DE102015117875A1

DE102015117875A1 - Wachsthermostat

Info

Publication number: DE102015117875A1
Application number: DE102015117875.3A
Authority: DE
Inventors: Michael Joseph Giunta; Peter Rowling; Erik Thomas Andersen; Joshua Putman Styron
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-10-21
Filing date: 2015-10-21
Publication date: 2016-04-21
Also published as: CN105525978B; CN105525978A; RU2015144647A3; US20160109890A1; RU2704710C2; US10866603B2; RU2015144647A

Abstract

Es werden verschiedene Systeme zum Steuern der Kühlmittelströmung durch mehrere Kühlmittelleitungen über einen Wachsthermostat bereitgestellt. In einer Ausführungsform umfasst ein Thermostat wenigstens einen Wachsmotor, der die Kühlmittelströmung zwischen zwei Einlasskanälen und drei Auslasskanälen als eine Funktion der longitudinalen Position vermittelt, wobei sich die longitudinale Position in Reaktion auf die Änderungen der Kühlmitteltemperatur ändert.

Description

Gebiet
Das Gebiet der Offenbarung bezieht sich auf Thermostate, die verwendet werden, um die Kühlmittelströmung in Brennkraftmaschinen zu steuern.
Hintergrund und Zusammenfassung
Viele Brennkraftmaschinen enthalten ein Kühlsystem, um die Temperatur der Kraftmaschine innerhalb eines Sollbereichs zu halten und eine Überhitzung zu verhindern, die den Kraftmaschinenbetrieb verschlechtern kann. Ein Kühlsystem kann z. B. einen Kühlmittelkreislauf enthalten, in dem ein Kühlmittel durch eine Kraftmaschine zirkuliert und anschließend zu einem Wärmetauscher, wie z. B. einem Kühler, geleitet wird, der in der Nähe des vorderen Teils eines Fahrzeugs, in dem die Kraftmaschine angeordnet ist, angebracht ist. Der Kühler ermöglicht die Übertragung von Wärme von dem Kühlmittel zu der umgebenden Umwelt. Das Kühlmittel und in einigen Fällen das erwärmte Kühlmittel können zu anderen Fahrzeugkomponenten, wie z. B. einem Heizkörper, zirkulieren, der die Erwärmung des Fahrgastraums ermöglicht. Um die Kühlmittelströmung durch den Kühlmittelkreislauf zu steuern, kann das Kühlsystem ein oder mehrere Ventile und/oder Thermostate enthalten.
In einigen Herangehensweisen kann ein elektronisch gesteuertes Ventil (z. B. ein Drehschieber) als ein Thermostat konfiguriert sein und verwendet werden, um die Kühlmittelströmung durch einen Kühlmittelkreislauf zu steuern. Insbesondere vermittelt die Position des Ventils, die über einen Elektromotor gesteuert sein kann, die Kühlmittelströmung durch verschiedene Kanäle, in denen verschiedene Vorrichtungen positioniert sind, die konfiguriert sind, das Kühlmittel selektiv zu empfangen. In dieser Weise kann die Kühlmittelströmung durch die verschiedenen Kanäle über die Ventilposition in Reaktion auf eine oder mehrere Betriebsbedingungen, wie z. B. die Kühlmitteltemperatur der Kraftmaschine, gesteuert werden.
Die Erfinder haben hier bei der oben identifizierten Herangehensweise mehrere Probleme identifiziert. Die Verwendung eines elektronischen Ventilmechanismus, um die Kühlmittelströmung in einer Kraftmaschine zu steuern, kann z. B. die Kosten und die Steuerkomplexität erhöhen. Ferner können bestimmte Typen der Verschlechterung, die für elektronische Ventile spezifisch sind, auftreten, wie z. B. eine Motorverschlechterung.
Eine Herangehensweise, die die obigen Probleme wenigstens teilweise behandelt, enthält einen Thermostat, der wenigstens einen Wachsmotor umfasst, der die Kühlmittelströmung zwischen zwei Einlasskanälen und drei Auslasskanälen als eine Funktion der longitudinalen Position vermittelt, wobei die longitudinale Position in Reaktion auf die Änderungen der Kühlmitteltemperatur variiert.
In einem spezifischeren Beispiel umfasst der wenigstens eine Wachsmotor wenigstens ein Wachs, dessen Volumen sich in Reaktion auf die Änderungen der Kühlmitteltemperatur ändert, wobei die Volumenänderungen die Variation der longitudinalen Position verursachen.
In dieser Weise kann die Kühlmittelströmung zwischen mehreren Kühlmittelleitungen in einem Kühlmittelkreislauf in einer selbstregelnden Weise in Reaktion auf die Temperatur des Kühlmittels, das durch einen Thermostat strömt, unter Verwendung wenigstens eines Wachsmotors gesteuert werden. Folglich wird das technische Ergebnis durch diese Handlungen erreicht.
Die obigen Vorteile und weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung leicht offensichtlich, wenn sie allein oder im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird.
Es sollte selbstverständlich sein, dass die obige Zusammenfassung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl der Konzepte einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden. Sie ist nicht gemeint, um die Schlüssel- oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Umfang eindeutig durch die Ansprüche definiert ist, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Außerdem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf die Implementierungen begrenzt, die irgendwelche oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebenen Nachteile beseitigen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen beispielhaften Kühlmittelkreislauf.
2 ist eine schematische graphische Darstellung, die eine beispielhafte Kraftmaschine zeigt.
3A–E zeigen verschiedene Betriebszustände eines Thermostats, der einen einzigen Wachsmotor aufweist.
4A–E zeigen verschiedene Betriebszustände eines Thermostats, der zwei Wachsmotoren aufweist.
5 zeigt eine graphische Darstellung einer Kühlmittelströmung durch verschiedene Kanäle in einem Thermostat, der wenigstens einen Wachsmotor verwendet.
Ausführliche Beschreibung
Es werden verschiedene Systeme zum Steuern der Kühlmittelströmung durch mehrere Kühlmittelleitungen über einen Wachsthermostat bereitgestellt. In einer Ausführungsform umfasst ein Thermostat wenigstens einen Wachsmotor, der die Kühlmittelströmung zwischen zwei Einlasskanälen und drei Auslasskanälen als eine Funktion der longitudinalen Position vermittelt, wobei die longitudinale Position in Reaktion auf die Änderungen der Kühlmitteltemperatur variiert. 1 zeigt einen beispielhaften Kühlmittelkreislauf, 2 ist eine schematische graphische Darstellung, die eine beispielhafte Kraftmaschine zeigt, die 3A–E zeigen verschiedene Betriebszustände eines Thermostats, der einen einzigen Wachsmotor aufweist, die 4A–E zeigen verschiedene Betriebszustände eines Thermostats, der zwei Wachsmotoren aufweist, und 5 zeigt eine graphische Darstellung einer Kühlmittelströmung durch verschiedene Kanäle in einem Thermostat, der wenigstens einen Wachsmotor verwendet.
1 zeigt einen beispielhaften Kühlmittelkreislauf 1. Der Kühlmittelkreislauf 1 enthält eine Kraftmaschine 2, die einen Zylinderkopf 2A umfasst, der an einen Kraftmaschinenblock 2B gekoppelt ist, der unter dem Zylinderkopf positioniert ist. Der Zylinderkopf 2A und der Kraftmaschinenblock 2B können in verschiedenen geeigneten Weisen (z. B. über Verschraubung) aneinander gekoppelt sein, obwohl in anderen Ausführungsformen der Zylinderkopf und der Kraftmaschinenblock als eine einzige Komponente einteilig ausgebildet sein können. Der Zylinderkopf 2A und der Kraftmaschinenblock 2B bilden zusammen mehrere Zylinder 3, in denen die Kraftstoffverbrennung stattfinden kann. Zusätzliche Einzelheiten hinsichtlich der Konfiguration und des Betriebs der Kraftmaschine 2 sind im Folgenden bezüglich 2 bereitgestellt.
Wie in 1 gezeigt ist, sind die Kühlmittelleitungen 4A und 4B, die einen Teil des Kühlmittelkreislaufs 1 bilden, innerhalb des Zylinderkopfes 2A bzw. des Kraftmaschinenblocks 2B positioniert, wobei sie die Kühlmittelströmung durch diese hindurch ermöglichen, um die Wärmeübertragung von ihrer jeweiligen Kraftmaschinenkomponente zu dem Kühlmittel zu ermöglichen. Die Kühlmittelleitungen 4A und 4B empfangen Kühlmittel von den Einlässen 5A und 5B und stoßen das erwärmte Kühlmittel über die Auslässe 6A bzw. 6B aus. Der Zylinderkopf 2A und/oder der Kraftmaschinenblock 2B können Zylindermäntel enthalten, die von Kühlmittel durchströmt werden können und die Zylinder 3 wenigstens teilweise umgeben, so dass die Wärme von den Zylindern abgeführt und an das Kühlmittel in den Zylindermänteln übertragen werden kann. In diesem Beispiel können die Einlässe 5A und 5B mit ihren jeweiligen Kühlmittelmanteleinlässen in Fluidverbindung stehen, während die Auslässe 6A und 6B mit ihren jeweiligen Kühlmittelmantelauslässen in Fluidverbindung stehen können. Es werden jedoch andere Konfigurationen betrachtet, wie z. B. jene, in denen ein einziger, integrierter Kühlmittelmantel in der Kraftmaschine 2 bereitgestellt ist. In diesem Beispiel kann der integrierte Kühlmittelmantel sowohl den Zylinderkopf 2A als auch den Kraftmaschinenblock 2B überspannen und kann einen einzigen Einlass und einen einzigen Auslass enthalten, die das Kühlmittel aufnehmen bzw. ausstoßen.
In der in 1 dargestellten Ausführungsform stehen die Auslässe 6A und 6B mit einem Thermostat 7 in Fluidverbindung, wobei sie jeweils an einen Kopfeinlass 8A und einen Blockeinlass 8B des Thermostats gekoppelt sind. Wie im Folgenden bezüglich der 3A–4E ausführlicher beschrieben wird, vermittelt der Thermostat 7 die Kühlmittelströmung als eine Funktion seiner Position zwischen dem Kopf- und dem Blockeinlass 8A und 8B und den drei Thermostatauslässen: einem Kühlerauslass 9A, einem Komponentenauslass 9B und einen Umgehungsauslass 9C.
In einigen Beispielen können mehrere Komponenten zwischen dem Auslass 6B und dem Blockeinlass 8B positioniert sein, wobei sie als solche das von dem Kraftmaschinenblock 2B ausgestoßene Kühlmittel empfangen können. Eine derartige Komponente ist generisch bei 10 angegeben. Die mehreren Komponenten können z. B. einen Ölkühler, der konfiguriert ist, Wärme zwischen dem Kraftmaschinenöl und dem Kühlmittel zu übertragen, um dadurch die Temperatur des Öls zu steuern, eine automatische Getriebeerwärmungseinheit (ATWU), die konfiguriert ist, Wärme zwischen dem Kühlmittel und dem Getriebefluid zu übertragen, um dadurch die Temperatur eines Getriebes zu steuern, einen Abgasrückführungs-Kühler (AGR-Kühler), der konfiguriert ist, das erwärmte Kühlmittel zu empfangen, so dass die Temperatur des zurückgeführten von der Kraftmaschine 2 entleerten Abgases (z. B. über einen Wärmetauscher) auf eine Solltemperatur gesteuert werden kann, usw. enthalten. Die Einzelheiten hinsichtlich der Konfiguration und des Betriebs eines beispielhaften AGR-Systems werden im Folgenden bezüglich 2 bereitgestellt.
In Abhängigkeit von seiner Position kann der Thermostat 7 die Kühlmittelströmung durch den Umgehungsauslass 9C leiten, der mit einer Umgehungsleitung 11 in Fluidverbindung steht. Die Umgehungsleitung 11 kann es ermöglichen, dass das von der Kraftmaschine 2 ausgestoßene erwärmte Kühlmittel zurück zur Kraftmaschine geleitet wird; da die Umgehungsleitung keine Kühlelemente enthält, kann das erwärmte Kühlmittel zurück zur Kraftmaschine geleitet werden, ohne dass es signifikant gekühlt wird. Die Umgehungsleitung 11 als solche kann während ausgewählter Bedingungen verwendet werden, unter denen die Zufuhr des erwärmten Kühlmittels zur Kraftmaschine 2 in einem gewissen Grad erwünscht ist – z. B. während des Starts der Kraftmaschine, wenn eine schnelle Erwärmung der Kraftmaschine erwünscht ist, um die Emissionen zu verringern. Wie in 1 gezeigt ist, wird das durch die Umgehungsleitung 11 strömende Kühlmittel zu einem gemeinsamen Einlass stromaufwärts der Einlässe 5A und 5B und einer Kühlmittelpumpe 19 geleitet, so dass das umgeleitete Kühlmittel beiden Einlässen und folglich dem Zylinderkopf 2A und dem Kraftmaschinenblock 2B zugeführt werden kann. Ein (nicht gezeigtes) Ventil kann an dem gemeinsamen Einlass positioniert sein, um die Verteilung des umgeleiteten Kühlmittels und insbesondere den Anteil des umgeleiteten Kühlmittels, das dem Zylinderkopf 2A beziehungsweise dem Kraftmaschinenblock 2B zugeführt wird, zu steuern. Die Kühlmittelpumpe 19 kann verschiedene geeignete Formen annehmen und kann über ein Motorsteuergerät gesteuert sein, um die Kühlmittel-Sollzufuhr zu den Einlässen 5A und 5B zu erreichen.
