ES2346051T3 - Dispositivo para el enfriamiento de aire de admision y procedimiento para el funcionamiento de dicho dispositivo. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para el enfriamiento de aire de admisión en un vehículo automóvil con un turbocompresor con una primera etapa de enfriamiento (KS1), estando prevista en el dispositivo por lo menos una segunda etapa de enfriamiento (KS2), presentando el dispositivo un circuito de medio de enfriamiento (1; 101; 201; 301; 401; 601) y presentando el circuito de medio de enfriamiento (1; 101; 201; 301; 401; 601) un evaporador (4; 104; 204; 304; 610), el cual forma parte de un circuito de medio refrigerante (11; 411) de una instalación de climatización, caracterizado porque el evaporador (4; 104; 204; 304) está dispuesto en una derivación (16) del circuito de medio refrigerante (11) para derivar un evaporador de climatización.
Description
Dispositivo para el enfriamiento de aire de
admisión y procedimiento para el funcionamiento de dicho
dispositivo.
La presente invención se refiere a un
dispositivo para el enfriamiento de aire de admisión en un vehículo
automóvil con un turbocompresor según el preámbulo de la
reivindicación 1, así como a un procedimiento para el funcionamiento
de un dispositivo según el preámbulo de la reivindicación 21.
Según el estado de la técnica, se utilizan para
el aumento de la potencia de los motores, turbocompresores para la
compresión del aire. Al mismo tiempo, tiene lugar, sin embargo, un
calentamiento del aire, designado como aire de admisión en lo que
sigue, como consecuencia de la compresión en el turbocompresor,
hasta temperaturas superiores a los 150ºC. Para continuar aumentando
la densidad del aire y limitar las temperaturas de combustión, el
aire de admisión es refrigerado en un intercambiador de calor, el
cual está dispuesto delante en el módulo de refrigeración. El aire
de admisión circula al mismo tiempo a través de un intercambiador de
calor, el cual es atravesado por aire ambiental y es refrigerado con
ello. Gracias a esto es posible un enfriamiento del aire de admisión
hasta una temperatura la cual está comprendida aproximadamente entre
20 y 90 K por encima de la temperatura del aire del entorno.
Además, es conocido que el enfriamiento del aire
de admisión tiene lugar a través de un circuito de medio de
enfriamiento. En este caso, el aire de admisión circula cerca del
motor a través de un refrigerador de aire cargado con medio de
enfriamiento, en el cual el calor es transmitido al medio de
enfriamiento. El medio de enfriamiento es bombeado a través de un
refrigerador de aire/medio de enfriamiento, el cual está dispuesto
en el módulo de refrigeración, antes o junto al refrigerador de
medio de enfriamiento del vehículo automóvil. Allí el calor es
transmitido al aire del entorno, con lo cual es evitan esencialmente
conducciones de aire de admisión voluminosas, largas.
Se conocen dispositivos correspondientes, por
ejemplo por las patentes US nº 5.269.143 A y US nº 6.006.540 A.
La invención se plantea el problema de mejorar
un dispositivo del tipo mencionado al principio.
Este problema se resuelve mediante un
dispositivo con las características de la reivindicación 1.
Según la invención, está previsto en un circuito
o un dispositivo, es decir un circuito de medio de enfriamiento y un
circuito de medio refrigerante, para el enfriamiento de aire de
admisión en un vehículo automóvil con un turbocompresor, una segunda
etapa de enfriamiento. Mediante una segunda etapa de enfriamiento de
este tipo es posible un enfriamiento eficaz del aire de admisión. El
aire de admisión refrigerado de esta manera con mayor intensidad
conduce a un aumento de potencia del motor, utilizándose una
potencia frigorífica excedente de la instalación de climatización.
El descenso de la temperatura de aire de admisión hasta una
temperatura por debajo de la temperatura del aire del entorno
conduce a una formación de NOx reducida, dado que se puede reducir
la temperatura de combustión, de tal manera que resulten también
ventajas con vistas al medio ambiente. Como efecto secundario, se
puede utilizar el calor del aire de admisión, por ejemplo, para el
calentamiento del habitáculo del vehículo automóvil. Mediante las
dos etapas de enfriamiento, aumenta el rendimiento total exegético
como consecuencia de ahorro de energía primera debido a potencias de
bombeo y ventilador menores para la ventilación del refrigerador de
aire de admisión convencional.
