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Die Erfindung betrifft ein Steuerventil, insbesondere zum Steuern eines Kühlmittelkreislaufs für einen Ladeluftkühler, eine Kühlradiatoranordnung mit dem Steuerventil, eine Anordnung einer Brennkraftmaschine mit der Kühlradiatoranordnung und ein Verfahren zum Steuern eines Flüssigkeitsstroms in der Anordnung.
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Brennkraftmaschinensysteme werden häufig mit einem Turbolader ausgerüstet, um die Effizienz der Brennkraftmaschine zu steigern. Zur weiteren Effizienzsteigerung wird die durch einen Kompressor des Turboladers verdichtete Ladeluft in der Regel gekühlt, da durch die Verdichtung erwärmte Ladeluft ein größeres Volumen benötigt und damit eine geringere Dichte aufweist als gekühlte Luft. In diesem Zusammenhang sind Ladeluftkühlsysteme bekannt, die die Ladeluft ohne zusätzliches Kühlsystem direkt an der Fahrzeugfront kühlen, zum Beispiel mittels eines Luft/Luft-Wärmetauschers. Alternativ oder zusätzlich dazu werden häufig mit einem Kühlmittelkreislauf verbundene Ladeluftkühler verwendet. Der Kühlmittelkreislauf wird auch als Niedrigtemperatur-Kühlmittelkreislauf bezeichnet.
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Der Niedrigtemperatur-Kühlmittelkreislauf ist üblicherweise als separates Kühlsystem ausgestaltet und nicht mit dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf verbunden. Beide Kreisläufe sind in der Regel mit einzelnen Wärmetauschern und separaten Wasserpumpen ausgestattet. In manchen Fällen wird ein gemeinsames Ausgleichsgefäß verwendet. Die einzelnen Kühlmittelpumpen müssen in der Regel separat gesteuert werden um die gewünschte Funktionalität unter verschiedenen Betriebsbedingungen zu erreichen. Beispiele für entsprechende Kühlmittelkreisläufe sind in den Dokumenten
US 2012/0018127 A1 und
US 9,709,065 B2 offenbart.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein vorteilhaftes Steuerventil zur Verfügung zu stellen. Weiterhin ist es eine Aufgabe, die beschriebenen Kühlmittelkreisläufe weiter zu verbessern, insbesondere im Hinblick auf Nachteile, die sich aus der Separierung des Niedrigtemperatur-Kühlmittelkreislaufs und des Hochtemperatur-Kühlmittelkreislaufs ergeben, beispielsweise im Hinblick auf Kosten, Gewicht und Stauraum.
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Die genannte Aufgabe wird durch ein Steuerventil gemäß Patentanspruch 1, eine Kühlradiatoranordnung gemäß Patentanspruch 6, eine Anordnung einer Brennkraftmaschine gemäß Patentanspruch 8, ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Anordnung gemäß Patentanspruch 9 und ein Kraftfahrzeug gemäß Patentanspruch 10 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
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Das erfindungsgemäße Steuerventil ist zum Steuern der Strömung eines ersten fluiden Mediums ausgelegt. Es umfasst ein Gehäuse, welches einen Strömungskanal für das fluide Medium mit einem Einlass und einem Auslass umfasst. Das Steuerventil umfasst zudem einen Verschluss zum mindestens teilweisen Öffnen und Schließen des Strömungskanals. Darüber hinaus umfasst das Steuerventil einen Zugang für mindestens ein zweites fluides Medium, wobei der Verschluss dazu ausgelegt ist, durch Druck des zweiten fluiden Mediums in dem Strömungskanal für das erste fluide Medium bewegt zu werden, und ein Thermostat mit einer strömungstechnischen Verbindung zu dem Strömungskanal für das erste fluide Medium. Das Thermostat ist zwischen dem Verschluss und dem Auslass angeordnet. Das Steuerventil umfasst eine erste Feder, die zwischen dem Verschluss und dem Thermostat angeordnet ist. Weiterhin umfasst das Steuerventil eine zweite Feder, die zwischen dem Thermostat und dem Auslass angeordnet ist und die erste Feder in einer Anschlagposition hält. Der Verschluss kann durch den Druck des zweiten fluiden Mediums gegen den Druck der ersten Feder bewegt werden. Das Thermostat ist dazu ausgelegt, die Öffnungskennlinie des Verschlusses zu steuern, so dass der Verschluss den Strömungskanal des ersten fluiden Mediums in einem ersten Arbeitszustand verschließt und in einem zweiten Arbeitszustand zumindest teilweise öffnet. Dabei kann die zweite Feder zusammengedrückt bzw. komprimiert werden, wobei die Position des Anschlags und dabei die Vorspannung der ersten Feder gesteuert werden kann.
