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    • 专利摘要:
    EinFahrzeugmotorkühlsystem enthält ein temperaturabhängiges Strömungsregelventil (20)zur Regelung der Kühlmittelströmung zueinem Ölkühler, umauf diese Weise warmes Kühlmittelzum Ölkühler zu leiten,ohne das Aufwärmendes Motors oder den Wirkungsgrad eines Fahrgastraumheizers nachteiligzu beeinträchtigen.Das Ventil (20) enthältein Gehäuse(25) mit einem Heißeinlass(21) zur Verbindung mit einem heißes Kühlmittel liefernden Motorausgang,einem Kalteinlass (22), der mit einem Kühler verbunden ist, und einemAuslass (23) zur Verbindung mit einer gepumpten Rückführung zumMotor. Eine Thermostatkapsel (30) hat eine Stößelstange (32), die gegen einengespeichten Anschlag (64) wirkt und ein Ventilglied (50) trägt. DerKapselkörper(31) passt mit Spiel in eine Durchgangsbohrung (42) in der Ventilspule(41) und dies gestattet gemeinsam mit Vorsprüngen (48) eine Strömung vonKühlmittel über denKapselkörper. DieVentilspule (41) gleitet in einer Bohrung (26) in dem Gehäuse (25),das einen Stöpsel(27) trägt,der an Speichen (36) im Heißeinlass(21) hängt.Wenn das Kühlmittelim Heißeinlass(21) eine verhältnismäßig geringeTemperatur hat, verhindert das Ventil (20) die Kühlmittelströmung vom Heiß- und vomKalteinlass (21 und 22) zum Auslass (23). Ein geringer Leckstromdurch den Heißeinlass(21) gestattet, dass die Thermostatkapsel (30) die Temperatur im Heißeinlass(21) erfassen kann. Mit steigender Temperatur des Kühlmittelsim Heißeinlass(21) wird die Ventilspule (41) ...
    公开号:DE102004020588A1
    申请号:DE102004020588
    申请日:2004-04-27
    公开日:2005-01-13
    发明作者:William Richard Kenilworth Hutchins
    申请人:Ford Global Technologies LLC；
    IPC主号:B60H1-00
    专利说明:
    [0001] DieseErfindung betrifft Motorkühlsysteme besondersaber nicht ausschließlichfür Motorfahrzeuge.
    [0002] Typischerweiseweist ein Motorkühlsystem einenPrimärkühlkreislaufauf, der eine Pumpe zur Zirkulation von zur Kühlung des Motors dienendem Kühlmittelund einen Kühlerzur Kühlungdes Kühlmittelshat. Allerdings kann das vom Motor erhitzte Kühlmittel zu Heizzwecken, typischerweisezur Heizung eines Fahrgastraums für die Insassen eines Fahrzeugsverwendet werden. Außerdemkann das Motorkühlmittelin einem sekundärenKühlkreislaufzur Kühlungeines oder mehrerer Zusatzwärmetauscher verwendetwerden, z.B. eines Getriebeölkühlers, Motorölkühlers, Kraftstoffkühlers oderLadeluftkühlers.
    [0003] Eskann insbesondere im Fall eines Getriebeölkühlers vorteilhaft sein, wenndas im Kühlsystem zirkulierendeKühlsystemWärme anden Zusatzwärmetauscherabgibt. Im Falle des Getriebeölkühlers erwärmt diesdas Getriebe unmittelbar nach dem Motorstart, so dass das Getriebeseine maximale Betriebseffizienz schnellstmöglich erreicht. Sobald das Getriebeerwärmtwurde, kann das Kühlmitteldann dazu dienen, eine Überhitzungdes Getriebeölszu verhindern, besonders wenn das Getriebe hoch belastet ist. Allerdingsist es vom Kaltstart an auch erwünschtsicher zu stellen, dass sich ein Fahrgastraumheizer, der das Motorkühlmittelals Wärmequelleverwendet, so schnell wie möglicherwärmt.Aus diesem Grund ist es erwünscht,Mittel vorzusehen, die eine sofortige Erwärmung des Fahrgastraums sicherstellen und gleichzeitig überschüssige Motorwärme für einenZusatzwärmetauscherzu nutzen.
    [0004] Esist Aufgabe dieser Erfindung, ein Motorkühlsystem zu erzielen, dessenHeizwirkung in einer Zeitdauer unmittelbar nach dem Motorstart vonder Umgebungstemperatur gesteigert ist und das gleichzeitig überschüssige Wärme zurErwärmungeines einem ZusatzwärmetauscherzufließendenSekundärkühlmittelsverwendet.
    [0005] Gemäß einemersten Aspekt der Erfindung ist ein Motorkühlsystem erzielt, das einenPrimärkühlkreislaufmit einem Kühlerund einer zur Zirkulation eines Kühlmittels durch den Motor,zum Kühlerund zurückzum Motor dienenden Pumpe, wobei der Kühler mit einer den Kühler mitdem Motor verbindenden Motorrückleitungund mit der Pumpe durch ein Primärstromregelventilund eine Rückleitungverbunden ist, und das Primärstromregelventilauch mit der Motorrückleitungstromaufwärtsvom Kühlerverbunden und so betreibbar ist, dass Fluid vom Kühler nurströmenkann, wenn die erfasste Temperatur des Kühlmittels oberhalb einer normalenLauftemperatur des Motors liegt, einen Sekundärkühlkreislauf mit einem mit derEinlassseite der Pumpe und mit einem temperaturabhängigen Regelventilverbundenen Wärmetauscher,wobei das temperaturabhängigeRegelventil einen mit der Motorrückleitungstromaufwärtsvom Kühlerverbundenen ersten Einlass, einen mit der Auslassseite des Kühlers verbundenenzweiten Einlass und einen mit dem Wärmetauscher verbundenen Auslasshat, und einen Heizkreislauf mit einem Fahrgastraumheizer aufweist,der zum Empfang von durch den Motor erhitztem Kühlmittel und zur Rückleitungdesselben zur Einlassseite der Pumpe verbunden ist, wobei das temperaturabhängige Regelventilbetreibbar ist, um den Fluidstrom gleichzeitig durch beide Einlässe abzuschalten,den Fluidstrom durch den ersten Einlass abzuschalten und gleichzeitigden Fluidstrom durch den zweiten Einlass zu erhalten und den Fluidstromdurch den zweiten Einlass abzuschalten und gleichzeitig den Fluidstromdurch den ersten Einlass zu erhalten und zwar abhängig vonder erfassten Temperatur des Kühlmittels.Der Wärmetauscherdes Sekundärkühlkreislaufskann ein Getriebeölkühler sein.
    [0006] Bevorzugtberuht die Regelung des Kühlmitttelstromsdurch den ersten und zweiten Einlass des temperaturabhängigen Strömungsregelventilsauf einer erfassten Temperatur, die eine Kombination der Temperaturendes Kühlmittelsim ersten und zweiten Einlass ist. In diesem Fall ist es bevorzugt,dass die Temperatur des Kühlmittelsim ersten Einlass bei der Regelung des Kühlmittelstroms durch den erstenund zweiten Einlass zu allen Zeiten dominant ist. Bevorzugt istdie erfasste Temperatur gleich ((X·T1) + (Y·T2)), wobei X zwischen 0,75und 0,95, Y zwischen 0,25 und 0,05 liegen, T1 die Temperatur desKühlmittelsim ersten Einlass und T2 die Temperatur des Kühlmittels im zweiten Einlassist.
    [0007] Bevorzugtist das temperaturabhängigeRegelventil, wenn die erfasste Temperatur unterhalb einer erstenvorbestimmten Temperatur liegt, so betreibbar, dass es den Kühlmittelstromvom ersten und zweiten Einlass zum Auslass abschaltet, im Fall, wenndie erfasste Temperatur oberhalb der ersten vorbestimmten Temperatur,jedoch unterhalb einer zweiten höherenvorbestimmten Temperatur liegt, den Kühlmittelstrom vom ersten Einlasszum Auslass gestattet und gleichzeitig jeden wesentlichen Strom vomzweiten Einlass zum Auslass verhindert. Weiterhin lässt sichdas temperaturabhängigeRegelventil, wenn die erfasste Temperatur oberhalb der zweiten vorbestimmtenTemperatur, jedoch unterhalb einer dritten höheren vorbestimmten Temperaturliegt, so betreiben, dass Kühlmittelvon dem ersten Einlass und vom zweiten Einlass zum Auslass strömen kann. Tatsächlich lässt sichdas temperaturabhängigeRegelventil, wenn die erfasste Temperatur oberhalb der dritten vorbestimmtenTemperatur liegt, so betreiben, dass jeder wesentliche Strom vomersten Einlass zum Auslass unterbunden ist und gleichzeitig Kühlmittelvom zweiten Einlass zum Auslass strömen kann. Bevorzugt ist dieerste vorbestimmte Temperatur geringer als die normale Lauftemperaturdes Motors. Außerdemist die dritte vorbestimmte Temperatur bevorzugt kleiner oder gleichder normalen Lauftemperatur des Motors.