Está previsto un circuito de medio de
enfriamiento con un refrigerador para el enfriamiento del aire de
admisión, en el cual del circuito de refrigerante presenta un
evaporador, el cual es parte de un circuito de medio de
enfriamiento. El circuito de medio refrigerante forma parte de una
instalación de climatización. Al mismo tiempo, el medio de
enfriamiento es conducido, mediante un circuito de medio
refrigerante, a un nivel de temperatura más bajo. El evaporador
adicional se puede montar, de una forma relativamente sencilla, en
circuitos existentes.
Preferentemente, está dispuesto, antes del
evaporador, un refrigerador en el cual es (pre)refrigerado el
medio de enfriamiento por el aire del entorno y, después del
evaporador, el refrigerador para el aire de admisión.
El evaporador está dispuesto en una derivación
del circuito de medio refrigerante, el cual está dispuesto paralelo
con respecto al evaporador de la instalación de climatización. La
derivación presenta preferentemente una válvula de expansión, al
igual que la parte paralela a ella de la conducción principal.
Según una forma de realización preferida, está
dispuesto en el circuito de medio de enfriamiento un recipiente de
almacenamiento, en el cual se puede almacenar un medio de
enfriamiento enfriado, para compensar procesos de frenado y
aceleración no estacionarios, dado que el compresor de medio
refrigerante está acoplado con la velocidad de giro del motor.
Según otra forma de realización preferida, está
prevista en el circuito de medio de enfriamiento una derivación,
preferentemente en conexión con un enfriamiento de dos etapas del
aire de admisión, con lo cual, por ejemplo, en invierno, cuando no
es necesario ningún enfriamiento adicional del medio de enfriamiento
por parte del medio refrigerante, esta parte del circuito de
refrigerante puede ser separada. En relación con el enfriamiento de
dos etapas del aire de admisión, preferentemente el segundo
refrigerador de medio de enfriamiento/aire de admisión suministra
una potencia, que corresponde de 0 a 40% de la potencia total de
ambos refrigeradores.
\newpage
Un enfriamiento de dos etapas del aire de
admisión puede tener lugar también mediante un refrigerador de aire
convencional y un segundo refrigerador, conectado con posterioridad,
el cual el cual es parte del circuito de medio de enfriamiento o, en
su caso, también del circuito de medio refrigerante.
Al mismo tiempo, el segundo refrigerador, es
decir la segunda etapa de enfriamiento, está integrado en la primera
etapa de enfriamiento y/o en la aspiración del motor. Esto
posibilita, entre otras cosas, un montaje sencillo y rápido. Además,
gracias a la estructura compacta, se puede aumentar la densidad de
potencia del sistema de refrigeración de aire de admisión.
Preferentemente, la regulación del enfriamiento
de aire de admisión tiene lugar, en particular, sobre la base de la
temperatura de salida del aire de admisión, mediante un elemento de
ajuste, por ejemplo, una o varias tapas de aire de derivación, las
cuales están dispuestas en el punto de ramificación y/o el punto de
reunión de un canal de derivación hacia la segunda etapa de
enfriamiento. Al mismo tiempo, se puede obtener, mediante el
movimiento de ajuste del elemento de ajuste, de una manera muy
rápida, una temperatura de entrada de aire de admisión muy baja. La
adaptación de la presión de aspiración y regulación de vuelta del
elemento de ajuste tiene lugar a continuación, dado que dura más
tiempo. Esto posibilita una regulación mejorada de la temperatura de
combustión o de gas de escape. Además, se puede ahorra carburante y
reducir las emisiones.
