DE4325975C5

DE4325975C5 - Thermostatventil

Info

Publication number: DE4325975C5
Application number: DE4325975A
Authority: DE
Inventors: Roland Saur; Manfred Kurz
Original assignee: Behr Thermot Tronik GmbH
Current assignee: Behr Thermot Tronik GmbH
Priority date: 1993-08-03
Filing date: 1993-08-03
Publication date: 2009-09-03
Anticipated expiration: 2013-08-04
Also published as: FR2708704B1; DE4325975A1; FR2708704A1; GB9413858D0; GB2280729A; DE4325975C9; US5419488A; DE4325975B4; GB2280729B

Abstract

Thermostatventil für eine Kühlanlage eines Verbrennungsmotors mit einem thermostatischen Arbeitselement (12), das ein Gehäuse (13) aufweist, das einen Dehnstoff enthält, der temperaturabhängig einen Arbeitskolben (17) aus dem Gehäuse austreibt und damit abhängig von der Temperatur eines Kühlmittels die Positionen eines Hauptventiltellers und eines Kurzschlußventiltellers (27) einregelt, die eine Mischkammer für von einem Kühler durch ein Hauptventil zuströmendes und für direkt von dem Verbrennungsmotor durch ein Kurzschlußventil zuströmen des und anschließend zum Verbrennungsmotor zurückgeführtes Kühlmittel begrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (13) des Arbeitselementes (12) stationär mittels eines Halters (14) gehalten ist, daß der Arbeitskolben (17) mit dem das Gehäuse des Arbeitselementes topfartig umgebenden, im Bereich seiner Seitenwände mit Durchbrechungen versehenen Hauptventilteller (18) und dem Kurzschlußventilteller (27) versehen ist, daß der Hauptventilteller wenigstens im Bereich seiner Schließposition dichtend auf dem Gehäuse des thermostatischen Arbeitselementes oder dem Halter (14) dieses Gehäuses geführt ist, und der Halter (14) mit Durchbrechungen (35) versehen ist, so...

