DE19537068A1

DE19537068A1 - Thermostatventil für den Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19537068A1
Application number: DE19537068A
Authority: DE
Inventors: Heinz Lemberger; Gerhart Huemer; Barbu Frunzetti; Peter Leu
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG; Behr Thomson Dehnstoffregler GmbH and Co
Current assignee: Behr Thermot Tronik GmbH
Priority date: 1995-10-05
Filing date: 1995-10-05
Publication date: 1997-04-10
Also published as: ES2203663T3; DE59610625D1; EP0767299B1; EP0767299A2; EP0767299A3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Thermostatventil der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Bauart.

Derartige Thermostatventile sind üblich und dienen bekanntlich in Serienmotoren der Steuerung/Regelung des jeweiligen Flüssigkeits-Kühlkreislaufes. Bei aufgrund von relativ kaltem Kühlmittel geschlossenem Hauptventil zum Vorlauf eines Kühlers im äußeren Kühlmittelumlauf ist das Dehnstoffelement im wesentlichen zumindest bis zum Öffnungsbeginn des Hauptventils über den inneren Kühlmittelumlauf erwärmt. Das dem Thermostaten aus einem vom Kurzschlußventil offen gesteuerten Zulaufkanal der Kurzschlußleitung des inneren Kühlmittelumlaufes zuströmende, erwärmte Kühlmittel ist insbesondere durch das Kurzschlußventil derart ungünstig abgelenkt, daß eine für die Regelgüte förderliche, direkte Umströmung des Dehnstoffelementes kaum gegeben ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Thermostaten der eingangs beschriebenen Bauart derart weiter zu bilden, daß bei im wesentlichen innerem Kühlmittelumlauf (Kurzschlußbetrieb) das Dehnstoffelement des Thermostatventils überwiegend direkt umströmt bzw. angeströmt ist.

Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 gelöst. Mit der Erfindung einer Vorrichtung zur Lenkung einer wirksamen Kühlmittel-Strömung des inneren Kühlmittelumlaufes stromab des in einer Offenstellung befindlichen Kurzschlußventils auf das Dehnstoffelement ist für dieses eine verzögerte Erwärmung vermieden und mit dem damit rascheren Ansprechverhalten eine verbesserte Regelgüte erzielt.

Zwar könnte das Ansprechverhalten eines nach dem eingangs geschilderten Stand der Technik ungünstig umströmten Dehnstoffelementes mittels eines beispielsweise aus der DE-A 42 33 913 bekannten elektrischen Heizelementes ebenfalls verbessert werden, jedoch erübrigt sich dieser Aufwand in vorteilhafter Weise mit der Erfindung. Mit der Erfindung ist somit zum einen eine frühzeitige und intensive Erwärmung des Dehnstoffelementes aus dem inneren Kühlmittelumlauf erreicht, und andererseits kann eine für das Dehnstoffelement vorgesehene Heizeinrichtung für eine kennfeldgesteuerte Kühlung energiesparend betrieben werden.

In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung wird für einen Thermostaten mit einem an der Mündung eines Zulaufkanals der Kurzschlußleitung den Strömungsquerschnitt steuernden Kurzschlußventil vorgeschlagen, daß der Mündung des Zulaufkanals eine das Kurzschlußventil umschließende Düse mit einer auf das Dehnstoffelement gerichteten Ausströmöffnung zugeordnet ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt in der einfachen Gestaltung der Düse.

In einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung wird für einen in der P 44 26 435 vorgeschlagenen Thermostaten mit den Strömungsquerschnitt bildenden Drosselöffnungen in einem einen Zulaufkanal der Kurzschlußleitung druckbeaufschlagt elastisch nachgiebig geführt freigebenden Drosselventil vorgeschlagen, daß diesem dehnstoffelementseitig eine das Kurzschlußventil ebenfalls umschließende Düse von einfacher Gestaltung mit einer auf das Dehnstoffelement gerichteten Austrittsöffnung zugeordnet ist.

In einer dritten Ausgestaltung der Erfindung wird für einen weiteren, gemäß der P 44 26 435 gestalteten Thermostat mit den Strömungsquerschnitt bildenden Drosselöffnungen in einem einen Zulaufkanal der Kurzschlußleitung druckbeaufschlagt elastisch nachgiebig geführt freigebenden Drosselventil vorgeschlagen, daß das Kurzschlußventil auf das Dehnstoffelement gerichtete Durchbrechungen derart angeordnet aufweist, daß das Kurzschlußventil ab einem vorbestimmten Öffnungshub des Hauptventils die Drosselöffnungen des Drosselventils verschließt.

