ES2272445T3 - Procedimiento y dispositivo de refrigeracion de un motor de vehiculo automovil. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de enfriamiento de un motor de vehículo automóvil, que consiste en regular el volumen y el caudal de un fluido caloportador de enfriamiento en un circuito hidráulico (2) provisto de un primer ramal (8) en el cual está dispuesto un intercambiador de agua/aceite (13), comprendiendo el procedimiento una primera etapa de regulación del caudal del líquido en el primer ramal para acelerar la velocidad de aumento de la temperatura del aceite, comprendiendo este procedimiento una segunda etapa de regulación del caudal del líquido en el primer ramal para mantener la temperatura del aceite alrededor de una temperatura de referencia (Tr) y estando caracterizado porque comprende una etapa de determinación de la temperatura (T) del líquido de enfriamiento, y una etapa de limitación o de parada de la circulación del fluido en el primer ramal (8) del circuito (2) cuando la temperatura del fluido es inferior a una primera temperatura umbral (T1) determinada y una etapa de determinación de latemperatura (Th) del aceite de modo que, cuando la temperatura (T) del líquido de enfriamiento es superior a una segunda temperatura umbral (T2), la temperatura del aceite es regulada alrededor de la temperatura de referencia (Tr) asegurando, por una parte, la circulación del fluido en el primer ramal (8) cuando la temperatura del aceite excede de la temperatura (Tr) de referencia en un primer valor (DeltaTa) determinado y, por otra, cortando o limitando la circulación del fluido en el primer ramal (8) cuando la temperatura del aceite es inferior en un valor (DeltaTa) a la temperatura de referencia (Tr).
Description
Procedimiento y dispositivo de refrigeración de
un motor de vehículo automóvil.
La invención se refiere a un procedimiento y a
un dispositivo de enfriamiento de un motor de vehículo
automóvil.
La invención se refiere, de modo más particular,
a un dispositivo de enfriamiento que comprende un circuito
hidráulico de fluido caloportador de enfriamiento, asociado a una
bomba de circulación de éste a través del motor del vehículo y de
diferentes ramales del circuito. En los diferentes ramales del
circuito pueden estar dispuestos equipos térmicos del vehículo.
Los sistemas de enfriamiento están concebidos
para garantizar la resistencia a la fatiga de los motores frente a
las tensiones termomecánicas producidas en la combustión. Por otra
parte, además del enfriamiento principal del motor, se ponen en
práctica funciones complementarias para mejorar el rendimiento
global u ofrecer y garantizar prestaciones a los usuarios de los
vehículos, tales como, por ejemplo, la calefacción del
habitáculo.
Los sistemas de enfriamiento se dimensionan
únicamente a partir de los puntos de funcionamiento a régimen
máximo y a plena carga del motor y, por consiguiente, en la mayoría
de los casos de utilización de los vehículos, están
sobredimensionados.
Así, los parámetros de funcionamiento del motor
no están optimizados, lo que implica una degradación del rendimiento
de este último, tal como un mayor consumo, un nivel elevado de
emisión de contaminantes, así como una reducción del confort térmico
y acústico del vehículo.
El documento US 5.215.044 describe un sistema de
enfriamiento para vehículo de motor de combustión interna que
comprende varios circuitos de enfriamiento asociados a
intercambiadores de calor y que comprenden sondas de temperatura
unidas a un dispositivo de conmutación. Un microprocesador determina
las necesidades de potencia de enfriamiento de los diferentes
circuitos en función de las señales de las sondas de temperatura e
influye individualmente en la potencia de los intercambiadores
correspondientes. El sistema comprende, especialmente, un circuito
de enfriamiento del aceite del motor que comprende un primer
intercambiador de calor en intercambio térmico con el aire. El
circuito de enfriamiento del motor puede estar unido a un segundo
intercambiador intermedio situado en el circuito de enfriamiento
del aceite del motor, por medio de tuberías provistas de válvulas
aptas para ser cerradas.
Sin embargo, este sistema tiene una estructura
compleja y utiliza un gran número de magnitudes de estado medidas,
sin, por otra parte, optimizar los intercambios térmicos con el
aceite del motor.
Por otra parte, en un artículo aparecido en
Septiembre de 1993, en ATZ Automobiltechnische Zoitschrift,
Suplemento, y titulado "Der Intelligente Kühlkreislauf ein neues
Konzept für die Motorkühlung", Mathias Banshaf describe un
sistema de enfriamiento de un motor con una regulación del caudal de
líquido de enfriamiento para acelerar la velocidad de aumento de
temperatura del aceite y el mantenimiento de la temperatura del
aceite alrededor de una temperatura de referencia.
Un objeto de la presente invención es proponer
un procedimiento de enfriamiento de un motor de un vehículo
automóvil, que palie todos o parte de los inconvenientes de la
técnica anterior puestos de manifiesto anteriormente.
Este objeto se consigue por las características
de la reivindicación 1.
De cuerdo con otra particularidad, el
procedimiento comprende una etapa de determinación de la temperatura
del líquido de enfriamiento, y una etapa de limitación o de parada
de la circulación del fluido en el primer ramal del circuito cuando
la temperatura del fluido es inferior a una primera temperatura
umbral de terminada.
Otro objeto de la presente invención es proponer
un dispositivo de enfriamiento de un motor de vehículo automóvil,
que palie todos o parte de los inconvenientes de la técnica anterior
puestos de manifiesto anteriormente.
Este objeto se consigue por las características
de la reivindicación 2.
