BR102013014645A2 - motor de combustão interna supercomprimido e método para operação - Google Patents

Abstract

“motor de combust/10 interna supercomprimido e metodo para operacao" a invencao refere-se a um motor de combustao interna supercomprimido (1) que tem pelo menos uma cabeca de cilindro com pelo menos um cilindro (2), em que cada cilindro (2) tem pelo menos uma abertura de saida que é unida por uma linha de escape para descarga dos gases de escape através de um sistema de descarga de gases de escape (4), e cada cilindro (2) tem pelo menos uma abertura de entrada que é unida por uma linha de admissao para fornecimento de ar carregado através de um sistema de admissao (3), em que no sistema de admissao (3) é fornecido pelo menos um compressor (5a) para compressao do ar carregado e um refrigerador de ar carregado (6) para refrigeracao do ar carregado, em que o refrigerador de ar carregado (6) é um primeiro evaporador de refrigerante (8) através do qual um refrigerante e o ar carregado podem fluir e que, por meio da evaporacao pelo menos parcial do refrigerante, resfria o ar carregado antes que o mesmo entre no pelo menos um compressor (5a).

Description

“MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA SUPERCOMPRIMIDO E MÉTODO PARA OPERAÇÃO” Campo da Invenção A invenção refere-se a um motor de combustão interna supercomprimido que tem pelo menos uma cabeça de cilindro com pelo menos um cilindro, em que - cada cilindro tem pelo menos uma abertura de saída a qual é unida por uma linha de escape para descarregar os gases de escape através de um sistema de descarga de gases de escape, e - cada cilindro tem pelo menos uma abertura de entrada a qual é unida por uma linha de admissão para o fornecimento ar carregado através de um sistema de admissão, no qual é fornecido pelo menos um compressor para comprimir o ár carregado e um refrigerador de ar carregado para o resfriamento do ar carregado. A invenção também se refere a um método para a operação de um motor de combustão interno do dito tipo.

Antecedentes da Invenção Os motores de combustão interna têm pelo menos uma cabeça de cilindro e um bloco de cilindro que são conectados um ao outro para formar os cilindros individuais, ou seja, as câmaras de combustão. A cabeça de cilindro normalmente serve para acomodar as válvulas de controle da troca de carga, em que cada cilindro tem pelo menos uma abertura de saída ou linha de escape para a descarga dos gases de escape através de um sistema de descarga de gases de escape e tem pelo menos uma abertura de entrada ou linha de admissão para o fornecimento de ar carregado através de um sistema de admissão. No lado da admissão de um motor de combustão interno, um refrigerador de ar carregado é comumente disposto no sistema de admissão, em que o refrigerador de ar carregado reduz a temperatura do ar carregado e assim aumenta a densidade do mesmo ou da carga fresca de cilindro. Dessa maneira, o refrigerador contribui para aumentar a carga da câmara de combustão. Os motores de combustão interna supercomprimido normalmente são equipados com um refrigerador de ar carregado, em que a disposição do resfriamento do ar carregado basicamente também pode ser fornecido no caso de motores aspirados naturalmente. O resfriamento do ar carregado por meio de um refrigerador de ar carregado serve principalmente para aumentar a potência do motor de combustão interna. O ar exigido para o processo de combustão é comprimido por causa do resfriamento, como resultado do qual uma massa maior de ar pode ser fornecida a cada cilindro por ciclo de funcionamento. Dessa maneira, a massa do combustível e, portanto, a pressão média pode ser aumentada.

Além disso, uma redução da temperatura da carga fresca do cilindro por meio do resfriamento do ar carregado resulta em uma carga térmica reduzida do motor de combustão interna e em uma concentração menor de óxidos de nitrogênio (NOx) nos gases de escape, ou seja, em emissões reduzidas de óxido de nitrogênio.

Além disso, no caso de um motor de combustão interna de ignição aplicada supercomprimido, a autoignição pode ocorrer na mistura ar-combustível antes da ignição aplicada ser iniciada Os eventos detonantes estão associados aos gradientes de alta pressão e geração de barulho intenso, e são relevantes em relação ao componente de força do motor de combustão interna. A combustão detonante pode também ser neutralizada através da redução da temperatura do ar carregado, de modo que é possível se apropriado dispensar com medidas convencionais para evitar detonação, como a mudança do tempo de ignição na direção antecipada. As desvantagens associadas à mudança do tempo de ignição, em particular um dano consequente na eficiência, são eliminadas.

