DE102018116710B4

DE102018116710B4 - Fluidische ventilanordnung für ein wärmemanagementsystem

Info

Publication number: DE102018116710B4
Application number: DE102018116710.5A
Authority: DE
Inventors: Alan E. BOWLER; Michael Kaczmar
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-07-12
Filing date: 2018-07-10
Publication date: 2023-03-16
Anticipated expiration: 2038-07-11
Also published as: DE102018116710A1; CN109252937A; US10107175B1; CN109252937B

Abstract

Fluidische Ventilanordnung (40), die konfiguriert ist, um einen Fluidstrom in einem Wärmemanagementsystem (20) eines Antriebsstrangsystems zu leiten, wobei das Wärmemanagementsystem (20) einen Fluidkreislauf (22) mit einem ersten Wärmetauscherelement, einem zweiten Wärmetauscherelement, einem dritten Wärmetauscherelement, einem vierten Wärmetauscherelement, einem fünften Wärmetauscherelement, einem sechsten Wärmetauscherelement, einem siebten Wärmetauscherelement und einem fluidischen Pumpelement (30) beinhaltet, wobei die fluidische Ventilanordnung (40) Folgendes umfasst:
ein erstes Drehventil (50) mit einem ersten drehbaren Ventilkörper (58), der in einem ersten ringförmigen Abschnitt (45) eines Gehäuses (42) angeordnet und mit einem ersten Stellglied (53) gekoppelt ist;
ein zweites Drehventil (60) mit einem zweiten drehbaren Ventilkörper (68), der in einem zweiten ringförmigen Abschnitt (46) des Gehäuses (42) angeordnet und mit einem zweiten Stellglied (63) gekoppelt ist;
ein drittes Drehventil (70) mit einem dritten drehbaren Ventilkörper (78), der in einem dritten ringförmigen Abschnitt (47) des Gehäuses (42) angeordnet und mit einem dritten Stellglied (73) gekoppelt ist;
wobei der erste drehbare Ventilkörper (58) ein erstes Ventilelement beinhaltet, das steuerbar angeordnet ist, um den Kühlmittelstrom zu dem fünften Wärmetauscherelement zu regulieren, und ein zweites Ventilelement, das steuerbar angeordnet ist, um den Kühlmittelstrom zum sechsten Wärmetauscherelement zu regulieren;
wobei der zweite drehbare Ventilkörper (68) ein drittes Ventilelement beinhaltet, das steuerbar angeordnet ist, um den Kühlmittelstrom vom ersten Wärmetauscherelement zu regulieren, und ein viertes Ventilelement, das steuerbar angeordnet ist, um den Kühlmittelstrom vom zweiten Wärmetauscherelement zu regulieren;
wobei der dritte drehbare Ventilkörper (78) ein fünftes Ventilelement beinhaltet, das steuerbar angeordnet ist, um den Kühlmittelstrom vom zweiten Drehventil (60) und dem vierten Wärmetauscherelement zum dritten Wärmetauscherelement zu regulieren, und ein sechstes Ventilelement, das steuerbar angeordnet ist, um den Kühlmittelstrom vom zweiten Drehventil (60) und dem vierten Wärmetauscherelement zum siebten Wärmetauscherelement zu regulieren;
wobei die ersten und zweiten Ventilelemente des ersten Drehventils (50) koaxial um eine erste Drehachse (59) verlaufen;
wobei die dritten und vierten Ventilelemente des zweiten Drehventils (60) koaxial um eine zweite Drehachse verlaufen; und wobei die erste Drehachse (59) nicht parallel zur zweiten Drehachse verläuft.

Description

EINLEITUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine fluidische Ventilanordnung, mit der ein Fluidstrom in einem Wärmemanagementsystem eines Antriebsstrangsystems verteilt und gesteuert werden kann. Solch eine Ventilanordnung geht der Art nach im Wesentlichen aus der DE 10 2009 020 187 A1 hervor.
Bezüglich des weitergehenden Standes der Technik sei an dieser Stelle auf die Druckschriften DE 10 2006 055 536 A1 und DE 10 2008 029 706 A1 verwiesen.
