ES2285990T3 - Procedimiento de control del estado de un lazo de climatizacion que comprende un compresor de caudal variable. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para controlar el estado de un circuito de climatización del habitáculo de un vehículo automóvil que comprende un evaporador (1) adecuado para refrigerar un flujo de aire a enviar al habitáculo, un captador (4) que determina la temperatura del citado flujo de aire, y un compresor de caudal variable comandado por una señal eléctrica de mando, estando el citado procedimiento caracterizado por el hecho de que comprende las siguientes etapas: se define, para al menos un valor de la citada señal de mando, un valor teórico (T0) correspondiente a la citada temperatura, se determina por medio del citado captador (4) el valor real de esta al valor teórico y se utiliza el resultado de esta comparación en tanto que indicador del estado normal o anormal del circuito.

Description

Procedimiento de control del estado de un lazo de climatización que comprende un compresor de caudal variable.

La invención se refiere a la climatización del habitáculo de los vehículos automóviles.

Habitualmente se recurre para esta función a un circuito de fluido refrigerante que comprende un compresor, un condensador, un manorreductor y un evaporador, estando este último en contacto con un flujo de aire a refrigerar.

Al principio, el compresor era arrastrado permanente por el motor del vehículo de manera que produjera un caudal de fluido refrigerante determinado por la velocidad del motor. El flujo de aire muy refrigerado por el evaporador atravesaba a continuación el radiador de calefacción del habitáculo para ser ajustado a la temperatura deseada.

La refrigeración del aire, seguida de un calentamiento, no era muy satisfactoria por lo que se refiere al ahorro de energía. Para solventar este problema se utilizaron compresores de cilindro variable, llamados de mando interior, cuyo caudal podía ser regulado, independientemente de su velocidad de rotación en el margen de regulación de la cilindrada, gracias a una válvula que estaba en una posición de manera que la presión de entrada estaba en función de la presión de salida. Como los ajustes obtenidos aún no eran tan finos como se deseaban, se pusieron a punto compresores de cilindrada variable de mando exterior. Estos compresores tienen una electroválvula, preferentemente interruptora, cuya corriente de alimentación determina la presión de entrada del fluido en el compresor. Siendo esta presión igual, con más menos una pérdida de carga, a la que reina en el evaporador, la cual determina la temperatura de funcionamiento del evaporador, se puede ajustar así de manera precisa la eficacia del circuito de climatización. Un ejemplo de compresor de cilindrada variable de mando exterior está descrito en EP-A-0 353 764, así como en US 4 909 043 A, que está considerado como el estado de la técnica más próximo.

En caso de producirse una fuga en el circuito, la cantidad de fluido refrigerante que contiene disminuirá. Si no se llega a un margen de carga de fluido refrigerante, el compresor en funcionamiento puede deteriorarse.

Por otra parte, puede ocurrir que la válvula de mando del compresor se bloquee y ya no permita ajustar la potencia frigorífica producida, cualquiera que sea la corriente de alimentación aplicada.

El objeto de la invención es permitir la detección de funcionamiento de un circuito de climatización que comprende un compresor de caudal variable, y especialmente una carga insuficiente de fluido refrigerante o un bloqueo de la válvula de mando del compresor.

La invención propone en particular un procedimiento para controlar el estado de un circuito de climatización del habitáculo de un vehículo automóvil que comprende especialmente un evaporador adecuado para refrigerar un flujo de aire a enviar al habitáculo, y un compresor de caudal variable comandado por una señal eléctrica de mando, procedimiento en el cual se determina por medio de un captador la temperatura del citado flujo de aire, se define, por al menos un valor de la citada señal de mando, un valor teórico correspondiente de la citada temperatura, se compara el valor real de esta con el valor teórico y se utiliza el resultado de esta comparación en tanto que indicador del estado normal o anormal del circuito.

El resultado de la comparación puede especialmente indicar una subcarga de fluido refrigerante en el circuito.

En efecto, en funcionamiento normal, la mayor parte del volumen del evaporador está lleno de fluido refrigerante en equilibrio líquido/gas, cuya temperatura está determinada por la presión en la entrada del compresor, como se ha indicado anteriormente. Si la cantidad de fluido refrigerante en el circuito es insuficiente, el evaporador sólo contiene una pequeña cantidad, o incluso nada, de fluido en estado líquido, y por el contrario está completamente lleno o casi de fluido en estado gaseoso sobrecalentado, es decir a una temperatura superior a la temperatura de equilibrio líquido/gas. Un captador de la temperatura del flujo de aire en contacto con el evaporador, o en contacto con el aire inmediatamente curso abajo de este, situado frente a una zona del evaporador en la cual el fluido está normalmente en equilibrio líquido/gas, estará entonces frente a una zona de sobrecalentamiento y detectará una temperatura superior a la temperatura teórica.