Por otra parte, la invención puede comprender
una o varias de las características siguientes:
- -
- los medios de adquisición de informaciones son aptos para determinar la temperatura del líquido de enfriamiento, asegurando los medios de gobierno la limitación o la parada de la circulación del fluido en el primer ramal del circuito cuando la temperatura del fluido es inferior a una primera temperatura umbral determinada,
- -
- cuando la temperatura del líquido de enfriamiento está comprendida entre la primera y la segunda temperaturas umbrales, lo medios de gobierno aseguran la circulación del fluido en el primer ramal únicamente cuando la temperatura de este último excede de la temperatura del aceite en un segundo valor determinado,
- -
- la segunda temperatura umbral está comprendida entre 60 y 100 grados aproximadamente,
- -
- la primera temperatura umbral está comprendida entre 20 y 60 grados aproximadamente y define la temperatura del fluido por debajo de la cual el estado del motor se denomina "frío",
- -
- los medios de gobierno cooperan con los medios de adquisición, para calcular, por una parte, la potencia media instantánea facilitada por el motor y, por otra, la primera temperatura umbral en función de la potencia media instantánea y una modelación determinada del funcionamiento del motor que define su estado frío (primera temperatura umbral en función de la potencia media),
- -
- el primer valor es del orden de 1 a 6 grados aproximadamente y, preferentemente, es igual a dos grados,
- -
- el segundo valor es del orden de 10 a 20 grados aproximadamente y, preferentemente, es igual a 15 grados,
- -
- la temperatura de referencia del aceite está comprendida entre 120 y 140 grados aproximadamente y, preferentemente, es igual a 130 grados aproximadamente,
- -
- el primer accionador es del tipo de apertura y cierre total.
Otras particularidades y ventajas se pondrán de
manifiesto con la lectura de la descripción que sigue hecha
refiriéndose a las figuras, en las cuales:
- la figura 1 representa
esquemáticamente la estructura y el funcionamiento de un primer
ejemplo de realización del dispositivo de enfriamiento de acuerdo
con la invención,
- la figura 2 representa un segundo
modo de realización del dispositivo de enfriamiento de acuerdo con
la invención,
- la figura 3 representa, en un mismo
gráfico, un ejemplo de variación con el tiempo t de la temperatura T
del líquido de enfriamiento y de una primera temperatura umbral
T_{1},
- la figura 4 representa un ejemplo de
variación de la temperatura Th del aceite de lubricación del motor
en función del tiempo t, así como la señal que representa los
estados de apertura O y de cierre F del accionador gobernado
electrónicamente del primer ramal del circuito,
- la figura 5 representa los estados
de apertura O y de cierre F del accionador del ramal de
desgasificación en función de la temperatura T del líquido de
enfriamiento,
- la figura 6 representa un ejemplo de
la variación del período P de mando del accionador del ramal de
desgasificación en función de la temperatura T del líquido de
enfriamiento.
- la figura 7 representa el estado de
apertura de la válvula de derivación en función de la temperatura T
del líquido de enfriamiento,
- la figura 8 representa
esquemáticamente un ejemplo de acoplamiento de la apertura de la
válvula de derivación en función de la apertura de la válvula de un
radiador,
- la figura 9 representa dos ejemplos
de variación de la velocidad de rotación de un grupo motoventilador,
en función de la variación de la temperatura T del líquido de
enfriamiento.
La figura 1 representa un ejemplo de realización
preferido de un dispositivo de enfriamiento de acuerdo con la
invención. El dispositivo de enfriamiento comprende un circuito
hidráulico 2 que contiene un fluido caloportador de
enfriamiento.
Una bomba 3 hidráulica está asociada al circuito
2 para asegurar la circulación del fluido a través del motor 1 y de
diferentes ramales 4, 5, 6, 7, 8, 44 del circuito 2.
Preferentemente, la bomba 3 es una bomba de tipo mecánico, sin
embargo, puede tratarse, igualmente, de una bomba eléctrica.
Los ramales 4, 5, 6, 7, 8, 44 del circuito 2 son
alimentados de líquido de enfriamiento a partir de una caja 122, o
"Caja de Salida de Agua" (BSE, Boitier de Sortie d'Eau). La
caja 122, que está fijada al motor 1 y, preferentemente, a la culata
del motor 1, asegura la recogida del líquido de enfriamiento que ha
circulado por el motor 1. El líquido de enfriamiento que ha
circulado por los ramales es a su vez recuperado por un colector de
entrada de agua 23 antes de su recirculación al motor 1.
Ventajosamente, al menos algunos de los ramales
4, 5, 6, 7, 8, 44 del circuito 2 están provistos, respectivamente,
de accionadores gobernados electrónicamente 14, 15, 16, 17, 18, 29
de regulación de la circulación del fluido en estos. Los
accionadores gobernados electrónicamente son, por ejemplo,
electroválvulas. Por otra parte, el dispositivo comprende medios 22
de adquisición de informaciones relativas a las condiciones de
funcionamiento del vehículo. Los medios 22 de adquisición están
conectados a medios 19 de gobierno del funcionamiento de, al menos,
una parte de los accionadores 14, 15, 16, 17, 18, 29 para regular el
volumen y el caudal en circulación por el circuito hidráulico 2 con
el fin de optimizar el funcionamiento del motor.
