ES2354495T3 - Circuito de refrigerante para una instalación de aire acondicionado de vehículo. - Google Patents

Abstract

Circuito de refrigerante (10) para una instalación de aire acondicionado para el interior de un vehículo, con - un compresor (12) para comprimir un refrigerante, - al menos un evaporador (20), en el que el refrigerante comprimido se expande, para enfriar el aire que pasa por el evaporador (20) y debe alimentarse al interior del vehículo, - un detector de temperatura (24) para establecer el valor real de la temperatura del aire que pasa por y/o abandona el evaporador (20), - un regulador de temperatura de evaporador (26) que, en el lado de entrada, recibe la diferencia entre el valor real de la temperatura del aire que pasa por y/o abandona el evaporador (20) y un valor nominal prefijable y, en función de la magnitud de esta diferencia, activa el compresor (12) para modificar la presión del refrigerante comprimido, - al menos un sensor (36) para detectar el valor actual de un parámetro de funcionamiento importante para la seguridad, que debería estar situado dentro de un margen admisible y no debe estar situado dentro de un margen inadmisible, y - una unidad de valoración y edición, que valora el valor actual detectado por el sensor (36) del parámetro de funcionamiento, con la finalidad de saber si su valor actual está dentro de un margen no admisible o se aproxima a un margen inadmisible partiendo del margen admisible, caracterizado porque - la unidad de valoración y edición, si el valor actual del parámetro de funcionamiento se encuentra dentro de un margen no admisible o se aproxima a un margen inadmisible, partiendo del margen admisible, en función de la diferencia del valor actual y de un valor límite crítico que delimita el margen admisible frente al margen inadmisible para el parámetro de funcionamiento, calcula una diferencia de temperatura con la que el dispositivo de valoración y edición modifica la diferencia entre el valor nominal y el valor real de la temperatura del aire, que pasa por y/o abandona el evaporador (20), con el fin de aumentar la temperatura a la que debe regularse el evaporador (20).

Description

La invención se refiere a un circuito de refrigerante para una instalación de aire acondicionado para el interior de un vehículo, como se conoce por ejemplo del documento DE-A-101 41 592. 5

Las instalaciones de aire acondicionado con el refrigerante R744 (CO2) no sólo ofrecen ventajas en cuanto a protección del medio ambiente, sino también en cuanto a potencia de refrigeración, dinámica de enfriamiento y grado de eficacia. A causa de las características termodinámicas del R744 y de las elevadas presiones del sistema, sin embargo, un circuito de refrigeración R744 es más difícil de dominar que uno convencional con R134a como refrigerante. La 10 complejidad con relación al procedimiento de regulación es de forma correspondiente mayor que en sistemas habituales.

De forma similar a en el caso de circuitos de refrigeración convencionales, también en los sistemas R744 se regula como magnitud principal la temperatura del aire, después del evaporador, a un valor prefijado. Una magnitud crítica en el sistema es la presión del refrigerante después del 15 compresor (lado de alta presión). Éste no debe superar determinados límites por motivos de seguridad. La presión del refrigerante comprimido depende, aparte de la potencia de refrigeración requerida, también de magnitudes como temperatura ambiente, humedad del aire y ventilación del condensador. La temperatura del evaporador está influenciada predominantemente por la diferencia de presión entre el lado de alta presión y el de presión de aspiración. Por ello la temperatura del 20 evaporador depende indirectamente de la alta presión. Las estrategias de regulación existentes (véase por ejemplo la figura 1) utilizan por ello una cascada de regulación, en la que un regulador de alta presión aparte está dispuesto en cascada respecto al regulador de temperatura del evaporador. Según el tipo de compresor o del tipo de válvula (elemento de expansión), a través del cual puede influirse en la potencia de refrigeración, se necesita adicionalmente un regulador de corriente 25 dispuesto en cascada. En el caso de válvulas que pueden graduarse continuamente, la potencia de refrigeración se controla mediante la corriente de activación de válvula. Aquí se necesita una regulación de corriente en cascada. En el caso de válvulas que se sincronizan con una frecuencia menor y que de este modo sólo pueden cambiar entre estado de apertura y de cierre, esto no es necesario. 30

Para obtener una elevada calidad de regulación, en el caso de una regulación en cascada el circuito de regulación interior debería ser claramente más rápido que el exterior. Sin embargo, esto no se da siempre en los circuitos de regulación R744 con regulación de alta presión en cascada. Asimismo supone un inconveniente la mayor complejidad de sintonización de una regulación de este tipo. 35

La tarea de la invención consiste en crear un circuito de refrigerante para una instalación de aire acondicionado para el interior de un vehículo, en el que el concepto de regulación simplificado pueda reaccionar más rápidamente a la superación de parámetros de funcionamiento importantes para la seguridad.

