ES2605651T3 - Dispositivo para regular un circuito de refrigeración para una instalación de climatización de un automóvil - Google Patents

Dispositivo para regular un circuito de refrigeración para una instalación de climatización de un automóvil Download PDF

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Abstract

Dispositivo para regular un circuito de refrigeración para una instalación de climatización de un automóvil, con - un compresor (60) para comprimir un refrigerante, - un evaporador (22) por el que puede fluir aire para evaporar el refrigerante comprimido, - un motor (62) eléctrico para accionar el compresor (60), - un sensor (70) de temperatura para medir la temperatura del aire de enfriamiento que abandona el evaporador (22), - una unidad para determinar un valor (72) teórico para la temperatura del aire de enfriamiento que abandona el evaporador (22) y - una conexión (76) de circuitos eléctricos con un regulador (74) de temperatura de evaporador para regular la temperatura del aire de enfriamiento al valor teórico predeterminado por la unidad (72) de determinación de valor teórico de temperatura de evaporador, - estando dispuesta la conexión (76) de circuitos eléctricos separada de manera espacial de la unidad (72) de determinación de valor teórico de temperatura de evaporador, caracterizado porque - la conexión (76) de circuitos eléctricos está dispuesta en el interior o en un alojamiento del compresor (60) y/o del motor (62) eléctrico.