No estado da técnica, para limitar a carga térmica do motor de combustão interna ou evitar sobrecarga térmica de componentes individuais do motor de combustão interna ou então para reduzir a temperatura da carga fresca do cilindro, um aperfeiçoamento (λ < 1) é comumente realizado por meio do qual tanto as temperaturas na câmara de combustão quanto às temperaturas dos gases de escape podem ser reduzidas. Aqui, é injetada uma quantidade de combustível maior do que pode ser de fato queimado com a quantidade de ar fornecida, com o excesso de combustível igualmente sendo aquecido e evaporado, de modo que a temperatura da carga fresca de cilindro cai como consequência do resfriamento interno. A dita abordagem é, no entanto, altamente desvantajosa nos aspectos relacionados à energia, em particular em relação ao consumo de combustível do motor de combustão interna e em relação a emissões de poluentes.

Um motor de combustão interna geralmente reage de forma extremamente sensível a mudanças em condições limite relacionadas à operação do refrigerador de ar carregado. Até mesmo mudanças relativamente pequenas na temperatura e/ou na massa do fluxo de ar conduzido através do refrigerador de ar carregado podem resultar em oscilações relativamente grandes na potência de saída, ou seja, no torque de saída, do motor de combustão interna. Esses efeitos são particularmente acentuados no caso de motores de combustão interna supercomprimidos, de acordo com o estado da técnica, em que o ar carregado, que já foi comprimido no compressor, é resfriado, ou seja, o refrigerador de ar carregado é disposto a jusante do compressor no sistema de admissão. O resfriamento de ar carregado apresenta problemas em particular no caso de temperatura externa alta, ou seja, em países relativamente quentes como Arábia Saudita, em que a temperatura ambiente e, portanto, a temperatura do ar carregado introduzido não raro excede 40°C ou 50°C. Os refrigeradores convencionais de ar carregado usados no estado da técnica são refrigeradores de ar carregado operados por resfriador ou resfriados por ar. No último caso, a água dotada de aditivos é normalmente usada como resfriador. O resfriador extrai calor do ar carregado. Para esse propósito, uma - preferencialmente considerável - diferença de temperatura entre o resfriador e o ar carregado é exigida, em que a temperatura do ar carregado diminui e a temperatura do resfriador simultaneamente aumenta. Sucessivamente, o resfriador o qual é comumente usado tem o calor extraído do mesmo por convecção em um radiador que serve como um permutador de calor, em que, para o resfriamento, um fluxo de ar é usado o qual é gerado por meio de ventiladores e ajuda o fluxo de ar resultante do vento relativo.

Em princípio, a temperatura do ar carregado não pode ser reduzida a temperaturas abaixo da temperatura de resfriador. Em relação a isso, é o caso, em particular, em que as temperaturas abaixo da temperatura ambiente não podem ser realizadas. A temperatura do ar carregado resfriado é normalmente maior que a temperatura ambiente. O fato de que o ar carregado é primeiramente comprimido e resfriado somente após a compressão geralmente causa problemas. Isso acontece porque, como consequência da compressão, o ar carregado pode alcançar temperaturas, ou seja, pode apresentar temperaturas na saída do compressor, que podem ser consideradas como críticas, em particular em relação à carga térmica dos componentes e conjuntos fornecidos a jusante no sistema de admissão. A temperatura do ar carregado na saída do compressor é significantemente temperatura na entrada do compressor.

No caso de temperaturas externas altas, pode, portanto, ser necessário limitar ou reduzir a pressão da carga de modo que a temperatura do ar carregado comprimido na saída do compressor não exceda uma temperatura admissível máxima pré-definível, por exemplo, 160°C. Isso resulta em uma potência de saída reduzida. Isso leva a um torque de saída reduzido e a uma velocidade máxima reduzida, e consequentemente a efeitos indesejáveis.