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Das erfindungsgemäße Steuerventil hat den Vorteil, dass es gleichzeitig durch den Druck des ersten fluiden Mediums, durch den Druck des zweiten fluiden Mediums und durch die Temperatur des ersten fluiden Mediums gesteuert wird. Vorzugsweise ist das erste fluide Medium ein Kühlmittel eines Hochtemperatur-Kühlmittelkreislaufs für einen Ladeluftkühler für eine Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs. Vorteilhafterweise weist der Zugang für das zweite fluide Medium eine strömungstechnische Verbindung zu einem Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine auf. Das hat den Vorteil, dass das Steuerventil über den Ladedruck gesteuert werden kann.
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In einer weiteren Variante ist das Steuerventil dazu ausgelegt, die Temperatur des ersten fluiden Mediums durch das Thermostat zu erfassen. Dabei kann der Verschluss so ausgestaltet sein, dass in dem ersten Arbeitszustand, also in dem geschlossenen Zustand, der Einlass strömungstechnisch mit dem Thermostat verbunden ist, so dass ein Anteil des ersten fluiden Mediums zu dem Thermostat strömen kann. Dies kann zum Beispiel dadurch realisiert sein, dass eine Leckströmungsöffnung vorgesehen ist. Alternativ dazu kann ein Bypass-Strömungskanal vorgesehen sein. Die Möglichkeit des Erfassens der Temperatur des ersten fluiden Mediums durch das Thermostat hat den Vorteil, dass das Steuerventil in Abhängigkeit von der Temperatur des ersten fluiden Mediums, also beispielsweise des Kühlmittels, gesteuert werden kann.
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Die erfindungsgemäße Kühlradiatoranordnung umfasst einen Einlass und einen Auslass, einen stromabwärts des Einlasses angeordneten Hochtemperatur-Kühlradiator, einen stromabwärts des Hochtemperatur-Kühlradiators angeordneten Niedrigtemperatur-Kühlradiator und einen stromabwärts des Niedrigtemperatur-Kühlradiators angeordneten Auslass. Weiterhin umfasst der Hochtemperatur-Kühlradiator einen Auslass und der Niedrigtemperatur-Kühlradiator einen Einlass. Der Auslass des Hochtemperatur-Kühlradiators ist über einen Strömungskanal mit dem Einlass des Niedrigtemperatur-Kühlradiators strömungstechnisch verbunden. Dabei ist in dem Strömungskanal ein erfindungsgemäßes Steuerventil angeordnet.
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Bei der erfindungsgemäßen Kühlradiator-Anordnung ist also mit anderen Worten der Auslass des Hochtemperatur-Kühlradiators unmittelbar mit dem Einlass des Niedrigtemperatur-Kühlradiators verbunden. Damit ist auch der Niedrigtemperatur-Kühlkreislauf mit dem Hochtemperatur-Kühlkreislauf verbunden und es kann für den Kühlkreislauf eine gemeinsame Kühlmittelpumpe, beispielsweise Wasserpumpe, verwendet werden. Auf diese Weise werden Kosten, Gewicht und Stauraum eingespart.
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In einer Variante ist der Niedrigtemperatur-Kühlradiator in den Hochtemperatur-Kühlradiator integriert, beispielsweise in Form eines Niedrigtemperatur-Kühlradiatorelements. Dadurch wird eine kompakte Bauweise erreicht.