La invención se explica a continuación en
detalle a partir de algunos ejemplos de formas de realización
haciendo referencia al dibujo, en el que:
la Fig. 1 muestra un circuito para el
enfriamiento de aire de admisión según el primer ejemplo de forma de
realización;
la Fig. 2 muestra un circuito para el
enfriamiento de aire de admisión según el segundo ejemplo de forma
de realización;
la Fig. 3 muestra un circuito para el
enfriamiento de aire de admisión según el tercer ejemplo de forma de
realización;
la Fig. 4 muestra un circuito para el
enfriamiento de aire de admisión según el cuarto ejemplo de forma de
realización;
la Fig. 5 muestra un circuito para el
enfriamiento de aire de admisión según el quinto ejemplo de forma de
realización, que no es según la invención;
la Fig. 6 muestra un circuito para el
enfriamiento de aire de admisión según el sexto ejemplo de forma de
realización, que no es según la invención;
la Fig. 7 muestra una sección de un circuito
para el enfriamiento de aire de admisión según el séptimo ejemplo de
forma de realización, que no es según la invención;
la Fig. 8 muestra una primera forma de
realización que se refiere a la estructuración de los
intercambiadores de calor de la primera y segunda etapas de
enfriamiento, en especial según el sexto ejemplo de forma de
realización;
la Fig. 9 muestra una segunda forma de
realización que se refiere a la estructuración de los
intercambiadores de calor de la primera y segunda etapas de
enfriamiento;
la Fig. 10 muestra una tercera forma de
realización que se refiere a la estructuración de los
intercambiadores de calor de la primera y segunda etapas de
enfriamiento en representación explosionada;
la Fig. 11 muestra una cuarta forma de
realización con integración directa de la segunda etapa de
enfriamiento en la aspiración del motor;
las Figs. 12a y b muestran dos variantes de
canales de derivación para la conducción de aire de admisión;
la Fig. 13 muestra el circuito de enfriamiento
de la Fig. 6 en una representación detallada;
la Fig. 14 muestra una vista en detalle de los
canales del aire de admisión hacia el motor; y
la Fig. 15 muestra el diagrama de flujo para la
representación de una regulación de una tapa de aire de derivación
de la segunda etapa de enfriamiento y una regulación de la presión
de aspiración de un compresor controlado externamente y regulado
internamente.
La Fig. 1 muestra un primer ejemplo de forma de
realización, en el cual un circuito de medio de enfriamiento 1 con
un medio de enfriamiento está previsto como un dispositivo para el
enfriamiento de aire de admisión en un vehículo automóvil con un
turbocompresor, que presenta una bomba de medio de enfriamiento 2,
que impulsa el medio de enfriamiento en el circuito de medio de
enfriamiento 1, un refrigerador 3, un evaporador de medio de
enfriamiento/medio refrigerante 4 y un refrigerador de medio de
enfriamiento/aire de admisión 5, recorriendo el medio de
enfriamiento las estaciones individuales en el orden mencionado. Al
mismo tiempo, el medio de enfriamiento es refrigerado, en el
refrigerador 3, por el aire del entorno, antes de continuar siendo
refrigerado en el evaporador de medio de enfriamiento/medio
refrigerante 4, preferentemente entre 5 y 25ºC, para retirar, en el
refrigerador de medio de enfriamiento/aire de admisión 5, el calor
de aire de admisión comprimido con la ayuda de un compresor K, antes
de que éste sea suministrado al motor M.
Además, está previsto un sistema o, en el
dispositivo, un circuito de medio refrigerante 11, el cual por su
parte presenta un compresor de medio refrigerante 12, que impulsa el
medio refrigerante en el circuito de medio de enfriamiento 11, un
condensador 13, el cual interactúa con el refrigerador 3 del
circuito de refrigerante 1, una válvula de expansión 14 y un
evaporador de climatización 15. Además, está prevista una derivación
16, la cual presenta una segunda válvula de expansión 17 y que
conduce, a través del evaporador de medio de enfriamiento/medio
refrigerante 4, de vuelta al compresor de medio refrigerante 12. La
conexión del evaporador de medio de enfriamiento/medio refrigerante
4 y/o del evaporador de climatización 15 tiene lugar mediante una
válvula 18 dispuesta en la ramificación de la derivación 16. La
válvula 18 puede conectar o desconectar uno de los dos o ambos
tramos. De manera alternativa, pueden estar previstas, antes o
también después de las dos válvulas de expansión 14, 17, unas
válvulas controlables, para poder conectar o desconectar o
estrangular uno de los dos evaporadores conectados en paralelo. De
acuerdo con el presente ejemplo de forma de realización el medio
refrigerante circula, partiendo del compresor de medio refrigerante
12, hacia el condensador 13, en el que el medio refrigerante es
refrigerado acondicionado con la ayuda del aire ambiental. A
continuación, el medio refrigerante llega a la válvula 18 desde la
cual llega hacia la primera válvula de expansión 14 y al evaporado
de climatización 15 o, dependiendo de la posición de la válvula 18,
a través de la derivación 16, es decir la segunda válvula de
expansión 17 y el evaporador de medio de enfriamiento/medio
refrigerante 4, y la derivación 16 es conducida de nuevo a la
conducción principal.
Los dos evaporadores 4 y 5 están dispuestos
paralelos entre sí y se pueden conectar o desconectar de manera
individual. Además, la cantidad de medio refrigerante inyectada en
el circuito de medio refrigerante 11 se puede regular a través de
las válvulas de expansión 14 y 17. En lugar de válvulas de expansión
se pueden utilizar también, por ejemplo, estranguladores fijos
(orífice tubes) o válvulas de expansión termostáticas. El
condensador 13 y el refrigerador 3 son atravesados por aire a través
de un ventilador 19.
