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DE102015201246A1 - Regelmittel zur Steuerung der Kühlmittelströme eines Split-Kühlsystems - Google Patents

Regelmittel zur Steuerung der Kühlmittelströme eines Split-Kühlsystems Download PDF

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DE102015201246A1
DE102015201246A1 DE102015201246.8A DE102015201246A DE102015201246A1 DE 102015201246 A1 DE102015201246 A1 DE 102015201246A1 DE 102015201246 A DE102015201246 A DE 102015201246A DE 102015201246 A1 DE102015201246 A1 DE 102015201246A1
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DE
Germany
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coolant
housing
rotary body
control means
input
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102015201246.8A
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English (en)
Inventor
Hans Günther Quix
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Ford Global Technologies LLC filed Critical Ford Global Technologies LLC
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Priority to DE201520100582 priority patent/DE202015100582U1/de
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Abstract

Regelmittel (1) zur Steuerung der Kühlmittelströme (K1–K5) eines Split-Kühlsystems einer Brennkraftmaschine umfassend ein Gehäuse (2) mit wenigstens zwei Eingängen (E1, E2) und drei Ausgängen (A1–A3). Weiterhin ist ein in dem Gehäuse (2) rotierbar gelagerter und zwischen mehreren Regelstellungen (R1 bis R7) rotierbarer Drehkörper (3) vorgesehen, welcher wenigstens eine umfangsseitige und/oder durch diesen hindurch angeordnete Öffnung besitzt. Dabei sind die Ausgänge (A1–A3) mit unterschiedlichen Ausrichtungen um den Drehkörper (3) herum angeordnet. Der Drehkörper (3) ist derart dichtend innerhalb einer Kammer des Gehäuses (2) angeordnet, dass ein in das Gehäuse (2) eintretender Kühlmittelstrom (K1, K2) in Abhängigkeit der jeweiligen Regelstellung (R1 bis R7) des Drehkörpers (3) zumindest teilweise durch einen der Ausgänge (A1–A3) austreten kann oder gegenüber seinem Austritt gesperrt ist. Erfindungsgemäß sind ein erster Eingang (E1) zur fluidleitenden Verbindung mit dem Kühlmittelmantel eines Zylinderkopfes und ein zweiter Eingang (E2) zur fluidleitenden Verbindung mit dem Kühlmittelmantel eines Motorblocks der Brennkraftmaschine vorgesehen. Dabei sind die Ausgänge (A1–A3) in einer gemeinsamen Ebene um eine Längsachse (x) des Drehkörpers (3) herum angeordnet. Der Drehkörper (3) ist dazu ausgebildet, um in der zugehörigen Regelstellung (R3, R7) durch die Eingänge (E1, E2) eintretende Kühlmittelströme (K1, K2) gemeinsam zu nur einem der Ausgänge (A1, A2) zu leiten und den jeweils anderen Ausgang (A1, A2) gleichzeitig zu sperren.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Regelmittel zur Steuerung der Kühlmittelströme eines Split-Kühlsystems einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Brennkraftmaschinen weisen die Eigenart auf, dass deren effiziente Nutzung des Kraftstoffs erst ab Erreichen ihrer jeweiligen Betriebstemperatur gegeben ist. Dies hängt im Wesentlichen mit der im Kaltstart besonders bei niedriger Umgebungstemperatur erhöhten Reibung der beweglichen Teile zusammen. Hinzu kommt die erhöhte Viskosität des kalten Motoröls, welche sich ebenfalls erst mit steigender Temperatur verringert. Des Weiteren sind auch die immer bedeutender werdenden Abgaswerte von Brennkraftmaschine in der Kaltstartphase erhöht, was insbesondere auf die sich erst mit steigender Aufheizung zunehmende Effektivität der im Abgasstrang angeordneten Abgasnachbehandlungseinrichtungen wie z. B. einem Katalysator zurückzuführen ist.
  • Aus den vorgenannten Gründen gehen die Bestrebungen in der Weiterentwicklung von Brennkraftmaschinen dahin, deren möglichst rasche Erwärmung zu erreichen. Auf der anderen Seite müssen Brennkraftmaschinen innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs betrieben werden. Um diesen insbesondere nach oben hin einzuhalten, sind entsprechende Kühlmaßnahmen erforderlich. Luftgekühlte Brennkraftmaschinen weisen hierzu Bereiche mit einer zumeist rippenartigen Außenstruktur auf, um über die so vergrößerte Oberfläche einen Teil der Betriebswärme an die Umgebungsluft abzugeben. Demgegenüber nimmt das bei wassergekühlten Brennkraftmaschinen den Motorblock und den Zylinderkopf umspülende Kühlmittel einen großen Teil der entstehenden Abwärme auf. Hierfür sind zumeist in der Gehäusewand der Brennkraftmaschine angeordnete Kanäle vorgesehen, welche zusammen mit dem diese durchlaufenden Kühlmittel einen sogenannten Kühlmittelmantel bilden.
  • Um ein Überhitzen des Kühlmittels zu verhindern, wird dieses anschließend über einen in sich geschlossenen Kühlkreislauf durch einen geeigneten Kühler geleitet. Dabei wird zumindest ein Teil der von dem Kühlmittel aufgenommenen Wärme über den gewöhnlich als Gas-Kühlmittel-Wärmetauscher ausgebildeten Kühler an die Umgebungsluft abgegeben.
  • Seit der Einführung der Wasserkühlung ist bekannt, derartige Motorkühlsysteme mit einem Fahrzeugheizsystem zu kombinieren. Auf diese Weise kann die ohnehin anstehende Wärme aus dem Kühlmittel auch für die von äußeren Einwirkungen unabhängige Erwärmung des Fahrzeuginnenraums genutzt werden. Hierzu wird ein regelmäßig als Gas-Kühlmittel-Wärmetauscher ausgebildeter Heizwärmetauscher in den Kühlkreislauf integriert. Der Betrieb des Fahrzeugheizsystems sieht vor, dass Luft von außen oder aus dem Innenraum des Fahrzeugs angesaugt und an dem Heizwärmetauscher vorbei oder durch diesen hindurch geführt wird. Dabei nimmt die Luft einen Teil der Wärmeenergie auf, bevor sie in den Innenraum des Fahrzeugs geleitet wird.
  • Neben dem so erhöhten Komfort kommen Fahrzeugheizsystemen aber auch sicherheitsrelevante Aufgaben zu. Allem voran steht hier die klare Sicht durch die verglasten Teile des Fahrzeugs im Vordergrund. So führen beispielsweise niedrige Außentemperaturen dazu, dass sich der im Innenraum befindliche Wasserdampf auf den Scheiben niederschlägt. In der Folge können diese dann beschlagen oder gar vereist sein, wodurch die Sicht getrübt bis gänzlich verhindert ist.
  • Im Stand der Technik sind bereits diverse Ausgestaltungen von Motorkühlsystemen in Kombination mit Fahrzeugheizsystemen bekannt. Diese sehen teilweise eine strömungslose Strategie vor, welche auch als "No-Flow-Strategie" bezeichnet wird. Bei einfachen Systemen wird dabei die Zirkulation des Kühlmittels durch den Kühlmittelmantel der Brennkraftmaschine insbesondere während der Kaltstartphase unterbrochen, wodurch sich eine verbesserte, da schnellere Motorerwärmung ergibt. Derartige Strategien eignen sich allerdings nicht für mit Kühlmittel betriebene Fahrzeugheizsysteme, welche bei einer typischerweise bereits in der Kaltstartphase aufkommenden Heizanforderung einen Zufluss an Kühlmittel erfordern, was wiederum eine direkte Aufgabe der No-Flow-Strategie erfordert.
  • Um die an sich vorteilhafte No-Flow-Strategie auch in Verbindung mit einen Kühlmittelfluss benötigenden Fahrzeugheizsystemen anwenden zu können, haben sich Kompromisslösungen in Form sogenannter Split-Kühlsysteme etabliert. Diese sehen eine Trennung des Kühlkreislaufs vor, wobei der Kühlmittelmantel der Brennkraftmaschine in einen Teil für den Motorblock und in einen Teil für den Zylinderkopf aufgetrennt ist. Auf diese Weise ist es möglich, den Kühlmittelmantel des Zylinderkopfes direkt ab Start der Brennkraftmaschine mit strömendem Kühlmittel zu beaufschlagen, während der Kühlmittelstrom zum Kühlmittelmantel des Motorblocks, also des Motorblocks in vorteilhafter Weise noch gesperrt ist (No-Flow-Strategie).
  • Da der die Auslässe für das Abgas beinhaltende Zylinderkopf ohnehin die schnellste Erwärmung erfährt, kann der über diesen erwärmte Teil des Kühlmittels bereits für das Fahrzeugheizsystem genutzt werden. Demgegenüber trägt der gesperrte Teil des Kühlmittelmantels dazu bei, dass sich der Motorblock schneller erwärmen kann, ohne die hierfür benötigte Wärmeenergie in Teilen an das ansonsten strömende Kühlmittel zu verlieren.
  • Insbesondere die eine Aufteilung des Kühlmittelmantels vorsehenden Split-Kühlsysteme sehen die Anordnung eines Proportionalventils vor, um die einzelnen Teile des Kühlkreislaufs zu kontrollieren. Dabei wird stets eine Vermischung des Kühlmittels unterbunden, indem die Teilkreisläufe baulich voneinander getrennt sind. Folglich steht nur der den Zylinderkopf beaufschlagende Teilkreislauf zur Verfügung, um das Fahrzeugheizsystem bei Bedarf zu versorgen. Dies kann bei einer hohen Wärmeanfrage für die Aufheizung des Fahrzeuginnenraums mitunter nicht ausreichend sein. Gleichzeitig ist die Kühlung der Brennkraftmaschine über den Kühler insofern begrenzt, als dass dieser lediglich in den das Motorblock beaufschlagenden Teilkreislauf mit eingebunden ist. Dies führt zu einer reduzierten Kühlleistung der Brennkraftmaschine, da nicht der gesamte durch den Motor geführte Kühlmittelstrom zum Kühler geleitet wird.
  • Im Ergebnis ist folglich sowohl eine maximale Kühlung der Brennkraftmaschine als auch eine maximale Erwärmung des Fahrzeuginnenraums nicht möglich. Ein möglicher Ausgleich dieser Defizite über effizientere und/oder größere Kühler oder eine anwachsende Größe der Kühlmittelpumpe verteuert derartige Systeme und führt mitunter nicht zu dem gewünschten Erfolg.
