BR102015007439B1 - Unidade acionada por motor compreendendo um sistema de pressurização - Google Patents

Abstract

SISTEMA DE PRESSURIZAÇÃO DE UM CIRCUITO DE ARREFECIMENTO DE UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA INSTALADO EM UMA UNIDADE ACIONADA POR MOTOR A presente invenção refere-se a um sistema de pressurização(10) de um circuito de arrefecimento de um motor de combustão interna instalado em uma unidade acionada por motor, compreendendo um tanque de fluido de arrefecimento(14) integrado no circuito de arrefecimento, uma fonte de pressão (12) que compreende um bomba(13), uma linha de pressurização(16) conectando a fonte de pressão(12) e o tanque de fluido de arrefecimento(14) para pressurização do tanque de fluido de arrefecimento(14), e uma unidade de controle(20) para controlar a operação da bomba(13). A invenção é caracterizada pelo sistema de pressurização(10) compreender ainda pelo menos um sensor de pressão(24) disposto para detectar uma pressão dentro do circuito de arrefecimento, em que o sensor de pressão(24) é conectado à unidade de controle(20) para comunicar dados de pressão que representam a pressão detectada para a unidade de controle(20), e a unidade de controle(20) compreende uma interface de dados(30) para receber dados de status que representam um estado de operação da unidade acionada por motor, e a unidade de controle(20) é provida para controlar a operação da bomba(13), para regular a pressão (...).

Description

[0001] A presente invenção refere-se a um sistema de pressurização de um circuito de refrigeração de um motor de combustão interna instalado em uma unidade acionada por motor, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1.

[0002] Em motores de combustão interna, é comum pressurizar o circuito de refrigeração para arrefecer o motor a uma certa pressão, por exemplo, para evitar ebulição do fluido de refrigeração (isto é, água) ou cavitação dentro do circuito de refrigeração. Por exemplo, em veículos utilitários, o tanque refrigeração é pressurizado por uma fonte de pressão, tal como um circuito de pressão de ar externo que é também utilizado para outros fins. Deve ser notado que os veículos utilitários representam apenas um exemplo de uma unidade acionada por motor à qual a presente invenção pode ser aplicada. A invenção é aplicável a veículos sobre rodas e/ou lagartas de qualquer tipo, bem como a navios ou geradores de emergência.

[0003] Uma vez que a pressão do circuito de pressão externo é geralmente muito alta, devem ser tomadas medidas para proteger o tanque de refrigeração de uma sobrepressão. Essas medidas podem incluir válvulas de limitação de pressão dispostas dentro da linha de pressurização para reduzir a alta pressão do circuito de pressão comum para uma pressão mais baixa. Válvulas solenoides podem ser usadas para controlar a alimentação de pressão ao tanque de refrigeração.

[0004] Em alguns casos, pode ser desejável escolher entre diferentes pressões a serem providas ao tanque de refrigeração. Neste caso, é necessário prover diferentes válvulas de limitação de pressão em diferentes ramificações da linha de pressurização, cada válvula de limitação de pressão sendo configurada para uma pressão de saída. Além disso, uma série de diferentes válvulas solenoides é necessária para o controle do fornecimento através das diferentes ramificações. Tal arranjo é descrito, por exemplo, no documento DE 10 2007 058 575 B4.

[0005] Uma vez que o arranjo de tais sistemas de pressurização é muito inflexível e compreende um grande número de componentes, pode-se também prever a utilização de uma fonte de pressão diferente do circuito externo de alta pressão, isto é, uma bomba ou um compressor. Essa fonte de pressão é controlada por uma unidade de controle correspondente.

[0006] Em muitas aplicações, é desejável controlar a pressão dentro do circuito de refrigeração de acordo com um estado da operação da unidade acionada por motor. Por exemplo, esses estados de operação podem incluir os estados de ligado/desligado do motor (isto é, a ignição), o estado de operação da bomba de água ou a temperatura dentro do circuito de refrigeração. Em sistemas que compreendem uma bomba como fonte de pressão, não há nenhuma possibilidade existente de adaptar a pressão fornecida ao tanque de refrigeração ao presente estado de operação da unidade acionada por motor e manter a pressão dentro do tanque de refrigeração a um nível predeterminado correspondente a esse estado ao mesmo tempo. Nesse contexto, é também desejável regular a pressão continuamente, sem ser restringida a determinados níveis de pressão, como no estado da técnica.

