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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Betrieb eines Kühl-
und Heizungskreislaufs für
Kraftfahrzeuge mit einer Brennkraftmaschine, die mittels einer Motorkühlmittelpumpe 7 umgewälzten Kühlmittels
gekühlt
wird, mit einem autarken Thermostatventil 6, welches zur Kontrolle
der Kühlmitteltemperatur
den Kühlmitteldurchsatz
durch die Brennkraftmaschine 1 und den Fahrzeugkühler 8 regelt
und einem von der elektronischen Motorsteuerung 20 beeinflussbaren
Bypasszweig 6b mit Zusatzventil 6bv, welcher den
Kühlmitteldurchsatz
durch die Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von deren Kühlbedarf
zusätzlich
variiert. Sie wird bevorzugt eingesetzt, bei Brennkraftmaschinen mit
einem konventionellen Dehnstoff-Thermostaten.
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Es
ist bekannt, bei modernen PKW mittels Wärmemanagement-Maßnahmen
den Kraftstoffverbrauch zu senken. Eine schnelle Erwärmung des Kühlmittels
und des Motoröls
und damit auch der Motorbauteile sowie das Anheben der Thermostatöffnungstemperatur
in der Teillast sind probate Mittel, um Kraftstoffverbrauchsverbesserungen
zu realisieren.
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Zukünftige Strategien
zur Erzielung des vollen Kraftstoffeinsparpotenzials mittels derartiger Maßnahmen
beinhalten insbesondere Möglichkeiten, den Öffnungszeitpunkt
des Thermostaten mittels der Motorsteuerung frei zu wählen und
den Kühlmitteldurchsatz
durch den Motor im Warmlauf in weiten Bereichen zu variieren. Hierfür sind verschiedene
Lösungen
verfügbar,
von der magnetischen Schaltkupplung zur Abschaltung der Kühlmittelpumpe
des Motors über
pumpeninterne Kurzschlussventile bis hin zur voll variablen el.
Wasserpumpe als Ersatz für die
riemengetriebene Kühlwasserpumpe.
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Allen
bekannten Lösungen
zur Regelung des Kühlmitteldurchsatzes
durch den Motor ist gemeinsam, dass erhebliche Kosten für die erforderlichen Zusatzkomponenten
anfallen. Neben den Maßnahmen
zur Regelung des Durchflusses durch den Motor ist bei den meisten
bekannten Optimierungsstrategien insbesondere der Austausch des
heute üblichen Thermostaten
mit Regelung des Kühlerdurchflusses mittels
Dehnstoffelement durch ein von der Motorsteuerung frei ansteuerbares
Ventil vorgesehen. Für die
volle Ausnutzung des Potenzials sind in diesem Zusammenhang insbesondere
relativ aufwändige Ventile
vorgesehen, bei denen der Durchfluss durch den Kühler von der Motorsteuerung
vorgegeben und über
einen Schrittmotor feinfühlig
eingestellt wird. Verschiedene Drehpositionen des Mehrwegeventils stellen
dann z.B. bevorzugte Positionen für eine optimale Heißkühlung, eine
maximale Kühlwirkung
oder eine maximale Kabinenheizleistung ein. Die Kosten für ein derartiges
Ventil, um mehrere Zu- und Abflüsse
u.a. für
den Kühler-,
den Bypass- und
den Heizkreislauf zu schalten bzw. stufenlos zu variieren, sind nicht
unerheblich. Hinzu kommt ein weiterer Zusatzaufwand, wenn ein hinreichendes
Fail-Save-Verhalten
für alle
möglichen
sommerlichen und winterlichen Betriebszustände realisiert werden soll.
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Die
Kosten sind daher bereits erheblich, selbst wenn unter Verzicht
auf das volle Kraftstoffeinsparpotential darauf verzichtet wird,
gleichzeitig mit der Einführung
des Ventils auch eine Zusatzmaßnahme
zur Variation der Kühlmittelpumpendrehzahl
bzw. der Kühlmittelpumpenförderleistung
vorzusehen.
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Nicht
zuletzt vor dem Hintergrund der Kosten und der Betriebssicherheit
hat sich bisher ein wesentlich einfacheres System zur Heißkühlung am
Markt durchgesetzt, bei dem ein Dehnstoff-Thermostat mit einem el.
beheizbaren Dehnstoffelement den wahlweisen Betrieb bei zwei verschieden
Kühlmitteltemperaturen
ermöglicht.
Dabei wird ein Thermostat mit Dehnstoffelement eingesetzt, welcher
beispielsweise ab 100°C
zwangsläufig
beginnt zu öffnen,
bei el. Bestromung des Heizelements wird dieser Öffnungszeitpunkt dann mittels
der el. Wärmezufuhr
zum Dehnstoffelement auf z.B. 80°C
verschoben. Die Kraftstoffverbrauchsvorteile sind hier zwar nicht
voll ausgeschöpft,
u.a. weil die Wirksamkeit des Systems auf Fahrsituationen mit Kühlmitteltemperaturen
oberhalb ca. 80°C
begrenzt ist, die Mehrkosten sind aber auch wesentlich geringer.
Darüber
hinaus ist sowohl jegliche Diskussion bezüglich der Robustheit des Systems
und deren Fail-Safe-Charakteristik als auch die Frage nach der Verfügbarkeit
serienreifer Bauteile angesichts der bereits vorliegenden Serienerfahrung
mit dieser Art von el. beheizten Thermostaten weitgehend gegenstandslos.
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Dennoch
arbeiten die Systemlieferanten für KFZ-Kühlsysteme
an den eingangs beschriebenen Varianten zur vollen Ausschöpfung des
Kraftstoffeinsparpotenzials von Wärmemanagementmaßnahmen.
Der Erfolg dieser neuen Lösungswege
ist jedoch einerseits in erheblichem Maße an die Entwicklung der Emissionsvorschriften
und der Kraftstoffpreise gekoppelt, andererseits auch sehr stark
an die Bereitstellung wesentlich preiswerterer Hardware als bisher
verfügbar.
Umgekehrt erschwert gerade der ausbleibende Großserienanlauf fallende Hardwarepreise
für das
el. Mehrwegeventil als Thermostatersatz und gegebenenfalls die schalt-
bzw. regelbare Kühlwasserpumpe.
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Auch
wenn inzwischen ein namhafter Kfz-Hersteller für eine ganze Motorfamilie den
hohen Aufwand für
ein Kühlsystem
mit elektrisch angetriebener Motorkühlwasserpumpe betreibt, um
möglichst viel
Kraftstoff zu sparen, so verhindern doch die hohen Kosten vielerorts
die Einführung
eines derartigen Systems.
