DE4332101A1 - Kühlvorrichtung für einen flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges - Google Patents
Kühlvorrichtung für einen flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor eines KraftfahrzeugesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlvorrichtung für
einen flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor eines
Kraftfahrzeuges mit einem an die Vor- und Rücklaufleitung
des Verbrennungsmotors angeschlossen Kühler nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Kühlvorrichtung ist beispielsweise aus der
EP 0 184 196 B1 bekannt. Diese bekannte Vorrichtung ent
hält zusätzlich eine Nebenstromrücklaufleitung von dem
mit der Einfüllöffnung versehenen Ausgleichsbehälter un
ter Umgehung des Thermostaten hin zum Anschluß der Rück
laufleitung an der Brennkraftmaschine.
Zum Befüllen des Kühlsystems mit Kühlmittel bei der Erst
befüllung oder bei einer Wiederbefüllung wird das Kühl
mittel durch die Einfüllöffnung eingefüllt und verteilt
sich über die Nebenstromrücklaufleitung unter Umgehung
des Thermostaten in der Brennkraftmaschine. Von der
Brennkraftmaschine aus strömt das Kühlmittel über die
Vorlaufleitung in den Kühler. Da die Leitungsquerschnitte
nach den Anforderungen im Betrieb des Kühlsystems ausge
staltet sind, ist der Befüllvorgang zeitraubend, da in
der Regel die Nebenstromrücklaufleitung einen geringeren
Durchmesser als die Vorlauf- und Rücklaufleitung aufweist
und gleichzeitig das temperaturgesteuerte Thermostatven
til das kalte Kühlmittel durch den Kurzschluß zwischen
Vor- und Rücklaufleitung führt und nicht durch den Kühler
hindurch.
Um sicherzugehen, daß nach einer Befüllung keine wesent
lichen Luftnester im Kühlsystem bestehen bleiben, wird
die Brennkraftmaschine bei geöffneter Einfüllöffnung im
Leerlauf einige Zeit betrieben. Aufgrund von Verbrauchs-
und Emissionsverbesserungen ist das Kühlsystem auf einen
höheren Betriebsdruck als der Umgebungsdruck ausgelegt,
da hierbei das Kühlmittel erst bei erhöhten Temperaturen
zu sieden beginnt. Dementsprechend ist auch die Öffnungs
temperatur des Thermostaten ausgelegt. Wird nun nach dem
Befüllen die Brennkraftmaschine bei geöffnetem Kühlsystem
betrieben, so spricht der temperaturgesteuerte Thermostat
nicht oder nur sehr gering an, wenn die bei Umge
bungsdruck auftretende Siedetemperatur des Kühlmittels
erreicht wird. Es kann also während des Befüllens des
Kühlers im Leerlauf bei geöffneter Einfüllöffnung zur
Überhitzung der Brennkraftmaschine kommen, da das Thermo
statventil das Kühlmittel aufgrund zu geringer Temperatur
im wesentlichen nicht durch den Kühler, sondern durch den
Kurzschluß führt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Überhitzung des Ver
brennungsmotors beim Befüllen des Kühlers mit Kühlmittel
bei geöffneter Einfüllöffnung und bei gleichzeitigem
Warmlaufen des Verbrennungsmotors im Leerlauf zu verhin
dern und gleichzeitig die Befüllzeit zu verkürzen.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des
Patentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist zum einen das temperaturgesteuerte
Thermostatventil durch elektrische Beheizung steuerbar.
Zum anderen ist die elektrische Beheizung durch die Betä
tigung eines Schalters aktivierbar, der an der Einfüll
öffnung angebracht ist.
Durch die elektrische Beheizung des Thermostatventils
wird eine hohe Temperatur des Kühlmittels vorgetäuscht,
wodurch das Thermostatventil das Kühlmittel nicht wie üb
licherweise beim Warmlaufen des Verbrennungsmotors durch
den Kurzschluß zwischen der Vor- und Rücklaufleitung
führt, sondern zumindest teilweise, vorzugsweise jedoch
vollständig, durch den Kühler hindurchführt. Der elektri
sche Schalter ist entweder während des gesamten Einfüll
vorgangs oder bei Bedarf willkürlich durch manuelle Betä
tigung schaltbar.
Mit dieser erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung ist auch bin
schnelles Befüllen des Kühlers mit Kühlmittel möglich, da
durch die willkürliche Öffnung des Thermostaten zum Küh
ler hin das Auftreten der Siedetemperatur des Kühlmittels
verhindert wird und gleichzeitig durch die verbesserte
Kühlmittelströmung Luftnester schneller entweichen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist der Ge
genstand des Patentanspruchs 2.
Erfindungsgemäß wird der elektrische Schalter an der Ein
füllöffnung durch das Abnehmen des Deckels von der Ein
füllöffnung betätigt. Beispielsweise kann der Schalter
durch das vollständige Abnehmen des Deckels von der Ein
füllöffnung oder durch eine während des Abnehmvorgangs
des Deckels vorgenommene, von der üblichen Drehbewegung
des Deckels abweichende Bewegung des Deckels, z. B.
