[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen eines Verbrennungsmotors, insbesondere
eines Kraftfahrzeuges, mit einem den Kühlmittelfluß von und zu dem Verbrennungsmotor
über einen direkten Rücklauf oder über einen Kühler steuernden Thermostatventil und
mit wenigstens einem dem Kühler zugeordneten, abhängig von wenigstens einer niedrigeren
und einer höheren Kühlmitteltemperatur in wenigstens zwei Leistungsstufen betreibbaren
Lüfter.
[0002] Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art(DE-A- 28 06 708) beeinflußt das
Thermostatventil die Kühlmitteltemperatur und damit auch die Temperatur des Verbrennungsmotors,
indem es durch die Temperatur, bei welcher es die Verbindung zu dem Kühler freigibt,
das Temperaturniveau festlegt. Um den Verbrauch des Verbrennungsmotors zu reduzieren,
wird vorgesehen, daß der dem Kühler zugeordnete Lüfter nur dann eingeschaltet wird,
wenn er benötigt wird, d.h. wenn die Kühlmitteltemperatur und damit auch die Motortemperatur
einen bestimmten Wert übersteigen. Dabei ist es üblich, den Lüfter in mehreren Stufen
zu betreiben, wobei die niedrigste Leistungsstufe des Lüfters einer niedrigeren Kühlmitteltemperatur
zugeordnet ist. Mit Erhöhung der Kühlmitteltemperatur wird dann der Lüfter mit höherer
Leistung betrieben.
[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs genannten
art so auszubilden, daß die Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors verändert werden
kann und daß dies dennoch nicht mit einem erhöhten Leistungsverbrauch verbunden ist.
[0004] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Thermostatventil auf wenigstens zwei unterschiedliche
Öffnungstemperaturen einstellbar ist, und daß mit einem Verstellen des Thermostatventils
auf die höhere Öffnungstemperatur das Einschalten des Lüfters auf die der niedrigeren
Kühlmitteltemperatur zugeordnete Leistungsstufe gesperrt wird.
[0005] Durch diese Aus-bildung wird ermöglicht, über unterschiedliche Öffnungstemperaturen
des Thermostatventils die Motortemperatur insbesondere zur Optimierung der Arbeit
des Verbrennungsmotors einzustellen. Beispielsweise kann vorgesehen werden, daß im
Winter abhängig von niedrigen Außentemperaturen das Thermostatventil so verstellt
wird, daß der Verbrennungsmotor mit einer höheren Temperatur arbeitet. Um zu verhindern,
daß der Effekt der Temperaturerhöhung teilweise wieder aufgehoben wird, und um außerdem
auch keinen erhöhten Leistungsverbrauch zu verursachen, wird dabei dann vorgesehen,
daß der dem Kühler zugeordnete Lüfter bei der niedrigeren Kühlmitteltemperatur, bei
der er üblicherweise anlaufen würde, wenn der Verbrennungsmotor auf dem niedrigeren
Temperaturniveau betrieben wird, nicht anspricht.
[0006] Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß in dem
elektrischen Schaltkreis für ein elektrisches Stellglied zum Verstellen des Thermostatventils
ein von dem gleichen Signalgeber gesteuertes Relais angeordnet ist, das einen Öffner
betätigt, der in der elektrischen Zuleitung für die der niedrigeren Kühlmitteltemperatur
zugeordneten Leistungsstufe des elektrisch angetriebenen Lüfters liegt.
[0007] Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung enthält das Thermostatventil
ein thermostatisches ä Arbeitselement, dessen Gehäuse einen Ventilteller eines zu
dem Kühler führenden Ventils trägt und dessen bei Erwärmung ausfahrende Arbeitskolben
einem Widerlager gegenüberliegt, dessen Position derart veränderbar ist, daß der Abstand
des Abstützpunktes für den Arbeitskolben zu dem Gehäuse mit dem Ventilteller einstellbar
ist. Durch diese Ausgestaltung wird die Möglichkeit eröffnet, ein Thermostatventil
einer üblichen Bauart zu verwenden, ohne daß an diesem, gegebenenfalls mit Ausnahme
einer Verlängerung des Arbeitskolbens, funktionelle Änderungen vorgenommen werden
müssen.
[0008] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein Thermostatventil mit einstellbarer Öffnungstemperatur,
Fig. 2 einen Schaltplan für eine elektrische Betätigung der Einstellung des Thermostatventils
und die Betätigung eines elektrisch angetriebenen Lüfters für einen Kühler während
der Schaltstellung bei niedrigerem Temperaturniveau und
Fig. 3 den Schaltplan nach Fig. 2 in der Schaltstellung bei erhöhtem Temperaturniveau
des Verbrennungsmotors.