    [0008] Üblicherweisewird das temperaturabhängigeRegelventil so betrieben, dass Kühlmittelvom ersten Einlass zum Auslass unabhängig von der erfassten Temperaturströmenkann, wenn die Druckdifferenz zwischen dem ersten Einlass und demAuslass eine vorbestimmte Größe überschreitet.
    [0009] Ineiner bevorzugten Anordnung weist das temperaturabhängige Regelventilein den ersten Einlass, den zweiten Einlass, den Auslass und eineVentilkammer definierendes Gehäuse,ein auf die Temperatur ansprechendes Glied in der Ventilkammer, einerstes Ventilglied, das den Kühlmittelstromdurch den ersten Einlass steuert und ein zweites Ventilglied auf,das den Kühlmittelstromdurch den zweiten Einlass steuert. In diesem Fall kann das ersteVentilglied ein axial zwischen zwei Begrenzungen bewegliches Gliedso sein, dass es an oder in der Nähe der einen Begrenzung seineraxialen Bewegung betreibbar ist, um den Kühlmittelstrom vom ersten Einlasszum Auslass zu unterbinden, an oder in der Nähe der zweiten Begrenzung seineraxialen Bewegung betreibbar ist, um den Kühlmittelstrom vom ersten Einlasszum Auslass zu unterbinden, jedoch für die Mehrzahl der axialenBewegungen zwischen diesen Begrenzungen so an geordnet ist, dassKühlmittelvom ersten Einlass zum Auslass strömen kann. Das erste Ventilglied kannzum zweiten Einlass hin vorgespannt sein.
    [0010] Üblicherweiseist das erste Ventilglied ein rohrförmiges Glied mit einer einenKühlmittelströmungskanalvom ersten Einlass definierenden Bohrung. Das temperaturabhängige Gliedkann einen Ventilkörpermit einem zweiten Ventilglied, eine durch ein temperaturabhängiges Mittelin dem Ventilkörper gegeneinen Anschlag im zweiten Einlass betätigbare Stößelstange und Vorspannungsmittelhaben, die zur Vorspannung des zweiten Ventilglieds zum zweitenEinlass vorgesehen sind. Der Ventilkörper kann in der Bohrung desersten Ventilglieds liegen und auf diese Weise sicher stellen, dassdas temperaturabhängigeGlied primärdurch die Temperatur des Kühlmittelsim ersten Einlass gesteuert oder geregelt wird.
    [0011] EinRückhaltegliedkann in dem Gehäuse, demzweiten Einlass benachbart, befestigt sein, um das erste Ventilgliedund das temperaturabhängige Gliedinnerhalb der Ventilkammer zurückzu halten und in einer solchen Anordnung kann das Rückhaltegliedeine Zylinderbohrung definieren, in der das zweite Ventilglied gleitendeingepasst ist, wobei die Anordnung so ist, dass, wenn das zweiteVentilglied vollständiginnerhalb der zylindrischen Bohrung aufgenommen ist, im Wesentlichenkein Kühlmittelstrom durchdas zweite Ventilglied vom zweiten Einlass zum Auslass geht. DasRückhaltegliedkann ein Stützgliedenthalten, das den Anschlag fürdie Stößelstangedes temperaturabhängigenGlieds bildet.
    [0012] DasRückhaltegliedkann eine ringförmige Stirnfläche haben,die in die Ventilkammer weist und mit einer komplementären ringförmigen Stirnfläche desers ten Ventilglieds zusammenwirkt. Die Anordnung ist so getroffen,dass, wenn die ringförmige Stirnfläche desersten Ventilglieds an der ringförmigenStirnflächedes Rückhaltegliedsanstößt, Kühlmittelvon der Bohrung des ersten Ventilglieds zum Auslass strömen kann.Bevorzugt sind Abstandshalter zwischen der ringförmigen Stirnfläche desersten Ventilglieds und dem zweiten Ventilglied so eingesetzt, dasssie radiale Strömungskanäle bilden,wobei die Anordnung so ist, dass, wenn die ringförmige Stirnfläche desersten Ventilglieds von der ringförmigen Stirnfläche desRückhaltegliedsweg bewegt wird, Kühlmittelvon der Bohrung des ersten Ventilglieds durch die Radialkanäle zum Auslassströmen kann.Die Abstandshalter könnenin Form von um den Innendurchmesser der ringförmigen Stirnfläche desersten Ventilglieds gebildeten Vorsprüngen vorgesehen sein.
    [0013] Dererste Einlass kann einen Stöpselhaben, der in die Bohrung des ersten Ventilglieds eingreift, wobeidie Anordnung so ist, dass, wenn der Stöpsel in die Bohrung des erstenVentilglieds eingreift, kein Kühlmittelvom ersten Einlass in die Bohrung des ersten Ventilglieds strömen kann.Wo Vorspannungsmittel zur Vorspannung des zweiten Ventilglieds hinzum zweiten Einlass vorgesehen sind, können diese Vorspannungsmitteleine an einem Ende des Stöpsels anliegendeFeder sein.
    [0014] Inder bevorzugten Anordnung des Kühlsystemshat der Kühlereinen Hauptkühlerund einen Nebenkühler,die beide an einer Einlassseite mit der Motorrückleitung verbunden sind, wobeider Hauptkühlereine Auslassseite, die durch eine Kühlerrückleitung mit dem primären Strömungsregelventilverbunden ist, und der Nebenkühlereine Auslassseite hat, die mit dem zweiten Einlass des temperaturabhängigen Regelventilsverbunden ist. Bei Vollstrombedingungen ist der Druckabfall über demNebenkühler beträchtlichkleiner als der Druckabfall überdem Hauptkühler.
    [0015] Gemäß einemzweiten Aspekt erzielt die Erfindung auch ein temperaturabhängiges Regelventil zurVerwendung in einem Kraftfahrzeugkühlsystem gemäß dem erstenAspekt, wobei das temperaturabhängigeRegelventil einen ersten Einlass, der im Gebrauch mit der Motorrückleitungstromaufwärtsvom Kühlerverbunden ist, einen zweiten Einlass, der im Gebrauch mit der Auslassseitedes Kühlersverbunden ist und einen Auslass hat, der im Gebrauch mit dem Wärmetauscherverbunden ist.
    [0016] DieErfindung wird nun beispielhaft bezogen auf die beiliegenden Zeichnungenbeschrieben, die zeigen:
    [0017] 1 ein Diagramm, das einerfindungsgemäßes Motorkühlsystemdarstellt;
    [0018] 2 einen Querschnitt durchein temperaturabhängigesRegelventil, das in dem in 1 gezeigtenKühlsystemverwendet wird und das in geschlossenem Zustand gezeigt ist;
    [0019] 3 einen Querschnitt ähnlich 2, jedoch mit dem Ventilin einem Heißstrom-offenenund Kaltstrom-geschlossenen Zustand;
    [0020] 4 einen Querschnitt ähnlich 2, jedoch mit dem Ventilin einem Heißstrom-geschlossenenund Kaltstrom-offenen Zustand;
    [0021] 5 ein Querschnitt ähnlich 2, jedoch mit dem Ventilin einem Druck- Bypasszustand;
    [0022] 6 eine Vorderansicht einesHeißstromeinlassesdes in 2 gezeigten Ventils;
    [0023] 7 eine Vorderansicht eineseinen Teil des in 2 gezeigtenVentils bildenden Glieds gesehen von einem Kaltstromeinlass; und
    [0024] 8 eine perspektivische Schnittansichteines temperaturabhängigenRegelventils, das dem in den 2 bis 7 ähnelt, jedoch eine Modifikationenthält.
    [0025] Insbesonderebezogen auf 1 weistein Motorkühlsystem 5 für ein Motorfahrzeugeinen Primärkühlkreislaufmit einem Kühler 11 auf,der einen Hauptteil 11A zur Kühlung des Kühlmittels für einen Motor 10 enthält. EinePumpe 13 lässtdas Kühlmittel durcheine Motorspeiseleitung ESL zum Motor 10 und durch eineMotorrückleitungERL zum Kühlerhauptteil 11A undzurückzur Pumpe 13 zirkulieren. Ein Sekundärkühlkreislauf enthält wenigstenseinen Zusatzwärmetauscher 16,der in diesem Fall ein Getriebeölkühler ist,jedoch auch fürandere Zwecke verwendbar ist und z.B. ein Motorölkühler oder eine Kombinationvon Wärmetauschernsein kann. Ein Heizkreislauf liefert einem Kabinenheizer 17 undeinem Abgasrückführwärmetauscher 19 Kühlmittel durcheine ZusatzkühlerspeiseleitungACS und eine ZusatzkühlerrückleitungACR. Der Sekundärkühlkreislaufzapft Kühlmittelvom Primärkühlkreislaufan einer vor dem Eintritt zum Kühlerhauptteil 11A liegendenPosition ab, leitet das abgezapfte Kühlmittel durch ein temperaturabhängiges Regelventil 20 zum Ölkühler 16 undführt dasKühlmittelzum Primärkreislaufstromaufwärtsder Pumpe 13 zurück.
