ES2263564T3 - Procedimiento y dispositivo de refrigeracion de un motor de un vehiculo automovil. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo de refrigeracion de un motor de un vehiculo automovil.Info
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Abstract
Procedimiento de refrigeración de un motor de vehículo automóvil, que consiste en regular el volumen y el caudal de un fluido portador de calor de refrigeración en un circuito hidráulico (2) provisto de diferentes ramales (4, 5, 6, 7, 8, 44, 45) en los cuales están dispuestos equipos térmicos (9, 10, 11, 12, 13, 140, 150, 160), que comprende una etapa de determinación de la temperatura del líquido de refrigeración, y una etapa de limitación, o de parada, de la circulación del fluido, al menos, en algunos de los ramales, cuando la temperatura del fluido es inferior a una primera temperatura umbral (T1) determinada, caracterizado porque comprende una etapa de determinación de la potencia media instantánea (Pm) facilitada por el motor (1), seguida de una etapa de determinación de la primera temperatura umbral (T1) en función de la potencia media (Pm) instantánea y de una modelación determinada del funcionamiento del motor (1) que define su estado frío, primera temperatura umbral (T1), en función de la potencia media (Pm).
Description
Procedimiento y dispositivo de refrigeración de
un motor de un vehículo automóvil.
La invención se refiere a un procedimiento y a
un dispositivo de refrigeración de un motor de vehículo
automóvil.
La invención se refiere, de modo más particular,
a un dispositivo de refrigeración que comprende un circuito
hidráulico de fluido portador de calor de refrigeración, asociado a
una bomba de circulación de éste a través del motor del vehículo y
de diferentes ramales del circuito. Equipos térmicos del vehículo
pueden estar dispuestos en los diferentes ramales del circuito.
Los sistemas de refrigeración están concebidos
para garantizar la resistencia de los motores a las tensiones
termomecánicas originadas por la combustión. Por otra parte, además
de la refrigeración principal del motor, se ponen en práctica
funciones complementarias para mejorar el rendimiento global u
ofrecer y garantizar prestaciones a los usuarios de vehículos,
tales como, por ejemplo, la calefacción del habitáculo.
Los sistemas de refrigeración están
dimensionados a partir solamente de los puntos de funcionamiento a
régimen máximo y a plena carga del motor y, por tanto, en la
mayoría de los casos de utilización de los vehículos, están
sobredimensionados.
Así, los parámetros de funcionamiento del motor
no están optimizados, lo que implica una degradación de las
características de este último, tal como un mayor consumo, un nivel
elevado de emisión de contaminantes, así como una reducción de la
confortabilidad térmica y acústica del vehículo.
El documento DE4033261 describe un sistema de
refrigeración de motor de combustión que comprende un circuito de
líquido portador de calor que forma un circuito cerrado hacia un
radiador. El circuito, por otra parte, comprende una derivación
paralela al radiador, estando asegurada la repartición del líquido
de refrigeración entre el radiador y la derivación por una válvula
termostática. Un obturador suplementario permite bloquear el
retorno del fluido hacia el motor para acelerar la velocidad de
elevación de temperatura de este último.
Sin embargo, este sistema de refrigeración no
optimiza los intercambios térmicos con el motor.
Un objeto de la presente invención es proponer
un procedimiento de refrigeración de un motor de vehículo automóvil,
que aminore todos o parte de los inconvenientes de la técnica
anterior citados anteriormente.
Este objeto se consigue por el hecho de que el
procedimiento de refrigeración de un motor de vehículo automóvil,
consiste en regular el volumen y el caudal de un fluido portador de
calor de refrigeración en un circuito hidráulico provisto de
diferentes ramales en los cuales están dispuestos equipos térmicos
del vehículo, y comprende una etapa de determinación de la
temperatura del líquido de refrigeración, así como una etapa de
limitación, o de parada, de la circulación del fluido, al menos, en
algunos de los ramales, cuando la temperatura del fluido es
inferior a una primera temperatura umbral determinada, el
procedimiento, por otra parte, comprende una etapa de determinación
de la potencia media instantánea facilitada por el motor, seguida de
una etapa de determinación de la primera temperatura umbral en
función de la potencia media instantánea y de una modelación
determinada del funcionamiento del motor que define su estado frío
(primera temperatura umbral) en función de la potencia media.
Otro objeto de la presente invención es proponer
un dispositivo de refrigeración de un motor de un vehículo
automóvil, que aminore todos o parte de los inconvenientes ya
citados de la técnica anterior.
Este objeto se consigue por el hecho de que el
dispositivo de refrigeración de un motor de vehículo automóvil, del
tipo que comprende un circuito hidráulico de fluido portador de
calor de refrigeración, asociado a una bomba de circulación de éste
a través del motor del vehículo y de diferentes ramales del circuito
en los cuales están dispuestos equipos térmicos del vehículo,
estando provistos, al menos, algunos de los ramales del circuito,
de accionadores gobernados electrónicamente de regulación de la
circulación del fluido en estos, comprendiendo el dispositivo
medios de adquisición de informaciones relativas a las condiciones
de funcionamiento del vehículo unidos a medios de gobierno del
funcionamiento de los accionadores, para regular el volumen y el
caudal de fluido en circulación en el circuito hidráulico con el
fin de optimizar el funcionamiento del motor, siendo los medios de
adquisición de informaciones aptos para determinar la temperatura
del líquido de refrigeración, asegurando los medios de gobierno la
limitación o la parada de la circulación del fluido, al menos, en
algunos de los ramales, cuando la temperatura del fluido es
inferior a una primera temperatura umbral determinada, cooperando
los medios de gobierno con los medios de adquisición, para calcular,
por una parte, la potencia media instantánea facilitada por el
motor y, por otra, la primera temperatura umbral en función de la
potencia media instantánea y de una modelación determinada del
funcionamiento del motor que define su estado frío (primera
temperatura umbral) en función de la potencia media.