Los medios de gobierno 19 o unidad de
tratamiento de información pueden comprender cualquier calculador 20
apropiado, tal como, por ejemplo, una "Caja de Servicio
Inteligente" (BSI, Boitier de Servitude Intelligent) de tipo
conocido. El calculador 20 está asociado a medios de almacenamiento
de información 21 que comprenden, por ejemplo, una memoria
programable y/o una memoria de solo lectura. El calculador 20 está
unido, igualmente, a medios 22 de adquisición de informaciones
relativas a las condiciones de funcionamiento del vehículo, que
comprenden, por ejemplo, diversos captadores u otros calculadores
tal como un calculador de gobierno del motor.
Preferentemente, los medios 22 de adquisición de
informaciones son aptos para determinar, al menos, uno de los
parámetros siguientes: el régimen del motor, el par del motor, la
velocidad del vehículo, la temperatura del aceite de lubricación
del motor, la temperatura del líquido de enfriamiento del motor, la
temperatura de los gases de escape del motor, la temperatura del
aire exterior al vehículo y la temperatura en el interior del
habitáculo. Las diferentes informaciones relativas a las condiciones
de funcionamiento del vehículo son tratadas y analizadas por el
calculador 20, para gobernar el funcionamiento de los accionadores
14, 15, 16, 17, 18, 29 y, eventualmente, el de la
bomba 3.
bomba 3.
De acuerdo con la invención, el caudal o volumen
de líquido de enfriamiento admitido o no para circular por los
diferentes ramales 4, 5, 6, 7, 8, 44 del circuito 2 es función del
estado de calentamiento del motor 1, un primer estado en el cual el
motor se denomina "frío", un segundo estado en el cual el motor
1 se denomina "caliente", y un tercer estado denominado
"intermedio" entre los estados caliente y frío.
Preferentemente, el estado térmico del motor 1
está caracterizado en función de la temperatura T del líquido de
enfriamiento, preferentemente a la salida del motor 1. Así, cuando
la temperatura del líquido de enfriamiento es inferior a una
primera temperatura umbral T_{1} determinada, el estado del motor
1 se denomina frío. Asimismo, cuando la temperatura T del líquido de
enfriamiento es superior a una segunda temperatura umbral T_{2}
determinada, el estado del motor 1 se denomina caliente. Finalmente,
cuando la temperatura del líquido de enfriamiento está comprendida
entre la primera T_{1} y la segunda T_{2} temperaturas umbrales,
el estado del motor 1 se denomina intermedio.
La primera temperatura umbral T_{1} y/o la
segunda temperatura umbral T_{2} pueden ser valores fijos o
variables determinados en función del tipo del motor 1.
Preferentemente, la primera temperatura umbral T_{1} y/o la
segunda temperatura umbral T_{2} son variables en función del tipo
de motor 1 y de, al menos, un parámetro de funcionamiento del motor
1. Por ejemplo, la primera temperatura umbral T_{1} y/o la segunda
temperatura umbral T_{2} son funciones de la potencia media Pm
facilitada por el motor 1. Es decir, que los medios de gobierno 19
cooperan con los medios 22 de adquisición, para calcular la potencia
media instantánea Pm facilitada por el motor 1.
Los medios de gobierno 19 calculan a
continuación la primera temperatura umbral T_{1} y/o la segunda
temperatura umbral T_{2} en función de la potencia media Pm
instantánea y de una modelación determinada del funcionamiento del
motor 1. La modelación del motor define los estados frío, caliente e
intermedio (primera temperatura umbral T_{1} y segunda temperatura
umbral T_{2}) en función de la potencia media Pm facilitada por
este último.
La potencia instantánea P(t) en
kilovatios (kW) facilitada por el motor en el instante t viene dada
por la relación
{}\hskip17cm siguiente: P(t) = \frac{2.\pi.N.C}{60 x 1000}; en la cual N es el régimen instantáneo del motor en vueltas/mn, y C el par instantáneo del
{}\hskip17cm motor en Nm. Los valores del régimen N y del par C pueden ser medidos por medios 22 de adquisición de datos, es decir, por captadores apropiados. Clásicamente, el régimen N del motor está comprendido, aproximadamente, entre 0 y 6.000 vueltas/mn, mientras que el par C está comprendido, entre 0 y 350 Nm aproximadamente.
{}\hskip17cm siguiente: P(t) = \frac{2.\pi.N.C}{60 x 1000}; en la cual N es el régimen instantáneo del motor en vueltas/mn, y C el par instantáneo del
{}\hskip17cm motor en Nm. Los valores del régimen N y del par C pueden ser medidos por medios 22 de adquisición de datos, es decir, por captadores apropiados. Clásicamente, el régimen N del motor está comprendido, aproximadamente, entre 0 y 6.000 vueltas/mn, mientras que el par C está comprendido, entre 0 y 350 Nm aproximadamente.
Los medios de gobierno 19 calculan después de la
potencia P(t) facilitada por el motor en el instante t y la
potencia media Pm(t) facilitada por el motor en el instante
t. La potencia media Pm(t) en el instante t puede cal-
{}\hskip17cm cularse por la relación siguiente: Pm(t) = \frac{(t - 1) x Pm(t - 1)+Pm(t)}{t}, en la cual Pm(t-1) es la potencia media en
{}\hskip17cm el instante (t-1). Naturalmente, la potencia media puede calcularse por cualquier fórmula equivalente, tal como:
{}\hskip17cm Pm(t) = \frac{c.Pm(t - 1)+kP(t)}{c+k}, en la cual Pm(t-1) es la potencia media en el instante (t-1), P(t) es la potencia instantánea
{}\hskip17cm en el instante t, y c y k coeficientes ponderales.
