ITMI20000128A1

ITMI20000128A1 - Procedimento e dispositivo per il funzionamento di una valvola termostatica

Info

Publication number: ITMI20000128A1
Application number: IT2000MI000128A
Authority: IT
Inventors: Peter Leu
Original assignee: Behr Thermot Tronik Gmbh & Co
Priority date: 1999-02-12
Filing date: 2000-01-31
Publication date: 2001-07-31
Also published as: GB2346674A; JP4139035B2; FR2793843A1; GB2346674B; JP2000234519A; IT1316614B1; GB0001163D0; DE19906056B4; ES2156784A1; ES2156784B1; FR2793843B1; US6234399B1; DE19906056A1; ITMI20000128A0

Description

Descrizione dell'invenzione industriale avente per titolo: "Procedimento e dispositivo per il funzionamento di una valvola termostatica"

Riassunto del trovato

Per rilevare la capacità di funzionamento di una valvola termostatica di un impianto di raffreddamento di un motore endotermico di un veicolo, la temperatura effettiva del motore endotermico, la temperatura ambiente e la temperatura effettiva all'uscita di un refrigeratore del refrigerante vengono misurate e valutate in modo che da esse è riconoscibile un errato funzionamento della valvola termostatica.

(Figura 4)

Descrizione del trovato

L'invenzione riguarda procedimenti per il funzionamento di una valvola termostatica, definente una distribuzione quantitativa di refrigerante, uscente da un motore endotermico, in quantità di refrigerante, che fluiscono attraverso un refrigeratore del refrigerante e su quantità di refrigerante che, con aggiramento del refrigeratore del refrigerante, fluiscono a ritroso verso il motore endotermico, e dispositivi per attuare il procedimento.

L'invenzione si pone il compito di rilevare se la valvola termostatica è in grado di funzionare oppure se, in seguito ad un bloccaggio o similari, è rimasta nella posizione aperta oppure chiusa.

In una prima soluzione viene previsto che vengano misurate e combinate reciprocamente la temperatura effettiva del motore endotermico e la temperatura effettiva all'uscita del refrigeratore del refrigerante, inoltre che le combinazioni vengono confrontate con combinazioni memorizzate di gueste temperature, per rilevare un errato funzionamento della valvola termostatica e formare un segnale rappresentante l'errato funzionamento.

L'invenzione parte dalla cognizione che la temperatura del motore e la temperatura del refrigerante all'uscita del refrigeratore stanno reciprocamente in relazioni definite, quando la valvola termostatica funziona normalmente. Se invece si rilevano combinazioni di temperatura, che non possono verificarsi nel caso di un normale funzionamento, allora da ciò è desumibile direttamente la sussistenza di un errato funzionamento della valvola termostatica.

In una seconda soluzione, vengono misurate la temperatura effettiva del motore endotermico e la temperatura effettiva all'uscita del refrigeratore del refrigerante e vengono combinati fra di loro e confrontati stati e variazioni di stato delle temperature rilevate, per determinare da ciò un errato funzionamento della valvola termostatica e formare un segnale rappresentante l'errato funzionamento. Anche questa soluzione parte dalla considerazione che non possono verificarsi determinati stati di temperatura o variazioni di stato, quando la valvola termostatica funziona normalmente, cosicché quando ciò nonostante si verificano questi stati o variazioni di stato è possibile risalire direttamente ad un errato funzionamento della valvola termostatica.

Nell'ulteriore esecuzione dell'invenzione, viene previsto che venga rilevata la temperatura ambiente e che questa venga anch'essa presa in considerazione nelle combinazioni. Includendo la temperatura ambiente nella misurazione e nella valutazione è possibile rendere più precisa la valutazione e riconoscere eventualmente combinazioni, non del tutto univoche, di temperatura, univocamente, come errato funzionamento o funzionamento normale.