Por otra parte, la invención puede comprender
una o varias de las características siguientes:
- -
- los medios de gobierno aseguran, al menos temporalmente, la circulación del fluido, al menos, en algunos de los ramales, cuando la temperatura del fluido es superior a una segunda temperatura umbral determinada,
- -
- cuando la temperatura del fluido está comprendida entre la primera temperatura umbral y la segunda temperatura umbral, los medios de gobierno aseguran, al menos temporalmente, la circulación del fluido, al menos, en algunos de los ramales, siendo el volumen y/o el caudal de fluido que circula por los citados ramales función de la temperatura del líquido,
- -
- la segunda temperatura umbral está comprendida entre 60 y 100 grados aproximadamente,
- -
- la primera temperatura umbral está comprendida entre 20 y 60 grados aproximadamente y define la temperatura de fluido por debajo de la cual el estado del motor se dice que está en "régimen transitorio" o "frío",
- -
- los medios de adquisición de informaciones son aptos para detectar un eventual fallo de los accionadores gobernados electrónicamente, de modo que, cuando, al menos, se detecte un fallo de un accionador y cualquiera que sea la temperatura del fluido, los medios de gobierno aseguren la circulación libre del fluido, al menos, en algunos de los ramales,
- -
- la bomba de circulación del fluido de refrigeración es una bomba mecánica,
- -
- el dispositivo comprende un ramal provisto de un accionador gobernado electrónicamente y en el cual están situados medios que forman recirculación de, al menos, una parte de los gases de escape del motor a la admisión, o "Exaust Gaz Recycling (EGR)", estando cerrado el accionador del ramal de refrigeración asociado a los medios de recirculación de los gases de escape cuando la temperatura del fluido es inferior a la primera temperatura umbral,
- -
- el dispositivo comprende un ramal que comprende medios que forman un aerocalentador de habitáculo y, eventualmente, medios de calefacción suplementarios,
- -
- el dispositivo comprende medios que forman un aerocalentador de habitáculo y, eventualmente, medios de calefacción suplementarios situados en el ramal que comprende los medios de recirculación de los gases de escape del motor,
- -
- el ramal que comprende los medios de aerocalentador está provisto de un accionador gobernado electrónicamente, siendo los medios de aerocalentador aptos para asegurar una calefacción del habitáculo a una primera temperatura de consigna determinada por el usuario del vehículo, y los medios de gobierno cooperan con los medios de adquisición, para, por una parte, determinar la temperatura exterior al vehículo y, por otra, abrir, respectivamente cerrar, el accionador del ramal de aerocalentador cuando la temperatura exterior es inferior, respectivamente superior, a la primera temperatura de consigna,
- -
- el ramal que comprende los medios de aerocalentador está provisto de un accionador gobernado electrónicamente, siendo los medios de aerocalentador aptos para asegurar una climatización del habitáculo a una segunda temperatura de consigna determinada por el usuario del vehículo, y los medios de gobierno cooperan con los medios de adquisición, para, por una parte, determinar la temperatura exterior al vehículo y, por otra, cerrar, respectivamente abrir, el accionador del ramal de aerocalentador cuando la temperatura exterior es inferior, respectivamente superior, a la segunda temperatura de consigna.
Otras particularidades y ventajas se pondrán de
manifiesto con la lectura de la descripción que sigue, hecha
refiriéndose a las figuras, en las cuales:
- la figura 1 representa
esquemáticamente la estructura y el funcionamiento de un primer
ejemplo de realización del dispositivo de refrigeración de acuerdo
con la invención,
- la figura 2 representa un segundo
modo de realización del dispositivo de refrigeración de acuerdo con
la invención,
- la figura 3 representa, en un mismo
gráfico, un ejemplo de variación, en el transcurso del tiempo t, de
la temperatura T del líquido de refrigeración y de una primera
temperatura umbral T_{1},
- la figura 4 representa un ejemplo de
variación de la temperatura Th del aceite de lubricación del motor
en función del tiempo t, así como la señal que representa los
estados de apertura O y de cierre F del accionador gobernado
electrónicamente del primer ramal del circuito,
- la figura 5 representa los estados
de apertura O y de cierre F del accionador del ramal de
desgasificación en función de la temperatura T del líquido de
refrigeración,
- la figura 6 representa un ejemplo de
variación del período P de la señal de mando del accionador del
ramal de desgasificación en función de la temperatura T del líquido
de refrigeración,
- la figura 7 representa el estado de
apertura de la válvula de derivación en función de la temperatura T
del líquido de refrigeración,
- la figura 8 representa
esquemáticamente un ejemplo de acoplamiento de la apertura de la
válvula de derivación en función de la apertura de la válvula de un
radiador,
- la figura 9 representa dos ejemplos
de variación de la velocidad de rotación de un grupo motoventilador,
en función de la variación de la temperatura T del líquido de
refrigeración.
La figura 1 representa un ejemplo de realización
preferido de un dispositivo de refrigeración de acuerdo con la
invención. El dispositivo de refrigeración comprende un circuito
hidráulico 2 que contiene un fluido portador de calor de
refrigeración.
Una bomba 3 hidráulica está asociada al circuito
2, para asegurar la circulación del fluido a través del motor 1 y
de diferentes ramales 4, 5, 6, 7, 8, 44 del circuito 2.
Preferentemente, la bomba 3 es una bomba de tipo mecánico, sin
embargo, puede preverse, igualmente, el empleo de una bomba
eléctrica.
