ES2270128T3 - Dispositivo de regulacion termica del aire de admision y de gases de escape recirculados, emitidos por este motor. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de regulación térmica del aire de admisión de un motor de combustión interna (10) de vehículo automóvil, que forma un primer fluido calorregulador, y de gases de escape recirculados emitidos por el motor (10), que forman un segundo fluido calorregulador, del tipo que comprende: - un intercambiador térmico principal (30) provisto de medios (32, 40) de canalización del refrigerante para el intercambio térmico con por lo menos uno de los fluidos calorreguladores, y - medios (44) de derivación de este intercambiador principal (30) en los que está destinada a circular una mezcla de aire de admisión y de gases de escape recirculados que comprenden un extremo anterior y un extremo posterior unidos respectivamente antes y después del intercambiador principal, caracterizado porque estos medios (32, 40) de canalización del refrigerante comprenden: - medios principales (32) de canalización del refrigerante unidos a un intercambiador térmico (34) refrigerante/aire, llamado intercambiador frío (34), mediante un circuito principal (36) de refrigerante, y - medios secundarios (40) de canalización del refrigerante para el intercambio térmico con por lo menos uno de los fluidos calorreguladores, estos medios de canalización secundarios (40) se unen a un circuito secundario (42) en el que circula un refrigerante destinado a la refrigeración del motor de combustión interna.
Description
Dispositivo de regulación térmica del aire de
admisión y de gases de escape recirculados, emitidos por este
motor.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de regulación térmica del aire de admisión de un motor y
de gases de escape recirculados emitidos por este motor.
En particular se aplica a la regulación térmica
de una mezcla de admisión de un motor de combustión interna
sobrealimentado unido a una línea de escape provista de un filtro de
partículas.
Se procura refrigerar el aire de admisión de un
motor cuando este último está sobrealimentado por medio de un
conjunto turbocompresor provisto, por una parte, de una turbina
accionada por gases de escape del motor, situada después del motor,
y por otra parte, de un compresor de aire de admisión situado antes
del motor. En efecto, el aire de admisión del motor, calentándose
en el compresor, se tiene que refrigerar a la salida de este
compresor con el fin de optimizar las prestaciones del motor y de
disminuir las emisiones de contaminantes. En efecto, la bajada de
temperatura del aire de admisión aumenta la densidad de este aire.
El aumento de esta densidad aumenta la cantidad de aire admitida en
los cilindros y la potencia del motor.
Se procura calentar el aire de admisión de un
motor en particular cuando este último se une a una línea de escape
provista de un filtro de partículas. Este filtro se tiene que
regenerar periódicamente con el fin de eliminar las partículas de
hollín que se acumulan. La regeneración se realiza por calentamiento
del aire de admisión hasta una temperatura suficiente como para
provocar la combustión de las partículas de
hollín.
hollín.
Por otra parte, en determinados tipos de motor,
se vuelve a poner en circulación una parte de los gases de escape
con el aire de admisión. Estos gases de escape se llaman comúnmente
gases de escape recirculados EGR (Exhaust Gases Recycling). Estos
últimos, mezclados con el aire de admisión con ayuda de medios
apropiados, vuelven hacia el motor.
Se procura regular la temperatura de los gases
de escape recirculados en particular con el fin de bajar la
temperatura de estos gases antes de que se mezclen con el aire de
admisión y de que vuelvan hacia el motor.
En el estado de la técnica, ya se conoce un
dispositivo de regulación térmica del aire de admisión de un motor
de combustión interna de vehículo automóvil, que forma un primer
fluido calorregulador, y de gases de escape recirculados emitidos
por el motor, que forma un segundo fluido calorregulador, del tipo
que comprende:
- primeros medios de intercambio térmico entre
un refrigerante y el aire de admisión, y
- segundos medios de intercambio térmico entre
un refrigerante y los gases de escape recirculados.
Habitualmente, la refrigeración del aire de
admisión se realiza por medio de un intercambiador térmico aire/aire
de admisión, situado en una cara delantera del vehículo.
Por otra parte, el calentamiento del aire de
admisión se realiza por medio de un intercambiador térmico
refrigerante/aire de admisión, situado en la cara delantera del
vehículo. Este intercambiador refrigerante/aire de admisión forma
parte pues de los primeros medios de intercambio térmico entre un
refrigerante y el aire de admisión arriba identificados.
Por último, la refrigeración de los gases de
escape recirculados se realiza por medio de un intercambiador
térmico refrigerante/gases de escape recirculados contiguo al motor.
Este intercambiador refrigerante/gases de escape recirculados forma
parte pues de los segundos medios de intercambio térmico entre un
refrigerante y los gases de escape recirculados arriba
identificados.
