BRPI0914074B1

BRPI0914074B1 - disposição para resfriar uma cabina em um veículo

Info

Publication number: BRPI0914074B1
Application number: BRPI0914074A
Authority: BR
Inventors: Söderberg Erik; Kardos Zoltan
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 2008-12-02
Filing date: 2009-11-18
Publication date: 2019-12-17
Also published as: SE0802513A1; EP2373508A1; WO2010064971A1; BRPI0914074A2; SE533059C2; EP2373508B1; EP2373508A4

Abstract

disposição para resfriar uma cabina em um veículo a presente invenção se relaciona com uma disposição para resfriar uma cabina (4) em um veículo (1 ). a dispc:>sição compreende uma instalação de resfriamento por compressor (8) situada externamente à cabina (4), um primeiro sistema de transferência de calor (14) e um segundo sistema de transferência de calor (20). a instalação de resfriamento por compressor (8) compreende um circuito de linhas (9) com um refrigerante circulante, um evaporador (13) no qual se pretende que o refrigerante seja vaporizado, um condensador (11) no qual se pretende que o refrigerante condense. o primeiro sistema de transferência de calor (14) compreende um circuito de linhas (15) com um líquido refrigerante circulante que se pretende que seja resfriado pelo refrigerante no evaporador (13) e libere frio em um trocador de calor (17) que está situado na cabina (4). o segundo sistema de transferência de calor (20) compreendendo um segundo circuito de linhas (21) com um líquido refrigerante circulante que é pretendido para absorver calor a partir do refrigerante no condensador (11) e para liberar calor em um radiador (23) que está situado em uma região (a) no veículo (1 ).

Description

“DISPOSIÇÃO PARA RESFRIAR UMA CABINA EM UM VEÍCULO” ANTECEDENTES DA INVENÇÃO E ESTADO DA TÉCNICA

A presente invenção se relaciona com uma disposição para resfriar uma cabina em um veículo de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1.

Aqui, cabina significa um espaço para pessoas, por exemplo, motorista e passageiros, que está situado no veículo. Instalações AC são normalmente utilizadas para resfriar cabinas em veículos pesados. Uma instalação AC convencional compreende uma instalação de resfriamento por compressor que é proporcionada com um circuito em linha com um refrigerante circulante, um compressor, um condensador, uma válvula de expansão e um eva10 porador. Durante a operação de instalações AC, o compressor comprime o refrigerante no circuito antes de ele ser levado através de uma linha até um condensador de resfriamento de ar situado em uma parte frontal do veículo. O condensador normalmente está situado próximo do radiador para resfriar o líquido refrigerante no sistema de resfriamento do motor de combustão. O refrigerante é resfriado no condensador de modo que ele altera para a 15 forma líquida. Depois disso, o refrigerante é levado para uma válvula reguladora na qual ele passa por redução de pressão. Depois disso, o refrigerante é levado em uma linha até um __ evaporadornacabinado veículo, noquaLete é.yaporizadoLO ar_ina.cabinadedireçãoé resfriado no evaporador pelo refrigerante. O refrigerante gasoso depois disso é levado em uma linha de volta para o compressor pana compressão renovada.

As linhas em uma instalação AC convencional são relativamente longas quando o evaporador está situado na cabina e o condensador na parte frontal do veículo. Os refrigerantes utilizados nas instalações AC, por exemplo; dióxido de carbono, exigè uma altá pressão de funcionamento. Entre outras coisas, por razões de força e devido ao risco de vazamento de refrigerante, é, portanto vantajoso que as linhas na instalação AC sejam as mais 25 curtas possíveis. A alta pressão do refrigerante significa que será muito difícil curvar as linhas. Portanto, não é apropriado que as linhas fiquem situadas em regiões onde elas estarão sujeitas a grandes tensões de curvatura. Os veículos pesados frequentemente são proporcionados com uma cabina que é elasticamente suspensa de modo que o motorista possui bom conforto quando o veículo está percorrendo pavimentos irregulares. Em vários ca30 sos, as cabinas para os veículos pesados também podem ser inclinadas para aumentar a capacidade de acesso para trabalho de manutenção e trabalho no motor. A passagem das linhas nas instalações AC para cima a partir do chassi do veículo até uma cabina de direção móvel de um modo tal que as linhas não fiquem sujeitas às tensões de curvatura quando a cabina suporta movimentos relativos ao chassi do veículo é um problema.

