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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2014-0150107 , die am 31. Oktober 2014 beim Korean Intellectual Property Office eingereicht worden ist, wobei deren Inhalt hierin gänzlich durch Bezugnahme aufgenommen wird.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ventilsteuersystem für ein Kühlmittel und insbesondere auf ein Ventilsteuersystem für ein Kühlmittel, welches eine Kühlmittelströmung eines Motorkühlsystems steuert.
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HINTERGRUND
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Ein Motor dreht eine Kurbelwelle durch Leistung, die durch Verbrennung eines Kraftstoffs erzeugt wird, und gibt Wärmeenergie durch eine Kühlmittelleitung ab. Ein Kühlmittel absorbiert die Wärmeenergie während es durch die Kühlmittelleitung mit einem Motor, einem Heizelement und einem Kühler ("radiator") zirkuliert, und gibt die absorbierte Wärmeenergie nach außen ab.
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Wenn eine Kühlmitteltemperatur des Motors niedrig ist, nehmen eine Viskosität von Öl und eine Reibungskraft zu. Im Ergebnis besteht eine Tendenz, dass der Kraftstoffverbrauch zunimmt, eine Abgastemperatur langsam zunimmt, eine Aktivierungszeitdauer eines Katalysators zunimmt, und eine Qualität des Abgases kann sich verschlechtern. Ferner kann eine Zeitdauer, während welcher eine Funktion des Heizelements normalisiert ist, zunehmen.
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Im Allgemeinen wird häufig eine unter Druck gesetzte Kühlmittelleitung eingesetzt, weil die unter Druck gesetzte Leitung Vorteile beim Abgeben von Bläschen hat, die in dem Kühlmittel erzeugt werden, im Vergleich zu einem Typ von Leitung, die zur Luft hin offen ist bzw. luftoffen ist bzw. einem open-to-air-Typ von Leitung. In der luftoffenen Leitung überkocht das Kühlmittel während eines Stopps nach einem Betrieb bei hoher Last, da die Bläschen nur nach außen abgegeben werden, wenn ein Druckdeckel geöffnet ist.
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In der unter Druck gesetzten Kühlleitung der verwandten Technik ist eine Entgasungsleitung vorgesehen, das heißt eine Bläschenabgabeleitung, durch die immer Kühlmittel strömt, um die Kühleffizienz durch Abgabe der Bläschen in dem Kühlmittel zu erhöhen. Ferner wird das immer durch die Bläschenabgabeleitung strömende Kühlmittel hinzugefügt, und daher besteht eine Verzögerung beim Aufwärmen des Motors. Im Ergebnis nimmt die Kraftstoffeffizienz des Heizelements ab. Für eine schnelle Erwärmung muss das Kühlmittel beispielsweise die Wärme absorbieren, und die Bläschenabgabeleitung, welche die Leitung darstellt, durch die das Kühlmittel immer strömt, wird hinzugefügt, um die Wärme abzugeben.
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Das Problem wird besonders ernst in einem Dieselmotor, bei dem das schnelle Aufwärmen wichtig ist.
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Die in diesem Hintergrundabschnitt offenbarte, vorstehende Information dient lediglich der Förderung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung, und sie kann daher Information enthalten, die nicht Stand der Technik bildet, der dem Fachmann bereits bekannt ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde im Rahmen einer Anstrengung konzipiert, ein Ventilsteuersystem für ein Kühlmittel zu schaffen, das die Vorteile der Verbesserung der Kraftstoffeffizienz und einer Gewichts- und Kostenreduktion aufweist, indem eine Motoraufwärmzeitdauer verkürzt und Bestandteilselemente reduziert werden, im Vergleich zu einer existierenden unter Druck gesetzten Kühlmittelleitung.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Ventilsteuersystem für ein Kühlmittel einen Einlass auf, durch den ein Kühlmittel in eine Wasserkammer strömt. Eine Mehrzahl von Auslässen gibt das Kühlmittel nach außerhalb der Wasserkammern an. Ein Ventilgehäuse definiert die Wasserkammer, die mit dem Einlass und der Mehrzahl von Auslässen fluidisch in Verbindung steht. Mindestens ein Drehventil ist in der Wasserkammer drehbar installiert. Mindestens ein Aktuator dreht zumindest ein Drehventil. Eine Steuerung ist dazu geeignet, eine Durchflussmenge bzw. Strömungsgeschwindigkeit des zu der Mehrzahl von Auslässen abgegebenen Kühlmittels durch Einstellen eines Drehwinkels von zumindest einem Drehventil mittels mindestens eines Aktuators zu steuern. Die Mehrzahl von Auslässen weist einen ersten Auslass, der mit einem Kühler verbunden ist, der das Kühlmittel kühlt, und weist einen zweiten Auslass auf, der mit einem Behältertank verbunden ist, der Bläschen aus dem Kühlmittel entfernt.