Drücken oder Ziehen, betätigt werden.
Mit dieser erfindungsgemäßen Weiterbildung kann das Ther
mostatventil je nach Bedarf entweder automatisch durch
das Abnehmen des Deckels oder willkürlich für eine be
stimmte Zeit vor dem Abnehmen des Deckels beheizt werden.
Dies ist eine besonders einfache Vorgehensweise, um eine
Kühlung des Kühlmittels willkürlich auszulösen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist
der Gegenstand des Patentanspruchs 3.
Erfindungsgemäß bewirkt die Betätigung des Schalters ein
Schließen des Schalters, um direkt über diesen Schalter,
einen Stromkreis zur elektrischen Beheizung des Thermo
statventils zu schließen.
Diese erfindungsgemäße Weiterbildung ist eine besonders
einfache und kostengünstige Vorrichtung, um ein willkür
liches Beheizen des Thermostatventils auszulösen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin
dung dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 eine Kühlvorrichtung nach dem Stand der Tech
nik, um die Funktionsweise des Thermostatven
tils zu erläutern und
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung mit einem
durch den Deckel betätigbaren Schalter.
Die in Fig. 1 dargestellte Kühlvorrichtung für einen Ver
brennungsmotor 10 enthält einen Kühler 11. Zwischen dem
Verbrennungsmotor 10 und dem Kühler 11 ist eine Kühlmit
telpumpe 12 angebracht, die eine Strömung des Kühlmittels
in die mit den Pfeilen dargestellte Richtung erzeugt. Vom
Kühlmittelaustritt des Verbrennungsmotors 10 führt eine
Vorlaufleitung 13 zum Kühlmitteleingang des Kühlers 11.
Vom Kühlmittelaustritt des Kühlers 11 führt zum Kühlmit
teleintritt des Verbrennungsmotors 10 eine Rücklauflei
tung 14. In der Rücklaufleitung 14 ist ein Thermostatven
til 15, beispielsweise mit einem hier nicht dargestellten
Dehnstoffelement, angeordnet. Von der Vorlaufleitung 13
zweigt eine Kurzschlußleitung 16 zum Thermostatventil 15
ab.
Die Kühlvorrichtung arbeitet im wesentlichen in drei Be
triebsweisen. In einer ersten Betriebsweise, dem sog.
Warmlaufbetrieb, insbesondere nach dem Kaltstart des Ver
brennungsmotors 10, ist das Thermostatventil 15 so einge
stellt, daß die vom Verbrennungsmotor 10 kommende Kühl
mittelströmung über die Kurzschlußleitung 16 im wesentli
chen vollständig zum Verbrennungsmotor 10 zurückgeführt
wird. In einer zweiten Betriebsweise arbeitet die Kühlan
lage im Mischbetrieb, d. h. das vom Verbrennungsmotor 10
kommende Kühlmittel läuft teilweise durch den Kühler 11
und teilweise über die Kurzschlußleitung 16 zurück zum
Verbrennungsmotor 10. In einer dritten Betriebsweise
arbeitet die Kühlanlage im Kühlerbetrieb, d. h. das vom
Verbrennungsmotor 10 kommende Kühlmittel wird im
wesentlichen vollständig durch den Kühler 11 hindurch zum
Verbrennungsmotor 10 zurückgeführt.
Die Betriebsweise der Kühlvorrichtung kann durch Behei
zung des Thermostatventils 15, d. h. z. B. durch Behei
zung des Dehnstoffelements, über eine elektrische Leitung
17 in Richtung des Kühlerbetriebs verstellt oder voll
ständig auf Kühlerbetrieb umgeschaltet werden. Damit ver
ringert sich das Temperaturniveau des Kühlmittels gegen
über dem mit einer Betriebsweise ohne Beheizung des Ther
mostatventils 15 erreichten Temperaturniveau. Die Versor
gung des Thermostatventils 15 mit elektrischer Energie
über die Leitung 17 wird beispielsweise von einem Steuer
gerät 18 veranlaßt, das mehrere Signale von Betriebs
größen erhält und auswertet. Üblicherweise ist am Kühl
mittelaustritt des Verbrennungsmotors 10 ein Temperatur
sensor 19 angeordnet, der die Ist-Temperatur des Kühlmit
tels erfaßt und an das Steuergerät 18 übermittelt. In ei
nem Sammler der Ansaugleitung des Verbrennungsmotors 10
kann weiterhin ein Temperatursensor 20 angeordnet sein,
der die Temperatur der Ansaugluft erfaßt und an die
Steuereinheit 18 weitergibt. Vorzugsweise ist die Steuer
einrichtung 18 in einer bekannten elektronischen Motor
steuerung 21 integriert.