El segundo ejemplo de forma de realización,
representado en la Fig. 2, coincide en lo esencial con el primer
ejemplo de forma de realización, de manera que elementos iguales o
que actúan de la misma manera estén provistos de signos de
referencia superiores a 100.
De acuerdo con el segundo ejemplo de forma de
realización, está previsto - como única diferencia con respecto al
primer ejemplo de forma de realización - en el circuito de medio de
enfriamiento 101, tras el evaporador de medio de enfriamiento/medio
refrigerante 104 y antes del refrigerador de medio de
enfriamiento/aire de admisión 105, un recipiente de almacenamiento
120, el cual sirve para el almacenamiento de medio de enfriamiento
frío.
El tercer ejemplo de forma de realización,
representado en la Fig. 3, coincide asimismo en lo esencial con el
segundo ejemplo de forma de realización, de manera que elementos
iguales o que actúan de la misma manera están provistos de signos de
referencia superiores de nuevo a 100.
De acuerdo con el tercer ejemplo de forma de
realización, está prevista en el circuito de medio de enfriamiento
201, después del refrigerador 203, una válvula 230, de la cual
deriva una derivación 231, que se extiende paralela con respecto al
evaporador 204 de medio de enfriamiento/medio refrigerante y con
respecto al recipiente de almacenamiento 220, y delante del
refrigerador de medio de enfriamiento/aire de admisión 205 se reúne
de nuevo con la conducción principal 232. Esto posibilita un puenteo
del evaporador de medio de enfriamiento/medio refrigerante 204,
cuando - debido a las relaciones de temperatura, por ejemplo en
invierno - no es necesaria una refrigeración adicional del
refrigerante, sino que es suficiente el enfriamiento del aire del
medio de enfriamiento para refrigerar suficientemente el aire de
admisión. Al mismo tiempo, las indicaciones de conducción principal
y derivación indican únicamente que son posibles dos o, en su caso,
también variantes en combinación, si bien no representan una
preferencia por una de las dos variantes. Es válido lo
correspondiente también para los siguientes ejemplos de formas de
realización.
El cuarto ejemplo de forma de realización,
representado en la Fig. 4, coincide en lo esencial con el tercer
ejemplo de forma de realización, de manera que elementos iguales o
que actúan de la misma manera estén provistos de nuevo con signos de
referencia superiores a 100.
De acuerdo con el cuarto ejemplo de forma de
realización en el circuito de medio de enfriamiento 301, el
enfriamiento de aire de admisión se lleva a cabo en dos etapas, es
decir mediante dos refrigeradores de medio de enfriamiento/aire de
admisión 305 y 306, siendo designados estos en adelante, en
correspondencia con la dirección de circulación del aire de
admisión, como primer refrigerador de medio de enfriamiento/aire de
admisión 305 y segundo refrigerador de medio de enfriamiento/aire de
admisión 306. En este ejemplo de forma de realización, está
prevista, tras el refrigerador 303 y la válvula 330, en
correspondencia con el tercer ejemplo de forma de realización, una
derivación 331, la cual se extiende paralela con respecto al
evaporador de medio de enfriamiento/medio refrigerante 304, con
respecto al recipiente de almacenamiento 320, que también puede
suprimirse, y con respecto al segundo refrigerador medio de
enfriamiento/aire de admisión 306 y que, antes del primer
refrigerador de medio de enfriamiento/aire de admisión 305 es
reunida de nuevo con la conducción principal 332. Al mismo tiempo,
el aire de admisión es refrigerado, en primer lugar en el primer
refrigerador de medio de enfriamiento/aire de admisión 305, el cual
debido a la conexión trabaja a un nivel de temperatura superior que
el segundo refrigerador de medio de enfriamiento/medio refrigerante
306, y a continuación en el segundo refrigerador de medio de
enfriamiento/medio refrigerante 306. Al mismo tiempo, pueden formar
los dos refrigeradores de medio de enfriamiento/aire de admisión
305, 306 también una unidad constructiva, de manera que el
refrigerador de medio de enfriamiento/aire de admisión tiene cinco
conexiones. De manera ideal, el primer refrigerador medio de
enfriamiento/aire de admisión 305 suministra una potencia que es del
0 al 40% de la potencia total.
El quinto ejemplo de forma de realización que no
es según la invención, representado en la Fig. 5, coincide en lo
esencial con el primer ejemplo de forma de realización, de manera
que los elementos iguales o que actúan de la misma manera estén
provistos de signos de referencia superiores a 400.