Descrição da Invenção Mediante os antecedentes estabelecidos acima, é um objetivo da presente invenção fornecer um motor de combustão interna supercomprimido, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1, o qual é otimizado em relação à disposição de refrigeração de ar carregado É um subobjetivo adicional, da presente invenção, especificar um método para a operação de um motor de combustão interna do dito tipo. O primeiro subobjetivo é alcançado por meio de um motor de combustão interna supercomprimido que tem pelo menos uma cabeça de cilindro com pelo menos um cilindro, em que - cada cilindro tem pelo menos uma abertura de saída a qual é unida por uma linha de escape para a descarga de gases de escape através de um sistema de descarga de gases de escape, e - cada cilindro tem pelo menos uma abertura de entrada a qual é unida por uma linha de admissão para o fornecimento de ar carregado através de um sistema de admissão, em que no sistema de admissão é fornecido pelo menos um compressor para a compressão do ar carregado e um refrigerador de ar carregado para o resfriamento do ar carregado, em que - o refrigerador de ar carregado é um primeiro evaporador de refrigerante através do qual um refrigerante e o ar carregado podem fluir e que, por meio da evaporação pelo menos parcial do refrigerante, resfria o ar carregado antes do mesmo entrar no pelo menos um compressor.

De acordo com a invenção, em contraste com o estado da técnica, é feito o uso de um refrigerador de ar carregado operado por refrigerante, especificamente um evaporador de refrigerante, por meio do qual a temperatura do ar carregado pode ser diminuída consideravelmente mais. A temperatura do fluxo de ar fornecida ao compressor é reduzida à medida que o mesmo flui através do evaporador, em que um refrigerante que flui através do interior do evaporador extrai o calor do fluxo de ar e, ao extrair, evapora. Tais evaporadores de refrigerante já são usados em sistemas de ar condicionado os quais normalmente operam com base no processo de vapor frio e os quais extraem calor do fluxo de ar fornecido ao compartimento de passageiros.

Em contraste com um permutador de calor operado por resfriador, um evaporador de refrigerante torna possível de a temperatura do ar carregado ser reduzida a temperaturas abaixo da temperatura ambiente. O problema inerente em uma disposição de refrigeração de ar carregado convencional, o qual a temperatura do ar carregado não pode ser reduzida abaixo da -possivelmente alta - temperatura externa ou o qual a pressão de carga deve ser limitada ou reduzida no caso de temperaturas externas altas, é eliminado.

Em relação a isso, o motor de combustão interna, de acordo com a invenção, também tem vantagens consideráveis sobre as realizações em que o refrigerador de ar carregado é adequadamente disposto a montante do compressor, mas um refrigerador de ar carregado operado por resfriador é usado. O primeiro objetivo no qual a invenção se baseia é alcançada por meio do motor de combustão interna, de acordo com a invenção, ou seja, um motor de combustão interna, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1 é fornecido o qual é otimizado em relação à disposição de refrigeração de ar carregado.

Além do evaporador de refrigerante fornecido, de acordo com a invenção com o propósito de resfriamento do ar carregado, um refrigerador de ar carregado operado por resfriador ou resfriado por ar pode ser fornecido a montante ou a jusante do evaporador de refrigerante, de acordo com a invenção de modo a reduzir a quantidade de calor a ser dissipado no evaporador de refrigerante.

As realizações vantajosas adicionais do motor de combustão interna serão discutidas em conjunto com as reivindicações dependentes.

As realizações do motor de combustão interna são vantajosas em que o refrigerador de ar carregado, ou seja, o primeiro evaporador de refrigerante é disposto a montante do pelo menos um compressor.

No presente caso, o refrigerador de ar carregado é disposto a montante do compressor, de modo que o ar carregado é resfriado antes mesmo da compressão. A temperatura do ar carregado na entrada do compressor é, desse modo, reduzida. Já que - como já foi estabelecido - a temperatura do ar carregado na saída do compressor é significativamente dependente da temperatura de entrada, é possível, por meio da dita disposição do refrigerador de ar carregado, influenciar a temperatura de saída. Em contraste, essa possibilidade não existe no caso de uma disposição do refrigerador a jusante do compressor. Em relação a isso, no presente caso, o processo de compressão é limitado a uma extensão consideravelmente menor, porque uma temperatura de entrada consideravelmente mais baixa é usada como um ponto de partida.

