BR102014031764A2 - sistema alternado de acionamento do ar condicionado - Google Patents

Abstract

sistema alternado de acionamento do ar condicionado. è descrito um sistema de ar condicionado veicular, composto por um compressor de ar condicionado (4) com polia dupla e embreagem eletromagnética associado um motot elétrico auxiliar (11) também com embreagem eletromagnética, software e hardware embarcados que o permitem manter o funciomanento do sistema de ar condicionado na condição de desligamento do motor a combustão interna, propiciado pela ativação do sistema start e stop durante a parada do veículo, garantindo a performece de resfriamento do habitáculo similar ao funcionamento do sistema quando o motor a combustão interna está ligado.

Description

Sistema alternado de acionamento do ar condicionado [001] A presente invenção se refere a um sistema de acionamento alternado do ar condicionado para veículos automotivos. Mais em particular, a presente invenção se refere a um sistema de acionamento do compressor de ar com polia dupla e motor elétrico auxiliar o qual permite que o ar condicionado do veículo continue funcionando após o desligamento do motor de combustão interna durante as paradas do veículo e atuação do sistema start & stop.

Estado da Técnica [002] É cada vez mais crescente no mundo iniciativas para preservação do meio ambiente. Uma dessas iniciativas é o aumento da utilização do sistema start & stop nos veículos automotivos visando a redução do consumo de combustível e, consequentemente, a redução da quantidade de poluentes emitidos pelos mesmos, O assim chamado sistema start & stop pode ser definido como um sistema que desativa o motor a combustão interna, em situações de parada total do veículo, porém mantendo os sistemas eletrônicos em funcionamento. Assim, ocorrendo uma parada temporária do veículo, o motor a combustão é temporariamente desligado, pelo que são completamente eliminadas as emissões de poluentes e o consumo de combustível. Uma vez que o condutor sinaliza ao veículo a sua intenção de retomar o movimento, por exemplo, através do engate de uma marcha, do acionamento de um dos pedais, ou outro, este sistema automaticamente da partida no motor a combustão. Uma referência ao referido sistema start & stop pode ser pode ser obtida junto ao documento US 7681546, o qual se refere a um sistema para indicar ao motorista a condição de funcionamento atuai do sistema em termos de ativação, desativação ou de um estado intermediário dito de degradação. Igualmente, o documento US 2014/0081561 é voltado a indicação da condição do sistema para facilitar as ações futuras do motorista. Já o documento US 8702563 ensina certas condições/ações que devem ser realizadas pelo condutor do veículo (câmbio, pedal do freio) para que o sistema seja ativado ou desativado. O documento US 2104/0046579 faz referência a diversos parâmetros conhecidos e que são condícionantes da ativação do sistema start & stop, bem como ensina armazenar os dados relativos aos períodos de ativação do sistema pra serem empregados nas ativações futuras.

[003] Tal sistema start & stop, apesar de eficiente, principaimente se tratando de custos, possui o problema de desligamento do ar condicionado dos veículos durante suas respectivas paradas devido ao desligamento do motor de combustão interna, o qual é responsável também pela movimentação da correia do compressor de ar, prejudicando assim o conforto dentro do habitáculo do veículo, [004] Baseado neste problema, verificou-se a possibilidade de criação de um sistema com uma polia dupla com embreagem no compressor e um motor elétrico auxiliar, também com uma embreagem, promovendo o desacoplamento do sistema do motor de combustão interna e movimentação da correia do compressor pelo motor elétrico, sem alterações no sistema de partida convencional do veículo, [005] Neste sentido, já são conhecidas na arte soluções baseadas no desacoplamento do sistema de ar condicionado do motor de combustão interna, [006] Dentre tais soluções conhecidas pode ser citado o documento US 2012/0109469, o qual descreve um sistema que utiliza o próprio motor elétrico presente no sistema de veículos híbridos para alimentação do sistema quando necessário, através da atuação de embreagens presentes no sistema. Tal desacoplamento é operado através de sinais eletrônicos provenientes do módulo de controle. Deste modo, os inconvenientes desta solução se dão pelo fato da aplicação específica para carros híbridos, além de tais motores elétricos possuírem um custo elevado, [007] Um segundo documento, o US 2013/0058795, descreve um dispositivo composto por um compressor com duas câmaras de compressão, capaz de manter o sistema estável considerando a utilização do mesmo em um curto espaço de tempo durante o desligamento do motor a combustão interna, além de um segundo dispositivo composto por um compressor com câmara simples, alimentado por um motor elétrico o qual é acoplado no mesmo eixo do compressor de ar. Tal sistema peca pela necessidade de um motor elétrico com torque suficiente para acionamento do compressor, não aproveitando assim o benefício da redução do torque, consequentemente de corrente elétrica, conseguido pela relação de polias.

