Kühlvorrichtung für einen flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges

Abstract

 Bei einer Kühlvorrichtung für einen flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor (10) eines Kraftfahrzeuges mit einem an die Vor- und Rücklaufleitung (13,14) des Verbrennungsmotors (10) angeschlossenen Kühler (11), der eine durch einen Deckel (D) verschließbare Einfüllöffnung (E) aufweist, und mit einem temperaturgesteuerten Thermostatventil (15), durch das das Kühlmittel ganz oder teilweise entweder durch den Kühler (11) hindurch geführt wird oder durch einen Kurzschluß (16) zwischen der Vor- und Rücklaufleitung (13,14) den Kühler (11) umgeht, ist das Thermostatventil (15) durch elektrische Beheizung steuerbar und an der Einfüllöffnung (E) ein elektrischer Schalter (S) angebracht, durch dessen Betätigung das Thermostatventil (15) elektrisch beheizt wird, so daß das Kühlmittel zumindest teilweise durch den Kühler (11) hindurch geführt wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlvorrichtung für einen flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges mit einem an die Vor- und Rücklaufleitung des Verbrennungsmotors angeschlossen Kühler nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Eine derartige Kühlvorrichtung ist beispielsweise aus der EP 0 184 196 B1 bekannt. Diese bekannte Vorrichtung enthält zusätzlich eine Nebenstromrücklaufleitung von dem mit der Einfüllöffnung versehenen Ausgleichsbehälter unter Umgehung des Thermostaten hin zum Anschluß der Rücklaufleitung an der Brennkraftmaschine.

[0003] Zum Befüllen des Kühlsystems mit Kühlmittel bei der Erstbefüllung oder bei einer Wiederbefüllung wird das Kühlmittel durch die Einfüllöffnung eingefüllt und verteilt sich über die Nebenstromrücklaufleitung unter Umgehung des Thermostaten in der Brennkraftmaschine. Von der Brennkraftmaschine aus strömt das Kühlmittel über die Vorlaufleitung in den Kühler. Da die Leitungsquerschnitte nach den Anforderungen im Betrieb des Kühlsystems ausgestaltet sind, ist der Befüllvorgang zeitraubend, da in der Regel die Nebenstromrücklaufleitung einen geringeren Durchmesser als die Vorlauf- und Rücklaufleitung aufweist und gleichzeitig das temperaturgesteuerte Thermostatventil das kalte Kühlmittel durch den Kurzschluß zwischen Vor- und Rücklaufleitung führt und nicht durch den Kühler hindurch.

[0004] Um sicherzugehen, daß nach einer Befüllung keine wesentlichen Luftnester im Kühlsystem bestehen bleiben, wird die Brennkraftmaschine bei geöffneter Einfüllöffnung im Leerlauf einige Zeit betrieben. Aufgrund von Verbrauchs- und Emissionsverbesserungen ist das Kühlsystem auf einen höheren Betriebsdruck als der Umgebungsdruck ausgelegt, da hierbei das Kühlmittel erst bei erhöhten Temperaturen zu sieden beginnt. Dementsprechend ist auch die Öffnungstemperatur des Thermostaten ausgelegt. Wird nun nach dem Befüllen die Brennkraftmaschine bei geöffnetem Kühlsystem betrieben, so spricht der temperaturgesteuerte Thermostat nicht oder nur sehr gering an, wenn die bei Umgebungsdruck auftretende Siedetemperatur des Kühlmittels erreicht wird. Es kann also während des Befüllens des Kühlers im Leerlauf bei geöffneter Einfüllöffnung zur Überhitzung der Brennkraftmaschine kommen, da das Thermostatventil das Kühlmittel aufgrund zu geringer Temperatur im wesentlichen nicht durch den Kühler, sondern durch den Kurzschluß führt.

[0005] Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Überhitzung des Verbrennungsmotors beim Befüllen des Kühlers mit Kühlmittel bei geöffneter Einfüllöffnung und bei gleichzeitigem Warmlaufen des Verbrennungsmotors im Leerlauf zu verhindern und gleichzeitig die Befüllzeit zu verkürzen.

[0006] Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist zum einen das temperaturgesteuerte Thermostatventil durch elektrische Beheizung steuerbar. Zum anderen ist die elektrische Beheizung durch die Betätigung eines Schalters aktivierbar, der an der Einfüllöffnung angebracht ist.

[0007] Durch die elektrische Beheizung des Thermostatventils wird eine hohe Temperatur des Kühlmittels vorgetäuscht, wodurch das Thermostatventil das Kühlmittel nicht wie üblicherweise beim Warmlaufen des Verbrennungsmotors durch den Kurzschluß zwischen der Vor- und Rücklaufleitung führt, sondern zumindest teilweise, vorzugsweise jedoch vollständig, durch den Kühler hindurchführt. Der elektrische Schalter ist entweder während des gesamten Einfüllvorgangs oder bei Bedarf willkürlich durch manuelle Betätigung schaltbar.
Mit dieser erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung ist auch ein schnelles Befüllen des Kühlers mit Kühlmittel möglich, da durch die willkürliche Öffnung des Thermostaten zum Kühler hin das Auftreten der Siedetemperatur des Kühlmittels verhindert wird und gleichzeitig durch die verbesserte Kühlmittelströmung Luftnester schneller entweichen.