Para solucionar esta tarea se propone con la invención un circuito de refrigerante para una 40 instalación de aire acondicionado para el interior de un vehículo, en donde el circuito de refrigerante está dotado de las particularidades de la reivindicación 1. Las reivindicaciones subordinadas se refieren a configuraciones aisladas de la invención.

Según el concepto conforme a la invención se actúa por lo tanto, en el caso de superarse (o de bajar por debajo de) un valor límite prefijable para un parámetro de funcionamiento importante 45 para la seguridad como por ejemplo la presión del refrigerante, en el lado de alta presión del compresor, sobre la diferencia de regulación del regulador de temperatura de evaporador, y precisamente con la finalidad de que se reduzca la potencia del compresor. Esta medida puede tomarse ventajosamente ya incluso si se demuestra que el parámetro de funcionamiento importante para la seguridad varía hacia valores inadmisibles. En el caso de superarse un valor límite (valor 50 crítico), el circuito de refrigerante ya no regula con relación a la temperatura del evaporador, sino al parámetro de funcionamiento importante para la seguridad. Si el parámetro de funcionamiento importante para la seguridad abandonar después el margen crítico, puede conmutarse poco a poco o de golpe de nuevo a la temperatura del evaporador, por medio de que la influencia de la diferencia de regulador, llevada a cabo anteriormente conforme a la invención, se retoma de nuevo y por último se 55 elimina por completo.

En el caso del parámetro importante para la seguridad se trata, como ya se ha citado anteriormente, por ejemplo de la presión del refrigerante con la que se comprime éste mediante el

compresor. Adicional- o alternativamente puede contemplarse también la temperatura del refrigerante comprimido como parámetro de funcionamiento importante para la seguridad. Otro ejemplo para un parámetro de funcionamiento importante para la seguridad es la temperatura del aire que abandona el compresor. Con el fin de protegerse contra una congelación del compresor, esta temperatura del aire no debe bajar por debajo de un valor mínimo prefijable, con el que podría producirse una 5 congelación de humedad sobre la superficie del compresor.

En un perfeccionamiento ventajoso de la invención está previsto que al circuito de refrigerante presente varios sensores para detectar varios parámetros de funcionamiento importantes para la seguridad, en donde la unidad de valoración y edición valora cada uno de los parámetros de funcionamiento detectados por los sensores, con la finalidad de saber si su valor actual está dentro 10 de un margen no admisible o se aproxima a un margen inadmisible partiendo del margen admisible, y en donde la unidad de valoración y edición influye, en función de la valoración de los valores actuales de los parámetros de funcionamiento, en la diferencia entre el valor nominal y el valor real de la temperatura del aire que pasa por el compresor y/o lo abandona, con el fin de elevar la temperatura a la que hay que regular el compresor, si el valor actual al menos de un parámetro de funcionamiento 15 está dentro de un margen no admisible o se aproxima a un margen inadmisible partiendo del margen admisible.

Por último puede estar previsto, en otro ejemplo de ejecución de la invención, que el compresor presente una válvula de control de compresor variable continuamente y el regulador de temperatura de evaporador, a su salida, un valor nominal para un regulador de válvula dispuesto en 20 cascada para regular la válvula de control del compresor.

A continuación se explica la invención con más detalle, con base en un ejemplo de ejecución y haciendo referencia al dibujo. En detalle muestran aquí:

la figura 1 un circuito de refrigeración con regulación en cascada convencional y

la figura 2 un circuito de refrigeración con una función de protección antes de superarse un valor 25 prefijado, mediante parámetros de funcionamiento importantes para la seguridad, conforme a un ejemplo de ejecución de la invención.