La regulación térmica del aire de admisión y de
los gases de escape recirculados se realiza pues con ayuda de tres
intercambiadores y de múltiples medios de control de los flujos de
los fluidos calorregulados asociados a estos intercambiadores.
El número de intercambiadores y sus varias
localizaciones (cara delantera, zona contigua al motor) proporciona
al dispositivo de regulación térmica una relativa complejidad, en
particular impone una línea de aire de admisión relativamente larga
que conduce a considerables pérdidas de cargas.
Además, los medios de regulación de los flujos
de los fluidos calorregulados suelen autorizar la circulación del
aire de admisión sólo a través de uno u otro de los dos
intercambiadores térmicos aire/aire de admisión y refrigerante/aire
de admisión lo que impide una influencia simultánea de estos dos
intercambiadores sobre el aire de admisión.
En particular, la invención tiene por objetivo
optimizar la estructura y el funcionamiento de un dispositivo de
regulación térmica del tipo anteriormente mencionado.
DE 42 40 239 describe un dispositivo de
regulación térmica del aire de admisión de un motor de combustión
interna de vehículo automóvil, que forma un primer fluido
calorregulador, y de gases de escape recirculados emitidos por el
motor, que forman un segundo fluido calorregulador, del tipo que
comprende:
- un intercambiador térmico principal provisto
de medios de canalización del refrigerante para el intercambio
térmico con por lo menos uno de los fluidos calorreguladores, y
- medios de derivación de este intercambiador
principal en los que está destinada a circular una mezcla de aire
de admisión y de gases de escape recirculados que comprenden un
extremo anterior y un extremo posterior unidos respectivamente
antes y después del intercambiador principal.
La invención tiene por objeto un dispositivo de
regulación térmica del aire de admisión de un motor de combustión
interna de vehículo automóvil, que forma un primer fluido
calorregulador, y de gases de escape recirculados emitidos por el
motor, que forman un segundo fluido calorregulador, del tipo
descrito en DE 42 40 239, caracterizado porque estos medios de
canalización del refrigerante comprenden:
- medios principales de canalización del
refrigerante unidos a un intercambiador térmico refrigerante/aire,
llamado intercambiador frío, mediante un circuito principal de
refrigerante, y
- medios secundarios de canalización del
refrigerante para el intercambio térmico con por lo menos uno de
los fluidos calorreguladores, estos medios de canalización
secundarios se unen a un circuito secundario en el que circula un
refrigerante destinado a la refrigeración del motor de combustión
interna.
La invención permite pues simplificar la
estructura del dispositivo de regulación térmica en particular
porque
- el intercambiador térmico principal reúne los
primeros medios de intercambio térmico entre el refrigerante y el
aire de admisión y los segundos medios de intercambio térmico entre
el refrigerante y los gases de escape recirculados;
- los medios de derivación autorizan la
derivación de la mezcla de aire de admisión y de gases de escape
recirculados.
Esta simplificación, que se traduce por una
reducción del coste del dispositivo de regulación térmica, facilita
la integración de este dispositivo de regulación en el vehículo.
Ventajosamente, el intercambiador principal podrá situarse a la
entrada del colector de admisión del motor.
Gracias a la invención, la línea de aire de
admisión es relativamente corta así que las pérdidas de cargas son
bajas. La conducción del vehículo es más agradable gracias a una
optimización de las prestaciones del motor lo que se traduce por
aceleraciones eficientes.
La simplificación de la estructura del
dispositivo de regulación térmica simplifica aún más los medios de
regulación de los flujos de fluidos calorreguladores y
calorregulados.
Así, las emisiones contaminantes de los motores,
en particular de tipo Diésel, (HC, CO, NOx, partículas, etc.)
resultan reducidas por la optimización de la composición, del flujo
y de la temperatura de la mezcla de admisión que comprende el aire
de admisión y los gases recirculados.