[0008] Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist der Gegenstand des Patentanspruchs 2.
Erfindungsgemäß wird der elektrische Schalter an der Einfüllöffnung durch das Abnehmen des Deckels von der Einfüllöffnung betätigt. Beispielsweise kann der Schalter durch das vollständige Abnehmen des Deckels von der Einfüllöffnung oder durch eine während des Abnehmvorgangs des Deckels vorgenommene, von der üblichen Drehbewegung des Deckels abweichende Bewegung des Deckels, z. B. Drücken oder Ziehen, betätigt werden.
Mit dieser erfindungsgemäßen Weiterbildung kann das Thermostatventil je nach Bedarf entweder automatisch durch das Abnehmen des Deckels oder willkürlich für eine bestimmte Zeit vor dem Abnehmen des Deckels beheizt werden. Dies ist eine besonders einfache Vorgehensweise, um eine Kühlung des Kühlmittels willkürlich auszulösen.

[0009] Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist der Gegenstand des Patentanspruchs 3.
Erfindungsgemäß bewirkt die Betätigung des Schalters ein Schließen des Schalters, um direkt über diesen Schalter einen Stromkreis zur elektrischen Beheizung des Thermostatventils zu schließen.
Diese erfindungsgemäße Weiterbildung ist eine besonders einfache und kostengünstige Vorrichtung, um ein willkürliches Beheizen des Thermostatventils auszulösen.

[0010] In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1

eine Kühlvorrichtung nach dem Stand der Technik, um die Funktionsweise des Thermostatventils zu erläutern und

Fig. 2

eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung mit einem durch den Deckel betätigbaren Schalter.

[0011] Die in Fig. 1 dargestellte Kühlvorrichtung für einen Verbrennungsmotor 10 enthält einen Kühler 11. Zwischen dem Verbrennungsmotor 10 und dem Kühler 11 ist eine Kühlmittelpumpe 12 angebracht, die eine Strömung des Kühlmittels in die mit den Pfeilen dargestellte Richtung erzeugt. Vom Kühlmittelaustritt des Verbrennungsmotors 10 führt eine Vorlaufleitung 13 zum Kühlmitteleingang des Kühlers 11. Vom Kühlmittelaustritt des Kühlers 11 führt zum Kühlmitteleintritt des Verbrennungsmotors 10 eine Rücklaufleitung 14. In der Rücklaufleitung 14 ist ein Thermostatventil 15, beispielsweise mit einem hier nicht dargestellten Dehnstoffelement, angeordnet. Von der Vorlaufleitung 13 zweigt eine Kurzschlußleitung 16 zum Thermostatventil 15 ab.

[0012] Die Kühlvorrichtung arbeitet im wesentlichen in drei Betriebsweisen. In einer ersten Betriebsweise, dem sog. Warmlaufbetrieb, insbesondere nach dem Kaltstart des Verbrennungsmotors 10, ist das Thermostatventil 15 so eingestellt, daß die vom Verbrennungsmotor 10 kommende Kühlmittelströmung über die Kurzschlußleitung 16 im wesentlichen vollständig zum Verbrennungsmotor 10 zurückgeführt wird. In einer zweiten Betriebsweise arbeitet die Kühlanlage im Mischbetrieb, d. h. das vom Verbrennungsmotor 10 kommende Kühlmittel läuft teilweise durch den Kühler 11 und teilweise über die Kurzschlußleitung 16 zurück zum Verbrennungsmotor 10. In einer dritten Betriebsweise arbeitet die Kühlanlage im Kühlerbetrieb, d. h. das vom Verbrennungsmotor 10 kommende Kühlmittel wird im wesentlichen vollständig durch den Kühler 11 hindurch zum Verbrennungsmotor 10 zurückgeführt.

[0013] Die Betriebsweise der Kühlvorrichtung kann durch Beheizung des Thermostatventils 15, d. h. z. B. durch Beheizung des Dehnstoffelements, über eine elektrische Leitung 17 in Richtung des Kühlerbetriebs verstellt oder vollständig auf Kühlerbetrieb umgeschaltet werden. Damit verringert sich das Temperaturniveau des Kühlmittels gegenüber dem mit einer Betriebsweise ohne Beheizung des Thermostatventils 15 erreichten Temperaturniveau. Die Versorgung des Thermostatventils 15 mit elektrischer Energie über die Leitung 17 wird beispielsweise von einem Steuergerät 18 veranlaßt, das mehrere Signale von Betriebsgrößen erhält und auswertet. Üblicherweise ist am Kühlmittelaustritt des Verbrennungsmotors 10 ein Temperatursensor 19 angeordnet, der die Ist-Temperatur des Kühlmittels erfaßt und an das Steuergerät 18 übermittelt. In einem Sammler der Ansaugleitung des Verbrennungsmotors 10 kann weiterhin ein Temperatursensor 20 angeordnet sein, der die Temperatur der Ansaugluft erfaßt und an die Steuereinheit 18 weitergibt. Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung 18 in einer bekannten elektronischen Motorsteuerung 21 integriert.