Los ramales 4, 5, 6, 7, 8, 44 del circuito 2
están alimentados de líquido de refrigeración a partir de una caja
122, o "Caja de Salida de Agua" (BSE). La caja 122, que está
fijada al motor 1 y, preferentemente, a la culata del motor 1,
asegura la recogida del líquido de refrigeración que ha circulado
por el motor 1. El líquido de refrigeración que ha circulado por
los ramales es a su vez recuperado por un colector de entrada de
agua 23 antes de su recirculación al motor 1.
Ventajosamente, al menos, algunos de los ramales
4, 5, 6, 7, 8, 44 del circuito 2 están provistos de respectivos
accionadores gobernados electrónicamente 14, 15, 16, 17, 18, 29 de
regulación de la circulación del fluido en estos. Los accionadores
gobernados electrónicamente son, por ejemplo, electroválvulas. Por
otra parte, el dispositivo comprende medios 22 de adquisición de
informaciones relativas a las condiciones de funcionamiento del
vehículo. Los medios 22 de adquisición están unidos a medios 19 de
gobierno del funcionamiento de, al menos, una parte de los
accionadores 14, 15, 16, 17, 18, 29, para regular el volumen y el
caudal de fluido de circulación en el circuito hidráulico 2 con el
fin de optimizar el funcionamiento del motor.
Los medios de gobierno 19, o unidad de
tratamiento de información, pueden comprender cualquier calculador
20 apropiado, tal como, por ejemplo, una "Caja de Servicio
Inteligente" (BSI) de tipo conocido. El calculador 20 está
asociado a medios de almacenamiento de información 21 que
comprenden, por ejemplo, una memoria programable y/o una memoria de
solo lectura. El calculador 20 está unido, igualmente, a medios 22
de adquisición de informaciones relativas a las condiciones de
funcionamiento del vehículo, que comprenden, por ejemplo, diversos
captadores u otros calculadores, tal como un calculador de gobierno
del motor.
Preferentemente, los medios 22 de adquisición de
informaciones son aptos para determinar, al menos, uno de los
parámetros siguientes: el régimen del motor, el par del motor, la
velocidad del vehículo, la temperatura del aceite de lubricación
del motor, la temperatura del líquido de refrigeración del motor, la
temperatura de los gases de escape del motor, la temperatura del
aire exterior al vehículo y la temperatura en el interior del
habitáculo. El calculador 20 trata y analiza las diferentes
informaciones relativas a las condiciones de funcionamiento del
vehículo para gobernar el funcionamiento de los accionadores 14, 15,
16, 17, 18, 29 y, eventualmente, el de la bomba 3.
De acuerdo con la invención, el caudal o volumen
de líquido de refrigeración admitido o no a circular en los
diferentes ramales 4, 5, 6, 7, 8, 44 del circuito 2, es función del
estado de calentamiento del motor 1. Por ejemplo, es posible
definir tres estados del motor 1, un primer estado en el cual el
motor se dice que está "frío", un segundo estado en el cual se
dice que el motor 1 está "caliente", y un tercer estado
denominado "intermedio" entre los estados caliente y frío.
Preferentemente, el estado térmico del motor 1
está caracterizado en función de la temperatura T del líquido de
refrigeración, preferentemente a la salida del motor 1. Así, cuando
la temperatura del líquido de refrigeración es inferior a una
primera temperatura umbral T_{1} determinada, se dice que motor 1
está en estado frío. Igualmente, cuando la temperatura T del
líquido de refrigeración es superior a una segunda temperatura
umbral T_{2} determinada, se dice que el motor 1 está en estado
caliente. Finalmente, cuando la temperatura del líquido de
refrigeración está comprendida entre la primera temperatura umbral
T_{1} y la segunda temperatura umbral T_{2}, se dice que el
motor 1 está en estado intermedio.
La primera temperatura umbral T_{1} y/o la
segunda temperatura umbral T_{2} pueden ser valores fijos o
variables determinados en función del tipo del motor 1.
Preferentemente, la primera temperatura umbral T_{1} y la segunda
temperatura umbral T_{2} son variables en función del tipo del
motor 1 y, al menos, de un parámetro de funcionamiento del motor 1.
Por ejemplo, la primera temperatura umbral T_{1} y la segunda
temperatura umbral T_{2} son funciones de la potencia media Pm
facilitada por el motor 1. Es decir, que los medios de gobierno 19
cooperan con los medios 22 de adquisición, para calcular la potencia
media instantánea Pm facilitada por el motor 1.
Los medios de gobierno 19 calculan después la
primera temperatura umbral T_{1} y la segunda temperatura umbral
T_{2}, en función de la potencia media Pm instantánea y de una
modelación determinada del funcionamiento del motor 1. La
modelación del motor define los estados frío, caliente e intermedio
(primera temperatura umbral T_{1} y segunda temperatura umbral
T_{2}) en función de la potencia media Pm facilitada por este
último.
La potencia instantánea P(t) en
kilovatios (kW) facilitada por el motor en el instante t viene dada
por la relación siguiente:
P(t) =
\frac{2 \cdot \pi \cdot N \cdot C}{60 \ x \
1000}
en la cual N es el régimen
instantáneo del motor en vueltas/minuto, y C el par instantáneo del
motor en N.m. Los valores del régimen N y del par C pueden medirse
por los medios 22 de adquisición de datos, es decir, por captadores
apropiados. Clásicamente, el régimen N del motor está comprendido
entre 0 y 6000 vueltas/minuto aproximadamente, mientras que el par C
está comprendido entre 0 y 350 N.m.
aproximadamente.