[0007] É, portanto, um objetivo da presente invenção prover um sistema de pressurização do tipo acima que regula a pressão fornecida ao tanque de refrigeração continuamente de acordo com um estado da operação da unidade acionada por motor por meios simples.

[0008] Este objetivo é alcançado por um sistema de pressurização compreendendo as características da reivindicação 1.

[0009] Um sistema de pressurização, de acordo com a presente invenção, compreende pelo menos um sensor de pressão disposto para detectar a pressão dentro do circuito de refrigeração. É conectado à unidade de controle da bomba para comunicar dados de pressão que representam a pressão detectada para a unidade de controle. Além disso, a unidade de controle compreende uma interface de dados para a recepção de dados de status que representam um estado de operação da unidade acionada por motor. A unidade de controle é provida para controlar a operação da bomba, de modo a regular a pressão dentro do circuito de refrigeração para um nível de pressão que é determinado nos dados de status atuais recebidos através da interface.

[0010] De acordo com uma concretização preferida da presente invenção, o sensor de pressão é disposto para detectar a pressão de ar dentro do tanque de refrigeração. Neste exemplo, o sensor de pressão pode ser posicionado dentro do reservatório acima do nível de fluido.

[0011] De acordo com uma concretização preferida da presente invenção, o sensor de pressão é disposto para detectar a pressão do fluido de refrigeração. Neste caso, o sensor de pressão pode ser posicionado na frente de ou depois de uma bomba de fluido para circulação do fluido de refrigeração dentro do circuito de refrigeração. É também possível a utilização de mais de um sensor, por exemplo, um primeiro sensor para detectar a pressão do ar dentro do reservatório de refrigeração e um segundo sensor para detectar a pressão de fluido dentro do circuito de refrigeração, e para utilizar um ou ambos os sinais de pressão para regulação.

[0012] Se um estado de operação definido da unidade acionada por motor for reconhecido pela unidade de controle, uma pressão alvo correspondente pode ser calculada pela unidade de controle ou pode ser atribuída ao estado de operação, ainda que tenha sido previamente armazenada em uma memória da unidade de controle. Essa pressão alvo pode ser comparada com a pressão detectada pelo sensor de pressão. A bomba pode ser controlada adequadamente para regular a pressão dentro do tanque de refrigeração para a pressão alvo. Por exemplo, se a pressão detectada no circuito de refrigeração for muito demasiada, a unidade de controle irá aumentar a potência da bomba para estabelecer uma pressão mais elevada. Por outro lado, se houver uma sobrepressão no circuito de refrigeração em relação ao presente estado de operação da unidade acionada por motor, a unidade de controle controla a bomba para diminuir a pressão fornecida através da linha de pressurização.

[0013] De acordo com uma concretização preferida da presente invenção, a unidade de controle é provida para calcular um sinal de controle a partir dos dados de pressão e dos dados de status e para transmitir o sinal de controle para a bomba.

[0014] De preferência, os dados do status compreendem pelo menos um do grupo a seguir: - Status de ignição do motor, que indica se a ignição do motor está ativada ou não; - Status da temperatura do sistema de refrigeração, que indica se a temperatura dentro do sistema de refrigeração é maior do que um valor de temperatura predeterminado ou não.

[0015] Outros estados operacionais significativos podem também ser usados, os quais são importantes para a proteção do motor contra cavitação.

[0016] A unidade de controle pode calcular estados lógicos a partir dos dados de status acima mencionados (por exemplo, ignição do motor ativada E valor de temperatura acima de um nível predeterminado) e calcular o sinal de controle para a bomba adequadamente).

[0017] A presente invenção também se refere a uma unidade acionada por motor, que compreende um sistema de pressurização, tal como descrito acima.

[0018] Tal unidade acionada por motor pode, preferencialmente, compreender um sistema de barramento de dados para transmitir os dados de status que representam um estado de operação da unidade acionada por motor, em que a interface de dados da unidade de controle é conectada a esse sistema de barramento de dados. Nesta concretização, a unidade de controle pode utilizar os dados de status que já estão presentes no sistema de barramento para controlar a bomba.