Der Thermostat 7 kann in Abhängigkeit von seiner Position die Kühlmittelströmung durch den Komponentenauslass 9B leiten, der mit einer Komponentenleitung 12 in Fluidverbindung steht. Entlang der Komponentenleitung 12 können mehrere Komponenten positioniert und konfiguriert sein, das von der Kraftmaschine 2 ausgestoßene erwärmte Kühlmittel zu empfangen – die mehreren Komponenten können z. B. einen Ölkühler 13 enthalten. Die mehreren Komponenten, die entlang der Komponentenleitung 12 positioniert sind, können alternativ oder zusätzlich einen Heizkörper 14, der einen Wärmetauscher enthalten kann, der konfiguriert ist, Wärme von dem empfangenen, erwärmten Kühlmittel zur umgebenden Luft zu übertragen, eine ATWU usw. enthalten. Diese Luft kann dann in einen Fahrgastraum oder eine Fahrzeugkabine, z. B. über ein Gebläse, gezogen werden, um eine Erwärmung darin bereitzustellen. 1 zeigt außerdem die Einbeziehung einer Komponentenumgehungsleitung 15, die, zusätzlich zu dem Auslass des Ölkühlers, der in den Heizkörper 14, der stromabwärts des Ölkühlers positioniert gezeigt ist, einspeist, einen Auslass vom Ölkühler 13 zu einem im Folgenden beschriebenen Kühler bereitstellt. Die Komponentenumgehungsleitung 15 kann es ermöglichen, dass wenigstens ein Anteil des von dem Ölkühler 13 ausgestoßenen Kühlmittels durch den Kühler gekühlt wird. Ein Ventil kann enthalten sein, um den Anteil des dem Kühler zugeführten Kühlmittels im Vergleich zu dem dem Heizkörper 14 zugeführten Anteil zu steuern, obwohl es nicht gezeigt ist. Es sind jedoch andere Konfigurationen möglich – in einigen Ausführungsformen kann die Komponentenumgehungsleitung 15 z. B. weggelassen sein, während in anderen Ausführungsformen die Umgehungsleitung das ausgestoßene Kühlmittel von einem Auslass des Heizkörpers 14 dem Kühler zuführen kann. Dennoch ist in der in 1 dargestellten Ausführungsform die Komponentenleitung 12 an einer Verbindung stromaufwärts des gemeinsamen Einlasses zur Kraftmaschine 2 und zur Kühlmittelpumpe 19 mit der Umgehungsleitung 11 verbunden. An dieser Verbindung kann ein Ventil positioniert sein, um den Anteil des Kühlmittels, der den gemeinsamen Einlass von der Umgehungsleitung 11 erreicht, im Vergleich zu dem Kühlmittel, das den gemeinsamen Einlass von der Komponentenleitung 12 erreicht, zu steuern.
Der Thermostat 7 kann in Abhängigkeit von seiner Position die Kühlmittelströmung durch den Kühlerauslass 9A leiten, der mit einer Kühlerzufuhrleitung 16 in Fluidverbindung steht. Die Kühlerzufuhrleitung 16 speist in den Kühler 17 ein, der konfiguriert ist, die Temperatur des durch ihn strömenden Kühlmittels zu verringern. Das gekühlte Kühlmittel kann, sobald es gekühlt ist, über eine Kühlerrückleitung 18, die mit dem gemeinsamen Einlass, der stromaufwärts der Kühlmittelpumpe 19 in die Kraftmaschine einspeist, verbunden ist, zur Kraftmaschine 2 zurückgeführt werden. In einigen Beispielen kann der Kühler 17 ein Flüssigkeit-zu-Luft-Wärmetauscher sein. Ein (nicht gezeigtes) Gebläse als solches kann unmittelbar am Kühler 17 positioniert sein, um das Verringern der Temperatur des Kühlmittels und die Abgabe der Wärme von dem Kühlmittel an die umgebende Umwelt zu unterstützen. Das Gebläse kann in einer kontinuierlich variablen Weise z. B. gemäß den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine gesteuert sein. Der Kühler 17 kann über einen Einlass und einen Auslass mit einem Kühlmittelbehälter in Fluidverbindung stehen, während dies nicht gezeigt ist. Es wird erkannt, dass verschiedene geeignete Kühlmittel in dem Kühlmittelkreislauf 1 verwendet werden können – z. B. ein Fluid, wie z. B. Wasser, ein chemisches Kühlmittel oder ein Gemisch daraus.
Es wird erkannt, dass an dem Kühlmittelkreislauf 1 verschiedene Modifikationen ausgeführt werden können, ohne vom Schutzumfang dieser Offenbarung abzuweichen. Die relative Anordnung der verschiedenen Komponenten in dem Kreislauf 1 (z. B. der Komponente 10, des Ölkühlers 13, des Heizkörpers 14 usw.) kann modifiziert werden – der Ölkühler kann z. B. alternativ stromabwärts des Heizkörpers 14 positioniert sein. Ferner sind diese Komponenten als Beispiele bereitgestellt und sind nicht als einschränkend vorgesehen; eine oder mehrere dieser Komponenten können weggelassen sein und/oder andere, die in 1 nicht gezeigt sind, können in dem Kreislauf 1 enthalten sein. Die Anordnung der verschiedenen Leitungen im Kreislauf 1 kann ebenso modifiziert sein; die Positionierung der Komponentenumgehungsleitung 15 kann geändert werden, oder die Komponentenumgehungsleitung kann in anderen Ausführungsformen weggelassen sein. Die Anordnung der Verbindung, an der die Umgehungsleitung 11 und die Komponentenleitung 12 verbunden sind, und/oder die Anordnung des gemeinsamen Einlasses, in den die Kühlerrückleitung 18 einspeist, können ebenso geändert werden. Außerdem können ein oder mehrere Ventile, die in 1 nicht gezeigt sind, in dem Kreislauf 1 enthalten sein, um die Kühlmittelströmung in verschiedenen Bereichen zu steuern.
2 ist eine schematische graphische Darstellung, die eine beispielhafte Kraftmaschine 20 zeigt, die in einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs enthalten sein kann. In einigen Ausführungsformen kann die Kraftmaschine 20 z. B. die Kraftmaschine 2 nach 1 sein. Die Kraftmaschine 20 ist mit vier Zylindern 30 gezeigt. Es können jedoch gemäß der aktuellen Offenbarung andere Anzahlen von Zylindern verwendet werden. Die Kraftmaschine 20 kann wenigstens teilweise durch ein Steuersystem, das ein Steuergerät 25 enthält, und durch eine Eingabe von einer Bedienungsperson 132 des Fahrzeugs über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert sein. In diesem Beispiel enthält die Eingabevorrichtung 130 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Jede Verbrennungskammer (d. h., jeder Zylinder) 30 der Kraftmaschine 20 kann Verbrennungskammerwände enthalten, wobei ein (nicht gezeigter) Kolben darin positioniert ist. Die Kolben können an eine Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, so dass die Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über ein (nicht gezeigtes) Zwischengetriebesystem an wenigstens ein Antriebsrad eines Fahrzeugs gekoppelt sein. Ferner kann ein Startermotor über ein Schwungrad an die Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, um eine Startoperation der Kraftmaschine 20 zu ermöglichen.
Die Verbrennungskammern 30 können Einlassluft von einem Einlasskrümmer 44 über einen Einlasskanal 42 empfangen und können die Verbrennungsgase über einen Auslasskanal 48 entleeren. Der Einlasskrümmer 44 und der Auslasskrümmer 46 können über jeweilige (nicht gezeigte) Einlassventile und Auslassventile selektiv mit der Verbrennungskammer 30 in Verbindung stehen. In einigen Ausführungsformen kann die Verbrennungskammer 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile enthalten.
Es ist gezeigt, dass die Kraftstoffeinspritzdüsen 50 direkt an die Verbrennungskammer 30 gekoppelt sind, um den Kraftstoff proportional zu der Impulsbreite eines von dem Steuergerät 25 empfangenen Signals FPW direkt darin einzuspritzen. In dieser Weise stellt die Kraftstoffeinspritzdüse 50 das bereit, was als die Direkteinspritzung des Kraftstoffs in die Verbrennungskammer 30 bekannt ist. Die Kraftstoffeinspritzdüse kann z. B. an der Seite der Verbrennungskammer oder im Oberteil der Verbrennungskammer angebracht sein. Der Kraftstoff kann durch ein (nicht gezeigtes) Kraftstoffsystem, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler enthält, der Kraftstoffeinspritzdüse 50 zugeführt werden. In einigen Ausführungsformen können die Verbrennungskammern 30 alternativ oder zusätzlich eine Kraftstoffeinspritzdüse enthalten, die im Einlasskrümmer 44 in einer Konfiguration angeordnet ist, die das bereitstellt, was als die Kanaleinspritzung des Kraftstoffs in die Einlassöffnung stromaufwärts jeder Verbrennungskammer 30 bekannt ist.
Der Einlasskanal 42 kann die Drosselorgane 21 und 23 enthalten, die die Drosselklappen 22 bzw. 24 aufweisen. In diesem speziellen Beispiel können die Positionen der Drosselklappen 22 und 24 durch das Steuergerät 25 über Signale, die einem in den Drosselorganen 21 und 23 enthaltenen Aktuator bereitgestellt werden, verändert werden. In einem Beispiel können die Aktuatoren elektrische Aktuatoren (z. B. Elektromotoren) sein, eine Konfiguration, die üblicherweise als elektronische Drosselklappensteuerung (ETC) bezeichnet wird. In dieser Weise können die Drosselorgane 21 und 23 betrieben werden, um die der Verbrennungskammer 30 unter anderen Kraftmaschinenzylindern bereitgestellte Einlassluft zu variieren. Die Positionen der Drosselklappen 22 und 24 können dem Steuergerät 25 durch ein Drosselklappen-Positionssignal TP bereitgestellt werden. Der Einlasskanal 42 kann ferner einen Luftmassendurchflusssensor 120, einen Krümmerluftdrucksensor 122 und einen Drosselklappen-Einlassdrucksensor 123 enthalten, um dem Steuergerät 25 die jeweiligen Signale MAF (Luftmassendurchfluss) und MAP (Krümmerluftdruck) bereitzustellen.
Der Auslasskanal 48 kann die Abgase von den Zylindern 30 empfangen. Es ist gezeigt, dass ein Abgassensor 128 stromaufwärts der Turbine 62 und einer Abgasreinigungsvorrichtung 78 an den Auslasskanal 48 gekoppelt ist. Der Sensor 128 kann aus verschiedenen geeigneten Sensoren ausgewählt sein, um eine Angabe des Luft-/Kraftstoffverhältnisses der Abgase bereitzustellen, wie z. B. ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO-(ein universeller oder Breitband-Abgassauerstoff-), ein Zweizustands-Sauerstoffsensor oder EGO-, ein NOx-, HC- oder CO-Sensor. Die Abgasreinigungsvorrichtung 78 kann ein Dreiwegekatalysator (TWC), eine NOx-Falle, verschiedene andere Abgasreinigungsvorrichtungen oder Kombinationen daraus sein.
Die Abgastemperatur kann durch einen oder mehrere (nicht gezeigte) Temperatursensoren, die sich im Auslasskanal 48 befinden, gemessen werden. Alternativ kann die Abgastemperatur basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, wie z. B. der Drehzahl, der Last, dem Luft-Kraftstoffverhältnis (AFR), dem Zündzeitpunkt usw. gefolgert werden.
Das Steuergerät 25 ist in 2 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit (CPU) 102, die Eingabe-/Ausgabeschnittstellen 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Eichwerte, das in diesem speziellen Beispiel als ein Festwertspeicher-Chip (ROM) 106 gezeigt ist, einen Schreib-Lese-Speicher (RAM) 108, einen Haltespeicher (KAM) 110 und einen Datenbus enthält. Das Steuergerät 25 kann zusätzlich zu jenen Signalen, die vorher erörtert worden sind, verschiedene Signale von an die Kraftmaschine 20 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich der Messung des eingeleiteten Luftmassendurchflusses (MAF) von dem Luftmassendurchflusssensor 120; der Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur (ECT) von einem Temperatursensor 112, der an einem Ort innerhalb der Kraftmaschine 20 schematisch gezeigt ist; eines Profil-Zündungs-Ansprechsignals (PIP, von engl. profile ignition pickup signal) von einem Hall-Effekt-Sensor 118 (oder einem anderen Typ), der an die Kurbelwelle 40 gekoppelt ist; der Drosselklappenposition (TP) von einem Drosselklappen-Positionssensor, wie erörtert worden ist; und eines Absolut-Krümmerdrucksignals, MAP, von einem Sensor 122, wie erörtert worden ist. Ein Kraftmaschinen-Drehzahlsignal, RPM, kann durch das Steuergerät 25 aus dem Signal PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann verwendet werden, um eine Angabe des Unterdrucks oder des Drucks im Einlasskrümmer 44 bereitzustellen. Es sei angegeben, dass verschiedene Kombinationen der obigen Sensoren verwendet werden können, wie z. B. ein MAF-Sensor ohne einen MAP-Sensor oder umgekehrt. Während des stöchiometrischen Betriebs kann der MAP-Sensor eine Angabe des Kraftmaschinen-Drehmoments liefern. Ferner kann dieser Sensor zusammen mit der detektierten Kraftmaschinendrehzahl eine Schätzung der in den Zylinder eingeleiteten Ladung (einschließlich der Luft) bereitstellen. In einem Beispiel kann der Sensor 118, der außerdem als ein Kraftmaschinen-Drehzahlsensor verwendet wird, bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle 40 eine vorgegebene Anzahl gleich beabstandeter Impulse erzeugen. In einigen Beispielen kann der Festwertspeicher 106 des Speichermediums mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die durch den Prozessor 102 ausführbare Anweisungen zum Ausführen sowohl der im Folgenden beschriebenen Verfahren als auch anderer Varianten, die vorausgesehen werden, aber nicht spezifisch aufgelistet sind, repräsentieren.