    [0026] DastemperaturabhängigeRegelventil 20 wird üblicherweiseals Ölkühlermischventilbezeichnet und wird im Einzelnen bezogen auf die 2 bis 7 beschrieben.Es enthälteinen ersten oder Heißeinlass 21 (2) für das vom Primärkühlkreislaufvor dem Eintritt zum Kühlerhauptteil 11A abgezapfte Kühlmittelund einen zweiten oder Kalteinlass 22, der mit einem einenTeil des Kühlers 11 bildendenNebenkühler 12 verbundenist und vom Kalteinlass wird wahlweise gekühltes Kühlmittel zu einem mit dem Getriebeölkühler 16 verbundenenAuslass 23 geleitet. Der Fluidstrom von dem Getriebeölkühler 16 wird durcheine GetriebeölkühlerrückleitungTOCRL und eine HauptrückleitungRL zur Pumpe 13 zurückgeleitet. Der Nebenkühler 12 istmit demselben Einlass wie der Hauptteil 11A des Kühlers 11 verbunden.Auf Grund seiner Konstruktion und der geringeren Strömungsratedurch den Sekundärkreislaufist der Druckabfall überdem Nebenkühler 12 annähernd beträchtlichkleiner als überdem Hauptkühlerteil 11A.
    [0027] Wiegezeigt, wird das Kühlmittelfür den Heizkreislaufdirekt vom Motor 10 abgeleitet. Alternativ kann das Kühlmittelaber auch von dem Primärkühlkreislaufan jeder Stelle vor der Stelle, wo eine Bypassleitung 'BL' mit einem Primärstromregelventil 18 verbundenist, so abgeleitet werden, dass der Heizkreislauf kontinuierlichmit einer Quelle warmen Kühlmittelsvom Motor 10 verbunden ist. Das Primärstromregelventil 18 wirdgewöhnlicheinfach als Thermostat bezeichnet, hier jedoch als Hauptthermostat 18,um Verwechslung mit dem Ölkühlermischventil 20 zuvermeiden. Zuvorderst regelt der Hauptthermostat 18 denStrom zum Kühlerhauptteil 11A undverhindert den Fluidstrom, bis der Motor 10 eine geeigneteLauftemperatur erreicht hat. Jedoch regelt, wie bei den meistenVentilen dieser Art, der Hauptthermostat 18 auch die Strömung inder Bypassleitung BL. Ein geeigneter Hauptthermostat 18 istin EP-A-0794327 beschrie ben.
    [0028] DieBypassstromleitung BL ist parallel zum Kühler 11 zwischen derMotorrückleitungERL und dem Hauptthermostat 18 angeordnet. Kühlmittel,das im Hauptkühler 11A desKühlers 11 gekühlt worden ist,tritt vom kalten Ende des Kühlers 11 ausund strömtentlang der KühlerrückleitungRRL zum Hauptthermostat 18 und dann durch die HauptrückleitungRL zurückzur Pumpe 13. Ein Expansionsbehälter 14 ist mit demMotor 10 durch eine Motorentgasungsleitung EDL und außerdem mitder HauptrückleitungRL durch eine Entgasungsrückleitung RDLverbunden.
    [0029] DerSekundärkühlkreislaufenthältden Getriebeölkühler 16 unddas Ölkühlermischventil 20. DerHeißeinlass 21 des Ölkühlermischventils 20 ist mittelseiner KühlerbypassleitungRBL mit der MotorrückleitungERL an einer Stelle an der Einlassseite des Kühlers 11 so verbunden,dass das Ölkühlermischventil 20 heißes Kühlmittelvom Motor 10 aufnehmen kann. Der Kalteinlass 22 des Ölkühlermischventils 20 istmit einem Auslass vom Nebenkühler 12 soverbunden, dass das Ölkühlermischventil 20 einenStrom gekühltenKühlmittelsaufnehmen kann. Bei Vollstrombedingungen ist die Temperatur des denNebenkühler 12 verlassendenKühlmittelsnicht so tief wie die des den Hauptteil des Kühlers verlassenden Kühlmittels.Allerdings ist sie viel geringer als die Temperatur des in den Kühler 11 eintretenden Kühlmittelsund hat einen größeren Druckals das den Hauptteil des Kühlers 11 verlassendenKühlmittel.Dies liegt an dem geringeren Druckabfall über dem Nebenkühler 12 imVergleich mit dem Druckabfall überdem Hauptkühler.In einem typischen Beispiel beträgtder Druckunterschied zwischen dem Auslass vom Hauptkühler undder RückleitungRL zur Pumpe annähernd20 bis 30 kPa, wohingegen der Druckunterschied zwischen dem Auslassvom Nebenkühler 12 undder RückleitungRL annähernd40 bis 45 kPa beträgt.Dies ist bedeutend, da bei einem typischen Beispiel des Ölkühlers 16 einDruckunterschied von 20 bis 30 kPa gerade ausreicht, einen Stromdurch den Ölkühler 16 zuerhalten und einen schlechten Ölkühlerwirkungsgradergibt, wohingegen ein Druckunterschied von 40 bis 45 kPa eine gute Strömung durchden Ölkühler erzieltund dessen Wirkungsgrad steigert.
    [0030] DerAuslass 23 vom Ölkühlermischventil 20 istmit einem Einlass zum Getriebeölkühler 16 verbunden,und ein Auslass vom Getriebeölkühler 16 ist durcheine GetriebeölkühlerrückleitungTOCRL mit der Rückleitungzur Pumpe 13 verbunden.
    [0031] Besondersbezogen auf die 2 bis 7 enthält das Ölkühlermischventil 20 eineinstückiges, T-förmiges Kunststoffgehäuse, dasden Heißeinlass 21,den Kalteinlass 22, den Auslass 23 und eine Ventilkammer 24 definiert.Ein erstes Ventilglied 40 ist zur Regelung des Kühlmittelstromsdurch den Heißeinlass 21 undein zweites Ventilglied 50 zur Regelung des Kühlmittelstromsdurch den Kalteinlass 22 vorgesehen. In der Ventilkammer 24 befindetsich ein temperaturabhängigesStellglied 30, das einen Stellkörper 31, ein temperaturabhängiges Mittel,wie z.B. ein innerhalb des Körpers 31 untergebrachtesWachs, und eine von einem Ende des Körpers 31 vorstehendeStößelstange 32 hat.Solche temperaturabhängigenStellglieder sind in Motorkühlsystemen üblich. Normalerweisesind sie einfach als Thermostatkapseln bekannt und diese Bezeichnungwird der Einfachheit halber verwendet. Die Stößelstange 32 wirkt miteinem im Kalteinlass 22 befindlichen Anschlag zusammen,um den Kapselkörper 31 vomKalteinlass 22 weg zu zwingen, wenn die erfasste Temperatur ansteigt,und Vorspannungsmittel in Form einer Schraubenfeder 33 bewirkeneine Vorspannung des Ventilkörpers 31 inder entgegengesetzten Richtung. In diesem besonderen Beispiel istdas zweite Ventilglied 50 eine ringförmige Dichtungsscheibe ausMessung, die mit dem Kapselkörper 31 inder Näheseines Endes, an dem die Stößelstange 32 vorsteht, verlötet ist.Die Feder 33 bringt eine Kraft von annähernd 25 N auf den Kapselkörper 31 auf,wenn das zweite Ventilglied 50 in vollständig geschlossener Stellungist.
    [0032] Daserste Ventilglied 40 ist axial zwischen zwei Begrenzungenbeweglich, um die Strömungdes Kühlmittelsvon dem Heißeinlass 21 zumAuslass 23 zu regeln, und das zweite Ventilglied 50 regeltden Kühlmittelstromvom Kalteinlass 22 zum Auslass 23. Eine Begrenzungder axialen Bewegung des ersten Ventilglieds 40 ist dieStelle, an der das erste Ventilglied 40 dem Kalteinlass 22 amnächstensteht und wo es den Kühlmittelstromvom Heißeinlass 21 zum Auslass 23 unterbindenkann. Die andere Begrenzung der axialen Bewegung des ersten Ventilglieds 40 istdie Stelle, an der das erste Ventilglied 40 dem Heißeinlass 21 amnächstensteht, und an dieser oder in der Nähe dieser Position verhindertes den Kühlmittelstromvom Heißeinlass 21 zumAuslass 23. Das erste Ventilglied 40 ist aberfür denHauptteil seiner axialen Bewegung zwischen diesen Begrenzungen soangeordnet, dass es einen Kühlmittelstrom vomHeißeinlass 21 zumAuslass 23 erlaubt.