  • Mit der CA 2 405 444 A1 wurde eine andere Form eines Split-Kühlsystems für eine mit einem Turbolader ausgestattete Brennkraftmaschine bekannt. Allerdings besitzt die Brennkraftmaschine hierbei einen einzigen, sowohl den Motorblock als auch den Zylinderkopf gemeinsam durchlaufenden Kühlmittelmantel. Zudem ist zusätzlich ein flüssigkeitsgekühlter Ölkühler vorgesehen, welcher zusammen mit dem Kühlmittelmantel und einem Kühler sowie einem flüssigkeitsgekühlten Ladeluftkühler für den Turbolader und einer Kühlmittelpumpe über einen Kühlkreislauf fluidleitend verbunden ist. Innerhalb des Kühlkreislaufs ist ein Regelmittel in Form eines Mehrwegeventils angeordnet, welches den Durchlauf des Kühlmittels zu den einzelnen Komponenten regelt. Das Regelmittel weist ein Gehäuse mit einem darin angeordneten Drehkörper auf, wobei der Drehkörper um seine Längsachse herum rotierbar ist. Teile des Drehkörpers kommunizieren mit an dem Gehäuse um die Längsachse herum angeordneten Ausgängen derart, dass diese je nach Stellung des Drehkörpers zumindest teilweise verschlossen oder geöffnet sind. Hierdurch kann der Kühlmittelfluss bei Bedarf auf Teile des Kühlkreislaufs und die darin angeordneten Komponenten aufgetrennt werden.
  • Angesichts der bisherigen Ausgestaltungen an Kombinationen von Motorkühl- und Fahrzeugheizsystemen bieten die an sich vorteilhaften Split-Kühlsysteme hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit auch weiterhin durchaus noch Raum für Verbesserungen. Im weiteren Verlauf wird die zuvor aufgezeigte Kombination aus Motorkühl- und Fahrzeugheizsystemen aus Vereinfachungsgründen allgemein als Split-Kühlsystem bezeichnet, welches insofern beide Systeme in sich vereint.
  • Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Regelmittel zur Steuerung der Kühlmittelströme eines Split-Kühlsystem einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs dahingehend weiterzuentwickeln, dass trotz kompaktem Aufbau neben einer verbesserten Erwärmung der Brennkraftmaschine auch eine bedarfsweise maximierte Leistung hinsichtlich der Kühlung der Brennkraftmaschine und der Erwärmung des Fahrzeuginnenraums ermöglicht ist.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Regelmittel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweiligen Unteransprüche.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und damit weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
  • Nachfolgend wird ein erfindungsgemäßes Regelmittel zur Steuerung der Kühlmittelströme eines Split-Kühlsystems einer Brennkraftmaschine aufgezeigt, welches sich in vorteilhafter Weise zur Verwendung in einem Split-Kühlsystem einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs eignet.
  • Das erfindungsgemäße Regelmittel umfasst zunächst ein Gehäuse, welches wenigstens zwei Eingänge und mindestens zwei Ausgänge besitzt. Bei dem Gehäuse kann es sich in vorteilhafter Weise um einen in sich geschlossenen Hohlkörper handeln, welcher durch seine Eingänge und Ausgänge mit Kühlmittel durchströmbar ist. Es versteht sich von selbst, dass das Gehäuse selbst ansonsten fluiddicht aufgebaut ist, so dass das Kühlmittel nur über wenigstens einen der Eingänge in und über wenigstens einen der Ausgänge wieder aus dem Gehäuse heraus gelangen kann.
  • Weiterhin ist ein Drehkörper vorgesehen, welcher innerhalb des Gehäuses drehbar angeordnet ist. Hierzu weist das Gehäuse eine Kammer auf, innerhalb welcher der Drehkörper rotierbar gelagert ist. Als rotierbare Lagerung wird im Sinne der Erfindung eine solche verstanden, welche eine Rotation des Drehkörpers um seine Längsachse herum ermöglicht. Hierbei ist darauf hinzuweisen, dass die Mantelfläche des Drehkörpers und die Innenseite des Gehäuses zumindest bereichsweise derart miteinander kommunizieren, dass eine fluiddichte Einheit entsteht. Mit anderen Worten sind Drehkörper und Gehäuse so aufeinander abgestimmt, dass der Drehkörper eine mögliche Strömung an Kühlmittel aus dem Gehäuse heraus zunächst unterbindet. Dabei kann beispielsweise eine metallisch dichtende Ausführung oder der Einsatz eines oder mehrerer Dichtungsmittel vorgesehen sein.
  • Um nun die gewünschte Regelung für einen möglichen Strom an Kühlmittel durch das Regelmittel hindurch zu ermöglichen, weist der Drehkörper wenigstens eine umfangsseitige angeordnete Öffnung auf. Hierfür kann es sich bei dem Drehkörper in bevorzugter Weise um einen Hohlkörper handeln. Besagte Öffnung kann dann in vorteilhafter Weise durch eine sich um die Längsachse herum erstreckende Wandung des Drehkörpers hindurch angeordnet sein. Alternativ oder in Ergänzung hierzu ist auch eine zumindest teilweise massive Ausgestaltung des Drehkörpers denkbar, wobei sich dann die Öffnung durch einen Teil des Drehkörpers hindurch erstreckt.
  • Der Ausdruck Öffnung ist hierbei sowohl für sich als auch in Kombination mit dem Gehäuse zu verstehen. So kann die Öffnung für sich beispielsweise als Durchgangsbohrung bezeichnet werden. Diese kann sich typischerweise von einem Bereich der Mantelfläche zu einem anderen Bereich der Mantelfläche des Drehkörpers durch diesen hindurch erstrecken. In Kombination mit dem Gehäuse kann die Öffnung beispielsweise als umfangsseitige Verjüngung und/oder Ausnehmung des Drehkörpers verstanden werden. Hierbei ergibt sich die Öffnung quasi in Kombination mit besagter Verjüngung und/oder Ausnehmung und einem jeweils zugehörigen Bereich der Innenseite des Gehäuses.
  • In seiner Anordnung innerhalb der Kammer des Gehäuses ist der Drehkörper zwischen mehreren Regelstellungen rotierbar. In Abhängigkeit der jeweiligen Regelstellung des Drehkörpers ist nun die mögliche Durchströmung des Regelmittels mit Kühlmittel steuerbar. So kann ein in das Gehäuse eintretender Kühlmittelstrom so innerhalb des Regelmittels gesteuert werden, dass dieser zumindest teilweise durch einen der Ausgänge austreten kann. Hierzu sind die Ausgänge um die Längsachse des Drehkörpers herum in bzw. an dem Gehäuse angeordnet, wobei sie voneinander unterschiedliche Ausrichtungen aufweisen. Dabei ist wenigstens eine der möglichen Regelstellungen des Drehkörpers dazu vorgesehen, einen durch wenigstens einen der Eingänge in das Gehäuse eintretenden Kühlmittelstrom über die Öffnung des Drehkörpers zumindest teilweise aus mindestens einem der Ausgängen heraus austreten zu lassen oder gegenüber seinem Austritt aus mindestens einem der Ausgänge des Gehäuses zu sperren.
  • Erfindungsgemäß sind die Eingänge des Regelmittels wie folgt aufgeteilt:
    Ein erster der Eingänge des Gehäuses ist dazu vorgesehen, mit dem Kühlmittelmantel eines Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine fluidleitend verbunden zu werden. Mit anderen Worten kann im in das Split-Kühlsystem eingebauten Zustand des Regelmittels ein den Kühlmittelmantel des Zylinderkopfes verlassender Kühlmittelstrom über den ersten Eingang in das Gehäuse eintreten.
  • Als Kühlmittelmantel des Zylinderkopfes kann sowohl ein den gesamten Zylinderkopf mit Kühlmittel beaufschlagender Kühlmittelmantel oder – alternativ – ein nur einen Bereich des Zylinderkopfes mit Kühlmittel beaufschlagender Kühlmittelmantel verstanden werden. So sieht die Erfindung in einer bevorzugten alternativen Ausgestaltung vor, dass sich der hier in Rede stehende Kühlmittelmantel nur auf einen auslassseitigen bzw. oberen Abschnitt des Zylinderkopfes beschränken kann. Da dieser auslassseitige bzw. obere Abschnitt bereits aufgrund der Anordnung von Auslässen für Abgas einen der heißesten Teilbereiche des Zylinderkopfes darstellt, ist es gemäß der bevorzugten Ausgestaltung möglich, dass auch nur das diesen Teilbereich beaufschlagende Kühlmittel über den ersten Eingang in das Gehäuse einströmen kann.
  • Demgegenüber ist ein zweiter der Eingänge des Gehäuses dazu vorgesehen, mit dem Kühlmittelmantel eines Motorblocks der Brennkraftmaschine, also mit dem Kühlmittelmantel des Motorblocks fluidleitenden verbunden zu werden. Insbesondere mit Blick auf die zuvor ausgeführte alternative Ausgestaltung hinsichtlich des über den ersten Eingang einströmenden Kühlmittels kann der hier in Rede stehende Kühlmittelmantel entweder ausschließlich dem Motorblock oder zumindest teilweise gleichzeitig auch einem unteren bzw. einlassseitigen Abschnitt des Zylinderkopfes zugehörig sein. Auf diese Weise strömt entweder nur den Motorblock beaufschlagendes Kühlmittel über den zweiten Eingang in das Gehäuse ein oder zusammen mit den einlassseitigen bzw. unteren Abschnitt des Zylinderkopfes beaufschlagendem Kühlmittel.
  • Im Hinblick auf die Anordnung der Ausgänge ist zu betonen, dass diese allesamt in einer gemeinsamen Ebene um die Längsachse des Drehkörpers herum in bzw. an dem Gehäuse angeordnet sind.
  • Als gemeinsame Ebene wird im Sinne der Erfindung auch ein Bereich zwischen zwei parallel zueinander verlaufenden Ebenen verstanden, innerhalb dem die Ausgänge quasi sternförmig an einer sich um die Längsachse des Drehkörpers herum erstreckenden Seitenfläche des Gehäuses angeordnet sind. Besagter Bereich ist in seiner Größe allerdings klar von einer Anordnung der Ausgänge derart abzugrenzen, dass beispielsweise einer der Ausgänge an einem in Längsrichtung des Drehkörpers gelegenen Ende der Kammer angeordnet ist, während ein anderer Ausgang an einem diesem Ende gegenüberliegenden Ende der Kammer gelegen ist.
