DE3705232C2 - Verfahren und Einrichtung zur Temperaturregelung des Kühlmittels von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren bzw. eine Einrichtung zur Temperatur­ regelung des Kühlmittels von Brennkraftmaschinen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 3 definierten Art.

Bei bekannten Verfahren und Einrichtungen dieser Art (DE-OS 35 16 502) wird über den in der Vorlaufleitung oder Rücklaufleitung sitzenden Sensor die dort herrschende Temperatur des Kühlmittels erfaßt und der Steuereinrichtung zwecks weiterer Veranlassung zu­ geleitet. Die Steuereinrichtung aktiviert erforderlichenfalls den Stellmotor, über den das Ventil entsprechend ver­ stellt wird. In aller Regel hat die Temperaturregeleinrich­ tung dabei fest vorgegebene und reproduzierbare Arbeitspunkte. Man ist jedoch in zunehmendem Maße bestrebt, die Temperatur­ regeleinrichtung in Abhängigkeit von unterschiedlichen Be­ triebsbedingungen der Brennkraftmaschine während des Betriebs zu verändern, um die Kühlmitteltemperatur besser und prä­ ziser an den augenblicklich herrschenden Betriebszustand der Brennkraftmaschine, z. B. deren Drehzahl und/oder Belastung, anzupassen. Der bei bekannten Temperaturregeleinrichtungen hierfür getriebene Aufwand ist extrem groß. Vor allem hat sich gezeigt, daß bei diesen Methoden das Ventil sich nur sehr träge und sehr langsam auf den Ausgangszu­ stand zurückstellt.

Bei einer anderen bekannten Temperaturregeleinrichtung (JP 56-1808 (A), Abstract) ist zur Steuerung des Kühl­ mittelstromes vom Motor zum Kühler ein mit einem Ventil­ teller versehenes Thermostatventil vorgesehen, welches im Inneren eines Gehäuses ein Thermowachs enthält und mit dem Gehäuse unter Vermittlung eines weiteren dickwandigen Gehäuses in eine Bohrung der Gehäusewand eingebracht ist, welche die beiden Kanäle für das Kühlmittel und den dem Tellerventil zugeordneten Ventilsitz enthält. In dem das thermostatische Element enthaltenden Gehäuse ist eine Heizeinrichtung enthalten, die am Boden des thermosta­ tischen Betätigungselementes anliegt. Bei dieser Tempera­ turregeleinrichtung ist somit in üblicher Weise der das Ventilglied betätigende Stellmotor mit dem temperatur­ empfindlich reagierenden Medium zu einer einzigen Bauein­ heit in einem Gehäuse vereinigt. Bei Einschalten der Heizeinrichtung wird das gesamte Gehäuse, in das das thermostatische Betätigungselement eingebracht ist, ein­ schließlich der umgebenden Gehäusewandung und ferner das thermostatische Betätigungselement, und zwar das darin enthaltene Thermowachs, erhitzt. Aufgrund dessen kann das thermostatische Betätigungselement bei Einschalten der Heizung nur sehr träge ansprechen. Bei Abschaltung der Heizung kühlt das thermostatische Betätigungselement mit­ samt den umgebenden Gehäuseteilen relativ langsam ab. Da es überwiegend im Strömungsschatten des durch das Gehäuse hindurchgeführten Kühlmittels liegt, vermag das Kühlmittel nur wenig bei dieser Abkühlung beizutragen mit dem Erfolg, daß nach Abschalten der Heizeinrichtung sehr viel Zeit vergeht, bis das thermostatische Betätigungselement wieder auf die Stellung zurückgestellt wird, die der Temperatur des hindurchgeführten Kühlmittels entspricht.

Es ist ferner ein Kühlwasserregler bekannt (DE 33 15 308 A1), der ein Thermostatventil mit einem Dehnstoffthermostaten zur Betätigung des den Ventilsitz beherrschenden Ventil­ gliedes aufweist. Der Stößel des Dehnstoffthermostaten ist mittels eines Widerlagers abgestützt, während das Gehäuse mit Ventilglied gegen eine Rückstellfeder bei Dehnstoff­ ausdehnung verschiebbar ist. Das Widerlager ist aus einem beweglichen verstellbaren Stellglied gebildet, welches mittels einer in Abhängigkeit von einer äußeren Größe eines Mediums, insbesondere der Temperatur, arbeitenden Steuereinrichtung betätigbar ist. Die Steuereinrichtung weist einen Temperaturfühler auf, der ein äußeres elek­ trisches Heizelement aufweisen kann. Durch Einschaltung des Heizelements wird am Temperaturfühler eine höhere Temperatur erfaßt, die über Übertragungsmittel direkt oder indirekt auf das Stellglied zur Veränderung des Wider­ lagers des Dehnstoffthermostaten geführt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Einrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 3 genannten Art so auszubilden, daß ein schnelleres Ansprechverhalten der Regelung der Kühlmitteltemperatur ermöglicht ist.

