DE3404506A1

DE3404506A1 - Kuehlmittelgesteuerte thermostatregelung

Info

Publication number: DE3404506A1
Application number: DE19843404506
Authority: DE
Inventors: Joachim 5000 Köln Altdorf; Toni 5040 Brühl Kleinschmidt
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1984-02-09
Filing date: 1984-02-09
Publication date: 1985-08-14

Description

Kühlmittelgesteuerte Thermostatregelung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des ersten Anspruchs angegebenen Art.
Bei flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschinen ist es allgemein üblich, den Kühlmitteldurchfluß durch einen Wärmetauscher mit einem kühlmittelumströmten Thermostaten, der einen den Kühlmittelstrom steuernden Ventilkörper beherrscht, zu beeinflussen. Eine solche Vorrichtung ist z.B. in der DE-OS 18 16 430 beschrieben. Darüberhinaus ist es bekannt (DE-PS 11 73 290), den Zufluß der Steuerflüssigkeit zu einer hydraulischen oder hydrodynamischen Lüfterkupplung durch ein von der Kühlmitteltemperatur abhängiges Einstellglied (Thermostat) zu verstellen. Bei einer gleichzeitigen Verwendung von den beiden obengenannten Steuerungen ergibt sich der Nachteil, daß in den Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine zwei voneinander unabhängige Thermostate eingebaut werden müßen. Neben dem Nachteil erhöhter Kosten gegenüber einem einzigen, beide Steuerungen übernehmenden, Thermostaten entstehen auch in regelungstechnischer Hinsicht Probleme bei der Abstimmung der beiden voneinander unabhängigen Regelsysteme. So ist es z.B. für einen guten wärmetechnischen Wirkungsgrad sinnvoll, den Lüfter erst dann zur zusätzlichen Kühlung des Wärmetauschers mit seiner maximalen Leistung zu betreiben, wenn der Wärmetauscher durch vollständiges offenen des Kühlmittelventils mit der größtmöglichen Menge des Kühlmittels durchströmt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Regeleinrichtung für den Kühlmittelkreislauf und die Lüftersteuerung einer Brennkraftmaschine derart zu gestalten, daß diese einen gegenüber der herkömmlichen Steuerung geringeren Bauteileaufwand und eine bessere Regelcharakteristik aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das kennzeichnende Merkmal des ersten Anspruchs gelöst. Dadurch, daß der Kühlmittelventilkörper und die Steuereinrichtung für den Lüfterantrieb von einem einzigen Thermostaten gesteuert werden, ergibt sich sowohl ein geringerer Bauteileaufwand gegenüber herkömmlichen Steuereinrichtungen, als auch eine besser kontrollierbare Regelcharakteristik.
In Anspruch 2 ist eine bevorzugte Ausführung der Steuereinrichtung für den Lüfterantrieb beschrieben. Durch die Verwendung eines hydraulischen bzw. hydrodynamischen Antriebs für den Lüfter kann sowohl bei dem Lüfterantrieb wie auch bei der Steuereinrichtung auf vorhandene Bauteile bzw.auf bekannte Auslegungskriterien zurückgegriffen werden. Es ist aber auch eine andere Antriebsart und folglich auch eine dementsprechend andere Regelungseinrichtung auf z.B. elektrischer, pneumatischer oder sonstiger Art möglich (Anspruch 11).
Nach Anspruch 3 unterbindet der Steuer kolben des Steuerventils im Ruhezustand - also bei kaltem Kühlmittel - den Steuerflüssigkeitszulauf zu der hydraulischen bzw. hydrodynamischen Lüfter kupplung und nach Anspruch 4 und 5 muß der Stößel des Thermostaten erst einen bei einer Grundabstimmung eingestellten Leerweg zurücklegen und somit den Kühlflüssigkeitsventilkörper zumindest teilweise öffnen und einen Teilstrom des Kühlmittels durch den Wärmetauscher leiten, bevor er den Steuerkolben des Lüftersteuerventils bewegt.
Nach Anspruch 6 fährt der Stößel des Thermostaten, nachdem er bei einer bestimmten Kühlmitteltemperatur den Kühlmittelventilkörper gänzlich geöffnet hat, bei einer fortfahrenden Kühlmitteltemperaturerhöhung weiter aus, wodurch das mitbewegte Steuerventil bis zu einer Maximalstellung den Steuerflüssigkeitsfluß zu der Lüfterkupplung erhöht.
