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Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung zur Wärmeabfuhr gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner gehören zur Erfindung ein erstes Regelglied und ein zweites Regelglied sowie ein Kühlflüssigkeitsverteilermodul für eine derartige Kühlvorrichtung. Des Weiteren gehören zur Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einer derartigen Kühlvorrichtung und ein Kraftfahrzeug, insbesondere PKW, mit einer derartigen Brennkraftmaschine.
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Bei dem Betrieb von Brennkraftmaschinen, die z.B. Kraftfahrzeuge antreiben, führt ein schnelles Erreichen und exaktes Aufrechterhalten einer vorgegebenen Betriebstemperatur zu einer Reduzierung von Kohlendioxidemissionen. Hierzu ist eine Kühlvorrichtung zur Wärmeabfuhr vorgesehen, die mehrere Kühlströme umfasst, die je nach Bedarf an Kühlleistung zu- oder abgeschaltet werden können. Eine Steuerung greift hierbei auf ein abgespeichertes Kennfeld zurück und steuert dann je nach Betriebszustand Stellmotoren an, um Ventile zu öffnen oder zu schließen.
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Eine derartige Kühlvorrichtung weist jedoch einen hohen Bauraumbedarf auf, und die Kühlvorrichtung selber ist ein komplexes Bauteil. Des Weiteren stellt das Aufnehmen und Erstellen eines Kennfeldes einen hohen Aufwand dar, und die Ventile bzw. deren Dichtungen sind aufgrund von Relativbewegungen verschleißbehaftet. Gerade der hohe Bauraumbedarf führt zu Kühlkanalführungen mit ungünstigen Strömungsquerschnitten und damit zu erhöhten Druckverlusten. Ein Einsatz elektrisch beeinflussbarer Thermostate scheitert an deren Trägheit, d.h. langsamen Ansprechverhalten.
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Bisherige Lösung weisen suboptimale Kühlkanalführungen und einfache Regler mit Thermostaten auf. Des Weiteren werden Thermostate verwendet, die beim Erwärmen mittels elektrischer Energie übersteuert werden können.
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Gemäß der
DE 198 28 143 C1 sorgt ein zusätzlich in eine Kühlwasserzuleitung von einem Motor zu einem Latentwärmespeicher eingebautes thermostatisch gesteuertes Bypassventil dafür, dass der Motor nach seiner Inbetriebnahme nicht zu schnell Wärme wieder an den Latentwärmespeicher abgibt, indem der größere Teil des Kühlwassers über eine vom Bypassventil abgezweigte Bypassleitung am Latentwärmespeicher vorbei geleitet und der kleinere Teil des Kühlwassers über eine von dieser Bypassleitung abgezweigte drosselbare Zuleitung durch den Latentwärmespeicher hindurch wieder in den Kühlwasserkreislauf eingespeist wird. Ein in die drosselbare Zuleitung eingebautes thermostatisch gesteuertes Drosselventil ist im Antriebsraum eines Fahrzeuges untergebracht und verändert seinen Durchgangsquerschnitt mit zunehmender Raumtemperatur von einem maximalen auf einen minimalen Querschnitt, so dass der Treibstoffverbrauch einer Standheizung für das Wiederaufheizen des Latentwärmespeichers nach kurzen Motorbetriebszeiten möglichst gering ist und das Erreichen der Motorbetriebstemperatur nicht nachteilig auf Kosten einer geringeren Treibstoffeinsparung hinausgezögert ist.
