DE60209019T2

DE60209019T2 - Steuerventil für kühlkreislauf

Info

Publication number: DE60209019T2
Application number: DE60209019T
Authority: DE
Inventors: Matthieu Chanfreau; Daniel Virey
Original assignee: Valeo Thermique Moteur SA
Current assignee: Valeo Thermique Moteur SA
Priority date: 2001-07-11
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2022-07-11
Also published as: FR2827359A1; FR2827359B1; JP4741794B2; DE60209019D1; JP2004534177A; EP1404995A1; US20040173167A1; US20060201455A1; WO2003006857A1; US7168397B2; US7984700B2; EP1404995B1; ATE317082T1

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für einen Kühlkreislauf eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors sowie den so erzielten Kreislauf.
Das Dokument US-A-5 529 026 beschreibt ein dem Oberbegriff des Anspruchs entsprechendes Ventil.
Herkömmlich ist das Kühlmittel Wasser versetzt mit einem Frostschutzmittel, das in geschlossenem Kreislauf unter der Einwirkung einer Umwälzpumpe fließt.
Ein solcher Kühlkreislauf verwendet herkömmlich ein Thermostatventil, das einen Fluideingang umfasst, der mit dem Ausgang des Motors verbunden ist und zwei Fluidausgänge, die jeweils dem Zweig, der den Kühler enthält, und dem Zweig, der eine Abzweigleitung bildet, entspricht.
Beim Kaltstarten des Motors und solange die Temperatur des Kühlmittels nicht einen gewissen Schwellenwert erreicht, lässt das Ventil das Kühlmittel in der Abzweigleitung zirkulieren, wobei der Kühler umgangen wird. Sobald die Temperatur des Kühlmittels den oben genannten Schwellenwert erreicht und überschreitet, durchquert das Kühlmittel den Kühler und umgeht die Abzweigleitung.
Im Allgemeinen zirkuliert das Kühlmittel ständig in dem Zweig, der den Heißlufterzeuger enthält, wobei das Beheizen des Fahrgastraums durch Mischen eines Kaltluftstroms und eines Warmluftstroms, der über diesen Heißlufterzeuger gestrichen ist, erzielt wird. Es ist auch bekannt, ein getrenntes Ventil auf dem Heißlufterzeuger vorzusehen, um den Durchfluss an Kühlmittel, der ihn durchquert, zu regulieren.
Die bekannten Kühlvorrichtungen erfordern daher komplexe Mittel, um die Verteilung des Kühlmittels auf die drei oben genannten Zweige in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Motors und den von dem oder den Insassen des Fahrzeugs gewünschten Komfortbedingungen durchzuführen.
Eines der Ziele der Erfindung besteht darin, ein Ventil bereitzustellen, das es erlaubt, die Durchflüsse des Kühlmittels in den verschiedenen Zweigen des Kühlkreislaufs des Motors unabhängig zu verwalten.
Die Erfindung zielt auch darauf ab, ein solches Ventil herzustellen, das es erlaubt, die verschiedenen Funktionen, insbesondere bei dem Temperaturanstieg des Verbrennungsmotors und, wenn ein Beheizen des Fahrgastraums erwünscht ist, und auch im Fall des Überhitzens des Motors zu optimieren und zu verbessern.
Die Erfindung zielt auch darauf ab, ein solches Ventil bereitzustellen, das einen motorisierten Betrieb besitzt und ein sichereres Funktionieren besitzt als herkömmliche Thermostatventile.
Dazu schlägt die Erfindung ein Steuerventil nach Anspruch 1 vor.
Es muss jedoch verstanden werden, dass das Regulierorgan in Abhängigkeit von einem bestimmten erwünschten Modus direkt in eine der oben genannten Stellungen gebracht werden kann.
Vorteilhaft kann das Regulierorgan ferner eine „Sicherheitsstellung" einnehmen, die entweder der „Kühlerstellung", in der der zweite Ausgang offen ist, oder der „Kühler- + Heißlufterzeugerstellung", in welcher der zweite und der dritte Ausgang offen sind, entspricht.
Diese Sicherheitsstellungen begünstigen das Kühlen des Motors, indem sie es erlauben, die Wärme des Motors entweder durch den Kühler allein oder durch den Kühler und den Heißlufterzeuger abzuleiten.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung umfasst das Steuerventil Steuermittel, die das Regulierorgan:
entweder in eine der Stellungen: „Abzweigleitung", „Kühler + Abzweigleitung", „Kühler" bringen können, wenn ein Modus ohne Beheizung erwünscht ist,
oder in eine der Stellungen: „Kühler + Heißlufterzeuger", „Kühler + Abzweigleitung + Heißlufterzeuger", „Heißlufterzeuger + Abzweigleitung", „Heißlufterzeuger", wenn ein Modus mit Beheizung erwünscht ist.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung münden die Fluidausgänge in den Körper durch Öffnungen mit ausgewählten Formen und Maßen, die an ausgewählten Stellen des Körpers eingerichtet sind.