Description

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DESCRIPCION
Dispositivo para regular un circuito de refrigeracion para una instalacion de climatizacion de un automovil
La invencion se refiere a un dispositivo para regular un circuito de refrigeracion para una instalacion de climatizacion de un automovil, presentando el circuito de refrigeracion un compresor accionado electricamente.
Se conocen dispositivos de este tipo por ejemplo por los documentos EP-A-1 564 049, US-A-6 145 330 y US-A- 2002/194856.
La necesidad de frlo para climatizar un automovil se genera por regla general con ayuda de un circuito de refrigeracion. Para ello, en los aparatos de climatizacion actuales se utilizan circuitos de refrigeracion basados en un proceso de Carnot. En este sentido, un refrigerante comprimido se expande a traves de un elemento de estrangulacion y la fase fluida del refrigerante se evapora en un evaporador. Para la evaporacion se necesita una cantidad de energla que se extrae del entorno. Esto tiene lugar de manera dirigida a traves de la superficie exterior del evaporador. Por consiguiente, puede enfriarse el aire util de climatizacion.
La compresion del refrigerante en un circuito de refrigeracion de este tipo se realiza habitualmente con ayuda de un compresor, que esta acoplado de manera mecanica por medio de un accionamiento por correa con el motor de combustion interna. Desde hace algunos anos, se utilizan los denominados compresores regulados externamente que tienen un volumen de carrera ajustable por razones de eficiencia energetica. Este volumen de carrera se ajusta en funcion de la capacidad de refrigeracion requerida por medio de una valvula. En este sentido, la corriente de valvula se regula entre otras cosas en funcion de la temperatura del aire actual detras del evaporador, concretamente mediante un regulador que esta dispuesto en un aparato de control de climatizacion ubicado en el tablero de instrumentos del vehlculo. Segun las condiciones ambientales y la capacidad de refrigeracion requerida, se ajusta de este modo una corriente de refrigerante adecuada. En vehlculos con climatizacion estacionaria o vehlculos con accionamientos hlbridos o electrico puro es razonable o necesario accionar el compresor de manera independiente. Esto tiene lugar por regla general con ayuda de un motor electrico que se alimenta mediante una baterla. Para ello, en lugar de una corriente de valvula se transmite en la mayorla de los casos una senal equivalente a la velocidad de giro del motor o compresor desde el aparato de control de climatizacion al compresor. Esto puede ser un mensaje de bus o una senal electrica analogica. La regulacion de la temperatura del aire despues del evaporador sigue teniendo lugar en el aparato de control de climatizacion segun el procedimiento conocido.
El objetivo de la invencion es crear un dispositivo para regular un circuito de refrigeracion para una instalacion de climatizacion de un automovil, en el que el compresor se acciona por medio de un motor electrico y en el que se minimiza el gasto en cableado para la regulacion del circuito de refrigeracion.
Para alcanzar este objetivo, con la invencion se propone un dispositivo para regular un circuito de refrigeracion para una instalacion de climatizacion de un automovil, estando el dispositivo dotado de las caracterlsticas de la reivindicacion 1. Configuraciones individuales de la invencion son el objeto de las reivindicaciones dependientes.
Es una caracterlstica esencial de la invencion el enfoque de implementar la electronica para la regulacion de la temperatura del aire despues del evaporador en compresores accionados electricamente mediante una electronica subordinada cerca del compresor. Para que pueda activarse el compresor accionado electricamente, es razonable integrar en el compresor una electronica correspondiente en forma de controladores de rendimiento y de un microcontrolador que regula la velocidad de giro del motor y desarrolla la comunicacion de bus. En este sentido, cuando los sensores del circuito de refrigeracion en forma de sensor de temperatura de evaporador, sensor de presion de refrigerante y dado el caso sensor de temperatura de refrigerante se conectan con esta electronica puede asumirse directamente tambien la regulacion del circuito de refrigeracion por el microcontrolador en el compresor. Ya que el compresor se acciona directamente por medio del motor electrico, se suprime por tanto la adaptacion del volumen de carrera y por consiguiente tambien la valvula necesaria para el funcionamiento eficiente energeticamente del compresor. Mientras que hoy en dla el cable de sensor del sensor de temperatura de evaporador, del sensor de alta presion, que sirve para monitorizar la presion de refrigerante, as! como los cables hacia la valvula de compresor desde el compartimento de motor tienen que tenderse a traves del denominado salpicadero hacia el aparato de control de climatizacion al interior del habitaculo del vehlculo, este cableado serla claramente mas economico segun la invencion y podrla implementarse completamente en el compartimento de motor. De este modo, podrlan desarrollarse la especificacion de valores teoricos y el diagnostico completamente por medio de senales de bus.
Con la invencion se persigue tambien la idea de trasladar el regulador de temperatura de evaporador fuera del aparato de control de climatizacion hacia el compresor o su motor electrico. Ahora, pueden conectarse electricamente todas las magnitudes medidas y componentes necesarios para la regulacion de temperatura de evaporador de un modo facil con el regulador de temperatura de evaporador deslocalizado, no teniendo que conducirse ningun cable adicional desde el aparato de control de climatizacion al compresor o motor electrico, con la
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excepcion de la especificacion de valor teorico de temperatura de evaporador. Esto reduce de manera significativa el gasto de montaje que concierne al cableado.
Normalmente, la unidad de determinacion de valor teorico de temperatura de evaporador esta prevista para disponerla en un aparato de control de climatizacion para ubicarla en el compartimento interior de un automovil como parte de un regulador de temperatura de compartimento interior.
Ademas, el dispositivo segun la invencion puede presentar ventajosamente un sensor de presion para medir la presion del refrigerante comprimido y un regulador de presion de refrigerante para regular la presion de refrigerante a un valor teorico, estando conectado el sensor de presion con la conexion de circuitos electricos y presentando la conexion de circuitos electricos el regulador de presion de refrigerante.
Puede estar previsto ademas un sensor de temperatura adicional para monitorizar la temperatura de refrigerante, estando conectado el sensor de temperatura adicional con la conexion de circuitos electricos y presentando esta una unidad de monitorizacion para monitorizar la temperatura de refrigerante.
La invencion se personifica ademas tambien en un automovil que esta dotado de
- un compartimento de motor y un compartimento interior que estan separados entre si mediante una pared, y
- un dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores,
- estando dispuesto el compresor con motor electrico y conexion de circuitos electricos en el compartimento de motor, y el indicador de valor teorico para la temperatura de evaporador en el compartimento interior.
La invencion se explicara a continuation mas detalladamente con referencia al dibujo, que muestra esquematicamente una instalacion de climatizacion de un automovil.