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Aus der
DE 10 2011 114 308 A1 ist eine Ventileinrichtung mit zumindest zwei an eine gemeinsame Zuführleitung angeschlossenen Ventilen bekannt, wobei ein erstes der Ventile als Rückschlagventil in einer ersten, von der Zuführleitung abzweigenden Leitung und ein zweites der Ventile als thermisch gesteuertes Thermostatventil in einer zweiten, von der Zuführleitung abzweigenden Leitung vorliegt. Das Rückschlagventil lässt eine Durchströmung lediglich aus Richtung der Zuführleitung zu. Dabei ist vorgesehen, dass ein das Thermostatventil ansteuerndes Schaltelement in oder an einer Kreuzung der ersten Leitung und der zweiten Leitung angeordnet ist, um so ein Thermostatventil pilotstromlos auszubilden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlvorrichtung zur Wärmeabfuhr mit einem einfachen Aufbau bereitzustellen, die es zugleich erlaubt, eine vorgegebene Betriebstemperatur schnell zu erreichen und exakt aufrecht zu erhalten. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein erstes Regelglied und ein zweites Regelglied sowie ein Kühlflüssigkeitsverteilermodul für eine derartige Kühlvorrichtung bereitzustellen. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine mit einer derartigen Kühlvorrichtung und ein Kraftfahrzeug, insbesondere PKW, mit einer derartigen Brennkraftmaschine bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß einerseits durch eine Kühlvorrichtung zur Wärmeabfuhr der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen, andererseits durch eine erstes und ein zweites Regelglied mit den im Anspruch 7 bzw. 8 angegebenen Merkmalen, ein Kühlflüssigkeitsverteilermodul mit den im Anspruch 9 angegebenen Merkmalen, eine Brennkraftmaschine mit den im Anspruch 10 angegebenen Merkmalen und ein Kraftfahrzeug mit den im Anspruch 11 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
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Dazu ist es bei einer Kühlvorrichtung zur Wärmeabfuhr der o.g. Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Kühlflüssigkeitsverteilermodul ein erstes Regelglied mit einem Thermostaten und einem dem Thermostaten nachgeschaltetem Schaltventil aufweist, wobei der Thermostat einen abschaltbaren Pilotstrom aufweist.
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Dies hat den Vorteil, dass nach einer Inbetriebnahme bei noch kalter Brennkraftmaschine der Pilotstrom abgeschaltet, d.h. blockiert ist. Somit führt kein Pilotstrom zu einer Abfuhr von Wärme, was sonst ein verzögertes Erreichen der vorgegebenen Betriebstemperatur zur Folge hätte. Daher wird bei einer Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine deren vorgegebene Betriebstemperatur schneller erreicht und damit deren Kohlendioxidemissionen reduziert.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Kühlflüssigkeit-Volumenstrom an dem Regelglied vorbei geführt und mit einem Ausgang des ersten Regelgliedes verbunden. Diese Anordnung erlaubt es, bei einer fortgeschrittenen Nachstartphase im Anschluss an eine Inbetriebnahme einer kalten Brennkraftmaschine Kühlflüssigkeit um das erste Regelglied herum zu führen. So kann Wärme z.B. von einem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine abgeleitet werden, um ein dortiges Sieden der Kühlflüssigkeit zu verhindern. Ferner kann die abgeführte Wärme einem Heizungswärmetauscher zugeführt werden, um so einen Innenraum des Kraftfahrzeugs zu erwärmen. So kann ein schnelleres Erwärmen des Kraftfahrzeuginneren erreicht werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Schaltventil ein zwischen dem Thermostaten und einem Ausgang des ersten Regelgliedes angeordnetes erstes 2/2-Wegeventil und ein zwischen dem Eingang und dem Ausgang des ersten Regelgliedes angeordnetes zweites 2/2-Wegeventil auf. Somit kann mit dem ersten 2/2-Wegeventil eine Kühlflüssigkeitsströmung durch den Thermostaten und damit der Pilotstrom unterbunden oder erlaubt werden, und mit dem zweiten 2/2-Wegeventil kann der Thermostat umgangen werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Schaltventil ein zwischen dem Thermostaten und dem Ausgang und ein zwischen einem Eingang und dem Ausgang des ersten Regelgliedes angeordnetes 3/2-Wegeventil auf. Somit kann mit einem einzigen Ventil eine Kühlflüssigkeitsströmung durch den Thermostaten unterbunden oder erlaubt und der Pilotstrom blockiert oder freigeschaltet werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Kühlflüssigkeitsverteilermodul ein weiteres, zweites Regelglied mit einem Rückschlagventil und einem in einer bevorzugten Strömungsrichtung nachgeschalteten Thermostaten auf. So kann eine unerwünschte Strömungsrichtung von Kühlflüssigkeit unterbunden und damit eine zuverlässige Versorgung mit Kühlflüssigkeit sichergestellt werden. Dies kann z.B. der Fall sein, wenn sich die Brennkraftmaschine im Stillstand befindet und eine elektrische Pumpe Kühlflüssigkeit fördert. So kann Wärme zum Heizen des Kraftfahrzeuginnenraums genutzt werden. Auch bei einem Nachkühlen nach einem Stopp der Brennkraftmaschine fördert die elektrische Pumpe Kühlflüssigkeit. In beiden Fällen verhindert das Rückschlagventil einen Kurzschluss der Kühlvorrichtung.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das weitere, zweite Regelglied eingangsseitig mit dem ersten Kühlflüssigkeit-Volumenstrom und dem zweiten Kühlflüssigkeit-Volumenstrom und ausgangsseitig zumindest mit der Wärmequelle verbunden. Somit regelt das erste Regelglied lediglich den ersten Kühlflüssigkeit- Volumenstrom z.B. durch ein Zylinderkurbelgehäuse der Brennkraftmaschine, während das zweite Regelglied die Zulauftemperatur der zur Wärmequelle zurückströmenden Kühlflüssigkeit regelt.
