DE3347002C1

DE3347002C1 - Temperaturregler-Einsatz fuer den Kuehlkreis fluessigkeitsgekuehlter Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3347002C1
Application number: DE3347002A
Authority: DE
Inventors: Gerhart 8045 Ismaning Huemer; Athanasios 8000 München Michassouridis
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Huemer Gerhart Dipl-Ing 8017 Ebersberg De Mi
Priority date: 1983-12-24
Filing date: 1983-12-24
Publication date: 1985-05-15
Also published as: JPH0231213B2; DE3473322D1; JPS60173307A; EP0150429A3; EP0150429A2; US4606302A; EP0150429B1

Description

dadurch gekennzeichnet,

— daß in der Antriebsverbindung zwischen dem von der Kühlmittel-Mischströmung beeinflußten Dehnstoffelement (Dehnstoffkapsel 2 und Kolbenstange 4) und dem Ventil bzw. den Ventilen (Kühlerrücklauf-Ventil 7 und Kurzschluß-Ventil 8) ein weiteres Dehnstoffelement (Dehnstoffkapsel 3 und Kolbenstange 4) angeordnet ist,

— das in der Kühlmittelströmung aus der Kühlerrücklaufleitung (18) liegt und

— das das Ventil bzw. die Ventile (Kühlerrücklauf-Ventil 7 und Kurzschluß-Ventil 8) bei einer niedrigeren Temperatur des Kühlmittels aus der Kühlerrücklaufleitung (18) betätigt als diejenige Temperatur, bei der das in der Kühlmittel-Mischströmung (Mischraum 15') angeordnete Dehnstoffelement (Dehnstoffkapsel 2 und Kolbenstange 4) betätigt wird.

2. Temperaturregler-Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

— daß die Dehnstoffkapsel (2) des ersten Dehnstoffelementes auf einen Offnungsbeginn des Kühlerrücklauf-Ventiles (7) bei etwa 90 bis 100⁰C und die Dehnstoffkapsel (3) des zweiten Dehnstoffelementes auf diesen Offnungsbeginn bei etwa 60 bis 80° C abgestimmt sind.

S.Temperaturregler-Einsatz nach Anspruch 1,

— mit einem Befestigungs- und Ventilsitz-Flansch (13) für die Gehäuse-Befestigung des Temperaturregler-Einsatzes (1) und für den Ventilsitz (10) des Kühlerrücklauf-Ventiles (7) und

— mit einem Abstützbügel (17) als gehäusefeste Abstützstelle der Kolbenstange (4) des ersten Dehnstoffelementes (Dehnstoffkapsel 2), wobei sich der Abstützbügel (17) zwischen seinen Befestigungsstellen am Flansch (13) etwa bogenförmig erstreckt,

dadurch gekennzeichnet,

— daß der Abstützbügel (17) als Widerlager für die Dehnstoffkapsel (3) des zweiten Dehnstoffelementes ausgebildet ist und

— daß die Kolbenstangen (4) beider Dehnstoffelemente einander zugewandt sind und sich mit entgegengesetzten Betätigungsrichtungen gegeneinander abstützen.

4. Temperaturregler-Einsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

— daß die Kolbenstangen (4) beider Dehnstoffelemente einstückig miteinander verbunden sind.

5. Temperaturregler-Einsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

— daß die Kolbenstange (4) einen Anschlag (Anschlagring 4') aufweist,

— der die Kolbenstange (4) in Richtung zur Dehnstoffkapsel (3) des zweiten Dehnstoffelementes abstützt, wenn diese Dehnstoffkapsel (3) eine niedrigere Temperatur aufweist, als dem Öffnungsbeginn des Kühlerrücklauf-Ventiles (7) durch die Wirkung dieser Dehnstoffkapsel (3) entspricht

