DE10302629A1

DE10302629A1 - Stromregelventil

Info

Publication number: DE10302629A1
Application number: DE10302629A
Authority: DE
Inventors: Masahiro Kobayashi; Hirohisa Ito; Daisuke Yamamoto; Shigetaka Yoshikawa; Yoshikazu Shinpo; Isao Takagi
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 2002-01-23
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2003-07-31
Anticipated expiration: 2023-01-24
Also published as: JP2003286843A; US20030136357A1; US6837193B2; DE10302629B4; JP3978395B2

Abstract

Stromregelventil (1) zur Verwendung in einem Kühlsystem einer Wasserkühlungsbauart, das einen ersten Ventilkörper (31) und einen ersten Ventilsitz (35) zur Regelung einer Menge einer Kühlerströmung enthält, die von einem Motor (2) durch einen Kühler (8) zu einer Pumpe (5) zurückkehrt, einen zweiten Ventilkörper (32) und einen zweiten Ventilsitz (36) zur Regelung einer Menge einer Bypass-Strömung, die von dem Motor (2) zur Pumpe (5) zurückkehrt, ohne durch den Kühler (8) zu gehen, und einen Schrittmotor (24) zum gemeinsamen Versetzen der Ventil-Körper (31, 32) als eine Ventileinheit. Der erste Ventilkörper (31), der erste Ventilsitz (35), der zweite Ventilkörper (32) und der zweite Ventilsitz (36) sind so angeordnet, daß es der Bypass-Strömung in einem Bereich, in dem die Kühlerströmungsmenge praktisch null wird, gestattet wird, in einer etwas größeren Menge als der Kühlerströmungsmenge zu fließen, und die Bypass-Strömungsmenge in anderen Bereichen gleich oder kleiner als die Kühlerströmungsmenge ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Stromregelventil, das in einem Kühlsystem zum Kühlen eines Motors durch Zirkulieren von Wasser durch den Motor vorgesehen ist, und das zur Steuerung einer Strömungsmenge des Kühlwassers verwendet wird.

Kühlsysteme der Wasserkühlungsbauart, die herkömmlicherweise in Motoren verwendet werden, wurden im allgemeinen vorgesehen, um Kühlwasser mittels eines Thermostats auf eine konstante Temperatur von ungefähr 80°C zu regeln, ohne Bezugnahme auf einen Betriebszustand des Motors. Jedoch wurde herausgefunden, daß eine Änderung des Kühlungsgrades eines Motors in Abhängigkeit von einem Betriebszustand (ein Lastzustand, eine Drehzahl, etc.) des Motors wirksam für die Reduzierung der Reibung des Motors, die Verbesserung der Kraftstoffnutzung, die Verbesserung der Klopffestigkeit und die Verhinderung des Überhitzens des Kühlwassers ist. Demgemäß wurden verschiedene Arten von Kühlsystemen vorgeschlagen, die Kühlwasser verwenden, von denen jedes so vorgesehen ist, daß ein Kühlungsgrad eines Motors in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Motors geregelt wird.

Solche Kühlsysteme von Motoren sind in den japanischen ungeprüften Patentveröffentlichungen Nr. 09(1997)-195768 und 2000- 18039 offenbart. Das in der japanischen ungeprüften Veröffentlichung Nr. 09(1997)-195768 offenbarte Kühlsystem ist mit einem Stromregelventil versehen, das einen ersten Ventilkörper und einen ersten Ventilsitz besitzt, zur Steuerung einer Strömungsmenge des Kühlwassers, das aus einem Motor heraus fließt und über einen Kühler zu einer Wasserpumpe zurückkehrt (im Nachfolgenden wird darauf als "Kühlerströmungsmenge" Bezug genommen), mit einem zweiten Ventilkörper und einem zweiten Ventilsitz zur Steuerung einer Strömungsmenge des Kühlwassers, das aus dem Motor heraus fließt und den Kühler umgeht, um direkt zur Wasserpumpe zurückzukehren (im Nachfolgenden wird darauf als "Bypass-Strömungsmenge" Bezug genommen) und ein erstes elektromagnetisches Betätigungselement, das die ersten und zweiten Ventilkörper integriert als eine Ventileinheit ansteuert. Das vorgenannte elektromagnetische Betätigungselement ist aus einer elektromagnetischen Spule aufgebaut, die eine aus einem magnetischen Material hergestellte Welle anzieht, wenn elektrischer Strom die Spule durchfließt, wodurch die Welle entgegen der Kraft einer Feder nach unten versetzt wird. Infolge der Beendigung der Durchströmung der Spule mit Strom wird die Welle andererseits durch die Kraft der Feder nach oben versetzt. In Verbindung mit dem Wellenversatz werden die ersten und zweiten Ventilkörper gemeinsam als eine Ventileinheit angetrieben.

In ähnlicher Weise zu dem obigen in der japanischen ungeprüften Veröffentlichung Nr. 9(1997)-195768 offenbarten Kühlsystem ist das in der japanischen ungeprüften Veröffentlichung Nr. 2000-18039 offenbarte Kühlsystem mit einem Kühlerkreislauf versehen, um Kühlwasser, das aus einem Motor heraus fließt, zu gestatten, durch einen Kühler zu zirkulieren, und mit einem Bypass-Kreislauf, um es dem Kühlwasser, das aus dem Motor heraus fließt, zu gestatten, den Kühler zu umgehen, um zum Motor zurückzufließen. In einem Abschnitt, in dem sich der Bypass- Kreislauf und der Kühlerkreislauf treffen, ist ein Drehstromregelventil zur Regelung einer Strömungsmenge (der Kühlerströmungsmenge) des Kühlwassers, das in den Kühlerkreislauf fließt, und einer Strömungsmenge (der Bypass-Strömungsmenge) des Kühlwassers, das in den Bypass-Kreislauf fließt, angeordnet. Dieses Stromregelventil enthält ein Drehventil, das eine Tassenform besitzt, die drehbar in einem Gehäuse vorgesehen ist. Dieses Stromregelventil ist so aufgebaut, daß es die Kühlerströmungsmenge und die Bypass-Strömungsmenge an einem äußeren Umfang des Drehventils misst und das Kühlwasser, das in dem Kühlerkreislauf und dem Bypass-Kreislauf fließt, dazu bringt, gemeinsam durch eine Pumpe zum Motor zurückzukehren.

Und nun ist in dem obigen Stromregelventil, das in der japanischen ungeprüften Veröffentlichung Nr. 9(1997)-195768 offenbart ist, zur Zeit der Ansteuerung des Ventils durch Betätigung des elektromagnetischen Betätigungselementes dieses Betätigungselement erforderlich, ein Antriebsmoment zu erzeugen, das ausreicht, um die Kraft der Feder, die Kraft des Drucks des Kühlwassers und die Kraft, die durch das Zusammentreffen des Kühlwassers mit jedem Ventil hervorgerufen wird, zu überwinden. Der erste Ventilkörper wird infolge des Fluiddruckes an einer Einlaßöffnung des Stromregelventils (nämlich einem Kühlerstromeinlaßdruck) betätigt, während der zweite Ventilkörper infolge des Fluiddrucks an einer anderen Einlaßöffnung des Stromregelventils (nämlich ein Bypass-Stromeinlaßdruck) betätigt wird. Somit wirkt eine Differenz zwischen diesen zwei Drücken auf eine Ventileinheit. Wenn die Druckdifferenz groß ist, wird der Druck, der der Differenz entspricht, auf das Ventil aufgebracht und deshalb ist das elektromagnetische Betätigungselement gefragt, ein großes Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Im allgemeinen ist der Durchmesser eines Durchlasses für die Bypass-Strömung (im Nachfolgenden wird darauf als "Bypass-Kanal" Bezug genommen) kleiner als derjenige eines Durchlasses für die Kühlerströmung (im nachfolgenden wird darauf als "Kühlerkanal" Bezug genommen). Wenn die Bypass- Strömungsmenge größer als die Kühlerströmungsmenge wird, wird der Druck in dem Bypass-Kanal ein Unterdruck, wäs zu einem großen Einfluß auf eine Druckkennlinie führt. Dementsprechend wird der Bypass-Strömungseinlaßdruck stark in Abhängigkeit von einer Bypass-Strömungsmengenkennlinie reduziert, wodurch die oben erwähnte Druckdifferenz zunimmt. Folglich ist es erforderlich, daß das elektromagnetische Betätigungselement ein großes Antriebsdrehmoment erzeugt, um das Stromregelventil entgegen der aus der Druckdifferenz resultierenden Last zu öffnen. Dies führt zu der Notwendigkeit, das Betätigungselement zu vergrößern, was Probleme hinsichtlich einer Verschlechterung der Montierbarkeit des Stromregelventils hinsichtlich des Motors und eine Zunahme der Herstellungskosten des Stromregelventils hervorrufen kann.

