ES2266450T3 - Dispositivo y procedimiento de refrigeracion de un organo de mando de un motor termico. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de refrigeración de un órgano de mando de un motor de combustión de vehículo automóvil que comprende un circuito principal de circulación de un líquido de refrigeración que atraviesa el motor (1) y que incluye una bomba de circulación (3), una válvula termostática (4) y un radiador (5), caracterizado por el hecho de que un intercambiador de calor (14) capaz de refrigerar el órgano de mando está montado en un circuito secundario (13), aguas abajo del radiador, entre dicho radiador (5) y la bomba de circulación (3), que un limitador (16) está montado en el circuito principal en paralelo con el intercambiador (14), estando una rama (17) del circuito secundario, que une el intercambiador (14) al limitador (16), atravesada por el líquido de refrigeración en un sentido o en otro según que la válvula termostática (4) esté abierta o cerrada.
Description
Dispositivo y procedimiento de refrigeración de
un órgano de mando de un motor térmico.
El presente invento se refiere a un dispositivo
de refrigeración de un órgano de mando de un motor térmico de
vehículo automóvil, así como a un procedimiento de alimentación
permanente de líquido de refrigeración de un intercambiador de
calor destinado a refrigerar tal órgano de mando.
El motor de accionamiento de los vehículos
automóviles puede ser refrigerado haciendo circular un líquido de
refrigeración, agua en la práctica, que atraviesa las principales
partes del motor que conviene refrigerar. El circuito de
refrigeración incluye esencialmente una bomba de circulación
accionada por el motor y un radiador constituido por un
intercambiador de calor agua/aire capaz de refrigerar el agua que la
bomba hace circular. Generalmente también está prevista una válvula
termostática con el fin de aislar la parte del circuito principal
de refrigeración que contiene el radiador durante el arranque en
frío cuando no se desea una refrigeración excesiva del motor. La
válvula termostática se abre progresivamente en función de la
temperatura del agua circulante, calentada por el motor después del
periodo de arranque.
El funcionamiento de los motores de combustión
interna necesita una alimentación de carburante en los cilindros
del motor así como un escape de los gases quemados, realizándose
estas operaciones por medio de válvulas cuyo movimiento está
generalmente mandado por un sistema de distribución adaptado al
régimen de funcionamiento del motor. En ciertos motores de
combustión está previsto mandar el movimiento de las diferentes
válvulas por medio de un sistema electrohidráulico denominado
"camless", en el que los movimientos de las diferentes
válvulas se gobiernan en función de un diagrama de distribución,
controlándose además la carga del motor por el tiempo de apertura
de las válvulas de admisión.
La potencia consumida por tal sistema de mando
de las válvulas implica no obstante un cierto número de
inconvenientes. Conviene en particular poder refrigerar
convenientemente el dispositivo de mando.
La refrigeración puede, por ejemplo, obtenerse
por una circulación de agua de refrigeración que circula por el
circuito principal de refrigeración del motor. La inclusión sin
precauciones particulares de un intercambiador de calor en el
circuito principal de refrigeración del motor tiene, sin embargo, el
inconveniente de que la refrigeración no se realiza
convenientemente de una forma constante durante las fases de
arranque del motor cuando la válvula termostática está cerrada y
durante las fases de funcionamiento normal cuando la válvula
termostática está abierta. Otra solución, que consiste en utilizar
un circuito de refrigeración independiente, necesita por otra parte
una bomba de agua eléctrica suplementaria y al menos una
electroválvula, lo que complica la estructura del conjunto y
aumenta el coste así como el riesgo de averías.
El presente invento tiene por objeto suprimir
estas dificultades y asegurar la refrigeración de un órgano de
mando de un motor de combustión de vehículo automóvil, por ejemplo
del sistema de gobierno de las válvulas, lo que permite la
refrigeración constante y permanente independientemente del estado
de la válvula termostática.
El invento tiene igualmente por objeto alimentar
de forma continua un intercambiador de calor con líquido de
refrigeración procedente del circuito principal de refrigeración del
motor, e independientemente de la posición de la válvula
termostática.
