DE3934201A1 - Vorrichtung zum kuehlen eines verbrennungsmotors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen eines Ver­ brennungsmotors eines Kraftfahrzeuges mit einem den Kühlmittel­ fluß von und zu dem Verbrennungsmotor über einen direkten Rück­ lauf oder über einen Kühler steuernden Thermostatventil, das auf wenigstens zwei unterschiedliche Öffnungstemperaturen da­ durch einstellbar ist, daß ein unterschiedliche Abstützpunkte für einen Arbeitskolben des Thermostatventils bietender, ver­ stellbarer Abstützkörper vorgesehen ist, dem als Steuerglied ein thermostatisches Arbeitselement zugeordnet ist.

Bei einer bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art (EP-B 00 98 979) ist dem Abstützkörper ein thermostatisches Ar­ beitselement als Stellglied zugeordnet, das entweder elektrisch beheizt wird, d. h. mit einer Hilfsenergie arbeitet, oder der Umgebungstemperatur ausgesetzt ist und somit ohne Hilfsenergie arbeitet.

Es ist auch bekannt (EP-B 01 28 365), dem Abstützkörper ein elektrisches Stellglied zuzuordnen, das von einem elektrischen Signalgeber angesteuert wird. Bei dieser Vorrichtung ist weiter vorgesehen, daß der elektrische Signalgeber über ein Relais ei­ nen Schalter steuert, der in dem Schaltkreis eines dem Kühler zugeordneten Lüfters liegt. Der Lüfter ist entsprechend einer niedrigeren und einer höheren Kühlmitteltemperatur in zwei Lei­ stungsstufen betreibbar. Der von dem elektrischen Signalgeber angesteuerte Schalter sperrt bei einem Verstellen des Thermo­ statventils auf eine höhere Öffnungstemperatur des Kühlmittels das Einschalten des Lüfters mit der niedrigeren Leistungsstufe, die der niedrigeren Kühlmitteltemperatur zugeordnet ist. Diese Vorrichtung arbeitet mit elektrischer Hilfsenergie für den Sig­ nalgeber.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß ihre Funktions­ fähigkeit verbessert wird, ohne daß sie mit einer Hilfsenergie betrieben wird. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in der Bewegungsbahn des Abstützkörpers ein elektrischer Schalter an­ geordnet ist, der von dem Abstützkörper betätigbar ist.

Mittels dieses elektrischen Schalters ist eine zusätzliche Sig­ nalgewinnung möglich. Diese kann beispielsweise dazu ausgenutzt werden, eine Anzeigevorrichtung anzusteuern, die dem Betreiber zur Kenntnis bringt, daß der Verbrennungsmotor mit einer höhe­ ren oder einer niedrigeren Kühlmitteltemperatur betrieben wird. Diese zusätzliche Funktion wird dadurch erhalten, daß die Bewe­ gung des Abstützkörpers selbst erfaßt wird und nicht die An­ steuerung des den Abstützkörper verstellenden Stellgliedes.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß dem Kühler ein Lüfter zugeordnet ist, der abhängig von wenig­ stens einer niedrigeren und einer höheren Kühlmitteltemperatur in wenigstens zwei Leistungsstufen betreibbar ist, wobei mit einem Verstellen des Thermostatventils auf eine höhere Öff­ nungstemperatur das Einschalten des Lüfters mit der niedrigeren Leistungsstufe mittels des von dem Abstützkörper betätigten Schalters gesperrt wird. Dadurch wird erreicht, daß die Vor­ richtung, die nicht mit einer Hilfsenergie betrieben wird, eine Funktion entsprechend der EP-B 01 28 365 erfüllen kann.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestell­ ten Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt durch ein gemeinsames Gehäuse für ein Thermostatventil, einen Abstützkörper, ein thermostatisches Arbeitselement und einen elektrischen Schalter in einer ersten Stellung und

