-
Die Erfindung betrifft ein Thermostatventil für eine Verbrennungskraftmaschine, umfassend ein Gehäuse mit mehreren Kühlmittelanschlüssen zur Verbindung mit einem Kühlmittelkreislauf der Verbrennungskraftmaschine, weiter umfassend ein in dem Gehäuse beweglich gelagertes Ventilelement, wobei durch eine Bewegung des Ventilelements mindestens zwei Kühlmittelanschlüsse des Gehäuses wahlweise miteinander verbindbar oder voneinander trennbar sind, weiter umfassend ein Dehnstoffelement, das angeordnet ist, um im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mit in dem Kühlmittelkreislauf zirkulierendem Kühlmittel in Wärmekontakt zu gelangen, wobei das Dehnstoffelement bei einer wärmebedingten Expansion das Ventilelement zum Verbinden der mindestens zwei Kühlmittelanschlüsse in dem Gehäuse bewegt.
-
Thermostatventile werden zur Steuerung des Kühlmittelkreislaufs von Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt. Beispielsweise aus
EP 2 529 937 B1 ist es bekannt, eine Bypassleitung zu einer durch einen Kühler des Kühlmittelkreislaufs verlaufenden Kühlleitung vorzusehen, wobei mittels eines Thermostatventils in der Kaltstartphase der Verbrennungskraftmaschine Kühlmittel ausschließlich über den Bypass geführt wird, um die Betriebstemperatur der Verbrennungskraftmaschine möglichst schnell zu erreichen. Ein Thermostatventil zur Steuerung eines Kühlmittelkreislaufs mit mindestens drei Kühlmittelanschlüssen ist außerdem bekannt aus
DE 10 2006 038 213 B4 .
-
Thermostatventile können durch einen steuerbaren Antrieb, beispielsweise einen elektrischen Antrieb, in die jeweils gewünschte Schaltstellung verstellt werden. Solche Antriebe sind allerdings konstruktiv aufwendig. Es ist daher auch bekannt, Thermostatventile mit sogenannten Dehnstoffelementen anzusteuern. Die Dehnstoffelemente stehen in Wärmeaustausch mit einem durch den Kühlmittelkreislauf geführten Kühlmittel, werden beispielsweise von dem Kühlmittel umströmt, und umfassen ein Material, das sich bei Erwärmung ausdehnt. Die Dehnstoffelemente können dann beispielsweise exzentrisch an einer Ventilwelle eines kugelförmigen Ventilelements angreifen, so dass die Ausdehnung des Dehnstoffelements zu einer Drehung des Ventilelements und damit einem Schalten des Thermostatventils führt.
-
Solche Dehnstoffelemente sind konstruktiv einfach und es erfolgt eine selbsttätige Steuerung des Thermostatventils auf Grundlage der Kühlmitteltemperatur. Ein Nachteil von Dehnstoffelementen liegt allerdings darin, dass eine Ansteuerung des Thermostatventils nur bei Vorliegen einer ausreichenden Kühlmitteltemperatur bzw. Umströmung mit Kühlmittel erfolgt. Beispielsweise in der Kaltstartphase einer Verbrennungskraftmaschine ist es manchmal gewünscht, zumindest einen Zweig des Kühlmittelkreislaufs vollständig abzuschalten, einen Kühlmitteldurchfluss durch diesen Zweig also zu vermeiden, damit die Verbrennungskraftmaschine ihre Betriebstemperatur noch schneller erreicht. Dies betrifft insbesondere die durch den Motorblock der Verbrennungskraftmaschine verlaufende Kühlleitung. Bei Erreichen einer bestimmten Motortemperatur ist es weiterhin manchmal gewünscht, zunächst einen Kühlmitteldurchfluss mit einer sehr geringen Durchflussrate einzustellen und bei weiter ansteigender Kühlmitteltemperatur in den regulären thermostatischen Regelbetrieb überzugehen mit entsprechend erhöhter Durchflussrate. Aus
DE 10 2012 013 677 A1 ist dazu ein Thermostatventil bekannt, bei dem angrenzend zu einer Steueröffnung des Ventilelements eine Vertiefung in der Mantelfläche des Ventilelements ausgebildet ist, so dass bei einer geringen Drehung des kugelförmigen Ventilelements zunächst ein geringer Durchfluss von Kühlmittel über die Vertiefung erfolgt bevor die Steueröffnung in Überlappung mit dem zu der jeweiligen Kühlmittelleitung führenden Gehäuseanschluss kommt. Mit einem Dehnstoffelement lässt sich diese Ansteuerung für eine geringe Durchflussrate in der Kaltstartphase bei den vergleichsweise geringen Kühlmitteltemperaturen in der Praxis nicht immer realisieren.