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Nicht
zuletzt deshalb sind in jüngster
Zeit preiswertere Systeme, wie z.B. der el. Thermostat in Drei-Teller-Ausführung in
die Serienanwendung gelangt. Bei derartigen Systemen verschließt einer
der drei Teller – der
sogenannte Schließteller-
den kleinen Kühlmittelkreislauf
in der frühen
Warmlaufphase und öffnet
mit zunehmender Motorerwärmung.
Mittels el. Bestromung des Dehnstoffelementes bei hoher thermischer
Belastung des Motors wird bei Bedarf der Bypasszweig weiter geöffnet bzw.
bei sehr hohem Kühlbedarf
und weit geöffnetem
Kühlerkreislauf
wieder geschlossen. Die el. Bestromung hilft insbesondere, früheren Problemen
des Dreitellerthermostaten beim schnellen Umschalten von Teillast
auf Volllast speziell bei kaltem Motor zu begegnen. Die begrenzte
Ansprechgeschwindigkeit bei kaltem Kühlwasser lässt den Einsatz des Dreitellerthermostaten jedoch
nach wie vor nicht bei jedem Motor ohne konstruktive Zusatzmaßnahmen
zu.
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Auch
Systeme mit frei ansteuerbarem Bypassventil, z.B. als stufenlos
angesteuerter Drehschieber, sind bekannt, die diese Problem nicht
aufweisen, allerdings bezüglich
der Kosten wieder ungünstiger
liegen.
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Allen
bekannten Systemen einschließlich des
Dreitellerthermostaten ist gemeinsam, dass spezielle Eingriffe im
Heizkreislauf nötig
sind, um zu verhindern, dass sich die im Heizkreislauf umgewälzte Kühlmittelmenge
negativ auf den Kraftstoffverbrauch auswirkt. Um innerhalb des Motors
im Warmlauf möglichst
kleine wasserseitige Wärmeübergangskoeffizienten
zu erzielen, sowie um die wärmeaktiven Massen
und Wärmeverluste
des Heizkreislaufs zu minimieren, sind bei den bisher bekannten
Wärmemanagement-Systemen
separate Vorrichtungen vorgesehen, die es erlauben den Kühlmitteldurchsatz durch
den Heizungszweig im Warmlauf zu unterbinden oder zumindest stark
zu drosseln. Speziell bei luftseitiger Regelung der Kabinenheizung
fallen damit i.a. zusätzliche
Kosten für
Kühlmittelventile
oder sonstige Bauteile zur Unterbindung/Drosselung des Heizungsvolumenstroms
an.
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Demgegenüber liegt
die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein besonders kostengünstiges
und dennoch betriebssicheres Kühl-
und Heizsystem zu schaffen, bei dem möglichst viel des Kraftstoffeinsparpotenzials
von Wärmemanagementmaßnahmen
bereits bei Kühlmitteltemperaturen
unterhalb der heute bei Kühlsystemen
ohne el. Thermostaten üblichen
Thermostatöffnungstemperatur
genutzt werden kann und welches insbesondere auch dazu genutzt werden
kann, einen Teil des Kraftstoffeinsparpotenzials zu realisieren,
für das
eine Kühlmitteltemperatur
oberhalb der heute bei Kühlsystemen ohne
el. Thermostaten üblichen
Thermostatöffnungstemperatur
benötigt
wird.
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Als
insbesondere anzustrebende bzw. zu überbietende Eckpunkte für die Temperaturen
und Kosten sind hierbei derzeit die Werte der el. beheizbaren Thermostaten
anzusehen, wie sie heute am Markt zu finden sind, d.h. insbesondere
Einstellung der Kühlmitteltemperatur
mittels der Motorsteuerung auf Werte zwischen 80-85°C bei hoher
Last und 100-115°C
in der Teillast.
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Insbesondere
sollen die Leistungsmerkmale bezüglich
Kraftstoffeinsparung und schneller Umschaltung von Teillast auf
Volllast sowie die Gesamtsystemkosten des dieses Jahr zum ersten
mal in Grosserie angewandten Drei-Teller-Thermostaten übertroffen
werden.
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Darüber hinaus
besteht die beigeordnete Anforderung, dass die Anforderungen bezüglich der
Kabinenheizwirkung uneingeschränkt
erfüllt
werden müssen.
Noch besser wäre
es in diesem Zusammenhang, wenn die Heizwirkung verbessert werden
würde bzw.
wenn in der Teillast eine Umschaltung zwischen einer ersten Betriebsart
mit deutlich verbessertem Kraftstoffverbrauch und einer zweiten
Betriebsart mit verbesserter Heizleistung und etwas weniger verbessertem
Kraftstoffverbrauch realisiert werden könnte.
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Diese
Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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In
Verbindung mit einem Teil der beigeordneten Ansprüche ist
sogar die Zusatzaufgabe der Umschaltung zwischen einer ersten Betriebsart
mit deutlich verbessertem Kraftstoffverbrauch und einer zweiten
Betriebsart mit verbesserter Heizleistung und etwas weniger verbessertem
Kraftstoffverbrauch gelöst.
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Beim
erfindungsgemäßen Verfahren
ist speziell die Option, den Kühlmitteldurchfluss
durch den Bypasszweig der Motorkühlung
sowie durch die Heizung ohne weitere aktiv angesteuerte Zusatzbauteile mit
einem einfachen Auf/Zu-Zweiwege-Ventil zeitweise auf Null zu setzen,
besonders attraktiv.
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Im
Extremfall genügt,
ausgehend von heutigen Serienkühlsystemen,
das Einfügen
des Zusatzventils 6bv und die Verlegung des Heizungswärmetauscheranschlusses
an die unübliche
Position stromab des Zusatzventils 6bv.
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Wichtig
ist dabei in der einfachsten Variante ohne el. Heizungspumpe, dass
hinter dem Zusatzventil 6bv und dem Inneren des Thermostaten 6 ein hinreichender
Druckabfall erfolgt, so dass für
den Heizungswärmetauscher
beim Durchströmen
des Bypasszweigs eine ausreichende Druckdifferenz anliegt. Der Druckabfall
am relativ großzügig, d.h.
für große Kühlmitteldurchsätze auch
bei geschlossenem Kühler,
dimensionierten Bypasszweig legt bekanntlich die Lage im Pumpenkennfeld
der Motorkühlmittelpumpe
fest und weniger der relativ kleine Durchfluss im Heizungszweig.