Üblicherweise wird also über die Leitung 17, die mit dem
Ausgang der Steuereinrichtung 18 verbunden ist, das Ther
mostatventil 15 in Abhängigkeit von Temperaturwerten und
anderen Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine elektrisch
beheizt. Die Möglichkeit der elektrischen Beheizung des
Thermostatventils 15 wird erfindungsgemäß ausgenützt, um
ein schnelles Befüllen des Kühlers durch Verhinderung der
Überhitzung des Kühlmittels und durch verbesserte Kühl
mittelströmung zu ermöglichen.
In Fig. 2 sind Bauteile, die mit Bauteilen der Fig. 1
übereinstimmen, mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In Fig. 2 ist der Ausgang eines steuerbaren Schalters SS
der Steuereinrichtung 18 über die elektrische Leitung 17
mit dem Thermostatventil 15 verbunden, wobei die elektri
sche Leitung 17 an positiver Spannung U⁺ anliegt. Das
Thermostatventil 15 ist in üblicher Weise mit der Kurz
schlußleitung 16 und der Rücklaufleitung 14 verbunden und
wird über die elektrische Leitung 17 angesteuert (vgl.
Fig. 1).
Die elektrische Leitung 17 ist zusätzlich mit einem Pol
eines Schalters S verbunden, wobei der andere Pol des
Schalters S an Masse angeschlossen ist. Der elektrische
Schalter S ist an der Einfüllöffnung E eines Ausgleichbe
hälters A des Kühlers 11 angebracht.
Üblicherweise wird durch die Steuereinrichtung 18 mit dem
steuerbaren Schalter SS die elektrische Leitung 17 bei
Bedarf an Masse angeschlossen. Ist der Stromkreis zwi
schen der positiven Spannung U⁺ und dem Masseanschluß des
steuerbaren Schalters SS geschlossen, wird das Thermo
statventil beheizt, wodurch die Betriebsweise der Kühl
vorrichtung in Richtung des Kühlerbetriebs verschoben
wird.
Erfindungsgemäß ist der Stromkreis zwischen der positiven
Spannung U⁺ und Masse auch durch den elektrischen Schal
ter S schließbar. Bei geschlossenem Deckel D in der Ein
füllöffnung E wird der elektrische Schalter S geöffnet,
wogegen bei abgenommenem Deckel D von der Einfüllöffnung
E der elektrische Schalter S geschlossen ist und damit
das Thermostatventil 15 automatisch beheizt wird.
Es ist jedoch auch möglich, den Deckel D mit einer
Rastvorrichtung V zu versehen, durch die der Deckel D
beim Öffnen in einer vorgegebenen Position einrastet, wo
nach der Deckel D erst dann weitergedreht werden kann,
wenn er zuvor heruntergedrückt wurde. Mit dieser Alterna
tive wird nicht bei vollständig geöffnetem Deckel D der
elektrische Schalter S dauerhaft geschlossen, sondern nur
für die Zeit, innerhalb derer der Deckel D herunterge
drückt wird. Somit kann der Belüftungslauf während des
Befüllens des Kühlers 11 mit Kühlmittel bei geschlossenem
Deckel D durchgeführt werden, da immer mit Öffnen des
Deckels D durch vorhergehendes Herunterdrücken des
Deckels D ein schnelles Abkühlen des Kühlmittels bewirkt
wird und gleichzeitig ein Herausspritzen siedenden Kühl
mittels verhindert wird. Somit ist erfindungsgemäß nicht
nur ein schnelleres Befüllen des Kühlers möglich, sondern
auch die Sicherheit der Person, die die Befüllung vor
nimmt, gewährleistet.
Claims (3)
1. Kühlvorrichtung für einen flüssigkeitsgekühlten
Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges mit einem
an die Vor- und Rücklaufleitung des Verbrennungs
motors angeschlossenen Kühler, der eine durch
einen Deckel verschließbare Einfüllöffnung auf
weist, und mit einem temperaturgesteuerten Thermo
statventil, durch das das Kühlmittel ganz oder
teilweise entweder durch den Kühler hindurch ge
führt wird oder durch einen Kurzschluß zwischen
der Vor- und Rücklaufleitung den Kühler umgeht,
dadurch gekennzeichnet, daß das Thermostatventil
(15) durch elektrische Beheizung steuerbar ist und
daß an der Einfüllöffnung (E) ein elektrischer
Schalter (S) angebracht ist, durch dessen Betäti
gung das Thermostatventil (15) elektrisch beheizt
wird, so daß das Kühlmittel zumindest teilweise
durch den Kühler (11) hindurch geführt wird.
2. Kühlvorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der elektrische Schalter (S)
durch das Abnehmen des Deckels (D) von der Ein
füllöffnung (E) betätigbar ist.
3. Kühlvorrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß die Betätigung ein
Schließen des Schalter (S) bewirkt, wodurch ein
Stromkreis zum elektrischen Beheizen des Thermo
statventils (15) geschlossen wird.
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