{}\hskip17cm cularse por la relación siguiente: Pm(t) = \frac{(t - 1) x Pm(t - 1)+Pm(t)}{t}, en la cual Pm(t-1) es la potencia media en
{}\hskip17cm el instante (t-1). Naturalmente, la potencia media puede calcularse por cualquier fórmula equivalente, tal como:
{}\hskip17cm Pm(t) = \frac{c.Pm(t - 1)+kP(t)}{c+k}, en la cual Pm(t-1) es la potencia media en el instante (t-1), P(t) es la potencia instantánea
{}\hskip17cm en el instante t, y c y k coeficientes ponderales.
El calculador 20 y/o los medios de
almacenamiento de información 21 pueden contener la modelación del
funcionamiento del motor 1, que define su estado frío, caliente e
intermedio (primera temperatura umbral T_{1} y segunda temperatura
umbral T_{2}) en función de la potencia media Pm. Es decir, que
para un tipo de motor dado, se establecen empíricamente, y/o por
cálculo, tablas de correspondencia que dan las temperaturas umbrales
T_{1} y T_{2} en función de la potencia media Pm del motor 1.
Estas tablas o modelaciones, que son función del tipo de motor,
son, por ejemplo, funciones polinómicas. Así, la primera temperatura
umbral T_{1} es, en general, una función decreciente de la
potencia media.
La primera temperatura umbral T_{1} puede
variar entre 20 y 60 grados aproximadamente y, preferentemente,
entre 30 y 50 grados. A su vez, la segunda temperatura umbral
T_{2} puede variar entre 60 y 100 grados aproximadamente. Sin
embargo, la segunda temperatura umbral T_{2} es, en general,
sensiblemente constante alrededor del valor de 80 grados.
Así, los medios de gobierno 19 cooperan con los
medios 22 de adquisición de datos para comparar la temperatura T del
líquido de enfriamiento con las dos temperaturas umbrales T_{1} y
T_{2}.
Con fines de simplificación, el valor de la
primera temperatura umbral T_{1} puede fijarse por los medios 19
de gobierno en cuanto la temperatura T medida del líquido de
enfriamiento alcanza la primera temperatura umbral T_{1}. En
efecto, la figura 3 ilustra, en un mismo gráfico, un ejemplo de
variación en función del tiempo t: de la temperatura T del líquido
de enfriamiento, y de la primera temperatura umbral T_{1} (Pm)
que es función de la potencia media. Determinando estas temperaturas
T y T_{1} (Pm), se constata que, para una misma potencia media
dada, a partir del momento en que la temperatura T del fluido
alcanza el primer valor umbral T_{1}, esta primera temperatura
umbral T_{1} varía poco alrededor de una constante T_{1}f.
Refiriéndose ahora a la figura 1, el circuito 2
comprende un primer ramal 8 provisto de un primer accionador
gobernado electrónicamente 18 y en el cual está dispuesto un
intercambiador de agua/aceite 13. Preferentemente, el primer
accionador 18 es del tipo "todo o nada". Los medios 19 de
gobierno cooperan con los medios 22 de adquisición, para mandar la
apertura o el cierre del primer accionador 18, de modo que, por una
parte, se acelere la velocidad de aumento de temperatura del aceite
y, por otra, se regule la temperatura del aceite alrededor de una
temperatura de referencia Tr determinada.
De modo más preciso, cuando la temperatura T del
fluido de enfriamiento determinada por los medios 22 de adquisición
es inferior a la primera temperatura umbral T_{1}, los medios de
gobierno 19 limitan y, preferentemente detienen, la circulación del
fluido en el primer ramal 8.
Por otra parte, cuando la temperatura T del
líquido de enfriamiento es superior a la segunda temperatura umbral
T_{2}, los medios de gobierno 19 regulan la temperatura del aceite
alrededor de la temperatura de referencia Tr. La temperatura de
referencia Tr del aceite corresponde a la temperatura de
funcionamiento óptima del aceite. La temperatura de referencia Tr,
que depende del tipo de aceite, está comprendida, clásicamente,
entre 120 y 140 grados aproximadamente y, preferentemente, es igual
a 130 grados aproximadamente. Para hacer esto, los medios 22 de
adquisición comprenden medios de medición de la temperatura del
aceite de lubricación, tal como un captador
apropiado.
apropiado.
La figura 4 ilustra un ejemplo de variación de
la temperatura el aceite Th en función del tiempo t. En el mismo
gráfico está representada una señal cuadrada que simboliza los
estados de apertura O y de cierre F del accionador 18 del primer
ramal 8. Los dientes superiores de la señal cuadrada representan los
momentos de apertura O del accionador 18. Los dientes inferiores de
la señal cuadrada representan los momentos de cierre F de este mismo
accionador 18.
Así, cuando la temperatura Th del aceite excede
de la temperatura de referencia Tr en un valor determinado
\DeltaTa, los medios de gobierno 19 aseguran la apertura del
accionador 18 y, por tanto, la circulación del fluido en el primer
ramal 8. Por otra parte, cuando la temperatura Th del aceite es
inferior en un valor \DeltaTa a la temperatura de referencia Tr,
los medios de gobierno 19 cierran el accionador 18 y, por tanto,
detienen la circulación del fluido en el primer ramal 8. Los
diferenciales de temperatura \DeltaTa que activan las aperturas O
y cierres F del primer accionador 18 son, por ejemplo, del orden de
uno a seis grados aproximadamente. Como está representado en la
figura 4, los diferenciales de temperatura \DeltaTa son iguales,
preferentemente, a dos grados.