Andererseits besteht in dem in der japanischen ungeprüften Veröffentlichung Nr. 2000-18039 offenbarten Stromregelventil eine Notwendigkeit, die Kühlerströmungsmenge und die Bypass- Strömungsmenge am äußeren Umfang des Drehventils zu messen. Des weiteren wenden viele derzeit verwendete Kühlsysteme einen inneren Bypass-Typ an, der mit einem Bypass-Kreislauf im Inneren eines Motorblocks versehen ist, um Kühlwasser durch den Bypass-Kreislauf strömen zu lassen. Dementsprechend könnte das Stromregelventil, das in der japanischen ungeprüften Veröffentlichung 2000-18039 offenbart ist, nicht direkt in dem inneren Bypass-Typ des Kühlsystems verwendet werden. Um das Stromregelventil zu übernehmen, besteht die Notwendigkeit, die Form des Motors zu verändern oder zusätzlich ein Bypass-Rohr vorzusehen, das aus dem Motorblock herausführt. Folglich würden die Herstellungskosten des Kühlsystems extrem zunehmen.

Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der obigen Umstände getätigt und es ist eine Aufgabe, die obigen Probleme zu beseitigen und ein Stromregelventil bereitzustellen, das in der Lage ist, die Last, die auf das Ventil aufgrund einer Differenz zwischen einem Kühlerströmungsdruck und einem Bypass- Strömungsdruck wirkt, zu beseitigen, um das Antriebsdrehmoment, das ein Betätigungselement erzeugen muß, relativ zu reduzieren, um dadurch ein Verkleinern eines Betätigungselementes zu erreichen.

Zusätzlich zu der Aufgabe ist es Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Stromregelventil bereitzustellen, das einfach und kostengünstig in einen Motor eingebaut werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Entwicklungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Zusätzliche Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden teilweise in der nachfolgenden Beschreibung ausgeführt und sind teilweise anhand der Beschreibung offensichtlich oder können durch Umsetzung der Erfindung erfahren werden. Die Aufgaben und Vorteile der Erfindung können mit den Mitteln und Kombinationen insbesondere derjenigen, die in den beigefügten Ansprüchen ausgeführt sind, realisiert und erzielt werden.

Um den Zweck der Erfindung zu erfüllen ist ein Stromregelventil vorgesehen, das in einem Kühlsystem der Wasserkühlungsbauart zur Kühlung eines Motors durch Zirkulieren von Kühlwasser verwendet wird, wobei das Stromregelventil enthält: einen ersten Ventilkörper und einen ersten Ventilsitz zur Regelung einer Menge eines Kühlerstromes des Kühlwassers, das aus dem Motor heraus fließt, um durch einen Kühler zu einer Wasserpumpe zurückzukehren; einen zweiten Ventilkörper und einen zweiten Ventilsitz zur Regelung einer Menge einer Bypass-Strömung des Kühlwassers, das aus dem Motor heraus fließt, um zu der Wasserpumpe zurückzukehren, ohne durch den Kühler zu gehen; ein Betätigungselement zum integrierten Versetzen des ersten Ventilkörpers und des zweiten Ventilkörpers als ein Ventil; wobei das Betätigungselement geregelt wird, um das Ventil zu versetzen, um die Kühlerströmungsmenge und die Bypass-Strömungsenge zu regulieren, um dadurch eine Temperatur des Kühlwassers auf eine Solltemperatur zu regeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlerströmungsmenge und die Bypass-Strömungsmenge anhand von Bereichen hinsichtlich des Versatzbetrages des Ventiles definiert werden, so daß jede Struktur des ersten Ventilkörpers und des ersten Ventilsitzes und jede Struktur des zweiten Ventilkörpers und des zweiten Ventilsitzes so bestimmt sind, daß sie eine Strömungsmengenkennlinie besitzen, bei der die Bypass-Strömungsmenge in einem Bereich, in dem die Kühlerströmungsmenge praktisch gleich null wird, etwas größer als die Kühlerströmungsmenge ist und bei der die Bypass-Strömungsmenge in anderen Bereichen gleich oder kleiner als die Kühlerströmungsmenge ist.

Die beigefügten Zeichnungen, die in einem Teil dieser Beschreibung enthalten sind und einen Teil davon bilden, veranschaulichen eine Ausführungsform der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Aufgaben, Vorteile und Prinzipien der Erfindung zu erläutern.
Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Stromregelventils in einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine Draufsicht des Stromregelventils aus Fig. 1.
Fig. 3 ist eine Längsschnittansicht des Stromregelventils entlang einer Linie A-A in Fig. 2.
Fig. 4 ist eine Querschnittansicht des Stromregelventils entlang einer Linie B-B in Fig. 3.
Fig. 5 ist eine Querschnittansicht des Stromregelventils entlang einer Linie C-C in Fig. 3.
Fig. 6 ist eine schematische Aufbaudarstellung eines Motorkühlsystems.
Fig. 7 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die einen ersten und einen zweiten Ventilkörper und Anderes von dem Ventil in der ersten Ausführungsform zeigt, um die Bewegungen dieser Elemente zu erläutern.
Fig. 8 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die den ersten und den zweiten Ventilkörper und Anderes zeigt, um die Bewegungen dieser Elemente zu erläutern.
Fig. 9 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die den ersten und den zweiten Ventilkörper und Anderes zeigt, um die Bewegung dieser Elemente zu erläutern.
Die Fig. 10A und 10B sind Diagramme, die jeweils eine Strö- mungsmengenkennlinie und eine Druckkennlinie des Stromregelventils zeigen.
Fig. 11 ist eine Längsschnittansicht eines Stromregelventils in einer zweiten Ausführungsform.