In un dispositivo per attuare il primo procedimento sono previsti una memoria, per rilevare una pluralità di combinazioni di temperature del motore endotermico e temperature del refrigerante all'uscita del refrigeratore del refrigerante e preferibilmente anche la temperatura ambiente, mezzi per rilevare la temperatura effettiva del motore endotermico e mezzi per rilevare la temperatura effettiva del refrigerante all'uscita del refrigeratore del refrigerante e preferibilmente mezzi per rilevare la temperatura ambiente, mezzi per formare combinazioni delle temperatura misurate, mezzi per confrontare le combinazioni memorizzate con le combinazioni delle temperature misurate e mezzi per formare un segnale rappresentante un errato funzionamento della valvola termostatica.

In un dispositivo per attuare il secondo procedimento sono previsti mezzi per rilevare la temperatura effettiva del motore endotermico, mezzi per rilevare la temperatura effettiva all'uscita del refrigeratore del refrigerante e preferibilmente mezzi per rilevare la temperatura ambiente, le cui uscite sono connesse ad un circuito logico, che in dipendenza di stati e variazioni di stato delle temperature rilevate produce un segnale rappresentante eventualmente un errato funzionamento della valvola termostatica.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risultano dalla seguente descrizione di esempi di realizzazione.

In particolare:

la figura 1 mostra un piccolo dettaglio di un tipo di campo caratteristico di possibili combinazioni di temperatura nel funzionamento normale di un circuito del refrigerante, dotato di una valvola termostatica, di un motore endotermico di un autoveicolo;

la figura 2 mostra esempi per valori effettivi misurati per una valvola termostatica bloccata nello stato chiuso;

la figura 3 mostra esempi per valori effettivi misurati per una valvola termostatica bloccata nello stato aperto; e

la figura 4 mostra uno schema logico per riconoscere un errato funzionamento di una valvola termostatica.

Impianti di raffreddamento di motori endotermici sono dotati in maniera usuale di una valvola termostatica comandante la distribuzione quantitativa, con cui il refrigerante uscente dal motore endotermico fluisce attraverso un refrigeratore del refrigerante oppure, aggirando un refrigeratore del refrigerante in un cortocircuito, fluisce direttamente a ritroso verso il motore endotermico. Con questa valvola termostatica si tende a mantenere la temperatura di esercizio del motore endotermico ad una temperatura (alta) il più possibile costante, dopo che detto motore si è riscaldato in seguito al funzionamento.

Valvole termostatiche di tale tipo in seguito ai lunghi anni di sviluppo hanno raggiunto un elevatissimo standard qualitativo, cosicché esse si guastano solo raramente. Ciò nonostante esiste 1'esigenza di sorvegliare la capacità di funzionamento delle valvole termostatiche. Secondo l'invenzione ciò avviene senza intervenire nella valvola termostatica ma solo in seguito alla valutazione di temperature rilevate, specialmente delle temperature influenzate dalla valvola termostatica.

Viene misurata la temperatura TM0T del motore endotermico, il che può avvenire ad esempio mediante un sensore di temperatura, che misura la temperatura del refrigerante all'interno del motore endotermico oppure all'uscita di questo oppure mediante un sensore di temperatura misurante la temperatura di un componente del motore endotermico. Si tratta di una misurazione che usualmente oggigiorno viene effettuata per ogni motore endotermico di un autoveicolo e che può essere effettuata sull'apparecchio di comando del motore. Inoltre viene misurata la temperatura

all'uscita del refrigeratore del refrigerante. Questa è una temperatura che oggigiorno usualmente non viene misurata in quanto non viene impiegata dal comando del motore. Aggiuntivamente viene misurata anche la temperatura ambiente misurata specialmente come temperatura dell'aria di aspirazione nel bocchettone di aspirazione del motore endotermico. Nella figura 1 sono riportate queste temperature per più stati di marcia, laddove di volta in volta è indicata la relativa posizione della valvola termostatica. Al riguardo 0 indica la posizione chiusa ed 1 indica la posizione aperta.