[0014] Üblicherweise wird also über die Leitung 17, die mit dem Ausgang der Steuereinrichtung 18 verbunden ist, das Thermostatventil 15 in Abhängigkeit von Temperaturwerten und anderen Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine elektrisch beheizt. Die Möglichkeit der elektrischen Beheizung des Thermostatventils 15 wird erfindungsgemäß ausgenützt, um ein schnelles Befüllen des Kühlers durch Verhinderung der Überhitzung des Kühlmittels und durch verbesserte Kühlmittelströmung zu ermöglichen.

[0015] In Fig. 2 sind Bauteile, die mit Bauteilen der Fig. 1 übereinstimmen, mit gleichen Bezugszeichen versehen. In Fig. 2 ist der Ausgang eines steuerbaren Schalters SS der Steuereinrichtung 18 über die elektrische Leitung 17 mit dem Thermostatventil 15 verbunden, wobei die elektrische Leitung 17 an positiver Spannung U⁺ anliegt. Das Thermostatventil 15 ist in üblicher Weise mit der Kurzschlußleitung 16 und der Rücklaufleitung 14 verbunden und wird über die elektrische Leitung 17 angesteuert (vgl. Fig. 1).

[0016] Die elektrische Leitung 17 ist zusätzlich mit einem Pol eines Schalters S verbunden, wobei der andere Pol des Schalters S an Masse angeschlossen ist. Der elektrische Schalter S ist an der Einfüllöffnung E eines Ausgleichbehälters A des Kühlers 11 angebracht.

[0017] Üblicherweise wird durch die Steuereinrichtung 18 mit dem steuerbaren Schalter SS die elektrische Leitung 17 bei Bedarf an Masse angeschlossen. Ist der Stromkreis zwischen der positiven Spannung U⁺ und dem Masseanschluß des steuerbaren Schalters SS geschlossen, wird das Thermostatventil beheizt, wodurch die Betriebsweise der Kühlvorrichtung in Richtung des Kühlerbetriebs verschoben wird.

[0018] Erfindungsgemäß ist der Stromkreis zwischen der positiven Spannung U⁺ und Masse auch durch den elektrischen Schalter S schließbar. Bei geschlossenem Deckel D in der Einfüllöffnung E wird der elektrische Schalter S geöffnet, wogegen bei abgenommenem Deckel D von der Einfüllöffnung E der elektrische Schalter S geschlossen ist und damit das Thermostatventil 15 automatisch beheizt wird.

[0019] Es ist jedoch auch möglich, den Deckel D mit einer Rastvorrichtung V zu versehen, durch die der Deckel D beim Öffnen in einer vorgegebenen Position einrastet, wonach der Deckel D erst dann weitergedreht werden kann, wenn er zuvor heruntergedrückt wurde. Mit dieser Alternative wird nicht bei völlständig geöffnetem Deckel D der elektrische Schalter S dauerhaft geschlossen, sondern nur für die Zeit, innerhalb derer der Deckel D heruntergedrückt wird. Somit kann der Belüftungslauf während des Befüllens des Kühlers 11 mit Kühlmittel bei geschlossenem Deckel D durchgeführt werden, da immer mit Öffnen des Deckels D durch vorhergehendes Herunterdrücken des Deckels D ein schnelles Abkühlen des Kühlmittels bewirkt wird und gleichzeitig ein Herausspritzen siedenden Kühlmittels verhindert wird. Somit ist erfindungsgemäß nicht nur ein schnelleres Befüllen des Kühlers möglich, sondern auch die Sicherheit der Person, die die Befüllung vornimmt, gewährleistet.

Ansprüche

1. Kühlvorrichtung für einen flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges mit einem an die Vor- und Rücklaufleitung des Verbrennungsmotors angeschlossenen Kühler, der eine durch einen Deckel verschließbare Einfüllöffnung aufweist, und mit einem temperaturgesteuerten Thermostatventil, durch das das Kühlmittel ganz oder teilweise entweder durch den Kühler hindurch geführt wird oder durch einen Kurzschluß zwischen der Vor- und Rücklaufleitung den Kühler umgeht, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermostatventil (15) durch elektrische Beheizung steuerbar ist und daß an der Einfüllöffnung (E) ein elektrischer Schalter (S) angebracht ist, durch dessen Betätigung das Thermostatventil (15) elektrisch beheizt wird, so daß das Kühlmittel zumindest teilweise durch den Kühler (11) hindurch geführt wird.

2. Kühlvorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Schalter (S) durch das Abnehmen des Deckels (D) von der Einfüllöffnung (E) betätigbar ist.

3. Kühlvorrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung ein Schließen des Schalter (S) bewirkt, wodurch ein Stromkreis zum elektrischen Beheizen des Thermostatventils (15) geschlossen wird.

Zeichnung