[008] O documento US 2014/0121900 descreve um sistema apenas controle de temperatura capaz de compensar a diferença de temperaturas quando há o desacop Ia mento do motor, Já o documento US 2010/0131552 descreve um sistema para manter o aquecimento do habitáculo dos passageiros quando o sistema start & stop está ativado, Na solução proposta, uma bomba mantém a recirculaçio do liquido de arrefecimento do motor entre um trocador de calor e o bloco do motor, enquanto que o fluxo de ar direcionado para o interior do habitáculo é forçado a passar através de dito trocador de calor, sendo assim aquecido pela chamada inércia térmica do motor.

Objetivos [009] Constitui um primeiro objetivo da presente invenção um dispositivo para veículos automotivos capaz de manter o sistema de ar condicionado operante após o desligamento do motor de combustão interna, o qual é responsável pelo giro da polia do compressor através de transferência de movimento via correia, quando o sistema start & stop é acionado uma vez que o carro não está em movimento, com o motor a combustão desligado.

[0010] Constitui outro objetivo da presente invenção um sistema de controle que permita a operação do sistema de ar condicionado, de modo a garantir a performance de resfriamento e/ou aquecimento do habitáculo de maneira similar ao funcionamento do mesmo sistema quando o motor de combustão interna está ligado e o veículo encontra-se em marcha lenta. Síntese da Invenção [0011] Sistema alternado de acionamento do ar condicionado, do tipo a ser empregado em um veículo dotado do sistema start & stop, dito veículo compreendendo um motor a combustão interna dotado de um virabrequim apto a transmitir as rotações produzidas pelo dito motor a combustão interna a partir de respectivas polias e correias para dispositivos de acionamento mecânico por rotação, tais como bomba d'água, alternador, bomba da direção hidráulica e/ou compressor do ar condicionado, entre outros. O sistema compreende: um motor elétrico auxiliar, disposto de forma imóvel em relação ao bloco do dito motor a combustão interna, dito motor elétrico auxiliar apresentando um eixo motor de saída no qual é acoplada uma polia de transmissão das rotações produzidas por dito motor elétrico auxiliar; um compressor do sistema do ar condicionado compreendendo um eixo de acionamento do compressor, sobre dito eixo estando dispostas: uma polia, acoplada em rotação com uma respectiva polia do virabrequim através de uma correia, dita polia intermediada por uma embreagem comandável, de modo a permitir o acoplamento ou o desacoplamento de dita polia em relação ao dito eixo; e uma polia, acoplada em rotação com uma respectiva polia do motor elétrico auxiliar através de uma correia, dita polia intermediada por uma embreagem comandável, de modo a permitir o desacoplamento ou o acoplamento de dita polia em relação ao dito eixo; e um módulo eletrônico de controle embarcado: o qual é conectado e recebe ao menos um sina! eletrônico indicativo do acionamento do sistema start & stop do veículo e ao menos um sinal eletrônico indicativo do acionamento do sistema de ar condicionado do veículo; e o qual é conectado e envia ao menos um sinal eletrônico de comando: para o acionamento ou o desligamento do dito motor elétrico auxiliar; para o acoplamento ou o desacoplamento da dita embreagem da polia do compressor; e para o desacoplamento ou o acoplamento da dita embreagem da polia do compressor. Além disto, as ditas embreagens das polias do compressor são embreagens eletromagnéticas comandadas diretamente pelo dito módulo eletrônico de controle, já o dito módulo eletrônico de controle pode ser a ECU do veículo, um módulo eletrônico de controle específico do sistema start & stop, ou um módulo eletrônico de controle específico do sistema de ar condicionado do veículo.