-
Hinzu kommt, dass manchmal der Wunsch besteht, mittels des Thermostatventils den Durchfluss von Kühlmittel durch den Motorblock auch bei noch kaltem Kühlmittel zu öffnen, zum Beispiel durch eine Vorgabe von einem Motorsteuergerät, wenn in kaltem Zustand der Verbrennungskraftmaschine eine hohe Motorleistung abgefordert wird. Auch dies lässt sich mit Dehnstoffelementen nicht zufriedenstellend realisieren, da diese einen entsprechenden Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel erfordern. Ein solcher Wärmeaustausch liegt aber in der Kaltstartphase regelmäßig noch nicht in ausreichendem Maße vor.
-
Ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Thermostatventil der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit dem auch in der Kaltstartphase in konstruktiv einfacher Weise eine gegebenenfalls auch geringe Durchflussrate realisiert werden kann, beispielsweise bei einem geringen Anstieg der Temperatur der Verbrennungskraftmaschine oder bei einer kurzfristig angeforderten hohen Motorleistung in der Kaltstartphase.
-
Die Erfindung löst die Aufgabe durch den Gegenstand von Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
-
Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, dass eine steuerbare Heizeinrichtung vorgesehen ist, mittels der das Dehnstoffelement zum Bewegen des Ventilelements beheizbar ist. Bei der Erfindung wird somit in konstruktiv einfacher Weise weiterhin ein Dehnstoffelement zur Betätigung des Ventilelements eingesetzt. Das Dehnstoffelement steht in an sich bekannter Weise in Wärmeaustausch mit einem durch den Kühlmittelkreislauf im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine geführten Kühlmittel. Das Dehnstoffelement kann insbesondere so angeordnet sein, dass es im Betrieb von dem Kühlmittel umströmt wird. Bei der Erfindung ist eine separate Heizeinrichtung vorgesehen zum Beheizen des Dehnstoffelements unabhängig von der Temperatur des Kühlmittels. Auf diese Weise kann das Dehnstoffelement mittels der Heizeinrichtung thermisch expandiert werden, auch wenn das Kühlmittel nicht durch den Kühlmittelkreislauf fließt oder das Kühlmittel noch keine ausreichende Temperatur besitzt. Dadurch wiederum ist auch in der Kaltstartphase ein Betätigen des Ventilelements zum Bereitstellen eines Kühlmitteldurchflusses durch die Verbrennungskraftmaschine, insbesondere den Motorblock der Verbrennungskraftmaschine, möglich, beispielsweise um bei einem geringen Temperaturanstieg oder bei in der Kaltstartphase angeforderter hoher Motorleistung einen Kühlmitteldurchfluss bereitzustellen. Die Erfindung fügt dem Dehnstoffelement somit in konstruktiv einfacher Weise eine Steuerfunktion hinzu ohne die konstruktiven und steuerungstechnischen Vorteile des Dehnstoffelements aufzugeben. Auf diese Weise kann auch außerhalb des Arbeitsbereichs des Dehnstoffelements eine gezielte Betätigung des Thermostatventils in der jeweils gewünschten Weise erfolgen. Die Heizeinrichtung stellt dabei eine regelbare Heizleistung zur Verfügung.
-
Das Ventilelement ist in der Regel in eine bestimmte Betriebsstellung, beispielsweise eine die Verbindung zwischen einem Kühler des Kühlmittelkreislaufs und dem Motorblock der Verbrennungskraftmaschine trennende Stellung, vorgespannt, insbesondere federvorgespannt. Die Ausdehnung des Dehnstoffelements bei Erwärmung und die dadurch bewirkte Bewegung des Ventilelements erfolgt dann gegen diese Federvorspannung. Die Federvorspannung kann durch eine Feder, beispielsweise eine Schraubenfeder, bereitgestellt werden.