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Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Steuerventils kann der Kühlmittelstrom in dem Niedrigtemperatur-Kühlmittelkreislauf automatisch gesteuert werden, insbesondere in Abhängigkeit vom Ladedruck, von der Temperatur des Kühlmittels und dem Druck des Kühlmittels. Typischerweise wird im Falle von höheren Motorlasten und Betriebszuständen mit hohen Drehzahlen eine stärkere Kühlung der Ladeluft benötigt. Dies wird über die Steuerung des Ventils in Abhängigkeit vom Ladedruck gewährleistet. Durch die gleichzeitige Steuerung des Ventils in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmittels über das Thermostat wird auch automatisch die Durchflussrate zu dem Niedrigtemperatur-Kühlradiator in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur gesteuert. Insgesamt wird also keine zusätzliche Kühlmittelpumpe für den Niedrigtemperatur-Kühlmittelkreislauf benötigt. Gleichzeitig steht durch die vorliegende Erfindung eine einfache und robuste Steuerung des Niedrigtemperatur-Kreislaufs zur Ladeluftkühlung zur Verfügung. Zudem wird die Komplexität des Kühlsystems verringert und damit auch dessen Störanfälligkeit.
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Die erfindungsgemäße Anordnung einer Brennkraftmaschine mit einem Ladeluftkühler in einem Ansaugtrakt, der mit einem Kühlmittelkreislauf verbunden ist, wobei der Kühlmittelkreislauf einen Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf und einen Niedrigtemperatur-Kühlmittelkreislauf umfasst, bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine, die mit dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf verbunden ist. Der Ansaugtrakt ist mit dem Niedrigtemperatur-Kühlmittelkreislauf verbunden. Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst eine erfindungsgemäße Kühlradiatoranordnung, wobei der Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf mit dem Einlass der Kühlradiatoranordnung verbunden ist und der Niedrigtemperaturmittel-Kreislauf mit dem Auslass der Kühlradiatoranordnung verbunden ist. Die erfindungsgemäße Anordnung hat die oben bereits genannten Merkmale und Vorteile.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Anordnung umfasst folgende Schritte: Es wird eine Brennkraftmaschine betrieben, wobei das Steuerventil geschlossen ist und die Temperatur des Kühlmittels durch das Thermostat erfasst wird. Durch den Druck der Ansaugluft wird der Verschluss mindestens teilweise geöffnet, wenn ein bestimmter Schwellenwert des Drucks der Ansaugluft überschritten wird. Zusätzlich oder alternativ dazu wird der Verschluss durch den Druck des Kühlmittels mindestens teilweise geöffnet, wenn ein bestimmter Schwellenwert des Drucks des Kühlmittels überschritten wird. Zusätzlich oder alternativ dazu wird die Öffnungskennlinie des Verschlusses durch die Wirkung des Thermostats verändert, wenn ein bestimmter Schwellenwert der Temperatur des Kühlmittels überschritten wird. Das erfindungsgemäße Verfahren hat die oben bereits genannten Vorteile. Es ermöglicht insbesondere eine situationsangepasste und flexible Steuerung des Kühlm ittelkreislaufs.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst eine oben beschriebene erfindungsgemäße Anordnung einer Brennkraftmaschine mit einem Ladeluftkühler in einem Ansaugtrakt, der mit einem Kühlmittelkreislauf verbunden ist. Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug kann es sich um einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen, einen Bus, einen Kleinbus oder ein Motorrad handeln. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug hat die oben bereits genannten Merkmale und Vorteile.
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Die Figuren zeigen:
- 1 zeigt schematisch eine Anordnung eines Ladeluftkühler-Kühlsystems gemäß dem Stand der Technik.
- 2 zeigt schematisch eine erste Variante einer erfindungsgemäßen Anordnung einer Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Kühlradiatoranordnung.
- 3 zeigt schematisch eine zweite Variante einer erfindungsgemäßen Anordnung einer Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Kühlradiatoranordnung.
- 4 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Steuerventil 57 in einer geschnittenen Ansicht in einem ersten Arbeitszustand.
- 5 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Steuerventil 57 in einer geschnittenen Ansicht in einem zweiten Arbeitszustand.
- 6 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Steuerventil 57 in einer geschnittenen Ansicht in einem ersten Arbeitszustand in einer weiteren Variante.
- 7 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Steuerventil 57 in einer geschnittenen Ansicht in einem zweiten Arbeitszustand in einer weiteren Variante.
- 8 zeigt schematisch die Ventilstellung bzw. den Arbeitszustand des Steuerventils in Abhängigkeit von der Druckdifferenz in Form eines Diagramms.
- 9 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug.