[0009] In Fig. 1 ist ein Thermostatventil 32 dargestellt, das die Kühlmittelströmung eines
Verbrennungsmotors von einem Zulauf 17 zu einem direkten Rücklauf 18 und/oder zu einem
Anschlußstutzen 15 steuert, welcher in nicht näher dargestellter Weise mit einem Wärmetauscher,
einem sogenannten Kühler, verbunden ist. Der Kühler ist dann seinerseits wieder an
einen Einlauf des Verbrennungsmotors angeschlossen. Das Thermostatventil besitzt ein
thermostatisches Arbeitselement 3, das aus einem einen Dehnstoff enthaltenden Gehäuse
und einem bei Erwärmung aus dem Gehäuse ausfahrenden Arbeitskolben 2 besteht. Entsprechend
der Temperatur verändert der Dehnstoff des Arbeitselementes sein Volumen, so daß der
Arbeitskolben 2 ausgetrieben oder bei einer Abkühlung auch wieder in das Gehäuse hineingedrückt
wird. Das Gehäuse des Arbeitselementes 3 ist mit einem Ventilteller 4 beispielsweise
durch Aufpressen oder Aufbördeln o.dgl. fest verbunden, der mit einem konischen Rand
einem einen rechten Winkel bildenden Ventilsitz 16 zugeordnet ist, der von dem Anschlußstutzen
15 gebildet wird. Das aus dem Ventilteller 4 und dem Ventilsitz 16 gebildete ventil
verschließt oder öffnet die Verbindung zwischen dem Zulauf 17 und dem zu dem Kühler
führenden Anschlußstutzen 15. Der Ventilteller 4 ist mit einer konisch gewickelten
Druckfeder 19 in der dargestellten Schließstellung gehalten. Auf einer Gleitführung
des Gehäuses des Arbeitselementes 3 ist ein weiterer Ventilteller 20 angeordnet, der
einem Ventilsitz 21 des Rücklaufs 18 zugeordnet ist. Der Ventilteller 20 ist mit einer
an dem Gehäuse des Arbeitselementes 3 geführten Druckfeder 22 belastet.
[0010] In der dargestellten Stellung strömt das Kühlmittel über den zwischen den beiden
Ventilen 4, 16 und 20, 21 befindlichen Zulauf 17 zu und über den direkten Rücklauf
19 ab, zurück wieder zu dem Verbrennungsmotor. Wenn das Kühlmittel eine höhere Temperatur
aufweist, dehnt sich der Dehnstoff des Arbeitselementes 3 aus, so daß der Arbeitskolben
2 aus dem Gehäuse des Arbeitselementes 3 ausfährt und sich an einem Widerlager 5 abstützt.
Bei einer weiteren Ausdehnung und damit verbundenem Ausfahren des Arbeitskolbens wird
das Gehäuse des Arbeitselementes 3 mit dem Ventilteller 4 und dem Ventilteller 20
verschoben. Dabei wird zunächst das Ventil 4, 16 geöffnet und danach das Ventil 20,
21 geschlossen. Das Widerlager 5 für den Arbeitskolben 2 des thermostatischen Arbeitselementes
3, das sich in einem Ansatz 26 des Anschlußstutzens 15 befindet, ist derart verstellbar,
daß durch seine Verstellung die Öffnungstemperatur des Thermostatventils 32 verändert
werden kann. Das Widerlager 5 ist ein etwa quer zur Achse des Arbeitskolbens 2 verschiebbarer
Körper, der in dem Ansatz 26 gegen die Wirkung einer Druckfeder 25 verschiebbar geführt
ist. Das verschieben des Widerlagers 5 erfolgt durch ein Stellorgan 9, das in den
Ansatz 26 mit einem Ansatz 27 eingeschraubt ist und das mit einem Kolben 23 das Widerlager
5 entgegen der Wirkung der Feder 25 verschieben kann. Das Widerlager 5 ist mit einer
schrägen Abstützfläche 13 versehen, die mit einer Neigung zur Bewegungsrichtung des
Arbeitskolbens 2 verläuft. Das Widerlager 5 ist derart verschiebbar, daß die von ihm
auf der Abstützfläche 13 gebildeten Abstützpunkte jede Stellung zwischen dem Wert
X der Fig. 1 einnehmen können. In der dargestellten Stellung ist das Widerlager 5
so eingestellt, daß der Arbeitskolben 2 bei einer Ausdehnung des Dehnstoffes erst
einen Leerweg von der Größe X zurücklegen muß, bevor er sich an die schräge Fläche
13 des Widerlagers 5 anlegt und bei weiterem Ausfahren das Ventil 4,16 öffnet und
das Ventil 20, 21 schließt. Der Verbrennungsmotor wird bei dieser Einstellung mit
einer erhöhten Temperatur betrieben. Bei entsprechender Verschiebung des Widerlagers
5 in die andere Extremstellung öffnet das Ventil 4, 16 früher, d.h. bei einer niedrigeren
Temperatur, während das Ventil 20, 21 ebenfalls entsprechend bei einer niedrigeren
Temperatur geschlossen wird. Der Verbrennungsmotor arbeitet dann auf einem niedrigeren
Temperaturniveau.