Erste Ausführungsform

Es erfolgt nun eine detaillierte Beschreibung einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines Stromregelventils, das die vorliegende Erfindung verkörpert, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
Fig. 1 ist eine Seitenansicht des Stromregelventils in der ersten Ausführungsform. Fig. 2 ist eine Draufsicht des Ventils in Fig. 1. Fig. 3 ist eine Längsschnittansicht des Ventils entlang einer Linie A-A in Fig. 2. Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht des Ventils entlang einer Linie B-B in Fig. 3. Fig. 5 ist eine Querschnittansicht des Ventils entlang einer Linie C-C in Fig. 3. Pfeile in Fig. 5 zeigen die Strömungen des Wassers an.
Das Stromregelventil 1, das in einem Kühlsystem eines wassergekühlten Motors zur Verwendung für Fahrzeuge integriert ist, wird dazu verwendet, eine Strömungsmenge des Kühlwassers zu regeln Fig. 6 ist eine schematische Ansicht des Aufbaus des Kühlsystems. In Fig. 6 ist ein Motor 2 im Inneren mit einem Kühlwasserkanal 3, der einen Wassermantel und Anderes enthält, versehen. Eine Auslaßöffnung des Stromregelventils 1 ist durch einen Pumpenkanal 4 mit einer Wasserpumpe (W/P) 5 verbunden. Die Wasserpumpe 5 ist mit einem Einlaß des Kühlwasserkanals 3 verbunden. Ein Auslaß dieses Kanals 3 ist mit einem Kühlerkanal 6 und einem Bypass-Kanal 7 verbunden. Der Kühlerkanal 6 ist über einen Kühler 8 mit dem Stromregelventil 1 verbunden. Der Bypass-Kanal 7 ist direkt mit dem Ventil 1, nicht über den Kühler 8, verbunden.
In einem geöffneten Zustand des Stromregelventils 1, dann, wenn die Wasserpumpe 5 in Verbindung mit dem Betrieb des Motors 2 betrieben wird, stößt die Pumpe 5 Kühlwasser in den Kühlwasserkanal 3 des Motors 2 aus. Das Kühlwasser zirkuliert durch den Motor 2 und fließt anschließend aus dem Auslaß des Kanals 3 heraus. Ein Teil des Kühlwassers, der aus dem Kanal 3 herausströmt, fließt durch den Kühlerkanal 6 und den Kühler 8 in das Ventil ein, während ein Teil des Kühlwassers, das aus Kanal 3 herausfließt, durch den Bypass-Kanal 7 in das Ventil 1 strömt. Das Ventil 1 regelt eine Kühlerströmungsmenge des Kühlwassers, das aus dem Kühlerkanal 6 in das Ventil 1 fließt, und eine Bypass-Strömungsmenge des Kühlwassers, das aus dem Bypass-Kanal 7 in das Ventil 1 strömt. Die geregelte Strömungsmenge des Kühlwassers wird anschließend durch den Pumpenkanal 4 zur Wasserpumpe gefördert und wieder in den Kühlwasserkanal 3 ausgestoßen. Dieser Kreislauf des Kühlwassers kühlt den Motor 2 auf geeignete Temperaturen.
Durch die obige Regelung der Kühlerströmungsmenge durch das Stromregelventil 1 wird die Temperatur des durch den Kanal 3 des Motors 2 fließenden Kühlwassers geregelt. Genauer gesagt nimmt dann, wenn die Kühlerströmungsmenge durch das Stromregelventil 1 so geregelt wird, daß sie zunimmt, das Verhältnis des Kühlwassers, das Wärme durch den Kühler 8 abgegeben hat, in dem Kühlwasser, das durch den Kanal 3 strömt, zu. Demgemäß wird die Temperatur des Kühlwassers, das den Motor 2 abkühlt, relativ niedriger. Wenn die Kühlerströmungsmenge durch das Stromregelventil 1 so geregelt wird, daß sie abnimmt, nimmt andererseits das Verhältnis des Kühlwassers, das Wärme durch den Kühler 8 abgestrahlt hat, in dem Kühlwasser, das durch den Kanal 3 strömt, ab. Aufgrund dessen wird die Temperatur des Kühlwasser, das zu der Kühlung des Motors 2 beiträgt, relativ höher.
Das Stromregelventil 1 ist mit einer elektronischen Regeleinheit (ECU) 11 zur Regelung des Motors 2 verbunden, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Die ECU 11 regelt das Ventil 1, um den Kühlgrad des Motors 2 in Reaktion auf einen Betriebszustand des Motors 2 einzustellen. Zur Ausführung der Regelung zum Öffnen/Schließen des Ventiles 1 empfängt die ECU 11 Signale, die Parameter darstellen, wie eine Motordrehzahl, ein Ansaugluftdruck, eine Motorauslaßwassertemperatur und eine Kühlerauslaßwassertemperatur, von verschiedenen Sensoren. Die Motorauslaßwassertemperatur der obigen Parameter ist die Temperatur des Kühlwassers, die durch einen ersten Wassertemperatursensur 12 erfaßt wird, der sich nahe an dem Auslaß des Kühlwasserkanals 3 befindet. Die Kühlerauslaßwassertemperatur ist die Temperatur des Kühlwasser, die von einem zweiten Wassertemperatursensor 13 erfaßt wird, der nahe des Auslasses des Kühlers 8 angeordnet ist. Die ECU 11 regelt das Öffnen und Schließen (ein Öffnungsgrad) des Ventils 1 in Reaktion auf den Betriebszustand des Motors 2 auf der Grundlage der Signale, die verschiedenen Parameter darstellen.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist das Stromregelventil 1 in ein Thermostatgehäuse 21 eingebaut, das in einem Block 2a des Motors 2 ausgebildet ist (im Nachfolgenden wird darauf einfach als "Motorblock" Bezug genommen). Das Gehäuse 21 steht jeweils mit dem Pumpenkanal 4 und dem Bypass-Kanal 7 in Verbindung. Der Pumpenkanal 4 steht mit der Wasserpumpe 5 in Verbindung. Das Gehäuse 21 wird im allgemeinen verwendet, um ein an sich bekanntes Thermostat zu halten. In der vorliegenden Ausführungsform wird das Gehäuse 21 jedoch dazu verwendet, das Stromregelventil 1 darin zu befestigen.
Genauer gesagt enthält der Motorblock 2a des Motors 2 das Gehäuse 21 zum Befestigen des Thermostats, den Pumpenkanal 4, um es dem Kühlwasser zu gestatten, aus dem Gehäuse 21 in die Wasserpumpe 5 zu strömen, und den Bypass-Kanal 7, um es dem Kühlwasser zu gestatten, zu der Wasserpumpe 5 zurückzukehren, ohne durch den Kühler 8 zu gehen, um in das Gehäuse 21 zu fließen. Dieses Gehäuse 21 wird verwendet, um das Stromregelventil 1 darin zu befestigen.
Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, ist das Stromregelventil 1 aus drei Abschnitten aufgebaut, die einen ersten Körper 22, einen zweiten Körper 23, der als Verbindungskörper der vorliegenden Erfindung dient, und einen Schrittmotor 24, der als Betätigungselement der vorliegenden Erfindung dient, enthalten. Der zweite Körper 23 ist so ausgelegt, daß der Außendurchmesser im Verhältnis kleiner als der Innendurchmesser des Gehäuses 21 ist, und daß die Höhe gleich der Tiefe des Gehäuses 21 ist. Diese Abmessungsauslegung gestattet es dem zweiten Körper 23, in dem Gehäuse 21 aufgenommen und darin befestigt zu werden. In diesen montierten Zustand werden sowohl der erste als auch der zweite Körper 22 und 23 mit Schrauben 25 an dem Motorblock 2a befestigt. Ein Dichtungsring 26 ist zwischen dem ersten Körper 22 und dem Motorblock 2a vorgesehen. Der Schrittmotor 24 ist mit Schrauben 27 an dem ersten Körper 22 befestigt. Der erste Körper 22 ist mit einem Verbindungsrohr 28 versehen, das mit dem Kühlerkanal 6 verbunden ist: Zwischen dem Schrittmotor 24 und dem ersten Körper 22 ist eine Beilagscheibe 29 zur Einstellung der Ventilöffnungsschritte dazwischen eingelegt. Ein Leitungsstecker 30 ist in dem Schrittmotor 24 vorgesehen.
Wie oben beschrieben wurde, regelt das Stromregelventil 1 die Kühlerströmungsmenge des Kühlwassers, das aus dem Kühlwasserkanal 3 des Motors 2 fließt und durch den Kühlerkanal 6 und den Kühler 8 zur Wasserpumpe 5 zurückkehrt, und regelt gleichzeitig die Bypass-Strömungsmenge des Kühlwassers, das aus dem Kanäl 3 heraus fließt und zu der Wasserpumpe 5 zurückkehrt, ohne durch den Kühler 8 zu gehen. Das Ventil 1 ist, wie in Fig. 3 gezeigt ist, mit einem ersten Ventilkörper 31 und einem ersten Ventilsitz 35 zur Regelung der Kühlerströmungsmenge versehen, und mit einem zweiten Ventilkörper 32 und einem zweiten Ventilsitz 36 zum Regeln der Bypass-Strömungsmenge. Diese ersten und zweiten Ventilkörper 31 und 32 sind so konfiguriert, daß sie gemeinsam als eine Ventileinheit 20 durch den Schrittmotor 24 angesteuert und versetzt werden.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist der zweite Körper 23, der eine zylindrische Gestalt besitzt, mit einer Bypass-Öffnung 33 im unteren Abschnitt ausgebildet. Diese Bypass-Öffnung 33 steht mit dem Bypass-Kanal 7 in Verbindung. Der Körper 23 ist ferner mit einer Pumpenöffnung 34 im oberen Abschnitt ausgebildet. In dem Körper 23 sind der erste Ventilsitz 35, der für den ersten Ventilkörper 31 verwendet werden soll, und der zweite Ventilsitz 36, der für den zweiten Ventilkörper 32 verwendet werden soll, auf den oberen und unteren Seiten der Pumpenöffnung 34 angeordnet. Die Bypass-Öffnung 33 kann durch eine Ventilöffnung 36a des zweiten Ventilsitzes 36 mit der Pumpenöffnung 34 in Verbindung stehen. Ein Dichtungsring 37 zum Abdichten eines Spaltes zwischen dem Bypass-Kanal 7 und dem Thermostatgehäuse 21 ist im unteren Abschnitt des Körpers 23 angeordnet. Der erste Körper 22 ist durch eine Trennwand 38 in eine obere und eine untere Kammer 39 und 40 unterteilt. Eine Ventilwelle 42 ist Vorgesehen, die die Trennwand 38 durchdringt. Die untere Kammer 40 steht mit einer Kühleröffnung 41 in dem Verbindungsrohr 28 in Verbindung. Diese Kühleröffnung 41 kann durch eine Ventilöffnung 35a des ersten Ventilsitzes 35 mit der Pumpenöffnung 34 in Verbindung stehen.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist eine Rückfederung 46 zwischen dem zweiten Ventilkörper 32 und einer Nabe 43 angeordnet. Diese Rückfederung 46 preßt den zweiten Ventilkörper 32 ebensowie den ersten Ventilkörper 31 mit einer vorbestimmten Drängkraft, um den ersten Ventilkörper 31 in eine Öffnungsrichtung zu drängen. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Ausgangsleistung (Last) des Schrittmotors 24 minimiert, so daß die drängende Kraft der Rückfederung 46 auf ein Minimum festgelegt werden kann.