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Da
bei heutigen Serienanwendungen der für den Heizkreislauf verfügbare Druck
ohnehin schon kaum ausreicht, erscheint es auf den ersten Blick
wenig zielführend,
ein zusätzliches
Ventil – verbunden mit
entsprechenden Druckverlusten – einzufügen und
dann die Heizung erst hinter diesem Ventil anzuschließen. Auf
den ersten Blick ist man vielmehr geneigt, über das Schließen des
Zusatzventils die verfügbare
Druckdifferenz für
die Heizung zu erhöhen, um
die Heizungswärmetauscherleistung
zu steigern.
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Die
erfindungsgemäße Ausgestaltung
geht diesen Weg dennoch, da sich damit ein Weg zur Kraftstoffeinsparung
erschließt,
der in seiner Kosten/Nutzen-Bilanz extrem günstig ist.
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Es
kann damit mittels Schließen
nur eines einzigen Auf/Zu-Zusatzventils in der Warmlaufphase eine
Betriebsart ohne jegliche Motordurchströmung mit Kühlmittel eingestellt werden.
Die damit einhergehenden Kraftstoffeinsparungen sind bekannt. Natürliche Kühlmittelkonvektion
und die thermischen Trägheiten
der Motorbauteile einschließlich
des motorinternen Kühlmittels
und des Motoröls
sorgen dafür, dass
der Motor bei moderater Motorlast z.B. in den ersten ECE-Zyklen
des gesetzlichen Abgastests nicht überhitzt. In Phasen mit erhöhtem Kühlbedarf wird
das Zusatzventil dann beispielsweise von der Motorsteuerung schlagartig
oder auch getaktet geöffnet.
Bei vollständiger Öffnung verhält sich
das System wie ein ganz konventionelles Kühlsystem.
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Bei
entsprechend kleinem Druckverlust am Zusatzventil kann gegebenenfalls
ein bereits vorhandener Serienthermostat mit konventionellem Zusatzventil
unverändert
verwendet werden. Bei Serienthermostaten ohne Bypass muss gegebenenfalls
dafür gesorgt
werden dass eine hinreichend große Drucksenke hinter dem Zusatzventil
sicherstellt, dass hinreichend Druckabfall entsteht, um für die Durchströmung des
Heizungswärmetauschers
bei geöffnetem
Zusatzventil zu sorgen.
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Wie
Versuche an Serienfahrzeugen zeigen, ist diese Ausgestaltung des
Kühl- und
Heizkreislaufs bei entsprechender Auswahl des Zusatzventils, insbesondere
bei der Ausgestaltung als Drehschieber- oder Kugelventil, ohne Einbuße an Heizkomfort
möglich.
Bei sorgfältiger
Anpassung der Ansteuerung des Zusatzventils mittels der Motorsteuerung
führt dies
in einer ersten Betriebsart mit geöffnetem Zusatzventil auf eine
gute bzw. ausreichende Kabinenheizung bei voller Kühlfunktionalität. Bei geschlossenem
Ventil ist die Heizung deaktiviert bei gleichzeitiger Reduktion des
Kraftstoffverbrauchs.
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Die
Ansteuerung des Zusatzventils mittels der Motorsteuerung bietet
insbesondere den Vorteil, dass unabhängig von der Kühlmitteltemperatur
jederzeit auf vollen Kühlmitteldurchsatz
durch den Motor geschaltet werden kann. Speziell Motoren sehr hoher spezifischer
Leistung lassen sich somit bei einem Lastsprung sehr gut schützen. Die
von el. Thermostaten bekannten Totzeiten beim Öffnen und Schließen entfallen,
so dass z.B. länger
mit stehendem Wasser gefahren werden kann. Gegebenenfalls kann auch
eine Auf/Zu-Regelung des Zusatzventils erfolgen.
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Als
weiter Vorteil lässt
sich mit dieser Ausgestaltung auch das Kavitationsrisiko an der
Motorkühlwasserpumpe
bei hohen Motordrehzahlen sicherer beherrschen als beispielsweise
mit dem Dreitellerthermostaten.
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Auch
wenn die bisher beschriebene Einfachst-Variante des erfindungsgemäßen Kühl- und Heizkreislaufs
nicht das volle Kraftstoffeinsparpotenzial erschließt und sich
im Vergleich zu früheren
Patentanmeldungen mit schaltbarem Zusatzventil und Anpassung des
Kühlmitteldurchsatzes
im Heizungswärmetauscher
neben geringeren Kraftstoffeinsparungen i.a. auch keine bessere
Kabinenheizwirkung ergibt, so machen speziell die Einfachheit und
der Kostenaspekt diese Ausgestaltung besonders attraktiv. Die Kosten
für ein
Auf/Zu-Ventil sind insbesondere deshalb so gering, weil derartige
Ventile bereits im Seieneinsatz sind und sich daher die Investitionen
in Entwicklung und Fertigung sehr gering halten lassen. Ebenso ist
damit auch das Ausfall-Risiko sehr klein. Dieses lässt sich
noch zusätzlich
reduzieren, wenn man auf Ventilbauarten zurückgreift, die stromlos offen
sind. Dies gilt insbesondere für
Magnetventile oder Ventile mit Vakuumaktuator.
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Die
bisherigen Ausführungen
konzentrierten sich auf die Platzierung der Heizungswärmetauscherzuleitung
auf eine Stelle stromab des Zusatzventils bei gleichzeitiger Platzierung
der Heizungswärmetauscherrückleitung
auf der Saugseite, der Motorkühlwasserpumpe,
wahlweise direkt am Pumpeneintritt oder am Eintritt in den der Pumpe
vorgeschalteten Thermostaten 6.
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In
analoger Weise lässt
sich das erfindungsgemäße Verfahren
aber auch umgekehrt anwenden, d.h. mit Platzierung der Heizungswärmetauscherrückleitung
an eine Stelle stromauf des Zusatzventils bei gleichzeitiger Platzierung
der Heizungswärmetauscherzuleitung
auf der Druckseite der Motorkühlwasserpumpe,
wahlweise direkt am Pumpenaustritt oder am Wassermantel der Zylinderlaufbahn.
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Bei
geschlossenem Zusatzventil 6bv und geschlossenem Kühlerkreislauf 6a stellt
sich damit eine Druckdifferenz Null am Heizungswärmetauscher 4 ein,
ebenso wie innerhalb des Motors 1. Mit anderen Worten,
auch hier lässt
sich durch Öffnen
und Schließen
eines einzigen Auf/Zu-Zusatzventils zwischen einer kraftstoffverbrauchsorientierten
Einstellung ohne Heizung und einer Einstellung mit normalem Kühl- und
Heizbetrieb umschalten.