    [0033] Daserste Ventilglied 40 hat die Form einer rohrförmigen Ventilspulemit einer einen Kühlmittelströmungskanalbildenden Bohrung 42 und ist durch eine Schraubenfeder 43 zumKalteinlass 22 hin vorgespannt. Der Körper 31 der Thermostatkapsel 30 liegtin der Bohrung 42 der Ventilspule 41 und hilftdadurch sicher zu stellen, dass die Thermostatkapsel 30 hauptsächlich vonder Temperatur des Kühlmittels imHeißeinlass 21 geregeltwird. Die Ventilspule 41 hat eine gestufte zylindrischeAußenfläche, dieeinen ersten und zweiten Zylinderabschnitt 44 und 45 bildet,und einen ringförmigenFlansch 46 an einem Ende des zweiten Zylinderabschnitts 45,an der die Schraubenfeder 43 anstößt. Das andere Ende der Schraubenfeder 43 wirktgegen eine Ringflächedes Gehäuses 25 inder Ventilkammer 24. Der Ringflansch 46 bildeteinen Teil einer ringförmigenStirnfläche 47,die an einer ringförmigenStirnfläche 61 einesRückhalteglieds 60 anstoßen kann,so dass, wenn die beiden Ringflächeneinander berühren,im Wesentlichen kein Kühlmittelvon der Bohrung 42 der Ventilspule 41 zum Auslass 22 strömen kann.
    [0034] DieSchraubenfeder 43 hat eine Federkonstante und eine solcheVorbelastung, dass die Ventilspule 41 zum Heißeinlass 21 hinbewegt wird, wenn der Druck im Heißeinlass 21 eine vorbestimmteGröße überschreitet,unabhängigvon der Temperatur des Kühlmittelsim Heiß-und Kalteinlass 21 und 22. Bei diesem Beispiel übt die Schraubenfeder 43 auf dieVentilspule 41 eine Kraft von annähernd 20 N aus, wenn sich dieVentilspule 41 nächstdem Kalteinlass 22 befindet.
    [0035] Dererste zylindrische Abschnitt 44 der Ventilspule 41 kannin einer im Gehäuse 25 gebildeten Zylinderbohrung 26 zwischendem Ventilglied 24 und dem Heißeinlass 21 gleiten.Das Gehäuse 25 hateinen dem Heißeinlass 21 benachbartenStöpsel 27, derin die Bohrung 42 der Ventilspule 41 eingreift,wobei die Anordnung so ist, dass, wenn der Stöpsel 27 in die Bohrung 42 inder Ventilspule 41 um ein beträchtliches Maß eingreift,kein Kühlmittelvom Heißeinlass 21 indie Bohrung 42 der Ventilspule 41 strömen kann.Der Stöpsel 27 hateinen rohrförmigenEndabschnitt 28, der in die Bohrung 42 der Ventilspule 41 eingreift,und eine Zylinderaussparung 29, die ein Ende der zur Vorspannungdes Kapselkörpers 31 zumKalteinlass 22 hin dienenden Feder 33 aufnimmt.Am besten zeigt 6, dassder Stöpsel 27 mitdem Hauptkörperdes Gehäuses 25 durchvier Speichen 36 verbunden ist, die vier Einlassöffnungen 37 bilden,die den Heißeinlass 21 mitder Ventilkammer 24 verbinden.
    [0036] Abstandshalter 48,die zwischen der ringförmigenStirnfläche 47 desersten Ventilglieds 21 und dem zweiten Ventilglied liegen,bilden Radialkanäle 49,die eine Strömungvon der Bohrung 42 der Ventilspule 41 zum Auslass 23 gestatten,wenn die ringförmigeStirnfläche 47 desersten Ventilglieds 21 von der ringförmigen Stirnfläche 61 desRückhalteglieds 60 wegbewegt wird. Die Abstandshalter 48 sind, wie am bestenin 7 gezeigt ist, alseinstückigeTeile der Ventilspule 41 in Form von Vorsprüngen 48 um denInnenumfang der ringförmigenStirnfläche 47 gebildet.Jedoch könnendie Abstandshalter auch als Teil des zweiten Ventilglieds 50 oderals separate Elemente gebildet sein, die entweder am ersten oder zweitenVentilglied 40 oder 50 angebracht sind. Bevorzugtpassen die Vorsprünge 48 ineine Bohrung 62 im Rückhalteglied 60,wenn die Ventilspule 41 im Anschlag mit der ringförmigen Stirnfläche 61 des Rückhalteglieds 60 steht,und helfen bei der Lagestellung der Ventilspule 41.
    [0037] DasRückhalteglied 60 hatzwei axial ragende Arme 63, die jeweils einen (nicht gezeigten)radial ragenden Zapfen haben, der in einen jeweiligen J-förmigen Schlitz 25a indem den Kalteinlass 22 umgebenden Gehäuse 25 eingreift undeine Bajonettverbindung bildet, die das Rückhalteglied 60 innerhalb einerden Kalteinlass 22 bildenden Bohrung 25 sichert.Die zylindrische Außenfläche desGehäuses 25,die den Kalteinlass 22 umgibt, hat normalerweise eine Verbindungmit einem Schlauch, der ihn mit dem Nebenkühler 12 verbindet, unddie Schlitze 25a sind gewöhnlich von diesem Schlauchlecksicher bedecket. Das Rückhalteglied 60 enthält auchein Stützglied 64,das einen Anschlag fürdie Stößelstange 32 derThermostatkapsel 30 bildet. Das Stützglied 64 enthält eineZentralplattform, die mit der Bohrung 62 des Rückhalteglieds 60 durchvier radiale Speichen verbunden ist, die vier Einlassöffnungendefinieren, die den Kalteinlass 22 mit dem Ventilglied 24 verbinden.
    [0038] Daszweite Ventilglied 50 ist gleitend in die Bohrung 62 soeingepasst, dass, wenn das zweite Ventilglied 50 innerhalbder Bohrung 62 aufgenommen ist, tatsächlich kein Kühlmittelvon dem Kalteinlass 22 zum Auslass 23 gehen kann.Zwischen dem zweiten Ventilglied und der Bohrung bedarf es keiner Elastomerdichtungenund die Bohrung fürden Kalteinlass 22 muss nicht genau geformt sein, so dass dieseBohrung in unbearbeitetem Zustand „wie gegossen" bleiben kann.
    [0039] DerBetrieb des Primärkühlkreislaufsist wie üblich.Wenn der Motor vom kalten Zustand gestartet wird, ist es erwünscht, seineTemperatur so schnell wie möglichzu erhöhen,um die Abgasemissionen zu verringern und auch den Kraftstoffverbrauch ökonomischzu gestalten. Deshalb ist währenddes Anlaufens des Motors der Hauptthermostat 18 so angeordnet,dass der Kühlmittelstromdurch den Kühler 11 unterbundenist und gleichzeitig durch die Bypassleitung BL strömen kann.Da durch den Kühler 11 kein Kühlmittelfließt,wird keine Kühlwirkungauf das Kühlmittelausgeübtund dessen Temperatur steigt schnell ausgehend von der Umgebungstemperatur an.Sobald der Motor 10 genügendlange gearbeitet hat, so dass er seine normale Betriebstemperaturerreicht, beginnt der Hauptthermostat 18, die Bypassleitung BLzu schließenund lässtKühlmittelvom Hauptabschnitt des Kühlers 11 strömen.