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Zumindest ein Drehventil kann eine Ventilwelle aufweisen, die mit zumindest einem Aktuator verbunden ist, und einen Ventilkörper mit zumindest einem Durchgangsloch, das mit jedem der Mehrzahl von Auslässen in Verbindung steht, und zwar durch Drehen der Ventilwelle. Der Ventilkörper ist fest mit der Ventilwelle gekoppelt.
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Die Durchflussmenge bzw. Strömungsrate des abgegebenen Kühlmittels kann gemäß einer Fläche bzw. einem Bereich festgelegt werden, in welchem zumindest ein Durchgangsloch und die Mehrzahl von Auslässen miteinander überlappen.
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Die Steuerung kann das Kühlmittel zu dem ersten Auslass abgeben, wenn eine Temperatur des Kühlmittels einer ersten Temperatur oder höher entspricht.
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Die Steuerung kann das Kühlmittel zu dem zweiten Auslass abgeben, wenn eine Temperatur des Kühlmittels einer zweiten vorbestimmten Temperatur oder mehr entspricht.
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Der erste Auslass und der zweite Auslass können auf einer virtuellen Querlinie einer Ebene liegen, die vertikal zu einer Drehachse von zumindest einem Drehventil und dem Ventilgehäuse ist.
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Ein Vorderende des Behältertanks kann mit dem zweiten Auslass verbunden sein, und ein Hinterende des Behältertanks kann mit einer Wasserpumpe verbunden sein, die das Kühlmittel durch Unterdrucksetzen des Kühlmittels umwälzt.
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Zumindest ein Aktuator kann ein Motor sein.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die Figur ist eine Perspektivansicht, die Bestandteilselemente und Positionen eines ersten Auslasses und eines zweiten Auslasses eines Ventilsteuersystems für ein Kühlmittel gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die vorliegende Erfindung wird hiernach unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnungen vollständiger beschrieben, bei denen beispielhafte Ausführungsformen gezeigt sind.
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Wie der Fachmann verstehen wird, können die beschriebenen Ausführungsformen auf verschiedene Weisen abgewandelt werden, alles ohne den Rahmen oder Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Wenn nicht explizit gegenteilig angegeben, werden das Wort "aufweist" und Variationen wie "weist auf" oder "aufweisend" dahingehend verstanden, dass sie das Vorhandensein von angegebenen Elementen angeben, nicht aber das Vorhandensein von irgendwelchen anderen Elementen ausschließen. Ferner beschränkt der Name eines Bestandteilselements nicht eine Funktion des entsprechenden Bestandteilselements.
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Die Figur ist eine Perspektivansicht, die Bestandteilselemente und Positionen eines ersten Auslasses und eines zweiten Auslasses eines Ventilsteuersystems für ein Kühlmittel gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Unter Bezugnahme auf die Figur, kann ein Ventilsteuersystem 1 für ein Kühlmittel gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Einlasssystem, durch den ein Kühlmittel in eine Wasserkammer 50 strömt, eine Mehrzahl von Auslässen 20, die das Kühlmittel nach außerhalb der Wasserkammer 50 abgeben, ein Ventilgehäuse 30, welches die Wasserkammer 50 definiert, die mit dem Einlassventil und der Mehrzahl von Auslässen fluidverbunden ist, zumindest ein Drehventil 40, das in der Wasserkammer 50 drehbar installiert ist, zumindest einen Aktuator 70, der das zumindest eine Drehventil 40 dreht, und eine Steuerung 60 aufweisen, die eine Strömung des Kühlmittels steuert, das zu der Mehrzahl von Auslässen 20 abgegeben wird, indem sie einen Drehwinkel des zumindest einen Drehventils 40 durch den zumindest einen Aktuator 70 einstellt.
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Die Mehrzahl von Auslässen 20 weisen einen ersten Auslass 20a, der mit einem (nicht gezeigten) Kühler verbunden ist, der das Kühlmittel kühlt, und einen zweiten Auslass 20b auf, der mit einem Behältertank (auch als ein nicht gezeigter "Expansionstank" bekannt) verbunden ist, der Bläschen in dem Kühlmittel entfernt.
