BRPI0415569B1 - sistema de resfriamento de veículo a motor - Google Patents

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Abstract

"sistema de resfriamento de veículo a motor". a presente invenção se refere a um sistema de resfriamento para um motor de combustão interna instalado em um veículo, sistema de resfriamento que compreende um circuito de fluxo com uma bomba (11) para circulação de líquido refrigerante por intermédio de dutos no bloco de cilindro (10) do motor de combustão interna e um radiador (17), circuito de fluxo que está separado a partir da pressão atmosférica. em concordância com a presente invenção, o referido sistema de resfriamento está caracterizado pelo fato de que também compreende um segundo circuito de fluxo que está proporcionado com um reservatório de líquido refrigerante (21) com uma pressão normal que é mais baixa do que a pressão no primeiro circuito de fluxo, e uma bomba (28) para circulação de líquido refrigerante por intermédio de uma tubulação (29) entre as unidades (26, 27) com um requerimento de resfriamento e um segundo radiador (30), e de que o segundo circuito de fluxo está conectado para o primeiro circuito de fluxo por intermédio de uma abertura de válvula de via única (25) na direção do primeiro circuito de fluxo.

Description

" SISTEMA. DE RESFRIAMENTO DE VEÍCULO A MOTOR " CAMPO TÉCNICO DA PRESENTE INVENÇÃO A presente invenção se refere a um sistema de resfriamento para um motor de combustão interna instalado em um veiculo, sistema de resfriamento que compreende um circuito de fluxo com uma bomba para circulação de liquido refrigerante por intermédio de dutos no bloco de cilindro do motor de combustão interna e um radiador, circuito de fluxo que está separado a partir da pressão atmosférica.
DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA DA PRESENTE INVENÇÃO
Em conexão com sistemas de resfriamento convencionais para um motor de combustão interna instalado em um veiculo, se lança mão da utilização de um tanque de expansão relativamente grande como um volume de reserva para líquido refrigerante e de maneira a compensar para a expansão do líquido refrigerante que acontece quando este líquido refrigerante é aquecido a partir de uma temperatura de partida a frio para uma temperatura de operação completa, em torno de 80 °C - 90 °C. 0 tanque de expansão requer espaço e invade ocupando a área de resfriamento. O desenvolvimento de veículos comerciais pesados, a diesel turbo alimentados (turbocharged diesel), por exemplo, caminhões, tem significado uma demanda crescente para capacidade de resfriamento para refrigeradores de óleo para o motor e para a caixa de marchas, refrigeradores a ar de carga, refrigeradores para gás de EGR (EGR = Exhaust Gas Recírculation - Recirculação de Gás de Exaustão) e refrigeradores para retardadores. Alguns destes dispositivos, por exemplo, refrigeradores a ar de carga, refrigeradores de EGR e refrigeradores de transmissão, com freqüência requerem uma temperatura mais baixa do liquido refrigerante de influxo do que aquela que é requerida pelo motor de combustão interna.
Esta demanda tem sido usualmente satisfeita pelo aumento da área de radiador e de fluxo de liquido refrigerante. Estas medidas geralmente significam que o risco de cavitação na bomba de liquido refrigerante aumenta devido para o fato de que a queda de pressão nestes sistemas de resfriamento é grande. A partir da patente norte americana número US 6.532.910, por exemplo, é já conhecido pressurizar um sistema dc resfriamento por intermédio do tanque de expansão por intermédio de pressão positiva a partir da lateral de influxo do motor de combustão interna. 0 aumento de pressão significa que uma temperatura mais alta pode ser mantida no sistema de resfriamento, ao mesmo tempo em que o risco de cavitação diminui. Um problema com esta solução conhecida é o de que podem decorrer vários minutos a partir de se dar partida ao motor até que a pressão no sistema de resfriamento venha a ser construída, se o motor está funcionando em baixa carga (marcha lenta). Durante este período de tempo, a cavitação na bomba de circulação de sistema de resfriamento e nos revestimentos de cilindro pode conduzir para superaquecimento local que pode envolver dano ao motor. Além do mais, a pressão de sistema pode desaparecer no acontecimento de um pequeno vazamento de válvula.