    [0040] DerBetrieb des Sekundärkreislaufsist im allgemein abhängigvom Betrieb des Ölkühlermischventils 20 undwird nachstehend im Einzelnen beschrieben. Es sollte jedoch bemerktwerden, dass der Heißeinlass 21 des Ölkühlermischventils 20 vomMotor 10 von der MotorrückleitungERL heißesKühlmittelund der Kalteinlass 22 gekühltes Kühlmittel vom Nebenkühler 12 aufnehmenkann. Währenddes Vollstromzustands ist die Temperatur des den Nebenkühler 12 verlassendenKühlmittelsnicht so niedrig wie die Temperatur des den Hauptteil 11A desKühlers 11 durchdie KühlerrückleitungRRL verlassenden Kühlmittels.Jedoch ist sie viel geringer als die Temperatur des in den Kühler 11 eintretendenKühlmittelsund hat einen größeren Druckals das den Hauptteil des Kühlers 11 verlassendeKühlmittel. Diesliegt am geringeren Druckabfall überdem Nebenkühler 12 imVergleich mit dem Hauptkühler.Als ein typisches Beispiel beträgtder Druckunterschied zwischen dem Auslass vom Hauptkühler undder RückleitungRL zur Pumpe annähernd20 bis 30 kPa, wohingegen der Druckunterschied zwischen dem Auslassvom Nebenkühler 12 undder RückleitungRL annähernd40 bis 45 kPa beträgt.Dies ist wesentlich, da bei einem typischen Beispiel des Ölkühlers 16 ein Druckunterschiedvon 20 bis 30 kPa gerade ausreicht, um die Strömung durch den Ölkühler 16 zuerzielen und einen schlechten Ölkühlerwirkungsgrad ergibt,wohingegen eine Druckdifferenz von 40 bis 45 kPa eine gute Strömung durchden Ölkühler erzielt unddessen Wirkungsgrad maximiert.
    [0041] Nunwird insbesondere bezogen auf die 2 bis 5 der Betrieb des Ölkühlermischventils 20 beschrieben. 2 zeigt die Stellung desersten und zweiten Ventilglieds 40 und 50, wenndie kombinierte Temperatur des Kühlmittelsin dem Heißeinlassund Kalteinlass unterhalb einer ersten vorbestimmten Temperatur,in diesem Fall 80°C,liegt. In diesem Zustand ist das Ölkühlermischventil 20 betreibbar,um den Kühlmittelstromvom Heißeinlassund Kalteinlass 21 und 22 zum Auslass 23 zuunterbinden, wobei die ringförmigeStirnfläche 47 derVentilspule 41 an der ringförmigen Stirnfläche 61 desRückhalteglieds 60 durchdie Vorspannung der Schraubenfeder 43 anstößt und daszweite Ventilglied 50 vollständig in die Bohrung 62 imRückhalteglied 60 eingreift.Da der Druck auf beiden Seiten des zweiten Ventilglieds 50 gleichist, gibt es keinen Leckstrom vom Kalteinlass 22 zum Auslass 23.Allerdings gibt es einen sehr kleinen Leckstrom vom Heißeinlass 21 durchdie Ventilspule 41 und hinter die Übergangsstelle zwischen denaneinander stoßendenStirnflächen 47 und 61 derVentilspule 61 und des Rückhalteglieds 60.Dieser kleine Leckstrom liegt in der Größenordnung von 200 cc pro Minuteund reicht gerade aus, einen heißen Kühlmittelstrom von der MotorrückleitungERL durch die KühlerbypassleitungRBL und den Heißeinlass 21 strömen zu lassenund stellt sicher, dass die Thermostatkapsel 30 korrektdie Kühlmitteltemperaturerfassen kann. Tatsächlichwäre, wennes einen derartigen Leckstrom nicht gäbe, die Temperatur des Kühlmittelsim Heißeinlass 21 vielgeringer als die Temperatur des den Motor 10 verlassendenKühlmittels,da das Kühlmittelstagnieren und Wärmean seine Umgebung abgeben würde.
    [0042] Sobaldsich der Motor 10 erwärmt,steigt die Temperatur im Heißeinlass 21 entsprechendund veranlasst, dass die Thermostatkapsel 30 stärker gegen diedurch die beiden Federn 33, 43 ausgeübte kombinierteKraft andrückt.Die Thermostatkapsel 30 hat Bereiche, die sowohl dem Kühlmittelvom Heißeinlass 21 alsauch dem Kühlmittelvom Kalteinlass 22 ausgesetzt sind, so dass die Kapsel 30 aufeine Kombination aus beiden Temperaturen reagiert. Dies kann alseine kombinierte Temperatur angesehen werden, und zum Zweck derVereinfachung wird sie fürden Betrieb der Thermostatkapsel gewöhnlich als erfasst Temperaturbezeichnet. Wenn die erfasste Temperatur die erste vorbestimmteTemperatur erreicht, genügtdie von der Thermostatkapsel 30 ausgeübte Kraft, um die Federkraftder beiden Federn 33, 43 zu überwinden und die ringförmige Stirnfläche 47 desersten Ventilglieds beginnt sich von der ringförmige Stirnfläche 61 desRückhalteglieds 60 weg zubewegen. Dadurch beginnt ein Kühlmittelstrom vomHeißeinlass 21 durchdie Bohrung 42, durch die radialen Strömungskanäle 49 in die Ventilkammer 24 undaus dem Auslass 23. Wenn die Kühlmitteltemperatur weiter steigt,bewegt sich die Thermostatkapsel 30 gegen die Kraft dieFedern 33, 43 weiter zum Heißeinlass. Bei einer zweitenvorbestimmten erfassten Temperatur, die in diesem Fall 85°C beträgt, ist dieVentilspule 41 vollständiggeöffnet,und das zweite Ventilglied 50 hat das Ende der Bohrung 62 im Rückhalteglied 60 erreicht.Dies ist die in 3 gezeigtePosition. In dieser Position kann Kühlmittel frei durch den Heißeinlass 21 strömen, jedochist der Kühlmittelstromdurch den Kalteinlass immer noch beschränkt, da das zweite Ventilglied 50 nochin die Bohrung 62 eingreift.
    [0043] Eineweitere geringe Erhöhungder erfassten Temperatur lässtdas zweite Ventilglied 50 aus dem Eingriff der Bohrung 62 austreten,so dass ein Leckstrom kalten Kühlmittelsvom Kalteinlass 22 hinter das zweite Ventilglied 50 beginnt.Die Strömungsfläche istgleich dem Umfang des zweiten Ventilglieds 50 multipliziertmit dem Abstand des zweiten Ventilglieds 50 vom Ende derBohrung 62 und dies gibt einen sehr sanften Übergangvom geschlossenen zum offenen Zustand und vermeidet einen Wärmeschock imNebenkühler 12 undim Getriebeölkühler 16. Wennsomit die kombinierte Temperatur des Kühlmittels im Heißeinlass 21 undim Kalteinlass 22 überder zweiten höherenvorbestimmten Temperatur jedoch unter einer dritten höheren vorbestimmtenKühlmitteltemperaturliegt, die in diesem Fall 90°Cbeträgt, gestattetder Betrieb des Ölkühlermischventils 20 einenKühlmittelstromvom Heißeinlass 21 undvom Kalteinlass 22 zum Auslass 23. Das zweiteVentilglied 50 greift nicht mehr in die Bohrung 62 desRückhalteglieds 60 ein,und die Ventilspule 41 steht nicht in Kontakt mit der ringförmigen Stirnfläche 61 des Rückhalteglieds 60.
    [0044] Wenndie erfasste Temperatur eine dritte vorbestimmte Temperatur, indiesem Fall 90°Cerreicht, verhindert der Betrieb des Ölkühlermischventils 20 einenbedeutenden Kühlmittelstromvom Heißeinlass 21 zumAuslass 23, gestattet jedoch eine freie Kühlmittelströmung vomKalteinlass 22 zum Auslass 23. Dies ist die in 4 gezeigte Position. DerStöpsel 27 beginntgerade, in die Bohrung 42 des ersten Ventilglieds einzugreifenund wirkt somit als Heißstromventil,das den Eintritt von Kühlmittelin die Bohrung 42 vom Heißeinlass 21 unterbindet.Wenn die erfasste kombinierte Temperatur über die dritte vorbestimmteTemperatur ansteigt, wird der Eingriff des Stöpsels 27 in die Bohrung 42 stärker, bisdie Bewegung der Thermostatkapsel 30 beendet ist.
    [0045] Obwohldie Thermostatkapsel 30 nicht nur die Temperatur des Kühlmittelsim Heißeinlass 21, sondernauch die Temperatur des Kühlmittelsim Kalteinlass 22 erfasst, befindet sich der Hauptteildes Kapselkörpers 31,der das Wachs enthält,innerhalb der Bohrung 42 der Ventilspule 41, sodass die Temperatur des Kühlmittelsim Heißeinlass 21 beider Regelung des Kühlmittelsdurch den Heiß-und Kalteinlass 21 und 22 zu allen Zeiten dominiert.Dies hilft, Instabilitätenzu verhindern, wenn der Kalteinlass 22 öffnet, d.h., dass das Einströmen kaltenKühlmittels nichtunmittelbar die erfasste Temperatur reduziert, so dass der Kalteinlassabgeschaltet wird.