Ein O-Ring 47 ist zwischen dem ersten und dem zweiten Körper 22 und 23 zum Abdichten eines dazwischenliegenden Spaltes angeordnet. Ein Dichtungsbauteil 48 ist in dem ersten Körper 22 vorgesehen, um einen Spalt zwischen der Trennwand 38 und der Ventilwelle 42 abzudichten. Somit dient dieses Dichtungsbauteil 48 dazu, die Kühlwasserströmung in der unteren Kammer 40 des ersten Körpers 22 daran zu hindern, in die obere Kammer 39, die mit dem Schrittmotor 24 in Verbindung steht, zu gelangen.
In dem Kühlsystem, das das Stromregelventil 1 in der vorliegenden Ausführungsform enthält, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, besitzt der Bypass-Kanal 7 und die Bypass-Öffnung 33 jeweils einen inneren Durchmesser, der kleiner als jeder innere Durchmesser des Kühlkanals 6 und der Kühleröffnung 41 wie im Falle von allgemein verwendeten Ventilen ist. Dementsprechend wird dann, wenn die Bypass-Strömungsmenge größer als die Kühlerströmungsmenge ist, ein Druckabfall in dem Bypass-Kanal 7 an der Bypassöffnung 33 größer als jener in dem Kühlerkanal 6 an der Kühleröffnung 41. Als ein Ergebnis wird eine Differenz zwischen den Drücken erzeugt, die jeweils auf die ersten und zweiten Ventilkörper 31 und 32 ausgeübt werden, womit eine Kraft erzeugt wird, die in einer Schließrichtung auf die Ventilkörper 31 und 32 wirkt. Dies führt zu einem großen Einfluß auf die Druckkennlinie. Genauer gesagt wird der Einfluß des Druckes des Kühlwassers, das auf das Ventil 20 des Stromregelventils 1 wirkt, signifikanter, wenn die Bypass-Strömungsmenge im Vergleich zu dem Fall verändert wird, in dem die Kühlerströmungsmenge geändert wird. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Innendurchmesser D1 der Bypass-Öffnung 33 so bestimmt, daß er größer als der Außendurchmesser D2 der Nabe 43 ist.
Als nächstes erfolgen detaillierte Erläuterungen hinsichtlich jeder Struktur des ersten Ventilkörpers 31 und des ersten Ventilsitzes 35 und jeder Struktur des zweiten Ventilkörpers 32 und des zweiten Ventilsitzes 36. Die Fig. 7 bis 9 zeigen vergrößerte Ansichten der ersten und zweiten Ventilkörper 31 und 32 und Anderes, um deren Bewegungen zu erläutern.
Wie in den Fig. 3 und 7 bis 9 gezeigt ist, sind die ersten und zweiten Ventilkörper 31 und 32 übereinander auf der einzigen Ventilwelle 42 befestigt, womit die Ventileinheit 20 gebildet wird. Die Ventilwelle 42 wird in der Trennwand 38 und der Nabe 43 des zweiten Körpers 23 durch Lager 44 und 45 so gehalten, daß die Welle 42 in einer Axialrichtung (in einer vertikalen Richtung in Fig. 3) bewegbar ist.
Der erste Ventilkörper 31, der eine zylindrische Gestalt hat, ist auf der Ventilwelle 42 befestigt. Der erste Ventilkörper 31 wird aus einem flanschförmigen Meßteil 31a, der in dem oberen Abschnitt ausgebildet ist, und aus einem zylindrischen Teil zur Begrenzung der maximalen Strömungsmenge 31b, der unter dem Meßteil 31a ausgebildet ist, gebildet. Der Meßteil 31a ist mit der Ventilöffnung 35a des ersten Ventilsitzes 35 in Übereinstimmung bringbar (er kann damit in Eingriff gebracht werden). Genauer gesagt enthält der Meßteil 31a einen zylindrischen Teil 31c und einen Teil mit großem Durchmesser 31d, der einen Außendurchmesser besitzt, der größer als derjenige des zylindrischen Teils 31c ist. Die Ventilöffnung 35a des ersten Ventilsitzes 35 enthält einen Umfangsteil 35b, dessen Oberfläche mit der Außenoberfläche des zylindrischen Teils 31c übereinstimmt, und einen kegeligen Teil 35c, dessen Oberfläche mit der äußeren Oberfläche des Teils mit großem Durchmesser 31d übereinstimmt. Es soll angemerkt werden, daß der Umfangsteil 35b als erster Abdichtungsteil dient und der kegelige Teil 35c als zweiter Abdichtungsteil dient. Wenn der erste Ventilkörper 31 zusammen mit der Ventilwelle 42 nach oben und nach unten bewegt wird, wird ein Ventilöffnungsgrad für die Kühlerströmung (im nachfolgenden wird darauf als "kühlerseitiger Öffnungsgrad" Bezug genommen), die durch einen Spalt zwischen dem ersten Ventilkörper 31 und dem ersten Ventilsitz 35 definiert wird, verändert. Die Fig. 3 und 9 zeigen das Ventil 20 in einem völlig geöffneten Zustand für die den kühlerseitigen Öffnungsgrad. Wenn der erste Ventilkörper 31 aus diesem vollständig geöffneten Zustand, der in den Fig. 3 und 9 gezeigt ist, in einen vollständig geschlossenen Zustand nach unten bewegt wird, wird der kühlerseitige Öffnungsgrad reduziert.
Der zweite Ventilkörper 32, der unter dem ersten Ventilkörper 31 angeordnet ist, besitzt eine zylindrische Gestalt, deren Außendurchmesser gleich demjenigen des Meßteils 31a des ersten Ventilkörpers 31 ist. Dieser Ventilkörper 32 ist aus einem oberen Meßteil 32a und einem unteren Meßteil 32b, die übereinander angeordnet sind, aus einem Teil zur Begrenzung der maximalen Strömungsmenge 32c, der zwischen den oberen und den unteren Meßteilen 32a und 32b ausgebildet ist, und aus einem kegeligen Teil 32d, der als Strömungsmengenänderungsteil dient, der zwischen dem oberen Meßteil 32a und dem Teil zur Begrenzung der maximalen Strömungsmenge 32c angeordnet ist, aufgebaut. Diese oberen und unteren Meßteile 32a und 32b können individuell mit einer Ventilöffnung 36a des zweiten Ventilsitzes 36 in Eingriff gelangen. Diese Ventilöffnung 36a enthält ein Umfangsteil 36b, dessen Oberfläche mit jeder äußeren Oberfläche der oberen und unteren Meßzeile 32a und 32b übereinstimmt, und einen kegeligen Teil 36c, der unter dem Umfangsteil 36b ausgebildet ist. Wenn der zweite Ventilkörper 32 als eine Einheit mit dem ersten Ventilkörper 31 und der Ventilwelle 42 bewegt wird, wird ein Ventilöffnungsgrad für die Bypass-Strömung (im nachfolgenden wird darauf als "Bypassseitiger Öffnungsgrad" Bezug genommen), die durch einen Spalt zwischen jeder der oberen und unteren Meßteile 32a und 32b des zweiten Ventilkörper 32 und dem zweiten Ventilsitz 36 definiert ist, verändert. Die Fig. 3 und 9 zeigen das Ventil 20 in einem Zustand, in dem der untere Meßteil 32b in dem Umfangsteil 36b in Eingriff ist, wodurch der zweite Ventilsitz 36 geschlossen wird. Wenn der zweite Ventilkörper 32 aus diesem Zustand nach unten bewegt wird, wird der untere Meßteil 32b allmählich von dem Umfangsteil 36b weg bewegt und der Teil zur Begrenzung der maximalen Strömungsmenge 32c geht durch das Umfangsteil 36b und anschließend gelangt der obere Meßteil 32a allmählich nahe an den Umfangteil 36b. Somit wird der Bypassseitige Öffnungsgrad aus einem vollständig geschlossenen Zustand vergrößert und anschließend verkleinert, um wieder zu seinem vollständig geschlossenen Zustand zurückzukehren.