Fig. 3 einen Ausschnitt in einer zweiten Stellung, die einer erhöhten Öffnungstemperatur des Thermostat­ ventils zugeordnet ist.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist einem flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor (10) eines Kraftfahrzeuges ein Kühler (11) zugeordnet. Der Kühler (11) ist über eine Vorlaufleitung (12) an den Kühlwassermantel des Verbrennungsmotors (10) angeschlos­ sen. Von dem Kühler (11) führt eine Rücklaufleitung (13) zurück zu dem Verbrennungsmotor (10), die über ein Thermostatventil (14) gesteuert ist. Zwischen der Vorlaufleitung (12) und dem Thermostatventil (14) ist eine Kurzschlußleitung (15) angeord­ net.

Das nur angedeutete Thermostatventil (14) arbeitet in bekannter Weise. Es enthält ein Thermostatelement, das die Verbindung der Rücklaufleitung (13) zu dem Verbrennungsmotor (10) bis zu einer vorgegebenen Öffnungstemperatur sperrt. Während dieser Zeit strömt das Kühlmittel über die Kurzschlußleitung (15). Erst nach Überschreiten dieser Öffnungstemperatur wird die Verbin­ dung der Rücklaufleitung (13) zu dem Verbrennungsmotor (10) freigegeben, während gleichzeitig die Kurzschlußleitung (15) mehr und mehr abgesperrt wird.

Das Thermostatventil (14) ist, wie es durch die EP-B 00 98 979 und die EP-B 01 28 365 bekannt ist, auf zwei unterschiedliche Öffnungstemperaturen einstellbar, d. h. auf eine niedrigere Öff­ nungstemperatur und auf eine höhere Öffnungstemperatur. Diese Umstellung auf die beiden Öffnungstemperaturen erfolgt, wie später anhand von Fig. 2 und 3 noch näher erläutert wird, über den Bedarf an Heizungsenergie einer Heizeinrichtung für den Innenraum des Fahrzeuges. An den Kühlmittelkreislauf des Ver­ brennungsmotors ist ein Heizkörper (16) dieser Heizeinrichtung über eine Vorlaufleitung (17) und über eine Rücklaufleitung (18) angeschlossen. Die Heizleistung wird über ein bei dem Aus­ führungsbeispiel in der Vorlaufleitung (17) angeordnetes Ventil (19) eingestellt, mit dem die Durchflußmenge des durch den Heizkörper (16) strömenden Kühlmittels einstellbar ist. Wird eine erhöhte Heizleistung an dem Ventil (19) eingestellt, so wird dann über ein Stellglied das Thermostatventil (14) auf die höhere Öffnungstemperatur umgestellt.

Dem Kühler (11) ist ein Lüfter (20) zugeordnet, der von einem Elektromotor (21) angetrieben wird. Dieser Antrieb erfolgt bei vorgegebenen Kühlmitteltemperaturen in unterschiedlichen Lei­ stungsstufen, wobei eine niedrigere Leistungsstufe einer nied­ rigeren Kühlmitteltemperatur und eine erhöhte Leistungsstufe (volle Leistung) einer erhöhten Kühlmitteltemperatur zugeordnet ist. An dem Verbrennungsmotor ist ein Temperaturschalter (22) angeordnet, der entsprechend den eingestellten Schalttemperatu­ ren bei dem Erreichen einer ersten, vorgegebenen Kühlmitteltem­ peratur der Antriebsmotor (21) des Lüfters (20) mit der niedri­ geren Leistungsstufe und bei Erreichen einer erhöhten, vorgege­ benen Kühlmitteltemperatur mit der zweiten Leistungsstufe be­ trieben wird. In der Zuleitung zu der niedrigeren Leistungsstufe des Antriebsmotors (21) des Lüfters (20) ist in Reihe ein Schalter (25) angeordnet. Dieser Schalter (25) wird geöffnet, wenn das Thermostatventil (14) auf die erhöhte Öffnungstempera­ tur eingestellt wird, so daß dann das Gebläse (20) nicht gegen das Erreichen der erhöhten Öffnungstemperatur des Kühlmittels arbeitet.

