DE19823603A1 - Vorrichtung zum Steuern der Kühlmitteltemperatur eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeuges - Google Patents

Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Steuern der Kühlmitteltemperatur eines Verbrennungsmotors (10) eines Fahrzeuges, der mit einem Kühlmittelkühler (11) in einem Kreislauf angeordnet ist, der eine von dem Verbrennungsmotor angetriebene Kühlmittelpumpe (12) enthält, die mit Mitteln zum Einstellen der Fördermenge versehen ist, wird vorgesehen, daß als Stellglied für diese Mittel ein thermostatisches Arbeitselement (24) mit einer elektrischen Heizeinrichtung dient, und daß ein die Bestromung der Heizeinrichtung steuerndes Steuergerät (14) vorhanden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern der Kühl­ mitteltemperatur eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeuges, der mit einem Kühlmittelkühler in einem Kühlmittelkreislauf angeordnet ist, der eine von dem Verbrennungsmotor angetrie­ bene Kühlmittelpumpe enthält, die mit Mitteln zum Einstellen der Fördermenge versehen ist, die als Stellglied ein mit dem Kühlmittel beaufschlagtes thermostatisches Arbeitselement enthalten.

Kühlmittelpumpen werden üblicherweise mittels eines Riemenan­ triebes oder eines sonstigen Getriebes von der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angetrieben, so daß sie synchron mit der Motordrehzahl laufen. Die Fördermenge der Kühlmittelpumpe ist von der Motordrehzahl abhängig und üblicherweise so aus­ gelegt, daß sie dem maximalen Kühlbedarf angepaßt ist. Durch das von der Kühlmittelpumpe geförderte, durch den Verbren­ nungsmotor hindurch strömende Kühlmittel wird nach einem Kaltstart in einer Warmlaufphase, in der eigentlich kein Kühlbedarf besteht, das Erreichen der Betriebstemperatur des Kühlmittels und damit des Verbrennungsmotors verzögert. Bei hohen Motordrehzahlen und entsprechend hohen Fahrgeschwindig­ keiten des Fahrzeuges wird aufgrund der entsprechend großen Fördermenge an Kühlmittel unter Umständen zu stark gekühlt, so daß die Betriebstemperatur des Kühlmittels und damit des Verbrennungsmotors unter den gewünschten Wert sinken kann. Für dieses bekannte Problem sind eine Vielzahl von Lösungen bekannt geworden, mit denen angestrebt wird, die Fördermenge der Kühlmittelpumpe an den Kühlbedarf anzupassen.

Ein Lösungsweg für dieses Problem sieht vor, daß die Kühlmit­ telpumpe mit von dem Verbrennungsmotor unabhängigen Drehzah­ len betrieben wird. Beispielsweise ist es durch das DE 92 01 065.2 U1 bekannt, die Kühlmittelpumpe mittels eines eigenen Elektromotors anzutreiben, dessen Drehzahl von einem Steuer­ gerät bestimmt wird. Es ist auch durch die DE 43 35 340 A1 bekannt, der von dem Verbrennungsmotor angetriebenen Kühlmit­ telpumpe eine Flüssigkeitsreibungskupplung vorzuschalten. Der Füllungsgrad dieser Flüssigkeitsreibungskupplung wird mittels eines Ventils gesteuert, das mittels eines thermostatischen Arbeitselementes verstellt wird, das der Kühlmitteltemperatur ausgesetzt ist.

