ES2228718T3 - Un metodo y un sistema para seguir el estado de llenado de un sistema de aire acondicionado para un vehiculo automovil. - Google Patents
Un metodo y un sistema para seguir el estado de llenado de un sistema de aire acondicionado para un vehiculo automovil.Info
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Abstract
Método para seguir el estado de llenado de un sistema (CS) de aire acondicionado para un vehículo automóvil, comprendiendo el sistema (CS) un circuito de fluido, que incluye: - un compresor (1) que puede estar conectado al motor (E) de combustión interna del vehículo automóvil y cuya salida está conectada a un condensador (3), y un evaporador (6) al cual está asociado un ventilador (7) y el cual tiene su entrada conectada a la salida del condensador (3) por medio de un dispositivo (5) de expansión de fluido, y su salida conectada a la entrada del compresor, estando el método caracterizado porque: - el compresor (1) está activado durante un período predeterminado de tiempo (T) mientras el motor (E) del vehículo automóvil está rotando a una velocidad predeterminada, sustancialmente constante y mientras el ventilador (7) asociado con el evaporador (6) está controlado de una manera tal que transporta un flujo de aire, sustancialmente constante o incluso cero al evaporador (6) y estando entonces desactivado el compresor (1), - se detecta frente al tiempo el valor de al menos una característica predeterminada de la curva resultante de la presión de fluido aguas arriba (PH) y/o aguas abajo (PL) del dispositivo (5) de expansión, y - esta característica se compara con un valor de referencia predeterminado.
Description
Un método y un sistema para seguir el estado de
llenado de un sistema de aire acondicionado para un vehículo
automóvil.
La presente invención se refiere a un método para
monitorizar el estado de llenado de un sistema de aire acondicionado
para vehículos automóviles que comprende un circuito de fluido, que
incluye:
un compresor que puede estar conectado al motor
de combustión interna del vehículo automóvil y la salida del cual
está conectada a un condensador, y
un evaporador al cual está asociado un ventilador
y que tiene su entrada conectada a la salida del condensador por
medio de un dispositivo de expansión de fluido y su salida
conectada a la entrada del compresor.
El estado de llenado del circuito de fluido de un
sistema de aire acondicionado varia durante la vida del sistema, por
varias razones.
En la etapa de fabricación, cualquier fuga
sustancial de fluido resultante de defectos de construcción y/o
montaje puede ser fácilmente detectada.
No obstante, pequeñas fugas del fluido, tales
como aquellas debidas al deterioro de los componentes o a la
corrosión son mucho menos fáciles de detectar. Estas fugas conducen
a una reducción progresiva en el nivel de llenado y a un
correspondiente deterioro en el rendimiento del sistema (o incluso
daño al compresor) y conducen a la liberación de fluidos peligrosos
al medio ambiente.
En vehículos automóviles convencionales, se evita
el funcionamiento del compresor del sistema de aire acondicionado,
cuando la presión de fluido en el sistema cae por debajo de un
umbral predeterminado, por ejemplo alrededor de 3,1 bar, en reposo.
No obstante, en el caso de fugas de fluidos, se evita que el
compresor funcione cuando la cantidad de fluido que permanece en el
sistema es todavía bastante baja y casi completamente en estado
gaseoso, de manera que el impedimento del funcionamiento del
compresor no puede generalmente evitar el daño a éste.
Se conocen varios métodos para seguir el estado
de llenado de un sistema de aire acondicionado. En su mayor parte,
estos métodos están basados en una comparación de los valores
adoptados por algunos parámetros o el rendimiento del sistema
(tales como sobrecalentamiento, presión de evaporación o capacidad
de refrigeración) que son monitorizados durante el funcionamiento,
con valores de referencia grabados referidos a un estado de llenado
que se considera óptimo. Soluciones de este tipo se describen por
ejemplo en las patentes de Estados Unidos nº 5.457.965, 5.009.076 y
4.677.830.
Estos métodos no son aplicables a sistemas de
refrigeración de vehículos automóviles ya que, en los últimos, en
contraste con los sistemas fijos, las condiciones medioambientales
y de funcionamiento (velocidad de desplazamiento, condiciones de
ventilación interna, etc.) son extremadamente variables de manera
que la definición de condiciones "normales" de funcionamiento
de referencia es bastante difícil o al menos compleja.
Un método y aparato para seguir el estado de
llenado de un sistema de aire acondicionado en un vehículo automóvil
se conoce a partir del documento
WO-A-9416273.
El propósito de la presente invención es por
consiguiente proponer un método que permite seguir el estado de
llenado de un sistema de aire acondicionado instalado en un
vehículo automóvil de una manera fiable, simple y económica.
Este y otros propósitos se consiguen, de acuerdo
con la invención, con el método cuyas principales características se
definen en la reivindicación 1 adjunta.