KURZDARSTELLUNG
Erfindungsgemäß wird eine fluidische Ventilanordnung vorgestellt, die konfiguriert ist, um den Fluidstrom in einem Wärmemanagementsystem eines Antriebsstrangsystems zu steuern. Das Wärmemanagementsystem beinhaltet einen Fluidmantel für einen Motorblock, einen Fluidmantel für einen Zylinderkopf, einen Kabinenheizkern, einen Fluidmantel für einen Abgaskrümmer, einen Getriebeöl-Wärmetauscher, einen Motoröl-Wärmetauscher, einen Kühler und ein strömungstechnisches Pumpelement. Die fluidische Ventilanordnung beinhaltet ein erstes Drehventil, ein zweites Drehventil und ein drittes Drehventil, die in einem Gehäuse angeordnet sind. Jedes der ersten, zweiten und dritten Drehventile beinhaltet einen drehbaren Ventilkörper, der in einem ringförmigen Abschnitt des Gehäuses angeordnet und mit einem Stellglied gekoppelt ist. Der drehbare Ventilkörper des ersten Drehventils beinhaltet ein erstes Ventilelement, das steuerbar angeordnet ist, um den Kühlmittelstrom zum Getriebeöl-Wärmetauscher zu regeln, und ein zweites Ventilelement, das steuerbar angeordnet ist, um den Kühlmittelstrom zum Motoröl-Wärmetauscher zu regeln. Der drehbare Ventilkörper des zweiten Drehventils beinhaltet ein drittes Ventilelement, das steuerbar angeordnet ist, um den Kühlmittelstrom aus dem Fluidmantel für den Motorblock zu regulieren, und ein viertes Ventilelement, das steuerbar angeordnet ist, um den Kühlmittelstrom aus dem Fluidmantel für den Zylinderkopf zu regulieren. Der drehbare Ventilkörper des dritten Drehventils beinhaltet ein fünftes Ventilelement, das steuerbar angeordnet ist, um den Kühlmittelstrom vom zweiten Drehventil und dem Fluidmantel für den Abgaskrümmer zum Kern der Kabinenheizung zu regeln und ein sechstes Ventilelement, das steuerbar angeordnet ist, um den Kühlmittelstrom vom zweiten Drehventil und dem Fluidmantel für den Abgaskrümmer zum Kühler zu regeln. Die ersten und zweiten Ventilelemente des ersten Drehventils sind koaxial um eine erste Drehachse angeordnet, während die dritten und vierten Ventilelemente des zweiten Drehventils koaxial um eine zweite Drehachse angeordnet sind. Die erste Drehachse verläuft nicht parallel zur zweiten Drehachse.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet den drehbaren Ventilkörper des ersten Drehventils mit einem ersten Ventilelement, das steuerbar angeordnet ist, um den Kühlmittelstrom vom Fluidmantel für den Motorblock zum Getriebeöl-Wärmetauscher zu regeln.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet den drehbaren Ventilkörper des ersten Drehventils mit einem zweiten Ventilelement, das steuerbar angeordnet ist, um den Kühlmittelstrom vom Fluidmantel für den Motorblock zum Motoröl-Wärmetauscher zu regeln.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet den drehbaren Ventilkörper des ersten Drehventils mit einem ersten Ventilelement, das steuerbar angeordnet ist, um den Kühlmittelstrom vom Kühler zum Getriebeöl-Wärmetauscher zu regeln.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet den drehbaren Ventilkörper des ersten Drehventils mit einem ersten Ventilelement, das steuerbar angeordnet ist, um den Kühlmittelstrom vom Kühler zum Motoröl-Wärmetauscher zu regeln.
Ferner wird erfindungsgemäß eine fluidische Ventilanordnung vorgestellt, die sich durch die Merkmale des Anspruchs 1 auszeichnet.
Die genannten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren, gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von einigen der besten Arten und anderen Ausführungsformen zur Ausführung der vorliegenden Lehren, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert sind, unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen deutlich hervor.
Figurenliste
Im Folgenden werden exemplarisch eine oder mehrere Ausführungen mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in welchen gilt:

1 stellt schematisch ein Wärmemanagementsystem für ein Antriebsstrangsystem dar, das aus einem Verbrennungsmotor und einem Getriebe besteht, gemäß der Offenbarung;
2 ist eine geschnittene rechtsseitige Ansicht einer Ausführungsform einer strömungstechnischen Ventilanordnung des Wärmemanagementsystems gemäß der Offenbarung;
3 ist eine geschnittene Draufsicht einer Ausführungsform einer strömungstechnischen Ventilanordnung des Wärmemanagementsystems gemäß der Offenbarung;
4 ist eine lineare Darstellung einer Seitenansicht, die eine 360° Drehung eines drehbaren Ventilkörpers des ersten Drehventils darstellt, der strömungstechnische Bahnen durch diese darstellt, gemäß der Offenbarung;
5 ist eine lineare Darstellung einer Seitenansicht, die eine 360° Drehung eines drehbaren Ventilkörpers des zweiten Drehventils darstellt, der strömungstechnische Bahnen durch diese darstellt, gemäß der Offenbarung; und
6 ist eine lineare Darstellung einer Seitenansicht, die eine 360° Drehung eines drehbaren Ventilkörpers des dritten Drehventils darstellt, der strömungstechnische Bahnen durch diese darstellt, gemäß der Offenbarung.