Contudo, as realizações do motor de combustão interna podem também ser vantajosas em que o refrigerador de ar carregado, ou seja, o primeiro evaporador de refrigerante é disposto a jusante do pelo menos um compressor. Isso acontece porque o ar carregado comprimido está a uma temperatura significativamente maior que o ar carregado a montante do compressor, como resultado do qual a diferença de temperatura, que é significante para a transferência de calor entre o ar carregado e o refrigerante ou o fluido de resfriamento, ou seja, o ar ou o resfriador é maior, e uma quantidade maior de calor pode ser dissipada.

Além do evaporador de refrigerante fornecido com o propósito de resfriamento do ar carregado, um refrigerador de ar carregado operado por resfriador ou resfriado por ar pode ser fornecido, preferencialmente a montante do evaporador de refrigerante, de acordo com a invenção.

As realizações do motor de combustão interna são vantajosas em que o pelo menos um compressor é um supercompressor mecânico.

As realizações do motor de combustão interna também são vantajosas em que o pelo menos um compressor é o compressor de um turbocompressor de gases de escape, a turbina do qual é disposta no sistema de descarga de gases de escape.

Em um turbocompressor de gases de escape, o compressor e a turbina são dispostos no mesmo eixo. O fluxo quente de gases de escape é fornecido à turbina e se expande na turbina com uma liberação de energia, como resultado do qual o eixo é ajustado em rotação. A energia fornecida pelo fluxo de gases de escape à turbina e finalmente ao eixo é usada para impulsionar o compressor o qual é igualmente disposto no eixo. O compressor entrega e comprime o ar carregado fornecido ao mesmo, como resultado do qual a superalimentação dos cilindros é obtida.

Em contraste com um supercompressor mecânico, um turbocompressor de gases de escape não tem conexão mecânica com o motor de combustão interna com o propósito de transmitir potência. Enquanto um supercompressor mecânico retira a energia exigida para impulsionar o mesmo inteiramente do motor de combustão interna, o turbocompressor de gases de escape utiliza a energia dos gases de escape dos gases quentes de escape.

Problemas são comumente encontrados na configuração do turbocompressor de gases de escape, em que se procura basicamente obter um aumento notável no desempenho em todo o âmbito do regime de motor. De acordo com o estado da técnica, uma forte queda de torque é comumente observada em caso de certa velocidade de rotação sendo distorcida. A característica de torque de um motor de combustão interna supercomprimido pode ser aperfeiçoada através de várias medidas, por exemplo, devido a uma multiplicidade de supercompressores - turbocompressores de gases de escape e/ou supercompressores mecânicos - sendo fornecido em uma disposição paralela e/ou em sequência.

As realizações do motor de combustão interna são vantajosas em que um compressor, um condensador e uma válvula de expansão são fornecidos a jusante do primeiro evaporador de refrigerante de modo a formar um circuito de refrigerante. O refrigerante, o qual é pelo menos parcialmente evaporado no refrigerador de ar carregado, é comprimido por meio do compressor a um nível de pressão maior no qual o mesmo pode subsequentemente liberar o calor no ar ambiente do condensador. Antes de o refrigerante liquefeito reentrar no evaporador para formar um circuito de refrigerante, o refrigerante preferencialmente passa por um acumulador e uma válvula de expansão para diminuir o nível da pressão.

As realizações do motor de combustão interna também são, portanto, vantajosas em que, no circuito de refrigerante, é fornecido um acumulador que é disposto a jusante do condensador.

No caso de motores de combustão interna supercomprimidos que são usados para impulsionar veículos motorizados com um sistema de ar condicionado, as realizações são vantajosas em que no circuito de refrigerante é fornecido um segundo evaporador de refrigerante através do qual o refrigerante e o ar ambiente podem fluir e que, por meio da evaporação pelo menos parcial do refrigerante, resfria o ar ambiente antes do mesmo entrar em um compartimento de passageiro.

Em particular para países relativamente quentes para os quais o motor de combustão interna, de acordo com a invenção, é particularmente adequado, os veículos são geralmente equipados com sistemas de ar condicionado com a finalidade de poder resfriar o compartimento de passageiro a temperaturas aceitáveis mesmo no caso de temperaturas externas altas. É útil aqui, para o sistema de ar condicionado e a disposição de resfriamento do ar carregado ser combinados da forma descrita acima, especificamente de tal modo que ambos os circuitos compartilham, ou seja, juntamente utilizam certos componentes do processo de vapor frio com a finalidade de diminuir os custos e reduzir a necessidade de espaço no quadro do motor. Pode ser, por exemplo, suficiente fornecer somente um compressor, um condensador, uma válvula de expansão e/ou um acumulador.