La invención también consiste en un sistema para
llevar a cabo el seguimiento del estado de llenado de un sistema de
aire acondicionado para vehículo automóvil, cuyas principales
características se definen en la reivindicación 9.
Características y ventajas adicionales de la
invención quedarán claras a partir de la siguiente descripción
detallada, dada enteramente a modo de ejemplo, con referencia a los
dibujos adjuntos, en los cuales:
la figura 1 es una vista esquemática de un
sistema de aire acondicionado para vehículo automóvil con el que
está asociado un sistema de acuerdo con la invención para seguir su
estado de llenado y
la figura 2 es un gráfico que muestra las curvas
de dos señales de presión utilizables en un sistema de seguimiento
de acuerdo con la invención, como funciones de tiempo, dadas en la
abscisa.
En la figura 1, el motor de combustión interna de
un vehículo automóvil se indica como E y un sistema de aire
acondicionado instalado en el vehículo automóvil se indica
generalmente como CS.
El sistema CS de aire acondicionado comprende, de
una manera conocida en si, un compresor 1 que puede ser impulsado
por el motor E de combustión interna, por medio de un acoplamiento 2
accionado eléctricamente. La salida del compresor 1 está conectada
a la entrada de un condensador 3. La salida del condensador está
conectada a un filtro 4 aguas abajo del cual existe un dispositivo 5
de expansión de fluido. Este dispositivo puede ser, por ejemplo una
válvula de expansión o incluso simplemente una abertura
calibrada.
El dispositivo 5 de expansión está conectado a la
entrada de un evaporador 6, cuya salida está conectada a la entrada
del compresor 1.
Un ventilador eléctrico 7 está asociado con el
evaporador 6.
Un sistema de seguimiento está asociado con el
sistema CS de aire acondicionado para seguir su estado de llenado.
El sistema de seguimiento comprende, básicamente una unidad
electrónica ECU de control que está dispuesta para controlar el
funcionamiento del acoplamiento 2 y del ventilador eléctrico 7
asociado con el evaporador, de acuerdo con métodos
predeterminados.
Las señales indicativas de la velocidad de
rotación del motor E alcanzan una entrada 8 de la unidad ECU de
control. Estas señales pueden ser señales que alcanzan la unidad
ECU desde un sensor asociado al motor E o señales indicativas de
esta velocidad y que vienen de la unidad electrónica de gestión de
motor o desde una red para la distribución de señales en el
vehículo automóvil, tal como una red que funciona de acuerdo con el
protocolo CAN.
El sistema para seguir el estado de llenado del
sistema CS de aire acondicionado también comprende (al menos) un
sensor eléctrico 9 de presión conectado a una entrada 10 de la
unidad ECU de control. Este sensor es, por ejemplo, un sensor
analógico.
En una primera realización del sistema, el sensor
9 de presión está asociado a la rama de alta presión del circuito
de refrigeración del sistema de aire acondicionado y está situado,
por ello, aguas arriba del dispositivo 5 de expansión, típicamente
aguas abajo del condensador 3 y está, por ejemplo, asociado con el
filtro 4.
Con objeto de monitorizar el estado de llenado
del sistema, la unidad ECU de control está dispuesta para llevar a
cabo, muy frecuentemente, por ejemplo, cada vez que se arranca y
enciende el motor E, la activación del compresor 1 durante un
periodo predeterminado de tiempo (por ejemplo, 10 segundos) mientras
que el motor E está rotando a una velocidad sustancialmente
constante (por ejemplo, a velocidad sin carga) y mientras el
ventilador 7 está asociado al evaporador 6 se mantiene desactivado.
Después de este periodo de tiempo, la unidad ECU lleva a cabo la
desactivación del compresor 1 (por medio del acoplamiento 2).
La unidad ECU detecta el comportamiento de la
presión de fluido indicada por el sensor 9.
Cuando el sensor 9 de presión está asociado con
la rama de alta presión del circuito de refrigeración, la curva de
señal proporcionada por este sensor es, por ejemplo la indicada
como P_{H} en la figura 2. La señal P_{H} adopta un valor de
reposo P_{H0} antes de la activación del compresor 1, que se lleva
a cabo por la unidad ECU en el instante t_{1}.
El compresor 1 se mantiene activado hasta un
instante posterior t_{2} y por consiguiente durante un periodo
predeterminado de tiempo T = t_{2} - t_{1}, por ejemplo de 10
segundos, según se estableció anteriormente.
En el instante t_{2}, la unidad ECU lleva a
cabo la desactivación del compresor 1 y la presión indicada por el
sensor 9 empieza a decrecer, empezando desde el valor máximo
P_{Hmax} alcanzado en el instante t_{2} y tendiendo a retornar
progresivamente al valor P_{H0} de reposo.