Die Aufgabe ist bei einem Verfahren durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1, bei einer Einrichtung zur Temperaturregelung durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 3 gelöst. Eine Fremderhitzung des Sensors, z. B. auf einen Wert, der dessen Ansprechschwelle überschreitet, ist mit einfachen und kostengünstigen Mitteln problemlos möglich. Wenn die Fremderhitzung dabei z. B. auf elektrischem Wege erfolgt, kann dies steuerungstechnisch oder regelungstechnisch besonders einfach verwirklicht werden. Eine Fremder­ hitzung des Sensors auf dessen Ansprechtemperatur läßt sich sehr schnell durchführen, wodurch sehr schnell eine Veränderung der Regelcharakteristik des Ventils er­ reicht werden kann. Besonders vorteilhaft ist, daß nach Abschalten der Fremderhitzung des Sensors dieser wieder sehr schnell auf den Ausgangszustand zurückgekühlt wird, was unter Ausnutzung des Kühlmittels geschieht, das den Sensor dauernd beaufschlagt und eine demgegenüber deutlich niedrigere Temperatur aufweist. In besonders einfacher Weise macht sich die Erfindung somit zur Rückkühlung des fremderhitzten Sensors das diesen be­ aufschlagende Kühlmittel als Kühlmedium zunutze. Beson­ derer Kühleinrichtungen zur möglichst schnellen Rück­ kühlung des Sensors bedarf es daher nicht. Von Vorteil ist, daß auf diese Weise eine äußerst schnelle Rück­ kühlung des Sensors bei abgeschalteter Fremderhitzung erzielt wird. Damit kann nicht nur sehr schnell eine Ver­ änderung der Regelcharakteristik herbeigeführt werden, sondern umgekehrt auch sehr schnell wieder der ursprüngliche Zustand eingestellt werden.

Von Vorteil sind die im Anspruch weiteren Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes gemäß den Merkmalen der Ansprüche 2 und 4 bis 11.

Eine derartige Temperatur­ regeleinrichtung ist kompakt, kostengünstig und als komplette Baueinheit verfügbar, so daß sie leicht eingebaut und auch ausgetauscht werden kann.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeich­ nungen gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht von Teilen einer Brennkraftmaschine mit einer Temperaturregeleinrich­ tung, gemäß einem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel,

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht etwa entsprechend derjenigen in Fig. 1 gemäß einem zweiten Aus­ führungsbeispiel,

Fig. 3 einen schematischen Schnitt mit teilweiser Seitenansicht einer Temperaturregeleinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.

In Fig. 1 ist schematisch eine Brennkraftmaschine 10 mit Temperaturregeleinrichtung 11 gezeigt, die einen Kühler 12 mit Zulauf 13 und Auslauf 14 für das Kühlmittel auf­ weist. Der Zulauf 13 ist über eine Vorlaufleitung 15 mit dem Brennkraftmaschinen-Austritt 16 und der Auslauf 14 über eine Rücklaufleitung 17 mit dem Brennkraft­ maschinen-Eintritt 18 verbunden. Zwischen der Vorlauf­ leitung 15 und der Rücklaufleitung 17 verläuft eine beide verbindende Bypaßleitung 19.

Die Temperaturregeleinrichtung 11 weist bei diesem ersten Ausführungsbeispiel in der Vorlaufleitung 15 und zugleich der Bypaßleitung 19 ein Regelventil 20 auf, das bei diesem Ausführungsbeispiel aus einem üblichen Ventil besteht, dessen Ventilverschlußglied zur wechselweisen Steuerung der Vorlaufleitung 15 und/oder der Bypaß­ leitung 19 ausgebildet ist. Das Regelventil 20 ist her­ kömmlicher Art. Es weist in üblicher Weise z. B. in einem Gehäuse zwei gleichachsig angeordnete Ventilverschluß­ glieder auf, die jeweils eine zugeordnete Ventilöffnung beherrschen. Für das Regelventil 20 ist der Einfachheit halber in der Zeichnung ein der Pneumatik entlehntes Schaltbild verwendet worden. Das Regelventil 20 hat einen Einlaß 21 und Auslaß 22, die beide in der Vorlauf­ leitung 15 sitzen und diese je nach Schaltstellung mehr oder weniger durchgängig machen. Ferner hat das Regel­ ventil 20 einen Bypaßanschluß 23, mit dem es an die Bypaßleitung 19 angeschlossen ist.

Bei kalter Brennkraftmaschine 10 ist der Durchlaß in der Vorlaufleitung 15 gesperrt, wie gezeigt, und lediglich das den Kurzschluß herstellende Ventilverschlußglied des Regelventils 20 offen. Das von der Brennkraftmaschine 10 kommende Kühlmittel passiert die Vorlaufleitung 15 und wird vom Regelventil 20 über den Einlaß 21 und den Bypaß­ anschluß 23 zur Bypaßleitung 19 und von dort zurück zum Brennkraftmaschinen-Eintritt 18 geleitet.