[0019] De preferência, esta unidade acionada por motor é representada por um veículo utilitário.

[0020] Esses e outros aspectos da invenção se tornarão evidentes a partir de e serão elucidados com referência às concretizações preferidas da invenção descritas a seguir.

[0021] As figuras 1 e 2 são vistas esquemáticas de arranjos de sistemas de pressurização que representam uma primeira concretização e uma segunda concretização da presente invenção.

[0022] A figura 1 é uma vista esquemática de um sistema de pressurização 10, de acordo com uma primeira concretização da presente invenção. Esse sistema de pressurização 10 é fornecido para pressurizar o circuito de refrigeração de um motor de combustão interna instalado em uma unidade acionada por motor, como, por exemplo, um veículo utilitário. Dentro do sistema de pressurização 10, uma fonte de pressão 12 é conectada a um tanque de refrigeração 14 por uma linha de pressurização 16. O tanque de refrigeração 14 é integrado no circuito de refrigeração. A fonte de pressão 12 compreende uma bomba 13 para pressurizar um fluido proveniente de um reservatório de fluido geral a ser provido ao tanque de refrigeração 14. Esse reservatório de fluido pode ser representado, por exemplo, pela atmosfera ambiental a um nível de pressão ambiental normal, que é elevado continuamente pela bomba 13 para um nível de pressão mais alto, por exemplo, em um intervalo de 0 a cerca de 600 kPa (6 bar (abs)). A referência 18 indica um filtro de ar.

[0023] A potência da bomba 13 é variável e pode ser elevada ou reduzida para aumentar ou diminuir a pressão de saída da bomba 13. Para controlar a bomba 13, uma unidade de controle 20 é provida, a qual é eletricamente conectada à bomba 13 através de uma linha de controle 22. Essa unidade de controle 20 também pode prover outras funções de controle da operação do motor e é designada como ECU (unidade de controle do motor) adequadamente. No entanto, essa designação não deve ser entendida como limitante para a função de controle da bomba 13. A unidade de controle 20 pode, ao contrário, também ser uma unidade de controle independente.

[0024] No tanque de refrigeração 14, um sensor de pressão 24 é fornecido para detectar a pressão de ar dentro do tanque de refrigeração 14. Esse sensor de pressão 24 é conectado à unidade de controle 20 através de uma linha de dados 26, de modo que os dados de pressão atuais possam ser transmitidos do sensor de pressão 24 para a unidade de controle 20, representando a pressão real dentro do tanque de refrigeração 14.

[0025] A unidade de controle é ainda conectada a um sistema de barramento 28 da unidade acionada por motor através de uma interface de dados 30, de modo que os dados de status transmitidos dentro do sistema de barramento 28 possam ser transmitidos através da interface 30 para a unidade de controle 20. Esses dados de status podem compreender, por exemplo, dados indicando o status de ignição do motor, isto é, indicando se a ignição do motor está ativada ou não, e/ou dados de status da temperatura do sistema de refrigeração, que indicam se a temperatura dentro do sistema de refrigeração é maior do que um valor de temperatura predeterminado ou não. No entanto, esses tipos de dados, como mencionado anteriormente, não devem ser considerados limitantes. Os dados de status transmitidos dentro do sistema de barramento 28 podem também compreender outros dados de status, e a presente invenção não é limitada no que diz respeito ao tipo de dados de status transmitidos à unidade de controle 20. Esses dados de estado possuem em comum o fato de representarem um estado de operação da unidade acionada por motor. Isso significa que a unidade de controle 20 é provida com uma informação desse estado de operação, representada por esses dados de status recebidos através da interface 30.