La curva indicada como P_{L} en la figura 2 es
la del voltaje de salida en el sensor 9 que es indicativo de la
presión de fluido en el circuito hidráulico si el sensor está
asociado con la rama de baja presión del circuito de refrigeración
y por consiguiente si el sensor está situado aguas abajo del
dispositivo 5 de expansión, por ejemplo, en una de las tres
posiciones mostradas mediante la línea discontinua en la figura 1,
esto es, a la entrada o a la salida del evaporador 6 o en la
vecindad de la entrada del compresor 1. En este caso, cuando la
unidad ECU para detectar el estado de llenado del sistema activa el
compresor 1 en el instante t_{1}, la presión de fluido empieza a
decrecer desde el valor P_{L0} de reposo (que en la practica es
igual a P_{H0}) según se muestra en la figura 2, hasta un valor
mínimo P_{Lmin} alcanzado en el instante t_{2} en el cual la
unidad ECU lleva a cabo la desactivación del compresor. A partir de
este momento, la presión P_{L} tiende a volver progresivamente al
valor de reposo P_{L0}.
Los ensayos llevados a cabo han mostrado que
todos los valores de P_{Hmax}, P_{Lmin}, P_{Hmax}/P_{H0},
P_{Lmax}/P_{L0}, P_{Hmax} - P_{H0}, P_{Lmin} - P_{L0} y
los tiempos de relajación de P_{H} y P_{L} (después de t_{2})
son indicativos de la cantidad (masa) del fluido refrigerante
contenido en el circuito del sistema.
La unidad ECU está, por ello, ventajosamente
dispuesta para comparar el valor adoptado por uno o mas de los
parámetros anteriormente mencionados con valores de referencia
predeterminados experimentalmente para el sistema especifico y para
activar un dispositivo indicador 11 (figura 1) cuando esta
comparación es indicativa de un nivel insuficiente de llenado del
sistema. El dispositivo indicador 11 puede ser activado
alternativamente después de un número predeterminado de
indicaciones consecutivas de un insuficiente nivel de llenado.
Según se estableció anteriormente, durante el
periodo de tiempo T = t_{2} - t_{1}, en el cual está activado
el compresor 1 con el propósito de detectar el estado de llenado
del sistema, el ventilador eléctrico 7 asociado con el evaporador
se mantiene desactivado. Alternativamente, no obstante, la unidad
ECU de control puede estar dispuesta para controlar el ventilador
eléctrico 7 durante el periodo de tiempo T de una manera tal que
transporte un flujo de aire predeterminado, sustancialmente
constante al evaporador.
Naturalmente, manteniendo el mismo principio de
la invención, las formas de realización y detalles de construcción
pueden variarse ampliamente con respecto a los descritos e
ilustrados puramente a modo de ejemplo, sin alejarse por ello del
alcance de la invención según se define en las reivindicaciones
adjuntas.
Claims (16)
1. Método para seguir el estado de llenado de un
sistema (CS) de aire acondicionado para un vehículo automóvil,
comprendiendo el sistema (CS) un circuito de fluido, que
incluye:
- un compresor (1) que puede estar conectado al motor (E) de combustión interna del vehículo automóvil y cuya salida está conectada a un condensador (3), y
- un evaporador (6) al cual está asociado un ventilador (7) y el cual tiene su entrada conectada a la salida del condensador (3) por medio de un dispositivo (5) de expansión de fluido, y su salida conectada a la entrada del compresor,
estando el método caracterizado
porque:
- -
- el compresor (1) está activado durante un período predeterminado de tiempo (T) mientras el motor (E) del vehículo automóvil está rotando a una velocidad predeterminada, sustancialmente constante y mientras el ventilador (7) asociado con el evaporador (6) está controlado de una manera tal que transporta un flujo de aire, sustancialmente constante o incluso cero al evaporador (6) y estando entonces desactivado el compresor (1),
- -
- se detecta frente al tiempo el valor de al menos una característica predeterminada de la curva resultante de la presión de fluido aguas arriba (P_{H}) y/o aguas abajo (P_{L}) del dispositivo (5) de expansión, y
- -
- esta característica se compara con un valor de referencia predeterminado.
2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1
en el que la característica predeterminada es el valor máximo o
mínimo (P_{Hmax}, P_{Lmin}) alcanzado por la presión de fluido
aguas arriba o aguas abajo, respectivamente, del dispositivo (5) de
expansión.
3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1
en el que la característica predeterminada es una función de o la
relación entre el valor máximo o mínimo (P_{Hmax}, P_{Lmin})
alcanzado por la presión de fluido aguas arriba o aguas abajo,
respectivamente del dispositivo (5) de expansión y el valor
(P_{H0}; P_{L0}) adoptado por la presión antes de la activación
del compresor (1).