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Ferner gehören zur Erfindung das erste Regelglied und das zweite Regelglied sowie ein Kühlflüssigkeitsverteilermodul für eine derartige Kühlvorrichtung. Des Weiteren gehören zur Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einer derartigen Kühlvorrichtung und ein Kraftfahrzeug, insbesondere PKW, mit einer derartigen Brennkraftmaschine.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in
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1 ein Ausführungsbeispiel einer Kühlvorrichtung zur Wärmeabfuhr von einer Wärmequelle in schematischer Darstellung,
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2 eine schematische Darstellung eines ersten Regelgliedes der in 1 dargestellten Kühlvorrichtung,
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3 eine perspektivische Darstellung des in 2 dargestellten ersten Regelgliedes,
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4 eine schematische Darstellung eines weiteren, zweiten Regelgliedes der in 1 dargestellten Kühlvorrichtung,
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5 eine perspektivische Darstellung des in 4 dargestellten zweiten Regelgliedes,
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6 einen ersten Betriebszustand der in 1 dargestellten Kühlvorrichtung,
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7 einen zweiten Betriebszustand der in 1 dargestellten Kühlvorrichtung,
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8 einen dritten Betriebszustand der in 1 dargestellten Kühlvorrichtung,
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9 einen vierten Betriebszustand der in 1 dargestellten Kühlvorrichtung,
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10 einen fünften Betriebszustand der in 1 dargestellten Kühlvorrichtung,
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11 einen sechsten Betriebszustand der in 1 dargestellten Kühlvorrichtung,
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12 einen siebten Betriebszustand der in 1 dargestellten Kühlvorrichtung, und
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13 einen achten Betriebszustand der in 1 dargestellten Kühlvorrichtung.
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Es wird zunächst auf die 1 Bezug genommen.
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Dargestellt ist eine Wärmequelle 10, im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs, wie z.B. eines PKWs. Alternativ kann es sich bei der Wärmequelle 10 auch um einen Elektromotor zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs handeln.
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Zur Kühlung der Wärmequelle 10 in Form einer Brennkraftmaschine ist eine Kühlvorrichtung 12 zur Wärmeabfuhr von der Wärmequelle 10 vorgesehen.
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Die als Brennkraftmaschine ausgebildeten Wärmequelle 10 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Zylinderkopf 42 und ein Zylinderkurbelgehäuse 44 auf. Zur Kühlung des Zylinderkopfes 42 ist ein erster Kühlflüssigkeit-Volumenstrom 16 und zur Kühlung des Zylinderkurbelgehäuses 44 ist ein zweiter Kühlflüssigkeit-Volumenstrom 18 mit entsprechenden Leitungen vorgesehen.
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Zur Regelung der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine auf die vorgegebene Betriebstemperatur weist die Kühlvorrichtung 12 ein Kühlflüssigkeitsverteilermodul 14 auf, das den ersten Kühlflüssigkeit-Volumenstrom 16 und den zweiten Kühlflüssigkeit- Volumenstrom 18 so regelt, dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine vorgegebene Betriebstemperatur schnell erreicht und exakt aufrechterhalten wird, um so Kohlendioxidemissionen der als Brennkraftmaschine ausgebildeten Wärmequelle 10 zu reduzieren. Hierzu ist das Kühlflüssigkeitsverteilermodul 14 mit dem ersten Kühlflüssigkeit-Volumenstrom 16 und dem zweiten Kühlflüssigkeit-Volumenstrom 18 kühlflüssigkeitsführend verbunden.