Die Erfindung betrifft einen Temperaturregler-Einsatz mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Ein bekannter Einsatz dieser Bauart nach DE-PS 12 95 255 weist eine Dehnstoffkapsel auf, die sich teilweise durch das Kühlerrücklauf-Ventil hindurch erstreckt. Dadurch beeinflußt die Temperatur in der Kühlerrücklaufleitung die Regeltemperatur in dem Sinne, daß mit fallender Temperatur des Kühlerrücklaufes die Regeltemperatur ansteigt, weil der stromab des Kühlerrücklauf-Ventiles im Mischbereich mit der heißen Kurzschlußströmung angeordnete Hauptteil der Dehnstoffkapsel dabei mit steigender Temperatur beaufschlagt werden muß, um die Dehnstoffkapsel insgesamt mit ihrer Betätigungstemperatur zu beeinflussen. Dadurch läßt sich eine mit steigender Kühlerrücklauf-Temperatur gleichbleibende oder stetig fallende Regeltemperatur der Mischströmung erzielen, die der Maschine zugeleitet wird. Die Grenzwerte des Temperaturregelbereiches werden dabei einerseits von einem Höchstwert der Regeltemperatur bei extrem niedriger Umgebungstemperatur und geringer Motorlast und dadurch extrem niedriger Kühlerrücklauf-Temperatur und andererseits von einer relativ niedrigen Regeltemperatur bei hoher Umgebungstemperatur und hoher Motorlast mit hoher Kühlerrücklauf-Temperatur bestimmt, wobei letztere weitgehend der Betätigungstemperatur der Dehnstoffkapsel entspricht.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Tempe/aturregler-Einsatz der bekannten Bauart so weiterzubilden, daß er bei Teillast der Maschine mit entsprechend niedriger Kühlerrücklauf-Temperatur eine in engen Grenzen gleichbleibend hohe Regeltemperatur und bei Volllast der Maschine mit entsprechend hoher Kühlefrücklauf-Temperatur eine niedrigere Regeltemperatur einstellt. Auf diese Weise soll eine Regelung bewirkt werden, die einerseits durch eine hohe Betriebstemperatur der Maschine im Teillastbetrieb eine verringerte Reibleistung mit verringertem Kraftstoffverbrauch und andererseits bei Vollast der Maschine durch eine niedrigere Betriebstemperatur eine intensivere Kühlung zum Vermeiden einer Überhitzung und insbesondere von Selbst-

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Zündungen ermöglicht. ^ ist auf der Dehnstoffkapsel 2 festgelegt und wird mit

Durch die Merkmale nach dem Kennzeichen des Pa- dieser gemeinsam von einer Rückstellfeder 9 in Richtentanspruches 1 wird diese Aufgabe in überraschend tung zu einem Ventilsitz 10 gedrängt. Am gegenüberlieeinfacher Weise gelöst. Die Dehnstjpffkapse! des ersten genden Ende der Dehnstoffkapsel 2 ist das Kurzschluß-Dehnstoffelementes bewirkt eine gleichmäßige, relativ 5 Ventil 8 gegen die Wirkung einer weiteren Rückstellfehohe Regeltemperatur und die weitere Dehnstoff kapsel der 11 axial verschiebbar gelagert, so daß der Hub der des zweiten Dehnstoffelementes übersteuert die Funk- Dehnstoffkapsel 2 beim Aufsetzen des Kurzschluß-Vention des ersten ab einer relativ hohen Temperatur in der tiles 8 auf seinen Ventilsitz 8' zur Kurzschlußleitung 12 Kühlerrücklauf-Leitung. Dadurch ergibt sich ein Absen- nicht begrenzt ist. Der Ventilsitz 10 ist an einem radialen ken der Regeltemperatur im Bereich der Vollast der 10 Befestigungs- und Verschluß-Flansch 13 ausgebildet, Maschine auf die Betätigungstemperatur der zweiten der an seinem Außenumfang in einer Flanschverbin-Dehnstof f kapsel und auf den daran anschließenden Ver- dung 14 eines Thermostat-Gehäuses 15 gehalten ist. lauf der Kühlerrücklauf-Temperatur bei offenem Küh- Über je einen Abstützbügel 16 und 17 stützen sich am lerrücklauf-Ventil und geschlossenem Kurzschluß-Ven- Flansch 13 und damit am Thermostat-Gehäuse 15 sotil entsprechend der vollen Kühlwirkung des Kühlers. 15 wohl die Rückstellfeder 9 als auch die zweite Dehnstoff-