Segun el dibujo, una instalacion 10 de climatizacion para un automovil 12 presenta un ventilador 14 que en funcion de la position de una trampilla 16 de aire fresco/aire de circulation aspira aire fresco de un canal 18 de aspiration de aire fresco o aire de circulacion de un canal 21 de aire de circulacion que finaliza en el compartimento 20 interior. Teniendo en cuenta el sentido de corriente, detras del ventilador 14 se encuentra un dispositivo de enfriamiento que presenta un evaporador 22 para enfriar el aire de aspiracion, que forma parte de un circuito de refrigeration, en el que se entrara mas en detalle mas abajo.
Detras del evaporador 22 esta dispuesto un dispositivo 24 calefactor (en este ejemplo controlado en el lado de aire). El aire enfriado fluye sin interruption en funcion de la posicion de una trampilla 26 de mezcla que forma el modulador del dispositivo 24 calefactor a traves de uno de dos canales 28, 30 conectados en paralelo entre si del dispositivo 24 calefactor. En vehlculos con motores de combustion interna o accionamientos hlbridos, uno de estos dos canales (en el ejemplo de realization el canal 30) presenta un intercambiador 32 de calor por el que fluye sin interrupcion una parte del agua de enfriamiento del motor para calentar el aire enfriado anteriormente. En vehlculos electricos, el calentamiento es dado el caso electrico o se suprime dado el caso la trampilla de mezcla. Detras del intercambiador 32 de calor los dos canales 28, 30 estan guiados de nuevo juntos. En el sentido de corriente detras de la trampilla 26 de mezcla sigue un dispositivo 34 de distribution de aire, que presenta dos trampillas 36, 38 para dejar entrar el aire de manera opcional por medio de la abertura 40 de aire para el cuerpo, las aberturas 42 de desempanado y/o las aberturas 44 de aire para los pies en el compartimento 20 interior.
El control de toda la instalacion 10 de climatizacion se produce de modo que se alcanza y se mantiene una temperatura teorica predeterminable para el compartimento 20 interior. Con este fin, la instalacion 10 de climatizacion presenta un detector 46 de temperatura de compartimento interno que mide el valor real de la temperatura de compartimento interior y esta ubicado por ejemplo en el aparato 48 de control. El aparato 48 de control dispone entre otras cosas de un dispositivo 50 de ajuste para especificar manualmente el valor teorico para la temperatura de compartimento interno.
Ademas, la instalacion 10 de climatizacion presenta un gran numero de sensores no descritos mas detalladamente en el presente documento para por ejemplo la temperatura exterior, la temperatura de agua de enfriamiento, la concentration de productos contaminantes en el aire fresco, etc. Todos estos sensores estan conectados con una unidad 56 de control central que presenta al menos un regulador de temperatura de expulsion y en particular un regulador de temperatura de compartimento interior con una regulation secundaria de temperatura de expulsion y por su parte esta conectada con los moduladores para el dispositivo de enfriamiento, el dispositivo 24 calefactor, el ventilador 14 as! como las trampillas 16, 26, 36, 38.
Como ya se ha mencionado anteriormente, el evaporador 22 forma parte de un circuito 58 de refrigeracion tal como esta dibujado esquematicamente en el dibujo. El circuito 58 de refrigeracion comprende ademas un compresor 60
que se acciona por medio de un motor 62 electrico. En el compresor 60 se comprime un refrigerante cuya presion se
mide mediante un sensor 64 de presion de refrigerante. Tras el paso de un condensador 66 (enfriador para enfriar el
refrigerante comprimido) y de una valvula 68 de expansion el refrigerante entonces expandido alcanza el evaporador 22, en el que se evapora del entorno con la retirada de energla. Tras ello, el refrigerante expandido y evaporado o 5 parcialmente evaporado alcanza de nuevo el compresor 60.
Como ya se ha mencionado igualmente con anterioridad, el circuito 58 de refrigeracion esta regulado,
concretamente con respecto a la temperatura de evaporador, es decir la temperatura en la salida de aire del
evaporador 22 como circuito de regulacion secundario a la regulacion de temperatura de compartimento interior. La temperatura de evaporador, de manera mas precisa la temperatura del aire (enfriado) que abandona el evaporador, 10 se registra por medio de un sensor 70 de temperatura de evaporador. El valor teorico para la regulacion de temperatura de evaporador se determina previamente por el regulador de temperatura de compartimento interior ubicado en el aparato 48 de control de climatizacion y se calcula entre otras cosas a partir de la demanda de capacidad de refrigeracion, conteniendo el regulador de temperatura de compartimento interno una unidad 72 para determinar el valor teorico de temperatura de evaporador, tal como se indica en el dibujo como parte del regulador 15 de temperatura de compartimento interior en la unidad 56 de control. Los valores teoricos y reales de la temperatura de evaporador se suministran como valor de diferencia a un regulador 74 de temperatura de evaporador que controla el motor 62 electrico y en particular la velocidad de giro del motor 62 electrico y por consiguiente el compresor 60.
Tal como se indica mediante el dibujo esquematizado, la unidad 56 de control con regulacion de temperatura de 20 compartimento interior se encuentra en el aparato 48 de control de climatizacion, es decir por ejemplo en el compartimento 20 interior del automovil 12, mientras que el regulador 74 de temperatura de evaporador se encuentra como conexion 76 de circuitos electricos en el compartimento 77 de motor, concretamente en particular dentro de o en el alojamiento del compresor 60 o del motor 62 electrico. Mientras que, en el caso de ubicar el regulador 74 de temperatura de evaporador en el aparato 48 de control, todos los cables que conducen a los 25 componentes necesarios para la temperatura de evaporador tienen que conducirse desde el compartimento de motor a traves del denominado salpicadero 78 al interior del compartimento 20 interior hacia el aparato 48 de control de climatizacion, segun el concepto segun la invencion unicamente es necesario un unico cable 80 de conexion que va a conducirse a traves del salpicadero 78 entre el aparato 48 de control de climatizacion y el regulador 74 de temperatura de evaporador trasladado en el compartimento 77 de motor. En el caso de esta conexion electrica entre 30 el aparato 48 de control de climatizacion y la conexion 76 de circuitos electricos del regulador 74 de temperatura de evaporador puede tratarse en particular de un cable de bus, que por regla general ya esta tendido y por consiguiente previsto para otros fines en el automovil 12. Por tanto, se muestra que mediante el enfoque segun la invencion puede reducirse el cableado entre el compartimento 77 de motor y el compartimento 20 interior del automovil 12.
Lista de numeros de referencia
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10 instalacion de climatizacion
12 automovil
14 ventilador
16 trampilla de aire fresco/aire de circulacion
18 canal de aspiracion de aire fresco
40
20 compartimento interior
21 canal de aire de circulacion
22 evaporador
24 dispositivo calefactor
26 trampilla de mezcla
45
28 canal
30 canal
32 intercambiador de calor
5
10
15
20
34 dispositivo de distribution de aire
36 trampilla de distribucion de aire
38 trampilla de distri bucion de aire
40 abertura de aire para el cuerpo
42 aberturas de desempanado
44 aberturas de aire para los pies
46 detector de temperatura de compartimento interior
48 aparato de control de climatizacion
50 dispositivo de ajuste
56 unidad de control
58 circuito de refrigeration
60 compresor
62 motor electrico
64 sensor de presion de refrigerante
66 condensador
68 valvula de expansion
70 sensor de temperatura de evaporador
72 unidad de determination de valor teorico de temperatura de evaporador 74 regulador de temperatura de evaporador
76 conexion de circuitos
77 compartimento de motor
78 salpicadero
80 cable de conexion