Vorzugsweise haben die Öffnungen der Fluidausgänge allgemeine kreisförmige Form und unterschiedliche Durchmesser.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Körper eine zylindrische Seitenwand, in die die Fluidausgänge in axialen Höhen und Winkelstellungen münden, die in Bezug auf die Drehachse des Regulierorgans ausgewählt werden, während der Fluideingang axial in den Körper mündet.
Es ist jedoch möglich, eine Ausführungsform in Betracht zu ziehen, bei der die Eingänge und die Ausgänge auf dem Körper umgekehrt sind, zum Beispiel kann der Körper drei Fluideingänge und einen Ausgang aufweisen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Regulierorgan in der Form eines Hohlzylinders hergestellt, der Durchgangsöffnungen aufweist, die die Fluidausgänge in Abhängigkeit von der Winkelstellung des Regulierorgans in Bezug auf den Körper steuern können.
Es ist jedoch möglich, andere Regulierorgantypen in Betracht zu ziehen, und insbesondere ein Organ des Scheibentyps.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung umfasst das Steuerventil Antriebsmittel, die das Regulierorgan antreiben können, um es in Winkelstellungen zu bringen, die in Bezug auf den Ventilkörper ausgewählt wurden. Diese Antriebsmittel können zum Beispiel einen Motor des Schrittmotortyps oder Gleichstrommotortyps aufweisen.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Kühlkreislauf eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors, der von einem Kühlmittel unter der Einwirkung einer Umwälzpumpe durchlaufen wird, wobei dieser Kreislauf ein wie oben definiertes Steuerventil aufweist, dessen Fluideingang mit einem Kühlmitteleinlass vom Motor her kommend verbunden ist, und dessen erster Fluidausgang, zweiter Fluidausgang und der oder die dritten Fluidausgänge jeweils mit einem ersten Zweig verbunden sind, der den Kühler des Motors enthält, mit einem zweiten Zweig, der die Abzweigleitung des Kühlers bildet, und einem oder mehreren dritten Zweigen, die jeweils mindestens einen Heißlufterzeuger für die Beheizung des Fahrgastraums enthalten.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst dieser Kreislauf eine mechanische Umwälzpumpe, die von dem Motor angetrieben wird, und/oder eine elektrische Umwälzpumpe, die von Steuermitteln betätigt werden kann.
Vorzugsweise ist die elektrische Umwälzpumpe auf dem dritten Zweig eingefügt, der den Heißlufterzeuger erhält, und die Steuermittel können die elektrische Umwälzpumpe in einer der folgenden Stellungen betätigen: Stellung „Heißlufterzeuger", Stellung „Kühler + Heißlufterzeuger" und Stellung „Kühler + Abzweigleitung + Heißlufterzeuger".
Gemäß einer Ausführungsform kann der erfindungsgemäße Kreislauf zwei oder drei dritte Zweige aufweisen, die jeweils mindestens einen Heißlufterzeuger enthalten.
Eine solche Ausführungsform findet insbesondere Anwendungen bei Fahrzeugen, in welchen man die Verteilung der Hitze im Inneren des Fahrgastraums des Fahrzeugs modulieren will. Es ist daher vorteilhaft, die von jedem der Heißlufterzeuger freigesetzte Wärme regulieren zu können. Dazu regulierte man bisher die Fluidmenge, die in den Heißlufterzeugern durchlief mit Hilfe getrennter Stellantriebe, die auf jedem der dritten Zweige eingreifen, wobei sich die Stellantriebe im Allgemeinen auf der Ebene eines Klimatisierungsgehäuse, das die Heißlufterzeuger enthält, befinden.
Bei einem solchen Kreislauf kann man gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils die Wärme regulieren, die von jedem Heißlufterzeuger abgegeben wird, ohne die Stellantriebe benutzen zu müssen.
Dazu ist das Ventil für jede dritte Abzweigung eines entsprechenden dritten Ausgangs mit dem dritten Zweig in Kommunikation, und das Regulierorgan kann zusätzliche Stellungen einnehmen, in welchen die dritten Ausgänge selektiv geöffnet sind oder nicht. Man kann daher in Abhängigkeit von der Winkelstellung des Organs nur einen, mehrere oder alle dritten Zweige speisen.