Bevorzugte Ausbildungen der dritten erfindungsgemäßen Ausgestaltung sind in weiteren Ansprüchen beschrieben. Deren Vorteil ist die Möglichkeit einer relativ niedrigen Bauweise verbunden mit geringem Einbauraum.

Anhand in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Beispiele ist die Erfindung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein übliches Thermostatventil mit einer erfindungsgemäß einem Zulaufkanal einer Kurzschlußleitung zugeordneten Düse,

Fig. 2 ein mit einem zusätzlichen Drosselventil ausgerüstetes Thermostatventil mit einer dem Drosselventil zugeordneten Düse,

Fig. 3 und 4 jeweils ein Thermostatventil mit zusätzlichem Drosselventil und einem dessen Drosselöffnungen steuernden Kurzschlußventil mit zu den Drosselöffnungen versetzt angeordneten Durchbrechungen in Richtung des Dehnstoffelementes.

Fig. 5 ein jeweils als Tellerventil gestaltetes Kurzschluß- und Drosselventil.

Ein in den Fig. 1 bis 4 jeweils dargestelltes Thermostatventil 1 für den Kühlkreislauf einer nicht näher gezeigten, flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine umfaßt ein Dehnstoffelement 2, das als Stellmotor eines Hauptventils 3 in einem äußeren Kühlmittelumlauf der Temperaturregelung des Kühlmittels dient. Das bei 4 maschinenseitig in einem Deckel 5 abgestützt angeordnete Dehnstoffelement 2 weist am entgegengesetzten Ende einen Steuerstift 6 auf, der über einen U-förmigen Bügel 7 mit dem Hauptventil 3 in Antriebsverbindung steht.

Der in einer balken- oder sternförmig gestalteten Traverse 8 geführte Antriebsbügel 7 weist einen den Steuerstift 6 aufnehmenden Fortsatz 9 auf, der am Außenumfang ein zum Antriebsbügel 7 hin elastisch nachgiebig verlagerbares Kurzschlußventil 10 trägt. Diese Anordnung dient dazu, daß das Kurzschlußventil 10 in vorbestimmter Weise über den durch das Dehnstoffelement 2 bewirkten Öffnungshub des Hauptventils 3 gesteuert einen Strömungsquerschnitt eines Zulaufkanals 11 einer Kurzschlußleitung 11′ des inneren Kühlmittelumlaufes verschließt.

Das üblicherweise in Offenstellung von der Mündung 12 des Zulaufskanals 11 relativ gering beabstandete Kurzschlußventil 10 - wie z. B. in Fig. 1 - lenkt die Strömung des erwärmten Kühlmittels bei innerem Kühlmittelumlauf bzw. bei Kurzschlußbetrieb von einer auf kurzem Weg erreichten, direkten Beaufschlagung des Dehnstoffelementes 2 deutlich ab.

Zur Erzielung einer direkten An- bzw. Umströmung des Dehnstoffelementes 2 bei jedem Thermostatventil 1 gemäß den Fig. 1 bis 4 ist jeweils eine Vorrichtung zur Lenkung einer wirksamen Kühlmittel-Strömung des inneren Kühlmittelumlaufes stromab des in einer Offenstellung befindlichen Kurzschlußventils 10 auf das Dehnstoffelement 2 vorgesehen.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Thermostatventil 1 mit dem an der Mündung 12 des Zulaufkanals 11 der Kurzschlußleitung 11′ den Strömungsquerschnitt steuernden, tellerartigen Kurzschlußventil 10 ist erfindungsgemäß der Mündung 12 des Zulaufkanals 11 eine das Kurzschlußventil 10 umschließende Düse 13 mit einer auf das Dehnstoffelement 2 gerichteten Ausströmöffnung 14 als Strömungslenkvorrichtung zugeordnet.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Thermostatventil 1 mit den Strömungsquerschnitt bildenden Drosselöffnungen 15 in einem den Zulaufkanal 11 der Kurzschlußleitung 11′ druckbeaufschlagt elastisch nachgiebig geführt freigebenden Drosselventil 16 ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß dem auf dem Fortsatz 9 gleitbeweglich geführten Drosselventil 16 dehnstoffelementseitig eine das Kurzschlußventil 10 umschließende Düse 17 mit einer auf das Dehnstoffelement 2 gerichteten Austrittsöffnung 18 zugeordnet ist. Die Drosselöffnungen 15 in den zusätzlich bekanntermaßen als Warmlaufventil dienenden Drosselventil 16 sind ab einem vorbestimmten Öffnungshub des Hauptventils 3 durch das tellerartig gestaltete Kurzschlußventil 10 verschließbar. Auch bei den Thermostatventilen 1 der Fig. 3 und 4 bilden jeweils Drosselöffnungen 19 in einem den Zulaufkanal 11 der Kurzschlußleitung 11′ druckbeaufschlagt freigebenden Drosselventil 20 den jeweiligen Strömungsquerschnitt, wobei das Kurzschlußventil 10 jedes Thermostatventils 1 auf das Dehnstoffelement 2 gerichtete Durchbrechungen 21 derart angeordnet aufweist, daß jedes Kurzschlußventil 10 ab einem vorbestimmten Öffnungshub des Hauptventils 3 die Drosselöffnungen 19 jedes zusätzlich als Warmlaufventil wirkenden Drosselventils 20 verschließt.