En el caso de un compresor de cilindrada variable de mando exterior como se ha citado anteriormente, un bloqueo de la válvula del compresor puede también ponerse en evidencia por el resultado de la comparación.

La selección de la corriente de alimentación de la válvula queda entonces sin efecto sobre la presión a la entrada del compresor y por consiguiente sobre la temperatura del flujo de aire, pudiendo ser esta tanto superior como inferior al valor teórico.

A continuación se citan características opcionales, complementarias o alternativas, de la invención.

- Una subcarga eventual de fluido refrigerante se indica por el hecho de que la temperatura real del flujo de aire sobrepasa un margen determinado con respecto a la temperatura teórica.

- Para controlar la carga de fluido refrigerante, se efectúa la citada comparación después de haber aplicado durante un tiempo suficiente una corriente de mando adecuada para producir un caudal elevado del citado fluido.

- Un bloqueo eventual de la válvula del compresor está indicado por el hecho de que la temperatura real del flujo de aire queda constante cuando se hace variar la citada corriente de mando y por consiguiente la temperatura teórica.

- El compresor es arrastrado eléctricamente.

- El citado valor teórico o el citado margen está definido utilizando, en combinación con la señal de mando, parámetros que unen la temperatura del flujo de aire a la citada presión a la entrada del compresor.

- Los citados parámetros comprenden uno por lo menos de los parámetros siguientes: estado de un impulsor que produce el citado flujo de aire, posición de una trampilla de reciclaje del aire del habitáculo, velocidad del vehículo, temperaturas del aire exterior y del interior del habitáculo, grado higrométrico y temperatura del flujo de aire incidente, caudal del fluido refrigerante en el circuito.

El captador puede estar situado cerca, ya sea de la zona de sobrecalentamiento, ya sea del punto más frío del evaporador, ya sea incluso de un punto del evaporador llevado a una temperatura intermedia.

Las características y ventajas de la invención se expondrán detalladamente en la siguiente descripción, con referencia a los dibujos anexos.

La figura 1 es una vista esquemática lateral de un evaporador de un circuito de climatización de vehículo, provisto de una sonda de temperatura de aire con vistas a la puesta en obra del procedimiento según la invención.

La figura 2 es una vista esquemática de la parte trasera del evaporador.

La figura 3 es un gráfico que muestra la variación de temperatura del flujo de aire en función de la corriente de alimentación de la válvula de mando del compresor.

El evaporador ilustrado, designado con la referencia 1, presenta una cara delantera o cara de entrada 2 y una cara trasera o cara de salida 3, y está atravesado, de la cara 2 a la cara 3, por un flujo de aire a enfriar representado por la flecha F. Una sonda de temperatura 4 está encastrada en el evaporador o curso abajo de este, cerca de la cara trasera 3, de manera que mida la temperatura del aire enfriado por el evaporador.

La figura 2 muestra el evaporador visto por detrás. Se ha representado esquemáticamente en forma de un rectángulo una zona 5 del evaporador, próxima al tubo de salida no representado del fluido refrigerante, en la cual este último se sobrecalienta, después de la evaporación, cuando el circuito de climatización funciona normalmente. La sonda 4 está situada fuera de esta zona y a poca distancia de esta. Por lo tanto es barrida por aire que atraviesa la zona restante del evaporador, donde el fluido refrigerante está en equilibrio líquido/gas. Este aire está a una temperatura teórica unida a la presión del fluido a la entrada del compresor y por consiguiente a la corriente de alimentación de la válvula de mando de este, como se ha expuesto anteriormente.

En caso de déficit de fluido refrigerante, el fluido sobrecalentado ocupa una zona 6 del evaporador mayor que la zona 5 y que engloba la sonda 4. La temperatura medida por esta es por lo tanto superior a la temperatura teórica definida por la corriente de mando del compresor.

La figura 3 muestra en A una curva típica representativa de la variación de la temperatura teórica T_{0} del flujo de aire que ha atravesado el evaporador, en función de la corriente I de alimentación de la válvula de mando del compresor, la cual puede variar entre 0 y un valor máximo Imax. La figura 3 muestra también una curva B que asocia a cada valor de I un valor de temperatura T_{1} superior al valor correspondiente de la temperatura teórica T_{0}. Un valor T_{1} de este tipo puede ser utilizado como margen de detección de una carga insuficiente de fluido refrigerante en el circuito de climatización.