Das Thermostatventil (14), das in Fig. 2 und 3 nur teilweise dargestellt ist, ist in einem Gehäuse (27) angebracht, das in nicht näher dargestellter Weise beispielsweise an dem Zylinder­ kopf des Verbrennungsmotors (10) angeflanscht ist. In das Ge­ häuse (27) dringt ein Arbeitskolben (28) des Thermostatventils (14) ein, der in bekannter Weise temperaturabhängig aus einem einen Dehnstoff enthaltenden Gehäuse ausfahrbar ist, das sich dabei relativ zu dem Arbeitskolben (28) bewegt und das mit den notwendigen Ventiltellern versehen ist. Das Ende des Arbeits­ kolbens (28) ist gegen einen in dem Gehäuse angebrachten Ab­ stützkörper (29) abgestützt, der quer zu der Achsrichtung des Arbeitskolbens (28) angeordnet ist. Der Abstützkörper (29) ist so ausgebildet, daß er abhängig von seiner Position unterschied­ liche Abstützpunkte für den Arbeitskolben (28) bildet, die un­ terschiedliche Abstände zu dem Ventilsitz des nicht dargestell­ ten Ventils einnimmt, dessen Teller auf dem Gehäuse des Dehn­ stoffelementes angeordnet ist, aus welchem der Arbeitskolben (28) ausfahrbar ist. Abhängig von diesen Abständen ergeben sich unterschiedliche Öffnungstemperaturen für das Thermostatventil (14). In der Stellung nach Fig. 2, in welcher der Arbeitskolben (28) an der näher an dem nicht dargestellten Ventilsitz liegen­ den Abstützfläche (30) des Abstützkörpers (29) anliegt, ergibt sich eine geringere Öffnungstemperatur, so daß sich das Thermo­ statventil (14) bei einem geringeren Temperaturniveau bereits öffnet und den Durchfluß durch den Kühler (11) freigibt. Befin­ det sich dagegen der Abstützkörper (29) in der Stellung nach Fig. 3, so liegt dem Arbeitskolben (28) die Abstützfläche (31) gegenüber, die einen größeren Abstand zu dem Ventilsitz auf­ weist. Der Arbeitskolben (28) muß daher einen größeren Weg zu­ rücklegen, bis er sich an dieser Abstützfläche (31) abstützt, wonach erst dann das Öffnen des Thermostatventils (14) erfolgt. Das Thermostatventil (14) ist somit dann auf eine höhere Öff­ nungstemperatur eingestellt.

Die Verstellung des Abstützkörpers (29) erfolgt über ein Stell­ glied, das als ein fluchtend zu dem Abstützkörper (29) in dem gleichen Gehäuse (27) angeordnetes thermostatisches Arbeitsele­ ment (33) ausgebildet ist. Das thermostatische Arbeitselement (33) ist mit seinem Gehäuse (34) in eine Aussparung des Gehäu­ ses (27) eingesetzt, die durch einen Boden (36) unter Zwischen­ legung einer Dichtung verschlossen ist. Der Boden (36) ist durch eine Umbördelung gesichert. Der Kolben (35) des Arbeits­ elementes (33) durchdringt eine mit einem Dichtungsring gesi­ cherte Bohrung des Gehäuses (27) und wirkt auf den Abstützkör­ per (29). Der Abstützkörper (29) ist auf der dem Kolben (35) gegenüberliegenden Seite mit zwei Federn (37, 38) belastet, die als Rückstellfeder für den Kolben (35) dienen. Die Federn (37, 38) stützen sich gegen einen Stopfen (39) ab, der die Ausspa­ rung verschließt, in welcher der Abstützkörper (29) quer zur Richtung des Arbeitskolbens (28) des Thermostatventils (14) verschiebbar geführt ist. Der Stopfen (39) ist mit einem Siche­ rungsring gehalten.