De acuerdo con el quinto ejemplo de forma de
realización está previsto, en lugar del evaporador de medio de
enfriamiento/medio refrigerante 4 en el circuito de medio de
enfriamiento 401, un refrigerador de aire de admisión/evaporador de
medio refrigerante 407 en el circuito de medio refrigerante 411. Al
mismo tiempo el aire de admisión, suministrado al motor, es
suministrado en primer lugar al refrigerador de medio de
enfriamiento/aire de admisión 405 y a continuación al refrigerador
de aire de admisión/evaporador de medio refrigerante 407, es decir
que el aire de admisión es refrigerado directamente mediante la
evaporación del refrigerante.
El sexto ejemplo de forma de realización que no
es según la invención, representado en la Fig. 6, coincide en lo
esencial con el quinto ejemplo de realización, de manera que
elementos iguales o que actúan de la misma manera están dotados de
nuevo con signos de referencia aumentados en 100.
De acuerdo con este ejemplo de forma de
realización no está previsto junto al circuito de medio refrigerante
511, que corresponde al del quinto ejemplo de forma de realización,
ningún circuito de medio refrigerante según la invención, sino que
tiene lugar un primer enfriamiento del aire mediante el refrigerador
de aire de admisión/aire 508. El aire de admisión es suministrado a
continuación al refrigerador de aire de admisión/evaporador de medio
refrigerante 507, es decir que el aire de admisión es refrigerado de
nuevo directamente mediante la evaporación del medio
refrigerante.
El séptimo ejemplo de forma de realización que
no es según la invención, representado en la Fig. 7, muestra una
sección de un circuito de medio de enfriamiento 601, siendo el medio
de enfriamiento, controlado mediante una válvula 609, en caso
necesario, antes de la refrigeración, conducido en el refrigerador
603 a través de un intercambiador de calor 610, el cual está
dispuesto antes de un refrigerador 622 en un circuito de
refrigeración principal 621 del motor M. Con ello se puede, en
especial en el caso de motores diesel, continuar calentado el medio
de enfriamiento, el cual es bombeado en invierno a través del
refrigerador 622, y, por consiguiente, es posible una calefacción
adicional efectiva, dado que precisamente en motores diesel el calor
del motor no es suficiente con frecuencia para el calentamiento del
habitáculo del vehículo automóvil en invierno.
A continuación, se describirá con mayor detalle
en la estructuración concreta de los intercambiadores de calor, en
especial de acuerdo con el sexto ejemplo de forma de
realización.
De acuerdo con una primera forma de realización,
la cual está representada en la Fig. 8, se integran la primera etapa
de enfriamiento KS1 de la refrigeración de aire de admisión (es
decir preferentemente el refrigerador aire de admisión/aire 508) y
la segunda etapa de enfriamiento KS2 de la refrigeración de aire de
admisión (es decir preferentemente el refrigerador de aire de
admisión/evaporador de medio refrigerante 507) en un único
componente. Al mismo tiempo, el componente está estructurado de
forma modular, estando integrada en la primera parte esencialmente
la primera etapa de enfriamiento KS1 y en una segunda parte, la cual
es al mismo tiempo también una caja de salida de la primera parte,
la segunda etapa de enfriamiento KS2 de la refrigeración de aire de
admisión. La dirección de circulación del aire de admisión está
indicada mediante flechas. Debido a la estructura modular, se hace
referencia a continuación al componente también como módulo. Al
mismo tiempo, el módulo según la invención siempre tiene la segunda
etapa de enfriamiento KS2.
Como se puede observar en la Fig. 8, discurren
tanto los tubos planos individuales como también los paquetes de
nervios de refrigeración de ambos intercambiadores de calor de la
primera y la segunda etapas de enfriamiento KS1 y KS2
transversalmente, es decir, en el presente caso formando un ángulo
recto entre sí, estando la segunda parte del componente dispuesta en
dirección longitudinal del primer componente.
La Fig. 9 muestra una segunda forma de
realización, de acuerdo con la cual los dos intercambiadores de
calor, es decir la primera y la segunda etapas de enfriamiento KS1 y
KS2, están conectadas mediante bridas entre sí, es decir que el
segundo más pequeño intercambiador de calor (refrigerador de aire de
admisión/evaporador de medio refrigerante 507) está dispuesto
lateralmente en una zona final del primer intercambiador de calor
(refrigerador de aire de admisión/aire 508). La dirección de
circulación del aire de admisión está indicada, de nuevo, mediante
flechas. Debido a la disposición lateral de la segunda etapa de
enfriamiento KS2 tiene lugar, en correspondencia con la forma de
realización representada, un cambio de dirección de la circulación
de aire de admisión.
