ES2266450T3 - Dispositivo y procedimiento de refrigeracion de un organo de mando de un motor termico. - Google Patents

Dispositivo y procedimiento de refrigeracion de un organo de mando de un motor termico. Download PDF

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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.
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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