4. Un método de acuerdo con la reivindicación 2 o
la reivindicación 3 en el que se detecta el máximo valor
(P_{Hmax}) alcanzado por la presión de fluido (P_{H}) aguas
abajo del condensador (3).
5. Un método de acuerdo con la reivindicación 2 o
la reivindicación 3 para un sistema (CS) en el que está dispuesto un
filtro (4) de fluido a la salida del condensador (3) y en el que se
detecta el valor máximo (P_{Hmax}) alcanzado por la presión de
fluido en el filtro (4).
6. Un método de acuerdo con la reivindicación 2 o
la reivindicación 3 en el que se detecta el mínimo valor
(P_{Lmin}) alcanzado por la presión (P_{L}) de fluido en la
vecindad de la entrada o la salida del evaporador (6).
7. Un método de acuerdo con la reivindicación 2 o
la reivindicación 3 en el que se detecta el valor mínimo
(P_{Lmin}) alcanzado por la presión (P_{L}) de fluido en la
vecindad de la entrada del compresor.
8. Un método de acuerdo con la reivindicación 1
en el que la característica predeterminada es una función de, o el
tiempo de relajación de la presión (P_{H}, P_{L}) de fluido
aguas arriba o aguas abajo del dispositivo (5) de expansión después
de la desactivación del compresor (1).
9. Un sistema para monitorizar el estado de
llenado de un sistema (CS) de aire acondicionado de un vehículo
automóvil que comprende un circuito de fluido que incluye:
- -
- un compresor (1) que puede estar conectado al motor (E) de combustión interna del vehículo automóvil y cuya salida está conectada a un condensador (3), y
- -
- un evaporador (6) al cual está asociado un ventilador (7) y que tiene su entrada conectada a la salida del condensador (3) por medio de un dispositivo (5) de expansión de fluido y tiene su salida conectada a la entrada del compresor (1),
estando el sistema caracterizado porque
comprende:
- -
- una unidad (ECU) de control que puede llevar a cabo una activación controlada del compresor (1) mientras está rotando el motor (E) del vehículo automóvil a una velocidad predeterminada, sustancialmente constante, y mientras se controla el ventilador (7) de una manera tal que transporta una corriente de aire sustancialmente constante o incluso cero hacia el evaporador (6) y entonces se desactiva el compresor (1),
- -
- medios (9) sensores para proporcionar a la unidad (ECU) de control señales eléctricas indicativas de la presión (P_{H}, P_{L}) de fluido aguas arriba y/o aguas abajo del dispositivo (5) de expansión
- -
- estando dispuesta la unidad (ECU) de control para detectar frente al tiempo al menos una característica de la curva de presión de fluido aguas arriba y/aguas abajo del dispositivo (5) de expansión, resultante de la activación del compresor (1) y para comparar esta característica con un valor de referencia predeterminado.
10. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 9
en el que la característica predeterminada es el valor máximo o
mínimo (P_{Hmax}, P_{Lmin}) alcanzado por la presión de fluido
aguas arriba o aguas abajo, respectivamente del dispositivo (5) de
expansión.
11. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 9
en el que la característica predeterminada es una función de o la
relación entre el valor máximo o mínimo (P_{Hmax}, P_{Lmin})
alcanzado por la presión de fluido aguas arriba o aguas abajo,
respectivamente, del dispositivo (5) de expansión y el valor
(P_{H0}; P_{L0}) adoptado por la presión antes de la activación
del compresor (1).
12. Un sistema de acuerdo con la reivindicación
10 o la reivindicación 11 en el que los medios sensores (9) están
dispuestos de una manera tal que proporcionan señales indicativas de
la presión (P_{H}) de fluido aguas abajo del condensador (3).
13. Un sistema de acuerdo con la reivindicación
10 o la reivindicación 11 para un sistema en el que está dispuesto
un filtro (4) de fluido a la salida del condensador (3) y en el que
los medios sensores (9) están asociados con el filtro (4).
14. Un sistema de acuerdo con la reivindicación
10 o la reivindicación 11 en el que la unidad (ECU) de control está
dispuesta para detectar el mínimo valor alcanzado por la presión de
fluido en la vecindad de la entrada o la salida del evaporador
(6).
15. Un sistema de acuerdo con la reivindicación
10 o la reivindicación 11 en el que la unidad (ECU) de control está
dispuesta para detectar el valor mínimo alcanzado por la presión de
fluido en la vecindad de la entrada del compresor (1).
16. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 9
en el que la característica predeterminada es una función de, o el
tiempo de relajación de la presión (P_{H}, P_{L}) de fluido
aguas arriba o aguas abajo del dispositivo (5) de expansión, después
de la desactivación del compresor (1).
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