Bei einem anderen Lösungsweg wird vorgesehen, daß die syn­ chrone Antriebsverbindung zwischen Verbrennungsmotor und Kühlmittelpumpe erhalten bleibt, jedoch die Kühlmittelpumpe mit Mitteln ausgerüstet ist, aufgrund deren Verstellung die Fördermenge der Kühlmittelpumpe zwischen einem maximalen Wert und einem minimalen Wert veränderbar ist. Aus der DE 10 34 482 ist es bekannt, als Kühlmittelpumpe eine Flügelzellenpum­ pe mit einem verstellbaren Außenring vorzusehen. Der Außen­ ring ist zwischen einer zentrischen Position und einer exzen­ trischen Position mittels eines thermostatischen Arbeitsele­ mentes verstellbar. Das thermostatische Arbeitselement ist der Kühlmitteltemperatur ausgesetzt, so daß auf diese Weise die Warmlaufphase verkürzt werden kann, da das thermostati­ sche Arbeitselement erst bei Erreichen einer Mindesttempera­ tur den Außenring aus den zentrischen Position in die exzen­ trische Position verlagert. Aus der FR 2 681 906 A1 ist es bekannt, eine mit dem Pumprad einer als Radialpumpe ausgebil­ deten Kühlmittelpumpe zusammenarbeitende Wand axial verstell­ bar zu dem Pumpenrad anzuordnen. Das Verstellen dieser Wand erfolgt ebenfalls mittels eines thermostatischen Arbeitsele­ mentes, das der Kühlmitteltemperatur ausgesetzt ist. Aus der DE 41 42 120 A1 ist ebenfalls eine als Radialpumpe ausgebil­ dete Kühlmittelpumpe bekannt, deren Pumpenrad eine axial ver­ stellbare Wand zugeordnet ist. Das Verstellen dieser Wand er­ folgt bei einer vereinfachten Ausführungsform mittels eines der Kühlmitteltemperatur ausgesetzten Thermostaten. Bei einer aufwendigeren Ausführung erfolgt das Verstellen mittels einer Druckdose oder eines Stellantriebes dem ein Steuergerät zuge­ ordnet ist. Im Steuergerät werden Betriebsparameter des Ver­ brennungsmotors zugeführt, d. h. Signale entsprechend der Kühlmitteltemperatur und des Drosselklappenwinkels. Diese Signale werden so verarbeitet, daß nach einem Kaltstart die Warmlaufphase verkürzt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach aufgebaut ist und die zu beliebigen Betriebszuständen eine Reduzierung der geförderten Kühlmittelmenge und damit der Kühlleistung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das thermostatische Arbeitselement mit einer elektrischen Heizeinrichtung verse­ hen ist, und daß ein die Bestromung der Heizeinrichtung steu­ erndes Steuergerät vorgesehen ist.

Mittels dieser Vorrichtung läßt sich jederzeit eine Verringe­ rung der von der Kühlmittelpumpe geförderte Fördermenge durch Bestromen des elektrischen Heizelementes verwirklichen. In das Steuergerät werden charakteristische Betriebsparameter eingegeben und verarbeitet, aus denen das Steuergerät eine Situation ermittelt, in der die Fördermenge der Kühlmittel­ pumpe reduziert und die Heizeinrichtung des thermostatischen Arbeitselementes bestromt oder nicht bestromt werden soll.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß das thermostatische Arbeitselement einen bei Bestromung der Heizeinrichtung aus einem Gehäuse sich herausbewegenden Arbeitskolben enthält, der die Mittel zum Einstellen der För­ dermenge der Kühlmittelpumpe verstellt, wobei ein in dem Ge­ häuse des thermostatischen Arbeitselementes enthaltener Dehn­ stoff derart ausgelegt ist, daß seine Arbeitstemperatur ober­ halb der Betriebstemperatur des Kühlmittels liegt. Durch die­ se Ausbildung wird sichergestellt, daß die Vorrichtung schnell reagiert, insbesondere bei Abschalten der Bestromung, da das das Arbeitselement umströmende Kühlmittel kälter als das beheizte thermostatische Arbeitselement ist.