De este modo, habida cuenta de la inercia
térmica del sistema, la temperatura Th del aceite puede mantenerse
alrededor de la temperatura de referencia Tr con una tolerancia de
cinco grados aproximadamente. Naturalmente, la temperatura Th del
aceite puede mantenerse en un intervalo más grande o más pequeño.
Para esto, basta cambiar los dife-
renciales o umbrales \DeltaTa de apertura y de cierre del primer accionador 18 alrededor de la temperatura de
renciales o umbrales \DeltaTa de apertura y de cierre del primer accionador 18 alrededor de la temperatura de
\hbox{referencia Tr.}
Ventajosamente, cuando la temperatura T del
líquido de enfriamiento está comprendida entre el primera T_{1} y
la segunda T_{2} temperaturas umbrales, los medios de gobierno 19
pueden abrir el accionador 18 únicamente cuando la temperatura del
líquido excede de la temperatura del aceite en un segundo valor
\DeltaTb determinado. Este segundo valor \DeltaTb puede estar
comprendido, por ejemplo, entre 10 y 20 grados aproximadamente y,
preferentemente, es igual a 15 grados. De este modo, el líquido de
enfriamiento contribuye a acelerar el aumento de temperatura del
aceite.
Refiriéndose de nuevo a la figura 1, el circuito
2 comprende un segundo ramal 6 denominado "de desgasificación",
provisto de un accionador gobernado electrónicamente 16 y en el cual
está dispuesta una caja de desgasificación 11.
Los medios de gobierno 19 regulan la circulación
del fluido de enfriamiento de modo que la cantidad de fluido que
circula en el segundo ramal 6 es mayor cuando la temperatura T del
fluido de enfriamiento es superior a la primera temperatura umbral
T_{1}, que cuando la temperatura T del fluido es inferior a la
primera temperatura umbral T_{1}.
Por otra parte, los medios de gobierno 19
regulan la circulación de fluido en el ramal 6 de desgasificación
para que la cantidad de fluido que circula por este sea mayor cuando
la temperatura T del fluido es superior a la segunda temperatura
umbral T_{2} que cuando la temperatura T del fluido es inferior a
esta segunda temperatura umbral T_{2}.
Además, cuando la temperatura T del fluido está
comprendida entre la primera T_{1} y la segunda T_{2}
temperaturas umbrales, los medios de gobierno 19 pueden regular la
circulación de fluido en el ramal 6 de desgasificación en función de
la temperatura T del líquido de enfriamiento. De modo más preciso,
los medios de gobierno 19 pueden mandar el aumento de la cantidad
de líquido de enfriamiento que circula en el ramal 6 de
desgasificación cuando la temperatura T de este líquido aumenta. El
accionador 16 del ramal 6 de desgasificación es, preferentemente,
del tipo de "todo o nada", es decir, de apertura y cierre
totales.
Como está representado en la figura 5, cuando la
temperatura T del fluido es superior a la segunda temperatura umbral
T_{2}, los medios de gobierno 19 mandan la apertura,
preferentemente total, del segundo accionador 16.
Por otra parte, cuando la temperatura del
líquido de enfriamiento T es inferior a la primera temperatura
umbral T_{1}, los medios 19 de gobierno pueden mandar la apertura
del segundo accionador 16 en función de la potencia media Pm
facilitada por el motor 1. De modo más preciso, los medios de
gobierno 19 aumentan la cantidad de líquido admitida para circular
en el ramal 6 de desgasificación cuando la potencia media Pm
facilitada por el motor 1 aumenta. El accionador 16 del ramal 6 es
mandado, por ejemplo, por una señal cuadrada variable en función de
la potencia media Pm facilitada por el motor 1. La parte alta de la
señal representa las aperturas O del accionador 18, mientras que la
parte baja representa los cierres F del accionador 16.
Cuando el motor está en su estado frío (T<
T_{1}), la señal cuadrada de mando del accionador 16 puede ser
periódica. En particular, el tiempo de apertura To del accionador 16
puede ser constante, mientras que el período P de la señal puede
variar en función de la potencia media Pm. Es decir, que los tiempos
de cierre de la válvula 16 pueden disminuir, por ejemplo
linealmente, cuando la potencia media Pm del motor aumenta.
Cuando el motor 1 está en su estado intermedio
(temperatura del fluido T comprendida entre la primera T_{1} y la
segunda T_{2} temperaturas umbrales) los medios 19 de gobierno
mandan la apertura del accionador 16 según una señal cuadrada
variable en función de la temperatura T del líquido de enfriamiento.
En particular, el tiempo de apertura To del accionador 16 puede ser
constante, mientras que el período P de la señal puede disminuir
cuando la temperatura T del líquido de enfriamiento aumenta.
Como está representado en la figura 6, entre
T_{1} y T_{2}, el período P de la señal cuadrada puede ser
inversamente proporcional a la temperatura T del líquido. Además,
cuando la temperatura T del líquido se aproxima a la segunda
temperatura umbral T_{2}, la recta representativa de la evolución
del período P puede presentar una discontinuidad, de modo que el
período P permanece constante e igual al tiempo de apertura To. Es
decir que, cuando la temperatura T del líquido alcanza, por ejemplo,
la segunda temperatura umbral T_{2} menos cinco grados
aproximadamente, la recta decreciente que representa el período P va
seguida de una porción constante horizontal.
El tiempo de apertura To del accionador 16 puede
ser del orden de algunos segundos y, por ejemplo, de cinco segundos.