APRESENTAÇÃO DA PRESENTE INVENÇÃO
Um objetivo em concordância com a presente invenção é, conseqüentemente, produzir um sistema de resfriamento que torna a construção de pressão a mais rápida possível, que pode ser projetado de uma maneira que economiza espaço e com uma baixa queda de pressão e que não perde a pressão de sistema no acontecimento de vazamento moderado de válvula.
Para esta finalidade, o referido sistema de resfriamento em concordância com a presente invenção está caracterizado pelo fato de que também compreende um segundo circuito de fluxo que está proporcionado com um reservatório de líquido refrigerante com uma pressão normal que é mais baixa do que a pressão no primeiro circuito de fluxo, e uma bomba para circulação de líquido refrigerante entre as unidades com um requerimento de resfriamento e um segundo radiador, e de que o segundo circuito de fluxo está conectado para o primeiro circuito de fluxo por intermédio de uma abertura de válvula de via única na direção do primeiro circuito de fluxo. Este projeto do sistema de resfriamento possibilita que os dois circuitos de fluxo venham a ser otimizados individualmente para diferentes tarefas/faixas de temperatura com vantajosa resistência de fluxo. A operação de circuito de fluxo com uma faixa de temperatura mais alta pode ser projetada para ser fechada para a atmosfera, de maneira que a pressão construída neste circuito de fluxo pode acontecer rapidamente. A pressão normal significa a pressão que normalmente aparece no segundo circuito de fluxo quando o motor está em operação.
Concretizações ilustrativas vantajosas em concordância com a presente invenção irão ser evidenciadas a partir das reivindicações de patente dependentes subseqüentemente.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS DA PRESENTE INVENÇÃO A presente invenção irá ser descrita em maiores detalhes posteriormente com referência para as concretizações ilustrativas mostradas nos desenhos acompanhantes, os quais são somente apresentados para os propósitos de exemplificação explanatória, e de nenhuma maneira limitantes, mostrados nas Figuras, nos quais: A Figura 1 é um desenho diagramático que mostra um primeiro circuito de fluxo em um sistema de resfriamento em concordância com a presente invenção; A Figura 2 mostra de uma maneira correspondente um segundo circuito de fluxo em um sistema de resfriamento em concordância com a presente invenção; e A Figura 3 mostra de uma maneira correspondente os dois circuitos de fluxo combinados de maneira a mostrar o sistema de resfriamento em concordância com a presente invenção em sua integridade.
As Figuras são somente representações esquemáticas e a presente invenção não está limitada para estas concretizações.
DESCRIÇÃO DETALHADA DE CONCRETIZAÇÕES ILUSTRATIVAS DA PRESENTE INVENÇÃO 0 sistema de resfriamento em concordância com a presente invenção irá ser descrito em conexão com a Figura 1 e com a Figura 2 como dois circuitos de fluxo separados, que estão mostrados combinados na Figura 3. A tarefa primordial do primeiro circuito de fluxo mostrado na Figura 1 é para a regulagem da temperatura de um motor de combustão interna (10). Para este propósito, o primeiro circuito de fluxo compreende uma bomba de circulação (11) que sobre a lateral de pressão alimenta liquido refrigerante em e através de dutos no bloco de cilindro do motor de combustão interna (10) para resfriamento dos revestimentos de cilindro e da cabeça de cilindro. O líquido refrigerante também passa através de um refrigerador de óleo (12) e de um refrigerador de EGR (13) dispostos em conjunção com a cabeça de cilindro. O líquido refrigerante deixa a cabeça de cilindro por intermédio de uma válvula termostática (14) que pode de uma maneira conhecida conduzir o fluxo tanto, em baixa temperatura, por intermédio de uma linha de retorno (15) diretamente de volta para a admissão da bomba (11), ou quanto, em temperaturas mais altas, por intermédio da tubulação (16) através de um radiador (17). Este radiador (17) está conectado para a lateral de sucção da bomba de circulação (11), que está também conectado por intermédio de uma tubulação (18) para um vaso de enchimento/de ventilação (19a), que está conectado para o radiador (17) por intermédio de uma tubulação (19b) e que está proporcionado com uma cobertura de enchimento de tolerância à pressão e com uma válvula de controle de pressão (20) . Uma saida a partir desta válvula de