Description

Die Erfindung betrifft ein Thermostatventil für eine Kühlanlage eines Verbrennungsmotors mit einem thermostatischen Arbeitselement, das ein Gehäuse aufweist, das einen Dehnstoff enthält, der temperaturabhängig einen Arbeitskolben aus dem Gehäuse austreibt und damit abhängig von der Temperatur eines Kühlmittels die Positionen eines Hauptventiltellers und eines Kurzschlußventiltellers einregelt, die eine Mischkammer für von einem Kühler durch ein Hauptventil zuströmendes und für direkt von dem Verbrennungsmotor durch ein Kurzschlußventil zuströmendes und anschließend zum Verbrennungsmotor zurückgeführtes Kühlmittel begrenzen.
Stand der Technik
Bei einem bekannten Thermostatventil der eingangs genannten Art ( DE 12 95 255 B ) ist der Arbeitskolben des thermostatischen Arbeitselementes stationär abgestützt. Das Gehäuse dieses Arbeitselementes trägt einen Hauptventilteller und einen Kurzschlußventilteller. Das Gehäuse des thermostatischen Arbeitselementes, das das Temperatur-Fühlglied ist, befindet sich vollständig in der Mischkammer, die im wesentlichen von dem Hauptventilteller und dem Kurzschlußventilteller begrenzt wird. Beim Starten des kalten Verbrennungsmotors wird dieses Temperatur-Fühlglied mit der sich erwärmenden Kurzschlußströmung der Kühlflüssigkeit beaufschlagt, so daß es öffnet, wenn diese Kurzschlußströmung eine bestimmte Temperatur erreicht hat, die durch die Wahl des Dehnstoffes (Wachsmischung) vorgegeben ist.
Bei einem weiteren bekannten Thermostatventil ( DE 4040323 A1 ) ist der Arbeitskolben des thermostatischen Arbeitselementes in Ausfahrrichtung gegen eine Traverse abgestützt, die mittels einer Druckfeder gehalten ist. Das Gehäuse des Arbeitselementes liegt vollständig in einem Anschluß zur Bypass-Leitung, die von der Leitung zwischen Motoraustritt und Kühlereintritt abzweigt. Solange das Kurzschlußventil dieser Bypass-Leitung offen ist, wird das Fühlteil des thermostatischen Arbeitselementes ausschließlich von den von dem Motor kommenden Kühlmittel umströmt. Auch wenn das Hauptventil geöffnet wird, bleibt das Fühlteil des Arbeitselementes außerhalb einer Kühlmittelströmung, die von dem Kühler kommt.
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Regelverhalten eines Thermostatventils der eingangs genannten Art insbesondere beim Starten des kalten Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeuges zu verbessern.
Diese Aufgabe wird dadurch, gelöst, durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß der Einfluß sehr niedriger Außentemperaturen und sich daraus ergebender entsprechend niedriger Kühlerrücklauftemperaturen stärker berücksichtigt wird, insbesondere beim Starten des Verbrennungsmotors. Da das Temperatur-Fühlglied, nämlich das Gehäuse des thermostatischen Arbeitselementes, teilweise in dem kalten Kühlmittel liegt, ergibt sich in dem auch von der sich erwärmenden Kurzschlußströmung umströmten Gehäuse eine Mischtemperatur, so daß das öffnen des Thermostatventils bei sehr niedrigen Außentemperaturen verzögert wird. Damit wird erreicht, daß sich eine höhere Betriebstemperatur einstellt. Da das Gehäuse des thermostatischen Arbeitselementes stationär gehalten ist und sich nicht mit dem Hauptventilteller in den Bereich der Mischkammer hineinbewegt, wird auch während des Betriebszustandes der Einfluß sehr niedriger Außentemperaturen und damit entsprechend niedrigerer Temperaturen im Kühlerrücklauf stärker berücksichtigt. Im Teillastbereich wird deshalb bei niedrigen Außentemperaturen ein höheres Temperaturniveau für die Betriebstemperatur eingeregelt. Auf diese Weise wird erreicht, daß sich das Thermostatventil automatisch auf einen Sommer- oder Winterbetrieb einstellt, wobei im Winter bei tiefen Außentemperaturen im Teillastbetrieb, auf ein höheres Temperaturniveau eingeregelt wird, so daß auch der Komfort für die Fahrzeugheizung erhöht wird, der eine höhere Heiztemperatur zur Verfügung gestellt wird.
Ausführungsbeispiel
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels.
1 zeigt einen Axialschnitt durch ein erfindungsgemäßes Thermostatventil und
2 den mit einem erfindungsgemäßen Thermostatventil erreichbaren Verlauf der Betriebstemperatur (Temperatur im Motorvorlauf) bei verschiedenen Lastzuständen und unterschiedlichen Umgebungstemperaturen.
Das in 1 dargestellte Thermostatventil besitzt ein aus zwei Teilen (10, 11) gebildetes Ventilgehäuse. In dem Ventilgehäuse ist ein thermostatisches Arbeitselement (12) angeordnet. Das thermostatische Arbeitselement (12) besitzt ein Gehäuse (13) aus einem gut leitenden Metall, beispielsweise Messing. Dieses Gehäuse (13) ist stationär angeordnet und mittels eines beispielsweise aus Kunststoff hergestellten Halters (14) an dem Teil (10) des Ventilgehäuses gehalten. In dem Gehäuse (13), das nach außen mit einer sackartigen Membran (15) abgedichtet ist, ist ein Dehnstoff untergebracht, insbesondere eine Wachsmischung. Die sackartige Membran (15) wird an dem offenen Gehäuserand mittels eines Führungsteils (16) gehalten, das an dem Gehäuse (13) mittels eines umgebördelten Randes gehalten ist.
