ES2286977T3 - Acondicionamiento de aire y sistema de control para controlar la climatizacion de un compartimiento de vehiculo. - Google Patents
Acondicionamiento de aire y sistema de control para controlar la climatizacion de un compartimiento de vehiculo. Download PDFInfo
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Abstract
Un sistema para controlar la climatización en el compartimiento (1) de pasajeros de un vehículo (2) a motor que comprende un sistema (3) de acondicionamiento de aire que incluye: un conducto (4) para la admisión de aire desde fuera del compartimiento (1) de pasajeros y al menos un conducto (5) para la admisión de aire desde el interior del compartimiento (1) de pasajeros, medios (10, 11) para calentar el flujo de aire admitido, y medios (7-9) para enfriar el flujo de aire admitido, al menos un conducto (12) de salida para admitir aire tratado en el sistema (3) hacia el compartimiento (1) de pasajeros, medios (6) de circulación para ocasionar un flujo de aire en el sistema (3), entre uno u otro conducto (4 ó 5) de admisión y el citado al menos un conducto (12) de salida, un dispositivo (15, 16) de interrupción que, cuando se activa, puede cerrar el conducto (4) de admisión de aire del exterior para permitir que el sistema (3) opere con aire recirculado en el compartimiento (1) de pasajeros,medios (13) de sensor eléctrico para detectar la temperatura de la salida de aire por parte del sistema (3) de acondicionamiento de aire, y una unidad de control electrónico (ECU); estando el sistema caracterizado porque la unidad de control (ECU) está dispuesta: para implementar, con anterioridad a la activación del sistema (3) de acondicionamiento de aire, un procedimiento inicial en el que mantiene desactivados los medios (10, 11) de calentamiento y los medios (7-9) de enfriamiento, y activa los medios (6) de circulación y el citado dispositivo (15, 16) de interrupción durante un período inicial de tiempo predeterminado, de modo que, durante este período de tiempo, el sistema (3) de acondicionamiento de aire toma aire desde el interior del compartimiento (1) de pasajeros y readmite el aire, no tratado, en el compartimiento (1) de pasajeros, y para adquirir, a través de los medios (13) sensores, un valor para la temperatura del aire que circula a través del sistema (3) en estas condiciones.
Description
Acondicionamiento de aire y sistema de control
para controlar la climatización en un compartimiento de
vehículo.
La presente invención se refiere a un sistema
para controlar la climatización del compartimiento de pasajeros de
un vehículo a motor.
Más específicamente, la invención se refiere a
un sistema de control de climatización que comprende un sistema de
acondicionamiento de aire que incluye:
un conducto para la toma de aire desde fuera del
compartimiento de pasajeros y al menos un conducto para la toma de
aire desde el interior del compartimiento de pasajeros,
medios para calentar el flujo de aire adquirido
en el interior, y medios para enfriar el flujo de aire adquirido en
el interior,
al menos un conducto de salida para admitir aire
tratado en el sistema hacia el compartimiento de pasajeros,
medios de circulación para ocasionar un flujo de
aire por el sistema, entre uno u otro conducto de entrada y al
menos el citado conducto de salida,
un dispositivo de interrupción que, cuando se
activa, puede cerrar el conducto de admisión de aire desde el
exterior, para permitir que el sistema opere con aire recirculado en
el compartimiento de pasajeros,
medios sensores eléctricos para detectar la
temperatura de la salida de aire mediante el sistema de
acondicionamiento de aire, y
una unidad de control electrónico.
Los sistemas de control de climatización de la
técnica anterior para compartimientos de pasajeros de los vehículos
a motor, comprenden sensores para detectar la temperatura del aire
en el interior del compartimiento de pasajeros. Estos sensores son
de tipo ventilado, y son muy baratos. Además, el sensor está situado
típicamente en las proximidades de la unidad de control de modo que
la detección de la temperatura del aire en el compartimiento de
pasajeros se ve afectada por el calor generado por la unidad
electrónica durante el funcionamiento. El documento DE 3731106, que
se considera la técnica anterior más cercana, describe un sistema de
ese tipo.
Un objeto de la presente invención consiste por
lo tanto en proporcionar un sistema para controlar la climatización
del compartimiento de pasajeros de un vehículo a motor que no
requiere ningún sensor para detectar la temperatura del aire en el
interior del compartimiento de pasajeros.