Bei einem als normales thermostatisches Ventil ausgebil­ deten Regelventil 20 wird dieses dann von der gezeigten Stellung in die andere umgeschaltet, wenn das Kühlmittel in der Vorlaufleitung 15 die Öffnungstemperatur dieses Thermostatventiles erreicht hat. Dann wird der Kurzschluß weg über die Bypaßleitung 19 gesperrt und der Durchlaß in der Vorlaufleitung 15 zum Kühler 12 hin freigegeben. Sinkt die Kühlmitteltemperatur unter die Ansprechtempe­ ratur ab, so wird das Regelventil 20 wieder in die ge­ zeigte Stellung zurückgestellt. Je nach augenblicklicher Kühlmitteltemperatur in der Vorlaufleitung 15 können sich auch Mischstellungen zwischen den beiden erläuterten Stellungen ergeben. Insoweit ist ein Kühlmittelkreislauf für Brennkraftmaschinen bekannt.

Die Besonderheit der Temperaturregeleinrichtung 11 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel liegt darin, daß das Regel­ ventil 20 kein übliches Thermostatventil ist, sondern statt dessen ein von außen über einen Stellmotor 24 betätigtes Ventil. Der Stellmotor 24 ist nur schematisch angedeutet, ebenso dessen Stellorgan 25 am Ausgang des Stellmotors, das getrieblich mit dem nicht sichtbaren Ventilverschluß­ glied des Regelventils 20 verbunden ist. Der Stellmotor 24 kann z. B. aus einem elektrischen Stellantrieb bestehen, z. B. aus einem bezüglich der Drehrichtung und damit die­ ser zugeordneten Ventilbetätigungsrichtung umschaltbaren Elektromotor, insbesondere Gleichstrommotor. Dieser kann ein an sich bekannter Gleichstrom-Schrittmotor oder auch Gleichstrom-Getriebemotor sein.

Dem Stellmotor 24 ist eine diesen steuernde Steuereinrich­ tung 26 zugeordnet. Der Steuereinrichtung 26 werden einzel­ ne, beispielsweise von Sensoren der Brennkraftmaschine 10 erfaßte, Kennfeldgrößen zugeführt. Diese einzelnen Kennfeldgrößen sind schematisch mit den Pfeilen und den Bezugszeichen 1, 2 und 3 für diese gekennzeichnet. Von diesen besteht die Kennfeldgröße 3 aus der in der Vor­ laufleitung 15 erfaßten Kühlmitteltemperatur. Zu deren Erfassung ist in der Vorlaufleitung 15 ein Sensor 27 angeordnet, der über eine Steuerleitung 28 mit der Steuereinrichtung 26 verbunden ist. Die übrigen Kenn­ feldgrößen 1, 2 sowie weitere nicht gezeigte Kennfeld­ größen sind z. B. die Abgastemperatur und/oder die Dreh­ zahl und/oder das Drehmoment der Brennkraftmaschine 10 und/oder der Unterdruck im Saugrohr und/oder eine Druck­ differenz in einer Unterdruckdose und/oder die Öltempera­ tur oder dergleichen weitere, maschinenseitige Kennfeld­ größen.

Erreicht die Kennfeldgröße 3, d. h. die Kühlmitteltempera­ tur in der Vorlaufleitung 15, einen Wert, der über einem vorgegebenen Wert liegt, so wird die Steuereinrichtung 26 aktiviert, die daraufhin den Stellmotor 24 zu einer Verstellung des Regelventils 20 aus der gezeigten Stellung in eine andere ansteuert, wodurch der Durchgang durch die Vorlaufleitung 15 zum Kühler 12 hin freigegeben wird und das Kühlmittel den Kühler 12 passiert und gekühlt wird.

Eine weitere Besonderheit der Temperaturregeleinrichtung 11 liegt darin, daß der Sensor 27 mit einer schematisch angedeuteten Heizeinrichtung 29 versehen ist. Diese kann in das Innere des Sensors 27 integriert sein oder sie ist als äußere Heizeinrichtung ausgebildet und außen auf den Sensor 27 aufgesetzt. Die Heizeinrichtung 29 ist über eine Steuerleitung 30 mit der Steuereinrichtung 26 ver­ bunden, über die in Abhängigkeit maschinenseitiger oder sonstiger Kennfeldgrößen bedarfsweise die Einschaltung oder Abschaltung der Heizeinrichtung 29 erfolgt. In Fig. 1 ist gestrichelt ebenfalls nur schematisch ein Sensor 27′ im Bereich der Rücklaufleitung 17 angedeutet.

Ein solcher Sensor kann zusätzlich zum Sensor 27 oder statt dieses vorhanden sein. Er ist genauso wie der Sensor 27 ausgebildet und mit der Steuereinrichtung 26 verbunden.