Los medios de gobierno 19 calculan después la
potencia P(t) facilitada por el motor en el instante t y la
potencia media Pm(t) facilitada por el motor en el instante
t. La potencia media Pm(t) en el instante t puede calcularse
por la relación siguiente:
Pm(t) =
\frac{(t - 1) \ x \ Pm(t - 1) +
Pm(t)}{t}
en la cual
Pm(t-1) es la potencia media en el instante
(t-1). Naturalmente, la potencia media puede
calcularse por cualquier otra forma equivalente, tal
como:
Pm(t) =
\frac{c \cdot Pm(t-1) + kP(t)}{c
+k},
en la cual
Pm(t-1) es la potencia media en el instante
(t-1), P(t) la potencia instantánea en el
instante t, y c y k coeficientes
ponderadores.
El calculador 20 y/o los medios de
almacenamiento de información 21 pueden contener la modelación del
funcionamiento del motor 1, definiendo su estados frío, caliente e
intermedio (primera temperatura umbral T_{1} y segunda
temperatura umbral T_{2}) en función de la potencia media Pm. Es
decir, que para un tipo de motor dado, se establecen empíricamente
y/o por cálculo tablas de correspondencia que dan las temperaturas
umbral T_{1} y T_{2} en función de la potencia media Pm del
motor 1. Estas tablas o modelaciones, que son función del tipo de
motor, son, por ejemplo, funciones
polinómicas. La primera temperatura umbral T_{1} es, así, en general, una función decreciente de la potencia media.
polinómicas. La primera temperatura umbral T_{1} es, así, en general, una función decreciente de la potencia media.
La primera temperatura umbral T_{1} puede
variar entre 20 y 60 grados aproximadamente y, preferentemente,
entre 30 y 50 grados. La segunda temperatura umbral T_{2} puede
variar, a su vez, entre 60 y 100 grados aproximadamente. Sin
embargo, la segunda temperatura umbral T_{2} es, en general,
sensiblemente constante alrededor del valor de 80 grados.
Así, los medios de gobierno 19 cooperan con los
medios 22 de adquisición de datos, para comparar la temperatura T
del líquido de refrigeración con las dos temperaturas umbral T_{1}
y T_{2}.
Por razón de simplificación, el valor de la
primera temperatura umbral T_{1} puede ser fijado por los medios
19 de gobierno en el momento en que la temperatura T medida del
líquido de refrigeración llega a la primera temperatura umbral
T_{1}. En efecto, la figura 3 ilustra, en un mismo gráfico, un
ejemplo de variación en el transcurso del tiempo t: de la
temperatura T del líquido de refrigeración, y de la primera
temperatura umbral T_{1} (Pm) que es función de la potencia
media. Determinando estas temperaturas T y T_{1} (Pm), se
constata que, para una potencia media dada, a partir del momento en
que la temperatura T del fluido llega al primer valor umbral
T_{1}, esta primera temperatura umbral T_{1} varía poco
alrededor de una constante T_{1}f.
Refiriéndose ahora a la figura 1, el circuito 2
comprende un primer ramal 8 provisto de un primer accionador
gobernado electrónicamente 18 y en el cual está dispuesto un
intercambiador agua/aceite 13. Preferentemente, el primer
accionador 18 es del tipo "todo o nada". Los medios 19 de
gobierno cooperan con los medios 22 de adquisición, para mandar la
apertura o el cierre del primer accionador 18, de modo que, por una
parte, aceleran la velocidad de subida de una temperatura del
aceite y, por otra, regulan la temperatura del aceite alrededor de
la temperatura de referencia Tr determinada.
De modo más preciso, cuando la temperatura T del
fluido de refrigeración determinada por los medios 22 de
adquisición es inferior a la primera temperatura umbral T_{1}, los
medios de gobierno 19 limitan y, preferentemente, detienen, la
circulación del fluido en el primer ramal 8.
Por otra parte, cuando la temperatura T del
líquido de refrigeración es superior a la segunda temperatura
umbral T_{2}, los medios de gobierno 19 regulan la temperatura del
aceite alrededor de la temperatura de referencia Tr. La temperatura
de referencia Tr del aceite corresponde a la temperatura de
funcionamiento óptima del aceite. La temperatura de referencia Tr,
que depende del tipo de aceite, está comprendida, clásicamente,
entre 120 y 140 grados aproximadamente y, preferentemente, es igual
a 130 grados aproximadamente. Para hacer esto, los medios 22 de
adquisición comprenden medios de medición de la temperatura del
aceite de lubricación, tal como un captador apropiado.
La figura 4 ilustra un ejemplo de variación de
la temperatura del aceite Th en función del tiempo t. En el mismo
gráfico está representada una señal cuadrada que simboliza los
estados de apertura O y de cierre F del accionador 18 del primer
ramal 8. Las crestas superiores de la señal cuadrada representan los
momentos de apertura O del accionador 18. Las crestas inferiores de
la señal cuadrada representan los momentos de cierre F de este
mismo accionador 18.
Así, cuando la temperatura Th del aceite excede
de la temperatura de referencia Tr en un valor determinado
\DeltaTa los medios de gobierno 19 aseguran la apertura del
accionador 18 y, por tanto, la circulación del fluido en el primer
ramal 8. Por otra parte, cuando la temperatura Th del aceite es
inferior en un valor \DeltaTa a la temperatura de referencia Tr,
los medios de gobierno 19 cierran el accionador 18 y, por tanto,
detienen la circulación del fluido en el primer ramal 8. Los
diferenciales de temperatura \DeltaTa que disparan las aperturas
O y cierres F del primer accionador 18 son del orden, por ejemplo,
de uno a seis grados aproximadamente. Como está representado en la
figura 4, los diferenciales de temperatura \DeltaTa son iguales,
preferentemente, a dos grados.