Bei einer ersten Ausführungsform wird vorgesehen, daß die Mittel zum Reduzieren der Fördermenge mittels Federkraft in der der normalen Fördermenge zugeordneten Position gehalten sind und aus dieser Position mittels des thermostatischen Ar­ beitselementes bei bestromter Heizeinrichtung herausbewegbar sind. Bei dieser Ausführungsform erfolgt das Reduzieren der Fördermenge dann, wenn die Heizeinrichtung des thermostati­ schen Arbeitselementes bestromt wird.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird vorgese­ hen, daß das Arbeitselement bei bestromter Heizeinrichtung die Mittel zum Reduzieren der Fördermenge gegen Federkraft in der der normalen Fördermenge zugeordneten Position hält. Bei dieser Ausführungsform erfolgt ein Einstellen der reduzierten Fördermenge dann, wenn die Bestromung der Heizeinrichtung ab­ geschaltet wird. Bei dieser Ausführungsform kann eine soge­ nannte fail-safe-Funktion dadurch erhalten werden, daß die Arbeitstemperatur des Dehnstoffes des thermostatischen Ar­ beitselementes auf den Bereich einer gegenüber dem Bereich der Betriebstemperatur erhöhten Sicherheitstemperatur ausge­ legt wird. Das thermostatische Arbeitselement spricht unab­ hängig von der von einem Steuergerät veranlaßten oder nicht veranlaßten Bestromung dann aufgrund der erhöhten Kühlmittel­ temperatur, d. h. der Sicherheitstemperatur, an und sorgt da­ für, daß die Mittel in die Position gebracht werden, die der maximalen Fördermenge zugeordnet ist. Es wird somit sicherge­ stellt, daß auch bei einer Fehlfunktion des Steuergerätes keine thermische Überlastung des Verbrennungsmotors auftreten kann.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß das Steuergerät an einen die Drehzahl des Verbrennungsmotors erfassenden Drehzahlgeber und einen die Kühlmitteltemperatur erfassenden Temperaturgeber angeschlossen ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß die Steuerung derart ausgelegt ist, daß bis zum Erreichen ei­ ner festgelegten Mindesttemperatur des Kühlmittels bei allen Motordrehzahlen eine Einstellung auf eine reduzierte Förder­ menge erfolgt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerung derart ausgelegt, daß bei Unterscheiden einer vorgegebenen, unterhalb der Betriebstemperatur liegenden Kühlmitteltempera­ tur und bei Überschreiten einer vorgegebenen Motordrehzahl die Mittel zum Einstellen der Fördermenge der Kühlmittelpumpe auf eine reduzierte Fördermenge eingestellt werden. Damit wird dem Fall Rechnung getragen, daß bei hohen Motordrehzah­ len und/oder hohen Fahrgeschwindigkeiten eventuell eine zu starke Kühlung erfolgt, so daß die Kühlmitteltemperatur zu stark absinken könnte. Die hier vorgegebene Kühlmitteltempe­ ratur liegt unterhalb der Betriebstemperatur, jedoch oberhalb der Mindesttemperatur.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zwischen Saugseite und Druckseite der Kühlmittelpumpe ein Bypass vorgesehen, in welchem ein schaltbares Ventil angeord­ net ist. Mittels dieser einfachen Maßnahme läßt sich eine Veränderung der Fördermenge realisieren, ohne daß die grund­ sätzliche Konstruktion der Kühlmittelpumpe geändert werden muß. Es können somit Kühlmittelpumpen jeglicher Bauart einge­ setzt werden, sowie auch beliebige mit Hilfsenergie schaltba­ re Ventile.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgese­ hen, daß die Kühlmittelpumpe als eine Radialpumpe ausgebildet ist, deren Pumpenrad eine im wesentlichen radiale Wand gegen­ überliegt, die in axialer Richtung relativ zu dem Pumpenrad mittels des thermostatischen Arbeitselementes verstellbar ist. Auf diese Weise läßt sich die Fördermenge der Kühlmit­ telpumpe dadurch verändern, daß eine Art Drosselspalt ge­ schaffen wird.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgese­ hen, daß der Kühlmittelpumpe ein Leitapparat vor- oder nach­ geschaltet ist, der mittels des thermostatischen Arbeitsele­ mentes verstellbar ist. Ein derartiger Leitapparat kann bei­ spielsweise so ausgebildet sein, wie dies aus der WO 97/32131 bekannt ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen darge­ stellten Ausführungsformen.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Kühlmit­ telkreislauf eines Verbrennungsmotors eines Kraft­ fahrzeuges mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Kühlmittelpumpe mit einer ersten Ausführungsform von Mitteln zum Reduzieren der Fördermenge bei der Einstellung auf maximale Fördermenge,

Fig. 3 einen Schnitt entsprechend Fig. 2 mit einer Ein­ stellung der Mittel auf eine reduzierte Fördermenge und

Fig. 4 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Kühlmittelpumpe mit Mitteln zum Einstellen der Fördermenge.

In Fig. 1 ist ein flüssigkeitsgekühlter Verbrennungsmotor 10 für ein Fahrzeug dargestellt, dessen interne Kühlmittelkanäle in einem Kreislauf mit einem Kühlmittelkühler 11 angeordnet sind. Das Kühlmittel strömt von einem Motoraustritt in er­ wärmtem Zustand zu dem Kühlmittelkühler 11 und von dort zu­ rück in einen Motoreintritt des Verbrennungsmotors 10. Im Be­ reich des Kühlmitteleintrittes ist eine Kühlmittelpumpe 12 angeordnet, die das Kühlmittel in dem Kühlkreislauf fördert. Bei einer abgewandelten Ausführungsform ist eine Kühlmittel­ pumpe im Bereich des Motoraustrittes angeordnet.