Mittels der Temperaturregeleinrichtung 11 gemäß Fig. 1 läßt sich eine Temperaturregelung des Kühlmittels wie folgt durchführen. Man kann in Abhängigkeit einzelner Kennfeldgrößen, und zwar solcher der Brennkraftmaschine 10 und/oder weiterer äußerer Parameter, den mit der Kühl­ mitteltemperatur in der Vorlaufleitung 15 beaufschlagten, diese Temperatur erfassenden Sensor 27 bei Einschaltung der Heizeinrichtung 29 einer Fremderhitzung aussetzen. Daraufhin wird über die Steuereinrichtung 26 der Stell­ motor 24 und über diesen das Regelventil 20 in dem Sinne betätigt, daß eine Absenkung der Kühlmitteltemperatur in der Vorlaufleitung 15 erfolgt. Dies wird durch stärke­ res Schließen im Bereich des Bypaßanschlusses 23 und verstärktes Öffnen im Bereich des Einlasses 21 und Aus­ lasses 22 derart erreicht, daß über die Rücklaufleitung 17 stärker herabgekühltes Kühlmittel in die Brennkraft­ maschine 10 zurückfließt. Solange die Heizeinrichtung 29 eingeschaltet ist, wird dieser Zustand aufrechterhalten. Sobald die Steuereinrichtung 26 über die Steuerleitung 30 die Abschaltung der Heizeinrichtung 29 bewirkt, wird der zuvor erhitzte Sensor 27 durch den demgegenüber kälteren Kühlmittelstrom in der Vorlaufleitung 15 sehr schnell wieder abgekühlt. Man nutzt also hier zur selbst­ tätigen Abkühlung des Sensors 27 die Tatsache aus, daß in der Vorlaufleitung 15 Kühlmittel fließt, das meist deutlich geringere Temperaturen als die Ansprechtempera­ tur führt, die die Einschaltung der Heizeinrichtung 29 bedingt.

Die außen am Sensor 27 angeordnete Heizeinrichtung 29 befindet sich auf einem außerhalb der Vorlaufleitung 15 befindlichen, temperaturempfindlichen Bereich des Sensors 27. Die Heizeinrichtung 29 weist z. B. ein nicht besonders dargestelltes elektrisches Heizelement auf, z. B. eine elektrische Heizwicklung, die außen auf das Gehäuse des Sensors 27 aufgesetzt ist.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel sind für die Teile, die dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechen, um 100 größere Bezugszeichen verwendet, so daß dadurch zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispieles Bezug ge­ nommen ist.

Abweichend vom ersten Ausführungsbeispiel ist beim zweiten Ausführungsbeispiel in Fig. 2 das Regelventil 120 in den Bereich der vom Kühler 112 zurückführenden Rücklaufleitung 117 mit dortigem Abzweig der Bypaßlei­ tung 119 gesetzt. Ferner sind einige Einzelheiten des Regelventils 120 gezeigt. Dieses weist in einem Gehäuse 140 eine dazu koaxiale Ventilstange 141 mit zwei Ventil­ verschlußgliedern 142, 143 darauf auf, die in axialem Abstand voneinander angeordnet und jeweils als Ventil­ teller ausgebildet sind. Das erste Ventilverschlußglied 142 beherrscht einen zugeordneten ersten Ventilsitz 144. Das zweite Ventilverschlußglied 143 beherrscht einen zugeordneten zweiten Ventilsitz 145. Die Ventilstange 141 sitzt in üblicher Weise in einem Halter 146, in dem sie längsverschiebbar ist, wobei der Halter 146 im Be­ reich der Rücklaufleitung 117 Wanddurchbrüche hat, so daß bei vom Ventilverschlußglied 142 freigegebenem Ventilsitz 144 ein Strömungsdurchgang im Bereich der Rücklaufleitung 117 durch das Regelventil 120 geschaffen ist. Nur schematisch ist eine Rückstellfeder 147 ange­ deutet, die zwischen dem Halter 146 und dem Ventilver­ schlußglied 142 abgestützt und gespannt ist und als Schließfeder fungiert. Das Gehäuse 140 verbindet die Bypaßleitung 119 mit der Rücklaufleitung 117 über den zweiten Ventilsitz 145, der vom Ventilverschlußglied 143 mehr oder weniger geöffnet wird. Bei der in Fig. 2 ge­ zeigten Stellung des Regelventiles 120 wird ein Teil des Kühlmittels vom Kühler 112 über die Rücklaufleitung 117 durch den Ventilsitz 144 hindurch geleitet und im Gehäuse 140 mit einem Kühlmittelstrom gemischt, der über die Bypaßleitung 119 und den Ventilsitz 145 ebenfalls in das Gehäuse 140 eingeführt wird. Es stellt sich entsprechend den Temperaturen beider Kühlmittelströme ein entsprechend temperierter Mischstrom ein, der zurück in die Brenn­ kraftmaschine 110 geleitet wird.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel in Fig. 2 ist noch als Bestandteil des Regelventiles 120 und in der Wandung 148 dieses, und dort im Rücklaufbereich 117, der Sensor 127 angeordnet. Der Sensor 127 steht über die Steuerleitung 128 mit der Steuereinrichtung 126 in Verbindung, die ihrerseits einen schematisch angedeuteten Stellmotor 124 ansteuern kann, der seinerseits das Regelventil 120 be­ tätigen kann. Dies geschieht hier dadurch, daß die Ven­ tilstange 141 vom Stellmotor 124 translatorisch in Achs­ richtung der Ventilstange 141 zur einen oder anderen Seite verschoben wird.