Em relação a isso, as realizações podem ser vantajosas em que o segundo evaporador de refrigerante é disposto em paralelo com o primeiro evaporador de refrigerante.

Aqui, as realizações são vantajosas em que O segundo evaporador de refrigerante é disposto em uma linha que se ramifica a partir do circuito de refrigerante a montante do primeiro evaporador de refrigerante e que emite para o circuito de refrigerante novamente a jusante do primeiro evaporador de refrigerante. A disposição paralela dos dois evaporadores de refrigerante torna possível, com o auxílio de um ou mais elementos de controle, desativar e ativar o primeiro evaporador de refrigerante e/ou o segundo evaporador de refrigerante, e controlar o refrigerante que flui através dos evaporadores de refrigerante.

Com cargas altas, como surge, por exemplo, durante processos de aceleração e direção ascendente, o primeiro evaporador de refrigerante que serve como um refrigerador de ar carregado deve dissipar, ou seja, extrair do ar carregado, quantidades relativamente altas de calor, que podería ser uma razão para desativar o segundo evaporador de refrigerante ou conduzir a maior parte do refrigerante através do primeiro evaporador de refrigerante, ou seja, do refrigerador de ar carregado.

Em contraste, no caso de temperaturas externas altas, o evaporador de refrigerante do sistema de ar condicionado deve extrair quantidades maiores de calor do ar ambiente que flui no compartimento de passageiro. Isso justificaria a desativação do refrigerador de ar carregado ou a redução da potência de resfriamento do refrigerador de ar carregado através da introdução de um fluxo menor de refrigerante.

Pelas razões estabelecidas acima, as realizações do motor de combustão interna também são, portanto, vantajosas em que pelo menos um elemento de controle é fornecido por meio do qual o refrigerante que flui através do primeiro evaporador de refrigerante e/ou através do segundo evaporador de refrigerante pode ser ajustado e/ou atribuído.

Aqui, o pelo menos um elemento de controle pode ser disposto na linha que funciona como um desvio ou em algum outro local no circuito de refrigerante, a jusante, mas preferivelmente a montante, do primeiro e/ou segundo evaporador de refrigerante. O pelo menos um elemento atuador é preferencialmente continuamente ajustável com a finalidade de poder dosar precisamente, ou seja, set, os fluxos de refrigerante. O dimensionamento dos fluxos de refrigerante pode ser realizado de uma maneira específica ao ponto de operação, por exemplo, em relação à pressão de carga exigida. O controlador do elemento de controle pode levar em consideração a carga T, o regime de motor n, no caso de um motor de combustão interna resfriado por líquido, a temperatura do resfriador, a temperatura do óleo e/ou similares, mas em particular a temperatura externa, a temperatura de entrada do compressor, a temperatura de saída do compressor e/ou a temperatura no compartimento de passageiro.

As realizações podem também ser vantajosas em que o pelo menos um elemento de controle é transferível de uma maneira com dois estágios ou com múltiplos estágios. O pelo menos um elemento de controle pode ser eletricamente, hidraulicamente, pneumaticamente, mecanicamente ou magneticamente controlável, preferencialmente por meio de um controlador de motor.

Se um condensador é fornecido no circuito de refrigerante, as realizações do motor de combustão interna são vantajosas em que o condensador é equipado com um rotor de ventilador.

Para fornecer um fluxo de massa de ar adequadamente alto ao condensador do circuito de refrigerante mesmo em repouso, ou seja, quando o veículo motorizado está parado, ou a uma velocidade baixa, é vantajoso para um motor de ventilador de alta potência ser dotado de drives, e sets em rotação, um rotor de ventilador. O motor do ventilador é preferencialmente operado eletricamente e ajuda a transferência de calor por convecção em basicamente todos os pontos operantes. Um ventilador do dito tipo é particularmente vantajoso no caso de temperaturas externas altas, quando grandes quantidades de calor devem ser extraídas do refrigerante.