Es versteht sich, dass die beigefügten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener bevorzugter Merkmale der vorliegenden Offenbarung, wie hierin offenbart, einschließlich beispielsweise spezifischer Dimensionen, Orientierungen, Orte und Formen, darstellen. Details, die zu solchen Merkmalen gehören, werden teilweise durch die bestimmte beabsichtigte Anwendungs- und Verwendungsumgebung ermittelt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, wobei ähnliche Bezugszahlen mit gleichen oder ähnlichen Komponenten in den verschiedenen Figuren übereinstimmen, veranschaulicht 1, in Übereinstimmung mit den hierin offenbarten Ausführungsformen, ein Wärmemanagementsystem 20 für ein Antriebsstrangsystem, das einen Verbrennungsmotor (Motor) 10 und ein Getriebe 19 beinhaltet, das in einem Fahrzeug angeordnet werden kann. Das Fahrzeug kann, ohne darauf eingeschränkt zu sein, eine mobile Plattform in Form eines Nutzfahrzeuges, Industriefahrzeuges, landwirtschaftlichen Fahrzeugs, Personenkraftwagens, Flugzeugs, Wasserfahrzeugs, Zugs, Geländefahrzeugs, einer persönlichen Bewegungsvorrichtung, Roboters und dergleichen beinhalten, um die Zwecke der vorliegenden Offenbarung zu erfüllen.
Der Motor 10 kann eine beliebige Konfiguration des Verbrennungsmotors sein, beispielsweise eine Konfiguration mit Funkenzündung oder eine Konfiguration mit Verbrennungszündung. Der Motor 10 beinhaltet einen Motorblock 12, einen (oder mehrere) Zylinderkopf 14 und einen integrierten Abgaskrümmer 16. Weitere Elemente können in einer Ausführungsform einen Turbolader 17 und ein gekühltes AGR-System 18 beinhalten.
Das Wärmemanagementsystem 20 ist vorteilhaft für die Wärmeübertragung im Motor 10 und im Getriebe 19 konfiguriert, einschließlich der Abfuhr der Verbrennungswärme aus dem Motor 10 und der Übertragung der Verbrennungswärme aus dem Motor 10 in Bereiche, die von zusätzlicher Wärme profitieren können. Das Wärmemanagementsystem 20 beinhaltet einen geschlossenen Fluidkreislauf 22, der sich aus einer strömungstechnischen Pumpe 30, einer strömungstechnischen Ventilanordnung 40 und einer Vielzahl von Wärmetauscherelementen in Form von Wärmequellen und Kühlkörpern zusammensetzt, die über Leitungen fluidisch gekoppelt sind. Die fluidische Ventilanordnung 40 beinhaltet die ersten, zweiten und dritten Drehventile 50, 60 und 70, die zur Regelung des Fluidstromes zwischen den Wärmequellen und den Kühlkörpern angeordnet sind. Die Wärmequellen beinhalten als nicht einschränkende Beispiele einen Motorblock-Fluidmantel 24, einen Zylinderkopf-Fluidmantel 26, einen Abgaskrümmer-Fluidmantel 28. Die Kühlkörper beinhalten als nicht einschränkende Beispiele einen Kabinenheizkern 32, einen Getriebeöl-Wärmetauscher 34, einen Motoröl-Wärmetauscher 36 und einen Fluid-/Luft-Kühler 38. Das Wärmemanagementsystem beinhaltet auch einen oder mehrere Temperatursensoren 35 und einen oder mehrere Drucksensoren 37, die zum Überwachen von Parametern angeordnet sind, die verschiedenen Elementen des Wärmemanagementsystems 20 und des geschlossenen Fluidkreislaufs 22 zugeordnet sind, einschließlich, in Form nicht einschränkender Beispiele, einer Motoreintrittskühlmitteltemperatur, einer Motoraustrittskühlmitteltemperatur, einer Zylinderkopftemperatur, einer Motorblocktemperatur, einer Kühlertemperatur, usw.
Die strömungstechnische Pumpe 30 kann eine elektrisch betriebene strömungstechnische Pumpe mit einer Drehzahl und Fördermenge sein, die unabhängig vom Betrieb des Motors 10 regelbar ist. Alternativ kann die strömungstechnische Pumpe 30 eine mechanisch angetriebene Vorrichtung sein, die vom Motor 10 angetrieben wird. Die strömungstechnische Pumpe 30 beinhaltet in einer Ausführungsform einen Auslass, der parallel zu den Wärmequellen fluidisch gekoppelt ist, d. h. den Motorblock-Fluidmantel 24, den Zylinderkopf-Fluidmantel 26, den Abgaskrümmer-Fluidmantel 28 und einen Einlass zu einem ersten Drehventil 50 der strömungstechnischen Ventilanordnung 40. Die veranschaulichte Anordnung der Elemente des Wärmemanagementsystems 20 ist unbegrenzt, andere Konfigurationen des Wärmemanagementsystems 20 sind im Rahmen der Offenbarung vorgesehen.