Este y otros objetos se alcanzan, de acuerdo con
la invención, mediante un sistema de control cuyas principales
características se encuentran definidas en la reivindicación 1
anexa.
Otras características y ventajas de la invención
se pondrán de manifiesto a partir de la descripción detallada que
sigue, proporcionada únicamente a título de ejemplo no limitativo,
con referencia a los dibujos anexos, en los que se muestra
esquemáticamente un sistema de control de climatización de acuerdo
con la invención.
Con referencia al dibujo, un sistema para
controlar la climatización en el compartimiento 1 de pasajeros de
un vehículo 2 a motor, comprende un sistema de acondicionamiento de
aire, indicado en general con 3. El sistema comprende un conducto 4
de admisión para la entrada de aire desde fuera del compartimiento
de pasajeros, y al menos un conducto 5 para la admisión de aire
desde el interior del compartimiento de pasajeros.
Aguas abajo de estos conductos, el sistema 3
comprende un ventilador 6 eléctrico que arrastra aire a través del
conducto 4 o del conducto 5, y que lo hace circular, aguas abajo, a
través del evaporador 7 de un circuito 8 de enfriamiento de tipo
conocido, que incluye un compresor 9.
Aguas abajo del evaporador 7, el flujo de aire
inducido por el ventilador 6 pasa a través de un intercambiador de
calor 10 que actúa como calentador. Este intercambiador es de tipo
líquido/gas, y puede recibir un flujo de líquido refrigerante de
motor del vehículo a motor a través de un circuito 11.
Un sensor 13 eléctrico de temperatura se
encuentra dispuesto en un conducto 12 para la salida del aire
tratado.
El conducto 12 de salida tiene una pluralidad de
ramificaciones con lumbreras de salida respectivas para el aire
tratado. En la realización que se muestra a título de ejemplo,
existen lumbreras 12a de salida en las proximidades del borde
inferior del parabrisas 14, lumbreras 12b de salida en el tablero de
instrumentos, así como también lumbreras 12c de salida en la
porción frontal inferior del compartimiento de pasajeros, orientadas
hacia la zona ocupada por los pies de los pasajeros delanteros.
Un obturador, indicado con 15, ha sido dispuesto
entre los conductos 4 y 5 de admisión. Este obturador tiene,
ventajosamente, un actuador 16 accionado eléctricamente, y puede
adoptar una primera posición y una segunda posición, las cuales se
muestran con línea continua y con línea discontinua,
respectivamente, y en las que se permite que el aire sea tomado
solamente desde el exterior del compartimiento de pasajeros y
solamente desde el interior del compartimiento de pasajeros,
respectivamente. En la segunda posición definida anteriormente, el
obturador 15 permite que el sistema 3 de acondicionamiento de aire
opere con aire circulado por el compartimiento 1 de pasajeros.
El sistema comprende también una unidad de
control electrónico ECU conectada al sensor 13 de temperatura, a un
dispositivo 18 de establecimiento de la temperatura que se desea en
el compartimiento 1 de pasajeros, al actuador 16 asociado al
obturador 15 y, opcionalmente, pero de manera conocida, al compresor
9, a una válvula 19 de solenoide que controla el flujo de líquido
refrigerante del motor por el circuito 11, y a un sensor 20 de
temperatura asociado al evaporador 7.
La unidad ECU se ha conectado también a un
sensor 22 de temperatura para detectar la temperatura T_{e} del
aire exterior al compartimiento de pasajeros. Este sensor puede
estar situado, por ejemplo, en el espejo retrovisor externo.
Al contrario que en los sistemas de control de
climatización conforme a la técnica anterior, el sistema de acuerdo
con la invención no comprende un sensor específico para detectar la
temperatura en el compartimiento 1 de pasajeros directamente.
La unidad de control ECU del sistema conforme a
la invención está dispuesta, sin embargo, para extraer esta
temperatura indirectamente de la manera que se va a describir
ahora.
La unidad ECU está dispuesta para detectar la
presencia de una tensión de alimentación en el sistema eléctrico
del vehículo a motor, y la operación que activa el sistema 3 de
acondicionamiento de aire.