Der Sensor 127 ist ersichtlich mit einem Teil seines temperaturempfindlichen Bereichs im Strom der Rücklauf­ leitung 117 und so abgeordnet, daß er dort vom rücklau­ fenden Kühlmittel fortwährend beaufschlagt ist. Auf einem außerhalb der Rücklaufleitung 117 und der Wandung 148 befindlichen, ebenfalls temperaturempfindlichen Bereich des Sensors 127 ist die äußere Heizeinrichtung 129 z. B. in Form eines elektrischen Heizelementes angeordnet, das als Heizspule außen auf das Gehäuse aufgewickelt ist. Die Heizeinrichtung 129 steht über die Steuerleitung 130 mit der Steuereinrichtung 126 in Verbindung. Über die Leitung 130 erfolgt die Ein- und Abschaltung der Heizeinrichtung 129. Die Heizeinrichtung 129 ist gegen­ über der Wandung 148 thermisch isoliert. Hierzu dienen geeignete Isolierelemente 131.

Geht man beispielsweise davon aus, daß das Kühlmittel, das in der Rücklaufleitung 117 zurück zur Brennkraft­ maschine 110 geführt wird, derzeit eine Temperatur von 90°C hat, und soll aus irgendwelchen Gründen diese Kühl­ mitteltemperatur gesenkt werden, so wird über die Steuer­ einrichtung 126 und die Steuerleitung 130 die Heizein­ richtung 129 eingeschaltet. Dabei wird der Sensor 127 auf seine Ansprechtemperatur erhitzt, wobei der Sensor 127 über die Steuerleitung 128 der Steuereinrichtung 126 eine Temperatur meldet, aufgrund der die Steuereinrich­ tung 126 den Stellmotor 124 aktiviert und dieser das Regelventil 120 daraufhin so verstellt, daß der zweite Ventilsitz 145 von dessen Ventilverschlußglied 143 weiter geschlossen wird, während der andere Ventilsitz 144 noch weiter geöffnet wird. Dadurch gelangt weniger höher temperiertes Kühlmittel über die Bypaßleitung 119 in das Gehäuse 140, sondern statt dessen mehr vom Kühler 112 kommendes und stärker heruntergekühltes Kühlmittel, das über die Rücklaufleitung 117 in das Gehäuse 140 des Regelventils 120 gelangt und sich dort mit dem redu­ zierten Anteil an Bypaß-Kühlmittel mischt. Solange die Heizeinrichtung 129 eingeschaltet ist, bleibt über den Stellmotor 124 diese veränderte Stellung des Regelven­ tils 120 erhalten.

Sobald die Heizeinrichtung 129 ausgeschaltet wird, rea­ giert die Temperaturregeleinrichtung 111 mit außerordent­ lich geringem Zeitverzug, denn dann wird der Sensor 127 über das gegenüber der Heiztemperatur niedriger temperier­ te Kühlmittel in der Rücklaufleitung 117 sehr schnell wieder heruntergekühlt. Zu dieser schnellen Abkühlung der Heizeinrichtung 129, insbesondere des Sensors 127, bedient man sich des in der Rücklaufleitung 117 strömen­ den, kühleren Kühlmittels, so daß es besonderer äußerer Kühleinrichtungen, die der Heizeinrichtung 129 zugeordnet sind, nicht bedarf. Aufgrund dessen vermag der mit Heiz­ einrichtung 129 versehene Sensor 127 sich in sehr kurzer Zeit und somit schnell an die jeweiligen Temperaturzu­ stände anzupassen. Einerseits ist der Sensor 127 über die Heizeinrichtung 129 sehr schnell auf Ansprechtempera­ tur erhitzbar. Andererseits ist in beschriebener Weise bei Abschalten der Heizeinrichtung 129 eine sehr schnelle Rückkühlung erreichbar.

Bei einem von Fig. 2 abweichenden, nicht gezeigten Aus­ führungsbeispiel kann der Sensor 127 direkt auf den Stellmotor 124 arbeiten und diesen betätigen. Dies ge­ schieht z. B. über eine Steuerleitung oder je nach Aus­ bildung des Sensors 127 und/oder des Stellmotors 124 über ein unmittelbares Übertragungsglied. So kann der Sensor 127 als temperaturabhängiges Betätigungselement ausgebildet sein. Dieses enthält in dem in Fig. 2 sicht­ baren, zum Teil in die Rücklaufleitung 117 hineinragenden Gehäuse z. B. einen bei Temperaturerhöhung sich ausdehnen­ den Dehnstoff, z. B. Wachs, wobei diese Wachskammer z. B. mit einer Membran abgeschlossen sein kann. Dann führt von dem Sensor 127 zum Stellmotor 124 z. B. eine Druck­ mittelleitung oder ein Betätigungsgestänge, ein Bowden­ zug, ein einzelne mechanisch aneinanderliegende und kräfteübertragende Kugeln enthaltendes Rohr od. dgl. mechanisches Übertragungsglied, das in der Lage ist, bei Einschaltung der Heizeinrichtung 129 und Erwärmen des Dehnstoffes über dessen Ansprechtemperatur die ein­ hergehende Ausdehnung des Dehnstoffes, die sich als Auswölbung oder Verschiebung der Membran darstellt, auf den Stellmotor 124 zu übertragen. Die Übertragung kann auch über eine Druckmittelleitung, z. B. Hydraulik- oder Pneumatikleitung, geschehen. Sobald der Sensor 127 aufgrund der eingeschal­ teten Heizeinrichtung 129 eine entsprechende Kraft ent­ wickelt, wird diese dem Stellmotor 124 zugeführt, wo sie entweder unmittelbar zur Verschiebung der Ventilstange 141 genutzt wird oder dort in eine vom Stellmotor 124 selbst entwickelte Stellkraft umgewandelt wird.