AIs bevorzugte Betätigungstemperaturwerte der bei- kapsel 3 ab. Die Dehnstoffkapsel 3 erstreckt sich in eine den Dehnstoffkapseln werden die Werte nach den am Thermostat-Gehäuse 15 anschließende Kühlerrück-Merkmalen des Anspruches 2 vorgeschlagen, die inner- lauf-Leitung 18, die sich im Gehäuse 15 bis zum Ventilhalb üblicher Grenzen einerseits bei Teillast der Ma- sitz 10 fortsetzt. Die gegenüberliegend in das Gehäuse schine ein günstig hohes Temperatur-Niveau für gerin- 20 15 mündende Kurzschlußleitung 12 endet am Ventilsitz ge Reibleistung der Maschine und andererseits bei VoI- 8' für das Kurzschluß-Ventil 8.

last einen ausreichenden Abstand der Betriebstempera- Der Innenraum des Gehäuses 15 bildet zwischen den

tür von kritischen Werten ergeben. Ventilsitzen 8' und 10 eine Mischkammer 15' für Kühl-

Die Merkmale der Ansprüche 3 bis 5 zeigen bevor- mittel-Anteile aus der Kurzschlußleitung 12 und der zugte bauliche Ausgestaltungen der Erfindung auf, die 25 Kühlerrücklaufleitung 18. Aus dem Mischraum 15' fühVt sich eng an den handelsüblichen Aufbau von Tempera- eine Rücklaufleitung 19 zur Kühlmittelpumpe 20 der turregler-Einsätzen anlehnen und daher für eine Ausbil- Maschine 21. Die Kurzschlußleitung 12 und eine Kühdung nach der Erfindung nur geringe Änderungen an lervorlauf-Leitung 22 zu einem Kühler 23 mit der ajaden vorhandenen Fertigungseinrichtungen erfordern. schließenden Kühlerrücklauf-Leitung 18 schließen die

Durch die DE-PS 8 61 937 ist es zwar bereits bekannt, 30 beiden parallelen Leitungszweige des Kühlkreislaufes

die gehäuseseitige Abstützstelle eines Thermostat- zwischen Maschine 21 und Mischkammer 15'. j

Dehnelementes abhängig von der Last der Maschine zu Beim Betrieb der Maschine 21 fördert die Kühlmittöl-

verstellen, jedoch sind dabei bauaufwendige mechani- pumpe 20 das nach einem Kaltstart zunächst kalte KuM-

sche oder pneumatische Übertragungen für Gestänge- mittel ausschließlich durch die Kurzschlußleitung 12 fcjei

Bewegungen bzw. Ansaugdruck-Übertragungen not- 35 geöffnetem Kurzschluß-Ventil 8 und geschlossenem

wendig. Bei der Erfindung wird dagegen mit geringem Kühlerrücklauf-Ventil 7. Da dabei eine Kühlwirkung

Bauteilaufwand unmittelbar die Lastabhängigkeit der des Kühlers 23 ausgeschlossen ist, erreicht die Τειηρε^-

Kühleraustrittstemperatur als Regelgröße genutzt. tür des Kühlmittels rasch die Betätigungstemperatur