El período de la señal de mando del accionador 16 puede a su vez
variar, por ejemplo, entre 5 y 50
segundos.
segundos.
Naturalmente, para mandar el segundo accionador
16 puede utilizarse cualquier otro tipo de señal apropiada. Por
ejemplo, como anteriormente, además, o en lugar del tiempo de
cierre, es posible hacer variar el tiempo de apertura To de la
válvula.
Como está ilustrado en la figura 1, el circuito
2 comprende un tercer ramal 5 provisto de un accionador gobernado
electrónicamente 15 y asociado a medios 10 que forman retorno
directo de fluido o derivación. Los medios 19 de gobernación pueden
regular la circulación del fluido de enfriamiento en el ramal 5 de
derivación en función de la temperatura T de este fluido. En
particular, la cantidad de fluido admitida para circular por el
ramal 5 de derivación aumenta cuando la temperatura del fluido
aumenta de la primera temperatura umbral T_{1} hacia la segunda
temperatura umbral T_{2}. Preferentemente, el accionador gobernado
electrónicamente 15 del ramal 5 de derivación es de tipo
proporcional.
Como está representado en la figura 7, cuando la
temperatura del fluido T es inferior a la primera temperatura
umbral T_{1}, los medios de gobierno 19 pueden limitar la
circulación de fluido en el ramal 5 de derivación. Es decir, que el
accionador 15 del ramal 5 de derivación está parcialmente abierto
Of. Por ejemplo, la apertura parcial Of del accionador 15 puede
asegurar un caudal de fuga en el ramal 5 de derivación comprendido
entre 1/50 y 1/5 aproximadamente del caudal máximo del ramal 6.
Cuando la temperatura del fluido es superior a
la segunda temperatura umbral T_{2}, los medios de gobierno 19
mandan, al menos temporalmente, la apertura total O del accionador
15 de derivación (véase la figura 7). Por otra parte, cuando la
primera temperatura del fluido está comprendida entre la primera
T_{1} y la segunda T_{2} temperaturas umbrales, el grado de
apertura del accionador 15 puede ser, al menos temporalmente,
proporcional a la temperatura T del fluido de enfriamiento. De modo
más preciso, entre T_{1} y T_{2} la apertura del accionador 15
de derivación aumenta cuando la temperatura T del fluido aumenta, y
disminuye cuando la temperatura T del fluido disminuye. La
variación de la apertura del accionador 15 puede ser proporcional a
la temperatura del fluido T.
Ventajosamente, la curva representativa de la
apertura del accionador 15 en función de la temperatura T del
fluido puede presentar una histéresis H. Es decir, que el aumento de
la apertura del accionador 15 comienza después de que la
temperatura del líquido T excede de la primera temperatura de
referencia T_{1} un primer valor E determinado. Asimismo, la
disminución de la apertura del accionador 15 comienza después de que
la temperatura T del líquido se hace inferior, en un primer valor E
determinado, a la segunda temperatura de referencia T_{2}. Es
decir, que las aperturas y cierres del accionador 15 se efectúan,
respectivamente, de modo desplazado con respecto a los umbrales de
temperaturas T_{1} y T_{2}. Los valores E de estos
desplazamientos son, por ejemplo, del orden de 5 grados.
Refiriéndose de nuevo a la figura 1; el circuito
comprende un cuarto ramal 4 provisto de un accionador gobernado
electrónicamente 14 y provisto de medios 9 que forman radiador. Los
medios 9 de radiador pueden ser acoplados a un grupo motoventilador
30, que a su vez puede ser mandado por los medios de gobierno 19. El
accionador 14 del cuarto ramal 4 es de tipo proporcional.
Ventajosamente, cuando la temperatura T del
fluido es superior a la segunda temperatura umbral T_{2}, los
medios de gobierno 19 pueden mandar el accionador 15 del ramal 5 de
derivación en función de la apertura y el cierre del accionador 14
del ramal 4 de radiador.
La figura 8 ilustra el porcentaje de apertura %O
de los accionadores 15, 14 del tercer y cuarto ramales 5, 4 en
función de la temperatura T del líquido de enfriamiento. Como está
representado en la figura 8, los medios de gobierno 19 pueden
cerrar F el accionador 15 del ramal 5 de derivación cuando el
accionador 14 del ramal 4 de radiador está abierto O. Asimismo, el
accionador 15 del ramal 5 de derivación está abierto O cuando el
accionador 14 del ramal 4 de radiador está cerrado F.
Preferentemente, la apertura del accionador 15 del ramal 5 de
derivación es inversamente proporcional a la apertura del accionador
14 del ramal 4 de radiador.
Por otra parte, los cierres y las aperturas del
accionador 15 del ramal 5 de derivación pueden realizarse con un
desfasaje de temperatura R determinado con respecto a las aperturas
y cierres del accionador 14 del ramal 4 de radiador. El desfasaje
de temperatura R puede ser del orden de algunos grados, por ejemplo
cinco grados.
Como está representado en la figura 9, los
medios de gobierno 19 pueden mandar los medios 30 de ventilación en
función de la temperatura del líquido de enfriamiento. De modo más
preciso, la velocidad de rotación de los medios 30 de ventilación
puede aumentar cuando la temperatura T del líquido de enfriamiento
aumenta.
Preferentemente, la velocidad V de rotación de
los medios 30 de ventilación aumenta proporcionalmente a la
velocidad de variación de la temperatura del líquido de enfriamiento
\frac{dT}{dt}.
