DE3435833A1

DE3435833A1 - Steuervorrichtung fuer den fluessigkeits-kuehlkreis von brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3435833A1
Application number: DE19843435833
Authority: DE
Inventors: Hans Harald Dr. 8056 Neufahrn Melzer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1984-09-28
Filing date: 1984-09-28
Publication date: 1986-04-10

Description

Steuervorrichtung für den Flüssigkeits-Kühlkreis von Brennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung gemäß der Bauart nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei bekannten Vorrichtungen dieser Bauart gemäß DE-OS 28 41 555 wird die Hilfskraft mittels eines Elektromagnets oder eines pneumatischen Stellmotors erzeugt. Dabei ist ein hoher Bauaufwand für de9 relativ leistungsstarken Stellmotor, dessen Anschlüsse und Steuerelemente sowie für die Abdichtung zu den kühlmittelführenden Räumen und Leitungen erforderlich.
Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Bauaufwand zu verringern. Dies wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht. Der Aufbau einer derartigen Steuervorrichtung läßt sich dadurch sehr einfach gestalten. Auch das erforderliche Stellventil kann sehr kompakt ausgebildet werden, da es lediglich eine stark gedrosselte Steuerströmung des Kühlmittels zu steuern hat.
Die Ansprüche 2 bis 9 beinhalten bevorzugte Weiterbildungen der Er findung. Anspruch 2 zeigt eine baulich besonders vorteilhafte Ausbildung auf. Anspruch 3 ermöglicht einen hohen Druck in der Kammer des Stellmotors. Anspruch 4 enthält eine einfache Anschluß Anordnung für die Kammer des Stellmotors. Anspruch 5 erzielt eine besonders hohe Druckdifferenz der Anschlüsse der Kammer. Anspruch 6 enthält ein Stellventil mit einfach und vielseitig beeinflußbarer Steuerung. Nach Anspruch 7 ist die Anwendung der Steuervorrichtung als Temperaturregler für den Kühlkreis vorgesehen und nach Anspruch 8 mit einem Dehnstoff-Regelventil kombiniert, um dessen Regelbereich zu verändern. Anspruch 9 enthält die Anwendung als Fahrzeugheizungs-Steuerventil.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine Steuervorrichtung für den Flüssigkeits-Kühlkreis einer Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung mit dem Schaltschema des Kühlkreises und Fig. 2 eine abgewandelte Steuervorrichtung nach Fig. 1 in Verbindung mit einem Dehnstoff-Temperaturregler.
Ein Flüssigkeits-Kühlkreis für eine Brennkraftmaschine 1 enthält gemäß Fig. 1 neben der Maschine 1 einen Kühler 2 als Wärmetauscher zwischen derri Kühlmittel und der Umgebungsluft, eine Kühlmittelpumpe 3 zum Fördern des Kühlmittels im Kühlkreis und eine Steuervorrichtung 4 zur Temperaturregelung des Kühlmittels. Diese Bauteile des Kühlkreises sind durch eine Kühler-Vorlaufleitung 5 von der Maschine 1 zum Kühler 2 eine Kühler-Rücklaufleitung 6 vom Kühler 2 zur Steuervorrichtung 4, eine Kurzschluß leitung 7 von der Maschine 1 zur Steuervorrichtung 4, eine Pumpen-Saugleitung 8 von der Steuervorrichtung 4 zur Kühlmittelpumpe 3 und eine Pumpen-Druckleitung 9 von der Kühlmittelpumpe 3 zur Maschine 1 verbunden.
Über eine Heizungs-Vorlaufleitung 10, die darin eingeschaltete und hierfür abgewandelte Steuervorrichtung 4 und eine Heizungs-Rücklauf -leitung 11 ist alternativ ein Heizungs-Wärmetauscher 12 einer Fahrzeuginnenraum-Heizung an die Maschinelund an die Kühlmittelpumpe 3 angeschlossen.
Zur Betätigung der Steuervorrichtung 4 weist diese je eine Steuerleitung 13 und 14 auf, die an der Pumpen-Druckleitung 9 bzw. -Saugleitung 8 angeschlossen sind. Alternativ sind die Steuerleitungen 13 und 14 unmittelbar (13' und 14') rnit den Anschluß-Stutzen 6' und 8' der Steuervorrichtung 4 für die Kühler-Rücklaufleitung 6 bzw. die Pumpen-Saugleitung 8 verbunden. Der Mündung der Steuerleitung 13 in die Steuervorrichtung 4 ist eine Drossel 15 mit einem Filtersieb 15' gegen Verschmutzung zugeordnet. Die Steuerleitung 14 enthält ein elektromagnetisches Stellventil 16, dessen Steuermagnet 16' mittels einer elektronischen Steuerung 17 in Abhängigkeit von mittels Sensoren 17 B zugeführten Einflußgrößen, wie der Kühlmittel-Temperatur einer Bauteil-Temperatur der Maschine 1, der U mgebungs-Tempe raturl einer Fahrzeug-lnnenraumtemperatur, eines Maschinenlast -Grenzwertes oder dergleichen betätigt wird.