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Zur
weiteren Vertiefung des erfindungsgemäßen Gedankenguts werden nachfolgend
einige besonders vorteilhafte Ausgestaltungen anhand von exemplarischen
Kühl- und Heizkreisläufen beschreiben.
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Hierzu
zeigt 1 einen erfindungsgemäßen Kühlkreislauf mit Fokus auf die
Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs mit der Option der Umschaltung
auf Normalbetrieb, d.h. auf volle Funktionalität der Kabinenheizung und der
Kühlung.
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Bei
geöffnetem
Zusatzventil 6bv wird das Kühlmittel gemäß 1 von
der Motorkühlmittelpumpe 7 durch
die Brennkraftmaschine 1 gefördert und strömt über das
Zusatzventil 6bv im Bypasszweig 6b zum konventionellen
Dehnstoffthermostaten 6. Während des Warmlaufs verschließt der kühlerseitige
Teller des Dehnstoffthermostaten den Kühlerkreislauf während der
bypassseitige Teller geöffnet ist.
Die Entlüftungsleitung 9a des
Ausgleichsbehälters 9 ist
stromab des Zusatzventils 6bv angeschlossen. Vom Ausgleichsbehälter strömt das Kühlmittel gemeinsam
mit dem Wasser des Heizungsrücklaufs in
den Thermostaten. Diese Leitung ist üblicherweise bei geöffnetem
wie bei geschlossenem Thermostaten 6 zur Motorkühlmittelpumpe 7 hin
offen. Ebenfalls stromab des Zusatzventils 6bv wird das
Kühlwasser für den Heizungskreislauf 4a entnommen.
Der Heizungswärmetauscher 4 ist
bei dieser Einstellung in herkömmlicher
Weise durchströmt.
Solange das Zusatzventil 6bv im geöffneten Zustand nur einen relativ
kleinen Druckverlust erzeugt muss zum Erzielen der vollen Heizleistung
keine weitere Umgestaltung der Bauteile vorgenommen werden. Bevorzugt kommt
deshalb als Zusatzventil ein Drehschieber zum Einsatz, der im geöffneten
Zustand den vollen Kanalquerschnitt der Bypassleitung freigibt.
Da der Drehschieber nur auf/zu betätigt wird, ist dieser sehr einfach
und preiswert herstellbar, am einfachsten mit einem Vakuum-Aktuator
der über
ein von der Motorsteuerung 20 angesteuertes Magnetventil
mit Unterdruck versorgt wird. Im Warmlauf ohne Kabinenheizbedarf
wird bei geringer bis mittlerer Motorlast das Zusatzventil 6bv durch
die Motorsteuerung 20 geschlossen. Damit ist nicht nur
der Bypasskreislauf 6b unterbrochen sondern auch der Heizkreislauf 4a,
der Entlüftungskreislauf 9a,
der Kühlerkreislauf 6a und die
Durchströmung
des Ölkühlers 40.
Mit Ausnahme einer lokalen Strömung
im Nahbereich des Pumpenlaufrades und der natürlichen Konvektion liegt somit im
Kühlkreislauf
stehendes Wasser vor. Damit sinkt in bekannter Weise der wasserseitige
Wärmeübergangskoeffizient
im Motor und es steigt die motorinterne Kühlmittel- und Bauteiltemperatur.
Die Reduktion der Reibleistung durch eine wärmere Zylinderlaufbahn, etwas
geringere Antriebsleistung der Motorkühlmittelpumpe, wärmeres Öl und bei
Ottomotoren die thermische Entdrosselung der Ansaugluft führen dann
letztlich zu der charakteristischen Kraftstoffeinsparung dieser
Wärmemanagementmaßnahme.
Solange über
geeignete Sensoren bzw. thermische Modelle ein Überhitzen des Motors sicher
ausgeschlossen wird, kann das Zusatzventil geschlossen bleiben. Ist
wegen zu hoher Pumpendrehzahl mit Kavitation an der Kühlmittelpumpe
zu rechnen, so öffnet
die Motorsteuerung 20 das Zusatzventil 6bv. Ebenso
bei zu hoher thermischer Last oder bei Motor-Vollast. Die hohe Stellgeschwindigkeit
des Zusatzventils 6bv im Vergleich zur potenziellen Alternative "El. Thermostat" erweitert hier den
Spielraum bis zum ersten Öffnen
des Thermostaten erheblich. Dabei sind je nach Motor verschiedene
Strategien bis zum ersten Öffnen des
Zusatzventils vorteilhaft.
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Die
einfachste Strategie ist möglichst
lange zu warten, bis das Zusatzventil öffnet und den Bypasszweig nebst Ölkühler, Heizkreislauf
und Degaskreislauf einbindet und gegebenenfalls den Kühlerkreislauf
etwas öffnet.
Dabei kann es zur besseren Entlüftung
vorteilhaft sein, die ersten Sekunden des Warmlaufs noch mit geöffnetem
Zusatzventil 6bv zu arbeiten.
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Es
kann insbesondere aber auch vorteilhaft sein, das Zusatzventil zunächst geschlossen
zu hatten, dann bei Erreichen einer ersten Temperatur unterhalb
der Thermostatöffnungstemperatur
das Zusatzventil zu öffnen,
so dass sich ein erster Temperaturausgleich im Bypass- und Heizungszweig
einstellt und sich am Ölkühler 40 eine
Wärmeübertragung vom
Wasser ans Öl
einstellt. Gegebenfalls muss hier der Durchfluss in der Entlüftungsleitung
zusätzlich gedrosselt
werden, oder der Rücklauf wird – wie in 7 gezeigt – auf die
kalte Kühlerseite
gelegt, was bei kavitationsunempfindlichen Motorkühlwasserpumpen 7 zulässig sein
kann.
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Solange
keinerlei Strömung
im Bypasszweig und damit auch im Heizzweig vorliegt, besteht keine Gefahr,
dass ein Teil des erwärmten
Kühlwassers über ein
Teilöffnen
des Kühlerthermostaten
entweicht.
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Ein
sprungartiges Öffnen
des Zusatzventils 6bv führt
unmittelbar zu einer Erhöhung
des Wärmeübergangskoeffizienten
im Wassermantel des Motors und damit zu einer Kühlwirkung. Ein Thermoschock-Risiko
besteht nicht, da der Thermostat 6 bei geöffnetem
Zusatzventil 6bv in bekannter Weise ein sukzessives Zumischen
kalten Kühlwassers
aus dem Kühlerzweig
sicherstellt.