controle de pressão (20) está conectada para um reservatório de líquido refrigerante (21) mostrado na Figura 2 e na Figura 3. Uma tubulação (22a) se estende a partir de um ponto a montante da válvula termostática (14) , por intermédio de um aquecedor (23) para aquecimento da cabine do veículo, para um ponto a jusante do radiador (17). Uma linha de ventilação (22b) se estende a partir da mesma parte do circuito para o vaso de enchimento/de ventilação (19a). Uma linha de ramificação adicional (24) forma uma conexão para o segundo circuito de fluxo, conexão que está limitada por intermédio de uma válvula de não retorno carregada por mola em compressão (25) . Este primeiro circuito de fluxo está, conseqüentemente, separado a partir da pressão atmosférica por intermédio da válvula de controle de pressão (20) e da válvula de não retorno (25) . Ά tarefa primordial do segundo circuito de fluxo mostrado na Figura 2 é para a regulagem da temperatura de um trocador de calor (26) ou mais trocadores de calor (26) para ar de carga e gás de EGR e também para resfriamento da caixa de marchas (27) . Para este propósito, o segundo circuito de fluxo compreende uma bomba de circulação (28) que sobre a lateral de pressão alimenta líquido refrigerante em e através de uma tubulação (29). Depois de passagem através do trocador de calor (26) ou dos trocadores de calor (26) anteriormente mencionados, o líquido refrigerante é resfriado por intermédio de um radiador (30) que está posicionado a montante do radiador (17) em relação para um fluxo de ar que passa estes radiadores. Uma linha de ramificação (31) para ventilação está conectada para a tubulação (29) a montante do radiador (30) e conecta este último para o reservatório de liquido refrigerante (21) por intermédio de uma estrangulação (32) . Δ linha de ramificação (24) está conectada para a tubulação (29) do segundo circuito de fluxo sobre a lateral de pressão da bomba de circulação (28). Este segundo circuito de fluxo adequadamente opera com uma temperatura mais baixa e com uma pressão mais baixa do que aquelas do primeiro circuito de fluxo. A Figura 3 mostra os dois circuitos dc fluxo combinados de maneira a formar o sistema de resfriamento em concordância com a presente invenção. Pela divisão do sistema de resfriamento em dois circuitos de fluxo separados, a queda de pressão pode ser mantida baixa. Quando se dá partida ao motor, o primeiro circuito de fluxo está pressurizado com líquido refrigerante que é alimentado a partir do reservatório de líquido refrigerante (21) para a lateral de sucção da bomba de circulação (11) com o auxílio da bomba de circulação (28) e da linha de ramificação (24). Durante a construção de pressão, a ventilação do sistema de resfriamento acontece para o reservatório de líquido refrigerante (21) por intermédio da válvula de controle de pressão (20) no primeiro circuito de fluxo e da estrangulação (32) no segundo circuito de fluxo. Sobre resfriamento, o líquido refrigerante pode ser extraído (retirado) a partir do tanque (reservatório de liquido refrigerante) (21) para o primeiro circuito de fluxo por intermédio da válvula de não retorno (25) e da linha de ramificação (24). A Figura 3 mostra uma variação da presente invenção, onde o segundo circuito de fluxo foi proporcionado com uma estrangulação variável (33) a jusante da linha de ramificação (24) e a montante do trocador de calor (27) . Esta estrangulação variável (33) pode ser utilizada ativamente de maneira a aumentar a queda de pressão no segundo circuito de fluxo momentaneamente quando se dá partida ao motor, que acelera até a construção de pressão no primeiro circuito de fluxo e, por conseqüência, reduz o risco de dano de cavitação. Além do mais, a estrangulação variável (33) pode ser utilizada para alimentar o liquido refrigerante a partir do segundo circuito de fluxo (o circuito de baixa temperatura) para o primeiro circuito de fluxo (o circuito de alta temperatura) de maneira a aumentar o desempenho (a performance) de resfriamento momentaneamente, por exemplo, no caso de uma frenagem de retardador. Levando isto em consideração, o liquido refrigerante com uma temperatura mais baixa é alimentado para o primeiro circuito de fluxo através da válvula de não retorno (25) , e uma correspondente quantidade de liquido refrigerante é alimentada para fora através da válvula de controle de pressão (20) para o reservatório de liquido refrigerante (21).