Der Sensor 127 kann auch als an sich bekanntes Dehnstoff­ element ausgebildet sein, aus dessen Gehäuse ein Kolben herausgeführt ist, der bei Einschaltung der Heizeinrich­ tung 129 und Erreichen der Ansprechtemperatur des Sensors 127 aus dem Gehäuse herausgeschoben wird. Die Verschiebe­ bewegung kann über ein Übertragungsgestänge direkt auf das Regelventil 120, insbesondere dessen Ventilstange 141, übertragen werden oder sie wird in dieser Weise zunächst auf den Stellmotor 124 geführt.

Der Stellmotor 124 kann ein mechanischer oder druckmittel­ betätigter Arbeitszylinder sein. Bei einem anderen Aus­ führungsbeispiel kann der Stellmotor 124 auch als tempe­ raturabhängiges Betätigungselement, z. B. an sich bekann­ tes Dehnstoffelement ausgebildet sein, dessen sich ver­ schiebender Teil, z. B. Kolben, fest mit der Ventilstange 141 des Regelventiles 120 verbunden ist und diese trans­ latorisch verschiebt.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel sind aus den genannten Gründen für gleiche Teile um 200 größere Bezugszeichen verwendet.

Die Besonderheit des dritten Ausführungsbeispieles liegt zunächst darin, daß das Regelventil 220 in dieser ge­ zeigten Form eine komplette, einbaufertige Einheit dar­ stellt, die sämtliche Bestandteile enthält.

Der Sensor und der auf die Ventilstange 241 arbeitende Stellmotor sind hier zu einem einzigen temperaturabhän­ gigen Betätigungselement 250 vereinigt, das als an sich bekanntes Dehnstoffelement ausgebildet ist. Innerhalb eines nach außen fest abgeschlossenen Gehäuses 251 ist ein bei Erwärmung sich ausdehnender Dehnstoff, z. B. Wachs, enthalten. In diesen Dehnstoff taucht ein Kolben 252 ein, der über eine Rückstellfeder im Betätigungselement 250 und/oder die Rückstellfeder 247 in das Gehäuse 251 hineinge­ zwungen ist. Dehnt sich der Dehnstoff im Gehäuse 251 bei Temperaturerhöhung und Erreichen der Ansprechtempe­ ratur des Dehnstoffes aus, so wird darüber der Kolben 252 in Pfeilrichtung 253 aus dem Gehäuse 251 gegen die Wirkung der Rückstellfeder herausgeschoben. Dadurch wird die fest mit dem Kolben 252 verbundene, dazu koaxiale Ventilstange 241 in gleicher Richtung verschoben. Kühlt der Dehnstoff im Gehäuse 251 wieder ab, hat dies eine Volumenreduzierung zur Folge, so daß der Kolben 252 von der Rückstellfeder gegensinnig zum Pfeil 253 wieder zu einem Teil in das Gehäuse 251 eingeschoben wird, mit einhergehender Verschiebung der Ventilstange 241.

Das beschriebene temperaturabhängige Betätigungselement 250 ist mit einem Teil seines Gehäuses 251 und des Inneren dieses, der einen Fühlteil bildet, innerhalb der Rücklaufleitung 217 angeordnet. Der übrige Teil dieses Fühlteiles ist außerhalb dieser Leitung angeordnet. Er erstreckt sich über die Wandung 248 nach außen hin. Auf diesem Teil 254 des Gehäuses 251 ist außen eine äußere Heizeinrichtung 229 angeordnet, die über die Steuerleitung 230 eingeschaltet und bei Ausbildung als elektrische Heizeinrichtung gespeist wird.

Das Betätigungselement 250 ist koaxial zu den beiden Ventilsitzen 244 und 245 im Gehäuse 240 angeordnet, wobei es die Rücklaufleitung 217 quer und gänzlich durchsetzt.

Der vom nicht gezeigten Kühler kommende Teil der Rücklauf­ leitung 217 verläuft etwa parallel zum anderen Teil und mündet auf der einen, in Fig. 3 nach unten weisenden Seite des ersten Ventilsitzes 244 in das Gehäuse 240 ein.