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In 1 ist eine herkömmliche Anordnung 1 einer Brennkraftmaschine 2 mit einem Ansaugtrakt 3 dargestellt, der zur Zuführung von Ladeluft zur Brennkraftmaschine 2 vorgesehen ist. Im Ansaugtrakt 3 ist stromabwärts eines Kompressors 4, der Teil eines Turboladers ist, ein Kühler 5 zum Kühlen der Ladeluft angeordnet. Der Ladeluftkühler 5 ist mit einem ersten Kühlmittelkreislauf 6 verbunden, der auch als Niedrigtemperatur-Kühlmittelkreislauf 6 bezeichnet wird. Im Niedrigtemperatur-Kühlmittelkreislauf 6 sind eine elektrische Pumpe 7, ein erster Kühlradiator 8 zum Kühlen des Kühlmittels und ein erster Temperatursensor 9 angeordnet. Als Kühlmittel wird zum Beispiel ein Wasser-Glykol-Gemisch verwendet. Der Niedrigtemperatur-Kühlmittelkreislauf 6 ist über eine erste Ausgleichsleitung 61, in der ein Durchflussbegrenzer 62 angeordnet ist, und eine erste Zuleitung 63 mit einem Ausgleichsbehälter 10 verbunden.
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Vom Ladeluftkühler 5 wird die Ladeluft weiter zum Zylinderkopf 21 der Brennkraftmaschine 2 geleitet. Der Zylinderkopf 21 ist mit dem Zylinder 22 verbunden. In dem Zylinder 22 befindet sich der Kolben, dessen durch die Verbrennung von Kraftstoff bewirkte Längsbewegung in eine Rotationsbewegung einer Kurbelwelle umgewandelt wird.
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Die Brennkraftmaschine ist mit einem zweiten Kühlmittelkreislauf 11 verbunden, der auch als Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 11 bezeichnet wird. Die Strömung des Hochtemperatur-Kühlmittelkreislaufs 11 wird durch die Hauptpumpe 23 bewirkt, die von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 2 angetrieben wird. Der Druck des Kühlmittels des Hochtemperatur-Kühlmittelkreislaufs 11, zum Beispiel eines Wasser-Glykol-Gemischs, steht deshalb in einem funktionellen Zusammenhang mit der Umdrehungszahl der Brennkraftmaschine 2. Im Niedrigtemperatur-Kühlmittelkreislauf 6 und Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 11 wird dasselbe Kühlmittel, zum Beispiel ein Wasser-Glykol-Gemisch, verwendet. Im Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 11 sind ein zweiter Kühlradiator 12 und ein zweiter Temperatursensor 13 angeordnet. Die Kühlflüssigkeit kann dabei in Abhängigkeit von ihrer Temperatur wahlweise über eine erste Teilleitung 121 durch den zweiten Kühlradiator 12 oder über eine zweite Teilleitung 122 an ihm vorbeigeleitet werden. Zum Steuern des Stroms der Kühlflüssigkeit dient ein Dreiwegeventil 14, an dem die Teilleitungen 121, 122 zu einer gemeinsamen Leitung 123 zusammenlaufen. Der zweite Kühlmittelkreislauf 11 ist über die zweite Ausgleichsleitung 111, dritte Ausgleichsleitung 112 und zweite Zuleitung 113 ebenfalls mit dem Ausgleichsbehälter 10 verbunden.
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Der erste und zweite Temperatursensor 9, 13 sind mit einer Steuereinrichtung 15 verbunden. Die Steuereinrichtung ist mit der elektrischen Pumpe 7 verbunden. In Abhängigkeit von der Temperatur der jeweiligen Kühlflüssigkeit im Niedrigtemperatur-Kühlmittelkreislauf 6 und im Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 11 wird die elektrische Pumpe 7 gemäß einem Steuerbefehl von der Steuerungseinrichtung 15 eingeschaltet bzw. ihre Leistung gesteuert.
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Die 2 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Anordnung einer Brennkraftmaschine mit einem Ladeluftkühler in einem Ansaugtrakt. Die 3 zeigt schematisch eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Anordnung. Die erfindungsgemäße Anordnung 1 umfasst eine erfindungsmäße Kühlradiatoranordnung 50.