An die Aussparung, in welcher sich das Gehäuse (34) des thermo­ statischen Arbeitselementes (33) befindet, schließen zwei Schlauchanschlußstutzen (41, 42) an, an die die Vorlaufleitung (17) angeschlossen ist, die zu dem Heizkörper (16) führt (Fig. 1). Wird das Ventil (19) geöffnet, so strömt heißes Kühlmittel über die Vorlaufleitung (17) an dem thermostatischen Arbeits­ element (33) vorbei zu dem Heizkörper (16) der Heizeinrichtung. Das thermostatische Arbeitselement (33), das eine steile Kenn­ linie aufweist und das auf eine vorgegebene Temperatur von bei­ spielsweise 80°C eingestellt ist, fährt bei Erreichen dieser Temperatur den Kolben (35) aus, der dann den Abstützkörper aus der in Fig. 2 dargestellten Ausgangsstellung, die der niedrige­ ren Öffnungstemperatur des Thermostatventils (14) zugeordnet ist, in die Stellung nach Fig. 3 verschiebt, die der höheren Öffnungstemperatur des Thermostatventils (14) zugeordnet ist, so daß in dieser Stellung das Temperaturniveau entsprechend dem Heizungsbedarf an dem Heizkörper (16) angehoben wird. Wie aus Fig. 2 und 3 zu ersehen ist, ist zwischen den beiden Abstütz­ flächen (30, 31) ein schräger (konischer) Übergang (32) vorge­ sehen.

Wird die an dem Heizkörper (16) geforderte Wärmeleistung durch entsprechende Einstellung des Ventils (19) wieder so weit redu­ ziert, daß der Dehnstoff des thermostatischen Arbeitselementes (33) sein Volumen wieder verkleinert, so wird der Kolben (35) von dem Abstützkörper (29) und den Federn (37, 38) wieder in das Gehäuse (34) zurückgedrückt. Es erfolgt dann wieder eine Umstellung des Thermostatventils (14) auf die niedrigere Öff­ nungstemperatur.

An dem Gehäuse (27) ist ferner der elektrische Schalter (25) angebracht, mit welchem die niedrigere Leistungsstufe des Lüf­ ters (20) gesperrt werden kann. Der Schalter (25), der als ein Mikroschalter ausgebildet ist, ist mit einem Isolierteil (43) in einem Ansatz (44) des Gehäuses (27) derart gehalten, daß seine Schaltwippe (45) an dem Abstützkörper (29) anliegt. In der der niedrigeren Öffnungstemperatur des Thermostatventils (14) zugeordneten Stellung des Abstützkörpers (29) liegt die Schaltwippe (45) an der Abstützfläche (30) an und hält den Schalter (25) in seiner Schließstellung, in welcher dann auch die niedrigere Leistungsstufe des Lüfters (20) geschlossen ist.

Wird der Abstützkörper (29) in seine der höheren Öffnungstempe­ ratur des Thermostatventils (14) zugeordnete Stellung überführt (Fig. 3), so gelangt die federbelastete Schaltwippe (45) in den Bereich der schrägen Fläche (32), so daß der als Schnappschal­ ter ausgebildete Schalter (25) in die geöffnete Stellung um­ schnappt. Damit ist die niedrigere Leistungsstufe des Lüfters (20) gesperrt, so daß dieser erst bei Erreichen der höheren Kühlmitteltemperatur eingeschaltet wird, der dann die zweite Leistungsstufe zugeordnet ist. Wird der Abstützkörper (29) wieder in die der niedrigeren Öffnungsstufe des Thermostatven­ tils (14) zugeordnete Stellung überführt, so schnappt der Schalter (25) wieder in seine Schließstellung.