  • Besonders hervorzuheben ist die Anordnung einer internen Verbindung, welche durch bzw. an und/oder in dem Drehkörper ausgebildet ist. Die in mindestens einer der Regelstellungen des Drehkörpers anwählbare interne Verbindung ist dazu ausgebildet, etwaige Kühlmittelströme innerhalb des Regelmittels zu bündeln und über einen der Ausgänge gemeinsam auszugeben. Auf diese Weise können durch die Eingänge in das Gehäuse eintretende Kühlmittelströme durch die interne Verbindung derart zusammengeführt werden, dass diese anschließend gemeinsam zu nur einem der Ausgänge geleitet werden.
  • Auf die hierfür einzunehmenden Regelstellungen des Drehkörpers wird weiter unten näher und zwar als sogenannte dritte und siebte Regelstellung eingegangen.
  • Die sich insbesondere aus der internen Verbindung ergebenden Vorteile liegen im Wesentlichen darin begründet, dass nunmehr die bisweilen getrennt zirkulierenden Anteile an Kühlmittel der Kühlmittelmäntel der Brennkraftmaschine miteinander kombiniert werden können. Auf diese Weise lässt sich über das Kühlmittel aus dem Kühlmittelmantel des Zylinderkopfes und zusätzlich die über den Kühlmittelmantel des Motorblocks aufgenommene Wärme beispielsweise gemeinsam nutzen. Dank der Anordnung des erfindungsgemäßen Regelmittels kann die No-Flow-Strategie auch weiterhin beispielsweise für den Kühlmittelmantel des Motorblocks beibehalten werden, um eine rasche Aufwärmung der Brennkraftmaschine zu erreichen. Darüber hinaus ist es nun möglich, die Abwärme aus Motorblock und einlassseitigem Zylinderkopf gemeinsam über das Kühlmittel zu nutzen und bei Bedarf beispielsweise gemeinsam zu kühlen.
  • Insbesondere die erfindungsgemäß quasi sternförmige Anordnung sämtlicher an dem Gehäuse angeordneter Ausgänge ermöglicht einen überaus kompakten Aufbau des Regelmittels. Diese Anordnung ermöglicht eine vorteilhafte Verteilung besagter Ausgänge innerhalb einer einzelnen Ebene um das Gehäuse herum.
  • Das in vorteilhafter Weise für die Integration des erfindungsgemäßen Regelmittels zu nutzende Split-Kühlsystem sollte einen Kühlkreislauf aufweisen, welcher wenigstens einen Hauptkreislauf und einen Nebenkreislauf besitzt. Innerhalb des Hauptkreislaufs sollte eine Kühleranordnung integriert sein, welche dann mit einem innerhalb des Kühlkreislaufs befindlichen Kühlmittel durchlaufen werden kann. Besagte Kühleranordnung ist dann dazu ausgebildet, Wärme aus dem Kühlmittel heraus auf ein anderes Medium zu übertragen. So kann es sich bei der Kühleranordnung beispielsweise um einen typischen Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher handeln. Auf diese Weise kann die Wärme aus dem Kühlmittel zumindest teilweise beispielsweise an die Umgebungsluft abgegeben werden. Möglich ist natürlich auch ein Flüssig-Flüssig-Wärmetauscher.
  • Innerhalb des Nebenkreislaufs könnte eine Heizanordnung integriert sein, welche ebenfalls mit dem innerhalb des Kühlkreislaufs befindlichen Kühlmittel durchlaufen werden kann. Die Heizanordnung ist dann dazu ausgebildet, die in dem Kühlmittel enthaltene Wärmeenergie auf ein anderes Medium zu übertragen. In vorteilhafter Weise kann es sich bei der Heizanordnung ebenfalls um einen Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher handeln, so dass die Wärme auf an diesem vorbei oder durch die Heizanordnung hindurch strömende Luft übertragbar ist. Besagte Luftströmung kann dann zur Temperierung des Fahrzeuginnenraums herangezogen werden. Möglich ist natürlich auch ein Flüssig-Flüssig-Wärmetauscher.
  • Die genannten Teilkreisläufe sollten mit einem der Brennkraftmaschine zugeordneten Kühlmittelmantel in Verbindung stehen. Besagter Kühlmittelmantel setzt sich dabei in vorteilhafter Weise aus den voneinander getrennten Kühlmittelmänteln zusammen.
  • Wie bereits zuvor ausgeführt, kann dabei einer dieser beiden Kühlmittelmäntel an bzw. um den Zylinderkopf, insbesondere um einen oberen, also auslassseitigen Abschnitt des Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine angeordnet sein, während der andere Kühlmittelmantel an bzw. um den Motorblock, insbesondere den Motorblock und einen unteren, also einlassseitigen Abschnitt des Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine angeordnet sein kann. Dabei ist der Hauptkreislauf dazu vorgesehen, zumindest mit dem Kühlmittelmantel des Motorblocks, fluidleitend verbunden zu sein. Auf diese Weise befindet sich der Kühlmittelmantel des Motorblocks zusammen mit der Kühleranordnung innerhalb des Hauptkreislaufs. Entsprechend ist der Nebenkreislauf dazu vorgesehen, um mit dem Kühlmittelmantel des Zylinderkopfes oder eines oberen, also auslassseitigen Abschnitts des Zylinderkopfes fluidleitend verbunden zu sein. Folglich befindet sich besagter Kühlmittelmantel und die Heizanordnung gemeinsam innerhalb des Nebenkreislaufs.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung des grundsätzlichen Erfindungsgedankens kann die den Drehkörper aufnehmende Kammer des Gehäuses unterteilt sein. In vorteilhafter Weise ist diese dabei in eine vordere Kammer und in eine hintere Kammer unterteilt. Als vordere Kammer wird im Sinne der Erfindung der Teil der Kammer verstanden, in welchen das Kühlmittel über wenigstens einen der Eingänge in das Gehäuse des Regelmittels eintreten kann. Demgegenüber wird als hintere Kammer jener Teil der Kammer verstanden, über welchen das in das Gehäuse eingetretene Kühlmittel über wenigstens einen der Ausgänge wieder ausgeleitet werden kann. Hintere und vordere Kammer bilden dabei keine voneinander getrennten Bereiche der eigentlichen Kammer, sondern sind vielmehr fluidleitend miteinander verbunden. Weiterhin kann der Drehkörper dabei derart an die Einteilung der Kammer in eine hintere und eine vordere Kammer angepasst sein, dass dieser zumindest mit seiner äußeren Form an die innere Form der so aufgeteilten Kammer angepasst ist. In jedem Fall erstreckt sich der Drehkörper über beide Teile der Kammer; näherhin von der vorderen Kammer bis in die hintere Kammer und umgekehrt.
  • Die Erfindung sieht vor, dass die Ausgänge besonders bevorzugt nur um die hintere Kammer herum angeordnet sein können. Mit anderen Worten können dann sämtliche Ausgänge direkt fluidleitend mit der hinteren Kammer verbunden sein.
  • Hiernach wird deutlich, dass in einer solchen Ausgestaltung in das Gehäuse eingeströmtes Kühlmittel dieses nur über die hintere Kammer wieder verlassen kann, indem es durch wenigstens einen der Ausgänge geleitet wird. Besonders bevorzugt kann wenigstens die hintere Kammer zumindest teilweise kugelförmig ausgebildet sein. In diesem Zusammenhang ist angedacht, dass auch der im Bereich der hinteren Kammer gelegene Abschnitt des Drehkörpers entsprechend kugelförmig ausgestaltet sein kann.
  • Bevorzugt können auch beide Kammern zumindest teilweise kugelförmig ausgebildet sein. Alternativ oder in Ergänzung hierzu wird auch eine zumindest teilweise zylindrische Ausgestaltung als vorteilhaft angesehen.
  • Hinsichtlich der sich aus einer kugelförmigen Ausgestaltung ergebenden Vorteile seien solche zu nennen, welche sich aus einer besseren Möglichkeit zur Abdichtung des Drehkörpers gegenüber dem Gehäuse und/oder kleineren Außenabmessungen hinsichtlich des zur Verfügung stehenden Bauraums ergeben.
  • Der Drehkörper kann grundsätzlich als eine gekrümmte Art Lochblende aufgefasst werden, deren Öffnungen mit den Eingängen und Ausgängen des Gehäuses kommunizieren. Je nach Regelstellungen können so entweder alle Eingänge und/oder Ausgänge verschlossen sein oder aber zumindest teilweise geöffnet werden, indem wenigstens eine der Öffnungen des Drehkörpers durch dessen Rotation zumindest teilweise mit einem Ausgang oder Eingang übereinandergelegt wird. Hierdurch entsteht eine fluidleitende Verknüpfung zwischen wenigstens einem Eingang und mindestens einem Ausgang über die dabei durch den Drehkörper ausgebildete innere Verbindung.
  • Nach einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Regelmittels können die Eingänge des Gehäuses im Bereich der vorderen Kammer gelegen sein. In besonders bevorzugter Weise können demnach die Ausgänge im Bereich der hinteren Kammer angeordnet sein, während die Eingänge im Bereich der vorderen Kammer angeordnet sein können. Hierdurch ergibt sich eine optimale Verteilung der Eingänge und/oder Ausgänge an dem Gehäuse, wobei die Steuerung der Kühlmittelströme auf einfache Weise durch Rotieren des Drehkörpers zwischen seinen unterschiedlichen Regelstellungen erfolgen kann. Ursächlich hierfür ist das vorteilhafte Zusammenspiel zwischen bevorzugt mehreren Öffnungen des Drehkörpers und den Eingängen sowie Ausgängen in den einzelnen Regelstellungen.
  • Besonders bevorzugt kann ein erster Eingang an einer Kopfseite des Gehäuses angeordnet sein. Als Kopfseiten werden jene Bereiche des Gehäuses aufgefasst, zwischen denen sich der Drehkörper in Richtung seiner Längsachse erstreckt. An dieser Stelle sei daran erinnert, dass besagter erster Eingang für eine fluidleitende Verbindung mit dem Kühlmittelmantel eines Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine vorgesehen ist. In Bezug auf den zweiten Eingang ist vorgesehen, dass diese in vorteilhafter Weise an einer sich um die Längsachse des Drehkörpers herum erstreckenden Seitenfläche des Gehäuses angeordnet sein kann. In diesem Zusammenhang sei weiterhin daran erinnert, dass dieser zweite Eingang für eine fluidleitende Verbindung mit dem Kühlmittelmantel eines Motorblocks der Brennkraftmaschine vorgesehen ist.
  • Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, dass von dem Kühlmittelmantel des Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine her einströmendes Kühlmittel an der Kopfseite des Gehäuses über den ersten Eingang in die vordere Kammer einströmen kann. Von hier aus kann das Kühlmittel dann weiter in die zweite Kammer strömen, welche es in der oder den entsprechenden Regelstellungen über wenigstens einen an der Seitenfläche im Bereich der hinteren Kammer gelegenen Ausgang wieder verlassen kann. Besonders bevorzugt kann der Drehkörper dabei derart ausgestaltet sein, dass dieser eine zu besagter Kopfseite des Gehäuses hin ausgerichtete Öffnung besitzt.
  • Auf diese Weise kann nun das von dem Kühlmittelmantel des Zylinderkopfes her kommende Kühlmittel permanent in das Gehäuse einströmen, wobei dessen etwaige Weiterleitung über die Ausgänge von der jeweiligen Regelstellung des Drehkörpers abhängig ist. Hierdurch kann eine No-Flow-Strategie für den Kühlmittelmantel des Motorblocks der Brennkraftmaschine eingestellt werden, während der dem Zylinderkopf zugehörige Kühlmittelmantel eine Durchströmung erfährt.
  • Die Erfindung sieht vor, dass ein erster der Ausgänge des Gehäuses des Regelmittels dazu genutzt werden kann, um eine fluidleitende Verbindung mit dem Nebenkreislauf des Split-Kühlsystems herzustellen, welcher die Heizanordnung beinhaltet. Weiterhin kann in besonders bevorzugter Weise ein zweiter Ausgang des Gehäuses des Regelmittels dazu verwendet werden, eine fluidleitende Verbindung mit dem Hauptkreislauf des Split-Kühlsystems herzustellen, welcher dann die Kühleranordnung beinhaltet.
  • Erfindungsgemäß kann ein weiterer dritter Ausgang an dem Gehäuse des Regelmittels angeordnet sein. Dieser dritte Ausgang ist dann in vorteilhafter Weise dazu ausgebildet, mit einem externen Bypass des Split-Kühlsystems fluidleitend verbunden zu werden. Der in Rede stehende externe Bypass wird regelmäßig dazu verwendet, aus der Brennkraftmaschine ausströmendes Kühlmittel durch diesen externen Bypass hindurch wieder in die Brennkraftmaschine bzw. den oder die entsprechenden Kühlmittelmäntel einzuleiten. Ein derartiger externer Bypass wird in konventionellen Heizsystemen insbesondere in der Aufwärmphase der Brennkraftmaschine genutzt, das Kühlmittel ohne Verluste an Heiz- oder Kühleranordnung nur durch den oder die Kühlmittelmäntel der Brennkraftmaschine zu zirkulieren.
  • In diesem Zusammenhang sieht die Erfindung eine Regelstellung des Drehkörpers in Form einer sogenannten fünften Regelstellung vor, in welcher von den Ausgängen des Gehäuses der genannte dritte Ausgang und der zweite Ausgang gemeinsam mit dem Kühlmittelmantel des Motorblocks und des Zylinderkopfs der Brennkraftmaschine fluidleitend verbunden werden können. Mit anderen Worten sind hierbei der zweite und dritte Ausgang gleichzeitig mit den beiden Eingängen verbindbar. Diese Regelstellung dient der Temperaturregelung in der Brennkraftmaschine. Erreicht wird dies durch entsprechendes Regeln der Volumenströme des dritten und zweiten Ausgangs.
  • In der vierten Regelstellung ist es bei in dem Split-Kühlsystem angeordnetem Regelmittel möglich, das aus dem Gehäuse ausströmende Kühlmittel zu gleichen oder unterschiedlichen Teilen weiter in den externen Bypass (Ausgang 3) und den Nebenkreislauf (Ausgang 1) einzuleiten. Hiernach wäre eine Zirkulation des Kühlmittels innerhalb der gesamten Brennkraftmaschine erreichbar.
  • In Bezug auf die möglichen Regelstellungen des Drehkörpers ist die Möglichkeit einer weiteren dritten Regelstellung vorgesehen. Diese zeichnet sich dadurch aus, das in dieser dritten Regelstellung der erste Eingang und der zweite Eingang mit dem ersten Ausgang fluidleitend verbunden sind. Hierdurch ist es im eingebauten Zustand des erfindungsgemäßen Regelmittels in das Split-Heizsystem möglich, von dem Zylinderkopf und von dem Motorblock her in das Gehäuse einströmendes Kühlmittel direkt in den Nebenkreislauf zur Heizanordnung weiterzuleiten. Auf diese Weise wird die gesamte von dem Motor erzeugte Wärme der Heizanordnung zur Verfügung gestellt.
  • Die Erfindung sieht ferner die Möglichkeit zur Anordnung einer Thermostatanordnung vor. In vorteilhafter Weise kann die Thermostatanordnung außerhalb des Gehäuses des Regelmittels gelegen sein. Hierdurch ist ein einfaches Design des Gehäuses möglich, da dieses nicht zur vollständigen oder zumindest teilweisen Aufnahme der Thermostatanordnung ausgebildet werden muss.
  • Weiterhin kann eine ebenfalls außerhalb des Gehäuses gelegene Ableitung vorgesehen sein. Als Ableitung im Sinne der Erfindung wird eine Art Kanal für das Kühlmittel verstanden, welche bevorzugt im Bereich des seitlich an dem Gehäuse angeordneten zweiten Eingangs angeordnet sein kann und dann mit diesem fluidleitend verbunden ist. Hierbei kann die Ableitung zumindest teilweise beispielsweise ein Gussteil und/oder einen flexiblen Teil aufweisen wie etwa einen Schlauch. Besonders bevorzugt kann die Ableitung in einen festen und in einen flexiblen Abschnitt unterteilt sein. In vorteilhafter Weise kann die Ableitung eine beispielsweise in ihrem festen Teil angeordnete Ventilöffnung besitzen.
  • Besagte Ventilöffnung kann dann bevorzugt mit einem Verschlussmittel der Thermostatanordnung derart kommunizieren, dass die Ventilöffnung durch das Verschlussmittel sowohl verschließbar als auch öffenbar ist. Das Öffnen und Schließen ist hierbei im Sinne der Ermöglichung oder der Unterbrechung eines Fluidstroms durch die Ventilöffnung hindurch in die Ableitung hinein aufzufassen. Die Ableitung ist dazu vorgesehen, um mit dem Hauptkreislauf des Split-Kühlsystems fluidleitend verbunden zu werden.
  • Die Thermostatanordnung ist dazu ausgebildet, bei zumindest teilweise geschlossenen Ausgängen des Gehäuses und gleichzeitiger Überschreitung einer Höchsttemperatur für das Kühlmittel dieses durch Öffnen der Ventilöffnung über die Ableitung in den Hauptkreislauf strömen zu lassen. Die Ableitung ist insofern als eine Art Umgehung angedacht, über welche unabhängig der jeweiligen Regelstellung an dem Regelmittel anstehendes Kühlmittel an den Hauptkreislauf abgeben werden kann. Hierzu sind die Ventilöffnung und somit auch die Ableitung über die Thermostatanordnung verschließbar, so dass im regulären Betrieb des Split-Kühlsystems kein Kühlmittel durch die Ableitung strömt.
  • Mit Bezug auf den in ein Split-Kühlsystem eingebauten Zustand des Regelmittels ist dessen Thermostatanordnung folglich dazu ausgebildet, trotz durch das Regelmittel zumindest teilweise geschlossenem Hauptkreislauf und/oder Nebenkreislauf das Kühlmittel zumindest teilweise in den Hauptkreislauf abzuleiten. Die hierfür notwendige Öffnung der Ableitung wird in vorteilhafter Weise immer dann vorgenommen, wenn die Überschreitung einer Höchsttemperatur für das Kühlmittel erfasst wird. Besonders bevorzugt ist die Thermostatanordnung hierzu entsprechend ausgestaltet, um besagte Überschreitung einer zuvor festgelegten Höchsttemperatur zu erkennen und daraufhin die Ventilöffnung und somit die Ableitung zu öffnen.
  • Neben etwaigen elektronischen Ausführungen kann die Thermostatanordnung hierzu beispielsweise rein mechanisch ausgebildet sein, beispielsweise unter Verwendung eines Bi-Metalls.
  • Auf diese Weise kann die Thermostatanordnung eine Ausfall-Funktion für den Fall übernehmen, dass das Regelmittel nicht in der vorgesehenen Art und Weise funktioniert. Eine solche Ausfall-Funktion ist auch als "Fail-Safe-Funktion" bekannt, welche allgemein zur Abwendung oder zumindest einer Reduzierung von Schadensbildern bei Fehlfunktionen von Systemen dient. Demnach kann die Thermostatanordnung auch als "Fail-Safe-Thermostatanordnung" bezeichnet werden. Die über die Thermostatanordnung implementierte Fail-Safe-Funktion kann dazu dienen, eine etwaige Überhitzung der Brennkraftmaschine zu verhindern, sofern das Regelmittel im Bedarfsfall nicht wie erforderlich öffnet und einen ausreichenden Kühlmittelstrom insbesondere zu der Kühleranordnung hin gewährleisten kann.
  • Dank der Anordnung der Thermostatanordnung ist sichergestellt, dass bei Überschreitung einer zuvor definierten Höchsttemperatur für das Kühlmittel dieses unabhängig von der Regelstellung des Regelmittels über den Hauptkreislauf hin zur Kühleranordnung geleitet werden kann.
