DE1926034U - Temperaturregelvorrichtung fuer umlaufkuehlungen. - Google Patents

Description

BAYERISCHE MOTOREN WEHIE AITIlIOlSELIiSCHlPT, MÜICHEN Aktenzeichen: B 61 375/46e ßbe 7-9*1965

Tem^erat^rre^elYor r 1chtunjj; für Umlaufkühlungen

Die Neuerung bezieht eich auf eine Tenperaturregelvorrlchtung für Umlaufkühlungen, insbesondere für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, die ein© den Kühler enthaltende Leitung und ein© diesen ungefaend© Kurzsciilu?leitung zwischen Ein- und Auslauf des Kühlmantels, sowie einen Thermostat zur wechselweisen Steuerung dieser beiden Leitungszweige aufweist, wobei der fherraostat an der dem Einlauf des Kühlmantels nahegelegenen Mündung der beiden Leitungessweige in die Einlaufleitung angeordnet ist und das Temperatürfühl- und Behnelement de@ Thermostats im gemischten Ktlhlmittelstrom liegt.

Der : Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Umstellung der Thermostatregelwerte bei unterschiedlichen Umgebung 8 tem p era tür en, insbesondere Winter- und Sommerteiaperatüren, die bisher umständlich durch Auswechseln des Thermostats oder durch Umjustierung desselben erfolgte, zu vermeiden und statt dessen die Veränderung der Regelwerte selbsttätig in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur zu steuern. Damit soll vor allem die nachteilige Eigenschaft Üblicher Regelvorrichtungen unterbunden werden, daß bei niedrigen Umgebungstemperaturen ©i^e niedrigere Kühlmitteltemperatur eingeregelt wird als bei höherer Umgebungstemperatur, was darauf zurückzuführen ist, daß durch den notwendigen Hegelbereich elfiea fhertsostats duroh eine geringe öffnung desselben eine geringe -Ktihlmittelmenge mit der niedrigen Umgebung©temperatur den Segelwert und damit die Kühlmitteltemperatur an der unteren Grenze des Regelbereiches einstellt. Bei hohen Uagebungitemperaturen wird dagegen bei voller öffnung des thermostats eine an der oberen Grenze des Regelbereiche liegend©temperatur des Kühlmittels eingestellt.

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Aktenzeichen: B 61 375/46« atom '7.9.1965

Zur lösung der gestellten Aufgab© bestellt die in den in den "Patentansprüchen bezeichneten Merkmalen.'-Heben dem Portfallen von Umstellarbeiten ergibt die feuerung den Vorteil eines stuferlösen Überganges bei ?eränd@~ rung der Umgebungstemperatur, wobei ate wirksame Hisehtem-", peretur 80 ausgewählt werden kann, daS bei veränderlicher Außentemperatur von einer gewissen S-rensa© ab nach abwärts ©in© praktisch völlig gleichbleibende Kühlmitteltemperatur eingeregelt wird» Die -'Heu^ung .ermöglicht dariiberhinaus in überraschender Weise, daß bei niedrigeren Umgebungstemperaturen durch Abstimmung des Bfleehteaperatureinflueeee sogar eine höhere Kühlmitteltemperatur als bei höheren Üiaage-■bungsteraperaturen ersielt weiten kann, was bei Kraftfahrzeugen einerseits bei kalter Witterung-einer gesteigerten Wirkung von mit dem gleichen Kühlmittel beschickten Fsbr» gastraumheizungen und andererseits bei heißer Witterung einer veretärkten Kühlung d.©r Brennkraftm^echine und einer Hernbeetgung der Schmierölteaferatur zugute kommt. Durch dl© ; Neuerung'-wird auch die Qefahr euereschlossen, daQ bei raschem Wechsel der Außentemperatur, wie beispielsweise 'Gebirge fahrt en, ein !Thermostat nicht rechtzeitig verstellt oder ausgetauscht werden kann bsw. mu8.

In den Zeichnungen ist die ftueiung anhand von Ausführungebeispielen dargestellt.

