kühlflüssigkeit durchströmbar ist. Ferner umfasst das Kühlsystem wenigstens eine Pumpe, mittels welcher die Kühlflüssigkeit durch den Kühlkreislauf gefördert wird. Die Pumpe ist dabei von der Verbrennungskraftmaschine antreibbar.
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Die Kühlflüssigkeit dient zum Kühlen der Verbrennungskraftmaschine durch einen Wärmeübergang von der Verbrennungskraftmaschine an das Kühlmedium (Kühlflüssigkeit), welches infolge dieses Wärmeübergangs erwärmt wird. Das Kühlsystem umfasst ferner einen Kühler beispielsweise in Form eines Wärmetauschers, mittels welchem die erwärmte Kühlflüssigkeit gekühlt wird. Hierzu durchströmt die Kühlflüssigkeit den Kühler, wobei ein Wärmeübergang von der Kühlflüssigkeit über den Kühler an ein den Kühler umströmendes Medium wie beispielsweise Luft stattfindet. Infolge dieses Wärmeübergangs wird die Kühlflüssigkeit gekühlt.
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Das Kühlsystem, insbesondere der Kühlkreislauf, umfasst ferner wenigstens einen Umgehungskanal, welcher auch als Bypasskanal oder Kurzschlusskanal bezeichnet wird. Der Umgehungskanal ist von der Kühlflüssigkeit unter Umgehen des Kühlers durchströmbar. Dies bedeutet, dass zumindest ein Teil der Kühlflüssigkeit den Umgehungskanal durchströmen kann. Das den Umgehungskanal durchströmende Kühlmedium umgeht den Kühler. Dies bedeutet, dass die den Umgehungskanal durchströmende Kühlflüssigkeit den Kühler nicht durchströmt und somit nicht mittels des Kühlers gekühlt wird. Dies ist vorteilhaft, um die Verbrennungskraftmaschine insbesondere nach einem Kaltstart und während einer Warmlaufphase besonders schnell zu erwärmen und somit auf eine vorteilhafte Temperatur zu bringen, so dass die Verbrennungskraftmaschine besonders emissionsarm betrieben werden kann.
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Aus 1 ist insbesondere in Zusammenschau mit 2 erkennbar, dass das Thermostatventil 10 ein Bypassdrosselelement 12 umfasst, welches ein zumindest im Wesentlichen plattenförmiges oder ringförmiges Element 14 sowie ein zumindest im Wesentlichen zylindrisches Element 16 umfasst. Beispielsweise sind die Elemente 14 und 16 einstückig miteinander ausgebildet.
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Die Elemente 14 und 16 begrenzen eine zentrale Durchgangsöffnung, durch welche ein axialer Einlass 18 des Thermostatventils 10 gebildet ist. Die Kühlflüssigkeit kann durch den axialen Einlass 18 hindurchströmen und dadurch einen im Ganzen mit 20 bezeichneten Thermostateinsatz des Thermostatventils 10 anströmen beziehungsweise zumindest teilweise umströmen. Der Thermostateinsatz 20 umfasst ein Ventilelement 22 und ein Antriebssystem 24, mittels welchem das Ventilelement 22 in einem Verstellbereich zwischen einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung in axialer Richtung bewegbar ist.
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Das Bypassdrosselelement 12 weist – wie besonders gut in Zusammenschau mit 5 erkennbar ist – eine Mehrzahl von Bypassöffnungen 26 auf, welche eine Mantelfläche 28 des Elements 16 durchdringen und somit als radiale Auslässe ausgebildet sind, da – wenn die Bypassöffnungen 26 zumindest teilweise freigegeben sind – die Kühlflüssigkeit in radialer Richtung des Thermostatventils 10 durch die Bypassöffnungen 26 hindurchströmen kann. In der Schließstellung des Ventilelements 22 sind die Bypassöffnungen 26 mittels des Ventilelements 22 fluidisch versperrt, so dass die Kühlflüssigkeit nicht durch die Bypassöffnungen 26 hindurchströmen kann. In der Offenstellung sind die jeweiligen Bypassöffnungen 26 zumindest teilweise freigegeben. Mit anderen Worten gibt das Ventilelement 22 die Bypassöffnungen 26 in der Offenstellung frei, so dass die Kühlflüssigkeit durch die freigegebenen Bypassöffnungen 26 hindurchströmen kann.