[0012] Em outras palavras, o sistema alternado de acionamento do ar condicionado, de acordo com a presente invenção, compreende um sistema de acionamento do compressor de ar com polia dupla e motor elétrico auxiliar para veículos automotivos com tecnologia start â stop. Tal sistema é constituído por uma polia dupla, dois sistemas de embreagem e um motor elétrico auxiliar. Deste modo, durante a atuação do sistema start & stop, onde o motor a combustão interna é desligado, o sistema de embreagem atua gerando o desacoplando do compressor de ar do sistema de polias do virabrequim, Em sincronismo, o motor elétrico auxiliar acopla-se ao compressor e proporciona a continuidade do movimento da polia do compressor, permanecendo assim até o desligamento do sistema start & stop, seja através do engate da marcha, seja após o alívio de pressão do pedal de freio, ou em qualquer outra forma existente de desligamento do sistema. Após esta etapa, o sistema de embreagens atua novamente, retornando todo o sistema à condição inicial, sendo o compressor, então, movido novamente pela transmissão de movimentos pela correia que interliga a polia do virabrequim e a polia do compressor.

Breve Descrição dos Desenhos [0013] O presente invento será melhor compreendido à luz das figuras em anexo, apresentadas a mero título de ilustração, mas não limitando o escopo da invenção, nas quais: - a Figura 1 é uma representação esquemática do modo convencional, conforme o estado da arte, de ligação por correias do virabrequim do motor de combustão interna; - a figura 2 é uma representação esquemática, em vista de topo, do sistema de correias do motor, conforme a figura 1; - a figura 3 é uma representação esquemática frontal do sistema alternado de acionamento do ar condicionado, de acordo com a presente invenção; e - a figura 4 é uma representação esquemática, em vista de topo, do sistema da presente invenção.

Descrição Detalhada da Invenção [0014] Nas figuras 1 e 2 em anexo é ilustrado o sistema de transmissão e acionamento de diversos dispositivos de um veículo, de acordo com o estado da arte. De forma sintética, no eixo do virabrequim 2 são basicamente acopladas, nesta forma exemptificativa de realização, três polias de modo a transmitir o torque produzido pelo motor a combustão interna para os diversos dispositivos e subsistemas veiculares. Em particular, e na forma ilustrativa de realização, uma primeira polia transmite a rotação do virabrequim 2 para o compressor do ar condicionado 4 através da correia 6A; uma segunda polia transmite a rotação do virabrequim 2 para a bomba da direção hidráulica 1 através da correia 6B; enquanto que a terceira polia do virabrequim Interliga o alternador 3 e a bomba d'água 5 através das respectivas polias.

[0015] Com relação específica mente a presente invenção, e de acordo com as figuras 3 e 4, a uma estruturação de motor a combustão interna, de acordo com o estado da arte, são basicamente adicionados um motor elétrico auxiliar 11 e um acoplamento mecânico por polias duplas no eixo do compressor do ar condicionado.

[0016] Mais em particular, no bloco do motor (não ilustrado) é fixado um motor elétrico auxiliar 11 o qual apresenta um eixo de saída 13 ao redor do qual é fixada uma polia 14. O referido motor 11 é ainda eletricamente conectado a uma batería (não ilustrada) a qual fornece energia elétrica para o acionamento do motor auxiliar 11 quando o funcionamento do motor auxiliar é solicitado pela ECU ou centraJina. Alternativamente, o acionamento do motor auxiliar pode ser comandado por um módulo de controle (não ilustrado) e especifica mente responsável pelo funcionamento ou atuação do sistema start & stop.

[0017] Já no tocante ao compressor do ar condicionado, dito compressor 4 é um compressor convencional e adaptado à refrigeração do habitácuto dos passageiros. Em particular, dito compressor 4 apresenta um eixo 15 de acionamento em torno do qual são acopladas duas polías 16 e 17, Intermediadas por respectivas embreagens (não ilustradas) para o acoplamento/desacoplamento seletivo de cada uma das polías 16 e 17.

[0018] Em particular, a polia 16 é disposta no eixo 15 do compressor 4 intermediada por uma embreagem (não visível nas figuras) e apta a promover o acoplamento ou desacoptamento mecânico entre polia e eixo. De forma similar, a polia 17 é também disposta sobre o eixo 15, adjacente à polia 16, e intermediada por uma respectiva embreagem (não visível nas figuras), apta a promover o acoplamento ou desacoplamento mecânico entre polia e eixo. Embreagens aptas a realizar o acoplamento e o desacoplamento de uma polia em relação a um eixo de rotação são conhecidas na arte e, portanto, acessíveis a um técnico no setor. Em particular, as ditas embreagens são de tipo eletromagnéticas, ou seja, cujo comando para alterar a condição de acoplamento para desacoplamento, e vice versa, é feito a partir de uma corrente elétrica.