Wie später noch im einzelnen erläutert werden wird, steht die Kühlmittelpumpe 12 in einer direkten Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 10, so daß ihre Drehzahl synchron zu der Motordrehzahl ist. Um dennoch die Kühlmittelströmung und damit die Kühlleistung an den Kühlbe­ darf des Verbrennungsmotors 10 anpassen zu können, ist die Kühlmittelpumpe 12 mit Mitteln ausgerüstet, durch welche die Fördermenge von einem von der jeweiligen Drehzahl abhängigen Maximum auf ein Minimum einstellbar ist. Das Einstellen der Kühlmittelpumpe 12 erfolgt mittels eines mit einer elektri­ schen Heizeinrichtung versehenen thermostatischen Arbeitsele­ mentes, dessen Heizeinrichtung an eine Einrichtung 13 zur Be­ stromung angeschlossen ist. Die Bestromung wird mittels eines Steuergerätes 14 eingeschaltet und ausgeschaltet, das an die Einrichtung 13 angeschlossen ist. An das Steuergerät 14 ist ein Temperaturgeber 15 angeschlossen. Der Temperaturgeber 15 erfaßt die Kühlmitteltemperatur vorzugsweise am Motoraus­ tritt. An das Steuergerät 14 ist ferner ein Drehzahlgeber 16 angeschlossen, der die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors 10 erfaßt und in das Steuergerät 14 eingibt.

Das Steuergerät 14 ermittelt aus den Signalen des Temperatur­ gebers 15 und des Drehzahlgebers 16 Situationen, in denen die geförderte Kühlmittelmenge reduziert werden soll und gibt ein zugehöriges Signal an die Einrichtung 13, die daraufhin die Heizeinrichtung des thermostatischen Arbeitselementes der Kühlmittelpumpe 12 bestromt oder nicht bestromt.

Üblicherweise ist zwischen dem Motoraustritt und dem Mo­ toreintritt noch eine den Kühlmittelkühler 11 umgehende Kurz­ schlußleitung angeordnet, deren Kurzschlußströmung mittels eines Thermostatventils gesteuert wird. Dies kann ein konven­ tionelles Thermostatventil sein, oder aber auch ein sogenann­ tes Kennfeld-Thermostatventil, das abhängig von bestimmten Betriebsparametern das von dem Thermostatventil geregelte Kühlniveau beeinflußt.

Die minimal einstellbare Fördermenge der Kühlmittelpumpe 12, die von der Motordrehzahl und damit auch von der Pumpendreh­ zahl abhängig ist, liegt beispielsweise bei etwa 20% der ma­ ximalen Fördermenge. Selbstverständlich sind andere Auslegun­ gen möglich, insbesondere eine wesentlich niedrigere Ausle­ gung der minimal einstellbaren Fördermenge, die bis auf 2% der Gesamtfördermenge abgesenkt werden kann, ohne daß die Ge­ fahr einer örtlichen Überhitzung in dem Verbrennungsmotor 10 gegeben ist.

In Fig. 2 und 3 ist eine Kühlmittelpumpe 12 dargestellt, die ein Radialpumpenrad 17 aufweist, das mit einer Riemenscheibe 18 drehfest verbunden ist, die in nicht näher dargestellter Weise mittels eines Riementriebs von der Kurbelwelle des nicht dargestellten Verbrennungsmotors angetrieben ist. Das Radialpumpenrad 17 ist in einem Pumpengehäuse 19 angeordnet, das einen an das Pumpenrad 17 anschließenden Druckkanal 20 aufweist. An die Saugseite des Radialpumpenrades 17 schließt ein Kühlmittelkanal 21 an. Der Druckkanal 20 und der Kanal 21 sind mittels eines Bypass 22 verbunden. In dem Bypass 22 ist ein Ventil 23 angeordnet, bei dem Ausführungsbeispiel ein Schieberventil. Das Ventil 23, das in Fig. 2 in seinem ge­ schlossenen Zustand und in Fig. 3 in einem geöffneten Zustand dargestellt ist, bestimmt den Strömungsquerschnitt, über wel­ chen der Bypass 22 den Druckkanal 20 mit dem Kanal 21 verbin­ det und damit die Fördermenge der Kühlmittelpumpe 12. Bei ge­ öffnetem Ventil 23 ist die Kühlmittelpumpe 12 auf eine mini­ male Fördermenge eingestellt und bei geschlossenem Ventil 23 auf ihre normale Fördermenge. Da die Kühlmittelpumpe 12 syn­ chron mit dem Antriebsmotor läuft, sind sowohl die minimale Fördermenge als auch die normale Fördermenge nach wie vor ab­ hängig von der Motordrehzahl.