Gemäß den Fig. 3 und 4 weist jedes Thermostatventil 1 weiter erfindungsgemäß ein topfartig gestaltetes Drosselventil 20 auf mit in einem der Topfwandung 22 benachbarten Bodenbereich 23 angeordneten Drosselöffnungen 19.

Bei dem Thermostatventil 1 nach Fig. 3 weist das erfindungsgemäß als Tellerventil gestaltete, mit relativ kleinem Umfangsspiel zur Topfwandung 22 geführt angeordnete Kurzschlußventil 10 die vorgesehenen Durchbrechungen 21 eng benachbart einer konzentrisch angeordneten Führungsbuchse 24 auf. Die nahe der Führungsbuchse 24, die der kippfreien gleitbeweglichen Anordnung des Kurzschlußventils 10 auf dem Fortsatz 9 dient, angeordneten Durchbrechungen 21 von entsprechendem Querschnitt sind auf diese Weise von den nahe der Topfwandung 22 vorgesehenen Drosselöffnungen 19 von entsprechendem Strömungsquerschnitt ausreichend radial weit entfernt, so daß das Kurzschlußventil 10 stirnseitig mit einem äußeren Ringbereich die Drosselöffnungen 19 sicher verschließt, wie dies das mit strichlierten Linien dargestellte Kurzschlußventil 10 in Schließstellung veranschaulicht.

Gegenüber dem Thermostatventil 1 der Fig. 3 umfaßt beim Thermostatventil 1 der Fig. 4 das Kurzschlußventil 10 einen mit relativ keinem Umfangsspiel zur Topfwandung 22 geführten Dichtring 25 der mit einer zentrisch angeordneten Führungsbuchse 26 über einen Kegelabschnitt 27 in Verbindung steht, der in vorteilhafter Weise die wirksame Strömung zu im Übergangsbereich von Kegelabschnitt 27 und Führungsbuchse 26 angeordneten Durchbrechungen 21 lenkt.

Die erfindungsgemäße direkte An- bzw. Umströmung des Dehnstoffelementes 2 im Kurzschlußbetrieb bzw. bei innerem Kühlmittelumlauf ist vorteilhaft anwendbar bei einem Thermostaten 1 zur kennfeldgesteuerten Kühlung, wofür das Dehnstoffelement 2 zusätzlich mit einer elektrischen Heizeinrichtung 28 ausgerüstet ist.

Eine bevorzugt einfache Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Ventilzuordnung eines Drosselventils 28 und eines Kurzschlußventils 10 zeigt Fig. 5, wobei beide Ventile 10, 28 jeweils tellerventilartig gestaltet sind. Die beispielsweise auf einem Gehäusefortsatz 29 eines in bekannter Weise über den Steuerstift maschinenseitig abgestützten Dehnstoffelementes schiebebeweglich angeordneten Ventile 10, 28 sind relativ zueinander derart beweglich angeordnet, daß das Drosselventil 28 auf einer am Kurzschlußventil 10 vom Dehnstoffelement abgewandt angeordneten Führungsbuchse 30 gleitet. Das dem Zulaufkanal 11 zugeordnete Drosselventil 28 weist auf einem kanalwandnahen Teilkreis angeordnete Drosselöffnungen 19 auf, wogegen das Kurzschlußventil 10 demgegenüber radial einwärts nahe der Führungsbuchse 30 angeordnete Durchbrechungen 21 aufweist. Damit ist zur freien Umströmung des Umfangsrandes des Kurzschlußventils 10 über die Durchbrechungen 21 zusätzlich eine gezielte Anströmung des Dehnstoffelementes entlang seines Gehäusefortsatzes 29 erzielt mit dem Vorteil einer schnellen Erwärmung des das Wachselement beinhaltenden Dehnstoffelementes (nicht - gezeigt).