Die Kraftmaschine 20 kann ferner eine Verdichtungsvorrichtung, wie z. B. einen Turbolader oder einen Kompressor enthalten, der wenigstens einen Verdichter 60 enthält, der entlang des Einlasskrümmers 44 angeordnet ist. Für einen Turbolader kann der Verdichter 60 wenigstens teilweise durch eine Turbine 62, z. B. über eine Welle oder eine andere Kopplungsanordnung, angetrieben sein. Die Turbine 62 kann entlang dem Auslasskanal 48 angeordnet sein und mit den hindurchströmenden Abgasen in Verbindung stehen. Es können verschiedene Anordnungen bereitgestellt sein, um den Verdichter 60 anzutreiben. Für einen Kompressor kann der Verdichter 60 wenigstens teilweise durch die Kraftmaschine und/oder eine elektrische Arbeitsmaschine angetrieben sein und kann keine Turbine enthalten. Folglich kann der Betrag der Verdichtung, der einem oder mehreren Zylindern der Kraftmaschine über einen Turbolader oder einen Kompressor bereitgestellt wird, durch das Steuergerät 25 verändert werden. In einigen Fällen kann die Turbine 62 z. B. einen elektrischen Generator 64 antreiben, um über einen Turbotreiber 68 einer Batterie 66 Leistung bereitzustellen. Die Leistung von der Batterie 66 kann dann verwendet werden, um den Verdichter 60 über einen Motor 70 anzutreiben. Ferner kann ein Sensor 123 im Einlasskrümmer 44 angeordnet sein, um dem Steuergerät 25 ein BOOST-Signal bereitzustellen.
Ferner kann der Auslasskanal 48 ein Ladedrucksteuerventil 26 enthalten, um das Abgas weg von der Turbine 62 umzuleiten. In einigen Ausführungsformen kann das Ladedrucksteuerventil 26 ein mehrstufiges Ladedrucksteuerventil, wie z. B. ein zweistufiges Ladedrucksteuerventil, sein, wobei eine erste Stufe konfiguriert ist, den Ladedruck zu steuern, während eine zweite Stufe konfiguriert ist, den Wärmefluss zur Abgasreinigungsvorrichtung 78 zu vergrößern. Das Ladedrucksteuerventil 26 kann mit einem Aktuator 150 betätigt sein, der z. B. ein elektrischer Aktuator, wie z. B. ein Elektromotor, sein kann, obwohl pneumatische Aktuatoren außerdem in Betracht gezogen werden. Der Einlasskanal 42 kann ein Verdichterumgehungsventil 27 enthalten, das konfiguriert ist, die Einlassluft um den Verdichter 60 umzuleiten. Das Ladedrucksteuerventil 26 und/oder das Verdichterumgehungsventil 27 können durch das Steuergerät 25 über Aktuatoren (z. B. den Aktuator 150) gesteuert sein, um geöffnet zu sein, wenn z. B. ein geringerer Ladedruck erwünscht ist.
Der Einlasskanal 42 kann ferner einen Ladeluftkühler (CAC) 80 (z. B. einen Zwischenkühler) enthalten, um die Temperatur der durch einen Turbolader oder einen Lader verdichteten Einlassgase zu verringern. In einigen Ausführungsformen kann der Ladeluftkühler 80 ein Luft-zu-Luft-Wärmetauscher sein. In anderen Ausführungsformen kann der Ladeluftkühler 80 ein Luft-zu-Flüssigkeit-Wärmetauscher sein.
Ferner kann in den offenbarten Ausführungsformen ein Abgasrückführungssystem (AGR-System) einen Sollanteil des Abgases von dem Auslasskanal 48 über einen AGR-Kanal 140 zum Einlasskanal 42 leiten. Die Menge der dem Einlasskanal 42 bereitgestellten AGR kann durch das Steuergerät 25 über ein AGR-Ventil 142 variiert werden. Ferner kann ein (nicht gezeigter) AGR-Sensor innerhalb des AGR-Kanals angeordnet sein und kann eine Angabe des Drucks und/oder der Temperatur und/oder der Konzentration des Abgases bereitstellen. Alternativ kann die AGR durch einen berechneten Wert gesteuert werden, der auf den Signalen von dem MAF-Sensor (stromaufwärts), dem MAP (dem Einlasskrümmer), der MAT (der Krümmergastemperatur) und dem Kurbeldrehzahlsensor basiert. Ferner kann die AGR basierend auf einem Abgas-O₂-Sensor und/oder einem Einlasssauerstoffsensor (des Einlasskrümmers) gesteuert werden. Unter einigen Bedingungen kann das AGR-System verwendet werden, um die Temperatur des Luft- und Kraftstoffgemischs innerhalb der Verbrennungskammer zu regeln. 2 zeigt ein Hochdruck-AGR-System, wobei die AGR von einem Ort stromaufwärts einer Turbine eines Turboladers zu einem Ort stromabwärts eines Verdichters eines Turboladers geleitet wird. In anderen Ausführungsformen kann die Kraftmaschine zusätzlich oder alternativ ein Niederdruck-AGR-System enthalten, wobei die AGR von einem Ort stromabwärts einer Turbine eines Turboladers zu einem Ort stromaufwärts eines Verdichters des Turboladers geleitet wird.
Die 3A–E zeigen verschiedene Betriebszustände eines Thermostats 300, der einen einzigen Wachsmotor 302 aufweist. Wie in 3A gezeigt ist, ist der Thermostat 300 konfiguriert, die Kühlmittelströmung zwischen fünf Kanälen zu vermitteln: einem ersten Einlasskanal 304A, einem zweiten Einlasskanal 304B, einem ersten Auslasskanal 306A, einem zweiten Auslasskanal 306Bund einem dritten Auslasskanal 306C. In einigen Beispielen kann der Thermostat 300 der Thermostat 7 nach 1 sein; als solche kann eine Übereinstimmung zwischen den fünf Kühlmittelkanälen des Thermostats 300 und den zwei Einlässen und den drei Auslässen des Thermostats 7 vorhanden sein – der erste Einlasskanal 304A kann nämlich mit dem Blockeinlass 8B in Fluidverbindung stehen, der zweite Einlasskanal 304B kann mit dem Kopfeinlass 8A in Fluidverbindung stehen, der erste Auslasskanal 306A kann mit dem Kühlerauslass 9A in Fluidverbindung stehen, der zweite Auslasskanal 306B kann mit dem Komponentenauslass 9B in Fluidverbindung stehen und der dritte Auslasskanal 306C kann mit dem Umgehungsauslass 9C in Fluidverbindung stehen. In 1 kann in diesem Beispiel der erste Einlasskanal 304A das von einem Kraftmaschinenblock (z. B. dem Kraftmaschinenblock 2B) ausgestoßene Kühlmittel empfangen, kann der zweite Einlasskanal 304B das von einem Zylinderkopf (z. B. dem Zylinderkopf 2A) ausgestoßene Kühlmittel empfangen, kann der erste Auslasskanal 306A das Kühlmittel zu einem Kühler (z. B. über eine Kühlerzufuhrleitung 16 zu dem Kühler 17) leiten, kann der zweite Auslasskanal 306B das Kühlmittel (z. B. über die Komponentenleitung 12) zu mehreren Komponenten leiten und kann der dritte Auslasskanal 306C das Kühlmittel zu einer Umgehungsleitung (z. B. der Umgehungsleitung 11) leiten.
Die Verteilung der Strömung des Kühlmittels (z. B. des Kraftmaschinenkühlmittels) durch die Kanäle 304A–C und 306A–B kann durch das Variieren der Position des Wachsmotors 302 entlang einer Längsachse 308 gesteuert werden. Der Wachsmotor 302 enthält geometrische Merkmale, die sich in Abhängigkeit von der longitudinalen Position des Wachsmotors mit den drei Ventilen in dem Thermostat 300 in Eingriff befinden können oder nicht; ein erster Ansatz 310A ist z. B. konfiguriert, sich mit einem ersten Ventil 312A in Eingriff zu befinden, das die Kühlmittelströmung zwischen dem zweiten Einlasskanal 304B und dem dritten Auslasskanal 306C steuert, ein zweiter Ansatz 310B ist konfiguriert, sich mit einem zweiten Ventil 312B in Eingriff zu befinden, das die Kühlmittelströmung zwischen dem ersten Einlasskanal 304A und dem zweiten Auslasskanal 306B steuert, und ein dritter Ansatz 310C ist konfiguriert, sich mit einem dritten Ventil 312C in Eingriff zu befinden, das die Kühlmittelströmung zwischen dem ersten Einlasskanal 304A und dem ersten Auslasskanal 306A steuert. Die Ventile 312A, 312B und 312C können folglich als eine Ventilanordnung bezeichnet werden, die durch den Wachsmotor 302 angetrieben ist, der die Ventile positioniert, um die Kühlmittelströmung zu steuern. Jeder Ansatz 310 weist eine entsprechende longitudinale Position des Wachsmotors 302 auf, an der der Ansatz mit seinem entsprechenden Ventil 312 in Eingriff gelangt (z. B. den physischen Kontakt in einer Aufwärtsrichtung entlang der Längsachse 308 herstellt). Wenn eine ausreichende zusätzliche Kraft entlang der Längsachse 308 nach oben auf ein gegebenes Ventil 312 durch seinen entsprechenden Ansatz 310 (z. B. aufgrund der Aufwärtsbewegung des Wachsmotors 302 entlang der Längsachse) ausgeübt wird, verursacht der Ansatz, dass sich das Ventil von seinem entsprechenden Ventilsitz 314 löst, wo es sich, wenn es sich mit dem Ventilsitz in Eingriff befindet, an einer vollständig geschlossenen Position befindet, und sich nach oben zu einer wenigstens teilweise offenen Position bewegt, die es ermöglicht, dass wenigstens etwas Kühlmittel zwischen den Kanälen, die es steuert, strömt. In der dargestellten Implementierung weist das erste Ventil 312A einen unteren Ventilsitz 314A und einen oberen Ventilsitz 314B auf, weist das zweite Ventil 312B einen Ventilsitz 314C auf und weist das dritte Ventil 312C einen Ventilsitz 314D auf. Der Thermostat 300 ist so konfiguriert, dass, wenn ein Ventil 312 eine wenigstens teilweise offene Position annimmt, eine Lücke (z. B. die Lücke 313 nach 3B) zwischen seinem äußeren Umfang und den Oberflächen seines entsprechenden Ventilsitzes 312, mit dem sich das Ventil in Eingriff befindet, wenn es sich an seiner vollständig geschlossenen Position befindet, ausgebildet ist, so dass das Kühlmittel durch die Lücke strömen kann. Als ein veranschaulichendes Beispiel zeigt 3A das erste Ventil 312A in seiner vollständig geschlossenen Position und in einem abdichtenden, physischen Kontakt mit dem unteren Ventilsitz 314A. In 3B hat der Wachsmotor 302 eine andere longitudinale Position angenommen, die bezüglich seiner in 3A gezeigten longitudinalen Position weiter nach oben vorgeschoben ist; an dieser Position beginnt der erste Ansatz 310A, mit der Unterseite des ersten Ventils 312A in physischen Kontakt in Eingriff zu gelangen. In 3C ist der Wachsmotor 302 entlang der Längsachse 308 noch weiter nach oben vorgeschoben, was zur Ausübung einer ausreichenden Kraft durch den ersten Ansatz 310A auf das erste Ventil 312A führt, die verursacht, dass sich das erste Ventil von dem unteren Ventilsitz 314A löst und eine teilweise offene Position annimmt, die eine Kühlmittelströmung zwischen dem zweiten Einlasskanal 304B und dem dritten Auslasskanal 306C ermöglicht.
Der Thermostat 300 kann geeignete Mechanismen enthalten, um die Längsbewegung der Ventile 312 zu ermöglichen und um die Ventile an ihren vollständig geschlossenen Positionen gegen ihre entsprechenden Ventilsitze 314 zurückzuhalten, wenn sich der Wachsmotor 302 an einer longitudinalen Position befindet, die die Ventile schließt, wie z. B. die in 3A gezeigte erste longitudinalen Position, an der das Kühlmittel zwischen dem zweiten Einlasskanal 304B und dem zweiten Auslasskanal 306B und nicht zwischen anderen Kanälen strömt. 3A zeigt die Einbeziehung einer Vorbelastung (z. B. einer Feder) 315, die an einem oberen Ende an die Unterseite des zweiten Ventils 312B und an einem unteren Ende an die Oberseite des ersten Ventils 312A gekoppelt ist. Die Vorbelastung 315 kann das erste Ventil 312A an seiner vollständig geschlossenen Position halten, bis eine bestimmte Bedingung erfüllt ist, wobei an diesem Punkt die Vorbelastung zusammengedrückt werden kann, wenn der Abstand zwischen dem ersten Ventil und dem zweiten Ventil 312B abnimmt. Die Bedingung kann z. B. so sein, dass sich das erste Ventil 212A öffnet, wenn Gegendrücke, die gleich einem oder größer als ein Schwellengegendruck sind, gegen das erste Ventil wirken. Die Kraftkonstante (z. B. die Federkonstante) der Vorbelastung 315 kann gewählt sein, um diese Bedingung zu erreichen. Weil derartige Gegendrücke der Kraftmaschinendrehzahl (z. B. der Pumpendrehzahl) entsprechen können, können die Strömungssteuerung und insbesondere die Ventilöffnungs-Zeitsteuerungen gemäß der Pumpendrehzahl vonstatten gehen. Alternative Konfigurationen der Vorbelastung 315 sind möglich, ohne vom Schutzumfang dieser Offenbarung abzuweichen; das obere Ende der Vorbelastung kann z. B. stattdessen an den Ventilsitz 314C gekoppelt sein. Außerdem kann die Vorbelastung 315 zwischen einem anderen Paar von Ventilen positioniert sein. Noch weiter können zwei oder mehr Vorbelastungen zwischen zwei oder mehr Paaren von Ventilen bereitgestellt sein.