    [0046] DiePositionierung des zweiten Ventilglieds 50 auf der Thermostatkapsel 30 während derHerstellung beeinflusst, wie die beiden Temperaturen zu der für die Regelungder Kühlmittelströmung durchden Heißeinlass 21 undden Kalteinlass 22 verwendeten erfassten Temperatur kombiniertwerden. Die erfasste Temperatur ist gleich ((X·T1) + (Y·T2)), wobei X zwischen 0,75und 0,95 und Y zwischen 0,25 und 0,05 liegen, T1 die Temperaturdie Kühlmittelsim Heißeinlassund T2 die Temperatur des Kühlmittelsin dem Kalteinlass ist. In dem beschriebenen Ausführungsbeispielist die Positionierung des zweiten Ventilglieds 50 so,dass die erfasste Temperatur gleich 0,9T1 + 0,1T2 ist.
    [0047] Wennder Motor 10 vom kalten Zustand gestartet wird, hat somitdas Kühlmittelim PrimärkreislaufUmgebungstemperatur, was in den meisten Fällen bedeutet, dass die Temperaturdes Kühlmittels zwischen0°C und25°C liegt.Unter diesen Umständengibt es eine Wahrscheinlichkeit, dass der Fahrgastraumheizer 16 benötigt wirdund somit der Hauptthermostat 18 betrieben wird, um denKühlmittelstromdurch den Hauptkühlerdes Kühlers 11 zu unterbindenund dass das Ülkühlermischventil 20 betriebenwird, um den Kühlmittelstromdurch den Heiß- undKalteinlass 21 und 22 zum Auslass 23 zuunterbinden, so dass kein Kühlmitteldurch den Sekundärkreislaufund insbesondere durch den Nebenkühler 12 strömt. Darausresultiert eine schnelle Erwärmung desMotors 10, eine Minimierung der schädlichen Emissionen und eineSteigerung der Kraftstoffökonomie,und nahezu die gesamte vom Motor erzeugte Wärme kann vom Heizer 17 verwendetwerden. Im vorliegenden Beispiel wird der Strom durch den Hauptkühler 11A desKühlers 11 durchdas primäre Strömungsregelventilunterbunden, bis die Temperatur des den Motor verlassenden Kühlmittelsannähernd95°C beträgt. DerKühlmittelstromdurch den sekundärenKreislauf wird auch verhindert, bis die Temperatur, d.h. die kombinierteTemperatur des Kühlmittels,in den beiden Einlässen 21, 22 dievorbestimmte Temperatur, in diesem Fall annähernd 80°C, erreicht. Wie beschriebenwird die Temperatur des Kühlmittelsim Heiß-und Kalteinlass 21 und 22 in einem Verhältnis von0,9 zu 0,1 kombiniert und damit nähert sich bei einer Umgebungstemperaturvon 20°Cdas den Motor verlassende Kühlmittel87°C bevordie erste vorbestimmte Temperatur in dem Ölkühlermischventil 20 erreichtist.
    [0048] Wenndiese erste vorbestimmte Temperatur überschritten ist, jedoch unterhalbder zweiten höherenvorbestimmten Temperatur liegt, in diesem Fall 85°C, verhindertdas Ölkühlermischventil 20 weiterhindie Kühlmittelströmung durchden Nebenkühler 12,indem es jeden bedeutenden Strom durch den Kalteinlass 22 unterbindet,erhöhtjedoch allmählich dieMenge des Kühlmittelstromsdurch die KühlerbypassleitungRBL, indem es allmählichKühlmittelvom Heißeinlass 21 zumAuslass 23 des Ölkühlermischventils 20 strömen lässt. Während dieserPeriode wird erwärmtesKühlmitteldurch den Getriebeölkühler 16 geleitetund erwärmtdadurch das durch den Ölkühler strömende Öl. Diesbeschleunigt das Aufwärmendes Getriebes und verringert seinen Zug. Mit der Zeit hat die kombinierteKühlmitteltemperatur 80°C erreicht,dem Fahrgastraumheizer 17 ist genügend Wärme zugeführt worden und die Kühlmitteltemperaturreicht aus, um eine komfortable Umgebungstemperatur im Fahrgastraumaufrecht zu erhalten.
    [0049] Wenndie Kühlmitteltemperaturdie zweite vorbestimmte Temperatur übersteigt, jedoch noch unterhalbder dritten vorbestimmten Temperatur, in diesem Fall 90°C, liegt,beginnt der Kühlmittelstrom durchden Kalteinlass 22, währendauch der Kühlmittelstromdurch den Heißeinlass 21 aufrechterhalten wird. Die Temperatur des das Ölkühlermischventil 20 durchden Auslass 23 verlassenden Kühlmittels stellt sich durcheine Mischung von heißemund kaltem Kühlmitteljeweils durch den Heiß-und Kalteinlass 21 und 22 ein. Wenn die Temperaturdes Kühlmittels während dieserZeitdauer weiter wächst,kann ein gesteigerter Kühlmittelstromdurch den Nebenkühler 12 strömen undsich mit dem in das Ölkühlermischventil 20 durchden Heißeinlass 21 einströmenden warmen Kühlmittelmischen. Wenn schließlichdas Kühlmittel diedritte vorbestimmte Temperatur erreicht, wird die Strömung durchden Heißeinlass 21 unterbrochen, sodass nur gekühltesKühlmittel,das durch den Nebenkühler 12 gegangenist, vom Auslass 23 zum Ölkühler 16 strömt. Da somitKühlmittelmit der niedrigst möglichenTemperatur zugeführtwird, erreicht man eine maximale Kühlung für den Ölkühler 16. Tatsächlich kanneine sehr kleine StrömungheißenKühlmittelsfließen,um die Regelung des Ölkühlermischventils 20 aufrechtzu erhalten, die primärauf der Temperatur im Heißeinlass 21 beruht.Diese Strömungist so klein, dass sie auf die Leistungsfähigkeit des Ölkühlers 16 einenvernachlässigbarenEffekt hat.
    [0050] Wenndas Kühlmitteldie dritte vorbestimmte Temperatur übersteigt, benötigt derMotor 10 die bestmöglicheKühlung,und der Ölkühler 16 braucht gekühltes Kühlmittel,um das Getriebe kühlzu halten, anstatt es aufzuheizen. Tatsächlich besteht auf Grund dersehr großenthermischen Trägheitdes Getriebes der Effekt des Ölkühlers 16 darin,ein beträchtlicheWärmemengevom Kühlmittel abzuziehen undverzögertdadurch die Öffnungdes Hauptthermostats 18 und das Schließen das Heißeinlasses 21 während einerbeträchtlichenZeitdauer nach dem Motorstart. Es sollte verständlich sein, dass jede vom Kühler 11 abgegebeneWärme eineEnergieverschwendung ist und deshalb erhöht die verzögerte Öffnung des Hauptthermostates 18 dieGesamtenergieeffizienz des Fahrzeugs, indem die vom Motor 10 zurück gegebeneWärme sinnvollzum Heizen des Getriebes und Reduktion seines Zuges verwendet wird.
    [0051] Damitim Falle eines Ausfalls der Thermostatkapsel 30 oder beieinem zu hohen Druck im Heißeinlass 21 einSicherheitsmechanismus erzielt wird, ist die Ventilspule 41 soeingerichtet, dass sie öffnet,wenn der Druck im Heißeinlass 21 einenvorbestimmten Wert übersteigt.Da der Innendurchmesser der Stirnfläche 61 des Rückhalteglieds 60 größer istals die Bohrung 26, in der die Ventilspule 61 gleitet,ergibt sich ein Unterschied der wirksamen Flächen, die der Druckdifferenzzwischen dem Heißeinlassund dem Auslass 23 ausgesetzt sind und gegen die die Vorbelastungder Feder 43 wirkt. Wenn die erzeugte Kraft die Federvorbelastung übersteigt,kann sich die Ventilspule 41 gegen die Kraft der Feder 43 bewegenund lässtKühlmittelzwischen den ringförmigenStirnflächen 47 und 61 unddurch den Auslass 23 strömen. Dies ist die in 5 gezeigte Situation. Deshalbist die Anwendung zweier paralleler Federn 33 und 43 indem Sinne vorteilhaft, dass die gegen die Ventilspule 41 wirkendeFeder 43 optimiert werden kann, um ihre Druckentlastungsfunktionauszuübenund die andere Feder die zur Einwirkung gegen die Thermostatkapsel 30 benötigte Kraftdifferenzaufbringen kann.