Según otras características opcionales de
diferentes modos de realización de este dispositivo:
- el intercambiador térmico principal se provee
de una parte de canalización común a los dos fluidos
calorreguladores;
- la parte de canalización común comprende un
extremo anterior unido, a la vez, a una entrada de aire de admisión,
a una entrada de gases de escape recirculados y a un extremo
anterior de los medios de derivación;
- la entrada de aire de admisión, la entrada de
gases de escape recirculados y el extremo anterior de los medios de
derivación se proveen sendos de medios de ajuste del flujo del
fluido que los atraviesa;
- la parte de canalización común comprende un
extremo anterior unido a una primera salida de medios de
distribución de una mezcla de aire de admisión y de gases de escape
recirculados, estos medios de distribución de la mezcla además
comprende, por una parte, una entrada común a entradas de aire de
admisión y de gases de escape recirculados y, por otra parte, una
segunda salida unida a un extremo anterior de los medios de
derivación, la entrada de gases de escape recirculados se provee de
medios de ajuste del flujo de gases recirculados;
- el intercambiador térmico principal se provee
de dos partes destinadas sendas a canalizar por separado un fluido
calorregulador y el otro fluido calorregulador;
- el intercambiador térmico principal se provee
de medios de puesta en comunicación ocasional de las dos partes de
canalización con el fin de autorizar sea el paso de un solo y mismo
fluido calorregulador a la vez en estas dos partes, sea la mezcla y
el paso de los dos fluidos calorreguladores a la vez en estas dos
partes;
- el fluido calorregulador autorizado a pasar
solo en las dos partes de canalización a la vez es el aire de
admisión;
- los medios principales de canalización del
refrigerante sólo se extienden a la parte de canalización del aire
de admisión;
- los medios principales de canalización del
refrigerante se extienden a las dos partes de canalización del aire
de admisión y de los gases recirculados;
- los medios secundarios de canalización del
refrigerante se extienden a las dos partes de canalización del aire
de admisión y de los gases de escape recirculados;
- la parte de canalización del aire de admisión
comprende un extremo anterior unido a una primera salida de medios
de distribución de aire de admisión, estos medios de distribución
del aire de admisión además comprenden, por una parte, una entrada
de aire de admisión y, por otra parte, una segunda salida unida a un
extremo anterior de los medios de derivación;
- la parte de canalización de los gases de
escape recirculados comprende un extremo anterior unido a una
primera salida de medios de distribución de gases de escape
recirculados, estos medios de distribución de gases recirculados
además comprenden, por una parte, una entrada de gases de escape
recirculados y, por otra parte, una segunda salida unida a un
extremo anterior de los medios de derivación;
- el intercambiador térmico principal se provee
de medios suplementarios de canalización de fluido refrigerante
para el intercambio térmico con por lo menos uno de los fluidos
calorreguladores, estos medios de canalización suplementarios se
unen a un circuito de fluido llamado muy frío;
- el circuito de fluido muy frío se acopla
térmicamente a una bomba de calor;
- el aire de admisión se transporta, a una
presión superior a la presión atmosférica, a través del
intercambiador térmico principal por medio de un conjunto
turbocompresor provisto de una turbina accionada por los gases de
escape del motor de combustión interna;
- el motor de combustión interna, por ejemplo de
tipo Diésel, se une a un circuito de escape provisto de un filtro
de partículas;
- el refrigerante es una mezcla de agua y
anticongelante.
Podrá entenderse mejor la invención gracias a la
descripción realizada a continuación, dada únicamente a modo de
ejemplo y refiriéndose a los dibujos en los que las figuras 1 a 6
son vistas esquemáticas de un motor de combustión interna unido a
medios anteriores que forman un circuito de admisión de aire,
provistos de un dispositivo de regulación térmica según el primer
al sexto modo de realización de la invención, y a medios posteriores
que forman una línea de escape.
En las figuras, se representó un motor de
combustión interna 10 de vehículo automóvil, por ejemplo de tipo
Diésel, unido a medios anteriores que forman un circuito 12 de
admisión de aire en el motor 10 y a medios posteriores que forman
un circuito de escape 14.
El motor 10 está sobrealimentado por medio de un
conjunto turbocompresor provisto, por una parte, de una turbina 16
accionada por gases de escape del motor 10, situada después del
motor 10 en el circuito de escape 14, y por otra parte, de un
compresor 18 de aire de admisión situado antes del motor 10 en el
circuito 12 de admisión de aire. La turbina 16 y el compresor 18 se
acoplan en rotación entre sí de manera conocida en sí.
El circuito de escape 14 se provee de un filtro
de partículas clásico 20.
El circuito de admisión 12 se une al motor 10
por medio de un colector de admisión 22 que forma el extremo
posterior de este circuito 12.
Después del compresor 18, el circuito de
admisión 12 comprende un filtro de aire clásico 23.
El circuito de escape 14 se une al motor 10 por
medio de un colector de escape 24 que forma el extremo anterior de
este circuito 14.
En la figura 1, también se representó un
circuito 26 de gases de escape recirculados que comprende un extremo
anterior unido a la salida del colector de escape 24.
Las temperaturas del aire de admisión y de los
gases de escape recirculados se regulan por medio de un dispositivo
28 de regulación térmica según la invención del que se representan
seis modos de realización respectivamente en las figuras 1 a 6. Es
de notar que en estas figuras los elementos análogos se representan
con referencias idénticas.
En lo que viene a continuación, dos elementos se
llaman acoplados térmicamente entre sí cuando intercambian calor
mediante un intercambiador térmico apropiado.