Bei der folgenden rein beispielhaften Beschreibung wird auf die anliegenden Zeichnungen Bezug genommen, auf welchen:
1 eine perspektivische auseinander gezogene Ansicht eines erfindungsgemäßen Steuerventils ist.
2 ein Schema eines Kühlkreislaufs eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors ausgestattet mit einem erfindungsgemäßen Steuerventil ist.
3 schematisch die Öffnungen darstellt, durch welche die drei Ausgänge des Ventils in den Ventilkörper münden.
4 ein Schema ist, das eine Sequenz von Stellungen des Ventils in einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
5 ein analoges Schema in einer Ausführungsvariante ist.
6 ein analoges Schema in einer weiteren Ausführungsvariante ist.
7 eine Referenzkurve ist, die den allmählichen Verlauf des Öffnens des Ventilausgangs, der dem Kühler entspricht, zeigt.
8 ein analoges Schema zu dem der Figur in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist, und
9 ein Organigramm ist, das das Funktionieren des erfindungsgemäßen Ventils darstellt.
Das in 1 dargestellte Steuerventil 10 umfasst einen Körper 12 mit allgemein zylindrischer Form, der von einer Bodenwand 14 und einer zylindrischen Wand 16 mit der Achse XX abgegrenzt wird. In die seitliche zylindrische Wand 16 münden drei Ausgangsrohrstutzen 18, 20 und 22 in axialen Höhen und Winkelstellungen, die in Bezug auf die Achse XX ausgewählt sind. In dem Beispiel münden die Rohrstutzen 18, 20 und 22 radial in die Wand 16 und sie haben unterschiedliche Durchmesser, wie man auch in 3 sehen kann.
In 3, die eine Wirkbilddarstellung ist, sind die Öffnungen, die den Rohrstutzen 18, 20 und 22 entsprechen, gefluchtet, während sie in Wirklichkeit winkelig wie in 1 gezeigt versetzt sind.
Der Ventilkörper 12 umfasst eine kreisförmige offene Seite 24, die dazu bestimmt ist, von einem Deckel 26 verschlossen zu werden, der mit einem Rohrstutzen 28 für den Fluideingang versehen ist, der in die Richtung der Achse XX ausgerichtet ist. Die Seitenwand 16 des Körpers 12 weist eine zylindrische innere Fläche 30 auf, die eine Aufnahme 32 für ein Regulierorgan 34 abgrenzt. Letzteres definiert einen Innenhohlraum 36, der mit Fluid über den Eingangsrohrstutzen 28 des Ventils gespeist werden kann.
Das Regulierorgan 34 ist in Form eines Hohlzylinders ausgeführt, der um die Drehachse XX drehen kann. Es weist eine zylindrische Zwischenfläche 38 auf, die mit zwei Durchgangsöffnungen 40 versehen und von zwei weiteren zylindrischen Flächen 42 und 44 umgeben ist, die sich am Ende befinden. Die zylindrische Fläche 42 ist mit zwei Durchgangsöffnungen 46 versehen, während die zylindrische Fläche 44 mit einer Durchgangsöffnung 48 versehen ist. Das Regulierorgan kann unter der Einwirkung von Steuermitteln MC (schematisch dargestellt), die einen Antrieb umfassen, zum Beispiel einen Schrittmotor MPP oder Gleichstrommotor, verschiedene Winkelstellungen einnehmen. Daher kann das Regulierorgan 34 in sehr genaue Winkelstellungen gebracht werden, was es erlaubt, die Verteilung des Fluids durch die Ausgänge 18, 20 und 22 zu steuern.
Die Abdichtung zwischen dem Regulierorgan 34 und der Innenfläche 30 der Seitenwand 16 wird von einer Dichtung 50 mit der Form eines zylindrischen Käfigs sichergestellt.
Der Deckel 26 ist mit drei radialen Pratzen 52 versehen, die dazu bestimmt sind, von Schrauben (nicht dargestellt) durchquert zu werden, die mit entsprechenden Höckern 54 zusammenwirken, die der Ventilkörper aufweist.
Eine Dichtung 56 mit ringförmiger Form ist zwischen der offenen Seite 24 des Körpers 12 und dem Deckel 26 angeordnet. Außerdem endet das Regulierorgan 34 in einen Ansatz 58, der von einer Dichtung 60 umgeben ist und eine Öffnung (in 1 nicht sichtbar) durchqueren kann, die der Boden 14 des Körpers 12 aufweist. Derart kann das Regulierorgan 34 in Drehung von dem Schrittmotor MPP, bereits erwähnt, angetrieben werden.