El dispositivo de refrigeración del invento está
destinado a cooperar con un órgano de mando de un motor de
combustión de vehículo automóvil. El dispositivo comprende un
circuito principal de circulación de un líquido de refrigeración
que atraviesa el motor y que incluye una bomba de circulación, una
válvula termostática y un radiador. Un intercambiador de calor
capaz de refrigerar el órgano de mando está montado en un circuito
secundario, aguas abajo del radiador, entre dicho radiador y la
bomba de circulación. Un limitador está montado en el circuito
principal en paralelo con el intercambiador. De esta forma, una rama
del circuito secundario que une el intercambiador con el limitador
está atravesada por el líquido de refrigeración en un sentido o en
otro según que la válvula termostática esté abierta o
cerrada.
cerrada.
Se obtiene así de forma sencilla una inversión
automática de la alimentación del intercambiador con líquido de
refrigeración. Además, el intercambiador es alimentado con líquido
de refrigeración a temperatura inferior cuando la válvula
termostática está abierta, que es el caso más frecuente.
En un modo de realización preferido, un
generador de aire caliente destinado al calentamiento del habitáculo
del vehículo está además montado en el circuito principal aguas
abajo de la válvula termostática, con su canalización de retorno
unida aguas arriba del limitador.
En una utilización preferida del invento, el
órgano de mando está concebido para actuar sobre las válvulas del
motor.
El invento se refiere igualmente, de forma más
general, a un procedimiento de alimentación permanente con líquido
de refrigeración de un intercambiador de calor montado en un
circuito secundario en derivación de un circuito principal de
circulación del que una parte puede ser aislada por medio de una
válvula de cierre. Según este procedimiento, se produce
automáticamente una inversión del sentido de circulación en una rama
del circuito secundario en función de la posición de la válvula de
cierre por medio de una pérdida de carga generada en una parte del
circuito principal.
En un modo de realización preferido, la válvula
se cierra cuando la temperatura del líquido de refrigeración
alcanza un valor determinado.
El procedimiento del invento es particularmente
ventajoso cuando el intercambiador de calor se utiliza para
refrigerar un órgano de mando de las válvulas de un motor térmico,
especialmente en un vehículo automóvil.
El invento será mejor comprendido con el estudio
de un modo de realización particular tomado a título de ejemplo, de
ningún modo limitativo, e ilustrado por los dibujos anejos, en los
que:
la figura 1 representa esquemáticamente un
dispositivo de refrigeración según el invento;
la figura 2 ilustra la circulación del líquido
de refrigeración en el dispositivo ilustrado en la figura 1 cuando
la válvula termostática está cerrada; y
la figura 3 ilustra esquemáticamente la
circulación del líquido de refrigeración en el dispositivo ilustrado
en la figura 1 cuando la válvula termostática está abierta.
Tal como se ha representado de forma esquemática
en la figura 1, el dispositivo de refrigeración del invento se
utiliza en asociación con un motor térmico esquematizado por el
cuadro a rayas 1. El motor térmico 1 está refrigerado por una
circulación de agua que fluye en un circuito principal de
circulación 2, que incluye una bomba de circulación 3, una válvula
termostática 4 y un radiador 5 situado en el exterior del motor 1.
El circuito 2 puede estar más o menos lleno de agua de
refrigeración gracias a la existencia de un recipiente de llenado 6
que desempeña el papel de vaso de expansión y montado en derivación
por los conductos 7 y 8 en el intercambiador de calor aire/agua que
constituye el radiador 5. En la salida de la bomba de circulación
3, el agua de refrigeración que va por el conducto 9 atraviesa la
válvula termostática 4 cuya apertura y cierre son mandados por un
elemento de dilatación 4a sobre el cual actúa la temperatura del
agua que atraviesa la válvula termostática 4.