De este modo, habida cuenta de la inercia
térmica del sistema, la temperatura Th del aceite puede mantenerse
alrededor de la temperatura de referencia Tr con una tolerancia de
aproximadamente cinco grados. Naturalmente, la temperatura Th del
aceite puede mantenerse en un intervalo más grande o más pequeño.
Para esto, basta cambiar los diferenciales o umbrales \DeltaTa de
apertura y de cierre del primer accionador 18 alrededor de la
temperatura de referencia Tr.
Ventajosamente, cuando la temperatura T del
líquido de refrigeración está comprendida entre la primera
temperatura umbral T_{1} y la segunda temperatura umbral T_{2},
los medios de gobierno 19 solamente puede abrir el primer
accionador 18 cuando la temperatura del líquido excede de la
temperatura del aceite en un segundo valor \DeltaTb determinado.
Este segundo valor \DeltaTb puede estar comprendido, por ejemplo,
entre 10 y 20 grados aproximadamente y, preferentemente, es igual a
15 grados. De este modo, el líquido de refrigeración contribuye a
acelerar la subida de temperatura del aceite.
Refiriéndose de nuevo a la figura 1, el circuito
2 comprende un segundo ramal 6 denominado "de desgasificación",
provisto de un accionador gobernado electrónicamente 16 y en el
cual está dispuesta una caja de desgasificación 11.
Los medios de gobierno 19 regulan la circulación
del fluido de refrigeración de modo que la cantidad de fluido que
circula por el segundo ramal 6 es mayor cuando la temperatura T del
fluido de refrigeración es superior a la primera temperatura umbral
T_{1} que cuando la temperatura T del fluido es inferior a esta
primera temperatura umbral T_{1}.
Por otra parte, los medios de gobierno 19
regulan la circulación de fluido por el ramal 6 de desgasificación
para que la cantidad de fluido que circule por éste sea mayor cuando
la temperatura T del fluido es superior a la segunda temperatura
umbral T_{2} que cuando la temperatura T del fluido es inferior a
esta segunda temperatura umbral T_{2}.
Además, cuando la temperatura T del fluido está
comprendida entre la primera temperatura umbral T_{1} y la
segunda temperatura umbral T_{2}, los medios de gobierno 19 pueden
regular la circulación de fluido por el segundo ramal 6 de
desgasificación en función de la temperatura T del líquido de
refrigeración. De modo más preciso, los medios de gobierno 19
pueden mandar el aumento de la cantidad de líquido de refrigeración
que circula por el ramal 6 de desgasificación cuando la temperatura
T de este líquido aumenta. El accionador 16 del ramal 6 de
desgasificación es, preferentemente, del tipo de "todo o nada",
es decir, de apertura y cierre totales.
Como está representado en la figura 5, cuando la
temperatura T del fluido es superior a la segunda temperatura
umbral T_{2}, los medios 19 de gobierno mandan la apertura,
preferentemente total, del segundo accionador 16.
Por otra parte, cuando la temperatura del
líquido de refrigeración T es inferior a la primera temperatura
umbral T_{1}, los medios 19 de gobierno pueden mandar la apertura
del segundo accionador 16 en función de la potencia media Pm
facilitada por el motor 1. De modo más preciso, los medios de
gobierno 19 aumentan la cantidad de líquido admitida a circular por
el ramal 6 de desgasificación cuando la potencia media Pm facilitada
por el motor 1 aumenta. El accionador 16 del ramal 6 es mandado,
por ejemplo, por una señal cuadrada variable en función de la
potencia media Pm facilitada por el motor 1. La parte alta de la
señal representa las aperturas O del accionador 16, mientras que la
parte baja representa los cierres F del accionador 16.
Cuando el motor está en su estado frío (T<
T_{1}), la señal cuadrada de mando del accionador 16 puede ser
periódica. En particular, el tiempo de apertura To del accionador 16
puede ser constante, mientras que el período P de la señal puede
variar en función de la potencia media Pm. Es decir, que el tiempo
de cierre de la válvula 16 puede disminuir, por ejemplo
linealmente, cuando la potencia media Pm del motor aumenta.
Cuando el motor 1 está en su estado intermedio
(temperatura del fluido T comprendida entre la primera temperatura
umbral T_{1} y la segunda temperatura umbral T_{2}), los medios
19 de gobierno mandan la apertura del accionador 16 según una señal
cuadrada variable en función de la temperatura T del líquido de
refrigeración. En particular, el tiempo de apertura To del
accionador 16 puede ser constante, mientras que el período P de la
señal puede disminuir cuando la temperatura T del líquido de
refrigeración aumenta.
Como está representado en la figura 6, entre
T_{1} y T_{2} el período P de la señal cuadrada puede ser
inversamente proporcional a la temperatura T de líquido. Además,
cuando la temperatura T del líquido se aproxima a la segunda
temperatura umbral T_{2}, la recta representativa de la evolución
del período P puede presentar una discontinuidad, de modo que el
período P permanece constante e igual al tiempo de apertura To. Es
decir que, cuando la temperatura T del líquido llega, por ejemplo,
a la segunda temperatura umbral T_{2} menos aproximadamente cinco
grados, la recta decreciente que representa el período P va seguida
de una porción constante horizontal.
El tiempo de apertura To del accionador 16 puede
ser del orden de algunos segundos y, por ejemplo, cinco segundos.
El período de la señal de mando del accionador 16 puede a su vez
variar, por ejemplo, entre 5 y 50 segundos.
Naturalmente, para mandar el segundo accionador
16 puede utilizarse cualquier otro tipo de señal apropiada. Por
ejemplo, como anteriormente, es posible hacer variar el tiempo de
apertura To de la válvula, además o en lugar del tiempo de
cierre.