Pig. 1 zeigt die schemetische Darstellung einer ;HttBslgkeitsumlauJnrtlhluag für eine Brennkraftmaschine,

Pig. 2 einen Thermostat mit gesteuerter schluSumgehungsleitüng, '

Fig. 3 einen Thermostat mit eine»

eines Tellerventils angeordneten Temperaturfühl- und Betonelement und '

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Pig. 4 ein Schaubild der

tur-Regelkurren verschiedener' TheraostatausMldungen ia ÄtoÄingtgkeit von der Umgebungstemperatur* ' . -

Der Kühlmantel 1' einer Brennkraftmasöliine 1 wird fön einem Kühlmittel von unten n&eh ©%en durchströmt, wobei auf das Kühlmittel Wärme übertritt ψΆ die Brenakraftüasobise 1 gekühlt wird. Dass Kühlmittel tritt is unteren Bereich.duroh den Einlauf 2 in den Kühlmantel 1' ©in und verläßt diesen durch den 'ualauf 3· line an'den Auslauf 3 anschließend© Auslaufleitung 3' leitet das^;Kühlmittel* &u einer Leitungsverzwelgung 4, τοη der ein LelttingsEweig 5 zu® Kühler 6 _: und ein KurgechluQleitungesnreig 7 unter Umgehung des Kühlers 6 direkt zur Einlauf 1 eittmg"-2* und dajait zum Einlauf 2 führt. Der 3Jeitungszweig 5 ferelmigt ©ich Mit dem Iieitungssweig 7 hinter dem Kühler 6 in einem ffeermostat 8, welcher wechselweise das Kühlmittel aus ier lurzsehlu9leitung 7 oder aus dem Leitungszweig 5 »ua Einlauf 2 gelangen IaQt. Der Thermostat 8 enthält ein feaperattorftthl- und Dehnele·^· ment 9, das wechselweise zwei fellerventil© 10 und 11 steuert, . * - '

Nach Fig, 2 enthält der Thermostat 108 mw@i Tellerrentile 110 und 111, die v/©ehselweis# den Dur ah tritt aus der lurgschlußleitung 107 und dem LeitungsEweig 105 steuern. Bas TemperaturfUhl- und Sehnelmiettt 109 let'em Tellerventil 111 auf der ssuk Tellerventil 110 hin.gerichteten Seite angeordnet WuLU. ragt in den feilraun 1.08* dee^TherBoatsta 108,in den der Zulauf der Kure*8*onlu81*eltung.;,fp7 und die ^"blauf- leitung 2^f, 102* zum KÜhlaanteX'1' nümäeÄ, B®@ Temperaturfühl- und Dehnelemeat 109 ettl^et §ioß. über eine© Bolsen 109' und ferstrebungen 112' an der.f^Ä-'fellerTentll 111 versohlos-^ senen Quei*wand 112 al* Diese^:,%eywand 112 trennt.den Imnenrau« 108' Tom zweiten Innenratönteil 10β." de® Ta.eraostats 108,

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in den der T.eitungszweig 105 vgs Kühler 6 einmündet. Am Tellerventil 110, das zusammen iiit dem Tellerventil 111 durch das Temp era turf ühl~ und Betonelement 109 bewegt wird, ist ein Ringschieber 113 befestigt, der dadurch mit den beiden Tellerventilen 110 und 111 bewegt wird und eine Öffnung 114 für eine Umgehungsleitung 115 von der XurzsehluS«- leltung 107 zur Einlaufleitung 2', 102' steuert, Fin Teil des von der Kurzschlußleitung 107 »ttr Einlaufleitung 2¹, 102' fließenden Kühlmittels wird auf diese Weise von der Beeinflussung des Temperatürfühl- und Betonelement© 109 ferngehalten. Letzteres wird dadurch von einer Mischtemperatur beaufschlagt, die von der Temperatür des Kühlmittels aus dem Kühler 6 stär"fcer beeinflußt ist» als es dem Mischungsverhältnis des den Kühlmantel 1· durch die Flnlaufleitung 2', 102' zugeführten Itialmittels entspricht. Bei hohen Umgebungstemperaturen und dadurch·· entsprechend hoher Temperatur des Kühlmittels, das dem Thermostat 108 durch den LeitungBZvreig 105 zufließt, wird dag Temperatmrfühl- und Dehnelement 109 auf diese Weise von einer höheren Misehtempe« ratur beeinflußt als bei niedriger Umgebungstemperatur und damit niedriger Temperatur des Itihlffiittels aus dem Leituhgssv/eig 105* Der Thermostat öffnet deshalb bei hoher Umgebungstemperatur, also beispielsweise bei soiBfflerlieher Hitze, das Tellerventil 111 mehr als bei niedriger Umgebungstemperatur, wie bei winterlicher Kälte, dleicbaeitig versohlieSt der Ringschieber 113 die Öffnung 114 bei hoher Temperatur mehr als bei niedriger. Dadurch stellt ©ich in der Einlaufleitung 2', 102' bei niedriger ümge.bmngste®peratür, also im Winter, eine höhere Mlsohu&getenperatur ein als bei hoher Außentemperatur, wie im 3omaer. Die Brennkraftmaschine 1 wird somit im Winter bei einer höheren Betriebstemperatur gehalten als im Sommer. D raus ergeben sich verschiedene Vorteile, insbesondere wird im Vint er:'; eine verstärkte Wirksamkeit einer Wagenheizung voe fersonesteaftwagen ermöglicht und im Sommer eine verstärkte Küklung und insbesondere da-