En el ejemplo ilustrado en la figura 1 el
habitáculo del vehículo automóvil que está equipado con el motor 1
comprende un dispositivo de calentamiento que incluye un generador
10 de aire caliente en forma de intercambiador de calor aire/agua
que está alimentado por el agua de refrigeración del circuito
principal 2 que procede directamente de la válvula termostática 4
por el conducto 11. La salida del generador 10 de aire caliente está
unida por el conducto 11a a un circuito secundario 13 en el que
está montado un intercambiador de calor 14 capaz de refrigerar el
sistema de gobierno de las diferentes válvulas del motor 1, no
estando este sistema representado en la figura. El conducto de
salida 11a que procede del generador 10 de aire caliente desemboca
en el punto 12 en una rama 15 del circuito secundario 13,
conteniendo la rama 15 un limitador 16 capaz de crear una pérdida
de carga en la circulación. El agua que circula por el conducto 11a
en la salida del generador 10 de aire caliente se divide en el
punto 12 en dos flujos, el primero por la rama 15 y el segundo por
una rama 17 del circuito secundario 13.
El intercambiador de calor 14 recibe el agua de
refrigeración por el conducto 18 que está unido en el punto 19 a la
rama 17. A la salida del intercambiador 14 el agua vuelve al punto
21 por el conducto 20 aguas abajo del limitador 16. El conducto de
salida 22 de la restricción 16 vuelve al punto de admisión de la
bomba de circulación 3 atravesando el motor 1 con objeto de
refrigerar las partes apropiadas.
En el modo de realización ilustrado en la figura
1 también se ha representado un alternador 23 refrigerado por
circulación de agua y alimentado por el conducto 24 conectado en el
conducto 11a en la salida del generador 10 de aire caliente,
volviendo el agua de refrigeración por el conducto 25 después de
haber atravesado el alternador 23 en el conducto 22 aguas arriba de
la admisión de la bomba de circulación 3.
La circulación del agua de refrigeración en el
radiador 5 se realiza gracias al conducto de alimentación 26 cuya
entrada está más o menos obturada por la válvula termostática 4 en
función de la temperatura del agua de refrigeración que atraviesa
la válvula 4. El agua de refrigeración que ha atravesado el radiador
5 vuelve al punto 19 por el conducto 27 en la rama 17 del circuito
secundario 13.
El funcionamiento del dispositivo ilustrado en
la figura 1 es el siguiente, haciendo referencia a las figuras 2 y
3.
Cuando la válvula termostática 4 está cerrada,
es decir durante la fase de arranque en frío del motor 1, el agua
de refrigeración no penetra en el conducto 26 y no atraviesa por
tanto el radiador 5. Esto es lo que está representado en línea
delgada en la figura 2. Por el contrario, el agua de refrigeración
hecha circular por la bomba 3 circula por el conducto 9 a través de
la válvula 4, después por el conducto 11 a través del generador 10
de aire caliente, estando los conductos por los que circula el agua
de refrigeración representados en la figura 2 con línea más ancha.
En la salida del generador 10 de aire caliente el agua procedente
del conducto 11a se divide en dos flujos. El primero por la rama 15
atraviesa el limitador 16 que crea una pérdida de carga, después
vuelve por el conducto 22 a la bomba de circulación 3. El segundo
flujo retorna igualmente a la bomba de circulación 3, esta vez
pasando por la rama 17, después por el intercambiador de calor 14
atravesando el circuito secundario 13. Este segundo flujo evita la
pérdida de carga debida al limitador 16. Independientemente, el
alternador 23 es alimentado por el conducto 24 con agua de
refrigeración procedente del generador 10 de aire caliente.
La figura 3 ilustra las diferentes circulaciones
en el dispositivo del invento cuando la válvula termostática 4 está
completamente abierta. En este caso toda el agua de refrigeración
que procede del generador 10 de aire caliente por el conducto 11a
se dirige por la rama 15 a través del limitador 16 para volver por
el conducto 22 a la bomba de circulación 3. Pero al estar abierta
la válvula termostática 4 el agua de refrigeración circula
igualmente por el conducto 26, atraviesa el radiador 5 y vuelve por
el conducto 27 hasta el punto 19 en el que el flujo se divide en
dos partes. La primera parte atraviesa el intercambiador de calor 14
por el circuito secundario 13 antes de volver a la bomba de
circulación 3 por el conducto 22. La segunda parte, por el
contrario, circula por la rama 17, atraviesa el limitador 16 antes
de volver por el conducto 22 a la bomba de circulación 3.