Eine Steuerung 15 ist zum Überwachen von Parametern der Temperatursensoren 35, der Drucksensoren 37, der Motor- und Getriebebetriebsparameter und des Steuerbetriebs der strömungstechnischen Pumpe 30 und der strömungstechnischen Ventilanordnung 40 konfiguriert, um den Fluidstrom zu den Wärmequellen und Kühlkörpern des Wärmemanagementsystems 20 darauf basierend zu regeln. Die Regelung des Fluidstroms beinhaltet die Möglichkeit, eine maximale Durchflussmenge zuzulassen oder die Durchflussmenge ganz oder teilweise zu begrenzen und so den Fluidstrom selektiv zu verteilen, um eine Wärmeübertragung zu bewirken. Die Steuerung 15 ist konfiguriert, um den Betrieb der Fluidpumpe 30 und der Stellglieder, welche die ersten, zweiten und dritten Drehventile 50, 60 und 70 der strömungstechnischen Ventilanordnung 40 steuern, zu regeln, um den Fluidstrom durch die verschiedenen Elemente des Wärmemanagementsystems 20 hindurch zu leiten, um die Wärmeübertragung während der Ereignisse im Antriebsstrang zu steuern, die Kaltstart, Aufwärmphase, stationären Betrieb und andere Vorgänge beinhalten können. Der Begriff „Steuerung“ bezieht sich auf eine oder mehrere verschiedene Kombinationen anwendungsspezifischer integrierter Schaltung(en) (ASIC), elektronische(r) Schaltkreis(e), Zentralverarbeitungseinheit(en), z. B. Mikroprozessor(en) und mit diesen verbundene nichtflüchtige Speicherkomponente(n) in Form von Speicher- und Speichervorrichtungen (Lesespeicher, programmierbarer Lesespeicher, Direktzugriff, Festplatte usw.).
2 veranschaulicht eine geschnittene rechtsseitige Ansicht einer Ausführungsform der strömungstechnischen Ventilanordnung 40 des Wärmemanagementsystems 20 und wird hierin mit Bezug auf 3 und mit weiterem Bezug auf 1 beschrieben. Die fluidische Ventilanordnung 40 beinhaltet das erste Drehventil 50, ein zweites Drehventil 60 und ein drittes Drehventil 70, die in einem einheitlichen Gehäuse 42 angeordnet sind. Die fluidische Ventilanordnung 40 kann an einer geeigneten Stelle auf dem Motorblock 12 montiert werden. Hinsichtlich einer Strömungsrichtung von der Fluidpumpe 30 ist das zweite Drehventil 60 vor dem dritten Drehventil 70 angeordnet, das dem ersten Drehventil 50 vorgeschaltet ist.
Das einheitliche Gehäuse 42 ist eine einzelne Vorrichtung, die mit einem ersten Ringabschnitt 45, einem zweiten Ringabschnitt 46 und einem dritten Ringabschnitt 47 konfiguriert ist. Das einheitliche Gehäuse 42 kann auf den Motorblock 12 montiert werden. Jedes der ersten, zweiten und dritten Drehventile 50, 60 und 70 beinhaltet jeweils einen drehbaren Ventilkörper, der im ersten, zweiten und dritten Ringabschnitt 45, 46 und 47 angeordnet ist und mit einem entsprechenden Stellglied gekoppelt ist. Weitere Elemente, wie z. B. Fluiddichtungen, Lager und dergleichen können beigefügt sein, werden jedoch nicht beschrieben.
Das erste Drehventil 50 beinhaltet einen drehbaren Ventilkörper 58, der ein erstes scheibenförmiges Ventilelement in Form eines Getriebeölventils 51 und ein zweites scheibenförmiges Ventilelement in Form eines Motorölventils 52 beinhaltet. Der drehbare Ventilkörper 58 einschließlich des Getriebeölventils 51 und des Motorölventils 52 sind im ersten Ringabschnitt 45 des dem ersten Drehventil 50 zugeordneten einheitlichen Gehäuses 42 angeordnet. Das Getriebeölventil 51 und das Motorölventil 52 des ersten Drehventils 50 sind so konfiguriert, dass sie koaxial um eine erste Drehachse 59 verlaufen. Ein Fluideinlass 54 ist mit dem ersten Ringabschnitt 45 des einheitlichen Gehäuses 42, der dem ersten Drehventil 50 zugeordnet ist, über eine Leitung zur Fluidpumpe 30 strömungstechnisch gekoppelt. Ein erster Fluidauslass 55 ist dem Getriebeölventil 51 zugeordnet und koppelt den ersten Ringabschnitt 45 des einheitlichen Gehäuses 42 strömungstechnisch an den Getriebeöl-Wärmetauscher 34. Ein zweiter Fluidauslass 56 ist dem Motorölventil 52 zugeordnet und koppelt den ersten Ringabschnitt 45 des einheitlichen Gehäuses 42 strömungstechnisch an den Motoröl-Wärmetauscher 36. Das erste Drehventil 50 ist mit einem ersten Drehstellglied 53 gekoppelt, das mit der Steuerung 15 in Wirkverbindung steht, sodass die Steuerung 15 eine Drehposition des ersten Drehstellglieds 53 und damit eine Drehposition des drehbaren Ventilkörpers 58 steuern kann. Damit ist das Getriebeölventil 51 steuerbar angeordnet, um den Kühlmittelstrom zum Getriebeöl-Wärmetauscher 34 zu regeln, und das Motorölventil 52 ist steuerbar angeordnet, um den Kühlmittelstrom zum Motoröl-Wärmetauscher 36 zu regeln. Das erste Drehstellglied 53 kann konfiguriert werden, um den drehbaren Ventilkörper 58 zu drehen, wodurch der Fluidstrom durch das Getriebeölventil 51 und das Motorölventil 52 gemeinsam in einer Ausführungsform gesteuert wird. Alternativ kann das erste Drehstellglied 53 konfiguriert werden, um den drehbaren Ventilkörper 58 zu drehen, wodurch der Durchfluss durch das Getriebeölventil 51 unabhängig vom Durchfluss durch das Motorölventil 52 gesteuert wird.