Nun wird auf 2 Bezug genommen, die einen Kreislauf 60 für das Kühlen eines Verbrennungsmotors 62 eines Kraftfahrzeugs zeigt. Der Kreislauf 60 wird von einem Kühlmittel durchflossen, typisch Wasser versetzt mit einem Frostschutzmittel; das unter der Einwirkung einer mechanischen Pumpe 64 zirkuliert, die von dem Motor 62 angetrieben wird, eventuell mit Hilfe einer Elektropumpe 66. Das von dem Motor erhitzte Kühlmittel verlässt diesen Letzteren durch einen Ausgang 68, der mit dem Eingangsrohrstutzen 28 eines Steuerventils 10 des oben beschriebenen Typs verbunden ist.
Dieses Steuerventil umfasst drei Ausgangsrohrstutzen 18, 20 und 22, die jeweils mit drei Zweigen des Kreislaufs verbunden sind. Letzterer umfasst einen ersten Zweig 70, der einen Kühler 72 des Motors 62 und einen Ausdehnungsbehälter 74 enthält, einen zweiten Zweig 76, der eine Abzweigleitung des Kühlers 72 bildet, und einen dritten Zweig 78, der einen Heißlufterzeuger 80 zum Beheizen des Fahrgastraums des Fahrzeugs enthält. Die Elektropumpe 66 ist auf dem Zweig 78, der den Heißlufterzeuger 80 enthält, eingefügt.
Das Ventil 10 erlaubt es, die Fluiddurchsätze in den Zweigen 70, 76 und 78 unabhängig zu verwalten, um die Temperatur des Verbrennungsmotors und die Heizung des Fahrgastraums unter maximalen Sicherheitsbedingungen zu optimieren.
Die Ausgänge 18, 20 und 22 des Ventils 10 sind jeweils mit den Zweigen 76, 70 und 78 verbunden. Der Eingang 28 des Ventils 10 ist vorzugsweise direkt und axial mit dem Ausgang 68 des Motors 62 verbunden.
Der Stellantrieb, der das Regulierorgan 34 (in dem Beispiel der Schrittmotor MPP) steuert, ist vorzugsweise ein elektrischer Stellantrieb, der eine sehr geringe Reaktionszeit besitzt und auf jeden Fall unter einer Sekunde. Er wird daher von dem Stromnetz des Fahrzeugs gespeist und wird durch einen einfachen Leiter analog oder digital gesteuert. Die Diagnose kann auf dem gleichen Leiter erfolgen wie der Sollwert oder auf einem unabhängigen Leiter analog oder digital.
Der Stellantrieb ist mit einem Organ, zum Beispiel mit einem Fühler versehen, was es erlaubt, seine Stellung in Echtzeit zu kennen, so dass jede Drift oder jede Funktionsstörung erfasst wird.
Wie in 2 sichtbar, liegen die drei Fluidausgänge 18, 20 und 22 im rechten Winkel zu der Drehachse XX, während der Fluideingang 28 axial und gegenüber dem Motor angeordnet ist, um die Lastverluste in der Stellung, in der das Ventil komplett offen ist, maximal zu verringern.
Bei allen Ausführungsformen sind die Durchgangsquerschnitte der Rohrstutzen so bemessen, dass sie ein gutes Fließen des Fluids erlauben, das heißt mit konstantem Querschnitt, ohne Krümmer und mit allmählich verlaufenden Formen.
Der Fluidausgang 20 (Abzweigleitung) liegt dem Fluideingang 28 am nächsten, so dass das Ventil 10 in dem Verbrennungsmotor 62 eingebaut werden kann, was es auch erlaubt, das Anschlussteil zwischen dem Ausgang 68 des Motors 62 und dem Eingang 28 des Ventils 10 wegzulassen.
Das Regulierorgan 34, gesteuert von dem Stellantrieb MPP, orientiert und verteilt den Kühlmitteldurchfluss. Dieser tritt in den Hohlraum 36 des Regulierorgans 34 über den Eingangsrohrstutzen 28 ein und wird auf die drei Ausgänge 18, 20 und 22 durch die Form der Durchgangsöffnungen 40, 46 und 48 des Regulierorgans 34 verteilt. Jeder Winkelstellung des Regulierorgans 34 entspricht eine genau definierte Verteilung.
Bei dem dargestellten Beispiel sind die Formen der Durchgangsöffnungen des Regulierorgans 34 von Kreisbögen begrenzt, sie können aber vorteilhafterweise modifiziert werden, um einen besseren allmählichen Verlauf der Durchsätze zu erzielen.