Com exceção do refrigerador de ar carregado, motores de combustão interna, em particular motores de combustão interna supercomprimidos que são altamente carregados de modo particularmente térmico, geralmente têm permutadores de calor adicionais, em particular dispositivos de resfriamento. O calor liberado durante a combustão pelo exotérmico, a conversão química do combustível é dissipado parcialmente na cabeça de cilindro e no bloco de cilindro através das paredes que delimitam a câmara de combustão e parcialmente nos componentes adjacentes e no ambiente através do fluxo de gases de escape. Para manter a carga térmica do motor dentro dos limites, uma parte do fluxo de calor introduzida na cabeça do cilindro ou bloco deve ser extraído da cabeça de cilindro ou bloco novamente.

Por conta da maior capacidade de calor dos líquidos em relação ao ar, é possível para quantidades significativamente maiores de calor ser dissipadas por meio de resfriamento do tipo com líquido do que é possível com resfriamento do tipo com ar. A formação de um sistema de resfriamento do tipo com líquido exige que o motor de combustão interna ou a cabeça de cilindro seja dotado de uma camisa de resfriador, ou seja, a disposição dos tubos do resfriador que conduzem o resfriador através da cabeça de cilindro, que exige uma estrutura complexa de construção da cabeça de cilindro. Aqui, a cabeça de cilindro altamente carregada mecânica e termicamente é primeiramente enfraquecida em termos da sua força como resultado do abastecimento dos tubos do resfriador. Segundo, o calor não precisa ser conduzido primeiro à superfície da cabeça de cilindro para ser dissipado, como é o caso com a disposição de resfriamento de ar. O calor é dissipado no resfriador, geralmente água dotada de aditivos, já no interior da cabeça de cilindro. Aqui, o resfriador é alimentado por meio de uma bomba disposta no circuito de resfriamento, de modo que o dito resfriador circula na camisa de resfriador. O calor dissipado no resfriador é descarregado do interior da cabeça de cilindro dessa maneira, e é extraído do resfriador novamente em um permutador de calor. O que já foi estabelecido para a cabeça de cilindro igualmente se aplica ao bloco de cilindro.

No caso de motores de combustão interna resfriados por líquido, as realizações são vantajosas em que a pelo menos uma cabeça de cilindro e/ou o bloco de cilindro que pode ser conectado a pelo menos uma cabeça de cilindro é equipado com pelo menos uma camisa de resfriador, e uma bomba para entregar o resfriador e um permutador de calor são fornecidos de modo a formar um circuito de resfriador.

Aqui, as realizações do motor de combustão interna resfriado por líquido são vantajosas em que, no circuito de refrigerante é fornecido um evaporador de refrigerante adicional através do qual o refrigerante e o resfriador podem fluir e que, por meio da evaporação pelo menos parcial do refrigerante, extrai calor do resfriador.

Permutadores de calor adicionais podem ser fornecidos, por exemplo, um refrigerador de óleo de transmissão, um refrigerador de óleo, um refrigerador de EGR ou um refrigerador para o resfriamento do óleo hidráulico.

Motores de combustão interna estão cada vez mais sendo equipados com uma disposição de recirculação de gases de escape (EGR). A recirculação de gases de escape, ou seja, a recirculação de gases de combustão do lado dos gases de escape para o lado de admissão do motor de combustão interna é considerado ser útil para alcançar o propósito de aderir a valores limite futuros para emissões de óxido de nitrogênio. Para obter uma redução considerável nas emissões de óxido de nitrogênio, altas taxas de recirculação de gases de escape são exigidas que podem ser na ordem de magnitude de xegr ~ 50% a 70%. Para poder realizar tais taxas altas de recirculação, para o resfriamento dos gases de escape ser recirculada, ou seja, a compressão dos gases de escape através do resfriamento é imperativamente necessária. O segundo subobjetivo no qual a invenção baseia-se, especificamente aquele de especificar um método para a operação de um motor de combustão interna de um tipo especificado acima, é alcançada por meio de um método em que o ar carregado é resfriado no primeiro evaporador de refrigerante pelo menos por evaporação parcial do refrigerante. O que já foi estabelecido, em relação ao motor de combustão interna, de acordo com a invenção também se aplica ao método, de acordo com a invenção, para qual a referência motivo é geralmente feita nesta associação com as afirmações feitas acima.