[0011] Das Stellorgan 9, das beispielsweise ein elektrisches Stellorgan sein kann, wird
von einem Signalgeber 28 betätigt, der die Führungsgröße darstellt. Dieser Signalgeber
kann auf verschiedene Bedingungen ansprechen, beispielsweise auf die Außentemperatur
oder die Abgastemperatur oder die Drehzahl oder das Drehmoment des Verbrennungsmotors
oder den Unterdruck im Saugrohr oder die Druckdifferenz in einer Unterdruckdose oder
die Öltemperatur. Auf diese Weise läßt sich durch Veränderung der Arbeitstemperatur
des Verbrennungsmotors die Arbeit des Verbrennungsmotors optimieren.
[0012] Dem nicht dargestellten Kühler ist wenigstens ein Lüfter zugeordnet, der von einem
Elektromotor angetrieben wird. Um den Leistungsbedarf zu senken, wird der Lüfter nur
dann angetrieben, wenn er benötigt wird, d.h. wenn bestimmte Temperaturen im Kühlmittel
und damit im Motor überschritten werden. Hierzu ist ein Temperaturfühler 34, beispielsweise
im Motorbereich oder im Kühler, vorgesehen, der von dem Kühlmittel umströmt ist. Dieser
Temperaturfühler 34 schaltet einen Stufenschalter 35, der beispielsweise bei einer
festgestellten Temperatur von 95° C den Lüfter mit einer ersten Leistungsstufe 31
und bei einer Temperatur von 105°C den Lüfter mit einer zweiten Leistungsstufe 33
einschaltet. Dabei kann vorgesehen werden, daß entsprechend den Leistungsstufen 31
und 33 jeweils mehrere Lüfterantriebe für den Lüfter vorgesehen werden. Es ist auch
möglich, entsprechend den Leistungsstufen 31 und 33 Widerstände in die Stromzuleitung
zu dem Antriebsmotor zu legen. Darüber hinaus ist es auch möglich, einen Antriebsmotor
für den Lüfter mit zwei Wicklungen vorzusehen, die dann entsprechend den Leistungsstufen
31 und 33 geschaltet werden. Gegebenenfalls ist es auch möglich, zwei Lüfter vorzusehen,
von denen bei der Leistungsstufe 31, die der niedrigeren Kühlmitteltemperatur zugeordnet
ist, nur einer und bei der Leistungsstufe 33 beide eingeschaltet werden. Darüber hinaus
ist auch eine stufenlose Regelung des Lüfterantriebes möglich.
[0013] Wenn der Verbrennungsmotor mit erhöhter Motortemperatur betrieben werden soll, so
steuert der Signalgeber 28 entsprechend seiner Führungsgröße das Stellorgan 9 des
Thermostatventils 32 derart an, daß für das Thermostatventil eine erhöhte Öffnungstemperatur
eingestellt wird. Gleichzeitig mit dem Ansteuern des Stellorgans 9 wird ein Relais
29 geschaltet, das einen Öffner 30 betätigt, der in der Zuleitung zu der ersten Leistungsstufe
31 liegt. Die erste Leistungsstufe 31 kann dann nicht über den Temperaturfühler und
den Stufenschalter 35 angesteuert werden. Dies bedeutet, daß bei der gewünschten,
erhöhten Motortemperatur diese nicht durch Zuschalten des Lüfters mit der ersten Leistungsstufe
31 wieder reduziert wird, und daß außerdem bei dieser gewünschten Temperaturerhöhung
weiter der Leistungsverbrauch reduziert wird.
[0014] Dieser Sperrung der ersten Leistungsstufe 31 des Lüfters bei Betrieb mit erhöhter
Motortemperatur läßt sich entsprechend auch bei einem Lüfter einsetzen, bei dem eine
stufenlose Drehzahlverstellung abhängig von der Kühlmitteltemperatur vorgesehen wird.
[0015] Es muß dann die Schaltung so gewählt werden, daß der erste Bereich abgeschaltet wird,
in welchem die Drehzahl des Lüfters noch einer niedrigeren Kühlmitteltemperatur zugeordnet
ist. Prinzipiell das gleiche System ist auch anwendbar, wenn der Lüfter mit Hilfe
einer Flüssigkeitskupplung mit einer Welle des Verbrennungsmotors verbunden ist. In
diesem Fall muß dann die Füllmenge der Flüssigkeitsreibungskupplung entsprechend gesteuert
werden.