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durch auch eine verbessert© Abkühlung des Sehiaierb'les erzielt. Die im Winter zufolge el es größeren Temperaturgefälles höhere Wärmeabstrahlung de© Motors wird teilweise ausgeglichen.

Nach Pig. 3 wird die vorbeschriebene Wirkung in einfacherer Weise durch eine andere Ausbildung des Thermostats 8 gemäß Fig. 1 dadurch erzielt, daß das temperaturfühl- und Dehnelement sich durch das in der Querwand Ig angeordnete !Tellerventil 11 hindurch in den feilraun 8^w erstreckt, in den der Leitungszweig 5 Tom X|ihler 6 mündet.,Ber Bruckbolsen 9' des Temperaturfühl- und Pehnelements 9 tritt dabei an einer vom Tellerventil 11 entfernten Stelle aus dem Temperaturftihl- und Debnelernent aus und stützt sioh wiederum über Verstrebungen 12' an der Querwand 12 und damit &m Q©house des Thermostats 8 ab. Das T©aperetürfühl- und Dehnelement 9 wird mit seinem in de© Teilraue 8^W angeordneten Abschnitt 9" unmittelbar von dem aus dem Kühler 6 durch den Leitungen zweig 5 geführten Kühlaittel beaufschlagt. Eine niedrige Umgebungstemperatur und damit eine niedrige Temperatur des Kühlmittels aus dem Leitungssweig 5 hat gur Folge, daß eine bestimmte Öffnung des Tellerrentiis 11 JWir durch eine verhältnismäßig hohe Mischtemperatur ia Sher»©ötatteilrau© 8' erreicht werden kann, die den Teil des femf©raturfühl- und Dehnelements 9 beaufschlagt, 4ei* 1st Seilrau® 8^f liegt. Diese verhältnismäßig hohe Misehteuperatür ist zugleich die Teisperatur, die über die Einlaufleitung'2' des Kühlmantel 1* zugeleitet wird. Bei hoher Umgebungstemperatur weist dagegen das Kühlmittel im feilrau« 8^W gleichfalls eine hohe Temperatur auf, so daß dadurch der Teil 9® des feaperaturfühl- und Dehnelements 9 ^on verhiltniepäßig hoher !Temperatur beaufschlagt wird. Der feil des Temperatürfühl- und Dehnelements 9? der in dem Teilraue 8* angeordnet ist, bedarf deshalb bei hohen Außen-

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temperaturen nur noch einer Beaufschlagung durch eine geringere Mischtemperatur im Teilrau® 8* but Erzielung der gleichen öffnung des Tellerventil^ 11$ wie oben für eine niedrig© Umgebungstemperatur angenommen wurde. Dem Kühlmantel 1' strömt demnach bei hoher Umgebungstemperatur durch die Zulaufleitung 2' eine niedrigere Misehtemperfutur aus dem Baum 8^f zu als bei niedriger Umgebungstemperatur. Durch Abstimmung der Anteile dee Temperatürfühl- und Dehnelements, die beiderseits des Tellerventils 11 angeordnet sind, läßt sich der gewünschte Unterschied zwischen der Kühlmitteltemperatur Im Teilrau® 8* und damit die Temperatur, die das dem Kühlmantel 1* augeführte Kühlmittel besitzt, bestimmen. Diese Abstimmung ermöglicht auch eine bei unterschiedlicher Außentemperatur weltgehend gleichbleibende Kühlmitteltemperatur. Die gleiche Wirkung und Abstimmung könnte auch duroh Leitflächen innerhalb des Thermostatraumes '8* erzielt werden, die entweder das durch das Ventil 11 tretende kalte Kühlmittel au® dem Kühler verstärkt an das Temperaturfühl- vuaA Betonelement 9 heranführen oder das warme bzw. heiße Kühlmittel aus der lurgsehluQ« leitung 7 verstärkt von einer Beeinflussung des Temperaturfühl- und Dehnelements 9 abhalten.