In einigen Beispielen können die Ventile 312 ringförmig mit einer hohlen Bohrung durch ihre Mitten sein, deren Durchmesser groß genug sind, um eine Gleitbewegung eines entsprechenden Abschnitts des Wachsmotor 302 hindurch zu ermöglichen, aber klein genug sind, um es zu ermöglichen, dass ihre entsprechenden Ansätze 310 gegen ihre Unterseiten eingreifen und die Ventile bei einer ausreichenden Ausübung einer Kraft nach oben antreiben. Es kann ein geeigneter Mechanismus enthalten sein, um diese selektive Einschränkung und die Gleitbewegung der Ventile 312 zu fördern, wie z. B. eine Buchse, die an der Bohrung (z. B. der Innenfläche der Bohrung) befestigt ist.
Der Wachsmotor 302 kann durch das Umsetzen der Wärmeenergie in mechanische Energie eine Längsbewegung entlang der Längsachse 308 erfahren. Spezifisch kann die Materialzusammensetzung des Wachsmotors 302 ein oder mehrere Wachse enthalten, deren Volumina sich als eine Funktion der Temperatur ändern. Folglich kann der Empfang von Wärmeenergie in dem Kühlmittel, das unmittelbar an dem (z. B. über den) Wachsmotor 302 strömt (z. B. das von der Kraftmaschine 20 nach 2 ausgestoßene erwärmte Kühlmittel), eine Änderung des Volumens des einen oder der mehreren Wachse des Wachsmotors verursachen, was zu einer Längsbewegung des Wachsmotors führt. Insbesondere kann eine Zunahme des Volumens des Wachsmotors 302 einen Vorschub entlang der Längsachse 308 nach oben verursachen. In dieser Weise kann der Thermostat 300 die Kühlmittelströmung durch seine Kanäle als eine Funktion der Temperatur des Kühlmittels, das durch den Thermostat strömt, selbst regeln.
In einigen Ausführungsformen kann der Wachsmotor 302 einen Stab 316 enthalten, der ein oder mehrere Nichtwachsmaterialien (z. B. ein oder mehrere Metalle) umfasst und der entlang der Längsachse 308 positioniert ist und sich in wenigstens einem Abschnitt der Höhe des Wachsmotors erstreckt (z. B. von der Basis des Motors bis zu einem Bereich unmittelbar an dem Ansatz 310C). Ein Abschnitt des Wachsmotors 302, der den Stab 316 umgibt, – z. B. der Körper 318, der in einigen Beispielen die Gesamtheit des Wachsmotors sein kann, die den Stab 316 umgibt – kann ein oder mehrere Wachse enthalten, deren Ausdehnung oder Kontraktion mit dem Stab 316 zusammenwirkt, um eine Längsbewegung auf den Wachsmotor zu übertragen. Die Wachsausdehnung kann z. B. gegen den Stab 316 schieben, was verursacht, dass der Stab 316 longitudinal gleitet. In einigen Implementierungen kann eine ringförmige Komponente (z. B. eine Buchse) den Stab 316 konzentrisch umgeben, um die Gleitbewegung des Körpers 318 um den Stab 316 zu ermöglichen. In einigen Konfigurationen kann sich der Körper 318 mit dem Kühlmittel, das von wenigstens einem Einlasskanal strömt, ungeachtet der longitudinalen Position des Wachsmotors 302 in physischem Kontakt befinden.
Wie oben beschrieben worden ist, kann die Materialzusammensetzung des Wachsmotors 302 (z. B. des Körpers 318) ein oder mehrere Wachse enthalten. In einigen Ausführungsformen können ein oder mehrere Wachse in einem Wachsmotor 302 enthalten sein, deren Materialeigenschaften so gewählt sind, dass die gewünschten Übereinstimmungen zwischen den Änderungen des Wachsvolumens, den longitudinalen Positionen und den Kühlmitteltemperaturen erreicht sind. Spezifisch können das eine oder die mehreren Wachse so gewählt sein, dass der Wachsmotor 302 beginnt, eine Längsbewegung zu erfahren, wenn das Kühlmittel mit einer speziellen Temperatur über den Wachsmotor strömt. In dieser Weise können die Kühlmitteltemperatur und die Materialeigenschaften des einen oder der mehreren Wachse in dem Wachsmotor 302 zusammenwirken, um die Selbstregelung der Kühlmittelströmung durch den Wachsmotor zu ermöglichen. Das eine oder die mehreren Wachse können außerdem so gewählt sein, dass sich ein Sollmaß der Längsbewegung des Wachsmotors 302 ergibt, wenn Temperaturänderungen in dem Kühlmittel, das über den Wachsmotor strömt, auftreten – das eine oder die mehreren Wachse können z. B. im Hinblick auf ein Sollmaß der Bewegung in Strecke pro Grad der Temperaturänderung (z. B. mm/°C) gewählt sein. Die Änderungen der longitudinalen Position des Wachsmotors 302 können sich aus der Ausdehnung des Volumens des einen oder der mehreren Wachse ergeben; diese Volumenänderungen können von Phasenänderungen des einen oder der mehreren Wachse (z. B. einem Phasenübergang von fest zu flüssig) begleitet sein oder nicht. Entsprechend können die Temperaturänderungen in dem Kühlmittel, das über den Wachsmotor 302 strömt, kontinuierliche Änderungen der longitudinalen Position des Wachsmotors verursachen, die die kontinuierliche Einstellung des Wachsmotors und folglich die kontinuierliche Steuerung der Kühlmittelströmung verursachen. Für Herangehensweisen, bei denen ein einziges Wachs in dem Wachsmotor 302 verwendet wird, kann das einzige Wachs wegen seiner Materialeigenschaften gewählt werden, die die Einleitung einer Längsbewegung des Wachsmotors ermöglichen, wenn eine spezielle Soll-Kühlmitteltemperatur über den Wachsmotor strömt. In anderen Herangehensweisen können zwei oder mehr Wachse gewählt sein, so dass bei einer ersten Kühlmitteltemperatur ein erstes Wachs der zwei oder mehr Wachse eine Ausdehnung erfährt, die eine Längsbewegung des Wachsmotors 302 einleitet, während bei einer zweiten Kühlmitteltemperatur (die z. B. größer als die erste Kühlmitteltemperatur ist) ein zweites Wachs der zwei oder mehr Wachse eine Ausdehnung erfährt, die z. B. eine Längsbewegung des Wachsmotors mit einem anderen Maß als dem, das für die Kühlmitteltemperaturen gezeigt wird, die kleiner als die zweite Kühlmitteltemperatur ist, einleitet. Die zwei oder mehr Wachse können in verschiedenen geeigneten Graden gemischt sein (so dass z. B. eine etwa gleichmäßig gemischte Wachszusammensetzung bereitgestellt wird, in der die zwei oder mehr gemischten Wachse als eine einzige Wachsmischung bezeichnet werden können), oder in anderen Beispielen können die verschiedenen Wachse getrennt sein, aber sich in physischem Kontakt befinden.
3A zeigt insbesondere einen Wachsmotor 302 an einer ersten (longitudinalen) Position. An der ersten Position befinden sich alle Ventile 312A, 312B und 312C an ihren vollständig geschlossenen Positionen und mit ihren jeweiligen Ventilsitzen (den Sitzen 314A, 314C und 314D) in Kontakt. Das Kühlmittel strömt als solches zwischen dem zweiten Einlasskanal 304B und dem zweiten Auslasskanal 306B (eine erste Kühlmittelströmung, die durch den Pfeil 320A repräsentiert ist) und nicht zwischen den anderen Kanälen. In 1 kann die erste Position z. B. eine Kühlmittelströmung zwischen dem Kopfeinlass 8A und dem Komponentenauslass 9B und folglich zwischen dem Zylinderkopf 2A und der Komponentenleitung 12 ermöglichen, wobei in diesem Fall das von dem Zylinderkopf ausgestoßene erwärmte Kühlmittel den Komponenten zugeführt werden kann, die entlang der Komponentenleitung positioniert sind. Der Wachsmotor 302 kann die erste Position für einen ersten Bereich der Kühlmitteltemperaturen bis zu einer ersten Schwellen-Kühlmitteltemperatur annehmen. Der erste Bereich der Kühlmitteltemperaturen kann relativ niedrige Temperaturen einschließlich jener enthalten, die z. B. dem Kaltstart der Kraftmaschine (z. B. eine Kaltstarttemperatur der Kraftmaschine von 0 °C) zugeordnet sind. An der ersten Position ist ein Zwischenraum zwischen dem Oberteil des Wachsmotors 302 und der Oberseite des ersten Auslasskanals 306A vorhanden.
3B zeigt den Wachsmotor 302 an einer zweiten Position, die bezüglich der ersten Position entlang der Längsachse 308 weiter vorgeschoben ist. An der zweiten Position bleiben das erste und das dritte Ventil 312A und 312C an ihren vollständig geschlossenen Positionen, während das zweite Ventil 312B eine teilweise offene Position angenommen hat, wobei es von dem Kontakt mit seinem zugeordneten Ventilsitz 314C gelöst ist. Im Ergebnis strömt das Kühlmittel zusätzlich zu der Kühlmittelströmung zwischen dem zweiten Einlasskanal 304B und dem zweiten Auslasskanal zwischen dem ersten Einlasskanal 304A und dem zweiten Auslasskanal 306B (eine zweite Kühlmittelströmung, die durch den Pfeil 320B repräsentiert ist) und nicht zwischen den anderen Kanälen. In 1 kann die zweite Position z. B. eine Kühlmittelströmung zwischen dem Blockeinlass 8B und dem Komponentenauslass 9B und folglich zwischen dem Kraftmaschinenblock 2B und der Komponentenleitung 12 ermöglichen, wobei in diesem Fall das von dem Kraftmaschinenblock 2B ausgestoßene erwärmte Kühlmittel den Komponenten zugeführt werden kann, die entlang der Komponentenleitung positioniert sind. Die Übertragungsrate der Wärmeenergie zu derartigen Komponenten kann größer sein, wenn sich der Wachsmotor 302 an der zweiten Position befindet, als wenn er sich an der ersten Position befindet. Der Wachsmotor 302 kann die zweite Position für einen zweiten Bereich der Kühlmitteltemperaturen bis zu einer zweiten Schwellen-Kühlmitteltemperatur annehmen. Der zweite Bereich der Kühlmitteltemperaturen kann größer als der erste Bereich der Kühlmitteltemperaturen sein. An der zweiten Position bleibt immer noch ein Zwischenraum zwischen dem Oberteil des Wachsmotors 302 und der Oberseite des ersten Auslasskanals 306A, während ein größerer Zwischenraum zwischen dem ersten Ansatz 310A und der Unterseite des dritten Auslasskanals 306C bezüglich des Zwischenraums zwischen diesen Elementen, der der ersten Position zugeordnet ist, aufgetreten ist. Der Thermostat 300 kann geeignete Komponenten enthalten, die in den 3A–E nicht gezeigt sind, um die bidirektionale Bewegung des Wachsmotors 302 entlang der Längsachse 308 und insbesondere eine derartige Bewegung in die und aus der Unterseite des dritten Auslasskanals 306C und an einigen Positionen in die und aus der Oberseite des ersten Auslasskanals 306A zu unterstützen.
3C zeigt den Wachsmotor 302 an einer dritten Position, die bezüglich der zweiten Position entlang der Längsachse 308 weiter vorgeschoben ist. An der dritten Position bleibt das dritte Ventil 312C an seiner vollständig geschlossenen Position, während das erste Ventil 312A eine wenigstens teilweise offene Position angenommen hat, die vom Kontakt mit seinen zugeordneten unteren Ventilsitz 314A gelöst ist. An der dritten Position kann das dritte Ventil 312A zwischen dem oberen und dem unteren Ventilsitz 314A und 314B etwa gleich (z. B. innerhalb 5 mm) beabstandet sein. Das zweite Ventil 312 hat bezüglich seiner Anordnung an der zweiten Position eine offenere Position (z. B. eine vollständig offene Position) angenommen, wobei seine Trennung von seinem zugeordneten Ventilsitz 314C vergrößert ist. Im Ergebnis strömt das Kühlmittel zusätzlich zu der Kühlmittelströmung zwischen dem zweiten Einlasskanal 304B und dem zweiten Auslasskanal und zwischen dem ersten Einlasskanal 304A und dem zweiten Auslasskanal zwischen dem zweiten Einlasskanal 304B und dem dritten Auslasskanal 306C (eine dritte Kühlmittelströmung, die durch den Pfeil 320C repräsentiert ist) und nicht zwischen den anderen Kanälen. In 1 kann die dritte Position z. B. eine Kühlmittelströmung z. B. zwischen dem Kopfeinlass 8A und dem Umgehungsauslass 9C und folglich zwischen dem Zylinderkopf 2A und der Umgehungsleitung 11 ermöglichen, wobei in diesem Fall bezüglich der ersten und der zweiten Position eine größere Menge ungekühlten Kühlmittels zurück zur Kraftmaschine 2 umgeleitet werden kann. Der Wachsmotor 302 kann die dritte Position für einen dritten Bereich der Kühlmitteltemperaturen bis zu einer dritten Schwellen-Kühlmitteltemperatur annehmen. Der dritte Bereich der Kühlmitteltemperaturen kann größer als der zweite Bereich der Kühlmitteltemperaturen sein. An der dritten Position hat der Zwischenraum zwischen dem Oberteil des Wachsmotors 302 und der Oberseite des ersten Auslasskanals 306A bezüglich der zweiten Position abgenommen, während der Zwischenraum zwischen dem ersten Ansatz 310A und der Unterseite des dritten Auslasskanals 306C zugenommen hat.