Die Bypaßleitung 219 dagegen verläuft quer zu diesen Teilen der Leitungen 217 und mündet etwa koaxial zum Betätigungs­ element 250 in das Gehäuse 240 ein, wobei sie mit diesem den zweiten Ventilsitz 245 bildet. Der das Betätigungs­ element 250 enthaltende Teil der Rücklaufleitung 217 ist etwa U-förmig um das Gehäuse 240 mit Ventilstange 241 und den beiden Ventilverschlußgliedern 242, 243 herumgeführt. Er mündet mit seiner Öffnung 232 an einer Stelle in das Gehäuse 240 ein, die zwischen dem ersten Ventilsitz 244 und dem zweiten Ventilsitz 245 liegt.

Das erste Ventilverschlußglied 245 besteht aus einem Teller, der verschiebbar auf der Ventilstange 241 lagert und über die Rückstellfeder 247 gegen den Ventilsitz 244 angepreßt ist. Die Rückstellfeder 247 ist mit dem in Fig. 3 oben liegenden Ende an Armen 234 abgestützt, die fest mit dem Gehäuse 240 verbunden sind. Wird die Ven­ tilstange 241 in Pfeilrichtung 253, d. h. in Fig. 3 nach oben, verschoben, so nimmt sie über eine radial über­ stehende Ringschulter 233 das erste Ventilverschluß­ glied 242 mit, wobei die Rückstellfeder 247 stärker zu­ sammengedrückt wird.

Das zweite Ventilverschlußglied 243 besteht ebenfalls aus einem Ventilteller, der ebenfalls auf der Ventil­ stange 241 verschiebbar gehalten ist. Ein an der Ventil­ stange 241 fester Sicherungsring 235 am Ende verhindert ein Ablösen des Ventilverschlußgliedes 243. Dieses ist mittels einer Überhubfeder 236 gegen den Sicherungsring 235 gedrückt. Die Überhubfeder 236 ist an einer Ring­ schulter 237 der Ventilstange 241 axial abgestützt. Sitzt bei der Verschiebung der Ventilstange 241 in Richtung zum Ventilsitz 245 das Ventilverschlußglied 243 auf dem Ventilsitz 245 auf und wird die Ventilstange 241 noch weiter in dieser Schließrichtung verschoben, so wird der Überhub durch die sich stärker zusammendrückende Überhub­ feder 236 aufgenommen.

Wird über die Steuerleitung 230 die Heizeinrichtung 229 eingeschaltet, so wird der Dehnstoff des Betätigungsele­ mentes 250, z. B. Wachs, über dessen Reaktionstemperatur, z. B. von 120°C, hinausgehend erwärmt, so daß sich der Dehnstoff unter Verschiebung des Kolbens 252 in Pfeil­ richtung 253 ausdehnt. Dies hat eine Verschiebung der Ventilstange 241 in gleicher Richtung zur Folge, wodurch das erste Ventilverschlußglied 242 vom Ventilsitz 244 abgehoben wird und dort ein Durchgang geschaffen wird, während das andere Ventilverschlußglied 243 dem Ventil­ sitz 245 zumindest genähert wird, wenn nicht diesen gar völlig versperrt, so daß entsprechend weniger oder gar kein Kühlmittel über die Bypaßleitung 219 in das Gehäuse 240 eingeleitet wird. Statt dessen gelangt nun über die vom Kühler kommende Leitung 217 kälteres Kühlmittel in das Gehäuse 240, das durch den geöffneten Ventilsitz 244 und über die Öffnung 232 etwa U-förmig herumgeleitet wird, dabei das quer in der Leitung 217 sitzende Betäti­ gungselement 250 umströmt und in Richtung zur Brennkraft­ maschine abgeführt wird. Solange die Heizeinrichtung 229 eingeschaltet ist mit sich daraus ergebender Verstellung des Regelventils 220, solange ergibt sich für das zur Brennkraftmaschine zurückgeleitete Kühlmittel eine Temperatursenkung.

Wird die Heizeinrichtung 229 ausgeschaltet, so wird das darüber zuvor erhitzte Betätigungselement 250 sehr schnell durch das dieses in der Leitung 217 umströmende, zur Brennkraftmaschine führende Kühlmittel, das demgegenüber eine wesentlich geringere Temperatur hat, heruntergekühlt, so daß sich eine sehr schnelle Rückstellung des Betäti­ gungselements 250 und damit des Regelventils 220 ergibt.

Bei allem ist die Temperaturregeleinrichtung 211 insbe­ sondere in dieser kompakten Form gemäß Fig. 3 einfach, leicht und kostengünstig. Sie ist in dieser Ausführung einbaufertig und kann auch als Austauschteil gehandelt und schnell und kostengünstig gegen ein vorhandenes Teil getauscht werden. Der besondere Vorteil dieser Tempera­ turregeleinrichtung 211 liegt darin, daß diese Anordnung eine sehr schnelle Verstellung des Regelventiles 220 in Abhängigkeit irgendwelcher sonstiger Kenngrößen oder Parameter ermöglicht, wobei nicht zu befürchten ist, daß das Regelventil 220 sich nach einer solchen Verstellung nur langsam wieder in die Ausgangslage zurückverstellt. Da zur Rückführung des Betätigungselementes 250 das Kühlmittel in der Leitung 217 verwendet ist, ist vielmehr eine sehr schnelle Rückkühlung und damit eine sehr schnelle Rückstellung des Regelventils 220 gewährleistet.