In Fig. 4 sind Regelkurven 16 und 17 üblicher Thermostatauebildungen dargestellt, wovon die Regelkurve 16 einem Thermostat für Sommerbetrieb und die tegelkurve 17 einem solchen für Winterbetrieb zugeordnet 1st» Diese beiden Hegelkurven können nur durch Ausweehseln oder Umjustieren..des Thermostats für eine einzige Brennkraftmaschine zur Wirkung kommen. Wie das Sehaubild zeigt, besteht dabei die Gefahr, datt bei Verwendung eines Thermostste mit der !egelkurve 16 die Brennkraftmaschine bei niedrigen Umgebungstemperaturen I

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mit lühlaiitteltemperaturen betrieben wird, die unter dem angestrebten Temperaturbereich 18 liegen, was einer Unterkühlung der Brennkraftmaschine gleichkommt und hohen ¥er-

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schleiß zur Folge hat. Der Funkt 16' stellt "beispielsweise einen Betriebspunkt mit der KtihimittelteAperatur K₁₆, dar, der sich bei einer Umgebungstemperatur-ü« einstellt, die einer mittleren Wintertemperatur entspricht. Der Punkt 16* stellt die Kühlmitteltemperatur'K^g„ bei durchschnittlicher Somiaerumgebungsteniperatur U« dar. Wird ein sog. Wintexfcermostat mit der höher liegenden legelkurve 17 "bei hohen Umgebungstemperaturen verwendet, so steigt die Kühlmitteltemperatur und damit die Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine über den angestrebten Bereich 18, was zu Überhitzungen des Kühlmittels und der Brennkraftmaschine mit bekannten nachteiligen Folgeerscheinungen führt. Der Punkt 17" der Regelkurve 17 zeigt beispieleweise einen solchen Betriebszustand mit der Kühlmitteltemperatur K-₇„ bei der sommerlichen Umgebungstemperatur tJ«· Der Betriebspunkt 17' bei der winterlichen Umgebungstemperatur U- liegt dagegen hierbei mit der KUhlroitt el temperatur Κ-™, geaäß der Aufgabe eines Winterthermostats im Temperaturbereich 18,

Die Regelkurven 19» 20, 21 sind Ihermostatausbildungen ge~ mä3 der Feuerung zugeordnet» bei denen das Temperaturfühi- und Dehnelement durch eine Ktihl^ittelMischteraperstur beaufschlagt ist, die von dem Kühinittelanieil aus dem Kühler-6 stärker beeinflußt ist als es dem jeweiligen Mischungsverhältnis der duroh die Zulaufleitung 2' dem Kühlmantel zufließenden Kühlmitteliaisohung entspricht. Die flache und über der Umgebungstemperatur eine weitgehend gleichbleibende Kühlmitteltemperatür aufweisende Segelkurve 19 besitzt dabei noch ein© verhältnismäßig geringe zusätzliche Beeinflussung durch den Kllhlmittelanteil aus de® Kühler 6. Die Regelkurven 20 und 21 entspringen einer thermoθtatausbildung mit entsprechend stärkerer Beeinflussung dureh den luhlmittelanteil aus de© Kühler. Öurel Abstimmung der fhermostatausbildung nach den Fig. 2 und 3 lassen sich beliebige zwischen und über den Kurven 16» 19,20, 21 liegende

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Begelkurven festlegen. Bei de» beispielsweise Umgebungstemperaturen U- und O« argeben sich bei der Regellcurve 19 äi@ Betriebspunkt® 19* fflit der .Kühlmitteltemperatur K^q, und 19" mit der Kühlmitteltemperatur K^q,,. Beide Betriebspunkte liegen innerhalb dem angestrebten Temperaturbereich 18 mit nahezu gleloh1bleiban<ter Ktihlmitteltemper^tur,·. Bei der Regelkurve 20 ergeben sich die Betriebspunkte ^)' uiid 20", die bei der niedrigeren'Ongebungsteiaperatur U^ 4 höhere Kühlmitteltemperatür K^nt aufweisen als bei