A EP 0 488 553 se refere a um sistema de resfriamento em um veículo. O sistema de resfriamento compreende uma instalação de resfriamento por compressor situado em um espaço no motor do veículo. A instalação de resfriamento por compressor convencionalmen te compreende um circuito de linha com um refrigerante circulante, um compressor, um condensador, uma válvula de expansão e um evaporador. O sistema de resfriamento também compreende um sistema de transferência de calor no qual um líquido refrigerante é circulado em um circuito de linha fechada que se estende entre o espaço no motor e uma cabina do veículo. O líquido refrigerante é resfriado no evaporador antes de ser levado até um trocador de calor no espaço do motorista. Uma ventoinha força um fluxo de ar através do trocador de calor de modo que o resfriamento eficaz do ar no espaço do motorista é efetuado. Neste caso, a instalação de resfriamento por compressor como um todo está situada no espaço no motor, desse modo reduzindo o comprimento do circuito de linha para o refrigerante circuit) lante. Entretanto, convencionalmente, o condensador da instalação de resfriamento por compressor é resfriado pelo ar e situado na parte frontal do veículo na frente do radiador. Portanto, o circuito de linha obriga a linhas relativamente longas para levar o refrigerante para e a partir do condensador. O compressor e o evaporador neste caso também são encaixados em lados opostos do motor do veículo, adicionalmente aumentando o comprimento 15 das linhas no circuito de linha.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

O objetivo da pressente invenção é prqpor_ uma disposição.para.resfriar-uma Gabina em um veículo que compreende uma instalação de resfriamento por compressor que é muito compacta e ela própria compreende um circuito de linha muito curto para o refrigerante 20 circulante. — ” “ Estes objetivos são alcançados com a disposição do tipo mencionada na introdução que é caracterizada pelos aspectos indicados na parte de caracterização da reivindicação 1. Assim, a disposição compreende uma instalação de resfriamento.por compressor para gerar frio em uma cabina em um veículo que pode ser um veículo pesado. Em uma instalação de 25 resfriamento por compressor, o frio é gerado em um evaporador e o calor em um condensador. A cabina no veículo no qual o ar é para ser resfriado normalmente está situada a uma distância relativamente grande a partir de uma região do veículo na qual é apropriado liberar calor. De acordo com a invenção, o primeiro sistema de transferência de calor tem a função de transportar frio a partir do evaporador da instalação de resfriamento por compressor até a 30 cabina. O segundo sistema de transferência de calor tem a função de transportar o calor a partir do condensador da instalação de resfriamento por compressor até a região no veículo onde o calor é para ser liberado. Assim, a instalação de resfriamento por compressor não precisa ter a função de transportar frio para a cabina nem esta de transportar calor para a dita região do veículo, de modo que sua única função pode ser a geração real de frio. Os 35 componentes da instalação de resfriamento por compressor, por exemplo, o evaporador e o condensador, podem, portanto, estar situados muito próximos. A instalação de resfriamento por compressor pode, assim, ser muito compactada e ser proporcionada com linhas curtas entre seus componentes. Um circuito de linhas curto para o refrigerante reduz o risco de vazamento do refrigerante.

De acordo com uma concretização preferida da presente invenção, o radiador no segundo sistema de transferência de calor é resfriado por ar. O radiador por consequência 5 pode estar situado em uma região do veículo através da qual existe um fluxo natural de ar durante a operação. O radiador no segundo sistema de transferência de calor está, com vantagem, situado em uma superfície periférica do veículo. Em tal região, o radiador irá entrar em contato com o ar na temperatura ambiente. O líquido refrigerante pode assim ser resfriado até uma temperatura próxima da temperatura ambiente. O segundo sistema de 10 transferência de calor compreende, com vantagem, uma ventoinha adaptada para gerar um fluxo de ar de resfriamento através do radiador, resultando em resfriamento muito eficaz do líquido refrigerante no radiador. O radiador no segundo sistema de transferência de calor está, com vantagem, situado na frente do radiador normal em uma região na parte frontal do veículo.

De acordo com outra concretização preferida da invenção, o segundo sistema de transferência de calor compreende uma bomba adaptada para circular o líquido refrigerante no segundo circuito de linhas^Tal bomba pode iniciara circulação do líquido refrigerante no segundo sistema de transferência de calor quando a cabina é para ser resfriada e parar a circulação quando a cabina não é para ser resfriada. O segundo sistema de transferência de 20 calor pode ser um sistema separado cujo único propósito é resfriar o refrigerante no con^densadorTO segundo sistema de transferência de calor altemativamente pode compreender pelo menos um trocador de calor adicional para resfriar pelo menos um meio adicional no veículo. Tal trocador de calor pode ser um refrigèrador do ar de admissão para resfriar o ar que é levado para o motor de combustão ou um refrigerador EGR para resfriamento dos 25 gases de escape que são misturados com o ar antes de eles serem levados para o motor de combustão, caso em que o segundo sistema de transferência de calor pode ser referido como um sistema de resfriamento em baixa temperatura com um líquido refrigerante que estará em uma temperatura consideravelmente mais baixa do que a temperatura do líquido refrigerante em um sistema de resfriamento normal para resfriar o motor do veículo