Das von dem Schalter (25), der von dem Abstützkörper (29) ent­ sprechend seiner Stellung betätigt wird, gewonnene Signal kann auch für andere Schaltvorgänge und/oder auch für Anzeigevorgän­ ge ausgenutzt werden. Beispielsweise kann dieser Schalter mit einer am Armaturenbrett betreffenden Fahrzeuge angebrachten An­ zeigeeinrichtung verbunden werden, die dem Benutzer des Fahr­ zeuges die der jeweiligen Stellung des Thermostatventils zuge­ ordnete Öffnungstemperatur des Kühlmittels anzeigt. Selbstver­ ständlich ist es auch möglich, den Schalter (25) als Öffner auch direkt in die Zuleitung zu der niedrigeren Leistungsstufe des Antriebsmotors (21) des Lüfters (20) anzuordnen, d. h. ohne Zwischenschaltung eines Relais (24).

Bei einer abgewandelten Ausführungsform wird vorgesehen, daß der Heizkörper (16) der Heizeinrichtung luftseitig gesteuert ist, d.h. daß das Ventil (19) entfällt und dafür eine Heizungs­ einstellung in der Weise vorgenommen wird, daß die Luftdurch­ strömung durch den Heizkörper eingestellt wird. In diesem Fall wird dann das thermostatische Arbeitselement (33) in den Hei­ zungsrücklauf (18) des Heizkörpers (16) verlegt, so daß es ständig von dem dem Heizkörper (16) durchströmenden Kühlmittel umströmt ist. Wenn bei einem derart luftseitig geregelten Heiz­ körper eine Heizleistung gewünscht wird, so stellt sich ent­ sprechend der in dem Heizkörper entzogenen Wärmemenge in dem Rücklauf (18) eine verringerte Kühlmitteltemperatur ein. Da dann dieser verringerten Kühlmitteltemperatur, die den Heizungs­ bedarf anzeigt, die höhere Öffnungstemperatur des Thermostat­ ventils (14) zugeordnet wird, wird bei dieser Ausführungsform der Abstützkörper (29) um 180° gedreht gegenüber der in Fig. 2 und 3 dargestellten Stellung angeordnet. Bei eingefahrenem Kol­ ben (35) des Arbeitselementes (33) stützt sich dann der Ar­ beitskolben (28) des Thermostatventils an der einen größeren Abstand zu dem Ventilsitz aufweisenden Fläche (31) ab, während er sich bei ausgefahrenem Kolben (35) an der näher an dem Ven­ tilsitz liegenden Abstützfläche (30) abstützt.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Kühlen eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeuges mit einem den Kühlmittelfluß von und zu dem Verbrennungsmotor über einen direkten Rücklauf oder über einen Kühler steuernden Thermostatventil, das auf wenigstens zwei un­ terschiedliche Öffnungstemperaturen dadurch einstellbar ist, daß ein unterschiedliche Abstützpunkte für einen Arbeitskolben des Thermostatventils bietender, verstellbarer Abstützkörper vorgesehen ist, dem als Stellglied ein thermostatisches Ar­ beitselement zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bewegungsbahn des Abstützkörpers (29) ein elektrischer Schalter (25) angeordnet ist, der von dem Abstützkörper (29) betätigbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das Thermostatventil (14), den Abstützkörper (29) und das thermostatische Arbeitselement (33) ein gemeinsames Gehäuse (27) vorgesehen ist, an dem auch der elektrische Schalter (25) angebracht ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeich­ net, daß dem Kühler (11) ein Lüfter (20) zugeordnet ist, der abhängig von wenigstens einer niedrigeren und einer höheren Kühlmitteltemperatur in wenigstens zwei Leistungsstufen be­ treibbar ist, wobei mit einem Verstellen des Thermostatventils (14) auf eine höhere Öffnungstemperatur das Einschalten des Lüfters (20) mit der niedrigeren Leistungsstufe mittels des von dem Abstützkörper (29) betätigten Schalters (25) gesperrt wird.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das thermostatische Arbeitselement (33) in einem Versorgungskreislauf (17, 18) für einen an den Kühlmit­ telkreislauf angeschlossenen Heizkörper (16) angeordnet ist.