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Die erfindungsmäße Kühlradiatoranordnung 50 umfasst einen Einlass 54, einen stromabwärts des Einlasses 54 angeordneten Hochtemperatur-Kühlradiator 12, einen stromabwärts des Hochtemperatur-Kühlradiators 12 angeordneten Niedrigtemperatur-Kühlradiator 8 und einen stromabwärts des Niedrigtemperatur-Kühlradiators 8 angeordneten Auslass 55. Der Hochtemperatur-Kühlradiator 12 umfasst zudem einen Auslass 52 und der Niedrigtemperatur-Kühlradiator 8 umfasst einen Einlass 53. Der Auslass 52 des Hochtemperatur-Kühlradiators 12 über einen Strömungskanal 51 unmittelbar mit dem Einlass 53 des Niedrigtemperatur-Kühlradiators 8 strömungstechnisch verbunden, wobei in dem Strömungskanal 51 ein erfindungsgemäßes Steuerventil 57 angeordnet ist.
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Im Unterschied zu der in der 1 gezeigten Anordnung führt weiterhin ein Strömungskanal 65 von einem Auslass 66 des Ladeluftkühlers 5 unmittelbar zu der Hauptpumpe 23. Zudem ist über eine Zuleitung 56 das Steuerventil 57 mit dem Ansaugtrakt 3 strömungstechnisch verbunden, wodurch das Ventil 57 über den Ladedruck gesteuert werden kann, wie weiter unten im Detail beschrieben wird.
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In der in der 3 gezeigten Variante ist der Niedrigtemperatur-Kühlradiator 8 in Form eines Niedrigtemperatur-Kühlradiatorelements in den Hochtemperatur-Kühlradiator 12 integriert. In der in der 2 gezeigten Variante sind beide Radiatoren als einzelne voneinander unabhängige Bauteile ausgestaltet.
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Im Unterschied zu der in der 1 gezeigten Ausgestaltung kann im Rahmen der erfindungsgemäßen Ausgestaltung, wie in den 2 und 3 gezeigt, auf den ersten Temperatursensor 9, auf die elektrische Pumpe 7 und deren Steuerung sowie die in diesem Zusammenhang erforderlichen Zuleitungen 63 und 61 verzichtet werden. Die Ausgestaltung ist damit insgesamt weniger komplex, benötigt geringeren Stauraum und ist einfacher zu steuern.
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Die 4 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Steuerventil 57 in einer geschnittenen Ansicht in einem ersten Arbeitszustand. Das erfindungsgemäße Steuerventil 57 umfasst ein Gehäuse 71, einen Einlass 72 und einen Auslass 73, sowie einen Strömungskanal 74 für ein erstes fluides Medium. Das Steuerventil 57 umfasst weiterhin einen Verschluss 75 zum mindestens teilweise Öffnen und Schließen des Strömungskanals 74.
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Weiterhin umfasst das Steuerventil 57 einen Zugang 76 für mindestens ein zweites fluides Medium. Der Zugang 76 kann beispielsweise über die Zuleitung 56 mit dem Ansaugtrakt 3 verbunden werden.
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Das Steuerventil 57 umfasst darüber hinaus ein Thermostat 77. Das Thermostat 77 ist dazu ausgelegt die Temperatur des ersten fluiden Mediums zu erfassen. Dazu steht das Thermostat 77 in einer strömungstechnischen Verbindung zu dem Strömungskanal 74 für das erste fluide Medium. Das Thermostat 77 ist zwischen dem Verschluss 75 und dem Auslass 73 angeordnet.
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Die Strömungsrichtung des ersten fluiden Mediums, beispielsweise einer Kühlflüssigkeit von einem Hochtemperatur-Radiator 12 durch das Steuerventil 57 ist mit der Bezugsziffer 80 gekennzeichnet. Die Strömungsrichtung des zweiten fluiden Mediums, beispielsweise von Ansaugluft, ist mit der Bezugsziffer 81 gekennzeichnet.