A continuación, se toma como referencia el
dispositivo de regulación térmica 28 según el primer modo de
realización de la invención ilustrado en la figura 1.
El dispositivo de regulación térmica 28
comprende un intercambiador térmico principal 30 líquidos
refrigerantes/fluidos calorreguladores. Preferentemente, los
líquidos refrigerantes están constituidos sendos por una mezcla de
agua y anticongelante.
El aire de admisión se transporta a través del
intercambiador principal 30, a una presión superior a la presión
atmosférica, por medio del conjunto turbocompresor.
El intercambiador térmico principal 30 forma a
la vez:
- primeros medios de intercambio térmico entre
un refrigerante y el aire de admisión (primer fluido
calorregulador), y
- segundos medios de intercambio térmico entre
el refrigerante y los gases de escape recirculados (segundo fluido
calorregulador).
En el primer modo de realización del dispositivo
de regulación 28 ilustrado en la figura 1, el intercambiador
térmico principal 30 se provee de una parte de canalización común a
los dos fluidos calorreguladores. Esta parte común autoriza pues la
circulación de una mezcla de aire de admisión y de gases de escape
recirculados a través del intercambiador principal 30.
Según el sentido de flujo de los dos fluidos
calorreguladores, el intercambiador térmico principal 30 comprende
un extremo anterior E1 y un extremo posterior E2 unido al colector
de admisión 22. Estos extremos anterior E1 y posterior E2 también
forman los extremos anterior y posterior de la parte de circulación
común a los dos fluidos calorreguladores.
El intercambiador térmico principal 30 se provee
de medios principales 32 de canalización del refrigerante para el
intercambio térmico con la mezcla de aire de admisión y de gases de
escape recirculados que circulan en la parte de canalización
común.
Los medios de canalización principales 32 se
unen a un intercambiador térmico clásico 34 refrigerante/aire,
llamado intercambiador frío 34, mediante un circuito principal 36 de
refrigerante.
El refrigerante se pone en circulación en el
circuito principal 36 por medio de una bomba 38, preferentemente
eléctrica.
El intercambiador térmico principal 30 también
se provee de medios secundarios 40 de canalización del refrigerante
para el intercambio térmico con la mezcla de aire de admisión y de
gases de escape recirculados que circulan en la parte de
canalización común.
Preferentemente, los medios de canalización
secundarios 40 se unen a un circuito secundario 42 en el que circula
un refrigerante destinado a la refrigeración del motor de
combustión interna 10. El refrigerante se pone en circulación en el
circuito secundario 42 por medio de una bomba, por lo general
accionada por el motor de combustión interna 10, de un circuito de
refrigeración del motor.
Los medios secundarios 40, que canalizan el
refrigerante destinado a la refrigeración del motor 10 a través del
intercambiador principal 30, se sitúan antes de los medios
principales 32 considerándose el sentido de flujo de los fluidos
calorreguladores en el intercambiador principal 30. Los medios
secundarios 40, al permitir una prerrefrigeración de los fluidos
calorreguladores que atraviesan el intercambiador principal 30,
autorizan la limitación de tamaño del intercambiador térmico 34
unido al circuito principal 36.
En ciertas condiciones de funcionamiento del
vehículo, en particular en caso de temporada muy fría, los medios
secundarios 40 de canalización del refrigerante se pueden utilizar
para calentar el aire de admisión que atraviesa el intercambiador
principal 30.
Eventualmente, pueden suprimirse los medios
secundarios 40 de canalización del refrigerante si el intercambiador
34 refrigerante/aire tiene un tamaño suficiente como para evacuar
las calorías procedentes de los fluidos calorreguladores.
El dispositivo de regulación térmica 28
comprende medios 44 de derivación del intercambiador principal 30
en los que está destinada a circular la mezcla de aire de admisión y
de gases de escape recirculados.
Según el sentido de flujo de la mezcla de aire
de admisión y de gases recirculados, los medios de derivación 44
comprenden un extremo anterior F1 y un extremo posterior F2 unido,
como el extremo posterior E2 del intercambiador principal 30, al
colector de admisión 22.
El extremo anterior E1 del intercambiador
principal 30 se une a la vez a una entrada 46 de aire de admisión
del circuito 12, a una entrada 48 de gases de escape recirculados
del circuito 26 y al extremo anterior F1 de los medios de
derivación 44.
En el modo de realización ilustrado en la figura
1, la entrada 46 de aire de admisión, la entrada 48 de gases de
escape recirculados y el extremo anterior F1 de los medios de
derivación 44 se proveen sendos de medios 50, 52, 54 de ajuste del
flujo del fluido que los atraviesa.