[0026] A partir dos dados de status recebidos, a unidade de controle 20 pode calcular um nível de pressão alvo do tanque de refrigeração 14, que corresponde ao estado atual da unidade acionada por motor. Isso significa que um nível de pressão do tanque de refrigeração 14 pode ser desejado em um determinado estado de operação da unidade acionada por motor, enquanto outro nível de pressão, isto é, um nível de pressão superior ou inferior pode ser desejado no outro estado de operação. Além disso, a unidade de controle 20 recebe os dados de pressão através da linha de dados 26, a partir do sensor de pressão 24. Nesta base, a unidade de controle 20 pode determinar se a pressão real dentro do tanque de refrigeração 14 corresponde ou não à pressão desejada com relação ao estado de operação atual da unidade acionada por motor. Se esse não for o caso, a operação da bomba 13 pode ser controlada adequadamente. Por exemplo, se a pressão atual dentro do tanque de refrigeração 14 for mais baixa do que a pressão alvo correspondente ao estado de operação atual da unidade acionada por motor, a unidade de controle 20 transmite um sinal de controle através da linha de controle 22 para a bomba 13 a fim de aumentar a potência da bomba e elevar o nível de pressão. Por outro lado, se houver uma sobrepressão dentro do tanque de refrigeração 14, a bomba 13 é controlada para reduzir sua potência.

[0027] Nesse arranjo, a operação da bomba 13 pode ser controlada pela unidade de controle 20, de modo a regular a pressão dentro do tanque de refrigeração 14 para um nível de pressão que é determinado com base nos dados de status atuais conforme recebidos através da interface 30.

[0028] A figura 2 é uma vista esquemática de um sistema de pressurização 100 de acordo com uma segunda concretização da presente invenção. Nesse sistema de pressurização 100, o sensor de pressão 24 é disposto a montante a uma bomba de fluido 102 para detectar a pressão do fluido de refrigeração. Os outros elementos do sistema de pressurização 100 são os mesmos que para o sistema de pressurização 10 da primeira concretização e, portanto, uma descrição detalhada dos mesmos é omitida neste documento para fins de brevidade.

Claims (6)

1. Unidade acionada por motor compreendendo um motor de combustão interna, um circuito de refrigeração para o referido motor de combustão interna e um sistema de pressurização (10) para o referido circuito de refrigeração, caracterizada pelo fato de que o referido sistema de pressurização (10) compreende: - um tanque de refrigeração (14) integrado no circuito de refrigeração, - uma fonte de pressão (12) compreendendo uma bomba de ar (13), - uma linha de pressurização (16) que liga a bomba de ar (13) e o tanque de refrigeração (14) para pressurizar o tanque de refrigeração (14), e - uma unidade de controle (20) para controlar o funcionamento da bomba de ar (13), em que o sistema de pressurização (10) compreende ainda pelo menos um sensor de pressão (24) disposto para detectar uma pressão no interior do circuito de refrigeração, o referido sensor de pressão (24) estando ligado à unidade de controle (20) para comunicar os dados de pressão representando a pressão detectada para a unidade de controle (20), e a unidade de controle (20) compreende uma interface de dados (30) para receber os dados de estado que representam um estado de operação da unidade acionada por motor, e a unidade de controle (20) é fornecida para controlar o funcionamento da bomba de ar (13) de modo a regular a pressão no interior do circuito de refrigeração a um nível de pressão que é determinado com base nos dados de estado atual recebidos através da interface de dados (30), em que a potência da referida bomba de ar (13) é variável e pode ser controlada para ser elevada ou reduzida para respectivamente aumentar ou diminuir a pressão no interior do referido circuito de refrigeração, e em que os referidos dados de estado compreendem pelo menos o estado da ignição do motor, indicando se a ignição do motor está ativada ou não, e um estado de temperatura do sistema de refrigeração, indicando se a temperatura no interior do sistema de refrigeração é maior do que um valor de temperatura pré-determinado ou não.

2. Unidade acionada por motor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o sensor de pressão (24) está disposto para detectar a pressão do ar no interior do tanque de refrigeração (14).

3. Unidade acionada por motor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o sensor de pressão (24) está disposto para detectar a pressão do fluido de refrigeração.

4. Unidade acionada por motor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a unidade de controle (20) é fornecida para calcular um sinal de controle a partir dos dados de pressão e os dados de estado e para transmitir o sinal de controle para a bomba de ar (13).

5. Unidade acionada por motor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que compreende um sistema de barramento de dados (28) para transmitir os dados de estado que representam um estado de operação da unidade acionada por motor, em que a interface de dados (30) da unidade de controle (20) está ligada a este sistema de barramento de dados (28).

6. Unidade acionada por motor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que a unidade acionada por motor é um veículo utilitário.

Images