yyder höheren Umgebungstemperatur Up mit K₂₀„. Di© Hegelkurve 21 zeigt eine noeh weitere Terstärkung dieser Eigenart, wobei der Betriebspunkt 21' bei der niedrigen Uiagebungstemperatur U₁ sogar mit seiner Kühlmitteltemperatur K₂-J _f erheblich über dem normalerweise angestrebte» Sesiperaturbereieh 18 liegt. Der Betriebspunkt 21^H für die hohe Umgebungstemperatur Ug liegt auch hier rait seiner Kühlmitteltemperatur Ig^« innerhalb dem Temperaturbereich 18. Die Regelkurve 21 stellt somit eine Regeloharakteristik dar, die die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, -im.Winter eine höhere Betriebstemperatur einzuregeln ale i® Sommer, besondere gut gerecht wird.

Der jeweils am rechten Ende der legelkurven liegende, steil aufsteigende Ast ist aueschlieSlicfe. duren die*Bemessung des Kühlers 6 bestimmt und verschiebt sieh bei größerer Kühlerbemessung nach rechts zu einer-höheren Umgebungstemperatur hin. Mit der ηeuer>ungsgeinäßen Ausbildung und Festlegung des Thermostats und seiner Hegelkurre steht dies in keinem ursächlichen Zusammenhang, so daß dieser steil aufsteigende Ast durch reichliche Bemessung des Kühlers. auSerhalb des Betriebßbereiehes der BrennkraftsaeohlBe liegt.

Die "Neueaftmg ist nicht auf. die.Anwendung bei Umlaufkühlungen beschränkt, sie-kann auch >©1 ?eiap#rsturmiBeheinrichtuö . gen mit offenem Kreislauf AnwÄdung finden. . . ■ .

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Claims (4)

/j 959-9.165 ■ _ g _ Aktenzeichen: B 61 375/46e obm 7.9-1965

1. Tempereturregeivorrichtung für Umlaufkühlungen, insbesondere für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, die eine den Kühler enthaltende Leitung und eine diesen umgehende KurgschluSleitung zwischen Ein- und Auslauf des Kühlmantels, sowie einen Thermostat gur. weohselweisen Steuerung dieser "beiden Lei^ungszweige aufweist, wobei der Thermostat an der dem pinlauf des Kühlmantels nahegelegenen Mündung der beiden Leitungszweige in dia Einlaufleitung angeordnet ist und das Temp era turf ühl- und Dehneleaient des Thermostats im gemischten Kühlraittelstrom liegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturfühl-- und Dehnelement (9, 109) dee. Thermostats (8, 108) von einer Itihlmittelinischtejsperatur beaufschlagt ipt, die von dem lüjälsdttelanteil aus dem' Kühler (6) stärker beeinflußt i©t, mis es dem jeweiligen Kisehungeverhältnis entspricht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturfühl- und Dehnelement (9) wenigstens zum Teil (9^M) an einer Stelle angeordnet ist, die bevorzugt von dem Kühlmittelanteil aus dem Kühler (6) bestrichen wird,

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des von der Kurzsehlußleitung (7, 107) geführten Kühlmittelanteiles vor dem das Temperatürfühl- und Dehnelement (109) enthaltenden IUum (iO8^f) des Thermostats (108) durch eine vom Thermostat gesteuerte Umgehungsleitung (115) unmittelbar der Einlaufleitung (2^f, 102') zufliegt.

4. Vorrichtung npch den Ansprüchen 1 und 3, mit einem Thermostat, der ein vom Temperaturfühl- und Dehnelement gesteuertes Tellerventil in einer Querwand enthält, auf

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deren einer Seite der Eulauf tgbi Silhler und auf deren anderer Seite der Zulauf der Kurssoßlußleitung und der Ablauf zum Kühlmantel angeordnet sind, wobei das Temperaturfühl-- und Dehnel-eiaent am Sallerrentil befestigt ist, dadurch gekennseichnet, daß sich das Tesiperaturfühl- und Dehnelement (9) »u beiden Seiten des Tellerventiles (11) erstreckt*

Vorrichtung nach nspruch 4, dadurch gekennzeichnet, da^ das Temperatürfühl» und Dehnelement (9) alt einem wirksamen Oberflächenantell (9ⁿ) ^ön etwa 10 bis 40 $ in dem den Zulauf (5) vom Kühler (6) enthaltenden Haum (8") des Thermostats (8) angeordnet let..