En realidad, es la presión del fluido a la entrada del compresor la que está directamente determinada por la corriente I, en los límites de la cilindrada del compresor. En cuanto a la temperatura del flujo de aire que ha atravesado el evaporador, está en función de la temperatura de evaporación en el evaporador y de varios parámetros como por ejemplo el caudal del flujo de aire, su grado higrométrico y su temperatura curso arriba del evaporador, y la eficacia del evaporador. El caudal de aire puede depender a su vez del estado de un impulsor que lo produce, de la posición de una trampilla de reciclaje del aire del habitáculo y de la velocidad del vehículo. Por último, como se ha indicado anteriormente, la relación entre la temperatura de evaporación en el evaporador y la presión del fluido refrigerante a la entrada del compresor depende del caudal del fluido refrigerante en el circuito. Todos estos parámetros, que se seleccionan en el marco del conducto de la instalación de climatización, o que son determinables, directamente o indirectamente, por medios existentes, pueden ser tomados en cuenta para el cálculo de la temperatura teórica T_{0}, dependiendo la curva A de la figura 3 del valor instantáneo de estos parámetros. En variante, se puede utilizar una curva A fija, y escoger la curva B de manera que la temperatura T_{1} continúe siendo significativamente superior a la temperatura teórica, corregida por la aplicación de los parámetros, cualesquiera que sean los valores de estos.

El control de la carga de fluido refrigerante se efectúa durante el funcionamiento del vehículo y/o durante las operaciones de mantenimiento, determinando la comparación de temperaturas después de un tiempo determinado, por ejemplo comprendido entre 2 y 3 minutos, de funcionamiento del compresor con una cilindrada relativamente elevada.

Se observará que ya se conoce el hecho de disponer una sonda de temperatura del aire refrigerado cerca del punto más frío del evaporador, que generalmente está cerca del tubo de entrada de fluido refrigerante. Una sonda de este tipo se utiliza para la regulación de la temperatura del flujo de aire y/o para detectar un riesgo de formación de escarcha en el evaporador. Adaptando el nivel de detección de la formación de escarcha de la sonda 4 descrita anteriormente, se puede entonces utilizar para la detección de escarcha. Asimismo, puede ser utilizada para el ajuste de la temperatura del flujo de aire. La sonda conocida puede ser utilizada para la puesta en obra de la presente invención, siendo entonces la detección de la subcarga más tardía ya que una temperatura anormalmente elevada sólo se mide cuando el evaporador no contiene prácticamente fluido en estado líquido. La sonda utilizada en la invención también puede estar dispuesta en cualquier posición intermedia.

Claims (13)

1. Procedimiento para controlar el estado de un circuito de climatización del habitáculo de un vehículo automóvil que comprende un evaporador (1) adecuado para refrigerar un flujo de aire a enviar al habitáculo, un captador (4) que determina la temperatura del citado flujo de aire, y un compresor de caudal variable comandado por una señal eléctrica de mando, estando el citado procedimiento caracterizado por el hecho de que comprende las siguientes etapas: se define, para al menos un valor de la citada señal de mando, un valor teórico (T_{0}) correspondiente a la citada temperatura, se determina por medio del citado captador (4) el valor real de esta al valor teórico y se utiliza el resultado de esta comparación en tanto que indicador del estado normal o anormal del circuito.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el cual se utiliza el resultado de la citada comparación en tanto que indicador de una subcarga eventual de fluido refrigerante en el circuito.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el cual una subcarga eventual de fluido refrigerante está indicada por el hecho de que la temperatura real del flujo de aire sobrepasa un margen predeterminado (T_{1}) con respecto a la temperatura teórica.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 y 3, en el cual, para controlar la carga de fluido refrigerante, se efectúa la citada comparación después de haber aplicado durante un tiempo suficiente una señal de mando adecuada para producir un caudal elevado del citado fluido.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el cual el compresor es del tipo de cilindrada variable de mando exterior, siendo la citada señal de mando una corriente de mando que alimenta una válvula incorporada al compresor y adecuada para establecer a la entrada de este una presión que está determinada por la citada corriente de mando.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el cual se utiliza el resultado de la citada comparación en tanto que indicador de un bloqueo eventual de la válvula del compresor.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, en el cual un bloqueo eventual de la válvula del compresor está indicado por el hecho de que la temperatura real del flujo de aire queda constante cuando se hace variar la citada corriente de mando y por consiguiente la temperatura teórica.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el cual el compresor es arrastrado eléctricamente.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el cual el citado valor teórico o el citado margen está definido utilizando, en combinación con la citada señal de mando, parámetros que acoplan la temperatura del flujo de aire a la citada presión a la entrada del compresor.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, en el cual los citados parámetros comprenden por lo menos uno de los parámetros siguientes: estado de un impulsor que produce el citado flujo de aire, posición de una trampilla de reciclaje del aire del habitáculo, velocidad del vehículo, temperaturas del aire en el exterior y en el interior del habitáculo, grado higrométrico y temperatura del flujo de aire incidente, caudal del fluido refrigerante en el circuito.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el cual el citado captador 4 está situado cerca de la zona de sobrecalentamiento del evaporador.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, en el cual el citado captador está situado cerca del punto más frío del evaporador.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, en el cual el citado captador está situado cerca de un punto del evaporador que tiene una temperatura intermedia.