La figura 9 ilustra dos ejemplos de rectas d1 y
d2 que representan la velocidad de rotación del grupo motoventilador
en función de la temperatura T del líquido. Las dos rectas d1 y d2
tienen pendientes diferentes representativas, cada una, de una
velocidad de variación \frac{dT}{dt} de la temperatura T del
líquido de enfriamiento. La velocidad de variación \frac{dT}{dt}
de la temperatura T del líquido de enfriamiento puede calcularse por
los medios 19 de gobierno.
El circuito 2 de enfriamiento representado en la
figura 1 comprende, igualmente, un quinto ramal 7 provisto de un
accionador gobernado electrónicamente 17 y en el cual están
dispuestos medios 12 que forman aerotermo del habitáculo.
Clásicamente, los medios de aerotermo 12 pueden estar conformados
para asegurar un calentamiento del habitáculo a una primera
temperatura de consigna Tc determinada por el usuario del
vehículo.
Los medios de gobierno 19 cooperan con los
medios 22 de adquisición, para determinar la temperatura Te exterior
al vehículo. Cuando la temperatura exterior Te es inferior a la
primera temperatura de consigna Tc, los medios de gobierno 19
pueden abrir el accionador del ramal 7 de aerotermo. Del mismo modo,
cuando la temperatura exterior Te es superior a la primera
temperatura de consigna Tc, los medios de gobierno 19 pueden cerrar
el accionador del ramal 7 de aerotermo.
Del mismo modo, los medios 12 de aerotermo
pueden comprender una función de climatización del habitáculo a una
segunda temperatura de consigna Tr. Así, cuando la temperatura
exterior Te es inferior a la segunda temperatura de consigna Tr,
los medios de gobierno 20 pueden abrir el accionador del ramal 7 de
aerotermo. Asimismo, cuando la temperatura exterior Te es superior
a la segunda temperatura de consigna Tr los medios de gobierno 19
pueden cerrar el accionador del ramal 7 de aerotermo.
Este quinto ramal 7 puede comprender, también,
eventualmente, medios 160 de calefacción suplementarios y/o medios
150 de recirculación de los gases de escape del motor 1 a la
admisión. Clásicamente, los medios 150 que forman recirculación de,
al menos, una parte de los gases de escape del motor 1 a la admisión
o "Recirculación de Gases de Escape" (EGR, Exhaust Gaz
Recycling), permiten controlar la temperatura de los gases de
combustión del motor para, por ejemplo, un tratamiento
anticontaminación.
Finalmente, el circuito 2 representado en la
figura 1 comprende un sexto ramal 44 en el cual están situados
medios 140 que forman recalentamiento del aire de admisión del motor
1. Este sexto ramal 44 está provisto, igualmente, de un accionador
gobernado electrónicamente 29 mandado por los medios 19 de
gobierno.
La figura 2 ilustra una variante de realización
del dispositivo de enfriamiento de acuerdo con la invención. El
dispositivo representado en la figura 2 difiere del dispositivo de
la figura 1 en que los medios de aerotermo 12 y los medios 160 de
calentamiento están dispuestos en un séptimo ramal 45 que es
distinto del sexto ramal 7 asociado a los medios 150 de
recirculación de los gases de escape (EGR). Por otra parte, el
séptimo ramal 45 está desprovisto de accionador gobernado
electrónicamente.
Naturalmente, la invención no estaría limitada a
los ejemplos de realización de las figuras 1 y 2. En efecto, el
dispositivo de enfriamiento puede comprender solamente una parte de
los equipos térmicos 9, 10, 11, 12, 13, 140, 150, 160 y/o ramales
4, 5, 6, 7, 8, 44, 45 descritos anteriormente. Además, uno o varios
de los ramales 4, 5, 6, 7, 8, 44, 45 pueden estar desprovistos de
accionador gobernado electrónicamente.
Ventajosamente, los medios 22 de adquisición de
informaciones pueden estar conformados para detectar un eventual
fallo de, al menos, uno de los accionadores gobernados
electrónicamente. De este modo, cuando se detecta, al menos, un
fallo de un accionador y cualquiera que sea la temperatura del
fluido, los medios de gobierno 19 pueden asegurar la recirculación
libre del fluido en, al menos, algunos de los ramales y,
preferentemente, en todos los ramales. Es decir, que, cuando se
detecta un fallo del sistema, se abren todas las válvulas del
circuito 2.
Así pues, se concibe fácilmente que el
dispositivo de enfriamiento de acuerdo con la invención, al mismo
tiempo que es de estructura simple, permite gestionar en tiempo real
y de manera óptima los intercambios de calor.
Finalmente, aunque la invención se ha descrito
en relación con modos de realización particulares, ésta comprende
todos los equivalentes técnicos de los medios descritos.