La figura 2 muestra un ejemplo para un circuito de refrigerante CO2(-R744-) 10 con regulación de temperatura conforme a la invención y función de protección. El circuito de refrigerante 10 comprende un compresor 12, que comprime refrigerante gaseoso. El refrigerante comprimido llega 30 a través de un refrigerador de gas 14 y es enfriado por el mismo. A continuación pasa por un intercambiador de calor 16, que se tratará posteriormente. Mediante un elemento de expansión o una válvula 18 se expande se expande de nuevo el refrigerante, en donde circula por un evaporador 20, a través del cual llega a la cabina de pasajeros el aire a alimentar y a refrigerar. Después de esto el refrigerante expandido llega a un depósito de reserva 22, circula después por el intercambiador de 35 calor 16, mediante el cual se convierten a estado gaseoso las posibles fases líquidas del refrigerante.

El circuito de refrigerante 10 tiene regulación de temperatura. Con este fin el circuito de refrigerante 10 presenta un detector de temperatura 24, que detecta la temperatura del aire que abandona el evaporador 20 que se alimenta, después de pasar por un grupo calefactor o también directamente, al interior del vehículo. Esta temperatura real está regulada a un valor nominal 40 prefijado. La diferencia entre ambos valores se alimenta a un regulador de temperatura de evaporador 26, que activa directa- o indirectamente un elemento de ajuste 28 para una válvula de compresor 30. A través de la válvula de compresor 30 se controla la presión con la que se comprime el refrigerante mediante el compresor 12. En este ejemplo de ejecución está postconectado al regulador de temperatura de evaporador 26 un regulador de corriente 32, que regula la corriente de 45 suministro para el elemento de ajuste 28 de la válvula de compresor 30.

El valor nominal para la temperatura de evaporador se prefija mediante una regulación de temperatura de interior prioritaria (no representada).

El circuito de refrigerante 10 comprende por ejemplo tres parámetros de funcionamiento importantes para la seguridad, precisamente la temperatura y la presión del refrigerante comprimido 50 así como la temperatura del aire que abandona el evaporador 20 (protección contra congelación). En este ejemplo de ejecución está previsto un dispositivo de protección 34, que es responsable de que no suba por encima/baje por debajo de márgenes críticos con relación a los tres parámetros de funcionamiento citados importantes para la seguridad. Para esto se detectan la presión y la temperatura del refrigerante comprimido a través de uno o varios sensores 36. Además de esto se 55 alimenta al mecanismo de protección 34 el valor real del detector de temperatura 24.

En funcionamiento normal del circuito de refrigerante 10 primero solamente se vigilan los parámetros de funcionamiento importantes para la seguridad, siempre que el sistema se encuentre en un estado no crítico. A continuación se describe con base en el ejemplo de la presión del refrigerante comprimido, cómo está materializada la medida de protección en este ejemplo de ejecución.

Si la alta presión del refrigerante comprimido supera un valor límite, con independencia de la 5 diferencia entre el valor real y el valor crítico para la presión se calcula una diferencia de temperatura dT, que se añade a o se resta de la diferencia de regulación de temperatura de evaporador. Alternativamente, esta diferencia de temperatura puede también sumarse al valor nominal o restarse del valor real de la temperatura de evaporador 26. El regulador de temperatura de evaporador 26 reduce la potencia de compresión requerida, de forma correspondiente, a causa de la mayor 10 “temperatura nominal” (Tvsoll) nueva a causa de superarse el límite superior, de tal modo que el circuito de refrigerante 10 se regula a continuación a la máxima alta presión admisible. El mismo principio puede utilizarse a continuación también para otros mecanismos de protección. De este modo, con este concepto puede vigilarse del mismo modo la temperatura del gas caliente o regularse a un valor máximo admisible. Asimismo puede materializarse una protección contra congelación para 15 el evaporador, de este modo y manera. En este caso se regula a una temperatura de evaporador mínimo.

En cuanto los parámetros de funcionamiento vigilados abandonan de nuevo el margen crítico o bajan por debajo del límite crítico, se retoma el mecanismo de protección antes descrito, de tal modo que a continuación se realiza de nuevo la regulación normal de la temperatura del evaporador. 20

Del modo y manera antes descritos es posible, sin la utilización de reguladores de alta presión o temperatura del refrigerante, materializar una regulación de temperatura del refrigerante para un circuito de refrigerante 10, que sin embargo dispone de funciones de protección con relación a la máxima alta presión admisible y a la máxima temperatura admisible del refrigerante comprimido, así como de una protección contra congelación. Estos tres mecanismos de protección se materializan 25 por medio de que en el caso de subir por encima o bajar por debajo de los límites críticos, se actúa sobre la diferencia de regulación alimentada al regulador de temperatura de evaporador 26.