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Die Bewegung des Ventilelements 22 zwischen der Schließstellung und der Offenstellung wird mittels eines thermostatischen Betätigungselements des Antriebssystems 24 bewirkt. Da die Kühlflüssigkeit den Thermostateinsatz 20 anströmen und somit berühren kann, kann ein Wärmeaustausch zwischen der Kühlflüssigkeit und dem Thermostateinsatz 20 erfolgen, so dass beispielsweise die Temperatur des Antriebssystems 24 und somit des Betätigungselements der Temperatur der Kühlflüssigkeit entspricht. In Abhängigkeit von seiner Temperatur verformt sich das beispielsweise aus einem Dehnstoff gebildete Betätigungselement, wodurch die Bewegung des Ventilelements 22 bewirkt wird.
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Das Thermostatventil 10 umfasst darüber hinaus ein Aufnahmeelement 30 für den Thermostateinsatz 20. Aus 2 ist erkennbar, dass im zusammengebauten Zustand des Thermostatventils 10 der Thermostateinsatz 20, insbesondere das Ventilelement 22, zumindest teilweise in dem Aufnahmeelement 30 angeordnet ist. Das Aufnahmeelement 30 weist in seiner Mantelfläche 32, welche zumindest im Wesentlichen zylinderförmig ist, eine Mehrzahl von radialen und als Durchgangsöffnungen ausgebildeten Auslässen 34 auf, über welche das Kühlmedium (Kühlflüssigkeit) je nach Stellung des Ventilelements 22 dem Kühler, das heißt einem Kühlerzweig, in dem der Kühler angeordnet ist, zuführbar ist. Mit anderen Worten, gibt das Ventilelement 22 die radialen Auslässe 34 zumindest teilweise frei, so kann die Kühlflüssigkeit die radialen Auslässe 34 durchströmen und somit in den Kühlerzweig einströmen und zu dem Kühler strömen, so dass die Kühlflüssigkeit den Kühler durchströmen kann und mittels des Kühlers gekühlt wird.
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3 zeigt eine im Ganzen mit 36 bezeichnete Komponente des Kühlsystems, welche ein Gehäuse 38 und einen Einlaufstutzen 40 umfasst. 4a–c zeigen den zusammengebauten Zustand der Komponente 36, welche auch das Thermostatventil 10 umfasst. Hierbei sind das Gehäuse 38, der Einlaufstutzen 40 und das Thermostatventil 10 miteinander verbunden.
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Aus 4a–c ist erkennbar, dass durch den Einlaufstutzen 40 ein Kanal 42 begrenzt ist, welcher Teil des Kühlerzweigs ist. Dies bedeutet, dass durch die radialen Auslässe 34 die Kühlflüssigkeit dem Kanal 42 zugeführt wird, welche dann den Kanal 42 durchströmt. Ferner ist aus 4a–c erkennbar, dass zumindest ein Teil des in 4a–c mit 44 bezeichneten Umgehungskanals durch das Gehäuse 38 begrenzt ist. Ferner ist aus 4a–c erkennbar, dass das Ventilelement 22 eine Mehrzahl von axialen Durchlässen 46 aufweist, durch welche die Kühlflüssigkeit hindurchströmen kann. Das Ventilelement 22 ist als Ringschieberventil ausgebildet, da es – wie in 6 durch einen Doppelpfeil veranschaulicht ist – in axialer Richtung relativ zu dem Bypassdrosselelement 12 und dem Aufnahmeelement 30 translatorisch bewegbar, das heißt verschiebbar ist. Dies bedeutet, dass der in 6 gezeigte Doppelpfeil eine Bewegungsrichtung des Ventilelements 22 zeigt, in welche das Ventilelement 22 verschiebbar ist.
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4a zeigt die Offenstellung des Ventilelements 22, wobei es sich um eine erste Endstellung des Ventilelements 22 handelt. In dieser ersten Endstellung sind die radialen Auslässe 34 mittels des Ventilelements 22 vollständig fluidisch versperrt, so dass die Kühlflüssigkeit nicht durch sie hindurchströmen kann. Ferner gibt das Ventilelement 22 die als radiale Auslässe ausgebildeten Bypassöffnungen 26 vollständig frei. In der Offenstellung des Ventilelements 22 ist das Thermostatventil 10 insgesamt geschlossen, da das Ventilelement 22 die Auslässe 34 verschließt.
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4c zeigt die genannte Schließstellung als zweite Endstellung, in welcher die Bypassöffnungen 26 mittels des Ventilelements 22 vollständig fluidisch versperrt sind. In der zweiten Endstellung gibt das Ventilelement 22 die radialen Auslässe 34 vollständig frei, so dass in der Schließstellung des Ventilelements 22 das Thermostatventil 10 insgesamt vollständig geöffnet ist.
