(57)【要約】      （修正有）【課題】必要とするエネルギーが、従来知られた冷却システムに比べて、より少ない冷却システムを自動車に構築する。【解決手段】本発明は、少なくとも、１つの内燃機関２と、１つのポンプ３と、１つの冷却器４とを備えた冷却回路を有する自動車の冷却システム１に関し、ポンプ３の高圧側と吸入側とを接続して、ポンプ３をバイパスするショートサーキットライン５が設けられ、少なくとも２つのポジションに切り替えられることが可能なバルブ装置６が、ショートサーキットライン５の部分に設けられ、第１のポジションでは、全てのクーラントの流れがショートサーキットライン５に流れ、第２のポジションでは、好ましくは全てのクーラントの流れが、ショートサーキットライン５に流れないで内燃機関２に流れる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、１つの内燃機関（2）と、１つのポンプ（3）と、１つの冷却器（4）とを備えた冷却回路を有する自動車の冷却システム（1）であって、
ポンプ（3）の高圧側を吸入側に接続して、ポンプ（3）をバイパスするショートサーキットライン（5）が設けられ、
少なくとも２つのポジションに切り替えられることが可能なバルブ装置（6）が、ショートサーキットライン（5）の部分に設けられ、
第１のポジションでは、少なくとも大部分のクーラントの流れがショートサーキットライン（5）に流れ、第２のポジションでは、全てのクーラントの流れがショートサーキットライン（5）に流れないで内燃機関（2）に流れる。
【請求項２】
請求項１の自動車の冷却システムであって、
冷却器（4）をバイパスするバイパスライン（7）が設けられていることを特徴とする。
【請求項３】
請求項１および請求項２のうち何れか１項の自動車の冷却システムであって、
ショートサーキットライン（5）はポンプ（3）の下流の冷却回路から分岐し、ポンプ（3）の上流の冷却回路、またはバイパスライン（7）に接続されていることを特徴とする。
【請求項４】
請求項１から請求項３のうち何れか１項の自動車の冷却システムであって、
バルブ装置（6）は、絞り弁装置として構成されていることを特徴とする。
【請求項５】
請求項１から請求項４のうち何れか１項の自動車の冷却システムであって、
バルブ装置（6）は、空気圧、電気、または油圧によって駆動され得ることを特徴とする。
【請求項６】
請求項１から請求項５のうち何れか１項の自動車の冷却システムであって、
バルブ装置（10）を有するサーモスタット（9）であるサーモスタットバルブが、バイパスライン（7）の冷却回路への接続部分に設けられていることを特徴とする。
【請求項７】
請求項１から請求項６のうち何れか１項の自動車の冷却システムであって、
バルブ装置（6,10）は、ポペット弁、または環状スライド弁として構成されていることを特徴とする。
【請求項８】
請求項１から請求項７のうち何れか１項の自動車の冷却システムであって、
バルブ装置（6）は、非活性状態で第２のポジションにされることを特徴とする。
【請求項９】
請求項１から請求項８のうち何れか１項の自動車の冷却システムであって、
バルブ装置（6,10）は、比例弁として構成されていることを特徴とする。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のうち何れか１項の自動車の冷却システムであって、
バルブ装置（6）は、ポンプ（3）の上流または下流に設けられていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも、１つの内燃機関と、１つのポンプと、１つの冷却器とを備えた冷却回路を有する自動車の冷却システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エネルギー価格の絶え間ない上昇、およびきびしくなりつつある排出規制のため、自動車メーカーは、自動車のエネルギー消費、特に、自動車の運転に直接使われないエネルギー消費を低減するための試みを強化しつつある。これは、自動車内の様々な電力消費装置によるエネルギー消費と同様に、特にアイドリング中のエネルギー消費を含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、必要とするエネルギーが、従来知られた冷却システムに比べて、より少ない冷却システムを自動車に構築する課題に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題は、本発明に従って、独立請求項１の主題により解決される。有利な実施例は、上記従属請求項の主題を形成する。
【０００５】