1. Vorrichtung zum Kühlen eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeuges, mit einem
den Kühlmittelfluß von und zu dem Verbrennungsmotor über einen direkten Rücklauf oder
über einen Kühler steuernden Thermostatventil und mit wenigstens einem dem Kühler
zugeordneten, abhängig von wenigstens einer niedrigeren und einer höheren Kühlmitteltemperatur
in wenigstens zwei Leistungsstufen betreibbaren Lüfter, dadurch gekennzeichnet, daß
das Thermostatventil (32) auf wenigstens zwei unterschiedliche Öffnungstemperaturen
einstellbar ist, und daß mit einem Verstellen des Thermostatventils (32) auf eine
höhere Öffnungstemperatur das Einschalten des Lüfters auf die der niedrigeren Kühlmitteltemperatur
zugeordnete Leistungsstufe gesperrt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem elektrischen Schaltkreis
für ein elektrisches Stellglied (9) zum Verstellen des Thermostatventils (32) ein
von dem gleichen Signalgeber (28) gesteuertes Relais (29) angeordnet ist, das einen
Öffner betätigt, der in der elektrischen Zuleitung für die der niedrigeren Kühlmitteltemperatur
zugeordnete Leistungsstufe (31) des elektrisch angetriebenen Lüfters liegt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermostatventil
(32) ein thermostatisches Arbeitselement (3) enthält, dessen Gehäuse einen Ventilteller
(4) eines zu dem Kühler führenden Ventils (4, 16) trägt und dessen bei Erwärmung ausfahrender
Arbeitskolben (2) einem Widerlager (5) gegenüberliegt, dessen Position derart veränderbar
ist, daß der Abstand des Abstützpunktes für den Arbeitskolben (2) zu dem Gehäuse (3)
mit dem Ventilteller (4) einstellbar ist.
1. Device for cooling an internal combustion engine of a motor vehicle, comprising
a thermostatic valve which controls the coolant flow from and to the internal combustion
engine via a direct return line or via a radiator and comprising at least one cooling
fan which is associated with the radiator and which can be operated at at least two
power output stages independently of at least one lower and one higher coolant temperature,
characterised in that the thermostatic valve (32) can be set for at least two different
opening temperatures, and that with the adjustment of the thermostatic valve (32)
to a higher opening temperature, the switching of the fan to the power output stage
associated with the lower coolant temperature is blocked.
2. Device according to Claim 1, characterised in that in the electric control circuit
for an electric actuator (9) for adjusting the thermostatic valve (32), there is provided
a relay (29) which is controlled by the same signal transmitter (28) and which actuates
a break contact in the electric feed line to that power stage (31) of the electrically
driven fan which is associated with the lower coolant temperature.
3. Device according to Claim 1 or 2, characterised in that the thermostatic valve
(32) contains a thermostatic working element (3) having a housing which supports a
valve disc (4) of a valve (4, 16) leading to the fan, and having a working piston
(2) which extends upon heating and which lies opposite an abutment (5), the position
of which can be varied in such a manner that the distance between the support point
for the working piston (2) and the housing (3) can be set with the aid of the valve
disc (4).
1. Dispositif pour refroidir un moteur thermique de véhicule automobile, qui comprend
une soupape thermostatique commandant l'écoulement du fluide de refroidissement provenant
du moteur thermique et arrivant du moteur thermique, en le faisant passer par un retour
direct ou par un radiateur, et au moins un ventilateur associé au radiateur et qui
peut être mis en action et au moins deux étages de puissance, en fonction d'au moins
une basse température de fluide de refroidissement et d'une haute température de ce
fluide, caractérisé en ce que la soupape thermostatique (32) peut être réglée sur
au moins deux températures d'ouverture différentes et en ce que, sous l'effet du réglage
de la soupape thermostatique (32) sur une température d'ouverture élevée, la mise
en action du ventilateur sur l'étage de puissance associé à la basse températur du
fluide de refroidissement est bloquée.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le circuit électrique
d'alimentation d'un organe actionneur (9) servant au réglage de la soupape thermostatique
(32), est intercalé un relais (29) commandé par le même émetteur de signaux (28),
qui actionne un interrupteur d'ouverture intercalé dans le conducteur électrique d'arrivée
du courant pour l'étage de puissance (31) du ventilateur à commande électrique qui
est associé à la basse température du fluide de refroidissement.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que
la soupape thermostatique (32) contient un élément travaillant thermostatique (3)
dont le boîtier porte un plateau de soupape (4) appartenant à une soupape (4, 16)
qui mène au radiateur, et dont le piston de travail (2), qui se met en extension en
présence d'un échauffement, fait face à une butée (5) dont la position peut être modifiée,
de sorte que la distance entre le point d'appui du piston de travail (2) et le boîtier
(3) qui porte le plateau de soupape (4) est réglable.