3D zeigt den Wachsmotor 302 an einer vierten Position, die bezüglich der dritten Position weiter entlang der Längsachse 308 vorgeschoben ist. An der vierten Position ist das erste Ventil 312A bezüglich der dritten Position entlang der Längsachse 308 weiter vorgeschoben, wobei es sich von dem unteren Ventilsitz 314A wegbewegt hat und sich dem oberen Ventilsitz 314B genähert hat, wo es eine wenigstens teilweise offene Position annimmt. Das zweite Ventil 312B ist außerdem entlang der Längsachse 308 weiter vorgeschoben, was seine Trennung von dem Ventilsitz 314C vergrößert, wobei es sich weiterhin an einer wenigstens teilweise offenen Position (z. B. einer vollständig offenen Position) befindet. Das dritte Ventil 312C, dessen Unterseite an der dritten Position mit dem dritten Ansatz 310C in Kontakt gelangt ist, hat nun durch das Empfangen einer nach oben gerichteten Kraft, die von dem dritten Ansatz übertragen wird, eine wenigstens teilweise offene Position angenommen, wobei der Kontakt mit dem Ventilsitz 314D gelöst ist. Im Ergebnis einer derartigen Ventilanordnung strömt das Kühlmittel zusätzlich zu der Kühlmittelströmung zwischen dem ersten Einlasskanal und dem zweiten Auslasskanal 306B, dem zweiten Einlasskanal 304B und dem zweiten Auslasskanal und dem zweiten Einlasskanal und dem dritten Auslasskanal 306B zwischen dem ersten Einlasskanal 304A und dem ersten Auslasskanal 306A (eine vierte Kühlmittelströmung, die durch den Pfeil 320D repräsentiert ist). Folglich stoßen an der vierten Position alle (z. B. beide) Einlasskanäle des Thermostats 300 Kühlmittel aus, während alle Auslasskanäle Kühlmittel empfangen. In 1 kann die vierte Position eine Kühlmittelströmung z. B. zwischen dem Blockeinlass 8B und dem Kühlerauslass 9A und folglich zwischen dem Kraftmaschinenblock 2B und dem Kühler 17 ermöglichen. An der vierten Position kann ein Anteil des über die Einlasskanäle des Thermostats 300 empfangenen Kühlmittels (z. B. das durch den ersten Einlasskanal 304A empfangene Kühlmittel) über einen Kühler gekühlt werden, während ein anderer Anteil des Kühlmittels (z. B. das durch den zweiten Einlasskanal 304B empfangene Kühlmittel) um den Kühler herum umgeleitet und nicht gekühlt werden kann. Der Thermostat 300 kann, wenn er sich an der vierten Position befindet, die Zufuhr einer Mischung aus gekühltem und ungekühltem Kühlmittel zur Kraftmaschine 2 (1) fördern. Der Wachsmotor 302 kann die vierte Position für einen vierten Bereich der Kühlmitteltemperaturen bis zu einer vierten Schwellen-Kühlmitteltemperatur annehmen. Der vierte Bereich der Kühlmitteltemperaturen kann größer als der dritte Bereich der Kühlmitteltemperaturen sein. An der vierten Position ist bezüglich der dritten Position ein Zwischenraum zwischen dem Oberteil des Wachsmotors 302 und der Oberseite des ersten Auslasskanals 306A nicht länger vorhanden, während der Zwischenraum zwischen dem ersten Ansatz 310A und der Unterseite des dritten Auslasskanals 306C zugenommen hat. Wie oben beschrieben worden ist, kann der Thermostat 300 geeignete Komponenten enthalten, die in den 3A–E nicht gezeigt sind, um den Empfang eines oberen Abschnitts des Wachsmotors an der Oberseite des ersten Auslasskanals 306A zu unterstützen.
3E zeigt den Wachsmotor 302 an einer fünften Position, die bezüglich der vierten Position entlang der Längsachse 308 weiter vorgeschoben ist. An der fünften Position sind bezüglich der vierten Position das zweite und das dritte Ventil 312B und 312C beide weiter entlang der Längsachse 308 vorgeschoben worden, was die Trennung von ihren jeweiligen Ventilsitzen (den Ventilsitzen 314C und 314D) vergrößert. Das zweite und das dritte Ventil 312B und 312C als solche befinden sich weiterhin an wenigstens teilweise (z. B. vollständig) offenen Positionen. Das erste Ventil 312A ist bezüglich seiner Position, die der vierten Position des Wachsmotors zugeordnet ist, weiter entlang der Längsachse 308 vorgeschoben, wobei es aber nun an seiner Oberseite mit dem oberen Ventilsitz 314B in Kontakt gelangt ist, wobei es eine vollständig geschlossene Position annimmt. Im Ergebnis einer derartigen Ventilanordnung strömt das Kühlmittel nicht länger zwischen dem zweiten Einlasskanal 304B und dem dritten Auslasskanal 306C. Andererseits strömt das Kühlmittel weiterhin zwischen dem ersten Einlasskanal 304A und dem ersten Auslasskanal 306A, dem ersten Einlasskanal und dem zweiten Auslasskanal 306B und dem zweiten Einlasskanal 304B und dem zweiten Auslasskanal. In 1 kann die fünfte Position die Kühlmittelströmung zwischen dem Kopfeinlass 8A und dem Umgehungsauslass 9C blockieren. Die Kühlung des Kühlmittels als solche kann maximiert werden, indem der Anteil des durch den Thermostat 300 empfangenen Kühlmittels maximiert wird, der durch einen Kühler geleitet und durch einen Kühler gekühlt wird. In dieser Weise ermöglicht der Wachsmotor 302 dem Thermostat 300, die Kühlung durch den Kühler in Reaktion auf relativ hohe Kühlmitteltemperaturen automatisch zu maximieren, da diese Temperaturen, wenn sie mit den Wachsmotor thermisch in Verbindung stehen, eine Änderung des Volumens des Wachsmotors verursachen, die seine Bewegung in die fünfte Position antreibt, wo die Kühlung maximiert sein kann. Der Wachsmotor 302 kann die fünfte Position für einen fünften Bereich der Kühlmitteltemperatur annehmen, der eine maximale Kühlmitteltemperatur enthalten kann. Der fünfte Bereich der Kühlmitteltemperaturen kann größer als der vierte Bereich der Kühlmitteltemperaturen sein. An der fünften Position kann der Zwischenraum zwischen dem ersten Ansatz 310A und der Unterseite des dritten Auslasskanals 306C maximiert sein.
An dem Thermostat 300 können verschiedene Modifikationen ausgeführt werden, ohne vom Schutzumfang dieser Offenbarung abzuweichen. Die Kühlmittelströmungen des Thermostats 300 an den in den 3A–E gezeigten fünf Positionen können modifiziert werden, ohne vom Schutzumfang dieser Offenbarung abzuweichen; der Thermostat kann z. B. so konfiguriert sein, dass eine Kühlmittelströmung zwischen praktisch jedem Paar von Einlass- und Auslasskanälen an irgendeiner Position hergestellt ist. Im Allgemeinen können die hier beschriebenen Herangehensweisen für einen Wachsmotor-Thermostat gelten, der konfiguriert ist, die Kühlmittelströmung zwischen wenigstens zwei Kanälen zu vermitteln. Außerdem können die Anzahl und die geometrische Anordnung der Einlass- und Auslasskanäle modifiziert werden, wobei begleitende Änderungen an den anderen Elementen des Thermostats 300 möglich sind (z. B. Änderungen an der Anordnung der Ventile, der Ventilsitze, der Ansätze usw.). Während dargestellt ist, dass der Wachsmotor 302 eine Längsbewegung entlang der Längsachse 308 erfährt, kann der Wachsmotor alternative oder zusätzliche Bewegungstypen erfahren; der Wachsmotor kann z. B. eine Längsbewegung erreichen, indem er eine Drehbewegung in der Weise eines Gewindes erfährt, wenn sich sein Wachs ausdehnt (seine Wachse ausdehnen). Außerdem können sich die fünf Bereiche der Kühlmitteltemperaturen, die ihren jeweiligen fünf Wachsmotor-Positionen zugeordnet sind, überlappen oder nicht überlappen. Es wird außerdem erkannt, dass der Wachsmotor 302 eine kontinuierliche Längsbewegung erfahren kann, wenn sich die Kühlmitteltemperaturen variieren. Die erste, die zweite, die dritte, die vierte und die fünfte Wachsmotor-Position als solche können jeweilige Bereiche der longitudinalen Positionen des Wachsmotors 302 enthalten. In jedem jeweiligen Bereich kann der Wachsmotor jedoch die entsprechende Konfiguration (z. B. die entsprechenden Anordnungen) der Ventilanordnung aufrechterhalten. Folglich können sich die erste, die zweite, die dritte, die vierte und die fünfte Wachsmotor-Position auf ihre entsprechenden Konfigurationen der Ventilanordnung beziehen.
In einigen Beispielen kann der Wachsmotor 302 immer wenigstens teilweise in das Kühlmittel, das über den Wachsmotor strömt, eingetaucht sein – z. B. das Kühlmittel von wenigstens dem Zylinderkopf 2A (2). Die Selbstregelung der Kühlmittelströmung zwischen den Kanälen des Wachsmotors 302 als solche kann ohne eine elektronische Steuerung des Wachsmotors oder seiner Ventile gefördert sein. Die anderen hier beschriebenen Funktionen, wie z. B. das Ermöglichen der Kühlmittelströmung von dem Kraftmaschinenblock 2B später als das Ermöglichen der Kühlmittelströmung von dem Zylinderkopf 2A und das Ermöglichen der Umgehungskühlmittelströmung bei relativ erhöhten Kühlmitteltemperaturen werden außerdem in einer selbstgeregelten Weise ohne eine elektronische Steuerung gefördert.
Die 4A–E zeigen verschiedene Betriebszustände eines Thermostats 400, der zwei Wachsmotoren 402A und 402B aufweist. Der Thermostat 400 zeigt einige Ähnlichkeiten zu dem Thermostat 300 nach den 3A–E. Wie in 4A gezeigt ist, ist der Thermostat 400 konfiguriert, die Kühlmittelströmung zwischen fünf Kanälen zu vermitteln: einem ersten Einlasskanal 404A, einem zweiten Einlasskanal 404B, einem ersten Auslasskanal 406A, einem zweiten Auslasskanal 406B und einem dritten Auslasskanal 406C. In einigen Beispielen kann der Thermostat 400 der Thermostat 7 nach 1 sein; es kann eine Übereinstimmung zwischen den fünf Kühlmittelkanälen des Thermostats 400 und den zwei Einlässen und den drei Auslässen des Thermostats 7 als solche vorhanden sein – der erste Einlasskanal 404A kann nämlich mit dem Blockeinlass 8B in Fluidverbindung stehen, der zweite Einlasskanal 404B kann mit dem Kopfeinlass 8A in Verbindung stehen, der erste Auslasskanal 406A kann mit dem Kühlerauslass 9A in Fluidverbindung stehen, der zweite Auslasskanal 406B kann mit den Komponentenauslass 9B in Fluidverbindung stehen und der dritte Auslasskanal 406C kann mit dem Umgehungsauslass 9C in Fluidverbindung stehen. In 1 kann in diesem Beispiel der erste Einlasskanal 404A das von einem Kraftmaschinenblock (z. B. dem Kraftmaschinenblock 2B) ausgestoßene Kühlmittel empfangen, kann der zweite Einlasskanal 404B das von einem Zylinderkopf (z. B. dem Zylinderkopf 2A) ausgestoßene Kühlmittel empfangen, kann der erste Auslasskanal 406A das Kühlmittel zu einem Kühler (z. B. über die Kühlerzufuhrleitung 16 zu dem Kühler 17) leiten, kann der zweite Auslasskanal 406B das Kühlmittel (z. B. über die Komponentenleitung 12) zu mehreren Komponenten leiten und kann der dritte Auslasskanal 406C das Kühlmittel zu einer Umgehungsleitung (z. B. der Umgehungsleitung 11) leiten.
Die Steuerung der Kühlmittelströmung durch die Kanäle 404A–C und 406A–B kann durch das Variieren der Position der Wachsmotoren 402A und 402B entlang jeweiliger Längsachsen 408A und 408B gesteuert werden. Die Wachsmotoren 402A und 402B enthalten geometrische Merkmale, die sich in Abhängigkeit von ihren jeweiligen longitudinalen Positionen mit den jeweiligen Ventilen in Eingriff befinden können oder nicht. Ein erster Ansatz 410A des Wachsmotors 402A ist z. B. konfiguriert, mit einem ersten Ventil 412A in Eingriff zu gelangen, das die Kühlmittelströmung steuert, die vom ersten Einlasskanal 404A in den Thermostat 400 strömt, ein zweiter Ansatz 410B des Wachsmotors 402A ist konfiguriert, mit einem zweiten Ventil 412B in Eingriff zu gelangen, das die Kühlmittelströmung in den dritten Auslasskanal 406C steuert, und ein dritter Ansatz 410C des Wachsmotors 402B ist konfiguriert, mit einem dritten Ventil 412C in Eingriff zu gelangen, das die Kühlmittelströmung in den ersten Auslasskanal 406A steuert. Jeder Ansatz 410 weist eine entsprechende longitudinale Position seines zugeordneten Wachsmotors 402 auf, an der sich der Ansatz mit seinem entsprechenden Ventil 412 in Eingriff befindet (z. B. einen physischen Kontakt entlang seiner zugeordneten Längsachse 408 herstellt). Wenn eine ausreichende zusätzliche Kraft auf ein gegebenes Ventil 412 entlang seiner zugeordneten Längsachse 408 (z. B. aufgrund der Längsbewegung seines zugeordneten Wachsmotors 402, der Kühlmittelströmung und/oder des differentiellen Drucks über dem Ventil) durch seinen entsprechenden Ansatz 410 ausgeübt wird, verursacht der Ansatz, dass sich das Ventil von seinem entsprechenden Ventilsitz 414 löst, wo es sich an einer vollständig geschlossenen Position befindet, wenn es sich mit dem Ventilsitz in Eingriff befindet, und sich zu einer wenigstens teilweise offenen Position bewegt, die wenigstens etwas Kühlmittelströmung zwischen den Kanälen, die es steuert, ermöglicht. In der dargestellten Implementierung weist das erste Ventil 412A einen Ventilsitz 414A auf, weist das zweite Ventil 412B einen Ventilsitz 414B auf und weist das dritte Ventil 412C eine Ventilsitz 414C auf. Die Ventile 412A, 412B und 412C können folglich als eine Ventilanordnung bezeichnet werden, die zusammen durch die Wachsmotoren 402A und 402B angetrieben ist, die die Ventile positionieren, um die Kühlmittelströmung zu steuern.