    [0052] Obwohldie Temperatur in dem Kalteinlass 22 nur eine geringe Wirkunghat, ist sie wichtig fürdie Bestimmung der Betriebspositionierung des ersten und zweitenVentilglieds 40 und 50 und gestattet, dass das Ölkühlermischventil 20 Variationenin der Umgebungstemperatur berücksichtigt,die dann relevant sind, wenn das Ölkühlermischventil 20 dafür erforderlichist, das Einströmenvon Kühlmitteldurch den Heißeinlass 21 zuermöglichen.Wenn beispielsweise die Umgebungstemperatur (und somit die Starttemperaturdes Kühlmittelsim Kühler)20°C beträgt, wäre die erfassteTemperatur 83°Cbei einer Kühlmitteltemperaturvon 90°C,wohingegen, wenn die Umgebungstemperatur 10°C beträgt, die erfasste Temperaturbei derselben Motorkühlmitteltemperatur 80°C betragenwürde.In dem einen Fall kann heißes Kühlmitteldurch den Heißeinlass 21 einströmen und imanderen Fall nicht.
    [0053] Dasin 8 gezeigte modifizierte Ölkühlermischventil 20 ist,was seine Funktion betrifft, in vieler Hinsicht mit dem zuvor beschriebenenidentisch, und diese gemeinsamen Gesichtspunkte werden nicht erneutim Detail beschrieben. Wie zuvor weist das Ölkühlermischventil 20 einGehäuse 125 auf,in dem sich eine Ventilspule 41 mit einer Bohrung 42 undein zweites Ventilglied 50 befinden, das an einer Thermostatkapsel 30 befestigtist. Wie zuvor gibt es einen ersten oder Heißeinlass 121 und einenzweiten oder Kalteinlass 122, die beide mit einem gemeinsamen Auslass 123 verbundensind.
    [0054] Derwesentliche Unterschied zwischen diesem Regelventil und dem zuvorbeschriebenen ist der Durchmesser des Heißeinlasses 121, derviel kleiner ist als beim zuvor beschriebenen Ventil, typischerweise18 mm anstatt 30 mm bei dem zuvor beschriebenen Beispiel. Ein ringförmiges Anschlagglied odereine Dichtungsscheibe 101 dienen dazu, der Belastung derzur Vorspannung der Ventilspule 41 verwendeten Feder 43 entgegenzu wirken, statt diese direkt gegen die Innenwand des Gehäuses zu spannen.In 8 wurde zur Klarheit dieFeder zwischen dem temperaturabhängigenGlied und dem Gehäuseweggelassen. Die Feder 43 für die Ventilspule 41 istzwischen das ringförmigeAnschlagglied 101 und eine Stufe in dem die Ventilspule 41 bildendenKörpereingesetzt. Vier Speichen oder Stege 136 sind als Teildes Gehäuses 125 gegossenund stützeneinen Stöpselin Form einer Scheibe 127, die zur wahlweise Abdichtungder Bohrung 42 des ersten Ventilglieds dient, wie dieszuvor beschrieben wurde. Die Feder für die Thermostatkapsel 30 istzwischen die Thermostatkapsel 30 und den Stöpsel 127 eingesetzt.Wie zuvor lässtsich das Ventil 20 zum Abschalten sowohl des heißen alsauch des kalten Stroms, zum Abschalten allein des kalten Stromsund Durchlassen des heißenStroms, zur Mischung der beiden Ströme und zum Abschalten des heißen Stromsund Durchlassen des kalten Stroms und zwar abhängig von der erfassten Temperaturdes Kühlmittelsbetreiben. Ein zusätzlicherVorteil des modifizierten Beispiels ist, dass das ringförmige Anschlagglied 101 als sekundäres Überdruckventilfungiert, wenn der Druck im Heißeinlass 121 einenvorbestimmten Wert übersteigt.
    [0055] Ineiner weiteren Modifikation dient der Kapselkörper 31 zur Bildungdes zweiten Ventilglieds, wobei der Messingring 50 weggelassenist.
    权利要求:
    Claims (29)
    [1] Motorkühlsystemfür einMotorfahrzeug, das einen Primärkühlkreislaufmit einem Kühler(11) und einer Pumpe (13), die zur Zirkulationvon Kühlmittel durchden Motor (10) zum Kühlerund zurückzum Motor dient, wobei der Kühlermit einer Motorrückleitung(ERL) verbunden ist, die den Kühlermit dem Motor und der Pumpe durch ein Primärstromregelventil (18)und eine Rückleitung(RL) verbindet, und das Primärstromregelventilauch mit der Motorrückleitung(ERL) stromaufwärtsvom Kühler(11) verbunden und so betreibbar ist, dass vom Kühler Fluidnur strömenkann, wenn die erfasste Temperatur des Kühlmittels oberhalb einer normalenLauftemperatur des Motors liegt, einen Sekundärkühlkreislauf, der einen Wärmetauscher(16) hat, der mit der Einlassseite der Pumpe und mit einemtemperaturabhängigeRegelventil (20) verbunden ist, wobei das temperaturabhängige Regelventil(20) einen mit der Motorrückleitung (ERL) stromaufwärts vomKühler(11) verbundenen ersten Einlass (21), einen mitder Auslassseite des Kühlersverbundenen zweiten Einlass (22) und einen Auslass (23)hat, der mit dem Wärmetauscher verbundenist, und einen einen Fahrgastraumheizer (17) aufweisendenHeizkreislauf aufweist, wobei der Fahrgastraumheizer zum Empfangvon vom Motor (10) erhitztem Kühlmittel verbunden ist unddieses zur Einlassseite der Pumpe (13) zurück leitet,wobei das temperaturabhängigeRegelventil (20) betreibbar ist, um die Strömung durchden ersten Einlass (21) abzuschalten und gleichzeitig dieStrömungdurch den zweiten Einlass (22) zu gestatten und die Strömung durchden zweiten Einlass (22) abzuschalten und gleichzeitigdie Strömungdurch den ersten Einlass 21 zu gestatten, und zwar abhängig vonder erfassten Temperatur des Kühlmittels, dadurchgekennzeichnet, dass das temperaturabhängige Regelventil (20)zum gleichzeitigen Abschalten der Strömung durch die beiden Einlässe (21 und 22)betreibbar ist.
    [2] Kühlsystemnach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Strömung des Kühlmittelsdurch den ersten Einlass (21) und den zweiten Einlass (22)des temperaturabhängigen Strömungsregelventils(20) auf einer erfassten Temperatur beruht, die eine Kombinationder Temperaturen des Kühlmittelsim ersten und zweiten Einlass (21, 22) ist.
    [3] Kühlsystemnach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur desKühlmittels imersten Einlass (21) bei der Regelung des Kühlmittelsdurch den ersten und zweiten Einlass (21, 22)zu allen Zeiten dominiert.
    [4] Kühlsystemnach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassteTemperatur gleich ((X·T1)+ (Y·T2))ist, worin X zwischen 0,75 und 0,95 und Y zwischen 0,25 und 0,05liegen, T1 die Temperatur des Kühlmittelsim ersten Einlass (21) und T2 die Temperatur des Kühlmittelsim zweiten Einlass (22) ist.
    [5] Kühlsystemnach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass, wenn die erfasste Temperatur unter einer ersten vorbestimmtenTemperatur liegt, das temperaturabhängige Regelventil (20)zum Abschalten der Strömungvom ersten und zweiten Einlass (21, 22) zum Auslass(23) betreibbar ist.
    [6] Kühlsystemnach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die erfassteTemperatur oberhalb der ersten vorbestimmten Temperatur aber unterhalbeiner zweiten, höherenvorbestimmten Temperatur liegt, das temperaturabhängige Regelventil(20) betreibbar ist, um Kühlmittel vom ersten Einlass(21) zum Auslass (23) strömen zu lassen und gleichzeitigjeden wesentlichen Strom vom zweiten Einlass (22) zum Auslass(23) zu unterbinden.
    [7] Kühlsystemnach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die erfassteTemperatur oberhalb der zweiten vorbestimmten Temperatur aber unterhalbeiner dritten, höherenvorbestimmten Temperatur des Kühlmittelsliegt, das temperaturabhängigeRegelventil (20) betreibbar ist, um Kühlmittel vom ersten Einlass(21) und vom zweiten Einlass (22) zum Auslass(23) strömenzu lassen.
    [8] Kühlsystemnach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die erfassteTemperatur oberhalb der dritten vorbestimmten Temperatur liegt, dastemperaturabhängigeRegelventil (20) betreibbar ist, um jeden wesentlichenStrom vom ersten Einlass (21) zum Auslass (23)zu unterbinden und Kühlmittel vomzweiten Einlass (22) zum Auslass (23) strömen zu lassen.
    [9] Kühlsystemnach Anspruch einem der Ansprüche5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste vorbestimmte Temperaturkleiner als die normale Lauftemperatur des Motors (10)ist.
    [10] Kühlsystemnach einem der Ansprüche6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte vorbestimmte Temperaturkleiner oder gleich der normalen Lauftemperatur des Motors (10)ist.