  • Mit nochmaligem Bezug auf die möglichen Regelstellungen des Drehkörpers ist die Möglichkeit einer zweiten Regelstellung vorgesehen. Diese zeichnet sich dadurch aus, dass lediglich der erste Eingang des Gehäuses mit dem ersten Ausgang fluidleitend verbunden ist. Hierdurch kann das von dem Kühlmittelmantel des Zylinderkopfes oder dessen oberen, also auslassseitigen Abschnitt her anstehende Kühlmittel direkt in den Nebenkreislauf einströmen, welcher die Heizanordnung beinhaltet. Damit ist die zweite Regelstellung insbesondere in solchen Phasen von Vorteil, in welchen die Brennkraftmaschine noch aufwärmt und gleichzeitig eine Heizanforderung seitens der Heizanordnung bedient werden muss. Durch das gleichzeitige Sperren des zweiten Eingangs verbleibt beispielsweise das Kühlmittel des Motorblocks in seinem Kühlmittelmantel, ohne der Brennkraftmaschine weitere Wärme zu entziehen. Hierdurch ist weiterhin eine schnelle Erwärmung der Brennkraftmaschine trotz Heizanfrage gewährleistet.
  • In diesem Zusammenhang wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Regelmittel in der Lage ist, einen Leckagekanal auszubilden. Als Leckagekanal wird im Sinne der Erfindung eine Öffnung angesehen, welche durch das Kühlmittel passierbar ist. Wie dem Ausdruck "Leckage" zu entnehmen, handelt es sich hierbei um eine geringe Größenordnung derart, dass nur eine geringe Strömung des Kühlmittels durch den Leckagekanal hindurch möglich ist. Mit anderen Worten kann die durch den Leckagekanal hindurch ermöglichte Strömung des Kühlmittels auch als Sickerströmung bezeichnet werden.
  • Zur Ausbildung des Leckagekanals sieht die Erfindung vor, dass dieser in besonders bevorzugter Weise in dem Drehkörper ausgebildet sein kann. Hierzu kann beispielsweise die Wandung des Drehkörpers eine entsprechende Durchgangsöffnung besitzen. Dabei ist der Leckagekanal dazu ausgebildet, bei ansonsten abgesperrten Ausgängen dennoch einen Kühlmittelsickerstrom aus dem ersten Ausgang heraus zu ermöglichen.
  • Der Leckagekanal kann bei gesperrtem Regelmittel dazu genutzt werden, insbesondere der Thermostatanordnung kontinuierlich die tatsächliche Temperatur des Kühlmittels in der Brennkraftmaschine zuzuführen. Mit anderen Worten besteht bei gesperrtem Regelventil so die Möglichkeit, dass die Thermostatanordnung nicht mit der aktuell tatsächlich im Kühlmittelmantel der Brennkraftmaschine vorhandenen Kühlmitteltemperatur beaufschlagt wird. In der Folge kann es während dieses strömungslosen Zustandes des Kühlmittels dazu kommen, dass die Brennkraftmaschine überhitzt und die Thermostatanordnung nicht eingreifen kann.
  • Mit Hilfe des Leckagekanals ist es nun möglich, dass die Thermostatanordnung trotz gesperrtem Regelmittel kontinuierlich mit einer zumindest geringen Menge an Kühlmittel angeströmt werden kann. Diese geringe Menge reicht aus, die tatsächlich aktuell vorhandene Temperatur des Kühlmittels in der Brennkraftmaschine an die Thermostatanordnung heranzutragen. Auf diese Weise kann trotz gesperrtem Regelmittel eine etwaige Überhitzung bzw. drohende Überhitzung erkannt und beispielsweise durch Öffnen der Ableitung abgewendet werden. Wie bereits zuvor erläutert, bewirkt ein Öffnen der Ableitung die Weiterleitung des Kühlmittels in den Hauptkreislauf und so zur Kühleranordnung hin, um entsprechend gekühlt zu werden.
  • Gemäß der angedachten Lage des Leckagekanals in der ersten Regelstellung, welcher sich dann quasi zwischen der internen Verbindung und dem ersten Ausgang des Gehäuses erstreckt, ist das Regelmittel im ansonsten gesperrten Zustand mit dem Nebenkreislauf fluidleitend verbunden. Auf diese Weise findet die Sickerströmung zu der Heizanordnung hin statt, ohne dass es zu einem Abfluss über den Hauptkreislauf in Richtung Kühleranordnung kommt. Der sich hieraus ergebende Vorteil liegt in der trotz Sickerströmung durch den Leckagekanal gegebenen rascheren Erwärmung der Brennkraftmaschine im gesperrten Zustand des Regelmittels, wobei keinerlei Strömung des Kühlmittels mit entsprechender Abkühlung in Richtung Kühleranordnung erfolgt.
  • Besonders bevorzugt kann die Thermostatanordnung ein Federelement aufweisen. Besagtes Federelement ist in vorteilhafter Weise Temperatur sensitiv ausgebildet. Dies kann beispielsweise durch die Verwendung von Bi-Metall realisiert sein. Derartige Ausgestaltungen zeichnen sich beispielsweise durch eine Längenänderung aus, welche sich in Abhängigkeit der das Temperatur sensitive Element umgebenden Temperatur einstellt. Bevorzugt kann besagtes Federelement über eine Koppelstange mit dem Verschlussmittel kraftübertragend gekoppelt sein. Auf diese Weise wird eine Temperatur abhängige Längenänderung des Federelements über die Koppelstange auf das Verschlussmittel übertragen, so dass die Ventilöffnung entsprechend geöffnet oder geschlossen werden kann.
  • In besonders bevorzugter Weise kann das Temperatursensitive Federelement zumindest teilweise innerhalb des ersten Eingangs angeordnet sein. Weiterhin wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Koppelstange außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, um das Federelement mit dem Verschlussmittel kraftübertragend zu verbinden. Dies ermöglicht einen kompakten Aufbau des erfindungsgemäßen Regelmittels.
  • In Bezug auf weiter bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Regelmittels kann beispielsweise dessen Gehäuse eine Ausbildung aufweisen, welche eine direkte Anordnung des Regelmittels im Bereich des Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine ermöglicht. Hierbei kann der erste Eingang des Gehäuses direkt mit dem Kühlmittelmantel des Zylinderkopfes fluidleitend verbunden werden. Gleichzeitig kann der zweite Eingang des Gehäuses direkt mit dem Kühlmittelmantel des Motorblocks fluidleitend verbunden werden. Dank dieser Ausgestaltung lässt sich ein überaus kompakter Aufbau realisieren, welcher zusätzlich eine einfache Abdichtung ermöglicht. So kann die notwendige Abdichtung zwischen Brennkraftmaschine und Regelmittel über Dichtmittel, beispielsweise über entsprechend hitzebeständige Flachdichtungen und/oder O-Ringe erfolgen.
  • Die vorliegende Erfindung zeigt ein vorteilhaft weiterentwickeltes Regelmittel für ein Split-Kühlsystem im Sinne eines Motorkühlsystems auf, welches trotz einfachem Aufbau neben einer verbesserten Erwärmung der Brennkraftmaschine auch eine bedarfsweise maximierte Leistung hinsichtlich der Kühlung der Brennkraftmaschine und der Erwärmung des Fahrzeuginnenraums bietet. Ermöglicht wird dies durch die erfindungsgemäße Anordnung des Regelmittels, durch welches die zuvor getrennten Kühlmittelströme durch die Brennkraftmaschine nunmehr gebündelt und so zusammen zur Kühleranordnung (maximale Kühlleistung) oder zur Heizanordnung (maximale Heizleistung) weitergeleitet werden können.
  • Dabei ist das Regelmittel – entgegen den im Stand der Technik bekannten Lösungen – derart ausgestaltet, dass in dessen eingebautem Zustand der Hauptkreislauf und der Nebenkreislauf des Split-Kühlsystems zumindest teilweise miteinander verbindbar sind. Hiernach ist das Regelmittel in der Lage, den Hauptkreislauf und den Nebenkreislauf bei Bedarf fluidleitend miteinander zu verbinden. Im Ergebnis lässt sich die ansonsten strikte Trennung von Hauptkreislauf und Nebenkreislauf folglich durch die Anordnung des Regelmittels quasi umgehen.
  • Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand von unterschiedlichen, in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Regelmittels für ein Split-Kühlsystem in zumindest teilweise geschnittener Darstellung,
  • 2 das erfindungsgemäße Regelmittel aus 1 in einem Schnitt quer zu seiner Längsrichtung,
  • 3 eine schematische Darstellung der ersten Regelstellung des Regelmittels aus den 1 und 2 während einer Grundphase einer Brennkraftmaschine,
  • 4 eine schematische Darstellung einer zweiten Regelstellung des Regelmittels aus den 1 und 2,
  • 5 eine schematische Darstellung einer dritten Regelstellung des Regelmittels aus den 1 und 2,
  • 6 eine schematische Darstellung einer vierten Regelstellung des Regelmittels aus den 1 und 2,
  • 7 eine schematische Darstellung im Bereich der vierten Regelstellung des Regelmittels aus den 1 und 2,
  • 8 eine schematische Darstellung einer fünften Regelstellung des Regelmittels aus den 1 und 2,
  • 9 eine schematische Darstellung einer sechsten Regelstellung des Regelmittels aus den 1 und 2 sowie
  • 10 eine schematische Darstellung einer siebten Regelstellung des Regelmittels aus den 1 und 2.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass in den unterschiedlichen Figuren gezeigte gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen sind, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
  • 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Regelmittel 1 für ein nicht näher gezeigtes Split-Kühlsystem, welches im Wesentlichen der Kühlung einer ebenfalls nicht näher gezeigten Brennkraftmaschine und dem Heizen des Innenraums eines ebenfalls nicht gezeigten Kraftfahrzeugs dient.
  • Die verwendete Brennkraftmaschine ist in üblicher Weise in einen Motorblock und einen Zylinderkopf unterteilt, wobei der Zylinderkopf weiter in einen oberen, also auslassseitigen Zylinderkopfbereich und einen unteren, also einlassseitigen Zylinderkopfbereich unterteilt sein kann. Sowohl Motorblock als auch Zylinderkopf sind in nicht näher gezeigter Weise zumindest bereichsweise von einem Kühlmittelmantel umgeben, durch welchen hindurch ein innerhalb des Split-Kühlsystems zirkulierbares und nicht weiter ersichtliches Kühlmittel geleitet werden kann.
  • Das Split-Kühlsystem umfasst hierfür einen Hauptkreislauf und einen Nebenkreislauf. Bei den beiden Kreisläufen kann es sich im Wesentlichen um Kanäle, Leitungen, Rohre und/oder Schläuche handeln.