Das Verstellen des Ventils 23 und damit die Einstellung der Fördermenge der Kühlmittelpumpe 12 erfolgt mittels eines thermostatischen Arbeitselementes 24, das in dem Kanal 21 an­ geordnet und somit von Kühlmittel umströmt ist. Das thermo­ statische Arbeitselement 24 weist ein Gehäuse 25 auf, in wel­ chem ein Dehnstoff untergebracht ist, insbesondere eine Wachsmischung. Bei einer Volumensausdehnung des Dehnstoffes infolge einer Erwärmung wird ein Arbeitskolben 26 ausgefah­ ren, der koaxial zu dem Schieber des Ventils 23 ausgerichtet ist. Innerhalb des Schiebers des Ventils 23 ist eine Rück­ stellfeder 27 angeordnet, die den Arbeitskolben 26 bei Abküh­ lung und damit verbundener Volumensverringerung des Dehnstof­ fes wieder in das Gehäuse 25 zurückdrückt.

Das thermostatische Arbeitselement 24 ist mit einer elektri­ schen Heizeinrichtung versehen, die beispielsweise so ausge­ bildet und angeordnet ist, wie es aus der DE 44 44 685 A1 oder der DE 195 01 140 A1 bekannt ist. Das dem Arbeitskolben 25 abgewandte Ende des Gehäuses 25 ist mit einer Kappe 28 versehen und gegen eine Wandung des Kanals 21 abgestützt. Die Kanalwandung ist mit einer Aussparung versehen, in die ein Ansatz 29 der Kappe unter Zwischenfügung eines Dichtungsringes 30 dichtend eingesetzt ist. Aus dem Ansatz 29 sind elektri­ sche Versorgungsleitungen 31 herausgeführt, mit denen die elektrische Heizeinrichtung an eine Einrichtung 13 entspre­ chend Fig. 1 angeschlossen ist.

Der Dehnstoff des thermostatischen Arbeitselementes 24 ist auf eine Arbeitstemperatur ausgelegt, die oberhalb der norma­ len und auch maximal zugelassenen Betriebstemperatur des Kühlmittels liegt. Diese Auslegung der Arbeitstemperatur er­ folgt insbesondere durch eine Auswahl der Wachsmischung, die so ausgewählt wird, daß sie bei der Arbeitstemperatur ihren Aggregatzustand ändert und dabei den Arbeitskolben 26 mit ei­ ner weitgehend linearen Bewegung aus dem Gehäuse 25 aus­ treibt. Da die Betriebstemperatur des Kühlmittels unterhalb der Arbeitstemperatur des Dehnstoffes des thermostatischen Arbeitselementes 24 liegt, erfolgt jeweils eine relativ schnelle Abkühlung des thermostatischen Arbeitselementes, wenn die Bestromung unterbrochen oder reduziert wird, so daß entsprechend schnelle Arbeitsspiele möglich sind.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 und 3 erfolgt ein Um­ schalten auf eine reduzierte Fördermenge dann, wenn die Heizeinrichtung des thermostatischen Arbeitselementes 24 be­ stromt wird. Der Arbeitskolben 26 wird dann ausgefahren, so daß der Bypass 22 freigegeben wird (Fig. 3). Bei dieser Aus­ führungsform wird zweckmäßigerweise vorgesehen, daß die Ar­ beitstemperatur des Dehnstoffes des thermostatischen Arbeit­ selementes 24 in deutlichem Abstand oberhalb einer maximal zulässigen Kühlmitteltemperatur oder Sicherheitstemperatur liegt, so daß die Kühlmitteltemperatur auf keinen Fall ein Ausfahren des Arbeitskolbens 26 und eine damit verbundene Re­ duzierung der geförderten Kühlmittelmenge bewirken kann.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform wird das Schieberven­ til 23 so gestaltet, daß es bei eingefahrenem Arbeitskolben 26 (Fig. 2) den Bypass 22 freigibt und bei ausgefahrenem Ar­ beitskolben 26 den Bypass 22 verschließt. In diesem Fall er­ folgt ein Umschalten auf die reduzierte Fördermenge der Kühl­ mittelpumpe durch Abschalten der Bestromung der Heizeinrich­ tung, während die Mittel zum Reduzieren der Fördermenge mit­ tels der Rückstellfeder 27 dann in der Position gehalten wer­ den, in der die normale Fördermenge gegeben ist. Bei dieser abgewandelten Ausführungsform wird dann zweckmäßigerweise der Dehnstoff des Arbeitselementes 24 auf eine Arbeitstemperatur ausgelegt, der einer sogenannten Sicherheitstemperatur ent­ spricht, d. h. einer maximal zulässigen Kühlmitteltemperatur. Selbst wenn das Steuergerät eine Fehlfunktion aufweisen soll­ te und auch bei hohem Kühlbedarf bei einer hohen Kühlmittel­ temperatur die Bestromung des Heizelementes nicht einschalten oder abschalten sollte, so bewirkt die dann erreichte hohe Kühlmitteltemperatur, daß dann der Arbeitskolben 26 dennoch ausfährt und die maximale oder normale Fördermenge der Kühl­ mittelpumpe einstellt.