A continuación se describen algunos ejemplos de
configuración de funcionamiento del dispositivo de regulación
térmica 28 según el primer modo de realización de la invención.
Estos ejemplos muestran cómo se puede ajustar la temperatura de los
fluidos calorreguladores ajustando el flujo de la bomba 38 y los
medios de ajuste 54 que influyen el flujo del aire de admisión o de
la mezcla aire de admisión-gases de escape
recirculados a través de los medios de derivación 44.
Ejemplo
1
En este caso, los medios 50 se ajustan como para
autorizar el paso de aire de admisión en el intercambiador
principal 30 y refrigerar así el aire de admisión.
Los medios 52 se ajustan como para prohibir el
paso de gases de escape recirculados por el intercambiador
principal 30. Los medios 54 se ajustan como para prohibir el paso de
aire de admisión a través de los medios de derivación 44. El flujo
de la bomba 38 del circuito principal se ajusta en posición
máxima.
Ejemplo
2
En este caso, contrariamente al ejemplo 1, los
medios 52 se ajustan como para autorizar el paso de gases de escape
recirculados por el intercambiador principal 30 y refrigerar así los
gases de escape recirculados.
Ejemplo
3
En este caso, los medios 50 se ajustan como para
autorizar el paso de aire de admisión en el intercambiador
principal 30. Los medios 52 se ajustan como para prohibir el paso de
gases de escape en el intercambiador principal 30. Los medios 54 se
ajustan como para autorizar el paso de aire de admisión a través de
los medios de derivación 44. El flujo de la bomba 38 se ajusta en
posición mínima.
Ejemplo
4
En este caso, contrariamente al ejemplo 3, los
medios 52 se ajustan como para autorizar el paso de gases de escape
recirculados por el intercambiador principal 30. Una mezcla de aire
de admisión y de gases de escape recirculados fluye a través de los
medios de derivación 44.
Es de notar que, en los casos de los ejemplos 3
y 4, estando ajustados los medios 54 como para autorizar el paso de
fluidos a través de los medios de derivación 44, el 90% del aire de
admisión o de la mezcla de aire de admisión y de gases recirculados
es susceptible de pasar a través de los medios de derivación 44,
habida cuenta de las pérdidas de cargas en el intercambiador
principal 30.
En el segundo modo de realización del
dispositivo de regulación 28 ilustrado en la figura 2, el extremo
anterior E1 del intercambiador principal 30 se une a una primera
salida 56A de medios 56 de distribución de una mezcla de aire de
admisión y de gases de escape recirculados.
Estos medios de distribución 56 de la mezcla
también comprenden, por una parte, una entrada 56B común a las
entradas de aire de admisión 46 y de gases de escape recirculados 48
y, por otra parte, una segunda salida 56C unida al extremo anterior
F1 de los medios de derivación 44.
Como en el modo de realización anterior, la
entrada 48 de gases de escape recirculados se provee de los medios
52 de ajuste del flujo de los gases de escape recirculados.
A continuación se describen algunos ejemplos de
configuración de funcionamiento del dispositivo de regulación
térmica 28 según el segundo modo de realización de la invención.
Estos ejemplos muestran cómo se puede ajustar la temperatura de los
fluidos calorreguladores ajustando el flujo de la bomba 38 y los
medios de distribución 56 que influyen el flujo del aire de
admisión o de la mezcla aire de admisión-gases de
escape recirculados a través de los medios de derivación 44.
Ejemplo
1
En este caso, los medios de distribución 56 se
ajustan como para autorizar el paso de aire de admisión en el
intercambiador principal 30 y refrigerar así el aire de
admisión.
Los medios 52 se ajustan como para prohibir el
paso de gases de escape recirculados por los medios de distribución
56 y por consiguiente por el intercambiador principal 30. El flujo
de la bomba 38 del circuito principal se ajusta en posición
máxima.
Ejemplo
2
En este caso, contrariamente al ejemplo 1, los
medios 52 se ajustan como para autorizar el paso de gases de escape
recirculados por los medios de distribución 56 y por consiguiente
por el intercambiador principal 30 y refrigerar así los gases de
escape recirculados.
Ejemplo
3
En este caso, los medios de distribución 56 se
ajustan como para autorizar el paso de aire de admisión por los
medios de derivación 44. Los medios 52 se ajustan como para prohibir
el paso de gases de escape recirculados por los medios de
distribución 56 y por consiguiente por el intercambiador principal
30. El flujo de la bomba 38 se ajusta en posición mínima.
Ejemplo
4
En este caso, contrariamente al ejemplo 3, los
medios 52 se ajustan como para autorizar el paso de gases de escape
recirculados por los medios de distribución 56. Estos últimos se
ajustan como para autorizar el paso de la mezcla de aire de
admisión y de gases de escape recirculados a través de los medios de
derivación 44.