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Gegebenenfalls
erfolgt ein getaktetes Öffnen des
Zusatzventils, so dass auch ein allmähliches Zuschalten der Heizung
bzw. des Kühlers
realisierbar ist.
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Dabei
nimmt das erfindungsgemäße Vorgehen
nicht in Anspruch der thermodynamisch beste Weg zu sein. Vielmehr
ist hier stets das Verhältnis von
Kosten zu Nutzen zu sehen. Speziell wenn der Kraftstoffverbrauch
ohne zusätzliche
Ansprüche
an die Heizwirkung im Vordergrund steht, ist das erfindungsgemäße Vorgehen
vorteilhaft. Wenn gleichzeitig eine Verbesserung der Heizleistung
gefragt wäre, so
wäre ausgehend
von 1 wohl ein Verfahren mit Anschluss des Heizungswärmetauschers 4 stromauf des
Zusatzventils 6bv, Schließen des Zusatzventils 6bv zur
Verbesserung der Heizleistung, Drosselung des Kühlmitteldurchsatzes durch den
Motor und den Heizungswärmetauscher
und Gegenstrombauweise des Heizungswärmetauschers 4 wesentlich
effektiver.
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2 zeigt
eine analoge Vorgehensweise zu 1 mit dem
Unterschied, dass die Brennkraftmaschine 1 selbst als Drucksenke
zur Erzeugung der Druckdifferenz am Heizungswärmetauscher 4 herangezogen
wird. Das Kühlwasser
für den
Heizungskreislauf 4a wird hier hinter der Motorkühlwasserpumpe 7 oder
im Wassermantel des Motorblocks entnommen und strömt bei geöffnetem
Zusatzventil 6bv und geschlossenem Kühlerkreislauf wiederum über den
bypassseitigen Teller des Thermostaten 6 zurück zur Kühlmittelpumpe 7.
Ein Teilstrom geht hinter dem Zusatzventil 6bv durch den
Entlüftungskreislauf 9a und
ein weiterer durch den Ölkühler 40.
Diese beiden Teilströme
münden
im stets offenen Zweig des Thermostaten, der bei konventionellen
Systemen üblicherweise
vom Heizungsrücklauf
durchströmt
wird. Ganz analog zu 1 genügt auch bei 2 ein
einfaches Schließen
des Zusatzventils 6bv, um im ganzen System mit Ausnahme
des Nahbereichs des Pumpenrades für stehendes Wasser zu sorgen.
Es ergeben sich somit ganz analog Vorteile für den Kraftstoffverbrauch im
Motorwarmlauf und gegebenenfalls in der warmen Teillast. Da bei
geöffnetem Zusatzventil 6bv üblicherweise
relativ hohe Kühlmitteldurchsätze durch
den Motor vorliegen und in der Teillast ohnehin nur eine relativ
geringe Wärmezufuhr ins
Kühlmittel
erfolgt, wirkt sich der vermeintliche Nachteil, dass das Kühlwasser
für die
Heizung am Motoreintritt entnommen wird kaum aus, da am Motoraus-
und Motoreintritt nahe zu die gleichen Temperaturen vorliegen. Wichtig
ist hingegen auch hier, dass das Zusatzventil 6bv im geöffneten
Zustand nur einen geringen Druckverlust aufweist. Gegebenfalls kann
aber auch ein Heizungswärmetauscher
zum Einsatz kommen, der mit einem etwas geringeren Druckverlust
auskommt.
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Da
speziell bei Fahrzeugen der gehobenen Preisklasse vielfach ohnehin
eine el. Heizungspumpe zum Einsatz kommt, um bei stehender Brennkraftmaschine
durch Umwälzen
von Kühlmittel
eine Aufrechterhaltung der Kabinenheizung sicherzustellen, spielt
der Druckverlust im Heizungswärmtauscherkreislauf
vielfach aber auch eine etwas untergeordnete Rolle. 3 zeigt
in diesem Zusammenhang eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung
des erfindungsgemäßen Systems
unter Einbindung der el. Zusatzpumpe 2, welche zum Erzielen
stehenden Kühlmittels
zeitgleich mit dem Schließen
des Zusatzventils 6bv mittels der Ansteuerung 20c ausgeschaltet
wird. Diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems bietet den ganz
besonderen Vorteil, dass es nicht nur ermöglicht mit stehendem Kühlwasser
zu arbeiten, sondern auch mit – im
Vergleich zum offenen Bypasszweig – geringen Mengen zirkulierenden
Kühlwassers.
Dies ist insbesondere für
Betriebssituationen mit Heizung von Vorteil, da sich nun Vorteile
bezüglich
Kraftstoffverbrauch und Heizwirkung erzielen lassen. Insbesondere
ist es auch möglich, die
Kühlmitteltemperaturen
durch Zuschalten der el. Zusatzpumpe im Verlauf des Warmlaufs ohne
die Gefahr lokaler Überhitzung
auf ein noch etwas erhöhtes
Niveau anzuheben. Dies gilt für
die Einbindung gemäß 3 ebenso
wie für
die Anordnung gemäß 4 mit
umgekehrter Förderrichtung
der el. Pumpe 2. In beiden Fällen besteht bei Durchströmung des Heizungswärmetauschers
keine Gefahr, dass der Kühler
ungewollt geöffnet
wird, weil warmes Kühlmittel
entlang des Thermostaten 6 strömt. Darüber hinaus bietet die Einbindung
gemäß 3 den
Vorteil, dass bei geschlossenem Zusatzventil eine Durchströmung des
Motors vom Kopf zum Block erfolgt. Dies bringt Kraftstoffverbrauchsvorteile
beim Zuschalten des anfangs kalten Heizkreislaufs und ganz besonders
bei Wärmeentnahme
am Heizungswärmetauscher.
Diese Vorteile sind zum einen dadurch begründet, dass angesichts der tribologischen
Erfordernisse im Zylinderkopf kaltes Kühlmittel weniger schädlich ist
als im Bereich der Zylinderlaufbahn. Ein werterer Vorteil ergibt
sich daraus, dass gegebenenfalls absinkendes Kaltwasser nicht unten
im Wassermantel stehen bleibt sondern abgesaugt wird.