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Hiernach wird ein Betriebsprinzip der vorliegenden Erfindung mittels der beispielhaften Ausführungsform beschrieben, bei der das zumindest eine Drehventil 40 und der zumindest eine Aktuator 70 einzeln vorhanden sind.
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Unter Bezugnahme auf die Figur, kann das Drehventil 40 eine Ventilwelle 41, die mit dem Aktuator verbunden ist, und einen Ventilkörper 43 mit zumindest einem Durchgangsloch 42 aufweisen, welches mit jedem der Mehrzahl von Auslässen 20 verbunden sein kann, indem die Ventilwelle 41 gedreht wird, und fest mit der Ventilwelle 41 gekoppelt ist.
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Der Aktuator 70 kann in einem Raum installiert sein, der von der Wasserkammer 50 getrennt ist, innerhalb oder außerhalb des Ventilgehäuses 30, um mit der Ventilwelle 41 verbunden zu sein. Der Aktuator 70 wird in Abhängigkeit eines Steuersignals der Steuerung 60 betätigt, und im Ergebnis drehen sich die Ventilwelle 41 und der Ventilkörper 43, der fest mit der Ventilwelle 41 gekoppelt ist. Da dem Fachmann die Verbindung des Aktuators 70 und der Steuerung 60 und das Steuern des Drehwinkels des Aktuators 70 bekannt sind, wird eine Beschreibung derselben weggelassen.
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Ein Verfahren zum fest Koppeln des Ventilkörpers 43 mit der Ventilwelle 41 kann verschiedene Verfahren einschließen, zusätzlich zu einem Verfahren, bei dem die Ventilwelle 41 durch ein rechtes Ende des Ventilkörpers 43 gelangt, um fest mit dem rechten Ende gekoppelt zu werden, wie in der Figur gezeigt. Da auch dies für den Fachmann einen evidenten Inhalt darstellt, wird eine detaillierte Beschreibung weggelassen.
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Ein Bereich bzw. eine Fläche, bei dem bzw. der das zumindest eine Durchgangsloch 42, das in dem Ventilkörper 43 ausgebildet ist, und die Mehrzahl von Auslässen 20 miteinander überlappen, kann in Abhängigkeit des Drehwinkels variieren. Dementsprechend kann die Strömung des Kühlmittels, das zu dem Ventilgehäuse 30 abgegeben wird, gemäß dem überlappenden Bereich eingestellt werden, wenn das Ventilsteuersystem 1 für ein Kühlmittel gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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Wenn eine Temperatur des Kühlmittels einer ersten Temperatur oder mehr entspricht, kann die Steuerung 60 das Kühlmittel durch den Kühler steuern, indem das Kühlmittel zu dem ersten Auslass 20a abgegeben wird. Wenn die Temperatur des Kühlmittels ferner einer zweiten Temperatur oder mehr entspricht, kann die Steuerung 60 die in dem Kühlmittel erzeugen Bläschen durch den Behältertank entfernen, indem das Kühlmittel zu dem zweiten Auslass 20b abgegeben wird. Die erste Temperatur und die zweite Temperatur können 90°C betragen.
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In einem Dieselmotorfahrzeug, bei dem das Ventilsteuersystem 1 für das Kühlmittel gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, wie vorstehend beschrieben, können die Referenztemperaturen 90°C betragen. Bei verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen können die erste Temperatur und die zweite Temperatur jedoch auch verschiedene Werte annehmen.
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In jedem Fall, in welchem die erste Temperatur und die zweite Temperatur denselben Wert oder verschiedene Werte annehmen, ist es wichtig, dass die mit dem Behältertank verbundene Kühlmittelleitung nicht eine Leitung ist, durch die das Kühlmittel ständig strömt.
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Wie vorstehend beschrieben, beugt das Ventilsteuersystem 1 für das Kühlmittel gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dagegen vor, dass das Kühlmittel durch den ersten Auslass 20a und den zweiten Auslass 20b abgegeben wird, während das Kühlmittel kühl ist, und erlaubt, dass das Kühlmittel lediglich abgegeben wird, während das Kühlmittel heiß ist, um die Aufwärmzeitdauer des Motors zu verkürzen, anders als bei der unter Druck gesetzten Kühlmittelleitung der verwandten Technik, bei welcher die Bläschenabgabeleitung durch die Leitung konfiguriert ist, durch die das Kühlmittel ständig strömt, während das Kühlmittel kühl ist und während das Kühlmittel heiß ist.