本発明は、概略、少なくとも、１つの冷却される装置（consumer）例えば内燃機関と、１つのポンプと、１つの冷却器とを備えた冷却回路を伴う冷却システム中で、ポンプの高圧側と吸入側とをショートサーキットライン、すなわちバイパスラインによって接続し、これが、冷却が必要ない場合に開かれて、少なくとも大部分のクーラントの流れを、内燃機関および冷却回路全体ではなく、より抵抗の小さいショートサーキットに逸れるように導びくというアイデアに基づく。クーラントの流れを内燃機関またはポンプをバイパスするショートサーキットラインに逸らせ、または分岐させるために、今や存在するショートサーキットラインによって、より低減された駆動力しか必要とせず、その結果、より小さく、また、エネルギー消費の観点でより経済的に構成可能なバルブ装置が用いられる。本発明のバルブ装置は、ショートサーキットラインの部分、例えば冷却回路からショートサーキットラインへの分岐部分、または冷却回路へのショートサーキットラインの接続部分に配置される。さらに、本発明のバルブ装置は、少なくとも２つのポジションに切り替えられることができ、第１のポジションでは、少なくとも大部分のクーラントの流れがショートサーキットラインに流れ、第２のポジションでは、少なくとも大部分のクーラントの流れが内燃機関に流れてショートサーキットラインには流れない。もちろん、実際の冷却回路とショートサーキットとの間でのクーラントの流れの所望のどんな分配も可能にする所望のどんな中間ポジションも考えることができる。例えば、もし、内燃機関や他の冷却される装置（consumer）に冷却効果が必要でない場合には、バルブ装置は第１のポジションになって、冷却媒体は比較的小さな抵抗でショートサーキットにポンプ輸送される。ショートサーキットラインの部分に配置される本発明のバルブ装置によって、このように、内燃機関の冷却要求、およびクーラントポンプの出力を比較的柔軟に制御することができる。もし内燃機関が冷却を必要としない場合には、バルブ装置は単に第１のポジションになって、少なくとも大部分のクーラントの流れがショートサーキットラインを流れ、内燃機関または冷却器には流れない。
【０００６】
本発明による解決の有利な展開では、バルブ装置は、プロポーショナルバルブのように構成することができる。そのようなプロポーショナルバルブは、２つのポジションの間でだけ切り替えられることが可能なバルブ装置に比べて、所望のどんな中間ポジションにも切り替えられることができ、その結果、内燃機関、およびショートサーキットラインに流れるクーラントの流れの実際に自由に選択可能な分配が可能になるという非常に大きな利点を有する。これは、２つのポジションの間でだけ切り替えられることが可能なバルブに典型的な、特に２つのポジションの間で切り替わる際の圧力ピークを抑制する特に正確な制御を可能にする。本発明のバルブ装置の駆動は、例えば、どんな場合にも存在し、それぞれの場合に生じる内燃機関の運転状態、例えば全負荷または部分負荷に加えて、冷却媒体の温度を検出するエンジン制御ユニットを用いて行うことができる。
【０００７】
さらに、本発明の重要な特徴および利点は、従属形式の請求項、図面、および図面を用いた図解の関連づけられた説明に見出される。
【０００８】
上記および以下に説明される特徴は、それぞれについて詳細に述べられた組み合わせに限らず、本発明の枠組みの範囲内で、他の組み合わせや単独でも用いられることは自明である。
【０００９】
本発明の望ましい実施例は、図面に示され、また、以下に詳細に説明され、同一、または類似、または同等の機能を有する構成要素には、同一の符号が付される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の冷却システムの実施例を図式的に示す図である。
【図２】本発明の冷却システムの他の実施例を図式的に示す図である。
【図３】本発明の冷却システムのさらに他の実施例を図式的に示す図である。
【図４】本発明の冷却システムのまたさらに他の実施例を図式的に示す図である。
【図５】本発明の冷却システムのなおさらに他の実施例を図式的に示す図である。
【図６】可能なバルブ装置の実施例を図式的に示す図である。
【図７】バルブ装置中のバルブの可能な構造を図式的に示す図である。
【図８】バルブ装置のスリーブバルブを図式的に示す図である。
【図９】図８のスリーブバルブの詳細を図式的に示す図である。
【図１０】２つの異なる切り替え位置のスリーブバルブを図式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