[0019] No tocante ao sistema de controle da solução ora proposta, todo o gerenciamento é realizado por um módulo eletrônico. Em particular, o módulo eletrônico pode ser a própria ECU ou Centralina do veículo, um módulo eletrônico particular e destinado a controlar o sistema start & stop do veículo ou, eventualmente, um módulo eletrônico exclusivamente destinado a comandar o sistema de ar condicionado do veículo, conforme as características do veículo no qual o sistema da presente invenção será empregado.

[0020] De qualquer forma, dito módulo eletrônico recebe os sinais indicativos do modo de funcionamento do start & stop de modo a saber, em um dado instante, se este sistema está acionado ou não. Além disto, este módulo também recebe as informações relativas ao ar condicionado, de modo a saber, em um dado instante, se o ar condicionado está operando ou não. Por fim, o módulo compreende ainda uma saída apta a comandar as ditas embreagens eletromagnéticas das polias 16 e 17, bem como para atuar o motor elétrico auxiliar 11. Note-se que, devida a particular disposição das ditas polias 16 e 17 sobre o eixo do compressor 4, uma das embreagens sempre está acoplada enquanto que a outra sempre está desacoplada, e vice versa.

[0021] O funcionamento do sistema, de acordo com a presente invenção, é bastante simples e eficiente, como se verá a partir da descrição do seu funcionamento, a seguir.

[0022] Considerando um veículo em marcha, o condutor decide acionar o ar condicionado do mesmo, de modo a refrigerar o habitáculo dos passageiros. Tal ação é, de forma convencional, realizada a partir da movimentação do seletor do ar condicionado, ou eventualmente de uma tecla específica, existente no console ou no painel frontal do veículo. A partir deste comando, o compressor 4 (e todos os demais dispositivos do sistema de ar condicionado) passa a atuar, de forma conhecida, de modo a fornecer um fluxo de calor do habitáculo dos passageiros para o exterior do veículo. Isto é possível através da mudança do estado termodinâmico do gás refrigerante que circula dentro de um ciclo fechado. Quando o gás refrigerante é comprimido no compressor, pressão e temperatura se elevam, o que permite ao refrigerante, em estado gasoso, trocar calor com o ambiente exterior, ao passar pelo condensador, onde ocorre a dissipação de calor para o ambiente externo. A retirada e transferência de calor do ar de dentro do habitáculo para o circuito de gás refrigerante é feita entre o evaporador e o sistema de ventilação da unidade de ar condicionado.

[0023] Se, por algum motivo, o veículo para, ou se mantém parado por um dado tempo, o sistema start & stop é acionado, pelo que o motor a combustão é desligado, de modo a reduzir o consumo de combustível e eliminar as emissões de poluentes, conforme as características intrínsecas deste sistema.

[0024] Neste instante, qualquer que seja o módulo responsável pela atuação do sistema da presente invenção, este recebe uma indicação, na forma de um sinal eletrônico, de acionamento do start & stop. Assim, o módulo inicialmente verifica se o ar condicionado do veículo está ativado a, em estando, comanda o desacoplamento da polia 16 e o acoplamento da polia 17, ao mesmo tempo em que comanda o acionamento do motor elétrico auxiliar 11. Mais especiftcamente, o desacoplamento da polia 16, via a respectiva embreagem, causa o desacoplamento mecânico entre o eixo 15 do compressor 4 e o eixo do virabrequim 2, uma vez que a polia 16 passa então a se comportar como uma polia louca em relação ao seu eixo 15. De forma contrária, a polia 17, que se encontrava desacoplada do eixo 15 do compressor 4, é comandada pelo módulo de forma a se acoplar ao referido eixo 4. Concomitante mente, o motor elétrico auxiliar 11 é acionado, pelo que a rotação do seu eixo 13 é transmitida para o eixo 15 do compressor 4 através da polia 14, da correia 12 e da polia 17. Desta forma, o ar condicionado do veículo continua em operação, mesmo com o sistema start & stop em execução, ou seja, com o motor a combustão interna temporariamente desligado.