Der Thermostat 400 ist so konfiguriert, dass, wenn ein Ventil 412 eine wenigstens teilweise offene Position annimmt, eine Lücke (z. B. die Lücke 413 nach 4B) zwischen seinem äußeren Umfang und den Oberflächen seines entsprechenden Ventilsitzes 414, mit dem sich das Ventil in Eingriff befindet, wenn es sich an seiner vollständig geschlossenen Position befindet, ausgebildet ist, so dass das Kühlmittel durch die Lücke strömen kann. Als ein veranschaulichendes Beispiel zeigt 4A das erste Ventil 412A an seiner vollständig geschlossenen Position und im abdichtenden, physischen Kontakt mit dem Ventilsitz 414A. In 4B hat der Wachsmotor 402 eine andere longitudinale Position angenommen, die bezüglich seiner in 4A gezeigten longitudinalen Position weiter (z. B. nach rechts in 4B) vorgeschoben ist; an dieser Position verursacht das Ausüben einer ausreichenden Kraft durch den ersten Ansatz 410A auf das erste Ventil 412A, dass sich das erste Ventil von dem Ventilsitz 414A löst und eine teilweise offene Position annimmt, die den Empfang des Kühlmittels von dem ersten Einlasskanal 404A ermöglicht.
Der Thermostat 400 kann geeignete Mechanismen enthalten, um die Längsbewegung der Ventile 412 zu ermöglichen und die Ventile an ihren vollständig geschlossenen Positionen gegen ihre entsprechenden Ventilsitze 414 zurückzuhalten, wenn sich die Wachsmotoren 402 an den longitudinalen Positionen befinden, die die Ventile schließen, wie z. B. die erste longitudinale Position des Wachsmotors 402A, die in 4A gezeigt ist, an der das Kühlmittel zwischen dem zweiten Einlasskanal 404B und dem zweiten Auslasskanal 406B und nicht zwischen den anderen Kanälen strömt. Es können z. B. Vorbelastungen (z. B. Federn), die zu der Vorbelastung 315 nach 3A ähnlich sind, für jeden der Wachsmotoren 402A und 402B enthalten sein. Diese Vorbelastungen können an verschiedenen geeigneten Orten (z. B. für den Wachsmotor 402A zwischen den Ventilen 412A und 412B) angeordnet sein und können so gewählt sein, dass das Öffnen des Ventils während ausgewählter Bedingungen stattfindet – z. B. wenn ein Gegendruck, der gleich einem oder größer als ein Schwellen-Gegendruck ist, gegen die Ventile wirkt. Weil derartige Gegendrücke einer Kraftmaschinendrehzahl (z. B. Pumpendrehzahl), einer Strömungssteuerung und insbesondere den Ventilöffnungs-Zeitsteuerungen entsprechen können, können sie gemäß der Pumpendrehzahl vonstatten gehen.
In einigen Beispielen können die Ventile 412 teilweise ringförmig mit einer hohlen Bohrung durch ihre Mitten sein, deren Durchmesser groß genug sind, um die Gleitbewegung eines entsprechenden Abschnitts ihrer zugeordneten Wachsmotoren 402 durch sie hindurch zu ermöglichen, aber klein genug sind, um es zu ermöglichen, dass ihre entsprechenden Ansätze 410 gegen ihre Unterseiten eingreifen und mit einer ausreichenden Ausübung einer Kraft die Ventile nach oben antreiben. Es kann ein geeigneter Mechanismus enthalten sein, um diese selektive Einschränkung und Gleitbewegung der Ventile 412 zu fördern, wie z. B. eine Buchse, die an der Bohrung (z. B. der Innenfläche der Bohrung) befestigt ist.
Wie bei dem Wachsmotor 302 können die Wachsmotoren 402 durch das Umsetzen von Wärmeenergie in mechanische Energie eine Längsbewegung entlang ihrer jeweiligen Längsachsen 408 erfahren. Spezifisch können die Materialzusammensetzungen der Wachsmotoren 402 ein oder mehrere Wachse enthalten, deren Volumina sich als eine Funktion der Temperatur ändern. In einigen Beispielen kann eine einzige Wachsmischung aus zwei oder mehr Wachsen bereitgestellt sein, so dass sich das Volumen der Gesamt-Wachsmischung als eine Funktion der Temperatur ändert. Folglich kann der Empfang von Wärmeenergie in dem Kühlmittel, das unmittelbar an den (z. B. über den) Wachsmotoren 402 strömt, (z. B. das von der Kraftmaschine 20 nach 2 ausgestoßene erwärmte Kühlmittel) eine Änderung des Volumens des einen oder der mehreren Wachse des Wachsmotors verursachen, was zur Längsbewegung des Wachsmotors führt. Insbesondere kann eine Zunahme des Volumens der Wachsmotoren 402 einen Vorschub entlang ihrer jeweiligen Längsachsen 408 nach oben verursachen. In dieser Weise kann der Thermostat 400 die Kühlmittelströmung durch seine Kanäle als eine Funktion der Temperatur des Kühlmittels, das durch den Thermostat strömt, selbst regeln.
In einigen Ausführungsformen können die Wachsmotoren 402A und 402B jeweilige Stäbe 416A und 416B enthalten, die ein oder mehrere Nichtwachsmaterialien (z. B. ein oder mehrere Metalle) umfassen und die entlang der Längsachsen 408A bzw. 408B positioniert sind und sich in wenigstens einem Abschnitt der Höhe ihres zugeordneten Wachsmotors (z. B. von der Basis des Motors bis zu einem Bereich unmittelbar an den Ansätzen 410B und 410C) erstrecken. Ein Abschnitt jedes Wachsmotors 402, der seinen zugeordneten Stab 416 umgibt – z. B. ein Körper 418A, der in einigen Beispielen die Gesamtheit des Wachsmotors sein kann, die den Stab umgibt – kann ein oder mehrere Wachse umfassen, deren Ausdehnung oder Kontraktion mit dem Stab zusammenwirkt, um eine Längsbewegung auf den Wachsmotor zu übertragen. In einigen Implementierungen kann eine ringförmige Komponente (z. B. eine Buchse) die Stäbe 416 konzentrisch umgeben, um eine Gleitbewegung der zugeordneten Körper um den Stab zu ermöglichen.
Wie oben beschrieben worden ist, kann die Materialzusammensetzung der Wachsmotoren 402 (z. B. ihrer Körper) ein oder mehrere Wachse enthalten. In einigen Ausführungsformen können ein oder mehrerer Wachse in den Wachsmotoren 402 enthalten sein, deren Materialeigenschaften so gewählt sind, dass die gewünschten Übereinstimmungen zwischen den Änderungen des Wachsvolumens, den longitudinalen Positionen und den Kühlmitteltemperaturen erreicht sind. Spezifisch können das eine oder die mehreren Wachse so gewählt sein, dass die Wachsmotoren 402 beginnen, eine Längsbewegung zu erfahren, wenn das Kühlmittel mit einer speziellen Temperatur über den Wachsmotor strömt. In dieser Weise können die Kühlmitteltemperatur und die Materialeigenschaften des einen oder der mehreren Wachse in den Wachsmotoren 402 zusammenwirken, um die Selbstregelung der Kühlmittelströmung durch die Wachsmotoren zu ermöglichen. Das eine oder die mehreren Wachse können außerdem so gewählt sein, dass sich eine Sollmaß der Längsbewegung der Wachsmotoren 402 ergibt, wenn Temperaturänderungen in dem Kühlmittel, das über die Wachsmotoren strömt, auftreten – das eine oder die mehreren Wachse können z. B. im Hinblick auf ein Sollmaß der Bewegung in Strecke pro Grad der Temperaturänderung (z. B. mm/°C) gewählt sein. Die Änderungen der longitudinalen Position der Wachsmotoren 402 können sich in einigen Beispielen aus der Ausdehnung des Volumens des einen oder der mehreren Wachse ergeben; diese Volumenänderungen können von Phasenänderungen des einen oder der mehreren Wachse (z. B. einem Phasenübergang von fest zu flüssig) begleitet sein oder nicht. Entsprechend können die Temperaturänderungen in dem Kühlmittel, das über die Wachsmotoren 402 strömt, kontinuierliche Änderungen der longitudinalen Position des Wachsmotors verursachen, die die kontinuierliche Anordnung des Wachsmotors und folglich die kontinuierliche Steuerung der Kühlmittelströmung fördern. Es wird außerdem erkannt, dass die Wachsmotoren 402 eine kontinuierliche Längsbewegung erfahren können, wenn sich die Kühlmitteltemperaturen ändern. Als solche können eine erste, eine zweite, eine dritte, eine vierte und eine fünfte Wachsmotor-Position jeweilige Bereiche der longitudinalen Positionen der Wachsmotoren 402 enthalten. In jedem jeweiligen Bereich können die Wachsmotoren jedoch die entsprechende Konfiguration (z. B. die entsprechenden Anordnungen) der Ventilanordnung aufrechterhalten. Folglich können sich die erste, die zweite, die dritte, die vierte und die fünfte Wachsmotor-Position auf ihre entsprechenden Konfigurationen der Ventilanordnung beziehen.
Die Wachsmotoren 402A und 402B können ein oder mehrere der gleichen Wachse enthalten; in einigen Beispielen können die Wachsmotoren die gleichen Wachse enthalten. In anderen Ausführungsformen können die Wachsmotoren 402A und 402B verschiedene Wachse enthalten, was es ermöglichen kann, dass jeder Wachsmotor andere Ausdehnungseigenschaften bei anderen Kühlmitteltemperaturen aufweist.
4A zeigt insbesondere die Wachsmotoren 402 in einer ersten (longitudinalen) Position. "Longitudinale Position", wie sie hier verwendet wird, wenn auf die Wachsmotoren 402 des Thermostats 400 Bezug genommen wird, kann eine räumliche Konfiguration beider Wachsmotoren 402A und 402B bezeichnen. Für eine gegebene longitudinale Position, die verwendet wird, um auf die Wachsmotoren 402A und 402B zusammen Bezug zu nehmen, können die Wachsmotoren 402A und 402B verschiedene einzelne longitudinale Positionen annehmen (z. B. kann sich die longitudinale Position des Wachsmotors 402A, wie sie entlang der Längsachse 408A gemessen wird, von der longitudinalen Position des Wachsmotors 402B, wie sie entlang derselben Längsachse 408A gemessen wird, unterscheiden). An der ersten Position befinden sich alle Ventile 412A, 412B und 412C an ihren vollständig geschlossenen Positionen und mit ihren jeweiligen Ventilsitzen (den Sitzen 414A, 414B und 414C) in Kontakt. Das Kühlmittel als solches strömt zwischen dem zweiten Einlasskanal 404B und dem zweiten Auslasskanal 406B (eine erste Kühlmittelströmung, die durch den Pfeil 420A repräsentiert ist) und nicht zwischen den anderen Kanälen. In 1 kann die erste Position es dem Kühlmittel erlauben, z. B. zwischen dem Kopfeinlass 8A und dem Komponentenauslass 9B und folglich zwischen dem Zylinderkopf 2A und der Komponentenleitung 12 zu strömen, wobei in diesem Fall das von dem Zylinderkopf ausgestoßene erwärmte Kühlmittel den Komponenten, die entlang der Komponentenleitung positioniert sind, zugeführt werden kann. Die Wachsmotoren 402 können für einen ersten Bereich der Kühlmitteltemperaturen bis zu einer ersten Schwellen-Kühlmitteltemperatur die erste Position annehmen. Der erste Bereich der Kühlmitteltemperaturen kann relativ niedrige Temperaturen einschließlich jener, die z. B. einem Kaltstart der Kraftmaschine zugeordnet sind, enthalten. In einigen Beispielen können die Oberteile (z. B. die Abschnitte am weitesten rechts in 4A) der Wachsmotoren 402 an der ersten Position bündig sein – wie z. B. entlang einer Achse gemessen wird, die zu den Längsachsen 408 senkrecht ist.
4B zeigt die Wachsmotoren 402 an einer zweiten Position, an der der Wachsmotor 402A bezüglich der ersten Position und bezüglich des Wachsmotors 402B weiter entlang der Längsachse 408A vorgeschoben ist. An der zweiten Position bleiben das zweite und das dritte Ventil 412B und 412C an ihren vollständig geschlossenen Positionen, während das erste Ventil 412A eine teilweise offene Position angenommen hat, wobei es von dem Kontakt mit seinen zugeordneten Ventilsitz 414A gelöst ist. Im Ergebnis strömt das Kühlmittel zusätzlich zu der Kühlmittelströmung zwischen dem zweiten Einlasskanal 404B und dem zweiten Auslasskanal zwischen dem ersten Einlasskanal 404A und dem zweiten Auslasskanal 406B (eine zweite Kühlmittelströmung, die durch den Pfeil 420B repräsentiert ist) und nicht zwischen den anderen Kanälen. In 1 kann die zweite Position z. B. eine Kühlmittelströmung zwischen dem Blockeinlass 8B und dem Komponentenauslass 9B und folglich zwischen dem Kraftmaschinenblock 2B und der Komponentenleitung 12 ermöglichen, wobei in diesem Fall das von dem Kraftmaschinenblock ausgestoßene erwärmte Kühlmittel den Komponenten, die entlang der Komponentenleitung positioniert sind, zugeführt werden kann. Die Übertragungsrate der Wärmeenergie zu derartigen Komponenten kann größer sein, wenn sich die Wachsmotoren 402 an der zweiten Position befinden, als wenn sie sich an der ersten Position befinden, wobei in einigen Szenarios die Wärmeübertragung aus dem Kraftmaschinenblock 2B an der zweiten Position bezüglich der ersten Position größer sein kann, was das Aufrechterhalten der Blocktemperatur unter einer Schwellentemperatur unterstützen kann. Die Wachsmotoren 402 können die zweite Position für einen zweiten Bereich der Kühlmitteltemperaturen bis zu einer zweiten Schwellen-Kühlmitteltemperatur annehmen. Der zweite Bereich der Kühlmitteltemperaturen kann größer als der erste Bereich der Kühlmitteltemperaturen sein. Der Thermostat 400 kann geeignete Komponenten, die in den 4A–E nicht gezeigt sind, enthalten, um die bidirektionale Bewegung der Wachsmotoren 402 entlang ihren jeweiligen Längsachsen 408 und insbesondere eine derartige Bewegung in die und aus den nach links gerichteten Oberflächen, von denen sie sich erstrecken, zu unterstützen.