As realizações do método são vantajosas em que o ar carregado é resfriado no primeiro evaporador de refrigerante antes do mesmo entrar no pelo menos um compressor.

As realizações do método são vantajosas em que o ar carregado é resfriado no primeiro evaporador de refrigerante após o mesmo sair do pelo menos um compressor.

As realizações do método são vantajosas em que o fluxo de refrigerante através do primeiro evaporador de refrigerante é controlado como uma função da temperatura TcompresSor,saída do ar carregado na saída do pelo menos um compressor.

As realizações do método são igualmente vantajosas em que o fluxo de refrigerante através do primeiro evaporador de refrigerante é controlado como uma função da temperatura T compressor,entrada do ar carregado na entrada do pelo menos um compressor.

Os métodos variantes são vantajosos em que o calor é extraído do refrigerante no condensador com o uso de ar ambiente.

Breve Descrição do Desenho A invenção será descrita mais detalhadamente abaixo com base em uma realização exemplificativa, de acordo com a Figura 1. Na figura: A Figura 1 esquematicamente mostra uma primeira realização do motor de combustão interna.

Descrição de Realizações da Invenção A Figura 1 esquematicamente mostra uma primeira realização do motor de combustão interna 1. O dito motor de combustão interna é um motor em linha de três cilindros 1 em que os três cilindros 2 são dispostos ao longo de um eixo geométrico longitudinal da cabeça do cilindro, ou seja, em uma linha. O ar carregado é fornecido aos cilindros 2 através de um sistema de admissão 3, em que os gases de escape são descarregados dos cilindros 2 através de um sistema de descarga de gases de escape 4.

Para a superalimentação, o motor de combustão interna 1 é equipado com um turbocompressor de gases de escape 5. O compressor 5a do turbocompressor de gases de escape 5 é disposto no sistema de admissão 3 e a turbina associada 5b é disposta no sistema de descarga de gases de escape 4. O ar carregado fornecido ao motor de combustão interna 1 é comprimido no compressor 5a, para qual o propósito da entalpia do fluxo de gases de escape é utilizado na turbina 5b.

Para resfriar o ar carregado, um refrigerador de ar carregado 6 é disposto a montante do compressor 5a no sistema de admissão 3. O refrigerador de ar carregado 6 é realizado por um evaporador de refrigerante 8 através do qual um refrigerante e o ar carregado flui e o qual, pelo menos por evaporação parcial do refrigerante, resfria o ar carregado antes do mesmo entrar no compressor 5a. 0 evaporador 8 é parte de um circuito de refrigerante 7, em que, a jusante do evaporador 8, o refrigerante flui através de um compressor 9, um condensador 11 e, antes de entrar no evaporador 8 novamente, uma válvula de expansão 10. Para melhorar a dissipação do calor, o condensador 11 é equipado com um ventilador 11a. Símbolos de Referência 1 Motor de combustão interna 2 Cilindro 3 Sistema de admissão 4 Sistema de descarga de gases de escape 5 Turbocompressor de gases de escape 5a Compressor 5b Turbina 6 Refrigerador de ar carregado 7 Circuito de refrigerante 8 Evaporador de refrigerante 9 Compressor 10 Válvula de expansão 11 Condensador 11a Ventilador, Rotor de ventilador Tcompressor,saída Temperatura do ar carregado na saída do pelo menos um compressor Tcompressor,entrada Temperatura do ar carregado na entrada do pelo menos um compressor Reivindicações

Claims (17)

1. MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA SUPERCOMPRIMIDO (1), que tem pelo menos uma cabeça de cilindro com pelo menos um cilindro (2), caracterizado pelo fato de que: - cada cilindro (2) tem pelo menos uma abertura de saída que é unida por uma linha de escape para descarga de gases de escape através de um sistema de descarga de gases de escape (4), e - cada cilindro (2) tem pelo menos uma abertura de entrada que é unida por uma linha de admissão para fornecimento de ar carregado através de um sistema de admissão (3), em que no sistema de admissão (3) é fornecido pelo menos um compressor (5a) para compressão do ar carregado e um refrigerador de ar carregado (6) para resfriamento do ar carregado, em que - o refrigerador de ar carregado (6) é um primeiro evaporador de refrigerante (8) através do qual um refrigerante e o ar carregado podem fluir e que, por meio da evaporação pelo menos parcial do refrigerante, resfria o ar carregado antes que o mesmo entre no pelo menos um compressor (5a).

2. MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA SUPERCOMPRIMIDO (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o refrigerador de ar carregado (6) é disposto a montante do pelo menos um compressor (5a).

3. MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA SUPERCOMPRIMIDO (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o refrigerador de ar carregado (6) é disposto a jusante do pelo menos um compressor (5a).

4. MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA SUPERCOMPRIMIDO (1), de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um compressor (5a) é um supercompressor mecânico.

5. MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA SUPERCOMPRIMIDO (1), de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um compressor (5a) é o compressor (5a) de um turbocompressor de gases de escape (5), cuja turbina (5b) é disposta no sistema de descarga de gases de escape (4).

6. MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA SUPERCOMPRIMIDO (1), de acordo com umas das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que um compressor (9), um condensador (11) e uma válvula de expansão (10) são fornecidos a jusante do primeiro evaporador de refrigerante (8) de modo a formar um circuito de refrigeração (7).

7. MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA SUPERCOMPRIMIDO (1), de acordo com a reivindicação 6, para impulsionar um veículo motorizado com um sistema de ar condicionado, caracterizado pelo fato de que no circuito de refrigeração (7) é fornecido um segundo evaporador de refrigerante através do qual o refrigerante e o ar ambiente podem fluir e que, por meio da evaporação pelo menos parcial do refrigerante, resfria o ar ambiente antes que o mesmo entre em um compartimento de passageiros.

8. MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA SUPERCOMPRIMIDO (1), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o segundo evaporador de refrigerante é disposto em paralelo com o primeiro evaporador de refrigerante (8).

9. MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA SUPERCOMPRIMIDO (1), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o segundo evaporador de refrigerante é disposto em uma linha que se ramifica a partir do circuito de refrigeração (7) a montante do primeiro evaporador de refrigerante (8) e que emite novamente para circuito de refrigeração (7) a jusante do primeiro evaporador de refrigerante (8).

10. MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA SUPERCOMPRIMIDO (1), de acordo com uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que pelo menos um elemento de controle é fornecido, por meio do qual o refrigerante flui através do primeiro evaporador de refrigerante (8) e/ou através do segundo evaporador de refrigerante pode ser ajustado e/ou atribuído.

11. MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA SUPERCOMPRIMIDO (1), de acordo com uma das reivindicações 6 a 10, caracterizado pelo fato de que o condensador (11) é equipado com um ventilador (11a).

12. MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA SUPERCOMPRIMIDO (1), de acordo com uma das reivindicações 1 a 11, que é equipado com uma disposição de resfriamento do tipo líquido, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma cabeça de cilindro e/ou um bloco de cilindro que pode(m) ser conectado(a)(s) à pelo menos uma cabeça de cilindro é equipada com pelo menos uma camisa de arrefecimento, e uma bomba para entrega do fluido resfriador e um permutador de calor são fornecidos de modo a formar um circuito de arrefecimento.

13. MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA SUPERCOMPRIMIDO (1), de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que no circuito de refrigeração (7) é fornecido um evaporador de refrigerante adicional através do qual o refrigerante e o fluido resfriador podem fluir e que, por meio da evaporação pelo menos parcial do refrigerante, extrai calor do fluido resfriador.

14. MÉTODO PARA OPERAÇÃO DE UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA SUPERCOMPRIMIDO (1), conforme definido em uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que o ar carregado é resfriado em um primeiro evaporador de refrigerante (8) por meio da evaporação pelo menos parcial de um refrigerante.

15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o ar carregado é resfriado no primeiro evaporador de refrigerante (8) antes que o mesmo entre no pelo menos um compressor (5a).

16. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 14 ou 15, caracterizado pelo fato de que o fluxo de refrigerante através do primeiro -evaporador de refrigerante (8) é controlado como uma função da temperatura Tcompressor,saída do ar carregado na saída do pelo menos um compressor (5a).

17. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 14 ou 15, caracterizado pelo fato de que o fluxo de refrigerante através do primeiro evaporador de refrigerante (8) é controlado como uma função da temperatura Tcompressor,entrada do ar carregado na entrada do pelo menos um compressor (5a).