    [11] Kühlsystemnach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass das temperaturabhängigeRegelventil (20) betreibbar ist, um Kühlmittel vom ersten Einlass(21) zum Auslass (23) unabhängig von der erfassten Temperaturströmen zulassen, wenn der Druckunterschied zwischen dem ersten Einlass (21)und dem Auslass (23) einen vorbestimmten Wert übersteigt.
    [12] Kühlsystemnach einem der Ansprüche1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das temperaturabhängige Regelventil(20) ein Gehäuse(25), das den ersten Einlass (21), den zweitenEinlass (22), den Auslass (23) und eine Ventilkammer(24) definiert, ein temperaturabhängiges Glied (30)in der Ventilkammer (24), ein erstes Ventilglied (40)zur Regelung des Kühlmittelstromsdurch den ersten Einlass (21) und ein zweites Ventilglied(50) zur Regelung des Kühlmittelstromsdurch den zweiten Einlass (22) aufweist.
    [13] Kühlsystemnach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventilglied(40) zwischen zwei Begrenzungen axial so beweglich ist, dasses an der oder in der Näheder ersten Begrenzung der axialen Bewegung einen Kühlmittelstrom vomersten Einlass (21) zum Auslass (23) unterbindet,an der oder in der Näheder anderen Begrenzung der axialen Bewegung einen Kühlmittelstromvom ersten Einlass (21) zum Auslass (23) unterbindet,jedoch fürdie Mehrzahl seiner axialen Bewegung zwischen diesen Begrenzungeneinen Kühlmittelstrom vomersten Einlass zum Auslass (23) gestattet.
    [14] Kühlsystemnach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventilglied(40) zum zweiten Einlass (22) vorgespannt ist.
    [15] Kühlsystemnach einem der Ansprüche12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventilglied (40)ein rohrförmigesGlied (41) mit einer Bohrung (42) ist, die einenKühlmittelströmungskanalfür Kühlmittelvon dem ersten Einlass (21) definiert.
    [16] Kühlsystemnach einem der Ansprüche12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das temperaturabhängige Glied(30) einen Ventilkörper(31) mit dem zweiten Ventilglied (50), eine Stößelstange(32), die zwischen ein im Ventilkörper (31) aufgenommenestemperaturabhängigesMittel und einen innerhalb des zweiten Einlasses (22) befindlichenAnschlag (64) eingesetzt ist und ein Vorspannungsmittel(43) zur Vorspannung des zweiten Ventilglieds (50)zum zweiten Einlass (22) hin hat.
    [17] Kühlsystemnach Anspruch 16, soweit er von Anspruch 15 abhängt, dadurch gekennzeichnet, dassder Ventilkörper(31) in der Bohrung (42) des ersten Ventilglieds(40) sitzt, um so sicher zu stellen, dass das temperaturabhängige Glied(30) primärvon der Temperatur des Kühlmittelsim ersten Einlass (21) geregelt wird.
    [18] Kühlsystemnach einem der Ansprüche12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückhalteglied (60)im Gehäuse(25), dem zweiten Einlass (22) benachbart, befestigtist, um das erste Ventilglied (40) und das temperaturabhängige Glied(30) innerhalb der Ventilkammer zurück zu halten.
    [19] Kühlsystemnach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückhalteglied(60) eine zylindrische Bohrung (62) bildet, indie das zweite Ventilglied (50) gleitend eingepasst ist,wobei die Anordnung so ist, dass, wenn das zweite Ventilglied (50) vollständig indie zylindrische Bohrung (62) eingreift, kein wesentlicherKühlmittelstromvom zweiten Einlass (22) über das weite Ventilglied (50)zum Auslass (23) strömenkann.
    [20] Kühlsystemnach Anspruch 18 oder 19, soweit diese vom Anspruch 16 abhängen, dadurchgekennzeichnet, dass das Rückhalteglied(60) ein Stützglied(64) enthält,welches den Anschlag fürdie Stößelstange(32) des temperaturabhängigenGlieds (30) bildet.
    [21] Kühlsystemnach einem der Ansprüche18 bis 20, soweit diese von Anspruch 15 abhängen, dadurch gekennzeichnet,dass das Rückhalteglied(60) eine ringförmigeStirnfläche(61) hat, die in die Ventilkammer (24) weist,um mit einer komplementären ringförmigen Stirnfläche (47)auf dem ersten Ventilglied (40) zusammenzuwirken, wobeidie Anordnung so ist, dass, wenn die ringförmige Stirnfläche (47)des ersten Ventilglieds (40) an der ringförmigen Stirnfläche (61)des Rückhalteglieds(60) anstößt, keinKühlmittelvon der Bohrung (42) des ersten Ventilglieds (40)zum Auslass (23) strömenkann.
    [22] Kühlsystemnach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass Abstandshalter (48)zwischen die ringförmigeStirnfläche(47) des ersten Ventilglieds (40) und das zweiteVentilglied (50) so eingesetzt sind, dass sie radiale Strömungskanäle (49)definieren, wobei die Anordnung so ist, dass, wenn die ringförmige Stirnfläche (47)des ersten Ventilglieds (40) von der ringförmigen Stirnfläche (61)des Rückhalteglieds(60) wegbewegt wird, Kühlmittelvon der Bohrung (42) des ersten Ventilglieds (40)durch die Radialkanäle(49) zum Auslas (23) strömen kann.
    [23] Kühlsystemnach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalterdie Form von Vorsprüngen(48) haben, die um den Innenumfang der ringförmigen Stirnfläche (47)des ersten Ventilglieds (40) gebildet sind.
    [24] Kühlsystemnach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (48)so angeordnet sind, dass sie in die Bohrung (62) im Rückhalteglied(60) passen, wenn das erste Ventilglied (40) an derringförmigenStirnfläche(61) des Rückhalteglieds (60)anstößt.
    [25] Kühlsystemnach Anspruch 15 oder nach jedem davon abhängigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet,dass der erste Einlass (21) einen Stöpsel (27) zum Eingriffin die Bohrung (42) des ersten Ventilglieds (40)hat, wobei die Anordnung so ist, dass, wenn der Stöpsel (27)in die Bohrung (42) des ersten Ventilglieds (40)eingreift, kein Kühlmittelvom ersten Einlass (21) in die Bohrung (42) desersten Ventilglieds (40) strömen kann.
    [26] Kühlsystemnach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Stöpsel (27)einen Sitz fürein Ende einer zur Vorspannung des temperaturabhängigen Glieds (30)zum zweiten Einlass (22) hin dienenden Feder (33)hat.
    [27] Kühlsystemnach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass der Kühler(11) einen Hauptkühler(11A) und einen Nebenkühler(12) hat, die beide einlassseitig mit der Motorrückleitung(ERL) verbunden sind, wobei der Hauptkühler (11A) eine miteiner Kühlerrückleitung(RRL) zum primärenStrömungsregelventil(18) verbundene Auslassseite und der Nebenkühler (12)eine Auslassseite hat, die mit dem zweiten Einlass (22)des temperaturabhängigenRegelventils (20) verbunden ist.
    [28] Kühlsystemnach Anspruch 27, bei dem bei Vollstrombedingungen der Druckabfall über demNebenkühler(12) beträchtlichkleiner ist als der Druckabfall überdem Hauptkühler(11A).
    [29] TemperaturabhängigesRegelventil (20) zur Verwendung in einem Motorkühlsystemfür einMotorfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass das temperaturabhängigeRegelventil (20) einen ersten Einlass (21), dermit der Motorrückleitung(ERL) stromaufwärts vomKühler(11) verbunden ist, einen zweiten Einlass (22),der mit der Auslassseite des Kühlersverbunden ist und einen Auslass (23) hat, der mit dem Wärmetauscherverbunden ist, und ein Heizkreislauf einen Fahrgastraumheizer (17)aufweist, der zur Aufnahme von durch den Motor (10) erhitztemKühlmittelund zur Rückführung desselbenzur Einlassseite der Pumpe (13) verbunden ist, wobei das temperaturabhängige Regelventil(20) betreibbar ist, um die Strömung in den ersten Einlass(21) abzuschalten und gleichzeitig die Strömung durchden zweiten Einlass (22) zu gestatten und die Strömung durchden zweiten Einlass (22) abzuschalten und gleichzeitigdie Strömungdurch den ersten Einlass (21) zu gestatten, und zwar abhängig vonder erfassten Temperatur des Kühlmittels,dadurch gekennzeichnet, dass das temperaturabhängige Regelventil (20)zum gleichzeitigen Abschalten der Strömung durch die beiden Einlässe (21 und 22)betreibbar ist.
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    GB0409892D0|2004-06-09|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
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    2009-05-28| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: JAGUAR CARS LIMITED, WHITLEY, COVENTRY, GB |
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