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Das Kühlflüssigkeitsverteilermodul 14 ist ferner im vorliegenden Ausführungsbeispiel ausgangsseitig mit einer mechanischen Pumpe 36 verbunden, die Kühlflüssigkeit von dem Kühlflüssigkeitsverteilermodul 14 zu der Brennkraftmaschine fördert. Die mechanische Pumpe 36 wird von der Brennkraftmaschine angetrieben. D.h. bei Stillstand der Brennkraftmaschine wird keine Kühlflüssigkeit von der mechanischen Pumpe 36 gefördert.
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Neben der mechanischen Pumpe 36 ist eine elektrische Pumpe 34 vorgesehen, die einen Elektromotor (nicht dargestellt) als Antrieb aufweist. Mit der elektrischen Pumpe 34 kann Kühlflüssigkeit von dem Kühlflüssigkeitsverteilermodul 14 in einen Heizungskreis 40 gefördert werden und über eine Einspeisestelle in Strömungsrichtung vor der mechanischen Pumpe 36 wieder der Brennkraftmaschine zugeführt werden. Die elektrische Pumpe 34 kann auch dann angetrieben werden, wenn die Brennkraftmaschine nicht in Betrieb ist, d.h. sich im Stillstand befindet.
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Ferner ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Wärmesenke 38 vorgesehen, die – wie später noch erläutert wird – teilweise parallel zum Kühlflüssigkeitsverteilermodul 14 angeordnet ist. Alternativ zum vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Anzahl der Wärmesenken und/oder Wärmequellen variieren.
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Das Kühlflüssigkeitsverteilermodul 14 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein erstes Regelglied 20 und ein zweites Regelglied 22 auf.
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Das erste Regelglied 20 ist eingangsseitig mit dem zweiten Kühlflüssigkeit- Volumenstrom 18 verbunden, während das zweite Regelglied 22 eingangsseitig mit dem ersten Kühlflüssigkeit-Volumenstrom 16 verbunden ist. Ferner ist das zweite Regelglied 22 eingangsseitig mit dem Ausgang des ersten Regelgliedes 20 verbunden.
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Des Weiteren ist mit dem Eingang des zweiten Regelgliedes 22 die elektrische Pumpe 34 verbunden. Mit anderen Worten, es kann mit der elektrischen Pumpe 34 Kühlflüssigkeit an einer Verbindungstelle zwischen dem ersten Regelglied 20 und dem zweiten Regelglied 22 abgezapft werden. Außerdem ist an dieser Verbindungsstelle die Wärmesenke 38 eingangsseitig angebunden.
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Das erste Regelglied 20 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen ersten Thermostaten 24 und ein dem ersten Thermostaten 24 in Strömungsrichtung der Kühlflüssigkeit nachgeschaltetes Schaltventil 26 auf. Der erste Thermostat 24 weist einen Pilotstrom 28 zum Ansteuern des ersten Thermostaten 24 auf, an den sich in Strömungsrichtung der Kühlflüssigkeit das nachgeschaltete Schaltventil 26 anschließt. Parallel zum ersten Thermostaten 24 mit dem Pilotstrom 28 ist ein Bypass 46 vorgesehen, der das Zylinderkurbelgehäuse 44 direkt mit dem Schaltventil 26 verbindet.
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Das zweite Regelglied 22 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Rückschlagventil 30 und einen dem Rückschlagventil 30 in einer im Regelbetrieb herrschenden Strömungsrichtung der Kühlflüssigkeit nachgeschalteten weiteren, zweiten Thermostaten 32 auf. Der zweite Thermostat 32 ist ferner mit dem Ausgang der Wärmesenke 38 verbunden.
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Es werden nun weitere Details des ersten Regelgliedes 20 unter zusätzlicher Bezugnahme auf die 2 und 3 erläutert.