-
Bei dem Kühlmittel kann es sich insbesondere um Kühlflüssigkeit, beispielsweise Wasser, handeln. Die Kühlmittelanschlüsse des Gehäuses können entsprechend Kühlflüssigkeitsanschlüsse sein. Das Gehäuse des erfindungsgemäßen Thermostatventils kann insbesondere beispielsweise zwei oder drei Kühlmittelanschlüsse oder mehr als drei Kühlmittelanschlüsse umfassen.
-
In besonders praxisgemäßer Weise kann die Heizeinrichtung eine elektrische Heizeinrichtung sein. Diese zeichnet sich durch eine einfache und robuste Konstruktion aus. Insbesondere können Heizdrähte durch das Dehnstoffelement verlaufen, an die zum Beheizen des Dehnstoffelements eine elektrische Spannung angelegt wird.
-
Das Ventilelement kann ein in dem Gehäuse axial verschiebbares Ventilelement, insbesondere ein Tellerventilelement, sein, welches bei einer Expansion des Dehnstoffelements in Axialrichtung verstellt wird. Das Ventilelement kann insbesondere einen an einem axial verschiebbar gelagerten Stößel angeordneten Ventilteller besitzen.
-
Es ist auch möglich, dass das Ventilelement ein drehbar in dem Gehäuse gelagertes Ventilelement mit einer kugel- oder kugelsegmentförmigen Mantelfläche und mehreren in der Mantelfläche ausgebildeten Öffnungen ist, die durch Drehung des Ventilelements wahlweise mit einem oder mehreren der Kühlmittelanschlüsse des Gehäuses verbindbar sind. Gegebenenfalls zusätzlich können auch eine oder mehrere axiale Ventilöffnungen vorgesehen sein.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Ventilelement ausgehend von seiner die Verbindung zwischen den mindestens zwei Kühlmittelanschlüssen trennenden Schließstellung über einen ersten Verstellweg in dem Gehäuse einen konstanten Strömungsquerschnitt zwischen den mindestens zwei Kühlmittelanschlüssen freigibt, und dass das Ventilelement bei einem über den ersten Verstellweg hinaus erfolgenden Bewegen in dem Gehäuse einen sich bis zu einer vollständigen Offenstellung des Ventilelements vergrößernden Strömungsquerschnitt zwischen den mindestens zwei Kühlmittelanschlüssen freigibt. Über den ersten Verstellweg stellt das Ventilelement einen kleinen Öffnungsquerschnitt zur Verfügung (sogenannten Mikroflow). Die durch diesen Öffnungsquerschnitt ermöglichte Durchflussrate von Kühlmittel kann zum Beispiel weniger als 0,5 Liter/min., vorzugsweise weniger als 0,3 Liter/min., weiter vorzugsweise nicht mehr als 0,1 Liter/min. betragen. Beispielsweise bei einer axial verschiebbaren Lagerung des Ventilelements kann der erste Verstellweg einige Millimeter, zum Beispiel 2 bis 10 Millimeter, betragen. Bei einem kugelförmigen Ventilelement entspricht der Verstellweg entsprechend einem Drehwinkel. Bei einer weiteren Bewegung des Ventilelements über den ersten Verstellweg hinaus kann dann beispielsweise eine hubproportionale bzw. drehwinkelproportionale Vergrößerung des Öffnungsquerschnitts bis zu einem maximalen Öffnungsquerschnitt in der vollständigen Offenstellung eintreten.