A este efecto, la unidad ECU tiene, por ejemplo,
una entrada 21 que puede ser conectada a la fuente de alimentación
B por medio de un interruptor I1 de ignición (incorporado, por
ejemplo, en el interruptor de ignición y arranque del vehículo), y
un interruptor I2 que puede ser operado manualmente por el usuario
con el fin de activar el sistema 3 de acondicionamiento de
aire.
Cada vez que el sistema de acondicionamiento de
aire debe ser activado, la unidad de control ECU ejecuta un
procedimiento preliminar. Durante este procedimiento preliminar, la
unidad ECU está dispuesta de modo que mantiene el circuito 8 de
enfriamiento y el calentador 10 desactivados, y de modo que activa
el ventilador 6 de circulación y el dispositivo
15-16 de interrupción durante un período inicial de
tiempo predeterminado de manera que, durante este período de
tiempo, el sistema 3 de acondicionamiento de aire toma aire desde el
interior del compartimiento 1 de pasajeros, a través del conducto
5, y readmite el aire, sin tratar, en el compartimiento de
pasajeros.
En estas condiciones, la unidad ECU proporciona
un valor para la temperatura del aire que circula a través del
sistema 3 de acondicionamiento de aire que ha de ser adquirida, por
medio del sensor 13.
Se puede asumir que este valor de temperatura es
el valor inicial de la temperatura del aire en el interior del
compartimiento de pasajeros.
La unidad ECU está también dispuesta de modo que
calcula el valor instantáneo de la temperatura del aire en el
interior del compartimiento 1 de pasajeros tras el período inicial
mencionado anteriormente, por medio de un algoritmo de estimación
matemática predeterminado, en base al valor inicial de esta
temperatura, según se define anteriormente, durante el período
inicial de tiempo.
El algoritmo de estimación se basa
ventajosamente en un modelo físico-matemático que
puede definir el comportamiento térmico del vehículo a motor. Un
modelo físico-matemático de este tipo puede estar
representado, por ejemplo, por una ecuación diferencial del
siguiente tipo:
(1)C\cdot\frac{dT_{i}}{dt} =
h(T_{e} – T_{i}) +
W
en la
que:
C es la capacidad térmica equivalente del
vehículo a motor, que puede ser derivada experimentalmente,
h es la conductividad térmica equivalente del
vehículo a motor, que puede ser derivada también
experimentalmente,
t es el tiempo,
T_{e} es la temperatura del aire exterior,
T_{i} es la temperatura del aire en el
interior del compartimiento de pasajeros, y
W es la potencia calorífica introducida en el
compartimiento de pasajeros; esta potencia puede ser calculada
sustancialmente como la suma de la potencia W_{i} generada por el
sistema 3 de acondicionamiento de aire, y la potencia térmica
W_{s} debida a la radiación solar.
La ecuación diferencial (1) dada anteriormente,
puede ser resuelta en forma discreta mediante una solución del
siguiente tipo:
(2)Ti_{n+1} =
a\cdotTi_{n} +
b\cdotU_{n}
en la
que:
a, b, pueden ser determinadas en base a los
valores de C, h,
Ti_{n} es el valor de la temperatura del aire
en el interior del compartimiento 1 de pasajeros en el instante
n,
Ti_{n+1} es el valor de la temperatura del
aire en el interior del compartimiento de pasajeros en el instante
n+1, y
U_{n} es un término que depende de los valores
de W y de T_{e} en el instante n.
La unidad de control electrónico ECU puede estar
así dispuesta de modo que calcula la temperatura del aire en el
interior del compartimiento 1 de pasajeros en cualquier momento, en
base a una ecuación tal como la ecuación (2) que se proporciona en
lo que antecede, adoptando, como valor inicial Ti_{0} de la
temperatura en el compartimiento de pasajeros, el valor derivado
según se ha descrito en lo que antecede, durante el período inicial
antes mencionado.
Alternativamente, durante el período inicial, la
unidad ECU puede determinar el valor de la temperatura del aire en
el compartimiento de pasajeros de la manera que se ha descrito
anteriormente, y puede adquirir el valor T_{e} de la temperatura
del aire fuera del compartimiento de pasajeros por medio del sensor
22. Según sea el valor inicial Ti_{0} en la aplicación posterior
del algoritmo para la estimación de la temperatura en el
compartimiento de pasajeros, la unidad ECU puede ser dispuesta de
modo que seleccione el mayor de dos valores determinados para el
aire interior y para el aire exterior, respectivamente, durante el
período inicial. Esto permite que se "fuerce" la actuación del
sistema 3 de acondicionamiento de aire, es decir, se intensifique,
en particular durante el verano cuando el vehículo a motor se
calienta en gran medida a causa de la radiación solar.