Die in Fig. 4 dargestellte Kühlmittelpumpe 12 enthält eben­ falls ein Radialpumpenrad 17, das in nicht näher dargestell­ ter Weise in Antriebsverbindung mit einem Verbrennungsmotor steht und von diesem synchron zur Motordrehzahl angetrieben wird. In dem Pumpengehäuse 19 ist ein Ring 32 verschiebbar angeordnet, der eine den Schaufeln des Radialpumpenrades 17 gegenüberliegende Wand 33 bildet. Da der Ring 32 axial zu dem Radialpumpenrad 17 verstellbar ist, läßt sich der Abstand der Wand 33 zu den Schaufeln des Radialpumpenrades 17 zwischen einem links in Fig. 4 dargestellten Maximalwert und einem rechts in Fig. 4 dargestellten Minimalwert verstellen. Mit­ tels der axialen Verstellung der Wand 33 zu den Schaufeln des Radialpumpenrades 17 läßt sich die Fördermenge der Kühlmit­ telpumpe 12 einstellen. Bei großem Abstand ist die Fördermen­ ge gering und bei dem kleinstmöglichen Abstand (Fig. 4 rechts) auf ihr Maximum eingestellt. Der Ring 32 ist mit ei­ nem Ringbund 34 versehen, dem ein Anschlag 35 des Pumpenge­ häuses 19 zugeordnet ist, der die Annäherung der Wand 33 an die Schaufeln des Radialpumpenrades 17 begrenzt, d. h. den kleinsten Abstand bestimmt. Der Ringbund 34 kann sich auf der gegenüberliegenden Seite gegen eine Begrenzungswand eines Ka­ nals 36 abstützen, wodurch die maximale Entfernung der Wand 33 von den Schaufeln des Radialgebläserads 17 bestimmt ist, wie in Fig. 4 links dargestellt ist. Der Ring 32 ist mit ei­ ner Feder 37 umgeben, die zwischen dem Ringbund 34 und einem Ansatz des Pumpengehäuses 19 vorgespannt ist.

Das Verstellen des Ringes 32 und damit der Wand 33 erfolgt mittels eines thermostatischen Arbeitselementes 24, das ent­ sprechend dem thermostatischen Arbeitselement 24 nach Fig. 2 und 3 ausgebildet ist. Die Kappe 28 des thermostatischen Ar­ beitselementes 24 ist unter Zwischenfügen eines Dichtungsrin­ ges 30 mit einem Ansatz 29 in einen Ansatz 38 des Kanals 36 dichtend eingesetzt. Die elektrischen Versorgungsleitungen 31 sind zu einem in den Kanal dichtend eingesetzten Anschluß­ stecker geführt. Dieser Anschlußstecker ist mit der Einrich­ tung 13 nach Fig. 1 verbunden.