Der Aufbau des Schrittmotors 24 wird nachfolgend erläutert. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist der Schrittmotor 24 mit zwei Statoren 51a und 51b versehen, und mit einem Rotor 52 der im Inneren der Statoren 51a und 51b angeordnet ist. Jeder der Statoren 51a und 51b enthält einen Kern 53, der dreieckige Zähne besitzt, die abwechselnd angeordnet sind und sich von oben und unten erstrecken, und eine Haspel 54, die in dem Kern 53 angeordnet ist, und eine Spule 55. Die Spulen 55 der Statoren 51a und 51b sind auf die entsprechenden Haspeln 54 in einer entgegengesetzten Wicklungsrichtung aufgewickelt. Dementsprechend kann die Richtung eines magnetischen Pols, der den Kern 53 erregt, verändert werden, wenn das Anlegen von elektrischem Strom an eine der zwei Spulen 55 auf die andere umgeschaltet wird. Die zwei Statoren 51a und 51b sind fest aufeinander platziert, wobei deren Kerne 53 so positioniert sind, daß sie nicht aneinander ausgerichtet sind.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Rotor 52 ein Magnet, dessen Außenumfang im voraus abwechselnd zum Nordpol und zum Südpol magnetisiert wurde. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird eine Mittelwelle 56 zentral in dem Rotor 52 angeordnet, so daß die Welle 56 zusammen mit dem Rotor 52 drehbar ist. Eine Führung 57 in an dem unteren Teil der Mittelwelle 56, die mit einem Außengewinde 56a am Außenumfang ausgebildet ist, ausgebildet. Die Führung 57 ist mit einem Innengewinde 57a ausgebildet, das mit dem Außengewinde 56a der Mittelwelle 56 in Eingriff steht. Mit diesem Aufbau wird die Drehung des Rotors 52 in die Bewegung der Führung 57 in der Axiallichtung durch die Mittelwelle 56 umgewandelt. Die Führung 57 ist durch ein Verbindungsteil 58 mit der Ventilwelle 52 verbunden. Zwischen der Führung 57 und dem Verbindungteil 58 ist eine Ausgleichsfeder 59 angeordnet.
Die nachfolgende Erläuterung erfolgt hinsichtlich det Strömungsmengenkennlinie des Stromregelventils 1, was aus den Strukturen des ersten Ventilkörpers 31 und des ersten Ventilsitzes 35 und denjenigen des zweiten Ventilkörpers 32 und des zweiten Ventilsitzes 36 stammt.
Die Fig. 10A und 10B sind Diagramme, die die Strömungskennlinie und die Druckkennlinie des Stromregelventils 1 zeigen. In Fig. 10B zeigt die Abszisse die Anzahl der Motorschritte des Schrittmotors 24 an und die Ordinate zeigt eine Strömungsmenge des Kühlwassers an (einschließlich der Kühlerströmungsmenge und der Bypass-Strömungsmenge). In Fig. 10A zeigt die Abszisse die Anzahl der Motorschritte des Schrittmotors 24 und die Ordinate zeigt den Druck der Kühlerströmung (im nachfolgenden wird darauf als "Kühlerströmungsdruck" Bezug genommen), die auf die Kühleröffnung 41 wirkt und den Druck der Bypass- Strömung (im nachfolgenden wird darauf als "Bypass- Strömungsdruck" Bezug genommen), die auf die Bypass-Öffnung 33 ausgeübt wird, an. In diesem Fall entspricht die Anzahl der Motorschritte in der Abszisse dem Öffnungsgrad des Ventilsitzes 20 (Ventilöffnungsgrad). Die Anzahl an Motorschritten von "0" entspricht einem "vollständig geschlossenen Zustand" des Ventils 20 und die Anzahl der Motorschritte von "ungefähr 230" entspricht einem vollständig geöffneten Zustand des Ventilkörpers 20. Das heißt, in der vorliegenden Ausführungsform werden die Kühlerströmungsmenge und die Bypass-Strömungsmenge in Bereichen ausgedrückt im Verhältnis zu dem Ventilöffnungsgrad, der einen Versatzbetrag des Ventilsitzes 20 darstellt.
Die Kühlerströmungsmenge zeigt eine Tendenz zur Zunahme, wie in Fig. 10B gezeigt ist, wenn die Versatzmenge des Ventils 20 (nämlich der Ventilöffnungsgrad) zunimmt. Diese Kennlinie wird durch den kühlerseitigen Öffnungsgrad aus einem vollständig geschlossenen Zustand des ersten Ventilkörpers 31, der in Fig. 7 gezeigt ist, über den halb geöffneten Zustand, der in Fig. 8 gezeigt ist, zu dem vollständig geöffneten Zustand, der in Fig. 9 gezeigt ist, bestimmt.
Die Bypass-Strömungsmenge zeigt eine Zunahme und eine Abnahme, wie in Fig. 10B gezeigt ist, wenn der Versatzbetrag des Ventils 20 (nämlich der Ventilöffnungsgrad) zunimmt. Diese Kennlinie wird durch den bypass-seitigen Öffnungsgrad aus dem vollständig geschlossenen Zustand des zweiten Ventilkörpers 32, wie in Fig. 7 gezeigt ist, über den halb geöffneten Zustand, der in Fig. 8 gezeigt ist, zu dem vollständig geschlossenen Zustand, der in Fig. 9 gezeigt ist, bestimmt.
Die obige Strömungsmengenkennlinie wird so bestimmt, daß die Bypass-Strömungsmenge etwas größer als die Kühlerströmungsmenge in dem Bereich ist, in dem die Kühlerströmungsmenge annähernd null ist. (entspricht dem "Aufwärmbreich" in Fig. 10B), während die Bypass-Strömungsmenge gleich oder kleiner als die Kühlerströmungsmenge ist. Genauer gesagt wird in Fig. 10B die Strömungsmengenkennlinie in dem "geringen Strömungsmengenbereich", in dem die Anzahl der Motorschritte "30 bis 80" wird, so bestimmt, daß die Bypass-Strömungsmenge kleiner als die Kühlerströmungsmenge ist, und die Kühlerströmungsmenge nimmt linear schnell zu, während die Bypass-Strömungsmenge im wesentlichen unverändert bleibt.
Die obige Strömungskennlinie in dem "Aufwärmbereich" entspricht der Kennlinie, die durch den ersten Ventilkörper 31 bestimmt wird, der aus dem vollständig geschlossenen Zustand, der in Fig. 7 gezeigt ist, in einen etwas geöffneten Zustand bewegt wird. Genauer gesagt wird diese Strömungskennlinie erhalten, während der zylindrische Teil 31c des ersten Ventilkörpers 31 mit dem Umfangsteil 35b des ersten Ventilsitzes 35 in Kontakt ist. In diesem Bereich wird die Kühlerströmungsmenge auf null gehalten, während der zylindrische Teil 31c mit dem Umfangsteil 35b in Kontakt gebracht wird. Während dieser Zeitperiode ist andererseits der obere Meßteil 32a des zweiten Ventilkörpers 32 mit dem Umfangsteil 36b des zweiten Ventilsitzes 36 in Kontakt. In diesem Kontaktzustand sorgt ein feiner Spalt, der im voraus zwischen dem oberen Meßteil 32a und dem Umfangsteil 36b vorgesehen ist, stetig für eine Bypass- Strömung mit einer entsprechend geringen Menge. Demgemäß wird es der Bypass-Strömung erlaubt, mit einer etwas größeren Menge als die kühlerseitige Strömung mittels der kleinen Bypass- Strömungsmenge, der es gestattet ist, durch den feinen Spalt zu gehen, zu fließen.
Die Strömungskennlinie der Kühlerströmungsmenge in dem "Niedrigströmungsmengenbereich" wird während eine Periode aus der Zeit erhalten, zu der der zylindrische Teil 31c des ersten Ventilkörpers 31 beginnt, sich von dem Umfangsteil 35b des ersten Ventilsitzes 35 zu distanzieren, bis zu der Zeit, wenn der zylindrische Teil 31c einen halb geöffneten Zustand erreicht, der in Fig. 8 gezeigt ist, wobei der kegelige Teil 35c des ersten Ventilsitzes 35 hindurchgeht. Wenn der zylindrische Teil 31c durch den kegeligen Teil 35c und davon weg gelangt, nimmt die Kühlerströmungsmenge im wesentlichen linear zu. In annähernd allen Bereichen ist der obere Meßteil 32a des zweiten Ventilkörpers 32 in der Nähe des Umfangsteils 36b des zweiten Ventilsitzes 36, so, daß der feine Spalt zwischen dem oberen Meßteil 32a und dem Umfangsteil 36b aufrechterhalten wird. Dementsprechend nimmt die Bypass-Strömungsmenge nicht wesentlich zu.
In Fig. 10B nimmt im größeren Bereich als dem "Niedrigströmungsmengenbereich" die Kühlerströmungsmenge bis zum vollständig geöffneten Zustand in einer quadratischen Kurve zu, wenn der Ventilöffnungsgrad zunimmt, um den Bereich der "maximalen Strömungsmenge" zu erreichen. Diese Strömungskennlinie der Kühlerströmung wird erhalten, wenn sich der Meßteil 31a des ersten Ventilkörpers 31 von dem halb geöffneten Zustand, der in Fig. 8 gezeigt ist, zum vollständig geöffneten Zustand, der in Fig. 9 gezeigt ist, ändert, während der Meßteil 31a von dem ersten Ventilsitz 35 entfernt wird und der zweite Ventilkörper 32 nahe an den ersten Ventilsitz 35 gelangt. Die Bypass-Strömungsmenge nimmt andererseits langsam zu und langsam ab, während der Ventilöffnungsgrad zunimmt. Diese Bypass- Strömungskennlinie wird erhalten, wenn sich der zweite Ventilkörper 32 aus dem in Fig. 8 gezeigten Zustand in den in Fig. 9 gezeigten Zustand verändert, während der obere Meßteil 32a von dem zweiten Ventilsitz 36 entfernt ist, wohingegen der untere Meßteil 32b nahe an den zweiten Ventilkörper 32 gelangt. Es soll angemerkt werden, daß die Bypass-Strömung nicht zu null wird, sogar wenn der zweite Ventilkörper 32 in den Zustand, der in Fig. 9 gezeigt ist, gebracht wird. Der Grund dafür ist, daß ein kleiner Spalt zwischen dem unteren Meßteil 32b des zweiten Ventilkörpers 32 und dem Umfangsteil 36b des zweiten Ventilsitzes 36 vorgesehen ist, wodurch die Bypass- Strömung einer Menge, die dem Spalt entspricht, erzeugt wird.
Gemäß dem Stromregelventil 1 der vorliegenden Ausführungsform, das oben beschrieben wurde, das in dem in Fig. 6 gezeigten Motorkühlsystem verwendet wird, bestimmt die ECU 11 einen Ventilöffnungsgrad in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Motors 2, um den Schrittmotor 24 des Stromregelventils 1 zu regeln. Somit kann die Strömungskennlinie in Übereinstimmung mit dem festgestellten Ventilöffnungsgrad erhalten werden.