[0025] Por fim, e quando o condutor indica que o veículo deve retomar a sua movimentação, o sistema start & stop é desativado, informações esta que também é transmitida para o referido módulo. Neste instante, revertem-se as ações previamente comandadas, ou seja, o motor elétrico auxiliar 11 é desativado, a polia 14 do motor elétrico auxiliar é comandada para a posição desacoplada e a polia 16 do compressor 4 é comandada para a posição de acoplamento mecânico. Nesta condição, retoma-se o acoplamento entre o eixo do virabrequim 2 e o eixo 15 do compressor 4, via polia do virabrequim, correia 6A. e polia 16, pelo que o compressor 4 continua atuando e promovendo o condicionamento do ar que é enviado para o interior do habitácuio dos passageiros.

[0026] De acordo com o quanto descrito e ilustrado, ftca claro que o sistema proposto, de acordo com a presente invenção, alcança os objetivos de forma econômica, eficiente e com um baixo custo de produção. A partir do acionamento do sistema start & stop, o ar condicionado é mantido na condição de Funcionamento, alimentado pela batería do veículo, responsável pelo funcionamento do motor elétrico auxiliar. Desta forma, as condições internas do habitácuio dos passageiros são mantidas dentro dos padrões desejados pelo condutor, sem que tal condicionamento leve a um desperdício de combustível e geração de gases poluentes.

[0027] Por fim, ao sistema alternado de acionamento do ar condicionado, objeto da presente invenção, podem ser aportadas variantes construtivas ou alternativas, sem com isto escapar do escopo de proteção, tal como definido pelas reivindicações. Em particular, as embreagens de acoplamento/desacoplamento entre as polias 16 e 17 pode ser uma embreagem de tipo mecânica, acionadas por um solenóide, um pistão pneumático, ou dispositivos equivalentes. Além disto, as particularidades construtivas do sistema quais, por exemplo, a potência do motor (11), o acoplamento elétrico entre o módulo e as embreagens são características convencionais e que podem ser determinadas, de acordo com as particularidades do motor e/ou veículo, por um técnico no setor.

Reivindicações

Claims (5)

1. Sistema alternado de acionamento do ar condicionado, do tipo a ser empregado em um veículo dotado do sistema start & stop, dito veículo compreendendo um motor a combustão interna dotado de um virabrequim (2) apto a transmitir as rotações produzidas pelo dito motor a combustão interna a partir de respectivas polias e correias (6A, 6B, 6C) para dispositivos de acionamento mecânico por rotação, tais como bomba d'água (5), aiternador (3), bomba da direção hidráulica (1) e/ou compressor do ar condicionado (4), entre outros, caracterizado pelo fato de compreender: - um motor elétrico auxiliar (11), disposto de forma imóvel em relação ao bloco do dito motor a combustão interna, dito motor elétrico auxiliar (11) apresentando um eixo (13) motor de saída no qua! é acoplada uma polia (14) de transmissão das rotações produzidas por dito motor elétrico auxiliar (11); - um compressor (4) do sistema do ar condicionado compreendendo um eixo (15) de acionamento do compressor, sobre dito eixo (15) estando dispostas: - uma polia (16), acoplada em rotação com uma respectiva polia do virabrequim (2) através de uma correia (6A), dita polia (16) intermediada por uma embreagem comandável, de modo a permitir o acoplamento ou o desacoplamento de dita polia em retação ao dito eixo (16); e - uma polia (17), acoplada em rotação com uma respectiva polia (14) do motor elétrico auxiliar (11) através de uma correia (12), dita polia (17) intermediada por uma embreagem comandável, de modo a permitir o desacoplamento ou o acoplamento de dita polia em relação ao dito eixo (16); e - um módulo eletrônico de controle embarcado: - o quai é conectado e recebe ao menos um sinal eletrônico indicativo do acionamento do sistema start & stop do veículo e ao menos um sinal eletrônico indicativo do acionamento do sistema de ar condicionado do veículo; e - o qual é conectado e envia ao menos um sinal eletrônico de comando: para o acionamento ou o desligamento do dito motor elétrico auxiliar (11); para o acoplamento ou o desacoplamento da dita embreagem da polia (17) do compressor (4); e para o desacoplamento ou o acoplamento da dita embreagem da polia (16) do compressor (4).

2. Sistema, de acordo com a reivindicação l, caracterizado pelo fato de que as ditas embreagens das polias (16, 17) do compressor (4) são embreagens eletromagnéticas comandadas diretamente pelo dito módulo eletrônico de controle.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito módulo eletrônico de controle é a ECU do veículo.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito módulo eletrônico de controle é o módulo eletrônico de controle específico do sistema start & stop.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito módulo eletrônico de controle é o módulo eletrônico de controle específico do sistema de ar condicionado do veículo.