De acordo com outra concretização preferida da invenção, a instalação de resfriamento por compressor está situada em um espaço do motor no veículo. Aqui, a instalação de resfriamento por compressor pode possuir uma localização protegida que ao mesmo tempo facilita a manutenção da instalação de resfriamento por compressor. A instalação de resfriamento por compressor pode ser capaz de ser encaixada como uma unidade no veícu35 Io, desse modo facilitando o trabalho de encaixe da instalação de resfriamento por compressor no veículo pelo fato de que todos os seus componentes e linhas entre os mesmos já terão sido montados.

De acordo com outra concretização preferida da invenção, a cabina é móvel em relação a um chassi do veículo. Nos veículos pesados, a cabina normalmente é elasticamente suspensa para proporcionar maior conforto para o motorista quando o veículo está percorrendo pavimentos irregulares. Em vários casos, a cabina também pode ser inclinada para 5 expor os componentes no espaço do motor durante trabalho de manutenção e de reparo. O primeiro sistema de transferência de calor compreende um circuito de linhas que pelo menos em uma região de transferência entre o chassi e a cabina assume a forma de linhas constituídas de material flexível. O líquido refrigerante no primeiro sistema de transferência de calor é transportado em uma pressão positiva relativamente baixa no circuito de linhas. A 10 pressão positiva relativamente baixa do líquido refrigerante permite a curvatura das linhas flexíveis contendo o líquido refrigerante quando elas são sujeitas às tensões de curvatura. O risco de dano da linha e de vazamento devido aos movimentos da cabina durante a operação e em ocasiões quando a cabina é inclinada é desse modo eliminado.

BREVE DESCRIÇÃO DO DESENHO

As concretizações preferidas da invenção são descritas abaixo a título de exemplos com referência aos desenhos anexos, nos quais:

A Fig. 1 representa uma disposição para resfriar.uma.cabina em um veículo de acordo com uma primeira concretização da invenção, e

A Fig. 2 representa uma disposição para resfriar uma cabina em um veículo de a20 cordo com uma segunda concretização da invenção. · _ _ _₌ ““ “ DESCRIÇÃO bÊTALHADÃ~DAS~CQNCRETIZAÇQES PREFERIDAS DA INVENÇÃO

A Fig. 1 representa esquematicamente um veículo 1. O veículo compreende um espaço do motor 2 com um motor de combustão 3. O veículo .1 compreende uma cabina de direção 4 que é elasticamente suspensa no chassi do veículo via o dispositivo de suspensão 25 5 esquematicamente representado. Uma ventoinha de resfriamento 6 acionada pelo motor de combustão 3 é adaptada para gerar um fluxo de ar através de um radiador 7 para resfriar líquido refrigerante que circula em um sistema de resfriamento para resfriar o motor de combustão 3. O radiador 7 está situado em uma região A em uma parte frontal do veículo 1. Uma disposição para resfriar o ar na cabina 4 compreende uma instalação de resfriamento 30 por compressor 8 situada no espaço do motor 2. A instalação de resfriamento por compressor compreende um circuito de linhas 9 com um refrigerante circulante, um compressor 10, um condensador 11, uma válvula de expansão 12 e um evaporador 13. O refrigerante pode ser, por exemplo, dióxido de carbono.

A disposição para resfriar o ar na cabina 4 também compreende um primeiro siste35 ma de transferência de calor 14 compreendendo um circuito de linhas 15 com um líquido refrigerante que é pretendido para ser circulado por uma bomba 16. O circuito de linhas 15 compreende um trocador de calor 17 situado na cabina 4 e uma ventoinha de resfriamento adaptada para ser acionada por um motor elétrico 19 de modo a gerar fluxo de ar através do trocadorde calor 17. O circuito de linhas 15 compreende linhas constituídas de material flexível. O líquido refrigerante no primeiro sistema de transferência de calor 14 e resfriado quando ele é levado através do evaporador 13 da instalação de resfriamento por compres5 sor 8. A disposição para resfriar o ar na cabina 4 também compreende um segundo sistema de transferência de calor 20 situado no espaço do motor 2. O segundo sistema de transferência de calor 20 compreende um segundo circuito de linhas 21 com um líquido refrigerante pretendido para ser circulado por uma bomba 22. O circuito de linhas 21 compreende um radiador 23 situado na região A em uma localização na frente do radiador comum 7. O líqui10 do refrigerante no segundo sistema de transferência de calor 20 resfria o refrigerante na instalação de resfriamento por compressor 8 quando ele é levado através do condensador 11.