-
Sofern es sich bei dem Ventilelement um ein in dem Gehäuse axial verschiebbares Ventilelement handelt, kann dieses bzw. ein Ventilteller dieses Ventilelements, eine konische Ventilfläche besitzen, die bzw. der in der Schließstellung des Ventilelements dichtend an einem konischen Ventilsitz des Gehäuses anliegt. Weiterhin ist es möglich, dass das in dem Gehäuse axial verschiebbare Ventilelement eine zylindrische Mantelfläche aufweist, und dass das Gehäuse eine zylindrische Innenfläche aufweist, wobei die zylindrische Mantelfläche des Ventilelements sich zumindest über den ersten Verstellweg gegenüberliegend der zylindrischen Innenfläche des Gehäuses und mit einem konstanten Abstand zu der zylindrischen Innenfläche des Gehäuses befindet. Zwischen den einander gegenüberliegenden zylindrischen von Ventilelement, insbesondere Ventilteller des Ventilelements, und Gehäuse ist dann ein Ringspalt gebildet, der den freigegebenen Strömungsquerschnitt für das Kühlmittel definiert. Indem der Abstand zwischen den Flächen und damit der Querschnitt des Ringspalts zumindest über den ersten Verstellweg konstant bleibt, erfolgt bei einem Abheben von dem Ventilsitz zunächst ein konstanter, geringer Durchfluss bis dieser bei einem vollständigen Abheben des Ventilelements sein Maximum erreicht.
-
Bei einem kugelförmigen Ventilelement kann hingegen vorgesehen sein, dass die Mantelfläche des Ventilelements angrenzend an eine durch sie begrenzte Öffnung mindestens eine Vertiefung gegenüber der umgebenden Oberfläche der Mantelfläche besitzt, wobei die Vertiefung derart ausgebildet ist, dass bei einer Drehung des Ventilelements, um die mindestens eine Öffnung in Überdeckung mit einem der Kühlmittelanschlüsse des Gehäuses zu bringen, bereits vor einer Überdeckung zwischen der Öffnung und dem Kühlmittelanschluss des Gehäuses Kühlmittel durch die Vertiefung zwischen dem Kühlmittelanschluss des Gehäuses und der Öffnung fließen kann. Eine solche Vertiefung eines kugelförmigen Ventilelements ist beispielsweise bekannt aus
DE 10 2012 013 677 A1 , wie eingangs erläutert.
-
Durch beide vorgenannten Ausgestaltungen kann die Vorgabe eines über den ersten Verstellweg zunächst konstanten geringen freigegebenen Strömungsquerschnitts zwischen den mindestens zwei Kühlmittelanschlüssen und bei einem weiteren Bewegen des Ventilelements eines sich bis zu der vollständigen Offenstellung des Ventilelements vergrößernden Strömungsquerschnitts realisiert werden.
-
Es kann weiterhin eine Steuereinrichtung zum Ansteuern der Heizeinrichtung vorgesehen sein. Bei der Steuereinrichtung kann es sich um eine eigens zu diesem Zweck vorgesehene Steuereinrichtung handeln. Es ist jedoch auch möglich, dass es sich um eine ohnehin vorgesehene Steuereinrichtung handelt, zum Beispiel ein Motorsteuergerät der Verbrennungskraftmaschine. Die Steuereinrichtung kann auch durch eine Regeleinrichtung gebildet sein.
-
Die Steuereinrichtung kann weiterhin dazu ausgebildet sein, die Heizeinrichtung derart anzusteuern, dass das Dehnstoffelement das Ventilelement für einen bestimmten Zeitraum innerhalb des ersten Verstellwegs hält. Dieser bestimmte Zeitraum kann zum Beispiel ein vorab definierter Zeitraum nach einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine sein. Der bestimmte Zeitraum kann sich jedoch auch aus einer Temperaturvorgabe ergeben, die die Verbrennungskraftmaschine bzw. das durch die Verbrennungskraftmaschine geleitete Kühlmittel erreichen muss. Insofern kann der bestimmte Zeitraum also von den Betriebsbedingungen der Verbrennungskraftmaschine, beispielsweise den Außentemperaturen oder der geforderten Motorleistung, abhängen. Es ist auch möglich, das Dehnstoffelement über die Heizeinrichtung bereits thermisch in einen Bereich kurz vor einem Betätigen des Ventilelements zum Öffnen vorzuspannen. Es kann dann gegebenenfalls sehr schnell durch eine weitere Beheizung des Dehnstoffelements das Thermostatventil geöffnet werden, beispielsweise zum Einstellen eines geringen Kühlmitteldurchflusses (Mikroflow).