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Die 2 zeigt, dass gemäß einer Ausführungsform das Schaltventil 26 zwei 2/2-Wegeventile 48 oder gemäß einer weiteren Ausführungsform ein 3/2-Wegeventil 50 aufweist. Mit den beiden 2/2-Wegeventilen 48 oder dem 3/2-Wegeventil 50 kann der Bypass 46 geöffnet oder geschlossen und/oder eine Kühlflüssigkeitsströmung durch den ersten Thermostaten 24 und ein Pilotstrom 28 erlaubt oder unterbunden werden. Der erste Thermostat 24 und/oder der zweite Thermostat 32 kann jeweils ein Wachsdehnelement aufweisen, das sich bei Erwärmung verflüssigt sowie ausdehnt und so einen Ventilkörper des ersten Thermostaten 24 bzw. zweiten Thermostaten 32 gegen eine Federkraft öffnet. Alternativ kann die Aktuatorik des ersten Thermostaten 24 und/oder des zweiten Thermostaten 32 und/oder des Schaltventils 26 auch elektrisch, magnetisch, pneumatisch oder hydraulisch ausgebildet sein. Des Weiteren kann die Ventilbewegung eine Translations- oder Rotationsbewegung sein, d.h. der erste Thermostat 24 und/oder der zweite Thermostat 32 und/oder das Schaltventil 26 sind als Flach- oder Drehschieberventile ausgebildet.
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Die 3 zeigt, dass das erste Regelglied 20 im vorliegenden Ausführungsbeispiel je einen Eingang für den ersten Kühlflüssigkeit-Volumenstrom 16 und den zweiten Kühlflüssigkeit-Volumenstrom 18 und je einen zur Wärmesenke 38 und zum Heizungskreis 40 führenden Ausgang aufweist. Ferner weist das erste Regelglied 20 im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Schaltventil 26 mit den 2/2-Wegeventilen 48 und dem Pilotstrom 28 sowie dem Bypass 46 auf.
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Ferner zeigt die 3, dass der erste Thermostat 24 parallel zu einer Anschraubfläche der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Senkrecht zur Fläche sind an der Aufnahme des ersten Thermostaten 24 die beiden 2/2-Wegeventile 48 angeordnet. Die Abströme beider 2/2-Wegeventile 48 werden bauraumgünstig in einen Kanal des Heizungskreisvorlaufs geführt, während der Abstrom des ersten Thermostaten 24 in einem Sammelraum eintritt, in den zusätzlich der erste Kühlflüssigkeit-Volumenstrom 16 einströmt. Von dem Sammelraum vor dem Rückschlagventil 30 geht ferner ein Abstrom in Richtung zur Wärmesenke 38 des zweiten Regelgliedes 22 ab (siehe 1).
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Es werden nun weitere Details des zweiten Regelgliedes 22 unter zusätzlicher Bezugnahme auf die 4 und 5 erläutert.
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Die 4 zeigt, dass gemäß einer Ausführungsform das zweite Regelglied 22 das Rückschlagventil 30 und den zweiten Thermostaten 32 aufweist.
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Die 5 zeigt, dass das zweite Regelglied 22 im vorliegenden Ausführungsbeispiel je einen Eingang für den ersten Kühlflüssigkeit-Volumenstrom 16 und eine Rückströmung von der Wärmesenke 38 aufweist. Ferner weist das zweite Regelglied 22 im vorliegenden Ausführungsbeispiel je einen zur Wärmesenke 38 und zur mechanischen Pumpe 36 sowie zur elektrischen Pumpe 34 führenden Ausgang sowie das Rückschlagventil 30 und den zweiten Thermostat 32 auf.
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Ferner zeigt die 5, dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Rückschlagventil 30 und ein Deckel des Thermostatraumes zu einem Bauteil zusammengefasst sind. Stromaufwärts des Rückschlagventils 30 ist der Vereinigungspunkt des ersten Kühlflüssigkeit-Volumenstromes 16, des Abstromes des Heizungskreises 40 und des Abstromes der Wärmesenke 38 angeordnet. Von dem Vereinigungspunkt ausgehend kann Kühlflüssigkeit durch das Rückschlagventil 30 in Richtung zu dem zweiten Thermostaten 32 strömen. Der zweite Thermostat 32 kann diese Strömung je nach Kühlflüssigkeitstemperatur abschalten. Dabei wird gleichzeitigt der Rücklauf der Wärmesenke 38 freigegeben.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Rückschlagventil als Kegel ausgebildet, so dass der Strömungswiderstand in Durchlassrichtung kleiner als in Sperrrichtung des Rückschlagventils 30 ist. Das Rückschlagventil 30 ist selbstsperrend und benötigt daher keine zusätzlichen Einrichtungen zum Sperren des Rückschlagventils 30. Das Rückschlagventil 30 kann nur durch einen Fluss in Sperrrichtung verschlossen werden. Abstandselemente am Dichtkörper verhindern ein Schließen in Flussrichtung und entgegen der Schwerkraft. Beim Befüllen der Kühlvorrichtung 12 mit Kühlflüssigkeit ist das Rückschlagventil 30 von Luft umgeben und wird durch die auf das Dichtelement wirkende Schwerkraft geschlossen. Luft kann nach oben, d.h. entgegen der Schwerkraftrichtung, entweichen. Füllt sich die Kühlvorrichtung 12 mit Kühlflüssigkeit schwimmt der Ventilkörper auf und das Rückschlagventil 30 beginnt zu sperren.