Während dieses Vorganges wird der Kühlflüssigkeitsventilkörper durch eine den Kühlflüssigkeitsventilkörper in seiner maximalen UfEnungsstellung haltenden Druckfeder fixiert, wobei er aber eine weitere Bewegung des Kolbens nicht blockiert.
Nach Anspruch 7 wird der Steuerkolben für die Lüfterkupplung gegen die Kraft einer Feder bewegt. Dadurch ist sichergestellt, daß bei abnehmender Kühlmitteltemperatur und somit auch zurückgehendem Thermostatstößel ebenfalls der Steuer kolben in seine schließende Grundstellung zurückbewegt wird.
Nach Anspruch 8 und 9 kann das Steuerventil für die Lüfterkupplung sowohl zusammen mit dem Thermostaten und dem Kühlmittelventilkörper in ein gemeinsames Gehäuse eingebaut werden als auch getrennt von Thermostaten und Kühlmittelventilkörper in ein separates Gehäuse eingesetzt werden. In diesem Fall wird zur Ubertragung der Thermostatstößelbewegung eine Verlängerungsstange zwischen dem Thermostatstößel und dem Steuerkolben eingefügt.
Nach Anspruch 10 ist das freie Ende des Steuer kolbens von einem Faltenbalg, der an dem Steuerventilgehäuse befestigt ist, öldicht verschlossen. Dadurch wird insbesondere bei einer Montage direkt im Anschluß an den Kühlmittelventilkörper eine Trennung der verschiedenen Medien - Kühlmittel und Steuerflüssigkeit - auf eine einfache Weise erreicht.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Thermostatregeleinrichtung für Kühlmittel und Steuerflüssigkeit einer Lüfterkupplung, wobei auf der rechten Seite der Mittellinie des Systems der stationäre Regelzustand bei kaltem Kühlmittel dargestellt ist, während auf der linken Seite der stationäre Regelzustand bei heißem Kühlmittel gezeigt ist.
Die Thermostatregelung für Kühlmittel und Steuerflüssigkeit besteht aus einem Gehäuse 10, in das die noch zu beschreibenden Bauteile eingesetzt sind. Dieses Gehäuse 10 dient gleichzeitig als Mischkammer für die ankommenden bzw. abgehenden Kühlmittelströme. Vom Motor gelangt das Kühlmittel über den Einlauf 13 in die Mischkammer und strömt bei kaltem Kühlmittel über den Kurzschluß 16 in dem Kühlmittelventilkörper 6 an dem Thermostaten vorbei in den zur Kühlmittelförderpumpe leitenden Ausgang 14 der Mischkammer. Bei warmem bzw. heißem Kühlmittel erwärmt sich der Thermostat durch das vorbeiströmende Kühlmittel und ein in dem Thermostaten angeordnetes Dehnelement schiebt den Stößel 3 aus dem Thermostaten hinaus. Dadurch wird der mit dem Stößel 3 durch eine Feder 8 verspannte Kühlmittelventilkörper 6 derart bewegt, daß er einerseits den mit der Brennkraftmaschine direkt verbundenen Kühlmitteleinlauf 13 teilweise verschließt, während er den mit einem Wärmetauscher verbundenen Einlauf 15 teilweise öffnet und somit durch den Ausgang 14 ein Gemisch von gekühltem und ungekühltem Kühlmittel durch die Förderpumpe in die Brennkraftmaschine zurückgefördert wird. Wenn das Kühlmittel soweit erwärmt ist, daß der Kühlmittelventilkörper 6 durch die entsprechende Bewegung des Stößels 3 seine Offnungsendstellung 7 erreicht hat, stößt der Stößel 3 an das freie Ende 11 des Steuerkolbens 2, der in dem Steuerventil 4 zur Betätigung der Lüfterkupplung angeordnet ist. Bei einer durch fortfahrende Erwärmung des Kühlmittels hervorgerufenen weiteren Bewegung des Stößels 3 und somit auch des Steuerkolbens 2 gelangt über eine Steuernut 17 zunehmend Steuerflüssigkeit von dem Einlaß 18 zu dem Auslaß 19 des Steuerventils 4. Der Durchfluß der Steuerflüssigkeit ist umso größer, je weiter der Steuerkolben 2 in das Steuerventil 4 hineinbewegt wird. Bei einer durch eine abnehmende Kühlmitteltemperatur hervorgerufenen Rückbewegung des Stößels 3 wird der Steuerkolben 2 durch die Feder 9 zurück in seine Ausgangslage bewegt. Weiterhin ist das freie Ende 11 des Steuerkolbens 2 von einem Metallfaltenbalg 12 umschlossen, der an dem Steuerventilgehäuse 4' dichtend befestigt ist. Durch diese Maßnahme wird ein durch Leckage verursachter unerwünschter Austausch von Kühlmittel und Steuer flüssigkeit vermieden.