  • In den Hauptkreislauf ist eine nicht näher gezeigte Kühleranordnung integriert, welche entsprechend fluidleitend mit dem Hauptkreislauf verbunden ist. Bei der Kühleranordnung kann es sich um einen Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher handeln, wie er typischerweise zur Kühlung von flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschinen verwendet wird. Demgegenüber weist der Nebenkreislauf eine in diesen integrierte und ebenfalls nicht näher ersichtliche Heizanordnung auf, welche ebenfalls entsprechend fluidleitend in den Nebenkreislauf eingebunden ist. Bei der Heizanordnung kann es sich ebenfalls um einen Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher handeln, wie er typischerweise zur Erwärmung von Fahrzeuginnenräumen Verwendung findet.
  • Das Regelmittel 1 selbst umfasst ein Gehäuse 2, in welchem ein Drehkörper 3 angeordnet ist. Hierzu weist das Gehäuse 2 eine innenliegende Kammer auf, welche in eine vordere Kammer 4 und eine hintere Kammer 5 unterteilt ist. Mit Bezug auf die Darstellung von 1 ist das Gehäuse 2 zur besseren Verdeutlichung geschnitten gezeigt, während der Drehkörper 3 ungeschnitten dargestellt ist.
  • Die beiden Kammern 4, 5 sind in Richtung einer Längsachse x des Drehkörpers 3 hintereinander angeordnet und stehen miteinander in fluidleitender Verbindung. Wie zu erkennen, besitzen sowohl die vordere Kammer 4 als auch die hintere Kammer 5 im Wesentlichen eine Kugelform. Dabei gehen die beiden Kammern 4, 5 derart ineinander über, dass sich deren jeweiligen Kugelformen an einer zwischen diesen verlaufenden und sich senkrecht zur Längsachse x des Drehkörpers 3 erstreckenden Schnittebene S miteinander verschneiden.
  • Hieran formangepasst weist vorliegend der Drehkörper 3 stirnseitig jeweils in der gewählten Ansicht ausgeführte Kreisabschnitte auf, wobei der Kreisabschnitt im Bereich der Schnittebene S größer ist als der gegenüberliegende. Der Drehkörper 3 ist derart ausgebildet und gelagert, dass dieser um seine Längsachse x herum innerhalb des Gehäuses 2 rotierbar ist. Dabei kann der Drehkörper 3 über seine Rotation R mehrere Regelstellungen R1–R6 einnehmen, von denen vorliegend eine erste Regelstellung R1 gezeigt ist. Auf besagte weitere Regelstellungen wird im weiteren Verlauf noch näher eingegangen. Der Drehkörper 3 ist über einen Aktuator 6 antreibbar, um die jeweils gewünschte Regelstellung oder eine zwischen diesen gelegene Zwischenstellung einzunehmen.
  • In hier nicht näher ersichtlicher Weise ist der Drehkörper 3 als Hohlkörper ausgebildet, dessen Wandung mehrere ebenfalls hier nicht ersichtliche Öffnungen in Form von Durchgangsöffnungen besitzt. Demgegenüber weist das Gehäuse 2 mehrere Öffnungen auf, welche dem Ein- und Ausleiten von Kühlmittel dienen. Mit Bezug auf die Darstellung von 1 sind auf der linken Seite des Gehäuses 2 drei Ausgänge angeordnet, welche sich in der Zeichnungsebene in einen oben gelegenen ersten Ausgang A1 und einen unten gelegenen zweiten Ausgang A2 sowie einen zwischen diesen gelegenen dritten Ausgang A3 aufteilen. Wie zu erkennen, sind die Ausgänge A1–A3 dabei vorliegend in einer parallel zur Schnittebene S verlaufenden Ebene um die Längsachse x des Drehkörpers 3 herum angeordnet. Hierbei sind die einzelnen Ausgänge A1–A3 so gelegen, dass dieses sich allesamt um die hintere Kammer 5 herum angeordnet und mit dieser direkt fluidleitend verbunden sind. Mit anderen Worten sind die Ausgänge A1–A3 allesamt an einer sich um die Längsachse x herum erstreckenden Seitenfläche 7 des Gehäuses 2 angeordnet. Da die Ausgänge A1–A3 hiernach quasi sternförmig um die Längsachse x herum im Bereich der hinteren Kammer 5 an dem Gehäuse 2 angeordnet sind, reduziert sich die Darstellung des ersten Ausgangs A1 und des dritten Ausgangs A3 auf deren Andeutung über entsprechend unterbrochene Linien. Erkennbar weisen die einzelnen Ausgänge A1–A3 eine jeweils voneinander unterschiedliche Ausrichtung auf.
  • Demgegenüber befinden sich im Bereich der vorderen Kammer 4 insgesamt zwei Eingänge, von denen ein erster Eingang E1 an einer Kopfseite 8 des Gehäuses 2 angeordnet ist. Besagte Kopfseite 8 ist dabei zu dem Aktuator 6 gegenüber angeordnet. Mit anderen Worten ist der Aktuator 6 an einer Kopfseite des Gehäuses 2 angeordnet, welcher der hier in Rede stehenden Kopfseite 8 gegenüberliegt. Ersichtlich ist der Drehkörper 2 zu der den ersten Eingang E1 aufweisenden Kopfseite 8 hin abgeflacht. Hier ist der kleinere der beiden Kreisabschnitte angeordnet. In dieser Ausgestaltung ist der Drehkörper 2 zu dem ersten Eingang E1 hin durchgehend geöffnet, so dass ein erster Kühlmittelstrom K1 in jeder Regelstellung des Drehkörpers 2 in diesen einströmen kann.
  • Ein weiterer ebenfalls im Bereich der vorderen Kammer 4 gelegener und mit dieser direkt fluidleitend verbundener zweiter Eingang E2 ist an der Seitenfläche 7 des Gehäuses 2 angeordnet. Mit Bezug auf die Darstellung von 1 ist der zweite Eingang E2 hierbei oben an der Seitenfläche 7 des Gehäuses 2 im Bereich der vorderen Kammer 4 gelegen.
  • Der erste Eingang E1 ist dazu vorgesehen, mit dem Kühlmittelmantel des Zylinderkopfes oder zumindest eine oberen, also auslassseitigen Abschnitts des Zylinderkopfes fluidleitend verbunden zu werden. Der von hier aus möglicherweise ankommende erste Kühlmittelstrom ist vorliegend mit K1 bezeichnet. Weiterhin ist der zweite Eingang E2 dazu ausgebildet, mit dem Kühlmittelmantel des Motorblocks, also des Motorblockes oder zusätzlich mit einem unteren, also einlassseitigen Abschnitt des Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine fluidleitend verbunden zu werden. Der von hier aus möglicherweise ankommende zweite Kühlmittelstrom ist vorliegend mit K2 bezeichnet.
  • In Bezug auf die Ausgänge A1–A3 des Gehäuses 2 ist der erste Ausgang A1 dazu vorgesehen, mit dem die Heizanordnung beinhaltenden Nebenkreislauf des Split-Kühlsystems fluidleitend verbunden zu werden. Der von hier aus möglicherweise abgehende Kühlmittelstrom ist vorliegend mit K3 bezeichnet. Weiterhin ist der zweite Ausgang A2 dazu vorgesehen, mit dem die Kühleranordnung beinhaltenden Hauptkreislauf fluidleitend verbunden zu werden. Der von hier aus möglicherweise abgehende Kühlmittelstrom ist vorliegend mit K5 bezeichnet.
  • Letztlich ist der dritte Ausgang A3 dazu vorgesehen, mit einem externen Bypass des Split-Kühlsystems fluidleitend verbunden zu werden. Besagter externe Bypass dient im Wesentlichen dazu, das Kühlmittel durch den oder die Kühlmittelmäntel der Brennkraftmaschine zu zirkulieren. Der von hier aus möglicherweise abgehende Kühlmittelstrom ist vorliegend mit K4 bezeichnet.
  • Ersichtlich ist außerhalb des Gehäuses 2 eine Thermostatanordnung 9 gelegen, welche vorliegend ein Temperatur sensitives Federelement 10 sowie ein Verschlussmittel 11 umfasst. Federelement 10 und Verschlussmittel 11 sind über eine ebenfalls außerhalb des Gehäuses 2 gelegene Koppelstange 12 kraftübertragend miteinander gekoppelt. Weiterhin ist eine außerhalb des Gehäuses2 angeordnete Ableitung 13 vorhanden, welche vorliegend eine schlauchförmige Ausgestaltung aufweist. Die Ableitung 13 ist mit dem zweiten Eingang E2 fluidleitend verbunden. Die Ableitung 13 weist einen Ventilöffnung 14 auf, welche mit dem Verschlussmittel 11 der Thermostatanordnung 9 korrespondiert. Hierdurch kann die Ventilöffnung 14 durch die Thermostatanordnung 9 sowohl geöffnet als auch geschlossen werden.
  • Die Ventilöffnung 14 ist dazu vorgesehen, mit dem Hauptkreislauf des Split-Kühlsystems fluidleitend verbunden zu werden, beispielsweise über eine nicht weiter ersichtliche Ableitung. Im Normalzustand ist die die Ventilöffnung 14 über die Thermostatordnung 9; näherhin über deren Verschlussmittel 11 fluiddicht verschlossen. Insbesondere aufgrund des Temperatur sensitiven Federelements 10 ist die Thermostatanordnung 9 dazu ausgebildet, um bei zumindest teilweise geschlossenen Ausgängen A1, A2, A3 sowie gleichzeitiger Überschreitung einer Höchsttemperatur für das Kühlmittel die Ventilöffnung 14 freizugeben, um ein Weiterleiten des Kühlmittels in den Hauptkreislauf zu ermöglichen. Dies geschieht durch Öffnen der Ventilöffnung 14, indem das Verschlussmittel 11 aus dieser entsprechend angehoben wird.
  • Mit Blick auf den Drehkörper 3 ist in der hier gezeigten ersten Regelstellung R1 ein Kühlmittelsickerstrom des Kühlmittelstroms K1 über den ersten Eingang E1 aus dem ersten Ausgang A1 heraus ermöglicht, obwohl der zweite Eingang E2 und sämtliche Ausgänge A1–A3 durch den Drehkörper 2 verschlossen sind. Hierfür weist der Drehkörper 3 einen in seiner Wandung 15 angeordneten Leckagekanal 16 auf. Durch den Leckagekanal 16 ist ein kontinuierlicher Kühlmittelstrom K1, K3 trotz gesperrter Ausgänge A1–A3 durch das Regelmittel 1 hindurch gegeben, wodurch insbesondere das Federelement 10 der Thermostatanordnung 9 laufend mit aktuellen Temperaturen des von dem Zylinderkopf, insbesondere von einem oberen also auslassseitigen Zylinderkopfbereich, her kommenden Kühlmittelstroms K1 beaufschlagt wird.