Die Steuervorrichtung 4 enthält zwei gegensinnig verstellbare Ventilkörper 18 und 19, die mittels eines Stellmotors 20 betätigbar sind. Der Stellmotor 20 weist eine Kammer 20' auf, in die die Steuerleitungen 13 und 14 münden und die mittels einer Membrane 21 zu den Anschluß Stutzen 6' und 8' abgedichtet ist. Die Membrane 21 ist am ersten Ventilkörper 18 derart angeordnet, daß sie zugleich als Dichtung für die gezeichnete Schließstellung dieses Ventilkörpers 18 dient. Der erste Ventilkörper 18 steuert die Verbindung der beiden Anschluß-Stutzen 6' und 8'. Der zweite, in Offenstellung dargestellte Ventilkörper 19 steuert die Verbindung eines Kurzschlußstutzens 7' für die Kurzschlußleitung 7 mit dem Anschlußstutzen 8' der Pumpen-Saugleitung 8. Die Steuervorrichtung 4 bildet somit eine Temperatur-Steuerung, die die Anteile des gekühlten und des ungekühlten Kühlmittels einstellt.
Durch Entfall des Kurzschlußstutzens 7', dessen Verbindung zum Anschluß-Stutzen 8' und des zweiten Ventilkörpers 19 kann die Steuervorrichtung für eine einfache Drosselsteuerung abgewandelt werden. Auch kann durch Verändern der Anschlüsse und Umkehren der Durchflußrichtung entsprechend den strichpunktierten Pfeilen eine Vorlaufsteuerung erreicht werden, bei der die Steuervorrichtung 4 an der Verzweigungsstelle der Kühler-Vorlaufleitung 5 und der Kurzschlußleitung 7 angeordnet wird. Schließlich kann die Steuervorrichtung 4 mit einem einzigen Ventil- körper 18 auch als Heizungs-Steuerventil für die Temperatur-bzw. Durchfluß-Steuerdng eines Heizungs-Wärmetauschers 12 für eine Fahrzeuglnnenraumhetzung Verwendung finden.
Die Stellung der Ventilkörper 18 und gegebenenfalls 19 wird einerseits durch den Zufluß des Kühlmittels durch die Drossel 15 mit relativ hohem Druck aus der Pumpen-Druckleitung 9 und andererseits durch den Abfluß des Kühlmittels durch das Stellventil 16 mit relativ niedrigem Druck in der Pumpen-Saugleitung 8 und damit durch das zwischen den Steuerleitungen 14 und 13 bestehende Druckgefälle bestimmt. Bei geschlossenem Stellventil 16 füllt sich die Kammer 20' des Stellmotors 20 durch den Zufluß von Kühlmittel durch die ständig offene Drossel 15 aufgrund des zwischen der Pumpen-Druckleitung 9 einerseits und der Kühlmittel-Rücklaufleitung 6 sowie der Pumpen-Saugleitung 8 andererseits bestehenden Druckgefåìles bis zur Schließstellung des Ventilkörpers 18. Dabei öffner der gegebenenfalls vorgesehene zweite Ventilkörper 19 gegen eine Rückstellfeder 19' eine Verbindung zwischen dem Kurzschlußstutzen 7' und dem Anschlußstutzen 8' der Pumpensaugleitung 8.
Sobald einer der Sensoren 17' ein einem Temperaturwert oder ein anderes entsprechendes Signal an die elektronische Steuerung 17 abgibt, das ein zumindest teiiweises Öffnen des Stellventiles 16 durch dessen Steuermagnet 16' bewirkt, wird ein Abfließen des Kühlmittels aus der Kammer 20 ermöglicht und durch Absinken des Kühlmitteldruckes in der Kammer 20' ein Öffnen des Ventilkörpers 18 und gegebenenfalls eingegensinniges Schließen des Ventilkörpers 19 erreicht. Durch die dabei veränderliche Einstellung des Öffnungsque rschnittes oder des Öffnungs-und Schließzeit-Verhåltnis des Stellventiles 16 ergeben sich beliebige Zwischenstellungen der Ventilkörper 18 und gegebenenfalls 19. Die Kühlmittel-Temperatut oder die Heizwirkung stellt sich auf diese Weise in Abhängigkeit von den Signalen der Sensoren 17' auf Werte ein, die in der Steuerung 17 programmiert sind.
Die Steuervorrichtung 104 nach Fig. 2 ist mit einem Dehnstoff-Temperaturregler bekannter Bauart kombiniert. Dieser steuert mit seinen Ven- tilen 118 und 119 die Verbindungen von einer Kühler-Rücklaufleitung 106 und von einer Kurzschlußleitung 107 zu einer Pumpen-Saugleitung 108.
Dessen Dehnstoffelement 122 stützt sich über eine Kolbepstange 122' verstellbar am Stellkörper 118' des Stellmotors 120 ab. Je nach Füllung der Kammer 120' des Stellmotors 120 mittels der gemäß Fig. 1 ausgebildeten und gesteuerten Drossel 115 und des Stellventiles 116 mit Steuermagent 116' verändert sich die Lage der Abstützung der Kolbenstange 122'. Dabei verändert sich auch der Temperatur-Regelbereich des Reglers insgesamt in den vom Hub des Stellmotors 120 einerseits und des Dehnstoffelementes 122 andererseits bestimmten Grenien. Beispielsweise kann die Öffnungstemperatur des Ventiles 118 von etwa 80 auf etwa 1000 C erhöht werden, um einerseits bei niedriger Last einer Brennkraftmaschine die Reibleistung durch hohe Betriebstemperatur zu ver- ändern und andererseits bei hoher Last eine Überhitzung der Maschine auszuschließen.
- LeeFseite -