例えば自動車に設けることができる本発明の冷却システム１は、図１〜図５に示すように、少なくとも、１つの内燃機関２と、１つのポンプ３と、１つの冷却器４とを備えた冷却回路を有している。本発明では、さらに、ポンプ３の高圧側を吸入側に接続して、ポンプ３をバイパスするショートサーキットライン５が設けられている。さらに、少なくとも２つのポジション間で切り替えられることが可能なバルブ装置６が、ショートサーキットライン５の部分に設けられ、より詳しくは、冷却回路からのショートサーキットライン５の分岐部分、または冷却回路もしくはバイパスラインへのショートサーキットライン５の接続部分に設けられている。バルブ装置６は、マルチウェイバルブ、特に３方弁（３−２−ウェイバルブ）として知られるもので構成することができ、図１および図４に示すような第１のポジションでは、少なくとも大部分の（most of）クーラントの流れ、好ましくは全ての（entire）クーラントの流れをショートサーキットライン５に導くことができる一方、図２および図３に示すような第２のポジションでは、少なくとも大部分のクーラントの流れ、好ましくは全てのクーラントの流れをショートサーキットライン５ではなく内燃機関２に導く。図１〜図５では、それぞれのクーラントの流れは、対応する流れの矢印によって示されている。
【００１２】
本発明の冷却システム１には、一般に、好ましくは、冷却器４をバイパスするバイパスライン７を設けることができ、また、図１に示すようにショートサーキットライン５がバイパスライン７に接続される（open）ことが考えられる。本発明のバルブ装置６を設けることにより、特に内燃機関２が全く、またはわずかな冷却しか必要としない場合にこれを切り替えて、その結果、クーラントの流れが、図１に示すように、排他的にまたは少なくとも部分的により小さな抵抗のショートサーキットにポンプ輸送され、そこで、この場合に、ポンプ３はより小さな出力で運転され得る。図１に示す状態は、例えば、内燃機関２が、運転の快適性の点でも有害物質の排出の点でも有利でないために冷却される必要がなく、また冷却されるべきでもないコールドスタートの場合に考えられる。本発明のショートサーキットライン５が設けられていることによって、バルブ装置６は、より低減された駆動力しか必要とせず、これによって、より小さく、かつ、エネルギー消費の点でより経済的に構成することができる。ショートサーキットライン５が設けられていない場合には、バルブ装置６を切り替えるためにより大きな駆動力が必要となり、このことは、より大きなエネルギーが必要となることを意味する。同時に、バルブ装置６自体も、また、より大きく、したがってより重く設計されることになり、これは、同様に必要なエネルギーの増加を意味する。
【００１３】
図１および図３〜図５では、本発明のバルブ装置６は、冷却回路におけるポンプ３の下流側に配置されるのに対し、図２では、冷却回路におけるその上流側に配置されている。バルブ装置６は、例えば絞り弁装置のように構成されることができ、および／または空気圧、電気、または油圧で駆動されてもよい。例えば内燃機関２の運転状態、特に全負荷または部分負荷状態、および／または冷却媒体の温度を検出するエンジンコントロールユニット８は、特に駆動のために用いられることができる。これは、明確化のために図１だけに示されているが、図２および図３に示す冷却システム１にも同様に設けることができる。この目的のため（to this end）、サーモスタット９が、例えば冷却回路におけるバイパスライン７の接続部分に設けられることができる。もちろん、バルブ装置６は、また、常に「ファイルセーフ」の原理を基礎として、非活性な場合、すなわち駆動されていない状態の場合に、第２のポジションのままにされ、これにより、いかなる場合にも内燃機関２の十分な冷却を保証するように構成されるとともに、ポペット弁、または環状スライド弁のように構成されることも考えられる。本発明のバルブ装置６は、また、もちろん、比例弁のように構成されることも考えられ、その結果、内燃機関２およびショートサーキットライン５に流れるクーラントの流れの所望のどんな分配ももたらされることができる。
【００１４】
図４においては、バルブ装置６は、ショートサーキットライン５のバイパスライン７への接続部分に配置され、この場合にも、ショートサーキットラインは、内燃機関２および冷却器４に通じる冷却回路に比べて流路抵抗がより小さいので、バルブ装置６が第１のポジションになると、少なくとも大部分のクーラントの流れがショートサーキットライン５に流れる。バイパスライン７は、もちろん純粋に任意であり、図５に示すように省略されてもよい。
【００１５】