Nun wird die Sequenz der Wege oder Positionen unter Bezugnahme auf 1 beschrieben, in welcher die Sequenz der Stellungen schematisch dargestellt ist, und die Durchgangsöffnungen 40, 46 und 48 des Regulierorgans 34 durch grau gekennzeichnete Zonen dargestellt sind. Der dargestellte Fall zeigt eine Sequenz, bei der die drei Wege oder Ausgänge übereinander angeordnet sind, aber alle Winkelanordnungen der drei Ausgänge sind unter Beibehaltung der gleichen Sequenz möglich. Nur ein Nachstellen ist erforderlich.
Wenn das Regulierorgan 34 in Drehung in eine gegebene Richtung in Bezug auf den Körper 12 des Ventils angetrieben wird, kann das Organ die folgende Sequenz von Stellungen definieren:

– Stellung „Abzweigleitung" P1, in der der erste Ausgang 18 offen ist,
– Stellung „Kühler + Abzweigleitung" P2 oder P3, in der der erste Ausgang 18 und der zweite Ausgang 20 offen sind,
– Stellung „Kühler" P9 oder P10', in der der zweite Ausgang 20 offen ist,
– Stellung „Kühler + Heißlufterzeuger" P4 oder P10, in der der zweite Ausgang 20 und der dritte Ausgang 22 offen sind,
– Stellung „Kühler + Abzweigleitung + Heißlufterzeuger" P6 oder P7, in der der erste Ausgang 18, der zweite Ausgang 20 und der dritte Ausgang 22 offen sind,
– Stellung „Heißlufterzeuger + Abzweigleitung" P5, in der der erste Ausgang 18 und der dritte Ausgang 22 offen sind,
– Stellung „Heißlufterzeuger" P5' oder P8, in der der dritte Ausgang offen ist, und
– Stellung „Null Durchsatz" P0 oder P0', in der kein Ausgang offen ist.

Die verschiedenen oben genannten Stellungen sind durch Rechtecke in 4 bezeichnet. Man stellt fest, dass die drei ersten oben genannten Stellungen, nämlich die Stellungen „Abzweigleitung", „Kühler + Abzweigleitung" und „Kühler" einem heizungslosen Modus entsprechen, während die anderen Positionen „Kühler + Heißlufterzeuger", „Kühler + Abzweigleitung + Heißlufterzeuger", „Heißlufterzeuger + Abzweigleitung" und „Heißlufterzeuger" einem Modus mit Heizung entsprechen.
Durch Rechtecke wurden auch im oberen Teil der Figur der Anfang des Öffnens des Kühlers und das Ende des Öffnens des Kühlers angezeigt. Die Dichtzonen Z1 und Z2 befinden sich zwischen den Zweigen Kühler offen und Kühler geschlossen. Der Umkreis des Regulierorgans ist schematisch durch die Buchstaben POR bezeichnet.
Die Betriebssequenzen sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengefasst.
In dieser Tabelle stellt die erste Spalte die verschiedenen Phasen oder Betriebsarten des Systems dar, die zweite Spalte stellt den Betrieb (Ein) oder den Stillstand (Aus) der Elektrowasserpumpe EWP dar, die dritte Spalte stellt den Motordurchfluss dar, die vierte Spalte den Durchfluss des Heißlufterzeugers, die fünfte Spalte den Durchfluss des Kühlers, die sechste Spalte den Durchfluss der Abzweigleitung und die siebte Spalte Bemerkungen. Zu bemerken ist, dass das Regulierorgan eine Stellung „Sicherheit" P10 oder P10' einnehmen kann, die jeweils der Position „Kühler + Heißlufterzeuger" entspricht, in der der zweite Ausgang 20 und der dritte Ausgang 22 offen sind, und die Stellung „Kühler", in der der zweite Ausgang 20 offen ist.
Diese Betriebsart begünstigt das Kühlen des Motors, indem sie das Ableiten der Hitze des Motors entweder durch den Kühler allein oder durch den Kühler und den Heißlufterzeuger erlaubt.
5 ist eine Darstellung analog zu 4. Sie unterscheidet sich von dieser Letzteren im Wesentlichen durch die Tatsache, dass die Dichtzonen Z1 und Z2 weggelassen wurden. Andererseits wurden die Formen der Öffnungen, die der Abzweigleitung entsprechen, deutlich verändert.
6 entspricht einer Variante der 4. Die Dichtzonen Z1 und Z2 sind beibehalten, die Form der Öffnung, die dem Kühler entspricht, wurde aber geändert, um den allmählichen Verlauf zu verbessern.