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In der ersten Endstellung (Offenstellung) kann die Kühlflüssigkeit die Auslässe 34 nicht durchströmen, so dass die gesamte Kühlflüssigkeit durch die Bypassöffnungen 26 durch- und in den Umgehungskanal 44 einströmt. Die Kühlflüssigkeit wird somit nicht mittels des Kühlers gekühlt. In der zweiten Stellung (Schließstellung) jedoch sind die Bypassöffnungen 26 fluidisch versperrt, so dass die Kühlflüssigkeit die radialen Auslässe 34 durchströmt und in den Kanal 42 einströmt. Somit wird die Kühlflüssigkeit mittels des Kühlers gekühlt.
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4b zeigt das Ventilelement 22 in einer Zwischenstellung zwischen der ersten Endstellung und der zweiten Endstellung. In der Zwischenstellung gibt das Ventilelement 22 sowohl die radialen Auslässe 34 als auch die Bypassöffnungen 26 jeweils teilweise frei, so dass ein erster Teil der Kühlflüssigkeit den Umgehungskanal 44 und ein davon unterschiedlicher, zweiter Teil der Kühlflüssigkeit den Umgehungskanal 44 durchströmen und somit mittels des Kühlers gekühlt wird. Diese Zwischenstellung ist somit eine weitere Offenstellung, die das Ventilelement 22 vorzugsweise während eines Teillastbetriebs der Verbrennungskraftmaschine einnimmt.
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Um nun insbesondere im Teillastbetrieb und somit insgesamt einen besonders effizienten und somit kraftstoffverbrauchsarmen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mit nur geringen CO2-Emissionen zu realisieren, nimmt eine vom Ventilelement 22 freigegebene und von der Kühlflüssigkeit durchströmbare, jeweilige Fläche der jeweiligen Bypassöffnung 26 zumindest in einem Teil des Verstellbereichs des Ventilelements 22 mit zunehmendem Bewegen des Ventilelements 22 in Richtung der Schließstellung bezogen auf die Bewegung des Ventilelements 22 nicht-linear ab. Dieser nicht-lineare Zusammenhang zwischen der Bewegung des Ventilelements 22 und der freigegebenen Fläche der jeweiligen Bypassöffnung 26 ist in 7 veranschaulicht.
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7 zeigt ein Diagramm 47, auf dessen Ordinate 48 eine von der Kühlflüssigkeit durchströmbare Gesamtfläche aufgetragen ist, welche sich aus den jeweiligen, von der Kühlflüssigkeit durchströmbaren, einzelnen Flächen der jeweiligen Bypassöffnungen 26 zusammensetzt. Auf der Abszisse 50 des Diagramms 47 sind jeweilige Stellungen des Ventilelements 22 aufgetragen. Mit anderen Worten ist auf der Abszisse 50 ein Hub aufgetragen, den das Ventilelement 22 bei dessen Bewegung von der Schließstellung in die Offenstellung beziehungsweise umgekehrt ausführt. In dem Diagramm 47 ist die Offenstellung des Ventilelements 22 mit O und die Schließstellung des Ventilelements 22 mit S veranschaulicht. Mit anderen Worten ist das Thermostatventil 10 bei der Offenstellung O geschlossen und bei der Schließstellung S geöffnet.
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Die Zwischenstellung ist in dem Diagramm 47 mit Z1 bezeichnet. Ferner ist im Diagramm 47 eine zweite Zwischenstellung mit Z2 bezeichnet.
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Zur Veranschaulichung der Gesamtfläche, die durch Bewegen des Ventilelements 22 aus der Offenstellung O in die Schließstellung S abnimmt, ist in das Diagramm 47 eine Linie 52 eingetragen. Die Linie 52 veranschaulicht somit die mittels des Ventilelements 22 einstellbare Gesamtfläche über dem Hub des Ventilelements 22. Um das Ventilelement 22 aus der Offenstellung O in die zweite Zwischenstellung Z2 zu bewegen, wird das Ventilelement 22 in Richtung der Schließstellung S bewegt. In der zweiten Zwischenstellung Z2 entspricht die vom Ventilelement 22 freigegebene Gesamtfläche, welche auch als Fluid-Fläche bezeichnet wird, der Gesamtfläche in der Offenstellung O, da vorliegend der Weg zwischen der Offenstellung O und der zweiten Zwischenstellung Z2 der sich in axialer Richtung erstreckenden Dicke des Elements 14 entspricht. Dies bedeutet, dass das Ventilelement 22 die Bypassöffnungen 26 zwischen der Offenstellung O und der zweiten Zwischenstellung Z2 noch nicht überdeckt. Wird das Ventilelement 22 ausgehend von der zweiten Zwischenstellung Z2 weiter in Richtung der Schließstellung S bewegt, so kommt das Ventilelement 22 in Überdeckung mit den Bypassöffnungen 26, wodurch diese fluidisch mittels des Ventilelements 22 versperrt werden.