De acuerdo con una tercera forma de realización,
representada en la Fig. 10, se atraviesan los dos intercambiadores
de calor, es decir que los tubos planos del segundo intercambiador
de calor (evaporador de aire de admisión/evaporador de medio
refrigerante 507) están dispuestos entre los tubos de aire de
admisión del primer intercambiador de calor (refrigerador de aire de
admisión/aire 508), pudiendo estar prevista una soldadura indirecta
para una mejor fijación. Al mismo tiempo están previstos nervios más
cortos sobre el lado exterior del primer intercambiador de calor. La
flecha recta indica, al mismo tiempo, la dirección de montaje, la
flecha curva la dirección de circulación del medio refrigerante en
el segundo intercambiador de calor.
Como está representado en la Fig. 11 es posible,
de acuerdo con una cuarta forma de realización, una integración
directa en la aspiración del motor MS (tubuladura de aspiración de
aire LS), de tal manera que esté previsto un módulo de
aspiración/refrigeración ampliado, el cual comprende, en particular,
la segunda etapa de enfriamiento KS2, directamente en el motor M. Al
mismo tiempo la carcasa del módulo de aspiración está formada de tal
manera que el segundo intercambiador de calor (refrigerador de aire
de admisión/evaporador de medio refrigerante 507) esté introducido,
desde un lado, en una carcasa de plástico suficientemente resistente
a la presión, para las presiones del aire de admisión. De manera
alternativa, puede estar prevista también una carcasa de fundición.
Al mismo tiempo, el segundo intercambiador de calor y/o la carcasa
del módulo de aspiración están provistos de medios de obturación,
que posibilitan un cierre estanco a la presión con respecto al
entorno del evaporador. La integración del intercambiador de calor
en el módulo de aspiración se puede convertir también en los
intercambiadores de calor (5, 105, 205, 305, 306), refrigerados
mediante medio de enfriamiento, previsto desde la Fig. 1 hasta la
Fig. 5.
La regulación de la temperatura de aire de
admisión en la aspiración de aire del motor tiene lugar mediante una
tapa de aire de derivación LK y un canal de derivación
correspondiente, siendo generado el valor teórico para la regulación
por una gestión del motor. De acuerdo con una primer forma de
realización, representada en la Fig. 12a, el canal de derivación
está integrado directamente en la carcasa del segundo intercambiador
de calor. De acuerdo con una segunda forma de realización
alternativa, la cual está representada en la Fig. 12b, el canal de
derivación se hace pasar por delante en forma de una conducción
formada ex profeso en la carcasa del segundo intercambiador de
calor, estando dispuesta la segunda tapa de aire de derivación fuera
de la carcasa del segundo intercambiador de calor.
La regulación de la temperatura de salida a
través de una tapa de aire de derivación LK, según la Fig. 12a ó la
Fig. 12b, es imaginable también en los dispositivos representados
desde la Fig. 1 hasta la Fig. 5, cuando está previsto en el
intercambiador de calor (5, 105, 205, 305, 306), por el lado del
aire, un canal de derivación y se puede regular la temperatura de
salida mediante una tapa de aire de derivación LK. Preferentemente
se encuentra sin embargo paralelo con respecto a la última etapa de
enfriamiento de aire de admisión (306, 507, KS2) únicamente un canal
de derivación con tapa de aire de derivación correspondiente.
La Fig. 13 muestra en principio el mismo
circuito de medio de enfriamiento que la Fig. 6, de manera que a
continuación se utilizan los mismos signos de referencia.
Como se indica en la parte derecha de la Figura
13, la regulación de la temperatura de aire de admisión en la
aspiración de aire del motor está formada mediante una tapa de aire
de derivación LK según la Fig. 12a, pudiendo controlarse la tapa de
aire de derivación LK de forma continua entre las dos posiciones
finales "todo el aire a través del evaporador" (posición
representada mediante línea continua) y "todo el aire a través del
canal de derivación" (posición representada mediante línea de
trazos). La tapa de aire de derivación LK se encuentra en el
presente caso en el punto de ramificación, si bien puede estar
dispuesta también en el punto de reunión. Al mismo tiempo, las dos
tapas de aire de derivación están conectadas entre sí
cinemáticamente, de manera que se necesita únicamente un elemento de
ajuste para su accionamiento. La regulación tiene lugar a través de
la gestión de motor mencionada con anterioridad, en el presente caso
indicada mediante MM.