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Wenn die Bläschenabgabeleitung als eine Leitung verwendet wird, durch die das Kühlmittel ständig strömt, gibt die existierende unter Druck gesetzte Kühlmittelleitung die Wärme nach außen ab, selbst wenn das Kühlmittel kühl ist, aber wenn die Bläschenabgabeleitung nur benutzt wird, während das Kühlmittel heiß ist, wird die Wärme nur nach außen abgegeben, wenn es notwendig ist, während das Kühlmittel heiß ist. Die unter Druck gesetzte Kühlmittelleitung gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Wärme eines Motorblocks oder eines Motorkopfs ständig bzw. kontinuierlich absorbieren, während das Kühlmittel kühl ist.
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Ein Kriterium dafür, ob das Kühlmittel kühl oder ob das Kühlmittel heiß ist, ist jedoch ein relativer Wert, der durch die erste Referenztemperatur und die zweite Referenztemperatur festgelegt wird. Dementsprechend kann sich die zweite Referenztemperatur von der ersten Referenztemperatur beim Übermitteln des Kühlmittels zu dem Kühler unterscheiden. Die Temperaturen können dieselben sein, wie vorstehend beschrieben.
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Unter Bezugnahme auf die Figur werden nun relative Positionen des ersten Auslasses 20a und des zweiten Auslasses 20b nachstehend beschrieben.
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Das zumindest eine Durchgangsloch 42 kann in einem unterschiedlichen Abstand zu einem Ende der Ventilwelle 41 in einer Längsrichtung derselben positioniert sein. Alternativ dazu kann das zumindest eine Durchgangsloch 42 in demselben Abstand von einem Ende der Ventilwelle 41 in der Längsrichtung derselben positioniert sein. Das heißt, die Position des zumindest einen Durchgangslochs 42 weist eine Korrelation mit Positionen der Mehrzahl von Auslässen 20 auf.
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Wenn das zumindest eine Durchgangsloch 42 durch lediglich ein oder durch zwei oder mehr Löcher ausgebildet ist, die bei derselben Position in der Längsrichtung der Ventilwelle 41 ausgebildet sind, können der erste Auslass 20a und der zweite Auslass 20b auf einer Querlinie einer Ebene positioniert sein, die zu einer Drehachse des Drehventils 40 und des Ventilgehäuses 30 vertikal ist, sodass der erste Auslass 20a und der zweite Auslass 20b mit dem zumindest einem Durchgangsloch 42 gemäß der Drehung der Ventilwelle jeweils überlappen können.
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Eine Linie "a", die in der Figur gezeigt ist, ist ein Teil einer Umlaufbahn, in der eine Drehumlaufbahn in einer radialen Richtung verläuft, die durch Drehen eines Zentrums des Durchgangslochs 42 erzeugt wird, indem die Ventilwelle 41 als die Drehachse festgelegt wird. Wie in der Figur gezeigt, kann die Strömung des Kühlmittels gemäß der Drehung der Drehwelle 40 effizient eingestellt werden, wenn der erste Auslass 20a und der zweite Auslass 20b auf der Linie "a" parallel positioniert sind.
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Bei anderen beispielhaften Ausführungsformen können der erste Auslass 20a und der zweite Auslass 20b auch in unterschiedlichen Abständen von einem Ende der Ventilwelle 41 in einer Längsrichtung positioniert sein, in Abhängigkeit der Positionen des zumindest einen Durchgangslochs 42. In diesem Fall sind der erste Auslass 20a und der zweite Auslass 20b nicht notwendigerweise parallel auf der Linie "a" positioniert.
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Die Kühlmittelleitung, bei der das Ventilsteuersystem 1 für das Kühlmittel gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, kann im Allgemeinen durch Aufnehmen einer (nicht gezeigten) Wasserpumpe aufgebaut sein, die das Kühlmittel in der Kühlmittelleitung durch unter Druck setzen des Kühlmittels umwälzt bzw. zirkuliert.