Das zweite Drehventil 60 beinhaltet einen drehbaren Ventilkörper 68 mit einem dritten scheibenförmigen Ventilelement in Form eines Motorblockventils 61 und einem vierten scheibenförmigen Ventilelement in Form eines Zylinderkopfventils 62. Der drehbare Ventilkörper 68 einschließlich des Motorblockventils 61 und des Zylinderkopfventils 62 sind im zweiten Ringabschnitt 46 des dem zweiten Drehventil 60 zugeordneten einheitlichen Gehäuses 42 angeordnet. Ein Motorblock-Fluideinlass 64 ist über eine Leitung zum Motorblockventil 61 mit dem zweiten Ringabschnitt 46 des dem zweiten Drehventil 60 zugeordneten einheitlichen Gehäuses 42 und ein Zylinderkopfeinlass 65 über eine Leitung zum Zylinderkopfventil 62 strömungstechnisch gekoppelt. Ein Fluidauslass 66 koppelt den zweiten Ringabschnitt 46 des einheitlichen Gehäuses 42, der dem zweiten Drehventil 60 zugeordnet ist, mit einem ersten Fluideinlass 74 des dritten Drehventils 70. Ein zweiter Fluidauslass 66 ist dem Motorölventil 52 zugeordnet und koppelt den zweiten Ringabschnitt 46 des einheitlichen Gehäuses 42, der dem zweiten Drehventil 60 zugeordnet ist, strömungstechnisch an den Motorölwärmetauscher 36. Das zweite Drehventil 60 ist mit einem zweiten Drehstellglied 63 gekoppelt, das mit der Steuerung 15 in Wirkverbindung steht, sodass die Steuerung 15 eine Drehposition des zweiten Drehstellglieds 63 und damit eine Drehposition des zweiten drehbaren Ventilkörpers 68 steuern kann. Somit ist das Motorblockventil 61 zur Regelung des Kühlmittelstroms aus dem Fluidmantel 24 für den Motorblock 12 steuerbar angeordnet und das Zylinderkopfventil 62 ist zur Regelung des Kühlmittelstroms aus dem Fluidmantel 26 für den Zylinderkopf 14 steuerbar angeordnet. Das zweite Drehstellglied 63 kann konfiguriert werden, um den drehbaren Ventilkörper 68 zu drehen, wodurch der Fluidstrom durch das Motorblockventil 61 und das Zylinderkopfventil 62 gemeinsam in einer Ausführungsform gesteuert wird. Alternativ kann das zweite Drehstellglied 63 konfiguriert werden, um den drehbaren Ventilkörper 68 zu drehen, wodurch der Durchfluss durch das Motorblockventil 61 unabhängig vom Durchfluss durch das Zylinderkopfventil 62 gesteuert wird.
Das dritte Drehventil 70 beinhaltet einen drehbaren Ventilkörper 78, der ein erstes scheibenförmiges Ventilelement in Form eines Heizkernventils 71 und ein zweites scheibenförmiges Ventilelement in Form eines Kühlerventils 72 beinhaltet. Der drehbare Ventilkörper 78 einschließlich des Heizkernventils 71 und des Kühlerventils 72 sind innerhalb des dritten Ringabschnitts 47 des dem dritten Drehventil 70 zugeordneten einheitlichen Gehäuses 42 angeordnet und konfiguriert, um koaxial um eine zweite Drehachse 79 zu verlaufen. Der erste Fluideinlass 74 ist über eine Leitung zum Fluidauslass 66 des zweiten Drehventils 60 mit dem dritten Ringabschnitt 47 des einheitlichen Gehäuses 42 und ein zweiter Fluideinlass 75 ist über eine Leitung zum Abgaskrümmermantel 28 mit dem dritten Ringabschnitt 47 des einheitlichen Gehäuses 42 strömungstechnisch gekoppelt. Ein erster Fluidauslass 76 koppelt den dritten Ringabschnitt 47 des einheitlichen Gehäuses 42 strömungstechnisch an den Kabinenheizkern 32, ein zweiter Fluidauslass 77 koppelt den dritten Ringabschnitt 47 des einheitlichen Gehäuses 42 strömungstechnisch an den Kühler 38. Das dritte Drehventil 70 ist mit einem dritten Drehstellglied 73 gekoppelt, das mit der Steuerung 15 in Wirkverbindung steht, sodass die Steuerung 15 eine Drehposition des dritten Drehstellglieds 73 und damit eine Drehposition des dritten drehbaren Ventilkörpers 78 steuern kann. Somit ist das Heizkernventil 71 steuerbar angeordnet, um den Kühlmittelstrom vom zweiten Drehventil 60 und dem Fluidmantel 28 für den Abgaskrümmer 16 zum Kabinenheizkern 32 zu regeln, und das Kühlerventil 72 ist steuerbar angeordnet, um den Kühlmittelstrom vom zweiten Drehventil 60 und dem Fluidmantel 28 für den Abgaskrümmer 16 zum Kühler 38 zu regeln.