  • Hierdurch ist eine Fail-Safe-Funktion über die Thermostatanordnung 9 etabliert, welche bei einer drohenden Überhitzung der Brennkraftmaschine die Ventilöffnung 14 freigibt. Auf diese Weise kann zumindest der von dem Motorblock her kommende Kühlmittelstrom K2 in den Hauptkreislauf des Split-Kühlsystems weitergeleitet werden, über welchen er zu der darin angeordneten Kühleranordnung gelangt.
  • Wie zuvor verdeutlicht ist der Drehkörper 3 derart ausgebildet, dass der erste Eingang E1 in nicht näher gezeigter Weise in den einzelnen Regelstellungen R1–R6 des Drehkörpers 3 jeweils geöffnet ist. Hierzu kann der Drehkörper 3 beispielsweise eine oder mehrere entsprechende Öffnungen in seiner Wandung aufweisen, welche wenigstens ein Einströmen des Kühlmittelstroms K1 in den Drehkörper 3 hinein ermöglichen.
  • 2 zeigt einen Schnitt durch die hintere Kammer 5 des Regelmittels 1 aus 1. In dieser Darstellung wird die Ausgestaltung des Drehkörpers 3 innerhalb des Gehäuses 2 und dessen entsprechend angepasste Form verdeutlicht. Wie zu erkennen, weisen hintere Kammer 5 und Drehkörper 3 einen jeweils kreisrunden Querschnitt auf, welcher bevorzugt für den gesamten Drehkörper 3 anzunehmen ist. Die Wandung 15 des Drehkörpers 3 umfasst vorliegend zwei durch diese hindurch angeordnete Öffnungen 17, 18; näherhin eine erste Öffnung 17 und eine zweite Öffnung 18. In der hier gezeigten ersten Regelstellung R1 sind die Öffnungen 17, 18 des Drehkörpers 3 so gelegen, dass die Ausgänge A1–A3 durch die Wandung 15 geschlossen sind. Mit anderen Worten sind hier die Öffnungen 17, 18 des Drehkörpers 3 derart gegenüber den Ausgängen A1–A3 ausgerichtet, dass ein Strömen des Kühlmittels aus der hinteren Kammer 5 über wenigstens einen der Ausgänge A1–A3 unterbunden ist.
  • Weiterhin verdeutlich der hier gezeigte Schnitt durch das Regelmittel 1 die quasi sternförmige Anordnung der einzelnen Ausgänge A1–A3 um die hintere Kammer 5 bzw. die Längsachse x des Drehkörpers 3 herum. In Bezug auf eine in 2 horizontal verlaufende Querachse y sind die einzelnen Ausgänge A1–A3 wie folgt zu dieser versetzt an der Seitenfläche 7 des Gehäuses 2 angeordnet:
    Ausgang A1 ist gegenüber der Querachse y um 122,5° im Urzeigersinn rotiert ausgerichtet.
    Ausgang A2 ist gegenüber der Querachse y um 267,5° im Urzeigersinn rotiert ausgerichtet.
    Ausgang A3 ist gegenüber der Querachse y um 325° im Urzeigersinn rotiert ausgerichtet.
  • In der hier gezeigten ersten Regelstellung R1 fluchtet eine Ecke 19 der in 2 links einer Hochachse z gelegenen ersten Öffnung 17 des Drehkörpers 3 erkennbar mit der Querachse y. Es versteht sich von selbst, dass durch eine Rotation R des Drehkörpers 3 wenigstens eine der Öffnungen 17, 18 derart mit mindestens einem der Ausgänge A1–A3 übereinander gebracht werden kann, dass eine fluidleitende Verbindung zwischen der hinteren Kammer 5 und mindestens einem der Ausgänge A1–A3 einstellbar ist.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung des Zusammenspiels der Öffnungen 17, 18 der hinteren Kammer 5 mit den Ausgänge A1–A3 sowie einer weiteren hier gezeigten Öffnung 20 im Bereich der vorderen Kammer 4 mit dem zweiten Eingang E2. Vorliegend wird die hier ersichtliche erste Regelstellung R1 in einer Grundphase Ph0 einer mit dem Regelmittel 1 betriebenen Brennkraftmaschine eingenommen. Es sei an dieser Stelle nochmals daran erinnert, dass der in 1 gezeigte Kühlmittelstrom K1 grundsätzlich in jeder Regelstellung des Drehkörpers 3 über den hier nicht gezeigten ersten Eingang E1 in das Innere des Regelmittels 1 eintreten kann.
  • Wie zu erkennen, befindet sich die Ecke 19 der ersten Öffnung 17 nach wie vor auf Höhe der Querachse y und damit auf 0°. In dieser Grundphase befindet sich keine der Öffnungen 17, 18 mit einem der Ausgänge A1–A3 in Deckung, so dass keinerlei Strömung des Kühlmittels durch das Regelmittel 1 hindurch ermöglicht ist. Lediglich der Leckagekanal 16 befindet sich in dieser ersten Regelstellung R1 innerhalb der den erste Ausgang A1 begrenzenden Ränder, so dass eine hier nicht näher gezeigte Sickerströmung durch den Leckagekanal 16 und so über den ersten Ausgang A1 aus dem Gehäuse 2 heraus ermöglicht ist.
  • Die 4 bis 10 verdeutlichen schematisch weitere Phasen im Betrieb der Brennkraftmaschine in Verbindung mit weiteren jeweils zugehörigen Regelstellungen R2 bis R7 des Regelmittels 1.
  • Die in 4 gezeigte Phase zeichnet sich durch eine Heizanfrage der Heizanordnung in der Aufwärmphase der Brennkraftmaschine aus. Hierin wurde durch Rotation R des Drehkörpers 3 eine zweite Regelstellung R2 eingenommen. Vorliegend beträgt die vorgenommene Rotation R ungefähr 20°. In der zweiten Regelstellung R2 sind nur der permanent mit Kühlmittel beaufschlagte erste Eingang E1 und der erste Ausgang A1 fluidleitend miteinander verbunden. Hierzu ist der erste Ausgang A1 zumindest teilweise geöffnet. Auf diese Weise kann der von dem Zylinderkopf, insbesondere auslassseitig her kommende Kühlmittelstrom K1 durch das Regelmittel 1 hindurch als Kühlmittelstrom K3 in den Nebenkreislauf gelangen. Hierdurch kann die bereits im Kühlmittelstrom enthaltene Wärmeenergie an die Heizanordnung geführt werden. Eine ebenfalls mögliche Anordnung eines nicht näher gezeigten AGR-Systems innerhalb des Nebenkreislaufs kann zusätzlich zur Bedienung der Heizanfrage über die Heizanordnung dienen. In der zweiten Regelstellung R2 ist der über den zweiten und dritten Ausgang A2, A3 an den Hauptkreislauf angeschlossene zweite Eingang E2 geschlossen, so dass zumindest der Kühlmittelstrom K2 des Kühlmittelmantels des Motorblocks ruht.
  • Aus 5 geht eine weitere Phase hervor, in welcher eine maximale Heizanforderung vorliegt. Hierzu wurde der Drehkörper 3 vorliegend über eine Rotation R um weitere 15° auf ungefähr 35° gegenüber seiner ursprünglichen Stellung rotiert. In dieser Phase wird die dritte Regelstellung R3 eingenommen, in welcher der zweite und dritte Ausgang A2, A3 noch weiterhin verschlossen sind, während der erste Ausgang A1 nun voll geöffnet ist. Eingangsseitig ist neben dem ersten Eingang E1 nun auch der zweite Eingang E2 zumindest teilweise geöffnet. Hierdurch werden die von der Brennkraftmaschine her kommenden Kühlmittelströme K1, K2 innerhalb des Regelmittels 1 und dessen quasi interne Verbindung derart gebündelt, dass sie gemeinsam als Kühlmittelstrom K3 über den ersten Ausgang A1 in den Nebenkreislauf weitergeleitet werden. Hierdurch kann die gesamte in dem Kühlmittel enthaltene Wärmeenergie genutzt werden, um zumindest teilweise an die Heizanordnung abgegeben zu werden.
  • Mit zunehmender Erwärmung der Brennkraftmaschine wird die aus 6 hervorgehende Phase erreicht, in welcher eine vierte Regelstellung R4 des Drehkörpers 3 eingenommen wird. Hierin wird zusätzlich zum geöffneten ersten Ausgang A1 auch der dritte Ausgang A3 geöffnet, so dass der vom Zylinderkopf her kommende Kühlmittelstrom K1 zusammen mit dem vom Motorblock her kommenden Kühlmittelstrom K2 als Kühlmittelstrom K4 in den externen Bypass eingeleitet werden kann. Hierzu wurde der Drehkörper 3 vorliegend über eine Rotation R um ungefähr 70° gegenüber seiner ursprünglichen Stellung rotiert. Auf diese Weise kann sowohl eine Heizanfrage bedient als auch eine Zirkulation des Kühlmittels in Bezug auf die Brennkraftmaschine stattfinden. Die hier gezeigte Phase unterscheidet sich von der vorherigen Phase derart, dass durch die Zirkulation des Kühlmittels in der Brennkraftmaschine eine gewisse Wärmeabfuhr erzielt werden kann.
  • 7 zeigt weiterhin die vierte Regelstellung R4, in welcher der Drehkörper 3 um weitere 15° auf ungefähr 85° gegenüber seiner Ausgangsstellung rotiert wurde. Die hier gezeigte Stellung des Drehkörpers 3 unterscheidet sich von der Darstellung in 6 dadurch, dass der zweite Eingang E2 nunmehr nahezu vollständig geöffnet ist. Mit zunehmender Rotation R des Drehkörpers 3 beginnt nun das Verschließen des dritten Ausgangs A3, welcher mit dem externen Bypass fluidleitend verbunden ist.