Claims

Patentansp rüche: 1Steuervorrichtung für den Flüssigkeits-Kühlkreis von Brennkraftmaschinen, - wobei eine Kühlmittelpumpe ein Druckgefälle erzeugt und - ein Hilfskraft-Stellmotor mindestens einen Ventilkörper betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel als Hilfskraftmedium dient, - daß eine Kammer (20') des Stellmotors (20) je einen Anschluß (Steuerleitungen 13 und 14) an Bereiche des Kühlkreises (Pumpen-Saugieitung 8 und Pumpen-Druckleitung 9) aufweist, zwischen denen ein Dtuckgefälle besteht, und - daß der eine Anschluß (Steuerleitung 13) eine Drossel (15) und der andere Anschluß (Steuerleitung 14) ein im Durchtrittsquerschnitt und/oder in t)ffnungs-und Schließzeit ve rände rbares Stellventil (16) enthält.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - daß die Kammer (20') des Stellmotors (20) und eine vom Kühlmittel durchströmte Ventilkammer (4') durch eine am Ventilkörper (18) befestigte Membrane (21) getrennt sind, - daß die Membrane (21) mit einem kreisförmigen Ventilsitz zusammenwirkt und - daß Ein und Austritt des Kühlmittels konzentrisch innerhalb und außerhalb des Ventilsitzes angeordnete Kreis-bzw. Kreisringquerschnitte bilden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - daß der Anschluß (Steuerleitung 13) mit Drossel (15) mit einem Kühlkreis-Bereich (Pumpen-Druckleitung 9) mit höherem Druck und cter Anschluß (Steuerleitung 14) mit Stellventil (16) mit einem solchen mit niedrigerem Druck (Pumpen-Saugleitung 8) verbunden sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, - daß die Kammer (20') des Stellmotors (20) am Ein-und Austritt des Kühlmittels in die bzw. aus der Steuervorrichtung (4) angeschlossen ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichet, - daß die Kammer (20') des Stellmotors (20) unmittelbar an der Saug-und/oder Druckseite der Kühlmittelpumpe (3) angeschlossen ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, - daß das Stellventil (16) als Elektromagnet-Ventil ausgebildet und mittels einer elektronischen Steuerung (17) in Abhängigkeit von Kühlmittel-Temperatur, Maschinenbautei 1TTempeiatu;r, Maschinenlast, Fahrzeuginnenraum-Temperatur und/oder anderen Parametern betätigbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, - daß die Steuervorrichtung (4) einen Kühlmittel-Temperaturregler bildet.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, - daß die Steuervorrichtung (104) wenigstens einen Ventilkörper (118) aufweist, der von einem Dehnstoffelement (122) in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmittels betätigt wird, und - daß der bewegliche Stellkörper (118') des Stellmotors (120) einen verstellbaren Anschlag für die Kolbenstange (122') des Dehnstoffelementes (122) betätigt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, - daß die Steuervorrichtung (4) ein Kühlmittel-Ventil für die Temperatur-Steuerung einer Fah rzeug -Innen rau m -Heizung (Heizungs Wärmetauscher 12) bildet.