Das dritte Drehstellglied 73 kann konfiguriert werden, um den drehbaren Ventilkörper 78 zu drehen, wodurch der Durchfluss durch das Heizkernventil 71 und das Kühlerventil 72 gemeinsam in einer Ausführungsform gesteuert wird. Alternativ kann das dritte Drehstellglied 73 konfiguriert werden, um den drehbaren Ventilkörper 78 zu drehen, wodurch der Durchfluss durch das Heizkernventil 71 unabhängig vom Durchfluss durch das Kühlerventil 72 gesteuert wird.
Die 4, 5 und 6 werden jeweils unter fortlaufender Bezugnahme auf die mit Bezug auf 1, 2 und 3 beschriebenen Ausführungsformen beschrieben.
4 ist eine lineare Darstellung 400 einer Seitenansicht, die eine 360° Drehung des drehbaren Ventilkörpers 58 des ersten Drehventils 50 darstellt, einschließlich des scheibenförmigen Getriebeölventils 51, das zur Regelung des Kühlmittelstroms zum Getriebeölwärmetauscher 34 und des scheibenförmigen Motorölventils 52, das zur Regelung des Kühlmittelstroms zum Motorölwärmetauscher 36 angeordnet ist. Die horizontale Achse 405 repräsentiert Rotationsgrade, die 360° Rotationsgrade oder alternativ ein Teil der 360° Rotationsgrade sein können. Fluidische Einlässe zum drehbaren Ventilkörper 58 beinhalten einen ersten Einlass 430 zum Getriebeölventil 51, das Kühlmittel zuführt, das vom Motorblock-Fluidmantel 24 abgegeben wird, und einen zweiten Einlass 435, der Kühlmittel zuführt, das direkt von der Pumpe 30 abgegeben wird. Fluidische Einlässe zum drehbaren Ventilkörper 58 beinhalten auch einen ersten Einlass 440 zum Motorölventil 52, das Kühlmittel zuführt, das vom Motorblock-Fluidmantel 24 abgegeben wird, und einen zweiten Einlass 445, der Kühlmittel zuführt, das direkt von der Pumpe 30 abgegeben wird. Weitere Elemente sind die Nulldurchflussabschnitte 410 und 420 sowie ein Diagnose-Totbandabschnitt 450. Diese Konfiguration ermöglicht eine kontrollierte Strömung des Kühlmittels, um Wärme an den Getriebeöl-Wärmetauscher 34 zu übertragen oder von diesem wegzuleiten, je nach Drehposition des Getriebeölventils 51. Diese Konfiguration ermöglicht eine kontrollierte Strömung des Kühlmittels, um Wärme an den Motoröl-Wärmetauscher 36 zu übertragen oder von diesem wegzuleiten, je nach Drehposition des Getriebeölventils 51.
5 ist eine lineare Darstellung 500 einer Seitenansicht, die eine 360° Drehung des drehbaren Ventilkörpers 68 des zweiten Drehventils 60 darstellt, einschließlich des scheibenförmigen Motorblockventils 61, das angeordnet ist, um den Kühlmittelstrom vom Motorblock-Fluidmantel 24 zu einem ersten Einlass 530 zum dritten Drehventil 70 zu regeln, und des scheibenförmigen Zylinderkopfventils 62, das angeordnet ist, um den Kühlmittelstrom vom Zylinderkopf-Fluidmantel 26 zu den zweiten und dritten Einlässen 540, 545, respektive zum dritten Drehventil 70, zu regeln. Die horizontale Achse 505 repräsentiert Rotationsgrade, die 360° Rotationsgrade oder alternativ ein Teil der 360° Rotationsgrade sein können. Fluideinlässe zum drehbaren Ventilkörper 68 beinhalten den Fluidstrom aus dem Motorblock-Fluidmantel 24 und dem Zylinderkopf-Fluidmantel 26. Weitere Elemente beinhalten Nulldurchflussabschnitte 510 und 520 sowie einen Diagnose-Totbandabschnitt 550. Diese Konfiguration ermöglicht einen geregelten Kühlmittelstrom aus dem Motorblock-Fluidmantel 24 und dem Zylinderkopf-Fluidmantel 26.