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Es wird nun unter zusätzlicher Bezugnahme auf die 6 bis 13 die Arbeitsweise der Kühlvorrichtung 12 von einem Start der Brennkraftmaschine bis zu deren Stopp erläutert. Die 6 bis 13 zeigen verschieden Betriebszustände der Brennkraftmaschine, wobei aus Gründen der besseren Verständlichkeit in den 6 bis 13 nur die Kühlleitungen dargestellt sind, die im jeweiligen Betriebszustand von Kühlflüssigkeit durchströmt werden. Kühlleiten mit stehenden Kühlflüssigkeiten hingegen werden in den 6 bis 13 den jeweiligen Betriebszuständen entsprechend nicht dargestellt.
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In der 6 befindet sich die Brennkraftmaschine in einer frühen Nachstartphase, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Brennkraftmaschine noch kalt ist. Zu diesem Zeitpunkt sind sowohl die elektrische Pumpe 34 als auch die mechanische Pumpe 36 abgeschaltet bzw. inaktiv. Es erfolgt kein Kühlflüssigkeitstransport, weder im ersten Kühlflüssigkeit-Volumenstrom 16, noch im zweiten Kühlflüssigkeit-Volumenstrom 18. Somit können der erste Thermostat 24 und der zweite Thermostat 32 nicht reagieren, d.h. sie sind ebenfalls inaktiv. Auf diese Weise wird in der frühen Nachstartphase ein besonders schnelles Erwärmen der Brennkraftmaschine mangels eines Kühlflüssigkeitsflusses durch den Zylinderkopf 42 und das Zylinderkurbelgehäuse 44 erreicht.
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In der 7 befindet sich die Brennkraftmaschine in einer auf die frühe Nachstartphase folgenden, fortgeschrittenen Nachstartphase. In der fortgeschrittenen Nachstartphase ist die elektrische Pumpe 34 eingeschaltet und fördert nun Kühlflüssigkeit von dem Zylinderkopf 42 durch den Heizungskreis 40 und die mechanische Pumpe 36 zurück zum Zylinderkopf 42. Sowohl der erste Thermostat 24 als auch der zweite Thermostat 32 werden nicht mit Kühlflüssigkeit beaufschlagt (Leitungen sind dementsprechend hier nicht dargestellt). So wird ein lokales Sieden von Kühlflüssigkeit vermieden. Die abgeführte Wärme wird z.B. im Heizungskreis 40 genutzt, um den Kraftfahrzeuginnenraum aufzuheizen.
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In der 8 befindet sich die Brennkraftmaschine in einer auf die fortgeschrittene Nachstartphase folgenden, weiter fortgeschrittenen Nachstartphase. In der weiter fortgeschrittenen Nachstartphase ist zusätzlich die mechanischen Pumpe 36 eingeschaltet und fördert nun Kühlflüssigkeit zum Zylinderkopf 42, die durch das weitere Regelglied 22 geströmt ist. So kann die steigende Wärmeleistung der Brennkraftmaschine durch eine erhöhte Kühlflüssigkeitsströmung abgeführt werden.
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In der 9 befindet sich die Brennkraftmaschine in einer auf die weiter fortgeschrittene Nachstartphase folgenden Pilotphase. In der Pilotphase wurde das Schaltventil 26 angesteuert, so dass ein Pilotstrom 28 freigegeben ist, der ein Ansteuern des ersten Thermostaten 24 bewirken kann.