4C zeigt die Wachsmotoren 402 an einer dritten Position, an der der Wachsmotor 402A bezüglich der zweiten Position und bezüglich des Wachsmotors 402B weiter entlang der Längsachse 408A vorgeschoben ist. An der dritten Position bleibt das dritte Ventil 412C an seiner vollständig geschlossenen Position, während das zweite Ventil 412B eine wenigstens teilweise offene Position angenommen hat, wobei es sich von dem Kontakt mit seinen zugeordneten Ventilsitz 414B gelöst hat. Im Ergebnis strömt das Kühlmittel zusätzlich zu der Kühlmittelströmung zwischen dem zweiten Einlasskanal 404B und dem zweiten Auslasskanal und zwischen dem ersten Einlasskanal 404A und dem zweiten Auslasskanal zwischen dem zweiten Einlasskanal 404B und dem dritten Auslasskanal 406C (eine dritte Kühlmittelströmung, die durch den Pfeil 420C repräsentiert ist). An der dritten Position strömt das Kühlmittel zwischen diesen Kanälen und nicht zwischen den anderen Kanälen. In 1 kann die dritte Position eine Kühlmittelströmung z. B. zwischen dem Kopfeinlass 8A und dem Umgehungsauslass 9C und folglich zwischen dem Zylinderkopf 2A und der Umgehungsleitung 11 ermöglichen, wobei in diesem Fall bezüglich der ersten und der zweiten Position eine größere Menge ungekühlten Kühlmittels zurück zur Kraftmaschine 2 umgeleitet werden kann. Die Wachsmotoren 402 können die dritte Position für einen dritten Bereich der Kühlmitteltemperaturen bis zu einer dritten Schwellen-Kühlmitteltemperatur annehmen. Der dritte Bereich der Kühlmitteltemperaturen kann größer als der zweite Bereich der Kühlmitteltemperaturen sein. An der dritten Position hat bezüglich der zweiten Position der Zwischenraum zwischen dem ersten Ansatz 410A und der nach links gerichteten Oberfläche des ersten Einlasskanals 404A zugenommen.
4D zeigt die Wachsmotoren 402 an einer vierten Position, an der sich der Wachsmotor 402A an derselben Position befindet, an der er sich befunden hat, als sich die Wachsmotoren an der dritten Position befanden, und an der der Wachsmotor 402B bezüglich der dritten Position entlang der Längsachse 408B weiter vorgeschoben ist. An der vierten Position ist das dritte Ventil 412C bezüglich der dritten Position weiter entlang der Längsachse 408B vorgeschoben, wobei es sich weg von dem Ventilsitz 414C bewegt hat und eine wenigstens teilweise offene (z. B. vollständig offene) Position angenommen hat. Das erste und das zweite Ventil 412A und 412B bleiben an ihren jeweiligen Positionen (z. B. wenigstens teilweise offenen Positionen), an denen sie sich befunden haben, als sich die Wachsmotoren 402 an der dritten Position befunden haben, obwohl in anderen Beispielen sich eine oder beide dieser Positionen ändern können, wenn der Übergang von der dritten Position zu der vierten Position ausgeführt wird. Im Ergebnis einer derartigen Ventilanordnung strömt das Kühlmittel in den ersten Auslasskanal 406D (eine vierte Kühlmittelströmung, die durch den Pfeil 420D repräsentiert ist). Wie in 4D gezeigt ist, kann die Quelle dieser Kühlmittelströmung in den ersten Auslasskanal 406D eine oder mehrere der durch 420A, 420B und 420C repräsentierten Kühlmittelströmungen sein. Diese Kühlmittelströmung geschieht zusätzlich zu der Kühlmittelströmung zwischen dem ersten Einlasskanal 404A und dem zweiten Auslasskanal 406B, dem zweiten Einlasskanal 404B und dem zweiten Auslasskanal, dem zweiten Einlasskanal und dem dritten Auslasskanal 406C und dem ersten Einlasskanal und dem zweiten Einlasskanal, die durch einen Pfeil 420E repräsentiert ist. Folglich stoßen in der vierten Position alle Einlasskanäle des Thermostats 400 Kühlmittel aus, während alle Auslasskanäle Kühlmittel empfangen. In 1 kann die vierte Position z. B. eine Kühlmittelströmung aus dem Kühlerauslass 9A und folglich zum Kühler 17 ermöglichen. An der vierten Position kann der Anteil des Kühlmittels, der durch die Einlasskanäle des Thermostats 400 empfangen wird, (z. B. das Kühlmittel, das durch den ersten Einlasskanal 404A empfangen wird), über einen Kühler gekühlt werden, während ein anderer Anteil des Kühlmittels (z. B. das durch den zweiten Einlasskanal 404B empfangene Kühlmittel) um den Kühler umgeleitet und nicht gekühlt werden kann. Der Thermostat 400 kann, wenn er sich an der vierten Position befindet, die Zufuhr einer Mischung aus gekühltem und ungekühltem Kühlmittel zur Kraftmaschine 2 (1) fördern. Die Wachsmotoren 402 können die vierte Position für einen vierten Bereich der Kühlmitteltemperaturen bis zu einer vierten Schwellen-Kühlmitteltemperatur annehmen. Der vierte Bereich der Kühlmitteltemperaturen kann größer als der dritte Bereich der Kühlmitteltemperaturen sein. An der vierten Position hat bezüglich der dritten Position der Zwischenraum zwischen dem ersten Ansatz 410A und der nach links gerichteten Oberfläche des ersten Einlasskanals 404A zugenommen.
4E zeigt die Wachsmotoren 402 an einer fünften Position, an der beide Wachsmotoren 402A und 402B bezüglich der vierten Position entlang der Längsachsen 408A bzw. 408B weiter vorgeschoben sind. In dem dargestellten Beispiel hat der Wachsmotor 402A eine größere Längsbewegung als der Wachsmotor 402B erfahren. Als solche sind an der fünften Position bezüglich der vierten Position alle Ventile 412 weiter entlang ihrer jeweiligen Längsachsen 408 vorgeschoben. Spezifisch haben sich das erste und das dritte Ventil 412A und 412C von ihren jeweiligen zugeordneten Ventilsitzen 414 wegbewegt und relativ offenere (z. B. vollständig offene) Positionen angenommen. Umgekehrt ist das zweite Ventil 412B mit dem Ventilsitz 414D in Kontakt gelangt, der sich relativ rechts vom Ventilsitz 414B befindet, und hat eine vollständig geschlossene Position angenommen. Im Ergebnis einer derartigen Ventilanordnung endet die Kühlmittelströmung in den dritten Auslasskanal 406C; in 1 kann folglich die Kühlmittelströmung aus dem Umgehungsauslass 9C und in die Umgehungsleitung 11 enden, was die Kühlmittelströmung durch den Kühlerauslass 9A und den Kühler 17 maximiert und folglich die Kühlung des Kühlmittels maximiert. Die Kühlmittelströmung besteht jedoch zwischen dem ersten Einlasskanal 404A und dem zweiten Auslasskanal 406B, dem zweiten Einlasskanal 404B und dem zweiten Auslasskanal und in den ersten Auslasskanal 406A weiter. In dieser Weise ermöglichen es die Wachsmotoren 402 dem Thermostat 400, die Kühlung durch den Kühler in Reaktion auf relativ hohe Kühlmitteltemperaturen automatisch zu maximieren, da diese Temperaturen, wenn sie mit den Wachsmotoren thermisch in Verbindung stehen, eine Volumenänderung der Wachsmotoren verursachen, die ihre Anordnung an der fünften Position antreiben, wo die Kühlung maximiert sein kann. Die Wachsmotoren 402 können die fünfte Position für einen fünften Bereich der Kühlmitteltemperaturen annehmen, der eine maximale Kühlmitteltemperatur enthalten kann. Der fünfte Bereich der Kühlmitteltemperaturen kann größer als der vierte Bereich der Kühlmitteltemperaturen sein. An der fünften Position kann der Zwischenraum zwischen dem ersten Ansatz 410A und der nach links gerichteten Oberfläche des ersten Einlasskanals 404A maximiert sein.
An dem Thermostat 400 können verschiedene Modifikationen ausgeführt werden, ohne vom Schutzumfang dieser Offenbarung abzuweichen. In dem Thermostat 400 können z. B. Vorbelastungen (z. B. Federn) enthalten sein, um einen oder beide der Wachsmotoren 402A und 402B an jeweiligen Sollpositionen vorzubelasten – z. B. jene, die der ersten gemeinsamen Position entsprechen. Die durch die Vorbelastung bereitgestellte Kraft kann so gewählt sein, dass die anderen Positionen (die zweite, die dritte, die vierte und die fünfte Position) erreicht werden, wenn eine ausreichende Kraft, die durch die Wachsausdehnung erzeugt wird, die der Vorbelastungskraft (alternativ oder zusätzlich zu dem durch die Pumpe 19 erzeugten Druck) entgegenwirkt. Ferner können die Kühlmittelströmungen des Thermostats 400 an den fünf Positionen, die in den 4A–E gezeigt sind, modifiziert werden, ohne vom Schutzumfang dieser Offenbarung abzuweichen; der Thermostat kann so konfiguriert sein, dass eine Kühlmittelströmung zwischen praktisch jedem Paar von Einlass- und Auslasskanälen an jeder Position hergestellt ist. Im Allgemeinen können die hier beschriebenen Herangehensweisen für einen Wachsmotor-Thermostat gelten, der konfiguriert ist, die Kühlmittelströmung zwischen wenigstens zwei Kanälen zu vermitteln. Außerdem können die Anzahl und die geometrische Anordnung der Einlass- und Auslasskanäle modifiziert werden, wobei begleitende Änderungen an den anderen Elementen des Thermostats 400 möglich sind (z. B. Änderungen an der Anordnung der Ventile, der Ventilsitze, der Ansätze usw.). Der Thermostat 400 veranschaulicht im Allgemeinen außerdem die Konfiguration und den Betrieb der Thermostate, die zwei oder mehr Wachsmotoren verwenden; die Thermostate als solche, die drei oder mehr Wachsmotoren verwenden, befinden sich innerhalb des Schutzumfangs dieser Offenbarung. Während dargestellt ist, dass die Wachsmotoren 402 eine Längsbewegung entlang der Längsachsen 408 durchlaufen, können die Wachsmotoren alternative oder zusätzliche Bewegungstypen durchlaufen; die Wachsmotoren können z. B. eine Längsbewegung erreichen, indem sie eine Drehbewegung in der Weise eines Gewindes durchlaufen, wenn sich das Wachs ausdehnt (die Wachse ausdehnen). Außerdem können sich die fünf Bereiche der Kühlmitteltemperaturen, die ihren jeweiligen fünf Wachsmotor-Positionen zugeordnet sind, überlappen oder nicht überlappen.
In einigen Beispielen können die Wachsmotoren 402 immer wenigstens teilweise in das Kühlmittel, das über die Wachsmotoren strömt, eingetaucht sein – z. B. das Kühlmittel von wenigstens dem Zylinderkopf 2A (2). Als solche kann die Selbstregelung der Kühlmittelströmung unter den Kanälen der Wachsmotoren 402 ohne eine elektronische Steuerung der Wachsmotoren oder ihrer Ventile ermöglicht werden. Andere hier beschriebene Funktionen, wie z. B. das Ermöglichen der Kühlmittelströmung vom Kraftmaschinenblock 2B später als das Ermöglichen der Kühlmittelströmung vom Zylinderkopf 2A und das Ermöglichen der Umgehungs-Kühlmittelströmung bei relativ erhöhten Kühlmitteltemperaturen werden außerdem in einer selbstgeregelten Weise ohne elektronische Steuerung bereitgestellt.
5 zeigt eine graphische Darstellung 500 der Kühlmittelströmung durch verschiedene Kanäle in einem Thermostat, der wenigstens einen Wachsmotor verwendet. Die graphische Darstellung 500 veranschaulicht insbesondere die Kühlmittelströmung zwischen fünf Kanälen in dem Thermostat – spezifisch zwei Einlasskanälen und drei Auslasskanälen, als eine Funktion der Temperatur und des Kühlmittels, das durch den Thermostat strömt. Die graphische Darstellung 500 kann jedoch den gleichen Typ der Kühlmittelströmung für andere unabhängige Variable zeigen; wie z. B. den Kühlmitteldruck. Der in der graphischen Darstellung 5 dargestellte Thermostat kann z. B. der Thermostat 7, 300 oder 400 sein. Außerdem kann eine Übereinstimmung zwischen den in der graphischen Darstellung 5 dargestellten fünf Einlasskanälen und jenen der Thermostate 300 und/oder 400 vorhanden sein; der erste Einlasskanal kann der erste Einlasskanal 304A oder 404A sein, der zweite Einlasskanal kann der zweite Einlasskanal 304B oder 404B sein, der erste Auslasskanal kann der erste Auslasskanal 306A oder 406A sein, der zweite Auslasskanal kann der zweite Auslasskanal 306B oder 406B sein und der dritte Auslasskanal kann der dritte Auslasskanal 306C oder 406C sein.