In die sackartige Membran (15) ist ein Arbeitskolben (17) eingesteckt, der von dem Führungsteil (16) geführt ist. Der Arbeitskolben (17) wird bei einer temperaturbedingten Volumensvergrößerung des Dehnstoffes aus dem Gehäuse (13) ausgetrieben.
Der Arbeitskolben (17) ist mit einem Hauptventilteller (18) verbunden, der eine im Querschnitt im wesentlichen topfförmige Gestalt besitzt. Dem Hauptventilteller (18) ist ein Ventilsitz (19) des Teils (10) des Ventilgehäuses zugeordnet. Der Hauptventilteller (18) ist mit einem geschlossenen Kragen (20) versehen, der in Ausfahrrichtung des Arbeitskolbens (17) auf dem Halter (14) des Gehäuses (13) des thermostatischen Arbeitselementes geführt ist. In eine Ringnut des Halters (14) ist ein Dichtungsring (21) eingelegt, der für eine sichere Abdichtung zwischen dem Halter (14) und dem Hauptventilteller (18) sorgt. In dem an den Kragen (20) anschließenden Bereich ist der Hauptventilteller (18) mit Durchbrechungen versehen, so daß im wesentlichen nur Stege (22) verbleiben, die den Kragen (20) mit dem Boden (23) verbinden. Der Boden (23) ist mit einer Aussparung (24) versehen, in die das äußere Ende des Arbeitskolbens (17) eingesteckt ist. Der Hauptventilteller (18) ist mit einer Schließfeder (25) belastet, die sich an dem Teil (11) des Ventilgehäuses abstützt.
In axialer Verlängerung zu dem Arbeitskolben (17) ist der Hauptventilteller (18) mit einem Führungszapfen (26) versehen, auf welchem ein Kurzschlußventilteller (27) gleitend geführt ist. Der Kurzschlußventilteller (27) ist mit einer Kurzschlußfeder (28) belastet, die sich an dem Boden des Hauptventiltellers (18) abstützt. Dem Kurzschlußventilteller (27) ist eine Kurzschlußöffnung (29) des Teils (11) des Ventilgehäuses zugeordnet. Der Bereich zwischen dem Hauptventilteller (18) und dem Kurzschlußventilteller (27) bildet eine Mischkammer (30), welcher während des Normalbetriebs kaltes Kühlmittel über einen Kühlerrücklauf (31) sowie heißes Kühlmittel über einen Motorrücklauf (32) zugeführt wird. Aus der Mischkammer (30) strömt das Kühlmittel über einen Motorvorlauf (33) zu dem Verbrennungsmotor. Das Kurzschlußventil, das von dem Kurzschlußventilteller (27) und der Kurzschlußöffnung (29) gebildet wird, legt die Anteile des Kühlmittels des Motorrücklaufes (32) fest, die zur Mischkammer (30) gelangen.
Das Hauptventil aus Hauptventilteller (18) und Ventilsitz (19) regelt den Ventilquerschnitt, mit welchem der Kühlerrücklauf (31) zur Mischkammer (30) geöffnet wird. Der Halter (14) für das Gehäuse (13) des thermostatischen Arbeitselementes ist mit Durchbrechungen (35) versehen, so daß das Gehäuse (13) wenigstens teilweise frei in dem Kühlerrücklauf (31) liegt.
Beim Starten des kalten Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeuges befindet sich das Thermostatventil in dem in 1 gezeigten Zustand, d. h. das Hauptventil (18, 19) sperrt den Kühlerrücklauf, während das Kurzschlußventil (27, 29) die Verbindung vom Motorrücklauf (32) zum Motorvorlauf (33) freigibt. Es wird somit in diesem Zustand das sich erwärmende Kühlmittel direkt vom Motorrücklauf (32) zum Motorvorlauf (33) geführt. Das sich erwärmende Kühlmittel dieser Kurzschlußströmung umströmt das Gehäuse (13) des thermostatischen Arbeitselementes, das in der Mischkammer (30) liegt, da es durch die Durchbrechungen der Seitenwände des Ventiltellers (18) für diese Strömung zugänglich ist. Die sich erwärmende Kurzschlußströmung heizt das Gehäuse (13) des thermostatischen Arbeitselementes (12) und damit auch den darin enthaltenen Dehnstoff auf. Wenn der Dehnstoff die durch seine Wachsmischung vorgegebene Temperatur erreicht hat, ändert er seinen Aggregatzustand von fest zu flüssig, wobei danach bei weiterer Temperaturerhöhung der Arbeitskolben (17) im wesentlichen linear ausgetrieben wird. Sobald der Arbeitskolben (17) ausfährt, beginnt das Hauptventil (18, 19) sich zu öffnen, während sich das Kurzschlußventil (27, 29) entsprechend schließt, d. h. den Querschnitt für die Kurzschlußströmung verringert. Es strömt dann sowohl von dem Kühlerrücklauf (31) gekühltes Kühlmittel als auch von dem Motorrücklauf (32) ungekühltes Kühlmittel in die Mischkammer (30) und von dort in den Motorvorlauf (33). Dabei regelt das Thermostatventil eine vorwählbare Temperatur möglichst konstant ein, mit der das Kühlmittel in den Motorvorlauf (33) einströmt. Steigt die Temperatur in der Mischkammer (30) weiter an, so wird schließlich das Kurzschlußventil (27, 28) geschlossen, während das Hauptventil (18, 19) weiter geöffnet wird. Das Thermostatventil hat dann auf reinen Kühlbetrieb umgeschaltet, d. h. es erfolgt kein Mischen in der Mischkammer (30), da dieser dann nur noch gekühltes Kühlmittel zugeführt wird.