Claims (11)

1. Verfahren zur Temperaturregelung des Kühlmittels von Brennkraftmaschinen (10), die mit einer von der Brenn­ kraftmaschine (10) zum Kühler (12) führenden Vorlauf­ leitung (15), einer vom Kühler (12) zurück zur Brenn­ kraftmaschine (10) führenden Rücklaufleitung (17) und einer beide Leitungen (15, 17) verbindenden Bypaßleitung (19) versehen sind, bei dem der Kühlmittelfluß von der Brennkraftmaschine (10) durch die Bypaßleitung (19) und/ oder durch den Kühler (12) zurück zur Brennkraftmaschine (10) von einem Ventil (20) geregelt wird, das von einem Stellmotor (24) in Abhängigkeit von der in einer der an die Brennkraftmaschine (10) angeschlossenen Lei­ tungen (15 oder 17) herrschenden Kühlmitteltemperatur betätigt wird, die dort von einem separaten, mit der Kühlmitteltemperatur beaufschlagten Sensor (27) erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man den Sensor (27; 127; 250) in Abhängigkeit von einzelnen Kennfeldgrößen, z. B. der Drehzahl und/oder der Belastung der Brennkraftmaschine (10; 110), einer Fremd­ erhitzung aussetzt und daß man den Sensor (27; 127; 250) bei Abschaltung der Erhitzung durch den kälteren Kühlmittel­ strom in der Leitung (15; 117; 217) abkühlt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man den Sensor (27, 127, 227) auf einem außerhalb der Leitung (15; 117, 217) befind­ lichen, temperaturempfindlichen Bereich beheizt.

3. Temperaturregeleinrichtung für das Kühlmittel von Brennkraftmaschinen (10), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer von der Brennkraftmaschine (10) zum Kühler (12) führenden Vor­ laufleitung (15), einer vom Kühler (12) zurück zur Brennkraftmaschine (10) führenden Rücklaufleitung (17) und einer beide Leitungen (15, 17) verbindenden Bypaß­ leitung (19), mit einem den Kühlmittelfluß von der Brennkraftmaschine (10) durch die Bypaßleitung (19) und/oder durch den Kühler (12) zurück zur Brennkraft­ maschine (10) regelnden Ventil (20) und einem das Ventil (20) in Abhängigkeit von der Kühlmittel­ temperatur in einer der an die Brennkraftmaschine (10) angeschlossenen Leitungen (15 oder 17) betätigenden Stellmotor (24), wobei die Kühlmitteltemperatur von einem separaten Sensor (27) in dieser Leitung (15 oder 17) erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (27; 127; 250) auf einem außerhalb der Leitung (15; 117; 217) befindlichen, temperaturempfind­ lichen Bereich mit einer Heizeinrichtung (29; 129; 229) versehen ist und daß der Sensor (27; 127; 250) mit dem übrigen temperaturempfindlichen Bereich in der Leitung (15; 117; 217) angeordnet ist, so daß er bei Abschaltung der Heizeinrichtung (29; 129; 229) durch den kälteren Kühlmittelstrom abgekühlt wird.

4. Temperaturregeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (29; 129; 229) ein elektri­ sches Heizelement aufweist.

5. Temperaturregeleinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (29; 129) mit einer Steuer­ einrichtung (26; 126) in Verbindung steht und von der Steuereinrichtung (26; 126) bedarfsweise in Abhängig­ keit einzelner Kennfeldgrößen ein- und ausgeschaltet wird.

6. Temperaturregeleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (27; 127) über eine Steuerleitung (28; 128) mit der Steuereinrichtung (26; 126) ver­ bunden ist, die über eine Steuerleitung mit dem Stell­ motor (24; 124) zu dessen Aktivierung verbunden ist.

7. Temperaturregeleinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor über eine Steuerleitung oder ein un­ mittelbares Übertragungsglied direkt mit dem Stell­ motor zu dessen Betätigung verbunden ist.

8. Temperaturregeleinrichtung nach Anspruch 7, da­ durch gekennzeichnet, daß der Sensor (127) als temperaturabhängig arbeitendes Be­ tätigungselement ausgebildet ist.

9. Temperaturregeleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsglied als Druckmittelleitung, als Betätigungsgestänge oder als Bowdenzug ausgebildet ist.

10. Temperaturregeleinrichtung nach Anspruch 8, da­ durch gekennzeichnet, daß das temperaturabhängig arbeitende Betätigungselement (250) koaxial zu zwei Ventilsitzen (244, 245) in einem Ge­ häuse (240) angeordnet ist und dabei die eine Leitung (217), z. B. die vom Kühler zur Brennkraftmaschine führende Rücklaufleitung (217), quer durchsetzt.

11. Temperaturregeleinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die das temperaturabhängig arbeitende Betätigungs­ element (250) enthaltende Leitung, insbesondere Rück­ laufleitung (217), an einer Stelle (232) in das Gehäuse (240) einmündet, die zwischen dem ersten Ventilsitz (244) und dem zweiten Ventilsitz (245) liegt.