-
Die Steuereinrichtung kann weiterhin dazu ausgebildet sein, die Heizeinrichtung derart anzusteuern, dass das Dehnstoffelement das Ventilelement in die vollständige Offenstellung bewegt. Die Heizleistung der Heizeinrichtung ist bei dieser Ausgestaltung also ausreichend für eine thermische Expansion des Dehnstoffelements, die zu einem vollständigen Öffnen des Thermostatventils beziehungsweise einer maximalen Verbindung zwischen den mindestens zwei Kühlanschlüssen führt. Eine solche Ansteuerung kann zum Beispiel nach Ablauf des oben genannten bestimmten Zeitraums erfolgen. Sie kann aber auch unabhängig von einem vorherigen Halten des Ventilelements innerhalb des ersten Verstellwegs erfolgen. Auf diese Weise kann bei ansteigender Kühlmitteltemperatur und einem dadurch gegebenenfalls auch kurzfristig entstehenden Erfordernis, das Thermostatventil in den thermostatischen Regelbetrieb zu bringen, das Thermostatventil vergleichsweise schnell geöffnet werden. Dadurch erhöht sich auch der Wärmeaustausch des Dehnstoffelementes, insbesondere die Umströmung des Dehnstoffelementes mit dem Kühlmittel, so dass nach nachfolgender Absenkung der Heizleistung der reguläre thermostatische Betrieb, insbesondere allein durch das Dehnstoffelement gesteuert, erfolgen kann.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann mindestens ein Positionssensor vorgesehen sein zum Erfassen der Ventilelementposition, wobei Messwerte des mindestens einen Positionssensors an der Steuereinrichtung anliegen, und wobei die Steuereinrichtung die Heizeinrichtung auf Grundlage der Messwerte des mindestens einen Positionssensors ansteuert.
-
Alternativ oder zusätzlich kann mindestens ein Temperatursensor zum (direkten oder indirekten) Erfassen der Temperatur des Dehnstoffelements vorgesehen sein, wobei Messwerte des mindestens einen Temperatursensors an der Steuereinrichtung anliegen, und wobei die Steuereinrichtung die Heizeinrichtung auf Grundlage der Messwerte des mindestens einen Temperatursensors ansteuert.
-
Durch einen solchen Positionssensor bzw. einen solchen Temperatursensor kann direkt oder indirekt die Ventilelementposition und damit der jeweilige Schaltzustand des Thermostatventils erfasst werden. Als Positionssensor kommt zum Beispiel ein kontaktloser Hall-Sensor in Frage, der die Position eines an dem Ventilelement angeordneten Magneten erfasst. Wird auf Grundlage des Positionssensors bzw. des Temperatursensors festgestellt, dass sich das Ventilelement nach dem Bewegen aus der Schließstellung innerhalb des ersten Verstellwegs befindet, reduziert die Steuereinrichtung die Heizleistung der Heizeinrichtung etwas. Bei Feststellen einer Position bzw. einer Temperatur nahe der Schließposition des Ventilelements wird die Heizleistung entsprechend wieder etwas erhöht. Auf diese Weise erzeugt das Dehnstoffelement also eine geringfügige Schwankung der Ventilelementposition. Insbesondere wenn der Öffnungsquerschnitt innerhalb des ersten Verstellwegs konstant bleibt, bleibt allerdings auch der entsprechende Kühlmittelvolumenstrom konstant. Es erfolgt somit eine einfache Regelung der Ventilelementposition innerhalb des ersten Verstellwegs. Beispielsweise kann eine an sich bekannte Zweipunktregelung eingesetzt werden. Auf Grundlage der genannten Sensoren kann gegebenenfalls auch die Funktionsfähigkeit des Ventilelements überprüft werden. Solche Daten können für die On-Board-Diagnose (OBD) genutzt werden.