Durante a operação do veículo 1, um motorista pode quando necessário ativar a disposição e resfriar o ar na cabina 4. Quando o motorista ativa um dispositivo de operação 15 24, o qual pode ser um dispositivo de botão ou coisa parecida, um sinal é enviado para uma unidade de controle 25, a qual da partida no compressor 10 na instalação de resfriamento por compressor 8. A unidade de controle 25 ativa simultaneamente a. bomba .16 de modoque o líquido refrigerante é circulado no primeiro sistema de transferência de calor 14, o motor elétrico 19 que aciona a ventoinha 18, e a bomba 22, de modo que o líquido refrigerante 20 é circulado no segundo sistema de transferência de calor 20. O compressor 10 comprime e _ “ conduz õ’ refrigerante rio circuito deTinhas 9. O refrigerante comprimido é levando em curto . tempo no circuito de linhas 9 para o condensador 11.0 líquido refrigerante circulante rio segundo sistema de transferência de calor 20 resfria o refrigerante no condensador 11 de modo que o refrigerante condensa. O refrigerante, o qual então estará em forma líquida, é 25 depois disso levado para a válvula de expansão 12 onde ele passa por uma redução de pressão. O refrigerante depois disso é levado em curto tempo no circuito de linhas 9 para o evaporador 13, no qual o refrigerante resfria o líquido refrigerante no primeiro sistema de transferência de calor 14. O refrigerante altera para a forma de gás no evaporador 13 antes de ser levado de volta para o compressor 10 para compressão renovada.

Q líquido refrigerante que circula no primeiro sistema de transferência de calor 14 é assim resfriado no evaporador 13. O líquido refrigerante resfriado é levado através de uma linha no circuito de linhas 15 que se estende a partir do evaporador 12 no espaço do motor 2 até o trocador de calor 17 na cabina 4. O ar na cabina 4, o qual é forçado pela ventoinha 18 através do trocadorde calor 17, é resfriado pelo líquido refrigerante frio. O líquido refrigeran35 te no primeiro sistema de transferência de calor 14 depois disso é levado de volta para o evaporador 13 no espaço do motor 2 via uma linha no circuito de linhas 15 para resfriamento renovado. À medida que a cabina de direção 4 é móvel em relação ao espaço do motor 2, a qual está conectada de forma firme com o chassi do veículo, as linhas que se estendem entre o espaço do motor 2 e a cabina de direção são inevitavelmente sujeitas às tensões de curvatura durante a operação. A bomba 16 no primeiro sistema de transferência de calor 14 fornece para o líquido refrigerante uma pressão de 150.000 pascal até 200.00 pascal (1,5 5 até 2 bar) para tornar a circulação do líquido refrigerante no circuito de linhas 15 possível.

Entretanto, esta pressão é tão baixa que as linhas que levam o líquido refrigerante no circuito de linhas 15 entre o espaço do motor 2 e a cabina de direção 3 podem ser curvadas, de modo que as tensões de curvatura que atuam sobre as linhas durante a operação não são um problema.

O líquido refrigerante que é circulado no segundo sistema de transferência de calor assim resfria o refrigerante no condensador 11.0 líquido refrigerante quente a partir do condensador 11 é levado em uma linha no circuito de linhas 21 até o radiador 23 na região A na parte frontal do veículo 1. O ar na temperatura ambiente é forçado pela ventoinha 6 através do radiador 23 antes de ser levado através do radiador normal 7. O líquido refrige15 rante no segundo sistema de transferência de calor 20 assim passa pelo resfriamento eficaz e pode ser resfriado até uma temperatura próxima da temperatura ambiente. O líquido refri__ qerante no segundo sistema de transferência.de calor 20 depois disso é levado de.volta para o condensador 11.0 segundo sistema de transferência de calor 20 assim possui a função de transportar calor a partir da instalação de resfriamento por compressor 8 até a parte fron20 tal do veículo. O primeiro sistema de transferência de calor 14 tem a função de transportar o frio a partir da instalação de resfriamento por compressor 8 até a cabina de direção 4. Assim, a instalação de resfriamento por compressor 8 não tem a função de transportar o frio para a cabina 4 ou o calor para a região A, mas somente a função de gerar frio. Tal instalação de resfriamento por compressor 8 pode estar situada substancial mente em qualquer 25 localização desejada no veículo 1. O condensador 11 e o evaporador 13 podem, com vantagem, estar situados próximos. Isto torna possível que a instalação de resfriamento por compressor 8 seja muito compacta e seja proporcionada, de forma ideal, com um circuito de linhas 9 com linhas curtas.