Um den Motor 2 aus einem kalten Zustand zu starten, regelt die ECU 11 beispielsweise den Schrittmotor 24 auf eine erforderliche Anzahl an Motorschritten, um den "Aufwärmbereich" der oben beschriebenen Strömungskennlinie wahlweise zu verwenden. In diesem Fall wird die Kühlerströmungsmenge praktisch zu null, so daß die Kühlwasserströmung durch den Kühlwasserkanal 3 in dem Motor 2 nicht durch den Kühler 8 geht und keine Wärme abstrahlt, und die Bypass-Strömung in einer sehr geringen Menge vorgesehen ist. Das heißt, die Bypass-Strömungsmenge ist etwas größer als die Kühlerströmungsmenge in dem "Aufwärmbereich", in dem die Kühlerströmungsmenge praktisch null ist. Dem Kühlwasser, das aus dem Motor 2 fließt, wird es deshalb gestattet, durch die sehr geringe Menge der Bypass-Strömung zur Wasserpumpe 5 zurückzukehren und wieder durch den Motor 2 zu zirkulieren, sogar wenn keine Zirkulation, die Wärmeabstrahlung durch den Kühler 8 enthält, hervorgerufen wird. Dementsprechend ist es der sehr geringen Menge an Kühlwasser gestattet, durch den Kanal 3 zu fließen und der erste Wassertemperatursensor 12 erfaßt die Motorauslaßwassertemperatur, die die momentane Temperatur des Motors 2 wiedergibt.
Unter der Annahme, daß die Beitragsströmungsmenge auf null eingestellt ist, ist es dem Kühlwasser nicht gestattet, durch den Kühlwasserkanal 3 zu strömen. Folglich könnte der erste Wassertemperatursensor 12 keine geeignete Motorauslaßwassertemperatur erfassen, die die momentane Temperatur des Motors 2 widerspiegelt, sondern würde eine Temperatur des Kühlwassers erfassen, das sich in der Nähe des Auslasses des Kanals 3 befindet, die eine ungeeignete Temperatur für die Motorauslaßwassertemperatur ist. In der vorliegenden Ausführungsform können die obigen Nachteile vermieden werden und der Motor 2 kann wirksam aufgewärmt werden, wie es im kalten Zustand erforderlich ist. Somit kann die Temperatur des Motors 2 bei der Regelung des Stromregelventils 1 geeignet berücksichtigt werden.
Des weiteren regelt die ECU 11 den Schrittmotor 24 auf eine erforderliche Anzahl an Motorschritten, um wahlweise einen Bereich zwischen dem "Aufwärmbereich" und dem "maximalen Strömungsmengenbereich" in der Strömungskennlinie, die in Fig. 10B gezeigt ist, zu verwenden, wodurch der Kühlungsgrad des Motors 2 geregelt wird. In diesem Fall ist es der Kühlwasserströmung durch den Kanal 3 gestattet, sowohl im Kühlerkanal 6 als auch im Bypass-Kanal 7 zu strömen. Der erste Wassertemperatursensor 12 erfaßt somit eine geeignete Temperatur des Kühlwassers am Motorauslaß und gibt die Temperatur des Motors 2 wieder. Der zweite Wassertemperatursensor 13 erfaßt andererseits eine geeignete Temperatur des Kühlwassers am Kühlerauslaß und spiegelt den Kühlungszustand des Kühlers 8 wieder. Um die Kühlerströmungsmenge, die zur Kühlung des Motors erforderlich ist, sicherzustellen, kann des weiteren das Stromregelventil 1 auf der Basis der Motorauslaßwassertemperatur und der Kühlerauslaßwassertemperatur, die beide in der oben beschriebenen Art und Weise erfaßt wurden, geeignet geregelt werden. In dem Bereich zwischen dem "Aufwärmbereich" und dem "maximalen Strömungsmengenbereich" ändert sich die Kühlerströmungsmenge annähernd in einer zweiten Kurve in Bezug zur Anzahl der Motorschritte (das heißt des Ventilöffnungsgrades). Somit kann die ECU 11 eine gleichmäßige Rückkopplungsregelung der Kühlwassertemperatur auf eine Solltemperatur durchführen.
Während eines Hochlastbetriebs des Motors 2 regelt die ECU 11 den Schrittmotor 24 des Ventils 1 auf eine erforderliche Anzahl an Motorschritten, um "den maximalen Strömungsmengenbereich" in der Strömungsmengenkennlinie, die in Fig. 10B gezeigt ist, wahlweise zu verwenden. In diesem Fall wird die Kühlerströmungsmenge maximal, die Zirkulationsmenge des Kühlwassers, das durch den Kühlwasserkanal 3 und anschließend durch den Kühler 8 zirkuliert, wird maximal und somit wird der Wärmeabstrahlungswirkungsgrad des Kühlwasser im Kühler 8 maximal. Dementsprechend kann der Temperaturanstieg des Kühlwassers auf ein Minimum unterdrückt werden, so daß der Motor 2 maximal gekühlt wird.
In dem Stromregelventil 1 der vorliegenden Ausführungsform hat die Bypass-Strömungsmenge mittlerweile einen relativ gesehen größeren Einfluß auf die Druckkennlinie im Vergleich zu der Kühlerströmungsmenge. Wie in Fig. 10B gezeigt ist, wird in den Bereichen außer dem "Aufwärmbereich", in dem die Kühlerströmungsmenge praktisch null wird, die Bypass-Strömungsmenge, die den großen Einfluß auf die Druckkennlinie des Kühlwassers besitzt, gleich oder kleiner als die Kühlerströmungsmenge. Somit wird eine Druckdifferenz zwischen dem Druck der Kühlerströmung, der auf den ersten Ventilkörper 31 wirkt (im nachfolgenden wird darauf als "Kühlerströmungsdruck" Bezug genommen) und dem Druck der Bypass-Strömung, der auf den zweiten Ventilkörper 32 wirkt (im nachfolgenden wird darauf als "Bypass-Strömungsdruck" Bezug genommen) bei allen Ventilöffnungsgraden reduziert, wie in Fig. 10A gezeigt ist. Die durch den Druck des Kühlwassers, das auf die Ventileinheit 20 wirkt, erzeugte Last wird entsprechend reduziert. Dies reduziert auch die Last, die durch den Druck des Kühlwassers, der von dem Venti1 20 durch das Verbindungsteil 58 und die Führung 57 auf den Schrittmotor 24 wirkt, erzeugt wird, so daß das Antriebsdrehmoment, das von dem Schrittmotor 24 gefordert wird, gerade um so viel verringert werden kann. Als ein Ergebnis kann der Schrittmotor 24 gemäß einer Reduzierung des Antriebsdrehmomentes (Leistung) verkleinert werden, wodurch eine Verkleinerung des Stromregelventils 1 erzielt wird. Demgemäß kann die Montierbarkeit des Stromregelventils 1 an den Motor 2 verbessert werden.
In Abhängigkeit von der Strömungskennlinie des Stromregelventils 1 der vorliegenden Ausführungsform, die in Fig. 10B gezeigt ist, wird die Kühlerströmungsmenge auf die maximale Strömungsmenge erhöht proportional zu einer Zunahme des Versatzbetrages (des Ventilöffnungsgrades) des Ventils 20. Die Bypass-Strömungsmenge wird einmal erhöht und anschließend verringert, wenn der Versatzbetrag des Ventils 20 (der Ventilöffnungsgrad) erhöht wird. Folglich wird die Bypass- Strömungsmenge in dem "Bereich maximaler Strömung", in dem die Kühlerströmungsmenge maximal wird, verringert. Durch diese verringerte Bypass-Strömungsmenge nimmt die Kühlwasserströmung, die als Kühlerströmung zirkuliert, zu. Während des Hochlastbetriebes des Motors 2, der eine maximale Kühlung erfordert, kann die maximale Strömungsmenge des Kühlwassers, das gekühlt werden soll, in dem Kühler 8 abstrahlen, wodurch der Kühlungseffekt des Motors 2 verbessert wird.
In der vorliegenden Ausführungsform enthält der Motorblock 2a, der den Motor 2 bildet, das Gehäuse 21, den Pumpenkanal 4 und den Bypass-Kanal 7. Dieser so konfigurierte Motorblock 2a ist einer der Motoren vom "inneren Bypass-Typ", der Kühlwasser dazu bringt, durch den im Inneren vorgesehenen Bypass-Kanal 7 zu strömen. Diese Bauart wurde derzeit in vielen Motoren angewandt.
Gemäß dem Stromregelventil 1 der ersten Ausführungsform, das in den Fig. 1 und 3 bis 5 gezeigt ist, kann das Gehäuse 21 wie oben beschrieben, das im voraus im Motorblock 2a der derzeitigen "inneren Bypass-Bauart" vorgesehen ist, zum Halten des zweiten Körpers 23 verwendet werden, um das Stromregelventil 1 in dem Motorblock 2a zu befestigen. In diesem montierten Zustand steht die Bypass-Öffnung 33 des zweiten Körpers 23 mit dem Bypass-Kanal 7 des Motorblocks 2a in Verbindung. Somit kann die Bypass-Strömungsmenge, die durch das Stromregelventil 1 fließt, bereitgestellt werden. Die Pumpenöffnung 34 des zweiten Körpers 23 steht mit dem Pumpenkanal 4 des Motorblocks 2a in Verbindung. Demgemäß werden die Kühlerströmungsmenge und die Bypass-Strömungsmenge, die durch das Stromregelventil 1 geregelt werden, durch den Pumpenkanal 4 zur Wasserpumpe zurückgeleitet. Auf diesem Wege kann das Gehäuse 21 des Motorblocks 2a zum Montieren des Stromregelventils 1 verwendet werden, was die Notwendigkeit verhindern kann, die Form des Motorblocks 2a zu verändern und zusätzlich ein externes Bypass- Rohr und Anderes an dem Motorblock 2a zum Zwecke der Befestigung des Stromregelventils 1 vorzusehen. Folglich kann das Stromregelventil 1 einfach und kostengünstig in dem Motor 2 montiert werden und deshalb kann verhindert werden, daß die Herstellungskosten dieses Kühlsystems extrem ansteigen.