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In der 10 befindet sich die Brennkraftmaschine nun im den warmgelaufenen Normalbetrieb kennzeichnenden Regelbetrieb. Im Regelbetrieb strömt Kühlflüssigkeit durch den Zylinderkopf 42 und das Zylinderkurbelgehäuse 44. Dabei regelt der erste Thermostat 24 des ersten Regelgliedes 20 die Größe der Kühlflüssigkeitsströmung durch das Zylinderkurbelgehäuse 44, während der zweite Thermostat 32 des zweiten Regelgliedes 22 die Zulauftemperatur der Kühlflüssigkeit zur mechanischen Pumpe 36 regelt. Hierzu verändert der zweite Thermostat 32 den Anteil der Kühlflüssigkeit- Volumenstromvereinigung der den Zylinderkopf 42 und das Zylinderkurbelgehäuse 44 durchströmenden Kühlflüssigkeitsströme, der die Wärmesenke 38 passiert.
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In der 11 befindet sich die Brennkraftmaschine nach ihrem Abschalten in einer Abschaltphase bzw. frühen Nachstartphase. In dieser Phase steht die mechanische Pumpe 36 still, aber die elektrische Pumpe 34 fördert aus dem Zylinderkopf 42 Kühlflüssigkeit zum Heizungskreis 40. So kann zusätzlich Heizleistung bereitgestellt und der Heizkomfort im Fahrzeuginnenraum erhöht werden. Der erste Thermostat 24 und der zweite Thermostat 32 werden nicht mit Kühlflüssigkeit beaufschlagt. Das Rückschlagventil 30 verhindert dabei einen Kurzschluss des Kühlverteilermoduls 14, in dem es eine unerwünschte Kühlflüssigkeitsströmung aus der Brennkraftmaschine durch die mechanischen Pumpe 36 und das zweite Regelglied 22 hindurch in Richtung zu der elektrischen Pumpe 34 unterbindet.
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In der 12 befindet sich die Brennkraftmaschine nach ihrem Abschalten in einer frühen Nachstoppphase der betriebswarmen Brennkraftmaschine. In der frühen Nachstoppphase fördert die elektrische Pumpe 34 Kühlflüssigkeit durch die Wärmesenke 38. Der erste Thermostat 24 und der zweite Thermostat 32 sind ihrer Temperatur entsprechend geöffnet. Auch hier verhindert das Rückschlagventil 30 einen Kurzschluss des Kühlverteilermoduls 14.
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In der 13 befindet sich die Brennkraftmaschine in einem Notkühlmodus. In dem Notkühlmodus wird das Schaltventil 26 so angesteuert, dass der erste Thermostat 24 nicht mehr mit Kühlflüssigkeit beaufschlagt wird, während der Bypass 46 des Regelgliedes 20 geöffnet ist. So wird verhindert, dass es in der frühen Nachstartphase zum einem lokalen Sieden der Kühlflüssigkeit durch das geschlossene erste Thermostat 24 in dem Regelglied 20 kommt, was sonst zu einer unerwünschten Begrenzung der Kühlflüssigkeitsströmung führen würde.
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Somit erlaubt die Kühlvorrichtung 12 durch einen Betrieb in den genannten Betriebszuständen, eine vorgegebene Betriebstemperatur schnell zu erreichen und exakt aufrecht zu erhalten.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Wärmequelle
- 12
- Kühlvorrichtung
- 14
- Kühlflüssigkeitsverteilermodul
- 16
- erster Kühlflüssigkeit-Volumenstrom
- 18
- zweiter Kühlflüssigkeit-Volumenstrom
- 20
- erstes Regelglied
- 22
- zweites Regelglied
- 24
- erster Thermostat
- 26
- Schaltventil
- 28
- Pilotstrom
- 30
- Rückschlagventil
- 32
- zweiter Thermostat
- 34
- elektrische Pumpe
- 36
- mechanische Pumpe
- 38
- Wärmesenke
- 40
- Heizungskreis
- 42
- Zylinderkopf
- 44
- Zylinderkurbelgehäuse
- 46
- Bypass
- 48
- 2/2-Wegeventil
- 50
- 3/2-Wegeventil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19828143 C1 [0005]
- DE 102011114308 A1 [0006]