Uma variação adicional da presente invenção está mostrada na Figura 3. No acontecimento de uma grande queda de pressão sobre o segundo circuito de fluxo, a pressão de alimentação a partir deste segundo circuito de fluxo para o primeiro circuito de fluxo pode se tornar excessivamente alta. Levando isto em consideração, a pressão de alimentação pode ser limitada pela válvula de redução (25) . Em concordância com a Figura 3, o sistema de resfriamento possui uma linha com uma válvula de não retorno (35) que torna possível para o líquido refrigerante fluir para o primeiro circuito de fluxo a partir do reservatório de líquido refrigerante (21) quando o sistema de resfriamento está submetido ao resfriamento. A presente invenção não é para ser considerada como estando limitada para as concretizações ilustrativas anteriormente genericamente descritas, mas um número de variações e de modificações é conceptível dentro do escopo das reivindicações de patente subseqüentemente. Por exemplo, o vaso de enchimento/de ventilação (19a) pode estar combinado com o radiador (17). A válvula de controle de pressão (20) não precisa estar integrada com o vaso de enchimento/de ventilação (19a), mas pode ao invés disso estar posicionada na admissão para o reservatório de líquido refrigerante (21) ou sobre a linha entre este reservatório de líquido refrigerante (21) e o vaso de enchimento/de ventilação (19a). Diversos componentes com um requerimento de resfriamento, por exemplo, um refrigerador de EGR e um refrigerador de óleo, podem estar conectados opcionalmente para um ou outro circuito de fluxo em concordância com o requerimento e a otimização, e não estão, conseqüentemente, restringidos para as concretizações ilustrativas mostradas anteriormente.

Claims (7)

1. Um sistema de resfriamento para um motor de combustão interna instalado em um veículo, sistema de resfriamento que compreende um circuito de fluxo com uma bomba (11) para circulação de líquido refrigerante por intermédio de dutos no bloco de cilindro (10) do motor de combustão interna e um radiador (17), circuito de fluxo que está separado a partir da pressão atmosférica, caracterizado pelo fato de que o referido sistema de resfriamento também compreende um segundo circuito de fluxo que está proporcionado com um reservatório de líquido refrigerante (21) com uma pressão normal que é mais baixa do que a pressão no primeiro circuito de fluxo, e uma bomba (28) para circulação de líquido refrigerante por intermédio de uma tubulação (29) entre unidades (26, 27) com um requerimento de resfriamento e um segundo radiador (30), e de que o segundo circuito de fluxo está conectado para o primeiro circuito de fluxo por intermédio de uma abertura de válvula de via única (25) na direção do primeiro circuito de fluxo.
2. 0 sistema de resfriamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida válvula de via única (25) está posicionada em uma tubulação (24) que conecta a lateral de sucção do primeiro circuito de fluxo para a lateral de pressão do segundo circuito de fluxo.
3. 0 sistema de resfriamento, de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o primeiro circuito de fluxo está proporcionado com uma válvula de controle de pressão (20) que está disposta para abrir quando um nivel de pressão pré-determinado é excedido e que após isso se comunica com o reservatório de líquido refrigerante (21) disposto no segundo circuito de fluxo.
4. 0 sistema de resfriamento, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 até 3, caracterizado pelo fato de que o reservatório de líquido refrigerante (21) está conectado por intermédio de uma linha de admissão para a bomba de líquido refrigerante de circulação (28) do segundo circuito de fluxo.
5. 0 sistema de resfriamento, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 até 4, caracterizado pelo fato de que uma linha com uma válvula de via única pressurizada (34) torna possível para o líquido refrigerante fluir para o primeiro circuito de fluxo a partir do reservatório de líquido refrigerante (21) quando o referido sistema de resfriamento está submetido ao resfriamento.
6. O sistema de resfriamento, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 até 5, caracterizado pelo fato de que a tubulação (29) do segundo circuito de fluxo está proporcionada com uma estrangulação variável (33) que torna possível a regulagem da queda de pressão neste segundo circuito de fluxo para alimentação de líquido refrigerante a partir do segundo circuito de fluxo para o primeiro circuito de fluxo.
7. 0 sistema de resfriamento, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o primeiro circuito de fluxo compreende um refrigerador para um retardador refrigerado por líquido.
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