LISTA DE SÍMBOLOS DE REFERENCIA

10

Circuito de refrigerante

12

Compresor

14

Refrigerador de gas

16

Intercambiador de calor

18

Válvula

20

Evaporador

22

Depósito de reserva

24

Detector de temperatura

26

Regulador de temperatura de evaporador

28

Elemento de ajuste

30

Válvula de compresor

32

Regulador de corriente

34

Dispositivo de protección

36

Sensores

Claims (7)

1. REIVINDICACIONES
2. 1.- Circuito de refrigerante (10) para una instalación de aire acondicionado para el interior de un vehículo, con

   - un compresor (12) para comprimir un refrigerante,

   - al menos un evaporador (20), en el que el refrigerante comprimido se expande, para enfriar 5 el aire que pasa por el evaporador (20) y debe alimentarse al interior del vehículo,

   - un detector de temperatura (24) para establecer el valor real de la temperatura del aire que pasa por y/o abandona el evaporador (20),

   - un regulador de temperatura de evaporador (26) que, en el lado de entrada, recibe la diferencia entre el valor real de la temperatura del aire que pasa por y/o abandona el 10 evaporador (20) y un valor nominal prefijable y, en función de la magnitud de esta diferencia, activa el compresor (12) para modificar la presión del refrigerante comprimido,

   - al menos un sensor (36) para detectar el valor actual de un parámetro de funcionamiento importante para la seguridad, que debería estar situado dentro de un margen admisible y no debe estar situado dentro de un margen inadmisible, y 15

   - una unidad de valoración y edición, que valora el valor actual detectado por el sensor (36) del parámetro de funcionamiento, con la finalidad de saber si su valor actual está dentro de un margen no admisible o se aproxima a un margen inadmisible partiendo del margen admisible,

   caracterizado porque 20

   - la unidad de valoración y edición, si el valor actual del parámetro de funcionamiento se encuentra dentro de un margen no admisible o se aproxima a un margen inadmisible, partiendo del margen admisible, en función de la diferencia del valor actual y de un valor límite crítico que delimita el margen admisible frente al margen inadmisible para el parámetro de funcionamiento, calcula una diferencia de temperatura con la que el dispositivo de 25 valoración y edición modifica la diferencia entre el valor nominal y el valor real de la temperatura del aire, que pasa por y/o abandona el evaporador (20), con el fin de aumentar la temperatura a la que debe regularse el evaporador (20).
3. 2.- Circuito de refrigerante según la reivindicación 1, caracterizado porque la modificación de la diferencia entre el valor nominal y el valor real de la temperatura de aire, que pasa por y/o 30 abandona el evaporador (20), se realiza mediante la modificación del valor nominal y/o del valor real.
4. 3.- Circuito de refrigerante según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el al menos un parámetro de funcionamiento es la presión y/o la temperatura del refrigerante comprimido y/o el valor real de la temperatura del aire, que pasa por y/o abandona el evaporador (20), en donde en el último caso citado el sensor (36) es el detector de temperatura (24) para establecer el valor real de la 35 temperatura del aire, que pasa por y/o abandona el evaporador (20).
5. 4.- Circuito de refrigerante según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por varios sensores (36) para detectar varios parámetros de funcionamiento importantes para la seguridad, en donde la unidad de valoración y edición valora cada uno de los parámetros de funcionamiento detectados por los sensores (36), con la finalidad de saber si su valor actual está dentro de un 40 margen no admisible o se aproxima a un margen inadmisible partiendo del margen admisible, y en donde la unidad de valoración y edición influye, en función de la valoración de los valores actuales de los parámetros de funcionamiento, en la diferencia entre el valor nominal y el valor real de la temperatura del aire que pasa por el evaporador (20) y/o lo abandona, con el fin de elevar la temperatura a la que hay que regular el evaporador (20), si el valor actual al menos de uno de los 45 parámetros de funcionamiento está dentro de un margen no admisible o se aproxima a un margen inadmisible partiendo del margen admisible.
6. 5.- Circuito de refrigerante según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el compresor (12) presenta una válvula de control de compresor variable continuamente y porque el regulador de temperatura de evaporador (26) presenta, a su salida, un valor nominal para un 50 regulador de válvula dispuesto en cascada para regular la válvula de control del compresor (12).
7. 6.- Circuito de refrigerante según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el refrigerante presenta CO2.

   Siguen dos hojas de dibujos.

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