En los tercer a quinto modos de realización del
dispositivo de regulación 28, el intercambiador térmico principal
se provee de dos partes 30A, 30B que sendas canalizan por separado
un fluido calorregulador y el otro fluido calorregulador. En los
ejemplos ilustrados en las figuras 3 a 5, la primera parte 30A del
intercambiador principal está destinada a la canalización del aire
de admisión y la segunda parte 30B del intercambiador principal
está destinada a la canalización de los gases de escape
recirculados. El aire de admisión y los gases de escape
recirculados se mezclan en el extremo posterior E2 del
intercambiador principal 30.
En el tercer modo de realización del dispositivo
de regulación 28 ilustrado en la figura 3, los medios principales
32 de canalización del refrigerante se extienden únicamente a la
primera parte 30A de canalización del aire de admisión.
La primera parte 30A de canalización del aire de
admisión comprende un extremo anterior E’1 unido a una primera
salida 58A de medios 58 de distribución de aire de admisión.
Estos medios 58 de distribución del aire de
admisión también comprenden, por una parte, una entrada 58B de aire
de admisión unida al circuito 12 y, por otra parte, una segunda
salida 58C unida al extremo anterior F1 de los medios de derivación
44.
La segunda parte 30B de canalización de los
gases de escape recirculados comprende un extremo anterior E''1
unido a una primera salida 60A de medios de distribución 60 de gases
de escape recirculados.
Estos medios 60 de distribución de gases
recirculados también comprenden, por una parte, una entrada 60B de
gases de escape recirculados unida al circuito 26 y, por otra parte,
una segunda salida 60C unida al extremo anterior F1 de los medios
de derivación 44.
En los cuarto y quinto modos de realización del
dispositivo de regulación 28 ilustrados en las figuras 4 y 5, los
medios principales 32 de canalización del refrigerante se extienden
a las dos partes 30A, 30B de canalización del aire de admisión y de
los gases recirculados.
En el quinto modo de realización del dispositivo
de regulación 28 ilustrado en la figura 5, el intercambiador
principal 30 se provee de medios 62 de puesta en comunicación
ocasional de ambas partes de canalización 30A, 30B como para
autorizar, sea el paso de un solo y mismo fluido calorregulador a la
vez por ambas partes 30A, 30B, sea la mezcla y el paso de los dos
fluidos calorreguladores a la vez por ambas partes 30A, 30B.
El fluido calorregulador ocasionalmente
destinado a pasar solo a la vez por ambas partes de canalización
30A, 30B es el aire de admisión. La puesta en comunicación de ambas
partes 30A, 30B del intercambiador principal permite, por una
parte, aumentar el intercambio térmico del aire de admisión con los
líquidos refrigerantes de los medios principales 32 y secundarios
40, de modo que la temperatura del aire de admisión resulta reducida
más eficazmente y, por otra parte, limpiar la segunda parte 30B del
intercambiador principal, que suele estar destinada a la
canalización de gases de escape recirculados.
Es de notar que, en los tercer a quinto modos de
realización del dispositivo de regulación 28, los medios
secundarios 40 de canalización del refrigerante se extienden a ambas
partes de canalización 30A, 30B del aire de admisión y de los gases
de escape recirculados.
A continuación se describen algunos ejemplos de
configuración de funcionamiento del dispositivo de regulación
térmica 28 según los tercer a quinto modos de realización de la
invención. Estos ejemplos muestran cómo se puede ajustar la
temperatura de los fluidos calorreguladores ajustando el flujo de la
bomba 38 y los medios de distribución 58, 60 que influyen
respectivamente el flujo del aire de admisión y de los gases de
escape recirculados a través de los medios de derivación 44. El
aire de admisión y los gases de escape recirculados se mezclan con
el extremo posterior F2 de los medios de derivación 44.
Ejemplo
1
En este caso, los medios de distribución 58 se
ajustan como para autorizar el paso de aire de admisión por la
primera parte 30A del intercambiador principal 30 y prohibir el paso
de este aire de admisión por los medios de derivación 44. El aire
de admisión resulta refrigerado. Los medios de distribución 60 se
ajustan como para prohibir el paso de gases de escape recirculados
por la segunda parte 30B del intercambiador principal 30 y los
medios de derivación 44. El flujo de la bomba 38 del circuito
principal se ajusta en posición máxima.
En el caso del quinto modo de realización, están
abiertos los medios de puesta en comunicación 62.
Ejemplo
2
En este caso, contrariamente al ejemplo 1, los
medios de distribución 60 se ajustan como para autorizar el paso de
gases de escape recirculados por la segunda parte 30B del
intercambiador principal 30 y prohibir el paso de gases de escape
recirculados por los medios de derivación 44.