Durch die DE-OS 14 51 669 ist ferner bei einem Tem- der überwiegend im durchströmten Mischraum 15' ajnperaturregler bekannt, zwei Dehnstoffkapseln beider- 40 geordneten Dehnstoffkapsel 2. Der darin enthaltene seits eines Kühlervorlauf-Ventiles eines an der Verzwei- Dehnstoff dehnt sich bei seiner Betätigungstemperatür gungsstelle von Kühlervorlauf- und Kurzschlußleitung durch Ändern seines Aggregatzustandes von fest in flüsangeordneten, diese Verzweigung steuernden Tempe- sig in einem geringen Temperaturbereich von z. B. 90 raturreglers anzuordnen und mit unterschiedlichen Be- bis 105⁰C sehr stark. Dadurch wird in diesem Temperatätigungstemperaturen auszubilden. Im Gegensatz zum 45 turbereich ein Hub der Dehnstoffkäpsel 2 zusammen erfindungsgemäßen, als Mischthermostat an der Mün- mit dem Kühlerrücklauf-Ventil und dem Kurzschlußdung von Kühlerrücklauf-Leitung und Kurzschlußlei- Ventile erzeugt,der einerseits bei90⁰Cdas Öffnendes tung angeordneten Temperaturregler ist bei dieser be- Kühlerrücklauf-Ventiles 7 und andererseits bei 105°C kannten Ausbildung eine unmittelbare selbsttätige Be- das Schließen des Kurzschluß-Ventiles 8 bewirkt. Die einflussung der Regelfunktion durch die Temperatur in 50 gemeinsame Kolbenstange 4 der beiden Dehnstoffkäpder Kühlerrücklauf-Leitung nicht möglich. Eine Anre- sein 2 und 3 wird dabei durch die Volumenänderung des gung zur Erfindung war daher aus dieser Druckschrift Dehnstoffes in der Dehnstoffkapsel 2 aus dieser heraus nicht ableitbar. gegen die Wirkung der Rückstellfeder 9 verdrängt und

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Er- stützt sich über einen Anschlagring 4' gegen die zweite

findung dargestellt. Es zeigt 55 Dehnstoffkapsel 3 ab. Der Anschlagring 4' bildet dabei

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Temperaturregler- eine feststehende Abstützung für die Kolbenstange 4,

Einsatz in seiner Anordnung in einem schematisch dar- deren Stellung dadurch von der Volumensänderung des

gestellten Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine und Dehnstoffes in der zweiten Dehnstoffkapsel 3 unter dem

F i g. 2 die Regelkurve des Temperaturregler-Einsat- Beginn seines Betätigungs-Temperaturbereiches von

zes nach F i g. 1 im Vergleich zu Regelkurven bekannter 60 z. B. 70 bis 85° C unbeeinflußt bleibt. Dadurch wird eine

Temperaturregler. Übersteuerung der Regelfunktion der ersten Dehnstoff -

Ein Temperaturregler-Einsatz 1 besteht aus zwei ge- kapsel 2 durch die zweite Dehnstoffkapsel 3 dann vergeneinander gerichteten Dehnstoffkapseln 2 und 3 mit mieden, wenn die von der Umgebungstemperatur und einer gemeinsamen Kolbenstange 4 und je einer Dicht- von der Motorlast abhängige Kühlerrücklauf-Temperakappe 5 und 6, die zwei Dehnstoffelemente mit unter- 65 tür zwischen der jeweiligen Umgebungstemperatur und schiedlichen Betätigungstemperaturen bilden. Die erste dem Beginn des Betätigungs-Temperaturbereiches der Dehnstoff kapsel 2 trägt je ein Kühlerrücklauf-Ventil 7 zweiten Dehnstoff kapsel von 70° C liegt. Durch den an- und Kurzschluß-Ventil 8. Das Kühlerrücklauf-Ventil 7 teiligen Einfluß der Temperatur des Kühlmittels im

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Mischraum 15' auf den darin angeordneten Hauptanteil 2 und 3 vermieden. Ein Abstimmen der Betätigungstem-

der Dehnstoffkapsel 2 und in der Kühlerrücklauf-Lei- peraturen und Regelhübe beider Dehnstoffkapseln 2

tung 18 auf den darin angeordneten Dichtkopf 5 der und 3 auf den jeweils gegebenen Kühlkreis trägt hierzu

Dehnstoffkapsel 2 ergibt sich ein Verlauf 24 in F i g. 2 bei.