Wie in 5 gezeigt ist, wird die Kühlmittelströmung überall in dem veranschaulichten Bereich der Kühlmitteltemperaturen von dem zweiten Einlasskanal ständig empfangen und von dem zweiten Auslasskanal ständig ausgestoßen. Beginnend bei der ersten Schwellentemperatur (des Kühlmittels) und für Kühlmitteltemperaturen über der ersten Schwellentemperatur wird das Kühlmittel von dem ersten Einlasskanal empfangen. Zwischen der zweiten Schwellentemperatur und der vierten Schwellentemperatur wird die Kühlmittelströmung von dem dritten Auslasskanal ausgestoßen. Unter der zweiten Schwellentemperatur und über der vierten Schwellentemperatur wird jedoch kein Kühlmittel von dem dritten Auslasskanal ausgestoßen. Schließlich wird beginnend bei der dritten Schwellentemperatur und für die Kühlmitteltemperaturen darüber das Kühlmittel von dem ersten Auslasskanal ausgestoßen.
Es wird erkannt, dass die graphische Darstellung 500 als ein Beispiel bereitgestellt ist und nicht vorgesehen ist, einschränkend zu sein. Es wird erkannt, dass für einen oder mehr der drei Auslasskanäle die Kühlmittelströmung, die sie empfangen, von einem einzigen Einlasskanal stammen kann oder ein Gemisch des von beiden Einlasskanälen empfangenen Kühlmittels sein kann. Ferner kann die in 5 dargestellte Kühlmittelströmung durch andere Faktoren, wie z. B. den Entwurf des Ventils und des Ventilsitzes, beeinflusst sein.
Wie gezeigt und beschrieben worden ist, können die Wachsmotoren 302, 402A und 402B verwendet werden, um die Kühlmittelströmung zwischen zwei oder mehr Kanälen und folglich zwischen zwei oder mehr Kraftmaschinenkomponenten selbst zu regeln. Die Wachsmotoren können z. B. verwendet werden, um den Empfang (und die folgende Verteilung) des Kühlmittels von einem Zylinderkopf und einem Kraftmaschinenblock ohne elektronische Steuerung selbst zu regeln, was die Kosten und die Komplexität verringern kann. Ferner wird die Wachserwärmung (und folglich die sich ergebende Wachsmotorbewegung) erreicht, indem das Wachs in thermischer Verbindung mit den Kühlmittel angeordnet wird, im Gegensatz zu anderen Herangehensweise, in denen das Wachs elektrisch erwärmt wird.
Es sei angegeben, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Konfigurationen des Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystems verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sein. Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere aus irgendeiner Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie z. B. ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, repräsentieren. Als solche können die veranschaulichten verschiedenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge ausgeführt werden, parallel ausgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern sie ist für die Leichtigkeit der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Operationen und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der verwendeten besonderen Strategie wiederholt ausgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen Code graphisch darstellen, der in den nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Kraftmaschinen-Steuersystem zu programmieren ist.
Es ist klar, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Art sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinn zu betrachten sind, weil zahlreiche Variationen möglich sind. Die obige Technik kann z. B. auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, Boxer-4- und andere Kraftmaschinentypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthält alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und anderen Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart sind.
Die folgenden Ansprüche legen bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders dar, die als neuartig und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf "ein" Element oder "ein erstes" Element oder dessen Äquivalent beziehen. Derartige Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente enthalten und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Weitere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Darstellung neuer Ansprüche in dieser oder einer in Beziehung stehenden Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche, ob ihr Umfang umfassender als der, enger als der oder gleich dem Umfang der ursprünglichen Ansprüche ist oder vom Umfang der ursprünglichen Ansprüche verschieden ist, werden außerdem als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.

Claims

Thermostat, der Folgendes umfasst: wenigstens einen Wachsmotor, der die Kühlmittelströmung zwischen zwei Einlasskanälen und drei Auslasskanälen als eine Funktion der longitudinalen Position vermittelt, wobei die longitudinale Position in Reaktion auf die Änderungen der Kühlmitteltemperatur variiert.
Thermostat nach Anspruch 1, wobei der wenigstens eine Wachsmotor wenigstens ein Wachs umfasst, dessen Volumen sich in Reaktion auf die Änderungen der Kühlmitteltemperatur ändert, wobei die Volumenänderungen die Variation der longitudinalen Position verursachen.
Thermostat nach Anspruch 1 oder 2, wobei an einer ersten longitudinalen Position der wenigstens eine Wachsmotor eine Kühlmittelströmung zwischen einem zweiten Einlasskanal und einem zweiten Auslasskanal ermöglicht, wobei der zweite Einlasskanal mit einem Zylinderkopf in Fluidverbindung steht und der zweite Auslasskanal mit einer Komponentenleitung, die einen Heizkörper enthält, in Fluidverbindung steht.
Thermostat nach Anspruch 3, wobei an einer zweiten longitudinalen Position der wenigstens eine Wachsmotor zusätzlich zu der Kühlmittelströmung zwischen dem zweiten Einlasskanal und dem zweiten Auslasskanal eine Kühlmittelströmung zwischen einem ersten Einlasskanal und dem zweiten Auslasskanal ermöglicht, wobei der erste Einlasskanal mit einem Kraftmaschinenblock in Fluidverbindung steht.
Thermostat nach Anspruch 4, wobei an einer dritten longitudinalen Position der wenigstens eine Wachsmotor zusätzlich zu der Kühlmittelströmung zwischen dem ersten Einlasskanal und dem zweiten Auslasskanal und der Kühlmittelströmung zwischen dem zweiten Einlasskanal und dem zweiten Auslasskanal eine Kühlmittelströmung zwischen dem zweiten Einlasskanal und einem dritten Auslasskanal ermöglicht, wobei der dritte Auslasskanal mit einer Umgehungsleitung in Fluidverbindung steht, die es ermöglicht, dass das von einer Kraftmaschine ausgestoßene erwärmte Kühlmittel zurück zur Kraftmaschine geleitet wird, ohne gekühlt zu werden.
Thermostat nach Anspruch 5, wobei an einer vierten longitudinalen Position der wenigstens eine Wachsmotor zusätzlich zu der Kühlmittelströmung zwischen dem ersten Einlasskanal und dem zweiten Auslasskanal, der Kühlmittelströmung zwischen dem zweiten Einlasskanal und dem zweiten Auslasskanal und der Kühlmittelströmung zwischen dem zweiten Einlasskanal und dem dritten Auslasskanal eine Kühlmittelströmung zwischen dem ersten Einlasskanal und einem ersten Auslasskanal ermöglicht, wobei der erste Auslasskanal mit einem Kühler in Fluidverbindung steht.
Thermostat nach Anspruch 6, wobei an einer fünften longitudinalen Position der wenigstens eine Wachsmotor die Kühlmittelströmung zwischen dem zweiten Einlasskanal und dem dritten Auslasskanal beendet, aber die Kühlmittelströmung zwischen dem ersten Einlasskanal und dem ersten Auslasskanal, die Kühlmittelströmung zwischen dem ersten Einlasskanal und dem zweiten Auslasskanal und die Kühlmittelströmung zwischen dem zweiten Einlasskanal und dem zweiten Auslasskanal weiterhin ermöglicht.
Thermostat nach Anspruch 1, wobei der wenigstens eine Wachsmotor einen ersten Wachsmotor und einen zweiten Wachsmotor enthält, die gemeinsam eine Kühlmittelströmung zwischen den zwei Einlasskanälen und den drei Auslasskanälen als eine Funktion der jeweiligen longitudinalen Positionen vermitteln.
Thermostat nach Anspruch 8, wobei der erste Wachsmotor ein erstes Ventil, das steuert, ob das Kühlmittel von einem ersten Einlasskanal empfangen wird, und ein zweites Ventil, das steuert, ob das Kühlmittel in einen dritten Auslasskanal ausgestoßen wird, enthält, wobei der erste Einlasskanal mit einem Kraftmaschinenblock in Fluidverbindung steht und der dritte Auslasskanal mit einer Umgehungsleitung, die es ermöglicht, dass das von einer Kraftmaschine ausgestoßene erwärmte Kühlmittel zurück zur Kraftmaschine geleitet wird, ohne gekühlt zu werden, in Fluidverbindung steht.
Thermostat nach Anspruch 8 oder 9, wobei der zweite Wachsmotor ein drittes Ventil enthält, das steuert, ob das Kühlmittel in einen ersten Auslasskanal ausgestoßen wird, der mit einem Kühler in Fluidverbindung steht.
Thermostat nach einem der Ansprüche 8 bis 10 wobei, wenn sich der erste und der zweite Wachsmotor gemeinsam an einer ersten longitudinalen Position befinden, das Kühlmittel von einem zweiten Einlasskanal zu einem zweiten Auslasskanal strömt, wobei der zweite Einlasskanal mit einem Zylinderkopf in Fluidverbindung steht und der zweite Auslasskanal mit einer Komponentenleitung, die einen Heizkörper enthält, in Fluidverbindung steht.
Thermostat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich ein Wachskörper des wenigstens einen Wachsmotors mit einem Kühlmittel, das von wenigstens einem der beiden Einlasskanäle strömt, ungeachtet der longitudinalen Position in physischem Kontakt befindet.
Thermostat, der Folgendes umfasst: wenigstens einen Wachsmotor, der die Verteilung eines Kraftmaschinenkühlmittels zu mehreren Kühlmittelleitungen als eine Funktion einer Kühlmitteltemperatur steuert, wobei: in einem ersten Bereich der Kühlmitteltemperaturen der wenigstens eine Wachsmotor eine erste Kühlmittelströmung zwischen einem Zylinderkopf und einer Komponentenleitung ermöglicht, in einem zweiten Bereich der Kühlmitteltemperaturen, der größer als der erste Bereich ist, der wenigstens eine Wachsmotor zusätzlich zu der ersten Kühlmittelströmung eine zweite Kühlmittelströmung von einem Kraftmaschinenblock ermöglicht, in einem dritten Bereich der Kühlmitteltemperaturen, der größer als der zweite Bereich ist, der wenigstens eine Wachsmotor zusätzlich zu der ersten und der zweiten Kühlmittelströmung eine dritte Kühlmittelströmung zwischen dem Zylinderkopf und einer Umgehungsleitung ermöglicht, in einem vierten Bereich der Kühlmitteltemperaturen, der größer als der dritte Bereich ist, der wenigstens eine Wachsmotor zusätzlich zu der ersten, der zweiten und der dritten Kühlmittelströmung eine vierte Kühlmittelströmung in einen Kühler ermöglicht, und in einem fünften Bereich der Kühlmitteltemperaturen, der größer als der vierte Bereich ist, der wenigstens eine Wachsmotor die dritte Kühlmittelströmung beendet.
Thermostat nach Anspruch 13, wobei der erste Bereich der Kühlmitteltemperaturen eine Kaltstarttemperatur der Kraftmaschine enthält.
Thermostat nach Anspruch 13 oder 14, wobei der fünfte Bereich der Kühlmitteltemperaturen eine maximale Kühlmitteltemperatur enthält.
Thermostat, der folgendes umfasst: eine Ventilanordnung, die durch wenigstens einen Wachsmotor angetrieben ist, wobei die Ventilanordnung die Kühlmittelströmung zwischen zwei Einlasskanälen und drei Auslasskanälen als eine Funktion der longitudinalen Position vermittelt, wobei die longitudinale Position in Reaktion auf die Änderungen der Kühlmitteltemperatur variiert.
Thermostat nach Anspruch 16, wobei die Ventilanordnung an einer ersten longitudinalen Position eine Kühlmittelströmung zwischen einem zweiten Einlasskanal und einem zweiten Auslasskanal ermöglicht, wobei der zweite Einlasskanal mit einem Zylinderkopf in Fluidverbindung steht und der zweite Auslasskanal mit einer Komponentenleitung, die einen Heizkörper enthält, in Fluidverbindung steht.
Thermostat nach Anspruch 17, wobei die Ventilanordnung an einer zweiten longitudinalen Position zusätzlich zu der Kühlmittelströmung zwischen dem zweiten Einlasskanal und dem zweiten Auslasskanal eine Kühlmittelströmung zwischen einem ersten Einlasskanal und dem zweiten Auslasskanal ermöglicht, wobei der erste Einlasskanal mit einem Kraftmaschinenblock in Fluidverbindung steht.
Thermostat nach Anspruch 18, wobei die Ventilanordnung an einer dritten longitudinalen Position zusätzlich zu der Kühlmittelströmung zwischen dem ersten Einlasskanal und dem zweiten Auslasskanal und der Kühlmittelströmung zwischen dem zweiten Einlasskanal und dem zweiten Auslasskanal eine Kühlmittelströmung zwischen dem zweiten Einlasskanal und einem dritten Auslasskanal ermöglicht, wobei der dritte Auslasskanal mit einer Umgehungsleitung, die es ermöglicht, dass das von einer Kraftmaschine ausgestoßene erwärmte Kühlmittel zurück zu der Kraftmaschine geleitet wird, ohne gekühlt zu werden, in Fluidverbindung steht.
Thermostat nach Anspruch 19, wobei die Ventilanordnung an einer vierten longitudinalen Position eine Kühlmittelströmung zwischen beiden Einlasskanälen und den drei Auslasskanälen ermöglicht, und wobei die Ventilanordnung an der fünften longitudinalen Position die Kühlmittelströmung zwischen den beiden Einlasskanälen und dem dritten Auslasskanal beendet, aber die Kühlmittelströmung zwischen den beiden Einlasskanälen und dem ersten Auslasskanal und die Kühlmittelströmung zwischen den beiden Einlasskanälen und dem zweiten Auslasskanal weiterhin ermöglicht.