A Fig. 2 representa uma configuração alternativa da disposição. Neste caso, a ins30 talação de resfriamento por compressor 8 é encaixada como uma unidade 26 no veículo. A instalação de resfriamento por compressor 8 como um todo com seus componentes e linhas pode assim ser encaixada como um item composto no espaço do motor 2. O circuito de linhas 9 também pode ser testado em relação à pressão e cheio com refrigerante antes da instalação de resfriamento por compressor 8 ser encaixada no veículo 1. À medida que os 35 refrigerantes, tais como dióxido de carbono, possuem pressões de trabalho muito altas, tal montagem anterior frequentemente pode ser preferível.

Aqui, o segundo sistema de transferência de calor 20 toma a forma de um sistema de resfriamento de baixa temperatura no veículo que também é utilizado para resfriar outros meios no veículo que precisam resfriamento para uma temperatura relativamente baixa. Portanto, tal sistema de resfriamento de baixa temperatura compreende pelo menos um trocador de calor adicional 27 para resfriar um meio adicional. O trocador de calor 27 pode, por 5 exemplo, ser um refrigerador de ar de admissão no qual o ar comprimido é resfriado antes de ser levado para o motor de combustão. O trocador de calor 27 também pode ser um refrigerador EGR no qual gases de escape de recirculação são resfriados antes dos mesmos serem misturados com ar e levados para o motor de combustão 1. Um ou mais trocadores de calor extras 27 podem ser dispostos em série ou em paralelo no segundo sistema de 10 transferência de calor 20.

A invenção de modo algum está limitada às concretizações às quais os desenhos se referem, mas podem ser livremente variadas dentro dos escopos das reivindicações.

Claims

REIVINDICAÇÕES-EMENDAS

1. Disposição para resfriar uma cabina (4) em um veículo (1), disposição esta que compreende uma instalação de resfriamento por compressor (8) situada externamente à cabina (4) e compreende um circuito de linhas (9) com um líquido refrigerante circulante, um evaporador (13) em que o refrigerante deverá ser vaporizado, e um condensador (11) no qual o líquido refrigerante deverá ser condensado, e um primeiro sistema de transferência de calor (14) que compreende um circuito de linhas (15) com um líquido refrigerante circulante que deverá ser resfriado pelo refrigerante no evaporador (13) e para liberar o frio em um trocador de calor (17) situado na cabina (4), e um segundo sistema de transferência de calor (20) compreendendo um segundo circuito de linhas (21) com líquido refrigerante circulante destinado a absorver calor à partir do refrigerante no condensador (11) e para liberar calor em um radiador (23) que está situado em uma região (A) no veículo (1), CARACTERIZADA pelo fato de que a cabina (4) é móvel em relação a um chassi do veículo (1) e pelo fato de que o primeiro sistema de transferência de calor (14) compreende um circuito de linhas (15) que, pelo menos em uma região de transferência entre o chassi (2) e a cabina (4), assume a forma de linhas feitas de material flexível.
2. Disposição, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o radiador (23) no segundo sistema de transferência de calor (20) é arrefecido a ar.
3. Disposição, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADA pelo fato de que o radiador (23) no segundo sistema de transferência de calor (20) está situado na região (A) em uma superfície periférica do veículo (1).
4. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADA pelo fato de que o segundo sistema de transferência de calor (20) compreende uma ventoinha (6) adaptada para gerar um fluxo de ar de resfriamento através do radiador (23).
5. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADA pelo fato de que o segundo sistema de transferência de calor (20) compreende uma bomba (22) adaptada para circular o líquido refrigerante no segundo circuito de linhas (21).
6. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADA pelo fato de que o segundo sistema de transferência de calor (20) compreende pelo menos um trocador de calor adicional (27) para resfriar um meio adicional no veículo (1).
7. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADA pelo fato de que a instalação de resfriamento por compressor (8) situase em um espaço do motor (2) no veículo (1).

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8. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADA pelo fato de que a instalação de resfriamento por compressor (8) pode ser encaixada como uma unidade no veículo (1).