Nun wird auf 7 Bezug genommen, die eine Verlaufkurve der Öffnung des Ausgangs 20 (Kühlerausgang) des Ventils 10 in Abhängigkeit von einem Steuersignal mit Basis 100 zeigt.
Diese Ausführungsform entspricht Durchgangsquerschnitten, die die folgenden Durchmesser haben: 20 mm für den Ausgang 20 (Kühler), 20 mm für den Ausgang 18 der Abzweigleitung und 28 mm für den Eingang des Kühlmittels 28.
Der allmähliche Verlauf wird hier für einen Betrieb mit einem Druck von 1 bar und einer Temperatur des Kühlmittels von 23°C ± 2°C erstellt. Der Durchfluss des Kühlers steigt allmählich von dem Beginn des Öffnens des Kühlerausgangs (Ausgang 18) bis zu dem kompletten Öffnen, das 100% des Durchgangsquerschnitts entspricht. Die Kurve beruht hier auf der Grundlage von Segmenten von Geraden, die miteinander verbunden sind, sie könnte aber auch aus einer einzigen Geraden oder einem Polynom gebildet sein.
Nun wird auf 8 Bezug genommen, die eine weitere, vereinfachte Betriebssequenz zeigt, die hier mit einem Modus mit Heizen beginnt und danach mit einem Modus ohne Heizen endet. Die verschiedenen Stellungen sind hier durch die gleichen Symbole P1, P2 usw. wie in den 4 bis 6 bezeichnet.
Auch hier findet man die Dichtzonen Z1 und Z2 zwischen den Zweigen Kühler offen und Kühler geschlossen. Der entsprechende Betrieb ist in der folgenden Tabelle 2 dargestellt, in der die Spaltentitel gleich sind wie in der Tabelle 1 weiter oben. Die Tabelle 2, die 8 entspricht, zeigt eine Sequenz, die es erlaubt, sanft von einer Regulierung mit Heizabfrage zu einer Regulierung ohne Heizabfrage überzugehen.
Die Durchgangsquerschnitte des Ventils, wenn mindestens zwei Zweige in Kommunikation sind, werden derart berechnet, dass der Druckunterschied zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Ventils auf unter 1 bar beschränkt ist, um auf der Ebene des Stellantriebs kein zu großes Moment größer als 1 Nm zu schaffen.
Die Operationensequenz der Tabelle 2 ebenso wie die der Tabelle 1 kann entweder mit einem Regulierorgan 34 des Typs Hohlzylinder wie oben beschrieben oder auch mit jedem anderen Regulierorgantyp durchgeführt werden, insbesondere mit einem Organ des Scheibentyps.
Es wird nun auf 9 Bezug genommen, die ein Betriebsorganigramm der mit dem Ventil 10 verbundenen Steuermittel darstellt.
Das Organigramm zeigt, dass das Ventil 10 in einer bekannten Stellung vor Regulierung initialisiert wird. Die ersten Vergleichsmittel C1 erlauben es, die Kühlmitteltemperatur T Wasser mit einer kritischen Temperatur T Wasser kritisch zu vergleichen, die dem maximalen Temperaturwert entspricht, den der Motor in Abhängigkeit von der so genannten „Werkstofftemperatur", die der Motortemperatur entspricht, ertragen kann. Auf jeden Fall muss die kritische Temperatur des Kühlmittels kleiner bleiben als seine Siedetemperatur. In dem Beispiel wird das Kühlmittel als Wasser versetzt mit einem Frostschutzmittel betrachtet.
Die ersten Vergleichsmittel C1 vergleichen T Wasser mit T Wasser kritisch. Wenn T Wasser größer ist als T Wasser kritisch, stellen die Steuermittel das Ventil automatisch auf „Sicherheitsstellung", um das Kühlen des Motors und bei Bedarf das Verhindern der Beschlagbildung im Fahrgastraum zu begünstigen.
Anderenfalls vergleichen zweite Vergleichsmittel C2, die den Bedarf an Heizung bestimmen, die Temperatur des Fahrgastraums T hab mit einer Temperatur T hab Sollwert. T hab stellt die in dem Fahrgastraum gemessene Temperatur dar, während T hab Sollwert einen Fahrgastraumtemperatursollwert darstellt.
Wenn T hab größer ist als T hab Sollwert, bestimmen dritte Vergleichsmittel C3, ob die Heizung nicht effizient ist, indem sie die Temperatur T Wasser mit einer Mindestschwellenwerttemperatur T Schwelle min vergleichen, die der Mindesttemperatur des Motorkühlmittel entspricht, unter welcher es nicht von Nutzen ist, das Wasser in dem Heißlufterzeuger zirkulieren zu lassen, wobei daher der Motortemperaturanstieg privilegiert wird.