Claims (11)
1. Procedimiento de enfriamiento de un motor de
vehículo automóvil, que consiste en regular el volumen y el caudal
de un fluido caloportador de enfriamiento en un circuito hidráulico
(2) provisto de un primer ramal (8) en el cual está dispuesto un
intercambiador de agua/aceite (13), comprendiendo el procedimiento
una primera etapa de regulación del caudal del líquido en el primer
ramal para acelerar la velocidad de aumento de la temperatura del
aceite, comprendiendo este procedimiento una segunda etapa de
regulación del caudal del líquido en el primer ramal para mantener
la temperatura del aceite alrededor de una temperatura de referencia
(Tr) y estando caracterizado porque comprende una etapa de
determinación de la temperatura (T) del líquido de enfriamiento, y
una etapa de limitación o de parada de la circulación del fluido en
el primer ramal (8) del circuito (2) cuando la temperatura del
fluido es inferior a una primera temperatura umbral (T_{1})
determinada y una etapa de determinación de la temperatura (Th) del
aceite de modo que, cuando la temperatura (T) del líquido de
enfriamiento es superior a una segunda temperatura umbral (T_{2}),
la temperatura del aceite es regulada alrededor de la temperatura
de referencia (Tr) asegurando, por una parte, la circulación del
fluido en el primer ramal (8) cuando la temperatura del aceite
excede de la temperatura (Tr) de referencia en un primer valor
(\DeltaTa) determinado y, por otra, cortando o limitando la
circulación del fluido en el primer ramal (8) cuando la temperatura
del aceite es inferior en un valor (\DeltaTa) a la temperatura de
referencia (Tr).
2. Dispositivo de enfriamiento de un motor de
vehículo automóvil, del tipo que comprende un circuito hidráulico
(2) del fluido caloportador de enfriamiento, asociado a una bomba
(3) de circulación de éste a través del motor (1) del vehículo y de
diferentes ramales (4, 5, 6, 7, 8, 44, 45) del circuito, en los
cuales están dispuestos equipos térmicos (9, 10, 11, 12, 13, 140,
150, 160) del vehículo, estando provistos, al menos, algunos de los
ramales (4, 5, 6, 7, 8, 44) del circuito (2) de accionadores
gobernados electrónicamente (14, 15, 16, 17, 18, 29) de regulación
de la circulación del fluido en estos, comprendiendo el dispositivo
medios (22) de adquisición de informaciones relativas a las
condiciones de funcionamiento del vehículo, conectados a medios
(19) de gobierno del funcionamiento de los accionadores (14, 15, 16,
17, 18, 29) para regular el volumen y el caudal de fluido en
circulación en el circuito hidráulico (2) con el fin de optimizar el
funcionamiento del motor, comprendiendo el circuito (2) un primer
ramal (8) provisto de un primer accionador (18) en el cual está
dispuesto un intercambiador de agua/aceite (13), cooperando los
medios (19) de gobierno con los medios (22) de adquisición para
mandar la apertura o el cierre del primer accionador (18), de modo
que, por una parte, se acelere la velocidad de aumento de la
temperatura del aceite y, por otra, se regule la temperatura del
aceite alrededor de una temperatura de referencia (Tr),
caracterizado porque los medios (22) de adquisición de
informaciones son aptos para determinar la temperatura (T) del
líquido de enfriamiento y la temperatura (Th) del aceite, de modo
que, cuando la temperatura (T) del líquido de enfriamiento es
superior a una segunda temperatura umbral (T_{2}) determinada,
los medios de gobierno (19) regulan la temperatura del aceite
alrededor de la temperatura de referencia (Tr), asegurando, por una
parte, la circulación del fluido en el primer ramal (8) cuando la
temperatura del aceite excede de la temperatura (Tr) de referencia
en un primer valor (\DeltaTa) determinado y, por otra, el corte o
la limitación de la circulación del fluido en el primer ramal (8)
cuando la temperatura del aceite es inferior en un valor
(\DeltaTa) a la temperatura de referencia (Tr).
3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
2, caracterizado porque los medios (22) de adquisición de
informaciones son aptos para determinar la temperatura (T) del
líquido de enfriamiento, asegurando los medios de gobierno (19) la
limitación o la parada de la circulación del fluido en el primer
ramal (8) del circuito (2) cuando la temperatura del fluido es
inferior a una primera temperatura umbral (T_{1}) determinada.
4. Dispositivo de acuerdo con las
reivindicaciones 2 y 3, caracterizado porque, cuando la
temperatura (T) del líquido de enfriamiento está comprendida entre
la primera (T_{1}) y la segunda (T_{2}) temperaturas umbrales,
los medios de gobierno (19) aseguran la circulación del fluido en el
primer ramal (8) únicamente cuando la temperatura (T) de este
último excede de la temperatura del aceite en un segundo valor
(\DeltaTb) determinado.
5. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 3 o 4, caracterizado porque la segunda
temperatura umbral (T_{2}) está comprendida entre 60 y 100 grados
aproximadamente.
6. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 4 o 2, caracterizado porque la primera
temperatura umbral (T_{1}) está comprendida entre 20 y 60 grados
aproximadamente y define la temperatura del fluido por debajo de la
cual el estado del motor (1) se denomina "frío".
7. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 2 o 6, caracterizado porque los medios
de gobierno (19) cooperan con los medios (22) de adquisición, para
calcular, por una parte, la potencia media instantánea (Pm)
facilitada por el motor (1) y, por otra, la primera temperatura
umbral (T_{1}) en función de la potencia media (Pm) instantánea y
de una modelación determinada del funcionamiento del motor (1) que
define su estado frío en función de la potencia media (Pm).
8. Dispositivo de acuerdo con las
reivindicaciones 5 o 6, caracterizado porque el primer valor
(\DeltaTa) es del orden de 1 a 6 grados aproximadamente y,
preferentemente, es igual a dos grados.
9. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
6, caracterizado porque el segundo valor (\DeltaTb) es del
orden de 10 a 20 grados aproximadamente y, preferentemente, es igual
a 15 grados.
10. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la
temperatura de referencia (Tr) del aceite está comprendida entre 120
y 140 grados aproximadamente y, preferentemente, es igual a 130
grados aproximadamente.
11. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
primer accionador (18) es del tipo de apertura y cierre total.
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