En el caso del quinto modo de realización, están
cerrados los medios de puesta en comunicación 62.
Ejemplo
3
En este caso, los medios de distribución 58 se
ajustan como para autorizar el paso de aire de admisión por los
medios de derivación 44. Los medios de distribución 60 se ajustan
como para prohibir el paso de gases de escape recirculados por la
segunda parte 30B del intercambiador principal 30 y los medios de
derivación 44. El flujo de la bomba 38 se ajusta en posición
mínima.
En el caso del quinto modo de realización, están
cerrados los medios de puesta en comunicación 62.
Ejemplo
4
En este caso, contrariamente al ejemplo 3, los
medios de distribución 60 se ajustan como para autorizar el paso de
gases de escape recirculados por los medios de derivación 44.
En la figura 6, se representa un dispositivo de
regulación térmica 28 según un sexto modo de realización de la
invención.
En este caso, el intercambiador térmico
principal 30 se provee de medios suplementarios 64 de canalización
de un fluido refrigerante para el intercambio térmico con una mezcla
de aire de admisión y de gases de escape recirculados. En una
variante, los medios suplementarios 64 pueden estar en intercambio
térmico únicamente con uno solo de los fluidos calorreguladores
entre el aire de admisión y los gases de escape recirculados.
Los medios suplementarios 64 se unen a un
circuito 66 de fluido llamado muy frío.
En el ejemplo ilustrado en la figura 6, el
circuito 66 es un circuito de refrigerante acoplado térmicamente a
una bomba de calor 68 de tipo clásico.
La bomba de calor 68 comprende un circuito 70 de
fluido frigorígeno, de tipo a compresión, que saca calorías de una
fuente fría 72 para transferirlas por lo menos parcialmente hacia
una fuente caliente 74.
Las fuentes fría 72 y caliente 74 se unen entre
sí por medio de un compresor 76 y de una válvula de alivio 78.
La fuente fría 72 comprende un intercambiador
térmico 80 fluido frigorígeno/refrigerante muy frío, llamado
evaporador. La fuente caliente 74 comprende un intercambiador
térmico 82 fluido frigorígeno/aire, llamado condensador.
El circuito 66 de fluido muy frío permite,
llegado el caso, acelerar la refrigeración del aire de admisión o
de la mezcla de aire de admisión y de gases recirculados que
atraviesa el intercambiador principal 30.
La invención no se limita a los modos de
realización arriba descritos.
En particular, el circuito 12 de aire de
admisión se puede equipar con resistencias eléctricas que participan
del calentamiento del aire de admisión o que se sustituyen al
circuito secundario 42.
En efecto, durante las temporadas muy frías,
estando parado el conjunto turbocompresor, la temperatura del aire
de admisión que llega al intercambiador principal es relativamente
baja. Las resistencias eléctricas permiten calentar este aire de
admisión cuando se necesita regenerar el filtro de partículas
mientras que la temperatura del líquido que circula en el circuito
secundario 42 es baja (lo que es el caso en particular en fase de
arranque del motor de combustión interna).
Claims (19)
1. Dispositivo de regulación térmica del aire de
admisión de un motor de combustión interna (10) de vehículo
automóvil, que forma un primer fluido calorregulador, y de gases de
escape recirculados emitidos por el motor (10), que forman un
segundo fluido calorregulador, del tipo que comprende:
- un intercambiador térmico principal (30)
provisto de medios (32, 40) de canalización del refrigerante para
el intercambio térmico con por lo menos uno de los fluidos
calorreguladores, y
- medios (44) de derivación de este
intercambiador principal (30) en los que está destinada a circular
una mezcla de aire de admisión y de gases de escape recirculados
que comprenden un extremo anterior y un extremo posterior unidos
respectivamente antes y después del intercambiador principal,
caracterizado porque estos medios (32,
40) de canalización del refrigerante comprenden:
- medios principales (32) de canalización del
refrigerante unidos a un intercambiador térmico (34)
refrigerante/aire, llamado intercambiador frío (34), mediante un
circuito principal (36) de refrigerante,
y
y
- medios secundarios (40) de canalización del
refrigerante para el intercambio térmico con por lo menos uno de
los fluidos calorreguladores, estos medios de canalización
secundarios (40) se unen a un circuito secundario (42) en el que
circula un refrigerante destinado a la refrigeración del motor de
combustión interna.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el refrigerante se pone en circulación
en el circuito principal (36) por medio de una bomba (38),
preferentemente eléctrica.
3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado porque el intercambiador térmico principal (30)
se provee de una parte de canalización común a los dos fluidos
calorreguladores.