一般に、本発明のバルブ装置６は、内燃機関２を通る冷却回路への流量の調整が可能であり、必要に応じて流量をゼロに減少させることも可能である。もし、バルブ装置６が活性化されると、ポンプ３は、冷却媒体を低抵抗のショートサーキットへと運び、内燃機関２などの冷却される装置にはさらには運ばない。これに対して、もし、内燃機関２を少しだけ冷却する必要がある場合には、サーモスタット９、またはこれに結合されたバルブ装置１０は、冷却器４へのクーラントの流れを抑制し、バイパスライン７に導くことができる（図３参照。）。一方、もし、例えばサーモスタット９のところで上昇したクーラントの温度に対応して決定できるように、冷却器４による冷却効果が必要な場合には、サーモスタット９に結合されたバルブ装置１０は、クーラントの流れが、もはやバイパスライン７ではなく、むしろ冷却器４に流れるように切り替えられることができる。サーモスタット９に結合されたバルブ装置１０は、バルブ装置６と同様に構成されることができる。
【００１６】
一般に、少なくとも３つの異なる冷却レベル、すなわち、冷却なし（図１）、少しの冷却（図３）、および強力な冷却（図２）が、２つのバルブ装置６，１０によって設定可能である。比例弁のようなバルブ装置６，１０の構成は、さらに、所望のどんな中間の冷却レベルも設定され得ることを意味する。ポンプ３の高圧側から吸入側へのショートサーキットライン５のそれぞれの接続により、少なくともバルブ装置６を駆動する力を小さくすることが可能である。内燃機関２の主なクーラントの流れへの介入は、同様に必要ない。さらに、バルブ装置６内のクーラント回路の圧力を制限することも可能である。
【００１７】
本発明の冷却システム１は、原則として以下の利点を有している。
−  クーラントの流れ中に介在した場合のポンプ３内のキャビテーションの危険性の低減、
−  少なくともバルブ装置６の小さな切り替え力、
−  高速な応答、
−  組み込まれた並列な過剰圧力機能、
−  「フェイルセーフ」機能、
−  冷却回路の任意の場所への組み込み、
−  対応するバルブ装置６の第２のポジションへの切換えによる急速なエンジン温度の上昇。
【００１８】
図６によれば、可能な限り空間的に一定の磁界を形成することによってバルブタペット１２を移動させるソレノイド１１とともに、バルブ装置６の可能なプロトタイプが示される。示されるバルブ装置は、２つの流入口１３，１３’と、流出口１４とを有し、その結果、流入した流れを所望に混合して共通の出力流を形成することが可能である。
【００１９】
図７によれば、バルブ装置６は、バルブタペット１２に設けられる２つのバルブディスク１５，１５’を有し、好ましくは、バルブディスク１５がバルブタペット１２の一部を構成する。示される例では、バルブディスク１５’は、別体として作られ、固定部材１６によってバルブタペット１２に軸方向１７に固定されている。スプリング１９は、バルブディスク１５’とバルブシートリング１８との間に設けられ、上記スプリングは、バルブディスク１５をバルブシートリング１８に対して、閉位置になるように付勢する。このようなバルブ装置６の構成は、良好なシール効果によって非常に少ない漏れになりやすく、特に１２０リットル／分の流量に適している。
【００２０】
図８、および図９によれば、さらに可能なバルブ装置６の内部の実施例が示される。この場合には、複合バルブディスク１５”、および２つのスプリング１９’，１９”が設けられている。スプリング１９’は、安全スプリングを構成し、スプリング１９”によって過剰圧力機能が保証される。複合バルブディスク１５”は、切り替え位置に応じて対応するバルブシート２１，２１’に密着する２つのバルブプレート２０，２０’を有している。図１０（ａ）（ｂ）は、バルブ装置６の２つの正反対の切り替え位置を示し、図１０（ａ）ではバイパスライン７が閉じられ、図１０（ｂ）では、例えば冷間時の始動のようにバイパスライン７が開かれている。バルブ装置６の各部品、特にバルブディスク１５，１５”は、金属またはプラスティックによって形成することができる。
【符号の説明】
【００２１】
１      冷却システム
２      内燃機関
３      ポンプ
４      冷却器
５      ショートサーキットライン
６      バルブ装置
７      バイパスライン
８      エンジンコントロールユニット
９      サーモスタット
１０      バルブ装置
１１      ソレノイド
１２      バルブタペット
１３，１３’    流入口
１４      流出口
１５      バルブディスク
１５’    バルブディスク
１５”    複合バルブディスク
１６      固定部材
１７      軸方向
１８      バルブシートリング
１９      スプリング
１９’    スプリング
１９”    スプリング
２０，２０’    バルブプレート
２１，２１’    バルブシート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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