Como está ilustrado en la figura 1, el circuito
2 comprende un tercer ramal 5 provisto de un accionador gobernado
electrónicamente 15 y asociado a medios 10 que forman retorno
directo de fluido o derivación. Los medios 19 de gobierno pueden
regular la circulación del fluido de refrigeración por el ramal 5 de
derivación en función de la temperatura T de este fluido. En
particular, la cantidad de fluido admitida a circular por el ramal
5 de derivación aumenta cuando la temperatura del fluido aumenta
desde la primera temperatura umbral T_{1} hacia la segunda
temperatura umbral T_{2}. Preferentemente, el accionador gobernado
electrónicamente 15 del ramal 5 de derivación es del tipo
proporcional.
Como está representado en la figura 7, cuando la
temperatura del fluido T es inferior a la primera temperatura
umbral T_{1}, los medios de gobierno 19 pueden limitar a un caudal
de fuga determinado la circulación de fluido por el ramal 5 de
derivación. Es decir, que el accionador 15 del ramal 5 de derivación
está particularmente abierto Of. Por ejemplo, la apertura parcial
Of del accionador 15 puede asegurar un caudal de fuga en el ramal 5
de derivación comprendido entre 1/150 y 1/5 aproximadamente del
caudal máximo del ramal 5.
Cuando la temperatura del fluido es superior a
la segunda temperatura umbral T_{2}, los medios de gobierno 19
mandan, al menos temporalmente, la apertura total O del accionador
15 de derivación (véase la figura 7). Por otra parte, cuando la
temperatura del fluido está comprendida entre la primera temperatura
umbral T_{1} y la segunda temperatura umbral T_{2}, el grado de
apertura del accionador 15 puede ser, al menos, proporcional a la
temperatura T del fluido de refrigeración. De modo más preciso,
entre T_{1} y T_{2}, la apertura del accionador 15 de
derivación aumenta cuando la temperatura T del fluido aumenta y
disminuye cuando la temperatura T del fluido disminuye. La
variación de la apertura del accionador 15 puede ser proporcional a
la temperatura del fluido T.
Ventajosamente, la curva representativa de la
apertura del accionador 15 en función de la temperatura T del
fluido puede presentar una histéresis H. Es decir, que el aumento de
la apertura del accionador 15 comienza después de que la
temperatura del líquido T exceda de la primera temperatura de
referencia T_{1} en un primer valor E determinado. Asimismo, la
disminución de la apertura del accionador 15 empieza después de que
la temperatura T del líquido se haga inferior, en un primer valor E
determinado, a la segunda temperatura de referencia T_{2}. Es
decir, que las aperturas y cierres del accionador 15 se realizan de
modo desfasado con respecto, respectivamente, a los umbrales de
temperaturas T_{1} y T_{2}. Los valores E de estos desfasajes
son, por ejemplo, del orden de 5 grados.
Refiriéndose de nuevo a la figura 1, el circuito
comprende un cuarto ramal 4 provisto de un accionador gobernado
electrónicamente 14 y provisto de medios 9 que forman radiador. Los
medios 9 de radiador pueden estar acoplados a un grupo
motoventilador 30, que a su vez puede ser mandado por los medios de
gobierno 19. El accionador 14 del cuarto ramal 4 es de tipo
proporcional.
Ventajosamente, cuando la temperatura T del
fluido es superior a la segunda temperatura umbral T_{2}, los
medios de gobierno 19 pueden mandar el accionador 15 del ramal 5 de
derivación en función de la apertura y el cierre del accionador 14
del ramal 4 de radiador.
La figura 8 ilustra el porcentaje de apertura %
O de los accionadores 15, 14 del tercer y del cuarto ramal 5,4 en
función de la temperatura T del líquido de refrigeración. Como está
representado en la figura 8, los medios de gobierno 19 pueden
cerrar F el accionador 15 del ramal 5 de derivación cuando el
accionador 14 del ramal 4 de radiador está abierto O. Asimismo, el
accionador 15 del ramal 5 de derivación está abierto O cuando el
accionador 14 del ramal 4 de radiador está cerrado F.
Preferentemente, la apertura del accionador 15 del ramal 5 de
derivación es inversamente proporcional a la apertura del accionador
14 del ramal 4 de radiador.
Por otra parte, los cierres y aperturas del
accionador 15 del ramal 5 de derivación pueden ser realizados con
un desfasaje de temperatura R determinado con respecto a las
aperturas y cierres del accionador 14 del ramal 4 de radiador. El
desfasaje de temperatura R puede ser del orden de algunos grados,
por ejemplo, cinco grados.
Como está representado en la figura 9, los
medios de gobierno 19 pueden mandar los medios 30 de ventilación en
función de la temperatura del líquido de refrigeración. De modo más
preciso, la velocidad de rotación de los medios 30 de ventilación
puede aumentar cuando la temperatura T del líquido de refrigeración
aumenta.
Preferentemente, la velocidad V de rotación de
los medios 30 de ventilación aumenta proporcionalmente a la
velocidad de variación de la temperatura del líquido de
refrigeración \frac{dT}{dt}. La figura 9 ilustra dos ejemplos de
rectas d1 y d2 que representan la velocidad de rotación del grupo
motoventilador en función de la temperatura T del líquido. Las dos
rectas d1 y d2 tienen pendientes diferentes, representativas, cada
una, de una velocidad de variación \frac{dT}{dt} de la
temperatura T del líquido de refrigeración. La velocidad de
variación \frac{dT}{dt} de la temperatura T del líquido de
refrigeración puede calcularse por los medios 19 de gobierno.