  • Die in 8 ersichtliche Phase tritt ein, sobald die Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine erreicht und eine externe Kühlung notwendig ist. Hierin wird der Drehkörper 3 weiter in eine fünfte Regelstellung R5 gedreht, wobei dieser gegenüber seiner Ausgangsstellung nunmehr um ungefähr 105° rotiert ist. Hierdurch ist nun zusätzlich der zweite Ausgang A2 zumindest teilweise geöffnet, während der dritte Ausgang A3 nun teilweise wieder geschlossen ist. Auf diese Weise können die vom Zylinderkopf und vom Motorblock her kommenden Kühlmittelströme K1, K2 sowohl als Kühlmittelstrom K4 in den externen Bypass (dritter Ausgang A3) als auch in den Hauptkreislauf als Kühlmittelstrom K5 eingeleitet werden. Hierdurch wird ein Teil des Kühlmittels durch die Kühleranordnung geführt, so dass es zu einer Kühlung des Kühlmittels und damit der Brennkraftmaschine kommt.
  • 9 zeigt eine sechste Regelstellung R6. Hierzu wurde der Drehkörper um ungefähr 120° gegenüber seiner Ausgangsstellung über eine Rotation verdreht. Ersichtlich ist in dieser Phase, dass der erste Ausgang A1 zumindest noch teilweise geöffnet, währen der mit dem externen Bypass verbundene dritte Ausgang A3 verschlossen ist. Diese Phase stellt eine Vorbereitung für eine maximale Kühlung der Brennkraftmaschine dar.
  • Die 10 entnehmbare Phase zeigt einen Zustand, welche nunmehr eine maximale Kühlleistung für die Brennkraftmaschine bereitstellt. Hierzu wurde der Drehkörper 3 vorliegend über eine weitere Rotation R auf ungefähr 140° gegenüber seiner ursprünglichen Stellung rotiert. In der hier nunmehr eingenommenen siebten Regelstellung R7 sind der erste und dritte Ausgang A1, A3 vollständig verschlossen, während der mit dem Hauptkreislauf fluidleitend verbundene zweite Ausgang A2 vollständig geöffnet ist. Gleichzeitig sind der erste Eingang E1 und der zweite Eingang E2 über die interne Verbindung des Drehkörpers 3 fluidleitend miteinander verbunden. Möglich wird dies durch eine im Wesentlichen hohle Ausgestaltung des Drehkörpers 3 in Kombination mit entsprechenden durch seine Wandung hindurch angeordneten Öffnungen 17, 18, 20. Auf diese Weise werden die von dem gesamten Kühlmittelmantel der Brennkraftmaschine her kommenden Kühlmittelströme K1, K2 gebündelt und als Kühlmittelstrom K5 nur in den Hauptkreislauf weitergeleitet, wo sie die Kühleranordnung durchströmen. Mit anderen Worten wird hierdurch das gesamte Kühlmittel in Richtung Kühlanordnung geleitet, so dass eine maximale Kühlung erfolgen kann. Der Leckagekanal 16 ist dabei weiterhin verschlossen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Regelmittel
    2
    Gehäuse von 1
    3
    Drehkörper von 1
    4
    vordere Kammer von 1
    5
    hintere Kammer von 1
    6
    Aktuator von 1
    7
    Seitenfläche von 2
    8
    Kopfseite von 2
    9
    Thermostatanordnung von 1
    10
    Federelement von 9
    11
    Verschlussmittel von 9
    12
    Koppelstange von 9
    13
    Ableitung von 1
    14
    Ventilöffnung von 13
    15
    Wandung von 3
    16
    Leckagekanal von 3
    17
    erste Öffnung in 3 im Bereich von 5
    18
    zweite Öffnung in 3 im Bereich von 5
    19
    Ecke von 17
    20
    Öffnung in 3 im Bereich von 4
    21
    Grundstellung von 3
    22
    Übergangsphase zwischen Ph3 und Ph4
    23
    Übergangsphase zwischen Ph4 und Ph5
    A1
    erster Ausgang von 1
    A2
    zweiter Ausgang von 1
    A3
    dritter Ausgang von 1
    E1
    erster Eingang von 1
    E2
    zweiter Eingang von 1
    K1
    erster Kühlmittelstrom
    K2
    zweiter Kühlmittelstrom
    K3
    dritter Kühlmittelstrom
    K4
    vierter Kühlmittelstrom
    K5
    fünfter Kühlmittelstrom
    R
    Rotation von 3
    R1
    erste Regelstellung von 3
    R2
    zweite Regelstellung von 3
    R3
    dritte Regelstellung von 3
    R4
    vierte Regelstellung von 3
    R5
    fünfte Regelstellung von 3
    R6
    sechste Regelstellung von 3
    R7
    siebte Regelstellung von 3
    S
    Schnittebene
    x
    Längsachse von 3
    y
    Querachse
    z
    Hochachse
  • 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
    • CA 2405444 A1 [0012]

Claims (10)

  1. Regelmittel zur Steuerung von Kühlmittelströmen (K1–K5) eines Split-Kühlsystems einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Gehäuse (2) mit wenigstens zwei Eingängen (E1, E2) sowie einen in einer Kammer des Gehäuses (2) angeordneten und um seine Längsachse (x) herum zwischen mehreren Regelstellungen (R1–R7) drehbar gelagerten Drehkörper (3), welcher wenigstens eine umfangsseitig und/oder durch diesen hindurch angeordnete Öffnung (17, 18, 20) besitzt, wobei das Gehäuse (2) mindestens zwei um die Längsachse (x) des Drehkörpers (3) herum angeordnete Ausgänge (A1–A3) mit unterschiedlicher Ausrichtung besitzt und der Drehkörper (3) derart dichtend innerhalb der Kammer des Gehäuses (2) angeordnet ist, dass ein über wenigstens einen der Eingänge (E1, E2) in das Gehäuse (2) eintretender Kühlmittelstrom (K1, K2) in Abhängigkeit der jeweiligen Regelstellung (R1–R7) des Drehkörpers (3) durch dessen Öffnung (17, 18) hindurch zumindest teilweise über einen der Ausgänge (A1–A3) aus dem Gehäuse (2) austreten kann oder gegenüber seinem Austritt gesperrt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Eingang (E1) zur fluidleitenden Verbindung mit dem Kühlmittelmantel eines Zylinderkopfes und ein zweiter Eingang (E2) zur fluidleitenden Verbindung mit dem Kühlmittelmantel eines Motorblocks der Brennkraftmaschine vorgesehen ist, wobei die Ausgänge (A1–A3) in einer gemeinsamen Ebene um die Längsachse (x) herum angeordnet sind und der Drehkörper (3) derart ausgebildet ist, dass in der zugehörigen Regelstellung (R3, R7) durch die Eingänge (E1, E2) eintretende Kühlmittelströme (K1, K2) gemeinsam zu nur einem der Ausgänge (A1, A2) leitbar sind und gleichzeitig der jeweils andere Ausgang (A1, A2) gesperrt ist.
  2. Regelmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer des Gehäuses (2) eine vordere Kammer (4) und eine mit der vorderen Kammer (4) fluidleitend verbundene hintere Kammer (5) aufweist, wobei die Ausgänge (A1–A3) um die hintere Kammer (5) herum angeordnet sind.
  3. Regelmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingänge (E1, E2) im Bereich der vorderen Kammer (4) gelegen sind, wobei der zur fluidleitenden Verbindung mit dem Kühlmittelmantel eines Zylinderkopfes vorgesehene erster Eingang (E1) an einer Kopfseite (8) des Gehäuses (2) angeordnet ist, wohingegen der zur fluidleitenden Verbindung mit dem Kühlmittelmantel eines Motorblocks vorgesehene zweite Eingang (E2) an einer sich um die Längsachse (x) des Drehkörpers (3) herum erstreckenden Seitenfläche (7) des Gehäuses (2) angeordnet ist.
  4. Regelmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ausgang (A1) zur fluidleitenden Verbindung mit einem eine Heizanordnung aufweisenden Nebenkreislauf und der zweite Ausgang (A2) zur fluidleitenden Verbindung mit einem eine Kühleranordnung aufweisenden Hauptkreislauf des Split-Kühlsystems vorgesehen sind.
  5. Regelmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Ausgang (A3) mit einem externen Bypass des Split-Kühlsystems fluidleitend verbindbar ist, wobei der dritte Ausgang (A3) und der zweite Ausgang (A2) in einer fünften Regelstellung (R5) des Drehkörpers (3) gemeinsam mit dem ersten Eingang (E1) und dem zweiten Eingang (E2) fluidleitend verbindbar sind.
  6. Regelmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine vierte Regelstellung (R4) des Drehkörpers (3) derart, dass der erste Eingang (E1) und der zweite Eingang (E2) gleichzeitig mit dem ersten Ausgang (A1) und mit dem dritten Ausgang (A3) fluidleitend verbunden sind.
  7. Regelmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine außerhalb des Gehäuses (2) angeordnete Thermostatanordnung (9) sowie eine außerhalb des Gehäuses (2) gelegene Ableitung (13), welche mit dem zweiten Eingang (E2) fluidleitend verbunden ist, wobei die Ableitung (13) eine durch ein Verschlussmittel (11) der Thermostatordnung (9) sowohl verschließbare als auch öffenbare Ventilöffnung (14) besitzt und die Thermostatanordnung (9) dazu ausgebildet ist, bei zumindest teilweise geschlossenen Ausgängen (A1–A3) sowie gleichzeitiger Überschreitung einer Höchsttemperatur für das Kühlmittel dieses durch Öffnen der Ventilöffnung (14) über die Ableitung (13) in einen Hauptkreislauf des Split-Kühlsystems strömen zu lassen.
  8. Regelmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zweite Regelstellung (R2) des Drehkörpers (3) derart, dass nur der erste Eingang (E1) mit dem ersten Ausgang (A1) fluidleitend verbunden ist.
  9. Regelmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehkörper (3) einen Leckagekanal (16) aufweist, wobei der in einer ersten Regelstellung (R1) des Drehkörpers (3) anwählbare Leckagekanal (16) dazu ausgebildet ist, bei durch den Drehkörper (3) ansonsten abgesperrten Ausgängen (A1–A3) einen Kühlmittelsickerstrom aus dem ersten Ausgang (A1) heraus zu ermöglichen.
  10. Regelmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermostatanordnung (9) ein Temperatur sensitives Federelement (10) besitzt, welches innerhalb des ersten Eingangs (E1) angeordnet ist, wobei das Federelement (10) über eine außerhalb des Gehäuses (2) angeordnete Koppelstange (12) mit dem Verschlussmittel (11) kraftübertragend gekoppelt ist.
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