6 ist eine lineare Darstellung 600 einer Seitenansicht, die eine 360° Drehung des drehbaren Ventilkörpers 78 des dritten Drehventils 70 darstellt, einschließlich des scheibenförmigen Heizkernventils 71, das zur Regelung des Kühlmittelstroms zum Heizkern 32 und des scheibenförmigen Kühlerventils 72, das zur Regelung des Kühlmittelstroms zum Kühler 38 angeordnet ist. Die horizontale Achse 605 repräsentiert Rotationsgrade, die 360° Rotationsgrade oder alternativ ein Teil der 360° Rotationsgrade sein können. Fluideinlässe zum drehbaren Ventilkörper 78 beinhalten den Durchfluss vom integrierten Abgaskrümmer-Fluidmantel 28 und den geregelten Kühlmittelstrom vom Motorblock-Fluidmantel 24 vom ersten Einlass 530 zum dritten Drehventil 70 und den Kühlmittelstrom vom Zylinderkopf-Fluidmantel 26 vom zweiten und dritten Einlass 540 und 545, respektive zum dritten Drehventil 70. Der Fluidauslass vom Heizkernventil 71 beinhaltet einen ersten Auslass 630 und einen zweiten Auslass 635 zur Regelung des Durchflusses zum Heizkern 32. Der Fluidauslass des Kühlerventils 72 beinhaltet einen ersten Auslass 640 zur Regelung des Durchflusses zum Kühler 38. Weitere Elemente beinhalten Nulldurchflussabschnitte 610 und 620 sowie einen Diagnose-Totbandabschnitt 650. Diese Konfiguration ermöglicht einen geregelten Kühlmittelstrom zur Wärmeübertragung zum Heizkern 32 und zum Kühler 38.
Die hierin beschriebenen Konzepte beinhalten Ausführungsformen der strömungstechnischen Ventilanordnung 40 des Wärmemanagementsystems 20, die durch den Einsatz von Ventilelementen mit nicht-parallelen Drehachsen eine einheitliche Vorrichtung mit mehreren Kühlmittelstromregelungsfunktionen vorsehen, die in einen kompakten Verpackungsraum passt. Das Verpacken der Ventilelemente mit nicht-parallelen Drehachsen kann die Länge der strömungstechnischen Ventilbaugruppe 40 durch Ausrichten der verschiedenen Ventilstellglieder, die den verschiedenen Drehventilen zugeordnet sind, in verschiedenen Ebenen minimieren. Diese Anordnung ermöglicht auch eine reduzierte Teileanzahl im Vergleich zu den derzeit verfügbaren Durchflussregelventilen.

Claims

Fluidische Ventilanordnung (40), die konfiguriert ist, um einen Fluidstrom in einem Wärmemanagementsystem (20) eines Antriebsstrangsystems zu leiten, wobei das Wärmemanagementsystem (20) einen Fluidkreislauf (22) mit einem ersten Wärmetauscherelement, einem zweiten Wärmetauscherelement, einem dritten Wärmetauscherelement, einem vierten Wärmetauscherelement, einem fünften Wärmetauscherelement, einem sechsten Wärmetauscherelement, einem siebten Wärmetauscherelement und einem fluidischen Pumpelement (30) beinhaltet, wobei die fluidische Ventilanordnung (40) Folgendes umfasst: ein erstes Drehventil (50) mit einem ersten drehbaren Ventilkörper (58), der in einem ersten ringförmigen Abschnitt (45) eines Gehäuses (42) angeordnet und mit einem ersten Stellglied (53) gekoppelt ist; ein zweites Drehventil (60) mit einem zweiten drehbaren Ventilkörper (68), der in einem zweiten ringförmigen Abschnitt (46) des Gehäuses (42) angeordnet und mit einem zweiten Stellglied (63) gekoppelt ist; ein drittes Drehventil (70) mit einem dritten drehbaren Ventilkörper (78), der in einem dritten ringförmigen Abschnitt (47) des Gehäuses (42) angeordnet und mit einem dritten Stellglied (73) gekoppelt ist; wobei der erste drehbare Ventilkörper (58) ein erstes Ventilelement beinhaltet, das steuerbar angeordnet ist, um den Kühlmittelstrom zu dem fünften Wärmetauscherelement zu regulieren, und ein zweites Ventilelement, das steuerbar angeordnet ist, um den Kühlmittelstrom zum sechsten Wärmetauscherelement zu regulieren; wobei der zweite drehbare Ventilkörper (68) ein drittes Ventilelement beinhaltet, das steuerbar angeordnet ist, um den Kühlmittelstrom vom ersten Wärmetauscherelement zu regulieren, und ein viertes Ventilelement, das steuerbar angeordnet ist, um den Kühlmittelstrom vom zweiten Wärmetauscherelement zu regulieren; wobei der dritte drehbare Ventilkörper (78) ein fünftes Ventilelement beinhaltet, das steuerbar angeordnet ist, um den Kühlmittelstrom vom zweiten Drehventil (60) und dem vierten Wärmetauscherelement zum dritten Wärmetauscherelement zu regulieren, und ein sechstes Ventilelement, das steuerbar angeordnet ist, um den Kühlmittelstrom vom zweiten Drehventil (60) und dem vierten Wärmetauscherelement zum siebten Wärmetauscherelement zu regulieren; wobei die ersten und zweiten Ventilelemente des ersten Drehventils (50) koaxial um eine erste Drehachse (59) verlaufen; wobei die dritten und vierten Ventilelemente des zweiten Drehventils (60) koaxial um eine zweite Drehachse verlaufen; und wobei die erste Drehachse (59) nicht parallel zur zweiten Drehachse verläuft.