der Regeltemperatur und damit der Maschineneintritts- 5 Bei einer Kühlerrücklauf-Temperatur Tka in der Temperatur ΤμειϊιΛ nahezu gleichbleibendem Wert bei Kühlerrücklauf-Leitung 18 von etwa 85°C erreicht die veränderlicher Kühleraustrittstemperatur Tka, wie dies Dehnstoffkapsel 3 einen Hub der Kolbenstange 4, der in F i g. 2 mit dem Linienzug 24 dargestellt ist Dieser alleine dem vollen Öffnen des Kühlerrücklauf-Ventiles 7 Verlauf 24 der Regeltemperatur alleine aus der Funk- und dem vollen Schließen des Kurzschluß-Ventiles 8 tion der Dehnstoffkapsel 2 geht in bisher bekannter io entspricht. Die erste Dehnstoffkapsel 2 wird dabei Weise gemäß dem unterbrochenen Linienzug 24' unmit- gleichfalls ausschließlich von der Kühlerrücklauf-Temtelbar in den Verlauf 25 der Kühleraustritts-Temperatur peratur Tka aus der Kühlerrücklauf-Leitung 18 mit etwa Tka bei voller Durchströmung des Kühlers 23 und nicht 85° C beaufschlagt, so daß die Kolbenstange 4 relativ durchströmter Kurzschlußleitung 12 über. Wenn dabei zur ersten Dehnstoffkapsel 2 ihre Ausgangsstellung aufdie Regeltemperatur und damit die Maschineneintritts- 15 weist und die Stellung der Ventile 7 und 8 somit ausTemperatur Tme gemäß Verlauf 24-24' in F i g. 2 mit ca. schließlich vom Hub der Kolbenstange 4 aus der zwei-100⁰C relativ hoch gewählt wird, um bei Maschinen- ten Dehnstoffkapsel 3 abhängig ist. Für einen weiteren Teillast eine für geringe Reibleistung vorteilhaft hohe Anstieg der Kühleraustritts-Temperatur Tka entlang Betriebstemperatur zu erreichen, so führt dies bei dem Verlauf 25 in F i g. 2 ist entsprechend der Funktion gleichzeitig gegebener hoher Umgebungstemperatur 20 beider Dehnstoffkapseln 2 und 3 ein ausreichender Frei- und Maschen-Vollast im Bereich 24' zugleich zur Über- gang des Abstützbügels 16 und des Kurzschlußventiles hitzungs- und Selbstzündungs-Gefährdung der Maschi- 8 zur Dehnstoffkapsel 2 sowie ein ausreichender Weg ne. der Rückstellfedern 9 und 11 vorgesehen.

Wird der Einfluß des in der Kühlerrücklauf-Leitung Durch die Funktion der zweiten Dehnstoffkapsel 3

angeordneten Anteiles des Dehnstoffelementes 2 in 25 fällt die Regeltemperatur und damit die Maschinenein-

ebenfalls bekannter Weise verstärkt, so führt dies zu tritts-Temperatur Tme im Bereich der Betätigungstem-

einem Verlauf 26 der Regeltemperatur mit bei steigen- peratur von 70 bis 85° C der zweiten Dehnstoff kapsel 3

der Kühleraustritts-Temperatur Tka fallenden Werten, von ihrem waagerechten Verlauf 24, der durch die

wie dies in F i g. 2 mit strichpunktiertem Linienzug 26 Funktion der ersten Dehnstoffkapsel 2 bestimmt ist, mit

dargestellt ist. Dabei wird die Maschineneintritts-Tem- 30 steigender Kühleraustritts-Temperatur Tka auf den

peratur Tme schon bei Maschinen-Teillast über den ge- Verlauf 25 der Kühleraustritts-Temperatur Tka bei al-

samten Regelbereich zunehmend abgesenkt, was insbe- leiniger Durchströmung des Kühlers 23 ab. In Abhän-

sondere bei mittlerer bis hoher Teillast zu Einbußen im gigkeit von der Umgebungstemperatur und der Maschi-

Wirkungsgrad der Maschine vor allem durch erhöhte nenlast steigt anschließend die Betriebstemperatur wei-