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Das Steuerventil 57 umfasst eine erste Feder 78, die zwischen dem Verschluss 75 und dem Thermostat 77 angeordnet ist. Das Steuerventil 57 umfasst weiterhin eine zweite Feder 79, die zwischen dem Thermostat 77 und dem Auslass 73 angeordnet ist. Die zweite Feder 79 ist so angeordnet, dass sie den Anschlag 84 für die erste Feder 78 in einer Grundposition hält. Damit kann der Verschluss 75 durch den Druck des zweiten fluiden Mediums gegen den Druck der ersten Feder 78 bewegt werden. Das Thermostat 77 ist dazu ausgelegt, eine Öffnungskennlinie des Verschlusses 75 zu steuern, wobei die zweite Feder 79 zusammengedrückt bzw. komprimiert werden kann und dabei in Abhängigkeit von der Temperatur des ersten fluiden Mediums die Position des Anschlags 84 und damit die Vorspannung der ersten Feder 78 verändert wird.
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Damit mittels des Thermostats 77 die Temperatur des ersten fluiden Mediums erfasst werden kann, ist an dem Verschluss 75 ein Leckspalt 82 vorgesehen, sodass ein geringer Anteil des ersten fluiden Mediums an dem Verschluss 75 vorbei zu dem Thermostat 77 strömen kann. Alternativ zu der gezeigten Variante kann auch ein Bypass-Strömungskanal vorgesehen sein.
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Die 4 zeigt das Steuerventil 57 in einem ersten Arbeitszustand, also in einer geschlossenen Position. In der 5 ist das Steuerventil 57 in einem zweiten Arbeitszustand gezeigt, also in einer teilweise geöffneten Position. Die in den 4 und 5 gezeigte Variante betrifft zum Beispiel Ventilpositionen bei einer niedrigen Temperatur des ersten fluiden Mediums und einem bestimmten Ladedruck. In dieser Variante wurde die erste Feder 78 durch den Ladedruck bzw. den Druck des zweiten fluiden Mediums gegen den Verschluss 75 zusammengedrückt und der Verschluss 75 dadurch geöffnet. Die Strömungsrichtung des an dem Verschluss 75 vorbei strömenden ersten fluiden Mediums ist mit der Bezugsziffer 83 gekennzeichnet.
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Die 6 und 7 zeigen eine weitere Variante, wobei die 6 das Steuerventil 57 in einer geschnittenen Ansicht in einem ersten, also geschlossenen, Arbeitszustand und die 7 das Steuerventil 57 in einer geschnittenen Ansicht in einem zweiten, also geöffneten, Arbeitszustand zeigt. In dieser Variante wurde mittels des Thermostats 77 die zweite Feder 79 in Folge einer hohen Temperatur des ersten fluiden Mediums zusammengedrückt. Dadurch wurde die Vorspannung der ersten Feder 78 herabgesetzt. Das Steuerventil 57 kann somit bereits bei einem geringeren Ladedruck durch das zweite fluide Medium geöffnet werden, also in einen zweiten Arbeitszustand versetzt werden. Dies ist schematisch in der 7 gezeigt.
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Die 8 zeigt schematisch die Ventilstellung bzw. den Arbeitszustand des Steuerventils 57 in Abhängigkeit von der zwischen dem Einlass 72 und dem Auslass 73 anliegenden Druckdifferenz Δp des ersten fluiden Mediums und dem Druck aus der Leitung 81 in Form eines Diagramms. Dabei ist auf der x-Achse der Öffnungsgrad x des Verschlusses 75 aufgetragen, wobei 0 einen geschlossenen Zustand und 1 einen vollständig geöffneten Zustand kennzeichnen. Auf der y-Achse ist die Druckdifferenz Δp am Ventil schematisch aufgetragen.
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Die Kurve 91 (fett durchgezogene Linie) kennzeichnet das Öffnungsverhalten des Ventils bei einer niedrigen Temperatur des ersten fluiden Mediums. Die Kurve 92 (gepunktete Linie) kennzeichnet das Öffnungsverhalten bzw. die Öffnungscharakteristik bei einer hohen Temperatur des ersten fluiden Mediums. Das unterschiedliche Öffnungsverhalten ist darauf zurückzuführen, dass die Vorspannung der ersten Feder 78 in Abhängigkeit von der Temperatur des ersten fluiden Mediums über die zweite Feder 79 und des Thermostats 77 geregelt wird, also bei einer höheren Temperatur geringer ist. Um die mit der Bezugsziffer 90 gekennzeichnete Ventilposition zu erreichen ist bei einer geringeren Temperatur eine höhere Druckdifferenz an dem Ventil erforderlich, siehe Kurve 91, und bei einer geringeren Temperatur, siehe Kurve 92, ist eine geringere Druckdifferenz erforderlich.