-
Die Erfindung betrifft außerdem eine Verbrennungskraftmaschine, umfassend ein erfindungsgemäßes Thermostatventil. Insbesondere umfasst die Verbrennungskraftmaschine einen Kühlmittelkreislauf, durch den im Betrieb Kühlmittel geleitet wird, und in dem ein erfindungsgemäßes Thermostatventil zur Steuerung des Kühlmittelkreislaufs angeordnet ist.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen schematisch:
- 1 ein erfindungsgemäßes Thermostatventil in einer perspektivischen Schnittansicht in einem ersten Betriebszustand,
- 2 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts aus 1,
- 3 die Darstellung aus 1 in einem zweiten Betriebszustand,
- 4 die Darstellung aus 2 in dem zweiten Betriebszustand,
- 5 die Darstellung aus 1 in einem dritten Betriebszustand, und
- 6 die Darstellung aus 2 in dem dritten Betriebszustand.
-
Soweit nichts anderes angegeben ist, bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände.
-
Das in den Figuren gezeigte Thermostatventil für eine Verbrennungskraftmaschine umfasst ein Gehäuse 10, welches in dem dargestellten Beispiel einen ersten Kühlmittelanschluss 12 und einen zweiten Kühlmittelanschluss 14 zur Verbindung mit einem nicht näher dargestellten Kühlmittelkreislauf der Verbrennungskraftmaschine aufweist. In dem Gehäuse 10 ist in dem dargestellten Beispiel ein axial verschiebbar gelagertes Ventilelement 16 angeordnet. Das Ventilelement 16 ist ein Stößelventilelement, insbesondere ein Tellerventilelement, wobei der Ventilteller bei dem Bezugszeichen 18 gezeigt ist. Eine Feder 20, in dem gezeigten Beispiel eine Schraubenfeder 20, spannt das Ventilelement 16 in die in den 1 und 2 gezeigte Schließstellung vor. Dazu ist die Feder 20 einenends um den Stößel des Ventilelements 16 geführt und legt sich an der dem Dehnstoffelement 24 abgewandten Oberseite des Ventiltellers 18 an. Anderenends ist die Feder 20 an einem Vorsprung 21 an der Oberseite des Gehäuses 10 gelagert.
-
In der in den 1 und 2 gezeigten Schließstellung liegt der Ventilteller 18 mit einer konischen Ventilfläche 22 auf einem konischen Ventilsitz 23 des Gehäuses 10 auf (siehe insbesondere 2). Das Ventilelement 16 trennt die beiden Kühlmittelanschlüsse 12, 14 somit voneinander. In dem Gehäuse 10 des Thermostatventils ist weiterhin ein Dehnstoffelement 24 angeordnet. Das Dehnstoffelement 24 besitzt eine grundsätzlich zylindrische Form und ist mit einem Ende, in 1 dem unteren Ende, fest in einer hohlzylindrischen Aufnahme 26 des Gehäuses 10 gelagert. An seinem gegenüberliegenden Ende weist das Dehnstoffelement 24 einen Stößel 28 auf, der in eine Stößelaufnahme 30 des Ventiltellers 18 eingreift. In 1 sind außerdem bei dem Bezugszeichen 32, 34 zwei Heizdrähte einer elektrischen Heizeinrichtung zum Beheizen des Dehnstoffelements 24 zu erkennen. Die Heizdrähte 32, 34 stehen in Verbindung mit einer nicht näher dargestellten elektrischen Spannungsquelle. Die elektrische Spannungsquelle wiederum wird von einer ebenfalls nicht näher dargestellten Steuereinrichtung angesteuert. Wird über die Steuereinrichtung gesteuert, von der elektrischen Spannungsquelle eine elektrische Spannung an die Heizdrähte 32, 34 angelegt, fließt entsprechend ein elektrischer Strom durch die Heizdrähte 32, 34, der zu einer Erwärmung der Heizdrähte 32, 34 führt. Die Heizdrähte 32, 34 verlaufen innerhalb des Dehnstoffelements 24, so dass sich die Wärme der Heizdrähte 32, 34 zum Beheizen des Dehnstoffelements 24 auf dieses überträgt.