Zweite Ausführungsform

Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform eines Stromregelventils, das die vorliegende Erfindung verkörpert, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es wird angemerkt, daß gleiche Elemente, die denjenigen in der ersten Ausführungsform entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und deren Beschreibung weggelassen wird. Diese zweite Ausführungsform wird unter Konzentration auf unterschiedliche Strukturen zu denjenigen in der ersten Ausführungsform erläutert.
Fig. 11 ist eine Längsschnittansicht eines Stromregelventils 61 in der vorliegenden Ausführungsform. Fig. 11 basiert auf Fig. 3. Dieses Stromregelventil 61 enthält einen ersten Ventilkörper 71 und einen ersten Ventilsitz 72, die sich von denjenigen des Stromregelventils 1 aus der ersten Ausführungsform unterscheiden.
Der erste Ventilkörper 71 besitzt im wesentlichen eine kurze zylindrische Gestalt, die einen flanschförmigen Meßteil 71a enthält, der in dem oberen Abschnitt ausgebildet ist. Der erste Ventilkörper 71 enthält nicht das Teil 31b zur Begrenzung der maximalen Strömungsmenge, das in dem ersten Ventilkörper 31 in der ersten Ausführungsform vorgesehen ist. In der vorliegenden Ausführungsform besitzt die Ventilwelle 42 direkt unterhalb des ersten Ventilkörpers 71 dieselbe Funktion wie das Teil 31b zur Begrenzung der maximalen Strömungsmenge. Der Meßteil 71a des ersten Ventilkörpers 71 kann mit einer Ventilöffnung 72a des ersten Ventilsitzes 72 in Eingriff gelangen. Genauer gesagt enthält der Meßteil 71a einen zylindrischen Teil 71b und einen Teil mit großem Durchmesser 71c, dessen Außendurchmessergrößer als derjenige des zylindrischen Teils 71b ist. Die Ventilöffnung 72a des ersten Ventilkörpers 72 enthält ein Umfangsteil 72b, dessen Oberfläche mit der äußeren Oberfläche des zylindrischen Teils 71b des ersten Ventilkörpers 71 übereinstimmt, und ein Dichtungsteil 72c, dessen Oberfläche mit der äußeren Oberfläche des Teils mit dem großen Durchmesser 71c übereinstimmt. Das Dichtungsteil 72c ist durch Aushärten von Kautschuk auf einem Substrat, das den ersten Ventilsitz 72 bildet, vorgesehen. Wenn der erste Ventilkörper 71 zusammen mit der Ventilwelle 42 nach oben und nach unten bewegt wird, wird der kühlerseitige Öffnungsgrad, der durch einen Spielraum zwischen dem Ventilkörper 71 und dem Ventilsitz 72 definiert wird, verändert. Fig. 11 zeigt das Ventil 20 in einem vollständig geöffneten Zustand für den kühlerseitigen Öffnungsgrad. In einem vollständig geschlossenen Zustand für den kühlerseitigen Öffnungsgrad steht der zylindrische Teil 71b des ersten Ventilkörpers 71 mit dem Umfangsteil 72b des ersten Ventilsitzes 72 in Eingriff und der Teil mit großem Durchmesser 71c des ersten Ventilkörpers 71 wird mit dem Dichtungsteil 72c des ersten Ventilsitzes 72 in engen Kontakt gebracht.
Gemäß dem Stromregelventil 61 der zweiten Ausführungsform können dieselben Effekte wie diejenigen des Stromregelventils 1 der ersten Ausführungsform erhalten werden. Zusätzlich kann die maximale Strömungsmenge der Kühlerströmung stärker erhöht werden im Vergleich zur ersten Ausführungsform, durch die Menge, die aus dem ersten Ventilkörper 71 resultiert, der kein Teil zur Begrenzung der maximalen Strömungsmenge enthält. Des weiteren ist der erste Ventilkörper 71 mit dem Teil mit großem Durchmesser 71c versehen und der erste Ventilsitz 72 ist mit dem Dichtungsteil 72c versehen, der mit dem Teil mit großem Durchmesser 71c in engen Kontakt gebracht werden kann, so daß die Abdichtbarkeit gegen das Kühlwasser verbessert werden kann, wenn der kühlerseitige Öffnungsgrad in den vollständig geschlossenen Zustand gebracht wird.
Die vorliegende Erfindung kann in anderen speziellen Formen verkörpert werden, ohne den Erfindungsgedanken oder wesentliche Merkmale hiervon zu verlassen.
In den obigen Ausführungsform werden die Strömungsmengenkennlinien der Stromregelventile 1 und 61 jeweils so bestimmt, daß die Kühlerströmungsmenge zunimmt, wenn der Versatzbetrag des Ventils 20 zunimmt, und die Bypass-Strömungsmenge zunimmt und abnimmt, wenn der Versatzbetrag des Ventils 20 zunimmt. Das Zunahme- und Abnahmeverhältnis zwischen der Kühlerströmungsmenge und der Bypass-Strömungsmenge ist nicht auf obiges begrenzt und kann in geeigneter Weise verändert werden.
Obwohl der Schrittmotor 24 als Betätigungselement in den obigen Ausführungsformen verwendet wird, können unterschiedliche Arten von Betätigungselementen wie ein Gleichstrommotor und ein Linearsolenoid verwendet werden.

Claims

1. Stromregelventil zur Verwendung in einem Wasserkühlsystem zur Kühlung eines Motors (2) durch Zirkulieren von Kühlwasser, wobei das Stromregelventil folgende Bauteile enthält:
einen ersten Ventilkörper (31) und einen ersten Ventilsitz (35) zur Regelung einer Menge einer Kühlerströmung des Kühlwassers, das aus dem Motor (2) fließt, um durch einen Küh- ler (8) zu einer Wasserpumpe (5) zurückzukehren;
einen zweiten Ventilkörper (32) und einen zweiten Ventilsitz (36) zur Regelung einer Menge einer Bypass-Strömung des Kühlwassers, das aus dem Motor (2) fließt, um ohne durch den Kühler (8) zu gehen, zu der Wasserpumpe (5) zurückzukehren;
ein Betätigungselement (24) zum gemeinsamen Versetzen des ersten Ventilkörpers (31) und des zweiten Ventilkörpers (32) als ein Ventil (20);
wobei das Betätigungselement (24) so geregelt ist, daß das Ventil (20) versetzt wird, um die Kühlerströmungsmenge und die Bypass-Strömungsmenge zu regulieren, um dadurch eine Temperatur des Kühlwassers auf eine Solltemperatur zu regeln; dadurch gekennzeichnet, daß
die Kühlerströmungsmenge und die Bypass-Strömungsmenge in Bereichen im Verhältnis zu dem Versatzbetrag des Ventils (20) definiert werden, so daß jede Struktur des ersten Ventilkörpers (31) und des ersten Ventilsitzes (35) und jede Struktur des zweiten Ventilkörpers (32) und des zweiten Ventilsitzes (36) so bestimmt werden, daß sie eine Strömungsmengenkennlinie besitzen, bei der die Bypass-Strömungsmenge in einem Bereich, in dem die Kühlerströmungsmenge praktisch null wird, etwas größer als die Kühlerströmungsmenge ist, und in anderen Bereichen die Bypass-Strömungsmenge gleich oder niedriger als die Kühlerströmungsmenge ist.

2. Stromregelventil gemäß Anspruch 1, wobei jede Struktur des ersten Ventilkörpers (31) und des ersten Ventilsitzes (35) und jede Struktur des zweiten Ventilkörpers (32) und des zweiten Ventilsitzes (36) so bestimmt sind, daß sie eine Strömungsmengenkennlinie besitzen, bei der die Kühlerströmungsmenge in Bezug zu einer Zunahme des Versatzbetrages des Ventils (20) zunimmt, während die Bypass-Strömungsmenge in Bezug zu der Zunahme des Versatzbetrages des Ventils (20) zunimmt und abnimmt.

3. Stromregelventil gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Ventilsitz (35) eine Ventilöffnung (35a) enthält,
wobei der erste Ventilkörper (31) im wesentlichen eine zylindrische Gestalt besitzt, die einen flanschförmigen Meßteil (31a) enthält, der in einem oberen Abschnitt ausgebildet ist, wobei der Meßteil (31a) mit der Ventilöffnung (35a) des ersten Ventilsitzes (35) in Übereinstimmung bringbar ist,
wobei ein kühlerseitiger Öffnungsgrad, der durch einen Spielraum zwischen dem ersten Ventilkörper (31) und dem ersten Ventilsitz (35) definiert ist, verändert wird, wenn der erste Ventilkörper (31) nach oben und nach oben bewegt wird,
wobei der zweite Ventilsitz (36) eine Ventilöffnung (36a) enthält,
wobei der zweite Ventilkörper (32) eine im wesentlichen zylindrische Gestalt besitzt, die einen annähernd gleichen Durchmesser wie das Meßteil (31a) des ersten Ventilkörpers (31) hat, wobei der zweite Ventilkörper (32) einen oberen Meßteil (32a) enthält, der in einem oberen Teil ausgebildet ist, und einen Teil zur Begrenzung der maximalen Strömungsmenge (32c), der in einem mittleren Abschnitt ausgebildet ist, wobei der obere Meßteil (32a) mit der Ventilöffnung (36a) des zweiten Ventilsitzes (36) in Übereinstimmung bringbar ist, und wobei ein feiner Spielraum zwischen dem oberen Meßteil (32a) und der Ventilöffnung (36a) vorgesehen ist, wenn der obere Meßteil (32a) mit der Ventilöffnung (36a) in Eingriff steht, und
wobei ein bypassseitiger Öffnungsgrad zwischen dem oberen Meßteil (32a) des zweiten Ventilkörpers (32) und dem zweiten Ventilsitz (36) definiert wird und verändert wird, wenn der zweite Ventilkörper (32) als eine Einheit mit dem ersten Ventilkörper (31) nach oben und nach unten bewegt wird.