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Dabei weist die Linie 52 zumindest in einem Teilbereich zwischen der Offenstellung O und der Schließstellung S eine negative, nicht-konstante Steigung auf, wodurch der genannte, nicht-lineare Zusammenhang zwischen der freigegebenen Gesamtfläche und der Bewegung des Ventilelements 22 realisiert wird. Mit anderen Worten erfolgt das Verkleinern der vom Ventilelement 22 freigegebenen Fläche beim Bewegen des Ventilelements 22 zumindest in dem Teil des Verstellbereichs nicht-linear mit der Bewegung des Ventilelements 22. Dies ist insbesondere im Teillastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine vorgesehen, so dass diese besonders effizient betrieben werden kann.
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Durch den genannten nicht-linearen Zusammenhang kann verhindert werden, dass das Druckniveau im Kühlsystem übermäßig stark absinkt, wenn das Thermostatventil 10 geöffnet wird, das heißt wenn das Ventilelement 22 aus der Offenstellung O in die Schließstellung S und insbesondere beispielsweise in die Zwischenstellung Z1 bewegt wird. Dadurch kann ein übermäßiger Anstieg der Leistung der Pumpe vermieden werden, so dass diese energiegünstig angetrieben werden kann.
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Zur Realisierung der nicht-linearen Abnahme der vom Ventilelement 22 freigegebenen Fläche ist es vorliegend vorgesehen, dass sich die jeweilige Bypassöffnung 26 zumindest in dem Teil des Verstellbereichs in Bewegungsrichtung des Ventilelements 22 verjüngt. Vorliegend die Bypassöffnungen 26 hierzu zumindest teilweise dreiecksförmig ausgebildet.
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Die im Teillastbetrieb vermeidbare Erhöhung der Pumpenleistung kann vorliegend ohne geregelten Antrieb, das heißt ohne kostenintensive Stellglieder dargestellt werden. Hierdurch lässt sich im Teillastbetrieb eine besonders vorteilhafte Versorgung von Nebenverbrauchern wie beispielsweise einer Fahrerhausheizung und einer Heizung zum Beheizen eines Reduktionsmittels zum Entsticken von Abgas realisieren, so dass eine besonders schnelle Systembereitschaft dargestellt werden kann. Ferner kann die Druckanforderung der Verbrennungskraftmaschine gering gehalten werden, so dass sogenannte Sign-Off-Kriterien für Applikationen heruntergesetzt werden können. In der Folge können Bauteilpartner wie beispielsweise Ausgleichsbehälter besonders kostengünstig gestaltet werden.
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Darüber hinaus kann ein besonders kompakter Aufbau des Thermostatventils 10 realisiert werden, da das Bypassdrosselelement 12 in das Thermostatventil 10 integriert werden kann. Ferner wird das Aufnahmeelement 30 als Aufnahmekomponente und zur Zentrierung genutzt, so dass dem Aufnahmeelement 30 eine Doppelfunktion zukommt und der Bauraumbedarf des Thermostatventils 10 besonders gering gehalten werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Thermostatventil
- 12
- Bypassdrosselelement
- 14
- Element
- 16
- Element
- 18
- Einlass
- 20
- Thermostateinsatz
- 22
- Ventilelement
- 24
- Antriebssystem
- 26
- Bypassöffnung
- 28
- Mantelfläche
- 30
- Aufnahmeelement
- 32
- Mantelfläche
- 34
- Auslass
- 36
- Komponente
- 38
- Gehäuse
- 40
- Einlaufstutzen
- 42
- Kanal
- 44
- Umgehungskanal
- 46
- Durchlass
- 47
- Diagramm
- 48
- Ordinate
- 50
- Abszisse
- 52
- Linie
- O
- Offenstellung
- S
- Schließstellung
- Z1
- Zwischenstellung
- Z2
- zweite Zwischenstellung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 20201007643 U1 [0005]
- DE 102011079759 A1 [0006]