Claims

Patentansprüche Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit einer in Abhängigkeit von der Kühlmittel temperatur gesteuerten Thermostatregelung, bestehend aus einem kühlmittelumströmten Thermostaten, der einen den Kühlmitteldurchfluß durch einen Wärmetauscher steuernden Ventilkörper beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermostat (1) zusätzlich einen Steuer- oder Schaltmechanismus für die Zuschaltung einer Lüfterkupplung der Brennkraftmaschine betätigt.
2. Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuermechanismus für eine Zumessung einer Steuer flüssigkeit zu einer hydraulischen oder hydrodynamischen Lüfterkupplung in der Verlängerung eines Stößels (3) des Kühlmittelthermostaten (1) ein hydraulisches Steuerventil (4) mit einem Steuerkolben (2) angeordnet ist.
3. Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Ausgangszustand des Systems bei kalter Brennkraftmaschine der Steuerkolben (2) das Steuerventil (4) der hydraulischen oder hydrodynamischen Lüfterkupplung schließt.
4. Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (2) einen regelbaren Steuerflüssigkeitsdurchfluß durch das Steuerventil (4) freigibt, wenn der Kühlmittelthermostat (1) zumindest teilweise geöffnet ist.
5. Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (3) des Kühlmittelthermostaten (1) um einen veränderbaren Leerweg (5) bewegbar ist, bevor der Stößel (3) den Steuerkolben (2) verschiebt.
6. Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermöglichung einer weiteren Bewegung des Stößels (3) nach Erreichen der Offnungsendstellung (7) des Kühlmittelventilkörpers (6) der Kühlmittelventilkörper (6) federbelastet an dem Stößel (3) befestigt ist.
7. Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (2) gegen die Kraft einer Druckfeder (9) verschiebbar ist.
8. Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittelthermostat (1) mit dem Kühlmittelventilkörper (6) und mit dem Steuerventil (4) in einem Gehäuse (10) angeordnet ist.
9. Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittelthermostat (1) mit dem Kühlmittelventilkörper (6) und das Steuerventil (4) in getrennten Gehäusen eingebaut sind, wobei die Bewegungen des Stößels (3) über eine Verlängerungsstange auf den Steuerkolben (2) übertragen werden.
10. Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (4) durch einen an dem Steuerventilgehäuse (4') dichtend befestigten und das freie Ende (11) des Steuerkolbens (2) umschließenden Faltenbalg (12) öl- und wasserdicht verschlossen ist.
11. Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuereinrichtung für die Zuschaltung der Lüfter kupplung ein Schaltmechanismus auf elektrischer, pneumatischer oder anderer Art von dem Stößel (3) des Thermostaten (1) oder einer mit Schaltmechanismus und Stößel (3) zusammenwirkenden Verlängerungsstange betätigt wird.