Der koaxial zu dem Ring 32 ausgerichtete Arbeitskolben 26 des thermostatischen Arbeitselementes 24 ist in einem Führungs­ ring 39 geführt, der mittels Stegen 40 mit dem Ring 32 ver­ bunden ist. Auf dem Ende des Arbeitskolbens 26 ist eine Kappe 41 angeordnet, die mittels einer Druckfeder 42 an einer Scheibe 43 abgestützt ist, die mittels Stegen 44 mit dem Ring 32 verbunden ist. Die Feder 42 ist wesentlich härter vorge­ spannt als die Feder 37 und spricht erst an, wenn der Ring 32 mit seinem Ringbund 34 an dem Ansatz 35 des Pumpengehäuses 19 anliegt und der Arbeitskolben 26 noch einen Überhub ausführt.

Das thermostatische Arbeitselement 24 bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist so ausgelegt, daß es erst anspricht, wenn die Bestromung seiner Heizeinrichtung abgeschaltet wird. Die Kühlmittelpumpe 12 ist auf die normale Fördermenge einge­ stellt, solange die Heizeinrichtung des thermostatischen Ar­ beitselementes 24 bestromt ist. Bei Abschalten der Bestromung wird dann die Fördermenge durch Verstellen des Abstandes der Wand 33 zu den Schaufeln des Radialpumpenrades 17 mittels der Feder 37 auf die minimale Fördermenge verstellt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 wird zweckmäßig die Ar­ beitstemperatur des Dehnstoffes des thermostatischen Arbeits­ elementes 24 auf eine maximal zulässige Kühlmitteltemperatur oder Sicherheitstemperatur ausgelegt. Sobald diese Temperatur erreicht wird, wird dann der Ring 32 unabhängig von der Be­ stromung der Heizeinrichtung der thermostatischen Arbeitsele­ mentes aufgrund des dann ansprechenden Dehnstoffes mittels des Arbeitskolbens so verstellt, daß die maximale Fördermenge von der Kühlmittelpumpe 12 gefördert wird.

Zum Verstellen der Fördermenge einer Kühlmittelpumpe können auch andere von einem thermostatischen Arbeitselement 24 ver­ stellbare Mittel vorgesehen werden. Bei einer nicht darge­ stellten Ausführungsform wird dem Pumpenrad 17 ein Leitappa­ rat vor- oder nachgeschaltet, dessen Leitelemente mittels ei­ nes thermostatischen Arbeitselementes 24 verstellt werden.