Fluidische Ventilanordnung (40) nach Anspruch 1, wobei die erste Drehachse (59) orthogonal zur zweiten Drehachse verläuft.
Fluidische Ventilanordnung (40), die konfiguriert ist, um einen Fluidstrom in einem Wärmemanagementsystem (20) eines Antriebsstrangsystems zu leiten, wobei das Wärmemanagementsystem (20) einen Fluidkreislauf (22) beinhaltet, der einen Fluidmantel (24) für einen Motorblock (12), einen Fluidmantel (26) für einen Zylinderkopf (14), einen Kabinenheizkern (32), einen Fluidmantel (28) für einen Abgaskrümmer (16), einen Getriebeöl-Wärmetauscher (34), einen Motoröl-Wärmetauscher (36), einen Kühler (38) und ein fluidisches Pumpelement (30) beinhaltet, wobei die fluidische Ventilanordnung (40) Folgendes umfasst: ein erstes Drehventil (50), ein zweites Drehventil (60) und ein drittes Drehventil (70), die in einem Gehäuse (42) angeordnet sind, wobei jedes der ersten, zweiten und dritten Drehventile (50, 60, 70) einen jeweiligen drehbaren Ventilkörper (58, 68, 78) aufweist, der in einem jeweiligen ringförmigen (45, 46, 47) Abschnitt des Gehäuses (42) angeordnet und mit einem Stellglied (53, 63, 73) gekoppelt ist; wobei der drehbare Ventilkörper (58) des ersten Drehventils (50) ein erstes Ventilelement beinhaltet, das steuerbar angeordnet ist, um den Kühlmittelstrom zum Getriebeöl-Wärmetauscher (34) zu regulieren, und ein zweites Ventilelement, das steuerbar angeordnet ist, um den Kühlmittelstrom zum Motoröl-Wärmetauscher (36) zu regulieren; wobei der drehbare Ventilkörper (68) des zweiten Drehventils (60) ein drittes Ventilelement beinhaltet, das steuerbar angeordnet ist, um den Kühlmittelstrom aus dem Fluidmantel (24) für den Motorblock (12) zu regulieren, und ein viertes Ventilelement, das steuerbar angeordnet ist, um den Kühlmittelstrom aus dem Fluidmantel (26) für den Zylinderkopf (14) zu regulieren; wobei der drehbare Ventilkörper (78) des dritten Drehventils (70) ein fünftes Ventilelement beinhaltet, das steuerbar angeordnet ist, um den Kühlmittelstrom vom zweiten Drehventil (60) und dem Fluidmantel (28) für den Abgaskrümmer (16) zum Kabinenheizkern (32) zu regulieren, und ein sechstes Ventilelement, das steuerbar angeordnet ist, um den Kühlmittelstrom vom zweiten Drehventil (60) und dem Fluidmantel (28) für den Abgaskrümmer (16) zum Kühler (38) zu regulieren; wobei die ersten und zweiten Ventilelemente des ersten Drehventils (50) koaxial um eine erste Drehachse (59) verlaufen; wobei die dritten und vierten Ventilelemente des zweiten Drehventils (60) koaxial um eine zweite Drehachse verlaufen; und wobei die erste Drehachse (59) nicht parallel zur zweiten Drehachse verläuft.
Fluidische Ventilanordnung (40) nach Anspruch 3, wobei die erste Drehachse (59) orthogonal zur zweiten Drehachse verläuft.
Fluidische Ventilanordnung (40) nach Anspruch 3, wobei der drehbare Ventilkörper (58) des ersten Drehventils (50) einschließlich des ersten Ventilelements steuerbar angeordnet ist, um den Kühlmittelstrom vom Fluidmantel (24) für den Motorblock (12) zum Getriebeöl-Wärmetauscher (34) zu regulieren.