El circuito 2 de refrigeración representado en
la figura 1 comprende, igualmente, un quinto ramal 7 provisto de un
accionador gobernado electrónicamente 17 en el cual están dispuestos
medios 12 que forman un aerocalentador de habitáculo. Clásicamente,
los medios de aerocalentador 17 pueden estar conformados para
asegurar una calefacción del habitáculo a una primera temperatura
de consigna Tc determinada por el usuario del vehículo.
Los medios de gobierno 20 cooperan con los
medios 22 de adquisición, para determinar la temperatura Te exterior
al vehículo. Cuando la temperatura exterior Te es inferior a la
primera temperatura de consigna Tc, los medios de gobierno 20
pueden abrir el accionador del ramal 7 de aerocalentador. Del mismo
modo, cuando la temperatura exterior Te es superior a la primera
temperatura de consigna Tc, los medios de gobierno 20 pueden cerrar
el accionador del ramal 7 de aerocalentador.
Del mismo modo, los medios 12 de aerocalentador
pueden comprender una función de climatización del habitáculo a una
segunda temperatura de consigna Tr. Así, cuando la temperatura
exterior Te es inferior a la segunda temperatura de consigna Tr,
los medios de gobierno 20 pueden abrir el accionador del ramal 7 de
aerocalentador. Asimismo, cuando la temperatura exterior Te es
superior a la segunda temperatura de consigna Tr, los medios de
gobierno 20 pueden cerrar el accionador del ramal 7 de
aerocalentador.
Este quinto ramal 7 puede comprender, también,
eventualmente, medios 160 de calefacción suplementarios y/o medios
150 de recirculación de los gases de escape del motor 1 a la
admisión. Clásicamente, los medios 150 que forman la recirculación
de, al menos, una parte de los gases de escape del motor 1 a la
admisión o "Exaust Gaz Recycling (EGR)", permiten controlar la
temperatura de los gases de combustión del motor para, por ejemplo,
un tratamiento anticontaminación.
Finalmente, el circuito 2 representado en la
figura 1 comprende un sexto ramal 44 en el cual están situados
medios 140 que forman calefacción del aire de admisión del motor 1.
Este sexto ramal 44 está provisto, igualmente, de un accionador
gobernado electrónicamente 29 mandado por los medios 19 de
gobierno.
La figura 2 ilustra una variante de realización
del dispositivo de refrigeración de acuerdo con la invención. El
dispositivo representado en la figura 2 difiere del dispositivo de
la figura 1 en que los medios de aerocalentador 12 y los medios 160
de calefacción están dispuestos en un séptimo ramal 45 que es
distinto del sexto ramal 7 asociado a los medios 150 de
recirculación de los gases de escape (EGR). Por otra parte, el
séptimo ramal 45 está desprovisto de accionador gobernado
electrónicamente.
Naturalmente, la invención no estaría limitada a
los ejemplos de realización de las figuras 1 y 2. En efecto, el
dispositivo de refrigeración puede comprender solamente una parte de
los equipos térmicos 9, 10, 11, 12, 13, 140, 150, 160 y/o de los
ramales 4, 5, 6, 7, 8, 44, 45 descritos anteriormente. Además, uno o
varios de los ramales 4, 5, 6, 7, 8, 44, 45 pueden estar
desprovistos de accionador gobernado electrónicamente.
Ventajosamente, los medios 22 de adquisición de
informaciones pueden estar conformados para detectar un eventual
fallo de, al menos, uno de los accionadores gobernados
electrónicamente. De este modo, cuando, al menos, se detecte un
fallo de un accionador y cualquiera que sea la temperatura del
fluido, los medios de gobierno 19 pueden asegurar la circulación
libre del fluido en, al menos, algunos de los ramales y,
preferentemente, en todos los ramales. Es decir, que, cuando se
detecta un fallo del sistema, se abren todas las válvulas del
circuito 2.
Se concibe, por tanto, fácilmente, que el
dispositivo de refrigeración de acuerdo con la invención, siendo al
mismo tiempo de estructura simple, permite gestionar en tiempo real
y de manera óptima los intercambios de calor.
Claims (13)
1. Procedimiento de refrigeración de un motor de
vehículo automóvil, que consiste en regular el volumen y el caudal
de un fluido portador de calor de refrigeración en un circuito
hidráulico (2) provisto de diferentes ramales (4, 5, 6, 7, 8, 44,
45) en los cuales están dispuestos equipos térmicos (9, 10, 11, 12,
13, 140, 150, 160), que comprende una etapa de determinación de la
temperatura del líquido de refrigeración, y una etapa de
limitación, o de parada, de la circulación del fluido, al menos, en
algunos de los ramales, cuando la temperatura del fluido es
inferior a una primera temperatura umbral (T_{1}) determinada,
caracterizado porque comprende una etapa de determinación de
la potencia media instantánea (Pm) facilitada por el motor (1),
seguida de una etapa de determinación de la primera temperatura
umbral (T_{1}) en función de la potencia media (Pm) instantánea y
de una modelación determinada del funcionamiento del motor (1) que
define su estado frío, primera temperatura umbral (T_{1}), en
función de la potencia
media (Pm).
media (Pm).