Wenn T Wasser kleiner ist als T Schwelle min, wird das Ventil in die „Abzweigleitungsstellung" P1 oder in eine Stellung „Durchfluss Null" P0 oder P04, die die drei Wege verschließt und den Motordurchfluss komplett stoppt, gebracht.
Anderenfalls vergleichen vierte Vergleichsmittel C4, die die Begrenzung des Heißlufterzeugerdurchsatzes bestimmen, die Motordrehzahl RPM Motor mit einem Schwellenwert RPM Sollwert.
Wenn RPM Motor größer ist als der Schwellenwert RPM Sollwert, vergleichen Vergleichsmittel C5 die Temperatur T Wasser mit einer Sollwerttemperatur T Sollwert, die einer Sollwerttemperatur der Wassertemperatur erstellt von dem Motorkühlrechner oder dem Motorrechner in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern, die dem Motor und dem Fahrzeug entsprechen, entspricht. Diese Parameter können insbesondere die Motorlast (Einlassdruck, Stellung Drosselventil oder Pedal, Motordrehzahl, Geschwindigkeit des Fahrzeugs, Funktionieren der Klimaanlage, Druck des Kühlmittels, Außentemperatur usw.) umfassen.
Wenn T Wasser größer ist als T Sollwert, wird das Ventil auf die Stellung „Kühler + Abzweigleitung + Heißlufterzeuger" (Position P6) gebracht.
Anderenfalls wird das Ventil in eine Stellung „Heißlufterzeuger + Abzweigleitung" gebracht.
Ist die Motordrehzahl RPM Motor kleiner als der Schwellenwert RPM Sollwert, vergleichen Vergleichsmittel C6 T Wasser mit T Sollwert. Wenn T Wasser größer ist als T Sollwert, wird das Ventil auf die Stellung „Heißlufterzeuger + Kühler" P7 gebracht. Anderenfalls wird das Ventil auf die Stellung „Heißlufterzeuger" das heißt P8 oder P5' gebracht.
Ist T hab kleiner als T hab Sollwert, vergleichen Vergleichsmittel C7 T Wasser mit T Sollwert. Wenn T Wasser größer ist als T Sollwert, wird das Ventil in eine Stellung „Kühler + Heißlufterzeuger" gebracht, das heißt in eine Stellung P3 zwischen P1 und P9. Anderenfalls wird das Ventil in die Stellung „Abzweigleitung" gebracht, die der Stellung P1 entspricht.
Natürlich gibt es Ausführungsvarianten für die Erfindung. Insbesondere ist das Regulierorgan nicht auf einen Hohlzylinder beschränkt, es kann massiv oder durch eine Ebene kegelstumpfförmig sein,

Claims

Steuerventil, das zu einem Kühlkreislauf eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors gehören kann, wobei der Kreislauf von einem Kühlmittel durchlaufen wird und einen ersten Zweig (70) aufweist, der den Kühler (72) des Motors (62) enthält, einen zweiten Zweig (76), der eine Abzweigleitung des Kühlers (72) des Motors bildet, und einen oder mehrere dritte Zweige (78), die jeweils mindestens einen Heißlufterzeuger (80) zum Beheizen des Fahrgastraums umfassen, wobei das Ventil (10) einen Körper aufweist, der einen Fluideingang (28) hat, einen ersten Ausgang (18), der mit dem zweiten Zweig (76) verbunden werden kann, einen zweiten Ausgang (20), der mit dem ersten Zweig (70) verbunden werden kann, und einen oder mehrere dritte Ausgänge (22), die mit dem oder den dritten Zweigen (78) verbunden werden können, sowie ein Regulierorgan (34), das in Drehung in dem Ventilkörper montiert ist, um selektiv die Ausgänge (18, 20, 22) zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass das Regulierorgan (34) die folgende Sequenz von Stellungen definieren kann, wenn es in Drehung in eine gegebene Richtung angetrieben wird: – eine Stellung „Abzweigleitung" (P1), in der der erste Ausgang (18) offen ist; – eine Stellung „Kühler + Abzweigleitung" (P2; P3), bei der der erste Ausgang (18) und der zweite Ausgang (20) offen sind; – eine Stellung „Kühler" (P9'; P10'), bei der der zweite Ausgang (20) offen ist; – eine Stellung „Kühler + Heißlufterzeuger" (P4; P10), in der der zweite Ausgang (20) und der oder die dritten Ausgänge (22) offen sind; – eine Stellung „Kühler + Abzweigleitung + Heißlufterzeuger" (P6; P7), in der der erste Ausgang (18), der zweite Ausgang (20) und der oder die dritten Ausgänge (22) offen sind; – eine Stellung „Heißlufterzeuger + Abzweigleitung" (P5), in der der erste Ausgang (18) und der oder die dritten Ausgänge (22) offen sind, und – eine Stellung „Heißlufterzeuger" (P5'; P8), in der der oder die dritten Ausgänge (22) offen sind.
Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Regulierorgan ferner eine Stellung „Durchsatz Null" (P0; P0') einnehmen kann, in der kein Ausgang offen ist.
Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Regulierorgan ferner eine Stellung „Sicherheit" (P10) einnehmen kann, die der Stellung „Kühler + Heißlufterzeuger" entspricht, in der der zweite Ausgang (20) und der oder die dritten Ausgänge (22) offen sind.
Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Regulierorgan ferner eine Stellung „Sicherheit" (P10') einnehmen kann, die der Stellung „Kühler" entspricht, in der der zweite Ausgang (20) offen ist.
Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es Steuermittel umfasst, die das Regulierorgan (34) bringen können in: entweder eine der Stellungen: „Abzweigleitung" (P1), „Kühler + Abzweigleitung", „Kühler" (P9), wenn ein Modus ohne Heizung erwünscht ist, oder in eine der Stellungen: „Kühler + Heißlufterzeuger" (P4; P10), „Kühler + Abzweigleitung + Heißlufterzeuger", „Heißlufterzeuger + Abzweigleitung" (P5), „Heißlufterzeuger" (P5'; P8), wenn ein Modus mit Heizung erwünscht ist.
Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidausgänge (18, 20, 22) in den Körper (12) durch Öffnungen mit ausgewählten Formen und Maßen münden, die an ausgewählten Stellen des Körpers (12) eingerichtet sind.
Steuerventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen der Fluidausgänge (18, 20, 22) allgemein kreisförmige Form und unterschiedliche Durchmesser haben.
Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (12) eine zylindrische Seitenwand (16) umfasst, in die die Fluidausgänge (18, 20, 22) in axialen Höhen und Winkelstellungen münden, die in Bezug auf die Drehachse (XX) des Regulierorgans (34) ausgewählt sind, während der Fluideingang (28) axial in den Körper (12) mündet.
Steuerventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Regulierorgan (34) in Form eines Hohlzylinders hergestellt ist, der Durchgangsöffnungen (40, 46, 48) aufweist, die die Fluidausgänge (18, 20, 22) in Abhängigkeit von der Winkelstellung des Regulierorgans (34) zu dem Körper (12) steuern können.
Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es Antriebsmittel (MPP) umfasst, die das Regulierorgan (34) antreiben können, um es in Winkelstellungen zu bringen, die in Bezug auf den Ventilkörper (12) ausgewählt sind.
Kühlkreislauf eines Verbrennungsmotors (62) eines Kraftfahrzeugs, der von einem Kühlmittel unter der Einwirkung einer Umwälzpumpe (64; 66) durchlaufen wird, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Steuerventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 aufweist, dessen Fluideingang (28) mit einem Einlass (68) von Kühlmittel, das von dem Motor (62) kommt, verbunden ist, und dessen erster Fluidausgang (18), zweiter Fluidausgang (20) und der oder die dritten Fluidausgänge (22) jeweils mit einem ersten Zweig (70) verbunden sind, der den Kühler (72) des Motors (62) enthält, mit einem zweiten Zweig (76), der eine Abzweigleitung des Kühlers (72) des Motors bildet, und mit einem oder mehreren Zweigen (78), die jeweils mindestens einen Heißlufterzeuger (80) zum Beheizen des Fahrgastraums aufweisen.
Kühlkreislauf nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass er eine mechanische Umwälzpumpe (64) aufweist, die von dem Motor (62) angetrieben ist.
Kühlkreislauf nach einem der Ansprüche 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Elektroumwälzpumpe (66) umfasst, die von Steuermitteln betätigt werden kann.
Kühlkreislauf nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroumwälzpumpe (66) auf dem dritten Zweig (78), der den Heißlufterzeuger (80) enthält, eingefügt ist, und dass die Steuermittel die Elektroumwälzpumpe (66) in eine der folgenden Stellungen betätigen können: Stellung „Heißlufterzeuger", Stellung „Kühler + Heißlufterzeuger" und Stellung „Kühler + Abzweigleitung + Heißlufterzeuger".