Claims

1. Thermostatventil für den Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine,

- bei dem ein Dehnstoffelement (2) ein Hauptventil (3) eines äußeren Kühlmittelumlaufes regelt, und
- über den Öffnungshub des Hauptventiles (3) gesteuert ein Kurzschlußventil (10) einen Strömungsquerschnitt einer Kurzschlußleitung (11′) des inneren Kühlmittelumlaufes elastisch nachgiebig geführt verschließt, dadurch gekennzeichnet,
- daß eine Vorrichtung (13; 17; 10, 21; 20, 19; 28, 19) zur Lenkung einer wirksamen Kühlmittel-Strömung des inneren Kühlmittelumlaufes stromab des in einer Offenstellung befindlichen Kurzschlußventils (10) auf das Dehnstoffelement (2) vorgesehen ist.

2. Thermostatventil nach Anspruch 1,

- mit einem an der Mündung (12) eines Zulaufkanals (11) der Kurzschlußleitung (11′) den Strömungsquerschnitt steuernden Kurzschlußventil (10), dadurch gekennzeichnet,
- daß der Mündung (12) des Zulaufkanals (11) eine das Kurzschlußventil (10) umschließende Düse (13) mit einer auf das Dehnstoffelement (2) gerichteten Ausströmöffnung (14) zugeordnet ist (Fig. 1).

3. Thermostatventil nach Anspruch 1,

- wobei den Strömungsquerschnitt Drosselöffnungen (15) bilden in einem einen Zulaufkanal (11) der Kurzschlußleitung (11′) druckbeaufschlagt elastisch nachgiebig geführt freigebenden Drosselventil (16), dadurch gekennzeichnet,
- daß dem Drosselventil (16) dehnstoffelementseitig eine das Kurzschlußventil (10) umschließende Düse (17) mit einer auf das Dehnstoffelement (2) gerichteten Austrittsöffnung (18) zugeordnet ist (Fig. 2).

4. Thermostatventil nach Anspruch 1,

- wobei den Strömungsquerschnitt Drosselöffnungen (19) bilden in einem einen Zulaufkanal (11) der Kurzschlußleitung (11′) druckbeaufschlagt elastisch nachgiebig geführt freigebenden Drosselventil (20, 28), dadurch gekennzeichnet,
- daß das Kurzschlußventil (10) auf das Dehnstoffelement (2) gerichtete Durchbrechungen (21) derart angeordnet aufweist, daß
- das Kurzschlußventil (10) ab einem vorbestimmten Öffnungshub des Hauptventils (3) die Drosselöffnungen (19) des Drosselventils (20, 28) verschließt (Fig. 3, 4, 5)

5. Thermostatventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

- daß ein topfartig gestaltetes Drosselventil (20) in einem der Topfwandung (22) benachbarten Bodenbereich (23) angeordnete Drosselöffnungen (19) aufweist, und
- daß das als Tellerventil gestaltete, mit relativ kleinem Umfangsspiel zur Topfwandung (22) geführt angeordnete Kurzschlußventil (10) benachbart einer konzentrisch angeordneten Führungsbuchse (24) vorgesehene Durchbrechungen (21) aufweist (Fig. 3).

6. Thermostatventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

- daß ein - topfartig gestaltetes Drosselventil (20) in einem der Topfwandung (22) benachbarten Bodenbereich (23) angeordnete Drosselöffnungen (19) aufweist, und
- daß das Kurzschlußventil (10) einen mit relativ kleinem Umfangsspiel zur Topfwandung (22) geführten Dichtring (25) umfaßt, der
- mit einer zentrisch angeordneten Führungsbuchse (26) über einen Kegelabschnitt (27) in Verbindung steht, der
- die wirksame Strömung zu im Übergangsbereich von Kegelabschnitt (27) und Führungsbuchse (26) angeordneten Durchbrechungen (21) lenkt.

7. Thermostatventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

- daß das Dehnstoffelement (2) mit einer zusätzlichen Heizeinrichtung (28) ausgerüstet ist.