4. Stromregelventil gemäß Anspruch 3, wobei der Meßteil (31a) des ersten Ventilkörpers (31) einen zylindrischen Teil (31c) und einen Teil mit großem Durchmesser (31d), der einen größeren Durchmesser als der zylindrische Teil (31c) hat, enthält,
wobei die Ventilöffnung (35a) des ersten Ventilsitzes (35) einen ersten Abdichtungsteil (35b) enthält, der mit dem zylindrischen Teil (31c) in Übereinstimmung bringbar ist, und einen zweiten Abdichtungsteil (35c), der mit dem Teil mit großem Durchmesser (31d) in Übereinstimmung bringbar ist,
wobei die Ventilöffnung (36a) des zweiten Ventilsitzes (36) einen Umfangsteil (36b) enthält, der mit dem oberen Meßteil (32a) des zweiten Ventilkörpers (32) in Übereinstimmung bringbar ist, und
wobei der feine Spielraum zwischen dem oberen Meßteil (32a) des zweiten Ventilkörpers (32) und dem Umfangsteil (36b) des zweiten Ventilsitzes (36) vorgesehen ist, während der zylindrische Teil (31c) des ersten Ventilkörpers (31) in Kontakt mit dem ersten Abdichtungsteil (35b) des ersten Ventilsitzes (35) bewegt wird.

5. Stromregelventil gemäß Anspruch 2, wobei der erste Ventilsitz (35) eine Ventilöffnung (35a) enthält, wobei
der erste Ventilkörper (31) im wesentlichen eine zylindrische Gestalt besitzt, die einen flanschförmigen Meßteil (31a), der in einem oberen Abschnitt ausgebildet ist, enthält, wobei der Meßteil (31) mit der Ventilöffnung (35a) des ersten Ventilsitzes (35) in Übereinstimmung bringbar ist,
wobei ein kühlerseitiger Öffnungsgrad, der durch einen Spielraum zwischen dem ersten Ventilkörper (31) und dem ersten Ventilsitz (35) definiert ist, verändert wird, wenn der erste Ventilkörper (31) nach oben und nach unten bewegt wird,
wobei der zweite Ventilsitz (36) eine Ventilöffnung (36a) enthält,
wobei der zweite Ventilkörper (32) eine im wesentlichen zylindrische Form besitzt, die annähernd denselben Durchmesser wie der Meßteil (31a) des ersten Ventilkörpers (31) enthält, wobei der zweite Ventilkörper (32) einen oberen Meßteil (32a) enthält, der in einem oberen Teil ausgebildet ist, einen unteren Meßteil (32b), der in einem unteren Abschnitt ausgebildet ist, einen Teil zur Begrenzung der maximalen Strömungsmenge (32c), der in einem mittleren Abschnitt ausgebildet ist, und einen Strömungsmengen-Änderungsteil (32d), der zwischen dem oberen Meßteil (32a) und dem Teil zur Begrenzung der maximalen Strömungsmenge (32c) ausgebildet ist, wobei die oberen und unteren Meßteile (32a, 32b) jeweils mit der Ventilöffnung (36a) des zweiten Ventilsitzes (36) in Übereinstimmung bringbar sind,
wobei ein bypassseitiger Öffnungsgrad zwischen dem zweiten Ventilsitz (32) und jedem der oberen und unteren Meßteile (32a, 32b) des zweiten Ventilkörpers (32) definiert ist und verändert wird, wenn der zweite Ventilkörper (32) als eine Einheit mit dem ersten Ventilkörper (31) nach oben und nach unten bewegt wird, und, wenn der bypassseitige Öffnungsgrad aus einem vollständig geschlossenen Zustand des zweiten Ventilsitzes (36), in dem der untere Meßteil (32b) des zweiten Ventilkörpers (32) mit der Ventilöffnung (36a) des zweiten Ventilsitzes (36) in Eingriff steht, zu einem vollständig geöffneten Zustand vergrößert wird, und wieder zu dem vollständig geschlossenen Zustand abnimmt, während der zweite Ventilkörper (32) vom vollständig geschlossenen Zustand nach unten bewegt wird, wobei der untere Meßteil (32b) allmählich von der Ventilöffnung (36a) wegbewegt wird, wobei der Teil zur Begrenzung der maximalen Strömungsmenge (32c) des zweiten Ventilkörpers (32) durch die Ventilöffnung (36a) des zweiten Ventilsitzes (36) geht, und wobei anschließend der obere Meßteil (32a) des zweiten Ventilkörpers (32) bewegt wird, um allmählich nahe an die Ventilöffnung (36a) des zweiten Ventilsitzes (36) zu gelangen.

6. Stromregelventil gemäß Anspruch 5, wobei der Meßteil (31a) des ersten Ventilkörpers (31) einen zylindrischen Teil (31c) und einen Teil mit großem Durchmesser (31d), dessen Durchmesser größer als derjenige des zylindrischen Teils (31c) ist, enthält,
wobei die Ventilöffnung (35a) des ersten Ventilsitzes (35) einen ersten Abdichtungsteil (35b) enthält, der mit dem zylindrischen Teil (31c) in Übereinstimmung bringbar ist, und einen zweiten Abdichtungsteil (35c), der mit dem Teil mit großem Durchmesser (31d) in Übereinstimmung bringbar ist,
die Ventilöffnung (36a) des zweiten Ventilsitzes (36) einen Umfangsteil (36b) enthält, der mit jedem der oberen und unteren Meßteile (32a, 32b) des zweiten Ventilkörpers (32) in Übereinstimmung bringbar ist, und
wobei der feine Spielraum zwischen dem oberen Meßteil (32a) des zweiten Ventilkörpers (32) und dem Umfangsteil (36b) des zweiten Ventilsitzes (36) vorgesehen ist, während der zylindrische Teil (31c) des ersten Ventilkörpers (31) in Kontakt mit dem ersten Abdichtungsteil (35b) des ersten Ventilsitzes (35) bewegt wird.

7. Stromregelventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, des weiteren enthaltend einen Körper (22, 23), eine Nabe (43) und eine Trennwand (38), die in dem Körper (22, 23) vorgesehen ist, und eine einzelne Ventilwelle (42), die in der Nabe (43) und der Trennwand (38) durch ein Lager (44, 45) gelagert ist, so daß die Ventilwelle (42) in einer Druckrichtung bewegbar ist, und wobei die ersten und des zweiten Ventilkörper (31, 32) übereinander auf der Ventilwelle (42) befestigt sind, um das Ventil (20) aufzubauen, und wobei die Ventilwelle (42) mit dem Betätigungselement (24) verbunden ist.

8. Stromregelventil gemäß Anspruch 7, des weiteren enthaltend eine Rückfederung (46), die zwischen dem zweiten Ventilkörper (32) und der Nabe (43) angeordnet ist, wobei die Rückfederung (46) den zweiten Ventilkörper (32) ebenso wie den ersten Ventilkörper (31) um eine vorbestimmte drängende Kraft preßt, um den ersten Ventilkörper (31) in eine Ventilöffnungsrichtung zu drängen, wobei die drängende Kraft auf ein Minimum festgelegt wird, wenn die Ausgangsleistung des Betätigungselementes (24) minimiert ist.

9. Stromregelventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Motor (2) einen Motorblock (2a) enthält, wobei der Motorblock (2a) ein Thermostatgehäuse (21) zur Montage eines Thermostates in dem Motorblock (2a) enthält, einen Pumpenkanal (4), um es dem Kühlwasser zu gestatten, aus dem Thermostatgehäuse (21) zu der Wasserpumpe (5) zu strömen, und einen Bypass-Kanal (7), um es dem Kühlwasser zu gestatten, in dem Thermostatgehäuse (21) zu fließen, um zu der Wasserpumpe (5) zurückzukehren, ohne durch den Kühler (8) zu gehen, und wobei das Stromregelventil ein Verbindungsteil (23) enthält, das in dem Thermostatgehäuse (21) montiert ist, wobei das Verbindungsteil (23) eine Pumpenöffnung (34) enthält, die mit dem Pumpenkanal (4) in Verbindung bringbar ist und eine Bypass-Öffnung (33), die mit dem Bypass-Kanal (7) in Verbindung bringbar ist.