Naturalmente, permaneciendo inalterado el
principio de la invención, las formas de realización y los detalles
de construcción pueden ser modificados con respecto a los descritos
e ilustrados únicamente a título de ejemplo no limitativo, sin
salir por ello del alcance de la invención según se define en las
reivindicaciones anexas.
Claims (4)
1. Un sistema para controlar la climatización en
el compartimiento (1) de pasajeros de un vehículo (2) a motor que
comprende un sistema (3) de acondicionamiento de aire que
incluye:
un conducto (4) para la admisión de aire desde
fuera del compartimiento (1) de pasajeros y al menos un conducto
(5) para la admisión de aire desde el interior del compartimiento
(1) de pasajeros,
medios (10, 11) para calentar el flujo de aire
admitido, y medios (7-9) para enfriar el flujo de
aire admitido,
al menos un conducto (12) de salida para admitir
aire tratado en el sistema (3) hacia el compartimiento (1) de
pasajeros,
medios (6) de circulación para ocasionar un
flujo de aire en el sistema (3), entre uno u otro conducto (4 ó 5)
de admisión y el citado al menos un conducto (12) de salida,
un dispositivo (15, 16) de interrupción que,
cuando se activa, puede cerrar el conducto (4) de admisión de aire
del exterior para permitir que el sistema (3) opere con aire
recirculado en el compartimiento (1) de pasajeros,
medios (13) de sensor eléctrico para detectar la
temperatura de la salida de aire por parte del sistema (3) de
acondicionamiento de aire, y
una unidad de control electrónico (ECU);
estando el sistema caracterizado porque
la unidad de control (ECU) está dispuesta:
para implementar, con anterioridad a la
activación del sistema (3) de acondicionamiento de aire, un
procedimiento inicial en el que mantiene desactivados los medios
(10, 11) de calentamiento y los medios (7-9) de
enfriamiento, y activa los medios (6) de circulación y el citado
dispositivo (15, 16) de interrupción durante un período inicial de
tiempo predeterminado, de modo que, durante este período de tiempo,
el sistema (3) de acondicionamiento de aire toma aire desde el
interior del compartimiento (1) de pasajeros y readmite el aire, no
tratado, en el compartimiento (1) de pasajeros, y
para adquirir, a través de los medios (13)
sensores, un valor para la temperatura del aire que circula a través
del sistema (3) en estas condiciones.
2. Un sistema de acuerdo con la reivindicación
1, que comprende también otros medios (22) sensores, conectados a
la unidad de control (ECU), para detectar la temperatura del aire
fuera del compartimiento (1) de pasajeros, y en el que la unidad de
control (ECU) está dispuesta de modo que calcula el valor
instantáneo de la temperatura del aire en el interior del
compartimiento (1) de pasajeros después del período inicial de
tiempo en base al valor de la temperatura del aire que circula a
través del sistema (3) durante el período inicial y de la
temperatura (T_{e}) del aire exterior, por medio de un algoritmo
de estimación matemática predeterminado.
3. Un sistema de acuerdo con la reivindicación
2, en el que la unidad de control (ECU) está dispuesta de modo que
calcula la temperatura del aire en el interior del compartimiento
(1) de pasajeros tras el período inicial de tiempo, adoptando, como
valor de partida para el citado algoritmo, el valor de la
temperatura del aire que circula a través del sistema (3) durante
el citado período inicial.
4. Un sistema de acuerdo con la reivindicación
2, en el que la unidad de control (ECU) está dispuesta de modo que
calcula la temperatura del aire en el interior del compartimiento
(1) de pasajeros después del citado período inicial de tiempo,
adoptando, como valor de partida para el citado algoritmo, el mayor
entre el valor de la temperatura del aire que circula a través del
sistema (3) durante el período de tiempo inicial y el valor de la
temperatura del aire exterior adquirido durante el citado período
inicial.
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