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Bei den gezeigten Varianten wird der Kühlmittelstrom zu dem Niedrigtemperatur-Kühlmittelradiator 8 bzw. dem Niedrigtemperatur-Kühlmittelradiatorbereich durch das Steuerventil 57 mittels des Ladedrucks und des Kühlmitteldrucks gesteuert. Typischerweise ist für höhere Lasten und Drehzahlen ein höherer Kühlmittelfluss erforderlich. Darüber hinaus wird die Charakteristik des Ventils durch die Temperatur des Kühlmittels bestimmt. Damit wird der Fluss zu dem Niedrigtemperatur-Kühlkreislauf automatisch für verschiedene Kühlmitteltemperaturen angepasst.
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Das Steuerventil 57 wird durch den Ladedruck und den Druck des Kühlmittels geöffnet. Der Ladedruck ist hauptsächlich eine Funktion der Last der Brennkraftmaschine, wohingegen der Druck des Kühlmittels eine Funktion der Drehzahl der Kühlmittelpumpe ist. Das zusätzlich integrierte Thermostat 77 ermöglicht darüber hinaus eine Anpassung der Charakteristik des Steuerventils 57 in Abhängigkeit der Kühlmitteltemperatur. Bei einer höheren Kühlmitteltemperatur, beispielsweise 60°C, verschiebt das Thermostat 77 beispielsweise die Gegenhalter 84 der ersten Feder 78, insbesondere durch ein Komprimieren der zweiten Feder 79, wodurch die Vorspannung der ersten Feder 78 verringert wird. Insbesondere bei hohen Kühlmitteltemperaturen ist es von Vorteil, einen höheren Kühlmittelstrom durch das Steuerventil 57 strömen zu lassen, da eine stärkere Ladeluftkühlung erforderlich ist.
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Die 9 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug 85 umfasst eine oben beschriebene erfindungsgemäße Anordnung 1 einer Brennkraftmaschine.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anordnung
- 2
- Brennkraftmaschine
- 21
- Zylinderkopf
- 22
- Zylinder
- 23
- Hauptpumpe
- 3
- Ansaugtrakt
- 4
- Kompressor
- 5
- Ladeluftkühler
- 6
- erster Kühlmittelkreislauf
- 61
- erste Ausgleichsleitung
- 62
- Durchflussbegrenzer
- 63
- erste Zuleitung
- 7
- elektrische Pumpe
- 8
- erster Kühlradiator
- 9
- erster Temperatursensor
- 10
- Ausgleichsbehälter
- 11
- zweiter Kühlmittelkreislauf
- 111
- zweite Ausgleichsleitung
- 112
- dritte Ausgleichsleitung
- 113
- zweite Zuleitung
- 12
- zweiter Kühlradiator
- 121
- erste Teilleitung
- 122
- zweite Teilleitung
- 123
- gemeinsame Leitung
- 13
- zweiter Temperatursensor
- 14
- Dreiwegeventil
- 15
- Steuereinrichtung
- 50
- Kühlradiatoranordnung
- 51
- Strömungskanal
- 52
- Auslass
- 53
- Auslass
- 54
- Einlass
- 55
- Auslass
- 56
- Zuleitung
- 57
- Steuerventil
- 65
- Strömungskanal
- 66
- Auslass
- 71
- Gehäuse
- 72
- Einlass
- 73
- Auslass
- 74
- Strömungskanal
- 75
- Verschluss
- 76
- Zuleitung
- 77
- Thermostat
- 78
- Feder
- 79
- Feder
- 80
- Strömungsrichtung
- 81
- Strömungsrichtung
- 82
- Leckspalt
- 83
- Strömungsrichtung
- 84
- Gegenhalter
- 85
- Kraftfahrzeug
- 90
- Ventilposition
- 91
- Ventilöffnung bei niedriger Temperatur
- 92
- Ventilöffnung bei hoher Temperatur
- Δp
- Druckdifferenz
- x
- Öffnungsgrad
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2012/0018127 A1 [0003]
- US 9709065 B2 [0003]
- DE 3824412 C1 [0004]
- DE 10317003 A1 [0004]
- DE 3433319 C2 [0004]
- DE 602004004250 T2 [0004]