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Umgekehrt
ist speziell bei erhöhten
Anforderungen an die Heizung normalerweise die Ausgestaltung gemäß 4 etwas
günstiger,
da der Zylinderblock und der Bereich Kurbelwelle/Ölwanne etwas weniger
erwärmt
werden. Das gilt ganz besonders bei der Einbindung des Ölkühlers gemäß 6,
wo das am Heizungswärmetauscher 4 abgekühlte Kühlwasser
dem Öl
zusätzlich
Wärme entzieht.
Speziell bei relativ geringem Durchfluss durch den Heizungswärmetauscher
sind die hier in Richtung besserer Heizwirkung übertragenen Wärmemengen
durchaus signifikant. Die Einbindung stromab der Motorkühlmittelpumpe 7 hat
den ganz besonderen Vorteil, dass bei geschlossenem Zusatzventil 6bv die
Strömung durch
den Motor sehr leicht zwischen dem Zustand gemäß 5 und 6 umgeschalten
werden kann, d.h. es kann sehr leicht zwischen einer heizleistungsorientierten
und einer mehr kraftstoffverbrauchsoptimierten Betriebsart umgeschaltet
werden. Es genügt hierzu
eine einfache Umpolung der el. Zusatzpumpe 2. Hierzu ist
es insbesondere vorteilhaft, die Zusatzpumpe 2 als Zahnradpumpe,
G-Rotor-Pumpe oder Axial-Impeller-Pumpe auszugestalten, da bei diesen Pumpen
prinzipbedingt eine Umkehrung der Förderrichtung sehr einfach ist.
Solange das Zusatzventil 6bv geschlossen bleibt, ist der
erforderliche Druck der el. Zusatzpumpe 2 für beide
Strömungsrichtungen
durch den Heizungswärmetauscher
annähernd gleich.
Dabei spielt es keine Rolle, wie schnell sich die Motorkühlmittelpumpe 7 dreht.
Dies vereinfacht insbesondere die Verwirklichung von Durchflusskontrollstrategien
durch den Motor bzw. durch den Heizungswärmetauscher erheblich, was
sowohl für
einen Betrieb in Richtung besserer Heizleistung sehr hilfreich ist
aber auch für
den Betrieb in Richtung besseren Kraftstoffverbrauchs.
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Eine
Durchflussstrategie für
gleichzeitige Verbesserung von Heizleistung und Kraftstoffverbrauch
unter Verwendung des Kühlkreislaufs
gemäß 6 und 5 könnte damit
z.B. so besonders vorteilhaft ausgestaltet werden:
Bei einem
Kaltstart bei -10°C
Umgebungstemperatur und 50 km/h, d.h. rel. geringe Motorlast, wird
in einem ersten Schritt das Zusatzventil 6bv geschlossen,
die el. Zusatzpumpe fördert
das Kühlmittel
in der in 6 gezeigten Richtung. Damit
wird ein sicheres Defrosten der Windschutzscheiben sichergestellt bzw.
ein Beschlagen der Scheiben wird vermieden. Nach Erreichen einer
Mindest-Kühlmitteltemperatur wird
dann die Gebläseleistung
allmählich
hochgefahren, so dass der Luftmassenstrom in die Fahrerkabine hinein
steigt, wobei gleichzeitig die Luftströmung nun nicht mehr primär durch
die Defrosterdüsen
geleitet wird, sondern auch in Richtung Fußraum und gegebenenfalls in
Richtung Mannanströmer.
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Dabei
ist es zur Maximierung der Kabinenheizwirkung vorteilhaft, wenn
der Kühlmittelmassenstrom
durch den Heizungswärmetauscher 4 so
eingestellt wird, dass die Kühlmitteltemperatur
an dessen Austritt spürbar
unterhalb der Öltemperatur
des durch den Ölkühler 40 strömenden Motoröls liegt.
Je besser der Wärmenutzungsgrad
des Heizungswärmetauschers
bei relativ geringen Kühlmitteldurchflüssen ist,
desto mehr Wärme
lässt sich
auf diesem Umweg über
die Abkühlung
des Motoröls
für Heizzwecke
gewinnen. Die reduzierten Wärmeverluste
an die Umgebung überkompensieren
bei sorgfältiger
Abstimmung von Kühlmittevolumenstrom
und Heizungswärmetaucherwirkungsgrad
die Einbußen
an Heizungswärmetauscherwirkungsgrad
bei Reduktion des Kühlmittedurchsatzes.
Für maximale
Heizleistung ist es dabei insbesondere vorteilhaft, Heizungswärmetauscher
in Gegenstrombauart zu verwenden, da diese bei Reduktion des Kühlmitteldurchsatzes wesentlich
weniger Wirkungsgradeinbuße
haben als konventionelle Kreuzstromwärmetauscher.
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Wenn
in der Fahrerkabine die gewünschte Innenraumtemperatur
erreicht ist, verhindert die luftseitige Regelklappe 5,
dass die Innenraumtemperatur im Fahrzeug weiter ansteigt, indem
ein Teil der in die Kabine geförderten
Frischluft am Heizungswärmetauscher 4 vorbei
geleitet wird.
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Damit
steigt die Kühlmitteltemperatur
am Heizungswärmetauscheraustritt
und dem Öl
wird weniger oder gar keine Wärme
mehr entzogen. Im weiteren Verlauf der Fahrt wird i.a. die Kühlmitteltemperatur
weiter steigen, speziell wenn die am Heizungswärmetauscher entnommene Wärmemenge
bei warmem Innenraum zusätzlich
durch ein Zurücknehmen der
Gebläseleistung
abnimmt. Doch auch wenn das Kühlmittel
mit Temperaturen oberhalb der Thermostatöffnungstemperatur von beispielsweise
88°C aus dem
Heizungswärmetauscher
bzw. dem Ölkühler zum
Motor zurückströmt bleibt
der Thermostat 6 geschlossen, da das Kühlmittel nicht entlang des
Dehnstoffelementes strömt.
Damit wird sichergestellt, dass nicht unbeabsichtigt Wärme über den
Kühler 8 abgegeben
wird, bevor eine vollständige
Erwärmung
des Motors einschließlich
des Kühlwassers
und des Öls erfolgt
ist.
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Optional
kann die el. Pumpe 2 nach Erreichen der gewünschten
Innenraumtemperatur in der Förderleistung
erhöht
werden, um den Wärmeeintrag ins
Motoröl
dadurch zu erhöhen,
dass das Kühlwasser
wärmer
am Ölkühler ankommt.
Dies ist auch deshalb vorteilhaft, weil mit Annäherung an kritische Bauteiltemperaturen
bzw. an den kritischen Systemdruck eine homogenere Temperaturverteilung
innerhalb des Motors anzustreben ist.