Claims

Thermostatventil für eine Kühlanlage eines Verbrennungsmotors mit einem thermostatischen Arbeitselement (12), das ein Gehäuse (13) aufweist, das einen Dehnstoff enthält, der temperaturabhängig einen Arbeitskolben (17) aus dem Gehäuse austreibt und damit abhängig von der Temperatur eines Kühlmittels die Positionen eines Hauptventiltellers und eines Kurzschlußventiltellers (27) einregelt, die eine Mischkammer für von einem Kühler durch ein Hauptventil zuströmendes und für direkt von dem Verbrennungsmotor durch ein Kurzschlußventil zuströmen des und anschließend zum Verbrennungsmotor zurückgeführtes Kühlmittel begrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (13) des Arbeitselementes (12) stationär mittels eines Halters (14) gehalten ist, daß der Arbeitskolben (17) mit dem das Gehäuse des Arbeitselementes topfartig umgebenden, im Bereich seiner Seitenwände mit Durchbrechungen versehenen Hauptventilteller (18) und dem Kurzschlußventilteller (27) versehen ist, daß der Hauptventilteller wenigstens im Bereich seiner Schließposition dichtend auf dem Gehäuse des thermostatischen Arbeitselementes oder dem Halter (14) dieses Gehäuses geführt ist, und der Halter (14) mit Durchbrechungen (35) versehen ist, so daß das Gehäuse des Arbeitselementes auf der dem Arbeitskolben abgewandten Seite des Hauptventiltellers wenigstens teilweise frei in dem vom Kühler zuströmenden Kühlmittel liegt.
Thermostatventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptventilteller (18) mit einem geschlossenen Kragen (20) auf dem Gehäuse (13) des Arbeitselementes (12) oder auf dem dieses aufnehmenden Halters (14) geführt ist.
Thermostatventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Kragen (20) des Hauptventiltellers (18) über Stege (22) ein Boden (23) verbunden ist, der sich auf dem Arbeitskolben (17) des Arbeitselementes (12) abstützt.
Thermostatventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Boden (23) des Hauptventiltellers (18) in Verlängerung des Arbeitskolbens (17) ein Zapfen (26) abragt, der den Kurzschlußventilteller (27) trägt.