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In dem Behältertank, der mit dem zweiten Auslass 20b verbunden ist, anders als ein Expansionstank, der dazu geeignet ist, mit dem Kühler verbunden zu werden, um die Bläschen zu entfernen, wenn in dem Kühler ein Druckdeckel existiert, ist ein Vorderende desselben mit dem zweiten Auslass 20b verbunden, und ein Hinterende desselben ist mit der Wasserpumpe verbunden. Dementsprechend unterscheidet sich in diesem Fall der Behältertank von einem in einer allgemeinen Kühlmittelleitung existierenden Expansionstank. In der existierenden, unter Druck gesetzten Kühlmittelleitung muss der Behältertank eine Verbindungsstruktur aufweisen, wie vorstehend beschrieben, damit eine Verbindungsleitung des zweiten Auslasses 20b und des Behältertanks die Leitung wird, durch die das Kühlmittel ständig strömt, weil das Kühlmittel der Verbindungsleitung nur ständig umgewälzt bzw. zirkuliert werden kann, wenn das Kühlmittel durch die Wasserpumpe unter Druck gesetzt wird.
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Das heißt, der Expansionstank ist mit der Kühlmittelleitung in einer einzelnen Leitung verbunden, um die Bläschen zu entfernen, während eine bidirektionale Strömung in der einzelnen Leitung gemäß einer Zunahme oder Abnahme des Drucks in einer Kühlmittelleitung vorhanden ist, wobei der Behältertank die Bläschen entfernt, wobei das Kühlmittel durch die Wasserpumpe in zwei Leitungen strömt, während eine Verbindung an den Vorder- und Hinterenden mit zwei Leitungen vorhanden ist. Zusätzlich besteht gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für eine schnelle Erwärmung des Motors ein Unterschied darin, dass die Strömung des Kühlmittels unterbrochen wird, wenn das Kühlmittel kühl ist, und nur betrieben wird, wenn das Kühlmittel heiß ist.
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Das der Expansionstank ein Bestandteilselement ist, der für den Fachmann evident ist, und eine Funktion desselben bekannt ist, wird der Unterschied gegenüber dem mit dem zweiten Auslass 20b des Ventilsteuersystems 1 für das Kühlmittel gemäß der vorliegenden Erfindung verbundenen Behältertanks durch die vorstehende Beschreibung ersichtlich erscheinen.
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Bisher wurde die vorliegende Erfindung durch das Beispiel des Falls detailliert beschrieben, bei dem das Ventilsteuersystem 1 für das Kühlmittel gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nur ein Drehventil 40 und einen Aktuator 70 aufweist, die beispielhaften Ausführungsformen sind jedoch nicht auf diesen Fall beschränkt und können auch eine Mehrzahl von Drehventilen 40 und einen Aktuator oder eine Mehrzahl von Drehventilen 40 und eine Mehrzahl von Aktuatoren aufweisen. Unabhängige Aktuatoren sind gemäß den Positionen der Mehrzahl von Auslässen 20 bzw. zum Betätigen des Ventilsteuersystems 1 für das Kühlmittel vorgesehen, und das mindestens eine Durchgangsloch 42, welches zu der Mehrzahl von Auslässen korrespondiert, dreht sich mit einem Aktuator 70 zu dem Ventilsteuersystem für das Kühlmittel.
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Der Aktuator 70 kann ein Motor sein, bei dem ein Drehwinkel und eine Drehgeschwindigkeit durch die Steuerung eingestellt werden, und zusätzlich zu dem Motor können andere bzw. unterschiedliche Sorten von Aktuatoren und Verbindungsstrukturen eingesetzt werden, solange sich das Drehventil 40 drehen kann.
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Wie vorstehend beschrieben, können gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden Effekte erzielt werden.
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Erstens wird die Motoraufwärmzeitdauer verkürzt, Kosten und Gewicht werden reduziert, und die Kraftstoffeffizienz wird verbessert, indem eine Entgasungsroute entfernt wird, welche die Leitung darstellt, durch die das Kühlmittel ständig strömt.
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Zweitens wird eine Anordnungsgestaltung („package layout“) des Motorraums vereinfacht.
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Drittens wird eine Leistung des Heizelements verbessert, indem die Motoraufwärmzeitdauer verkürzt wird.
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Während diese Erfindung in Verbindung damit beschrieben worden ist, was gegenwärtig als praktische beispielhafte Ausführungsformen angesehen wird, ist zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist. Im Gegenteil dazu ist vorgesehen, verschiedene Abwandlungen und äquivalente Anordnungen abzudecken, die in den Rahmen und Bereich der beigefügten Ansprüche fallen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2014-0150107 [0001]