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Sobald
die Motorlast bzw. die Kühlmitteltemperatur
oder die Bauteiltemperatur oder der Kühlmitteldruck einen kritischen
Wert überschreitet, öffnet das
Zusatzventil 6bv. Damit strömt unmittelbar ein sehr hoher
Kühlmittelstrom
durch den Bypasszweig und durch den Motor und sorgt für einen
Temperaturausgleich. Gegebenfalls öffnet das nun von warmem Kühlmittel
umströmte
Dehnstoffelement des Thermostaten 6 den Kühlerkreislauf 6a und
regelt auf die Thermostat-Solltemperatur von z.B. 88°C. In vielen Fällen wird
es mit Blick auf einen optimalen Kraftstoffverbrauch vorteilhaft
sein, das Zusatzventil 6bv nach kurzer Zeit wieder zu schließen, da
die wärmeaktiven Massen
im Ausgleichsbehälter
und im Bypasszweig bereits reichen, um thermische Lastspitzen wegzudämpfen. Gegebenfalls
kann eine Ein/Aus-Regelung noch etwas an Kraftstoffverbrauchsvorteil
nutzen, da die zeitlich mittlere Motorkühlmitteltemperatur dadurch
oberhalb der Thermostatöffnungstemperatur liegt.
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Bei
geöffnetem
Zusatzventil 6bv ist es bei der Anwendung gemäß 6 wichtig,
dass die el. Zusatzpumpe 2 in der Lage ist, auch gegen
die Druckdifferenz, den der bei geöffnetem Zusatzventil 6bv sehr
hohe Kühlmitteldurchsatz
durch den Motor dem Heizungswärmetauscherkreislauf 4a aufprägt, zu fördern. Das
ist aber mit relativ geringem Aufwand realisierbar, zumal die el.
Zusatzpumpe 2 nur relativ wenig Kühlmittel durch die Heizung
fördern
muss.
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Die
bisherigen Ausführungen
zu 6 konzentrierten sich insbesondere auf die Aufgabenstellung „Beste
Heizwirkung". Gleichzeitig
kann aber die Ausgestaltung gemäß 6 durch
einfaches Umpolen der el. Zusatzpumpe zum Kreislauf gemäß 5 umgeschaltet
werden und dann als kraftstoffverbrauchsoptimiertes System arbeiten.
Dies ist immer dann von ganz besonderem Interesse, wenn die Erfordernisse
der Kabinenheizung relativ leicht zu erfüllen sind, d.h. bei geringem
Heizbedarf oder überschüssiger Motorabwärme. Auch
wenn in solchen Betriebssituationen bereits ohne Umpolung der el. Zusatzpumpe 2 Kraftstoffeinsparungen
realisierbar sind, so führt
die Umpolung doch zu einem zusätzlichen
Reibleistungsvorteil, da nun das kalte Kühlmittel zuerst durch den Zylinderkopf
strömt
und vorgewärmt
zum Wassermantel der Zylinderlaufbahn gelangt. Weitere Reibleistungsvorteile
ergeben sich durch das Absaugen kalter Kühlwasserzonen im unteren Bereich
der Zylinderlaufbahn und die Homogenisierung der Kühlmittel-
und Öltemperaturen
im Ölkühler 40.
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Bei
erhöhtem
Kühlbedarf öffnet auch
bei dieser Anwendung gemäß 5 und 6 das
Zusatzventil 6bv und sorgt für eine sichere Wärmeabfuhr über den
Kühler 8.
In der besonders vorteilhaften Anwendung mit el. Impeller-Zusatzpumpe 2 kann
in dieser Betriebsart gegebenenfalls auf den el. Antrieb verzichtet
werden, da diese angesichts des anliegenden Druckgefälles und
der geringen Kühlmittelviskosität bei hohen
Kühlmitteltemperaturen
frei mitläuft. Dies
schont die el. Zusatzpumpe.
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Die
Anordnung gemäß 5 und 6 bietet
hier den ganz besonderen Vorteil, dass selbst bei Ausfall der el.
Impeller-Zusatzpumpe 2 noch der heute übliche Heizkomfort realisiert
werden kann, indem einfach das Zusatzventil 6bv geöffnet wird.
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Zusatzventile 6bv zur
Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
sind bereits am Markt verfügbar.
Besonders zu bevorzugen sind hier einfache Auf/Zu-Ventile mit Vakuumdose
oder mit Magnet als Aktuator.
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Eine
zusätzliche
Absicherung bzw. Überwachung
der Ventilposition ist angesichts der ohnehin vorhandenen Überwachung
der Kühlwasser-
oder Bauteiltemperatur mittels der Motorsteuerung 20 eigentlich
nicht notwendig. Dies gilt insbesondere, wenn die Ventilstellung „Offen
bei Ausfall der Aktuatorenergie" als
Grundeinstellung gewählt
wird, was bei Magnet- bzw. Vakuumaktuatoren kostenneutral möglich ist.
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Dennoch
ist, insbesondere als redundante Absicherung bei den ersten Serienanwendungen,
ein Zusatzventil mit Sicherheits-Dehnstoffelement 6bs besonders
vorteilhaft, so wie in 8 exemplarisch gezeigt. Hier
steuert die Leitung 63 den Elektromagneten 6bf an
und öffnet
bei el. Bestromung den Teller 6bv gegen die Kraft der Feder 62.
Liegt bei hoher Motordrehzahl ein zu großer Unterdruck an, so wird der
Teller 6bv aufgesaugt. Ebenso öffnet der Teller 6bv,
wenn der Stempel 66 des Sicherheits-Dehnstoffelements 6bs seine
Grenztemperatur von beispielsweise 105°C überschreitet. Diese Sicherheitsfunktionalitäten sind
hier exemplarisch an einem Tellerventil gezeigt. In analoger Weise
können
diese aber auch an einem Drehschieber bzw. Walzen- oder Kugelventil
mit externer Hebelmechanik verwirklicht werden. Gegebenfalls muss
das Dehnstoffelement dann etwas in das Kühlwasser hineinragen oder eine durchströmte Kühlwasserverbindung
zum Dehnstoffelement hergestellt werden.