Claims (6)

  1. 5
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    15
    20
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    40
    REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo para regular un circuito de refrigeracion para una instalacion de climatizacion de un automovil, con
    - un compresor (60) para comprimir un refrigerante,
    - un evaporador (22) por el que puede fluir aire para evaporar el refrigerante comprimido,
    - un motor (62) electrico para accionar el compresor (60),
    - un sensor (70) de temperatura para medir la temperatura del aire de enfriamiento que abandona el evaporador (22),
    - una unidad para determinar un valor (72) teorico para la temperatura del aire de enfriamiento que abandona el evaporador (22) y
    - una conexion (76) de circuitos electricos con un regulador (74) de temperatura de evaporador para regular la temperatura del aire de enfriamiento al valor teorico predeterminado por la unidad (72) de determinacion de valor teorico de temperatura de evaporador,
    - estando dispuesta la conexion (76) de circuitos electricos separada de manera espacial de la unidad (72) de determinacion de valor teorico de temperatura de evaporador,
    caracterizado porque
    - la conexion (76) de circuitos electricos esta dispuesta en el interior o en un alojamiento del compresor (60) y/o del motor (62) electrico.
  2. 2. Dispositivo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque para determinar un valor teorico para la temperatura para el aire de enfriamiento que abandona el evaporador (22) esta prevista la unidad (72) de determinacion de valor teorico de temperatura de evaporador para disponerla en un aparato (48) de control de climatizacion para ubicarla en el compartimento (20) interior de un automovil como parte de un regulador de temperatura de compartimento interior.
  3. 3. Dispositivo segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por un sensor (64) de presion para medir la presion del refrigerante comprimido y un regulador de presion de refrigerante para regular la presion de refrigerante a un valor teorico, estando conectado el sensor (64) de presion con la conexion (76) de circuitos electricos y presentando la conexion de circuitos electricos el regulador de presion de refrigerante.
  4. 4. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por un sensor de temperatura adicional para monitorizar la temperatura de refrigerante, estando conectado el sensor de temperatura adicional con la conexion (76) electrica y presentando esta una unidad de monitorizacion para monitorizar la temperatura de refrigerante.
  5. 5. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la unidad (72) de determinacion de valor teorico de temperatura de evaporador para determinar un valor teorico para la temperatura para el aire de enfriamiento que abandona el evaporador (22) esta acoplada por medio de un cable (80) de bus con el regulador (74) de temperatura de evaporador.
  6. 6. Automovil con
    - un compartimento (77) de motor y un compartimento (20) interior que estan separados entre si mediante una pared (78), y
    - un dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores,
    - estando dispuesto el compresor (60) con motor (62) electrico y conexion (76) de circuitos electricos en el compartimento de motor y la unidad (72) de determinacion de valor teorico de temperatura de evaporador para la temperatura de evaporador en el compartimento (20) interior.
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