La circulación del agua en la rama 17, por
tanto, ha sido invertida con respecto a la que existía cuando la
válvula termostática 4 estaba cerrada, como está ilustrado en la
figura 2. El caudal en el radiador 5 es aquí máximo, como en el
intercambiador de calor 14. Además, el intercambiador 14 está
atravesado por el agua que ha sido refrigerada por el radiador 5,
lo que mejora la refrigeración del sistema de mando de las
válvulas.
Durante la fase de apertura progresiva de la
válvula termostática 4, continúa el flujo de agua de refrigeración
que procede del generador 10 de aire caliente, como está ilustrado
en la figura 2, pero empieza de nuevo el flujo de agua de
refrigeración que procede del radiador 5, como está ilustrado en la
figura 3. El caudal de agua de refrigeración comienza a aumentar en
el intercambiador de calor 14 y el flujo se invierte progresivamente
en la rama 17. Se verifica que esta inversión se produce a partir
de aproximadamente el 5% de apertura de la válvula termostática
4.
El dispositivo del invento permite así obtener
una inversión automática del sentido de circulación en la rama 17
del circuito secundario 13, realizándose la alimentación de agua de
refrigeración del intercambiador de calor 14 bien por el agua de
refrigeración procedente del generador 10 de aire caliente o del
circuito principal de refrigeración en el caso en el que no esté
previsto ningún generador de aire caliente, bien por el agua de
refrigeración procedente del radiador 5 cuando la válvula
termostática 4 está abierta.
Esta inversión automática se obtiene de una
forma extremadamente sencilla sin la necesidad de inclusión de una
bomba eléctrica suplementaria cualquiera, ni una electroválvula
cualquiera. La ausencia de pieza en movimiento o de componente
específico suprime cualquier riesgo de avería. Además, la
alimentación con agua de refrigeración del intercambiador de calor
14 se realiza de forma permanente y por medio de agua procedente del
radiador, es decir después de haberse enfriado cuando la válvula
termostática está abierta, en funcionamiento normal del motor.
Aunque en el ejemplo ilustrado no se haya
representado la inclusión de un intercambiador 10 de aire caliente,
se comprenderá que el dispositivo del invento pueda igualmente
funcionar en ausencia de este intercambiador, retornando el agua de
refrigeración salida de la válvula termostática 4 entonces
directamente al circuito secundario 13.
Claims (6)
1. Dispositivo de refrigeración de un órgano de
mando de un motor de combustión de vehículo automóvil que comprende
un circuito principal de circulación de un líquido de refrigeración
que atraviesa el motor (1) y que incluye una bomba de circulación
(3), una válvula termostática (4) y un radiador (5),
caracterizado por el hecho de que un intercambiador de calor
(14) capaz de refrigerar el órgano de mando está montado en un
circuito secundario (13), aguas abajo del radiador, entre dicho
radiador (5) y la bomba de circulación (3), que un limitador (16)
está montado en el circuito principal en paralelo con el
intercambiador (14), estando una rama (17) del circuito secundario,
que une el intercambiador (14) al limitador (16), atravesada por el
líquido de refrigeración en un sentido o en otro según que la
válvula termostática (4) esté abierta o cerrada.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que un intercambiador
aerotérmico (10) destinado al calentamiento del habitáculo del
vehículo está montado en el circuito principal aguas abajo de la
válvula termostática (4) con su canalización de retorno (11a) unida
aguas arriba del limitador.
3. Dispositivo según las reivindicaciones 1 ó 2,
caracterizado por el hecho de que el órgano de mando actúa
sobre las válvulas del motor.
4. Procedimiento de alimentación permanente de
líquido de refrigeración de un intercambiador de calor (14) montado
en un circuito secundario (13) en derivación de un circuito
principal de circulación (2), una de cuyas partes puede ser aislada
por una válvula de cierre (4), en el que se produce automáticamente
una inversión del sentido de la circulación en una rama (17) del
circuito secundario en función de la posición de la válvula de
cierre (4), por medio de una pérdida de carga generada en una parte
del circuito principal.
5. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado por el hecho de que la válvula (4) se cierra
cuando la temperatura del líquido de refrigeración alcanza un valor
determinado.
6. Procedimiento según las reivindicaciones 4 ó
5, caracterizado por el hecho de que el intercambiador de
calor (14) se utiliza para refrigerar un órgano de mando de las
válvulas de un motor térmico.
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