4. Dispositivo según la reivindicación 3,
caracterizado porque la parte de canalización común comprende
un extremo anterior (E1) unido, a la vez, a una entrada (46) de
aire de admisión, a una entrada (48) de gases de escape
recirculados y a un extremo anterior (F1) de los medios de
derivación (44).
5. Dispositivo según la reivindicación 4,
caracterizado porque la entrada (46) de aire de admisión, la
entrada (48) de gases de escape recirculados y el extremo anterior
(F1) de los medios de derivación (44) se proveen sendos de medios
(50, 52, 54) de ajuste del flujo del fluido que los atraviesa.
6. Dispositivo según la reivindicación 3,
caracterizado porque la parte de canalización común comprende
un extremo anterior (E1) unido a una primera salida (56A) de medios
(56) de distribución de una mezcla de aire de admisión y de gases
de escape recirculados, estos medios de distribución (56) de la
mezcla además comprende, por una parte, una entrada (56B) común a
entradas (46, 48) de aire de admisión y de gases de escape
recirculados y, por otra parte, una segunda salida (56C) unida a un
extremo anterior (F1) de los medios de derivación (44), la entrada
(48) de gases de escape recirculados se provee de medios (52) de
ajuste del flujo de gases recirculados.
7. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado porque el intercambiador térmico principal (30)
se provee de dos partes (30A, 30B) destinadas sendas a canalizar
por separado un fluido calorregulador y el otro fluido
calorregulador.
8. Dispositivo según la reivindicación 7,
caracterizado porque el intercambiador térmico principal (30)
se provee de medios (58) de puesta en comunicación ocasional de las
dos partes de canalización (30A, 30B) con el fin de autorizar sea
el paso de un solo y mismo fluido calorregulador a la vez en estas
dos partes (30A, 30B), sea la mezcla y el paso de los dos fluidos
calorreguladores a la vez en estas dos partes (30A, 30B).
9. Dispositivo según la reivindicación 8,
caracterizado porque el fluido calorregulador autorizado a
pasar solo en las dos partes de canalización (30A, 30B) a la vez es
el aire de admisión.
10. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque los medios
principales (32) de canalización del refrigerante sólo se extienden
a la parte (30A) de canalización del aire de admisión.
11. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque los medios
principales (32) de canalización del refrigerante se extienden a
las dos partes (30A, 30B) de canalización del aire de admisión y de
los gases recirculados.
12. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 7 a 11, caracterizado porque los medios
secundarios (40) de canalización del refrigerante se extienden a
las dos partes (30A, 30B) de canalización del aire de admisión y de
los gases de escape recirculados.
13. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 7 a 12, caracterizado porque la parte (30A)
de canalización del aire de admisión comprende un extremo anterior
(E’1) unido a una primera salida (58A) de medios (58) de
distribución de aire de admisión, estos medios (58) de distribución
del aire de admisión además comprenden, por una parte, una entrada
(58B) de aire de admisión y, por otra parte, una segunda salida
(58C) unida a un extremo anterior (F1) de los medios de derivación
(44).
14. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 7 a 13, caracterizado porque la parte de
canalización de los gases de escape recirculados comprende un
extremo anterior (E''1) unido a una primera salida (60A) de medios
(60) de distribución de gases de escape recirculados, estos medios
(60) de distribución de gases recirculados además comprenden, por
una parte, una entrada (60B) de gases de escape recirculados y, por
otra parte, una segunda salida (60C) unida a un extremo anterior
(F1) de los medios de derivación (44).
15. Dispositivo según una cualquiera de las
anteriores reivindicaciones, caracterizado porque el
intercambiador térmico principal (30) se provee de medios
suplementarios (64) de canalización de fluido refrigerante para el
intercambio térmico con por lo menos uno de los fluidos
calorreguladores, estos medios de canalización suplementarios (64)
se unen a un circuito (66) de fluido llamado muy frío.
16. Dispositivo según la reivindicación 15,
caracterizado porque el circuito de fluido muy frío se acopla
térmicamente a una bomba de calor (68).
17. Dispositivo según una cualquiera de las
anteriores reivindicaciones, caracterizado porque el aire de
admisión se transporta, a una presión superior a la presión
atmosférica, a través del intercambiador térmico principal (30) por
medio de un conjunto turbocompresor provisto de una turbina (16)
accionada por los gases de escape del motor de combustión
interna.
18. Dispositivo según una cualquiera de las
anteriores reivindicaciones, caracterizado porque el motor de
combustión interna (10), por ejemplo de tipo Diésel, se une a un
circuito de escape (14) provisto de un filtro de partículas
(20).
19. Dispositivo según una cualquiera de las
anteriores reivindicaciones, caracterizado porque el
refrigerante es una mezcla de agua y anticongelante.
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