-
Wie beispielsweise in 1 zu erkennen, ist das Dehnstoffelement 24 in dem durch den Kühlmittelanschluss 14 gebildeten Kühlmittelkanal angeordnet, so dass es mit in diesem Kühlmittelkanal befindlichem Kühlmittel in Kontakt kommt. Sofern, wie in 1 gezeigt, der Ventilteller 18 dichtend auf dem Ventilsitz 23 aufliegt, erfolgt keine Kühlmittelströmung an dem Dehnstoffelement 24 vorbei. Insbesondere erfolgt in der Kaltstartphase der Verbrennungskraftmaschine keine ausreichende Erwärmung des Dehnstoffelements 24, um dieses thermisch zu expandieren. Um in dieser Kaltstartphase das Thermostatventil dennoch öffnen zu können, wird die elektrische Heizeinrichtung angesteuert, so dass das Dehnstoffelement 24 über die Heizdrähte 32, 34 erwärmt wird. Daraufhin expandiert das Dehnstoffelement und der Stößel 28 drückt das Ventilelement 16 gegen die Federvorspannung der Feder 20 von dem Ventilsitz 23 ab zunächst in eine teilweise geöffnete Stellung, wie in den 3 und 4 gezeigt. Kühlmittel kann nun durch einen Ringspalt zwischen einer zylindrischen Mantelfläche 36 des Ventiltellers 18 und einer der zylindrischen Mantelfläche 36 gegenüberliegenden zylindrischen Innenfläche 38 des Gehäuses 10 fließen. Insbesondere in 4 ist zu erkennen, dass dieser als Strömungsquerschnitt bereitgestellte Ringspalt zwischen dem Ventilteller 18 und dem Gehäuse 10 über einen ersten axialen Verstellweg des Ventilelements 16 konstant bleibt, nämlich solange sich die Mantelfläche 36 und die Innenfläche 38 gegenüberliegen. Entsprechend bleibt über diesen Verstellweg des Ventilelements 16 auch der zugelassene Kühlmitteldurchfluss konstant, vorliegend als sogenannter Mikroflow.
-
Es können in den Figuren nicht näher dargestellte Positions- und/oder Temperatursensoren vorgesehen sein zur Erfassung der Position des Ventilelements 16 beziehungsweise der Temperatur des Dehnstoffelements 24. Auf dieser Grundlage kann die Steuereinrichtung die Heizleistung der Heizdrähte 32, 34 so regeln, dass das Ventilelement 16 innerhalb des ersten Verstellwegs bleibt. Dies kann beispielsweise für einen vorgegebenen Zeitraum der Fall sein. Anschließend kann die Heizleistung der Heizeinrichtung weiter erhöht werden, wodurch eine weitere Expansion des Dehnstoffelements und damit ein weiteres axiales Abheben des Ventiltellers 16 gegen die Federvorspannung der Feder 20 von dem Ventilsitz 23 erfolgt in die in den 5 und 6 gezeigte vollständige Offenstellung, in der ein maximaler Strömungsquerschnitt zwischen den Kühlmittelanschlüssen 12 und 14 bereitgestellt wird. Das Thermostatventil kann nun in den thermostatischen Regelbetrieb übergehen, bei dem eine Regelung der Ventilelementposition allein durch das Dehnstoffelement 24 aufgrund des Wärmekontakts mit dem nun zwischen den Kühlmittelanschlüssen 12, 14 fließenden Kühlmittel erfolgt. Die Heizleistung der Heizeinrichtung kann entsprechend reduziert werden und insbesondere auf Null abgesenkt werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Gehäuse
- 12
- Kühlmittelanschluss
- 14
- Kühlmittelanschluss
- 16
- Ventilelement
- 18
- Ventilteller
- 20
- Feder
- 21
- Vorsprung
- 22
- Ventilfläche
- 23
- Ventilsitz
- 24
- Dehnstoffelement
- 26
- Aufnahme
- 28
- Stößel
- 30
- Stößelaufnahme
- 32, 34
- Heizdrähte
- 36
- Mantelfläche
- 38
- Innenfläche
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 2529937 B1 [0002]
- DE 102006038213 B4 [0002]
- DE 102012013677 A1 [0004, 0016]