Al mismo tiempo forman, tal como está
representado en la Fig. 14, una unidad constructiva el refrigerador
de aire de admisión/evaporador de medio refrigerante 507 de la
segunda etapa de enfriamiento KS2, su carcasa con los canales de
aire señalados hacia las válvulas de aspiración de los cilindros, el
canal de derivación así como la tapa de aire de derivación LK con el
elemento de ajuste, así como una tapa de estrangulación de aire DK.
La unidad comprende además el refrigerador de aire de admisión/aire
508 convencional de la primera etapa de enfriamiento KS1 cargada con
aire.
De acuerdo con una variante, las tapas de aire
para la regulación de la temperatura del aire de admisión se pueden
hacer cargo al mismo tiempo de la función estrangulación para la
regulación de potencia del motor, gracias a que por ejemplo las dos
vías de circulación del aire son dotadas con una tapa de
estrangulación propia.
En la Fig. 15 está representado un diagrama de
flujo para la regulación de una tapa de aire de derivación LK de la
segunda etapa de enfriamiento KS2 y la regulación de la presión de
aspiración de un compresor K controlado externamente y regulado
internamente.
La concepción de la regulación prevé al mismo
tiempo un aumento muy rápido de la potencia ("Booster")
mediante un ajuste de la tapa de aire de derivación KL, cuando la
gestión del motor MM, por ejemplo durante una aceleración del
vehículo automóvil, exige una temperatura de entrada del aire de
admisión claramente inferior. El rápido aumento de la potencia puede
tener lugar únicamente cuando la segunda etapa de enfriamiento KS2,
es decir el evaporador, se hace funcionar de forma estacionaria en
el margen de carga parcial, dado que la tapa de aire de derivación
LK, por ejemplo, está abierto únicamente el 30%. Para el aumento de
la potencia se puede abrir entonces muy rápidamente el elemento de
ajuste correspondiente, es decir en el presente caso la tapa de aire
de derivación LK, por ejemplo hasta el 90%, de manera que se
disponga muy rápidamente de una potencia mayor. A continuación se
varía la presión de aspiración, mediante la comparación entre la
abertura real (en el presente caso el 90%) y la abertura teórica (en
el presente caso el 30%), para que la tapa de aire de derivación LK
pueda ser llevada de nuevo de vuelta a la posición de abertura
teórica. Este proceso tarda al más que el ajuste de la tapa de aire
LK. En la concepción de la regulación se tiene en cuenta, tal como
está representado en la Fig. 15, además el estado de la instalación
de climatización.
En el caso de un compresor regulado únicamente
de forma interna, de acuerdo con una variante, la tapa de aire de
derivación es regulada únicamente mediante un valor teórico de la
temperatura de salida de aire de admisión.
1, 101, 201, 301, 401, 601
circuito de medio de
enfriamiento
- 2
- bomba de medio de enfriamiento
3, 203, 303, 603
refrigerador
- 4, 104, 204
- evaporador de medio de enfriamiento/medio refrigerante
5, 105, 205, 305, 405
refrigerador de medio de enfriamiento/aire de
admisión
11, 411, 511 circuito
de medio
refrigerante
- 12
- compresor de medio refrigerante
- 13
- condensador
- 14
- válvula de expansión
- 15
- evaporador de climatización
- 16
- derivación
- 17
- segunda válvula de expansión
- 18
- válvula
120, 220, 320 recipiente de
almacenamiento
- 230, 330
- válvula
- 231, 331
- derivación
- 232, 332
- conducción principal
- 306
- refrigerador de medio de enfriamiento/aire de admisión
- 407
- refrigerador de aire de admisión/evaporador de medio refrigerante
- 508
- refrigerador de aire de admisión/aire
- 609
- válvula
- 610
- intercambiador de calor
- 621
- circuito de refrigeración principal
- 622
- refrigerador
\vskip1.000000\baselineskip
- DK
- tapa de estrangulación de aire
- K
- compresor
- KS1
- primera etapa de enfriamiento
- KS2
- segunda etapa de enfriamiento
- LK
- tapa de aire de derivación
- LS
- tubuladura de aspiración de aire
- M
- Motor
- MM
- gestión del motor
- MS
- aspiración del motor
Claims (25)
1. Dispositivo para el enfriamiento de aire de
admisión en un vehículo automóvil con un turbocompresor con una
primera etapa de enfriamiento (KS1), estando prevista en el
dispositivo por lo menos una segunda etapa de enfriamiento (KS2),
presentando el dispositivo un circuito de medio de enfriamiento (1;
101; 201; 301; 401; 601) y presentando el circuito de medio de
enfriamiento (1; 101; 201; 301; 401; 601) un evaporador (4; 104;
204; 304; 610), el cual forma parte de un circuito de medio
refrigerante (11; 411) de una instalación de climatización,
caracterizado porque el evaporador (4; 104; 204; 304) está
dispuesto en una derivación (16) del circuito de medio refrigerante
(11) para derivar un evaporador de climatización.
2. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque un refrigerador (5; 105;
205) está dispuesto después del evaporador (4; 104; 204).
3. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque antes del evaporador (4;
104; 204) está dispuesto un refrigerador (3; 203; 603).
4. Dispositivo según la reivindicación 3,
caracterizado porque el refrigerador (3; 203; 603) está
refrigerado por aire.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque la derivación (16) presenta
una válvula de expansión (17) termostática o regulable u otro punto
de estrangulación.
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque en el circuito de
refrigerante (101; 201; 301) está dispuesto un recipiente de
almacenamiento (120; 220; 320).
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque en el circuito de medio de
enfriamiento (201; 301) está prevista una derivación (231; 331).
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque dos refrigeradores (305,
306; 405, 407; 508, 507), los cuales refrigeran el aire de admisión,
están dispuestos uno tras otro.
9. Dispositivo según la reivindicación 8,
caracterizado porque el segundo refrigerador de medio de
enfriamiento/aire de admisión (306) proporciona una potencia que
corresponde de 0 a 40% de la potencia total de ambos refrigeradores
(305, 306).
10. Dispositivo según la reivindicación 8 ó 9,
caracterizado porque los dos refrigeradores (305, 306) forman
una unidad constructiva.
11. Dispositivo según la reivindicación 8,
caracterizado porque un refrigerador (405) forma parte de un
circuito de medio de enfriamiento (401) y un refrigerador (507) de
un circuito de medio refrigerante (411).
12. Dispositivo según la reivindicación 8,
caracterizado porque un refrigerador (508) está refrigerado
por aire.
13. Dispositivo según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el circuito
de medio de enfriamiento (601) atraviesa un intercambiador de calor
(610), el cual forma parte de un sistema para el enfriamiento de un
motor (M).
14. Dispositivo según la reivindicación 13,
caracterizado porque el intercambiador de calor (610) sirve
para el calentamiento de habitáculo del vehículo automóvil.
15. Dispositivo según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la primera
y segunda etapas de enfriamiento (KS1 y KS2) están formadas de
manera integrada en un componente.
16. Dispositivo según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la segunda
etapa de enfriamiento (KS2) y la aspiración del motor (MS) están
formadas de manera integrada en un componente como módulo de
aspiración.
17. Dispositivo según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en paralelo
con respecto a la segunda etapa de enfriamiento (KS2) está previsto
un canal de derivación.
18. Dispositivo según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en paralelo
con respecto a la última etapa de enfriamiento de aire de admisión
está previsto un canal de derivación de aire.
19. Dispositivo según la reivindicación 17 ó 18,
caracterizado porque en el punto de ramificación y/o en el
punto de reunión está prevista una tapa de aire de derivación
(LK).
20. Dispositivo según la reivindicación 18,
caracterizado porque el módulo de aspiración forma parte del
motor.
21. Procedimiento para el enfriamiento de aire
de admisión con un dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a
20, caracterizado porque el medio de enfriamiento y/o medio
refrigerante es refrigerado dos veces.
22. Procedimiento según la reivindicación 21,
caracterizado porque el medio de enfriamiento es refrigerado
por un medio refrigerante, el cual circula en un circuito de medio
refrigerante (11).
23. Procedimiento según la reivindicación 22,
caracterizado porque el enfriamiento del medio de
enfriamiento por parte del medio refrigerante puede ser
interrumpido.
24. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 21 a 23, caracterizado porque la regulación
de la temperatura de salida del aire de admisión tiene lugar
mediante un elemento de ajuste en conexión con un canal de
derivación, el cual está previsto en paralelo con respecto a uno o
dos intercambiadores de calor (KS1 ó KS2).
25. Procedimiento según la reivindicación 24,
caracterizado porque después de un movimiento de ajuste del
elemento de ajuste tiene lugar una adaptación de la presión de
aspiración del compresor de frío y a continuación tiene lugar un
retroceso, por lo menos en parte, del elemento de ajuste.
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2003
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