2. Dispositivo de refrigeración de un motor de
vehículo automóvil, del tipo que comprende un circuito hidráulico
(2) de fluido portador de calor de refrigeración, asociado a una
bomba (3) de circulación de éste a través del motor (1) del
vehículo y de diferentes ramales (4, 5, 6, 7, 8, 44, 45) del
circuito, en los cuales están dispuestos equipos térmicos (9, 10,
11, 12, 13, 140, 150, 160) del vehículo, estando provistos, al
menos, algunos de los ramales (4, 5, 6, 7, 8, 44) del circuito (2),
de accionadores gobernados electrónicamente (14, 15, 16, 17, 18,
29) de regulación de la circulación del fluido en estos,
comprendiendo el dispositivo medios (22) de adquisición de
informaciones relativas a las condiciones de funcionamiento del
vehículo, unidos a medios (19) de gobierno del funcionamiento de
los accionadores (14, 15, 16, 17, 18, 29), para regular el volumen
y el caudal de fluido en circulación en el circuito hidráulico (2)
con el fin de optimizar el funcionamiento del motor, siendo los
medios (22) de adquisición de informaciones aptos para determinar la
temperatura del líquido de refrigeración, asegurando los medios de
gobierno (19) la limitación, o la parada, de la circulación del
fluido, al menos, en algunos de los ramales (4, 5, 6, 7, 8, 44),
cuando la temperatura del fluido es inferior a una primera
temperatura umbral (T_{1}) determinada, caracterizado
porque los medios de gobierno (19) cooperan con los medios (22) de
adquisición, para calcular, por una parte, la potencia media
instantánea (Pm) facilitada por el motor (1) y, por otra, la
primera temperatura umbral (T_{1}) en función de la potencia media
(Pm) instantánea y de una modelación determinada del funcionamiento
del motor (1) que define su estado frío, primera temperatura umbral
(T_{1}), en función de la potencia media (Pm).
3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
2, caracterizado porque los medios de gobierno (19) aseguran,
al menos temporalmente, la circulación del fluido, al menos, en
algunos de los ramales (4, 5, 6, 7, 8, 44), cuando la temperatura
del fluido es superior a una segunda temperatura umbral (T_{2})
determinada.
4. Dispositivo de acuerdo con las
reivindicaciones 2 y 3, caracterizado porque, cuando la
temperatura del fluido está comprendida entre la primera
temperatura umbral (T_{1}) y la segunda temperatura umbral
(T_{2}), los medios de gobierno (19) aseguran, al menos
temporalmente, la circulación del fluido, al menos, en algunos (4,
5, 6, 7, 8, 44) de los ramales, siendo el volumen y/o el caudal de
fluido que circula por los citados ramales (4, 5, 6, 7, 8, 44)
función de la temperatura del líquido
5. Dispositivo de acuerdo con las
reivindicaciones 3 o 4, caracterizado porque la segunda
temperatura umbral (T_{2}) está comprendida entre 60 y 100 grados
aproximadamente.
6. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque la primera
temperatura umbral (T_{1}) está comprendida entre 20 y 60 grados
aproximadamente y define la temperatura de fluido por debajo de la
cual se dice que el motor (1) está en estado "de régimen
transitorio" o "frío".
7. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 2 a 6, caracterizado porque los medios
(22) de adquisición de informaciones son aptos para detectar un
eventual fallo de los accionadores (14, 15, 16, 17, 18, 29), de
modo que, cuando, al menos, se detecte un fallo de un accionador
(14, 15, 16, 17, 18, 29), y cualquiera que sea la temperatura del
fluido, los medios de gobierno (19) aseguren la circulación libre
del fluido, al menos, en algunos de los ramales (4, 5, 6, 7, 8,
44).
8. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la
bomba (3) de circulación del fluido de refrigeración es una bomba
mecánica.
9. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
comprende un ramal (7) provisto de un accionador gobernado
electrónicamente (17) y asociado a medios (150) que forman
recirculación de, al menos, una parte de los gases de escape del
motor (1) a la admisión, o "Exaust Gaz Recycling (EGR)",
estando cerrado el accionador (17) del ramal (7) de refrigeración
asociado a los medios de recirculación de los gases de escape
cuando la temperatura del fluido es inferior a la primera
temperatura umbral (T_{1}).
10. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
comprende un ramal (7, 45) que comprende medios (12) que forman un
aerocalentador de habitáculo y, eventualmente, medios (160) de
calefacción suplementarios.
\newpage
11. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
10, caracterizado porque comprende medios (12) que forman un
aerocalentador de habitáculo y, eventualmente, medios (160) de
calefacción suplementarios situados en el ramal (7) que comprende
los medios (150) de recirculación de los gases de escape del motor
(1).
12. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
9, caracterizado porque el ramal (7, 45) que comprende los
medios (12) de aerocalentador está provisto de un accionador
gobernado electrónicamente, siendo los medios de aerocalentador
aptos para asegurar una calefacción del habitáculo a una primera
temperatura de consigna (Tc) determinada por el usuario del
vehículo, y porque los medios de gobierno (20) cooperan con los
medios (22) de adquisición, para, por una parte, determinar la
temperatura exterior (Te) al vehículo y, por otra, abrir,
respectivamente cerrar, el accionador del ramal (7, 45) de
aerocalentador cuando la temperatura exterior (Te) es inferior,
respectivamente superior, a la primera temperatura de consigna
(Tc).
13. Dispositivo de acuerdo con las
reivindicaciones 10 o 12, caracterizado porque el ramal (7,
45) que comprende los medios (12) de aerocalentador está provisto
de un accionador gobernado electrónicamente, siendo los medios de
aerocalentador aptos para asegurar una climatización del habitáculo
a una segunda temperatura de consigna (Tr) determinada por el
usuario del vehículo, y porque los medios de gobierno (20) cooperan
con los medios (22) de adquisición, para, por una parte, determinar
la temperatura exterior (Te) al vehículo y, por otra, cerrar,
respectivamente abrir, el accionador del ramal (7, 45) de
aerocalentador cuando la temperatura exterior (Te) es inferior,
respectivamente superior, a la segunda temperatura de consigna
(Tr).
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP01400364A EP1233157B1 (fr) | 2001-02-12 | 2001-02-12 | Procédé et dispositif de refroidissement d'un moteur de véhicle automobile |
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|---|---|
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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| ES (1) | ES2263564T3 (es) |
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