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Besonders
vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang die Ausführung gemäß 9, bei der
anstelle eines Dehnstoffelements ein von einem charakteristischen
Kühlwasserdruck
mit der Leitung 69 beaufschlagter Aktuator 6bx über einen
Hubkolben oder eine Membran mit Stößel 66 das Aufdrücken bei Erreichen
eines kritischen Zustands autark, d.h. unter Übersteuerung der Motorsteuerung übernimmt. Hierdurch
ergibt sich insbesondere der Vorteil, dass die Einbauposition des
Zusatzventils relativ frei wählbar
ist. Bevorzugte Position der Druckentnahme ist dabei der Nahbereich
nach dem Motorkühlmittelpumpenaustritt
oder der Motorblock, aber auch Positionen am Austritt aus dem Motorkopf – oder gar
am Ventileintrittsrohr wie z.B. in 12 exemplarisch
gezeigt – können bei
entsprechender Feinabstimmung verwendet werden. Als besonderes Merkmal
wird bei dieser Ausgestaltung nicht eine lokale Temperatur, wie
sie z.B. der Kühlmitteltemperatursensor
bereits ohnehin erfasst, zur redundanten Absicherung herangezogen,
sondern ein integrierendes Signal. Sobald bei hinreichender Befüllung des
Kühlsystems mit
Kühlwasser
an irgendeiner Stelle des Motors Dampfblasen entstehen, wird der
damit einhergehende Anstieg des Drucks der Druckentnahmestelle aufgeprägt und führt beim Überschreiten
eines kritischen Wertes zum Öffnen
des Zusatzventils 6bv. Diese Zweiteilung der Überwachungsprinzipien
mit dem Temperatursensor der Motorsteuerung und dem autarken Aktuator
mit Druckbeaufschlagung reduziert das Risiko bei einer Nachrüstung in
bereits weitgehend fertig entwickelte Kühlkreisläufe auf ein Minimum. Ganz besonders
hilfreich ist dies bei den Varianten mit Durchströmung des
Motors vom Kopf zum Block bzw. bei Varianten mit Umschaltung der
Durchströmungsrichtung.
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Speziell
für Systeme
mit el. Zusatzpumpe 2 im Heizungskreis, wie z.B. in 3 bis 6,
zeigt 10 in einem weiterführenden
Schritt ein Zusatzventil, das nicht mehr über die Motorsteuerung 20 angesteuert
wird, sondern direkt von einem Kolben, der mit einem charakteristischen
Druck 69 des Kühlwasserkreislaufs
beaufschlagt wird. Im Warmlauf stellt hier die el. Zusatzpumpe 2 sicher,
dass auch bei geringer Motordrehzahl und bei geringer Systemtemperatur – und damit
bei systembedingt geschlossenem Zusatzventil 2bv – bei Bedarf
Heizleistung verfügbar ist.
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Bei Überschreiten
eines maximal zugelassenen Kühlmitteldrucks,
sei es wegen zu hoher Motordrehzahl und/oder wegen Überschreiten
der zulässigen
Bauteiltemperatur bzw. Dampfblasendichte, wird auch hier der Strömungspfad 67, 68 für den Bypasszweig
geöffnet.
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Mit
dem Verzicht auf die direkte Ansteuerung über die Motorsteuerung 20 wird
zwar ein Teil des Kraftstoffverbrauchseinsparpotenzials aufgegeben, da
eine Anpassung des Öffnungsdrucks
nicht für
den ganzen Kennfeldbereich des Motors, der Motorkühlung und
des Heizbedarfs möglich
ist, die Vorteile bezüglich
der Heizung bleiben aber weitestgehend erhalten.
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Dem
steht durch den Entfall des Magnetventils beim Vakuumaktuator bzw.
durch den Entfall des Hubmagneten beim direkt angesteuerten Kühlwassermagnetventil
nahezu eine Halbierung der Ventilkosten gegenüber. Das wird besonders an
der erfindungsgemäßen Ventilausgestaltungen
gemäß 11 deutlich:
Das
autarke Zusatzventil arbeitet hier mit einem Drehschieber 106,
der über
den Hebel 105 und den Stößel 104 der externen Überdruckdose 100 angetrieben
wird. Der Kühlmitteldruck
gelangt über
den Anschluss 103 in die Druckdose und öffnet bei Überschreiten eines Sollwerts
das Ventil gegen den atmosphärischen
Gegendruck zuzüglich
einer Vorspannkraft. Ein erheblicher Vorteil ist hier dadurch gegeben,
dass es möglich
ist, den Drehschieber so zu gestalten, dass sich die Druckverluste
nahezu auf die Verluste der Rohrströmung der Zu- und Ableitung 67 und 68 reduzieren.
Dies macht insbesondere die nachträgliche Systemintegration des
Zusatzventils 6bv sehr einfach. Noch wichtiger ist aber
der Vorteil, dass sich bei diesem Aktuator bereits bewährte Fertigungseinrichtungen
und Werkzeuge heutiger Serienanwendungen nutzen lassen. Die Ventilkosten werden
damit extrem gering und bieten dennoch sowohl die Funktionalität des Schließens im
Warmlauf als auch der gleichzeitigen Sicherheitsüberwachung gegen Überhitzen
des Motors.
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Dabei
kann gemäß 12 zur
weiteren Systemvereinfachung in vielen Anwendungsfällen der Steuerdruck
auch am Ventileintritt 67 entnommen werden, speziell wenn
der Thermostat 6 und der Kühler 8 einen großen Anteil
am Druckverlust im Motorkühlkreislauf
aufweisen.
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Die
Ansteuerung über
einen charakteristischen Kühlmitteldruck
wird insbesondere dadurch begünstigt,
dass die Einbindung des Rücklaufs
vom Ausgleichsbehälter 9 zum
Thermostaten 6 bzw. zur Motorkühlwasserpumpe 7 immer
offen ist, so wie in 1-6 gezeigt.
Eine Anbindung des Rücklaufs auf
der kalten Kühlerseite
wäre hier
problematischer, da sich die Systemdrücke dann bei geöffnetem
und geschlossenem Thermostaten stärker verschieben. Die erfindungsgemäße Einbindung
der Entlüftungsleitung 9a hinter
dem Zusatzventil 6bv sowie des Rücklaufs vom Ausgleichsbehälter 9 hilft
also nicht nur eine erhöhte
Kavitationsgefahr der Motorkühlmittelpumpe 7 und
die Wärmeverluste
des Entlüftungskreises
in der Warmlaufphase zu vermeiden, sondern er ist auch hilfreich
auf dem Weg zu einer extrem kostengünstigen Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs und
gegebenenfalls der Heizleistung, speziell wenn z.B. zur Aufrechterhaltung
der Kabinenheizung bei Motorstillstand ohnehin eine el. Zusatzpumpe 2 im Heizkreislauf
vorgesehen werden soll.