Bei einer weiter abgewandelten Ausführungsform ist zwischen einem Antriebsrad der Kühlmittelpumpe und einem Pumpenrad ei­ ne Permanentmagnetkupplung angeordnet. Diese Permanentmagnet­ kupplung besitzt Kupplungselemente, die zur Reduzierung der Mitnahmekraft auseinanderbewegbar sind, so daß sich die über­ tragbaren Magnetkräfte reduzieren. Dadurch kann die Förder­ menge verringert werden, indem ein Schlupf in der an sich synchronen Antriebsverbindung mit dem Verbrennungsmotor er­ zeugt wird. In diesem Fall wird vorgesehen, daß ein thermo­ statisches Arbeitselement 24 bei elektrischer Beheizung die Ausfahrbewegung des Arbeitskolbens so auf die permanentmagne­ tischen Kupplungselemente übertragt, daß sie abhängig von ei­ ner Bestromung der Heizeinrichtung des thermostatischen Ar­ beitselementes ausgehend von einer Position mit größtem Ab­ stand aufeinander zubewegt werden, so daß mit Ansprechen des thermostatischen Arbeitselementes 24 die Fördermenge der Kühlmittelpumpe auf den Normalwert eingestellt wird. Eine An­ ordnung mit umgekehrter Kinematik ist ebenfalls zulässig, bei welcher das Arbeitselement bei Bestromung den Abstand der einander zugeordneten Permanentmagnete vergrößert.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 und 3 sind der Bypass und das zugehörige Ventil 23 sowie das beheizbare thermosta­ tische Arbeitselement 24 in das Pumpengehäuse der Kühlmittel­ pumpe 12 integriert. Bei einer abgewandelten Ausführungsform wird eine äußere Bypassleitung zwischen der Saugseite und der Druckseite der Kühlmittelpumpe 12 angeordnet, die mittels ei­ nes Ventils geöffnet oder geschlossen werden kann, das ein mit einer Heizeinrichtung versehenes thermostatisches Ar­ beitselement enthält und das entsprechend die Bypassleitung freigibt oder absperrt, um die von der Kühlmittelpumpe 12 ge­ förderte Kühlmittelmenge in der erläuterten Weise bei geeig­ neten Situationen zu reduzieren. Bei einer weiteren Abwand­ lung dieser Ausführungsform wird in der Bypass-Leitung, die die Saugseite der Kühlmittelpumpe mit der Druckseite kurz­ schließt, ein Ventil angeordnet, das kein thermostatisches Arbeitselement enthält, sondern auf andere Weise schaltbar ist, d. h. elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch. In diesem Fall kann in der Bypass-Leitung auch ein Magnetventil ange­ ordnet sein.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Steuern der Kühlmitteltemperatur eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeuges, der mit einem Kühlmit­ telkühler in einem Kühlmittelkreislauf angeordnet ist, der eine von dem Verbrennungsmotor angetriebene Kühlmittelpumpe enthält, die mit Mitteln zum Reduzieren der Fördermenge ver­ sehen ist, die als Stellglied ein mit dem Kühlmittel beauf­ schlagtes thermostatisches Arbeitselement enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß das thermostatische Arbeitselement (24) mit einer elektri­ schen Heizeinrichtung versehen ist, und daß ein die Bestro­ mung der Heizeinrichtung steuerndes Steuergerät (14) vorgese­ hen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das thermostatische Arbeitselement (24) einen bei Be­ stromung der Heizeinrichtung aus einem Gehäuse (25) sich her­ ausbewegenden Arbeitskolben (26) enthält, und daß ein in dem Gehäuse (25) des thermostatischen Arbeitselementes (24) ent­ haltener Dehnstoff derart ausgelegt ist, daß seine Arbeit­ stemperatur oberhalb der normalen Betriebstemperatur des Kühlmittels liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mittel zum Reduzieren der Fördermenge mit­ tels Federkraft (27) in der der normalen Fördermenge zugeord­ neten Position gehalten sind und aus dieser Position mittels des thermostatischen Arbeitselementes (24) bei bestromter Heizeinrichtung herausbewegbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das thermostatische Arbeitselement (24) bei be­ stromter Heizeinrichtung die Mittel (32) zum Reduzieren der Fördermenge gegen Federkraft (37) in der der normalen Förder­ menge zugeordneten Position hält.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitstemperatur des Dehnstoffes des Arbeitselemen­ tes (24) auf den Bereich einer gegenüber dem Bereich der Be­ triebstemperatur erhöhten Sicherheitstemperatur ausgelegt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (14) an einen die Dreh­ zahl des Verbrennungsmotors (10) erfassenden Drehzahlgeber (16) und an einen die Kühlmitteltemperatur erfassenden Tempe­ raturgeber (15) angeschlossen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung derart ausgelegt ist, daß bis zum Erreichen einer festgelegten Mindesttemperatur des Kühlmittels bei al­ len Motordrehzahlen eine Einstellung auf eine minimale För­ dermenge der Kühlmittelpumpe (12) erfolgt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerung derart ausgelegt ist, daß bei Un­ terschreiten einer vorgegebenen, unterhalb der Betriebstempe­ ratur liegenden Kühlmitteltemperatur und bei Überschreiten einer vorgegebenen Motordrehzahl die Mittel (23, 32) zum Ein­ stellen der Fördermenge der Kühlmitteltemperatur auf eine re­ duzierte Fördermenge eingestellt werden.

9. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Saugseite und Druckseite einer Kühlmittelpumpe (12) ein Bypass (22) vorge­ sehen ist, in welchem ein schaltbares Ventil (23) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelpumpe (12) als eine Radial­ pumpe ausgebildet ist, deren Pumpenrad (17) eine im wesentli­ chen radiale Wand (33) gegenüberliegt, die in axialer Rich­ tung relativ zu dem Pumpenrad (17) mittels des thermostati­ schen Arbeitselementes (24) verstellbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittelpumpe (12) ein Leitapparat vor- oder nachgeschaltet ist, der mittels des thermostati­ schen Arbeitselementes (24) verstellbar ist.