Reibleistung führt 35 ter an, wobei für die Temperaturwerte dieses Anstieges

Bei der Erfindung bewirkt die gemäß Fig. 1 zusatz- nach dem Verlauf 25 allein die Kühlleistung des Kühllich in der Kühlerrücklauf-Leitung 18 angeordnete und kreises und dabei insbesondere die Kühlergröße ausder Kühleraustritts-Temperatur Tka des Kühlmittels schlaggebend ist.

ausgesetzte zweite Dehnstoffkapsel 3 einen absenken- Der durch die Erfindung im Zusammenwirken mit den Verlauf 27 der Regeltemperatur und damit der Mo- 40 einem Abstimmen des gesamten Kühlkreises erreichbatoreintritts-Temperatur Tme erst ab dem Beginn des Be- re Verlauf der Kühlmitteltemperatur läßt bei Brenntätigungs-Temperaturbereiches von z. B. 70 bis 85° C kraftmaschinen einerseits für einen hohen Wirkungsdieser zweiten Dehnstoffkapsel 3, der nur bei hoher grad im Teillastbetrieb eine besonders hohe Betriebs-Maschinen-Teillast und -Vollast und gleichzeitig hoher temperatur und andererseits für einen gefahrlosen VoIl-Umgebungstemperatur erreicht wird. Dabei wird durch 45 lastbetrieb eine niedrigere Betriebstemperatur mit eidie Volumenzunahme des Dehnstoffes in der zweiten nem äußerst geringen Bauaufwand für den erfindungs-Dehnstoffkapsel 3 die Kolbenstange 4 aus dem Dicht- gemäßen Temperaturregler-Einsatz erreichen. Auch ein kopf 6 herausbewegt und damit auch die erste Dehn- Austausch eines bisher üblichen Temperaturregler-Einstoffkapsel 2 zusammen mit dem Kühlerrücklauf-Ventil satzes an Brennkraftmaschinen mit Mischthermostaten 7 und dem Kurzschluß-Ventil 8 im Sinne eines zuneh- 50 gegen einen erfindungsgemäßen auf die jeweilige menden Öffnens des ersten und Schließen des letzteren Brennkraftmaschine abgestimmten Temperaturreglerbewegt. Dadurch ergibt sich ein Abfall der Kühlmittel- Einsatz ist in einfacher Weise möglich.

temperatur im Mischraum 15' bei gleichzeitigem weite-

ren Anstieg der Kühlerrücklauf-Temperatur Tka- Aus Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

diesem Temperaturrückgang folgt ein negativer Hub 55

der Kolbenstange 4 gegenüber der ersten Dehnstoffkapsel 2. Der weiterhin in abnehmendem Anteil aus der
Kurzschlußleitung 12 fließende heißere ungekühlte
Kühlmittelanteil verhindert dabei durch seinen Einfluß

auf die Dehnstoffkapsel 2 zusammen mit der zeitlich 60
verzögerten Umsetzung der Temperaturänderung in
der Dehnstoffkapsel 2 eine zu schnelle Schließfunktion
dieser ersten Dehnstoffkapsel 2 gegenüber der gleichzeitigen Öffnungsfunktion der zweiten Dehnstoffkapsel

3. Dadurch wird ein weitgehender Ausgleich der einan- 65
der entgegengesetzten Hübe erreicht und ein Regelschwingen aufgrund der sich übergreifenden Bereiche
der Betätigungstemperaturen beider Dehnstoffkapseln

Claims

Patentansprüche:

1. Temperatur-Regelvorrichtung für den Kühlkreis flüssigkeitsgekühlter Brennkraftmaschinen,

— mit einem Thermostat (Temperaturregler-Einsatz 1),

— der ein im wesentlichen in der Kühlmittel-Mischströmung (Mischraum 15') angeordnetes Dehnstoffelement (Dehnstoffkapsel 2 und Kolbenstange 4) aufweist,

— das die Mischungsanteile des Kühlmittels aus einer Kühlmittelrücklaufleitung (18) und aus einer Kurzschlußleitung (12) mittels eines Ventiles bzw. je eines Ventiles (Kühlerrücklauf-Ventil 7 und Kurzschluß-Ventil 8) gegensinnig steuert,