Nella figura 1 a sinistra è rappresentato, in primo luogo, un avviamento con temperatura ambiente assai fredda e una successiva marcia con temperatura ambiente di -20°C, che rimane invariabilmente bassa. Al momento dell'avviamento la valvola termostatica si trova nella posizione chiusa (posizione 0) , cosicché del refrigerante fluisce esclusivamente dall'uscita del motore direttamente di nuovo verso l'entrata del motore aggirando il refrigeratore del refrigerante. Di conseguenza il motore in un primo momento viene rapidamente riscaldato, mentre rimane invariata la temperatura all'uscita del refrigeratore del refrigerante. Si suppone che la valvola termostatica apre a circa 100°C, ossia libera in parte la corrente di refrigerante attraverso il refrigeratore del refrigerante. Ciò porta ora anche ad un riscaldamento del refrigerante all'uscita del refrigerante, cosicché questa temperatura

all'uscita del refrigeratore del refrigerante aumenta a circa 28 “C. Quando si parte dal fatto che la temperatura di esercizio del motore endotermico dovrà essere regolata a 110°C mediante la valvola termostatica, allora la temperatura all'uscita del refrigeratore del refrigerante raggiunge circa 32°C. Nell'ambito di queste temperature la valvola termostatica è aperta (posizione 1). Già in questo intervallo in seguito ad un confronto delle combinazioni di temperatura è possibile riscontrare che la valvola termostatica al raggiungimento della temperatura di apertura ha aperto o non ha aperto. Qualora la temperatura all'uscita del refrigeratore del refrigerante, per una temperatura effettiva di 107°C dovesse risultare ancora sostanzialmente inferiore a 28°C, mentre non si è modificata la temperatura ambiente Ty, da ciò è desumibile che la valvola termostatica non ha aperto ma è rimasta ferma nella sua posizione chiusa.

Se successivamente il veicolo, come è rappresentato parimenti in figura 1, con temperatura ambiente

costantemente bassa, percorre successivamente un tratto in discesa, allora diminuiscono la temperatura del motore

e la temperatura all'uscita del refrigeratore, mentre la valvola termostatica commuta di nuovo sulla sua posizione chiusa. Poiché in tal caso non fluisce più refrigerante attraverso il refrigeratore del refrigerante, la temperatura g all'uscita del refrigeratore del refrigerante diminuisce in modo relativamente rapido. Anche qui è possibile rilevare se la valvola termostatica ha effettivamente commutato sulla posizione (posizione O). Se rimane ad esempio una temperatura elevata anche se diminuisce la temperatura del motore allora ciò sta ad indicare che la valvola termostatica non ha effettuato la chiusura ma è bloccata nella posizione aperta.

Nella figura 1 sono inoltre indicate combinazioni di temperatura nel caso di una marcia con percorso interurbano, che il veicolo inizia nello stato già riscaldato, ossia con una temperatura del motore di 90°C, con una temperatura all'uscita del refrigeratore del refrigerante di 40°C e con una temperatura ambiente in corrispondenza del bocchettone di aspirazione dell'aria di parimenti 40°C. La valvola termostatica in tal caso regola la temperatura ad una temperatura di esercizio di ad esempio 110°C, La valvola termostatica ha aperto ad esempio a 102°C

cosicché in tal caso è aumentata anche la temperatura

al 'uscita del refrigeratore del refrigerante. Se successivamente il veicolo ad esempio in seguito ad una marcia in discesa si porta in una fase di rilascio, allora diminuisce la temperatura del motore parimenti come la temperatura del refrigerante all'uscita del refrigeratore del refrigerante. Anche qui mediante un confronto delle combinazioni di temperatura è possibile rilevare se la valvola termostatica è in grado di funzionare oppure se è bloccata nel suo stato aperto oppure chiuso.

Nella figura 2 sono rappresentati esempi per le combinazioni di temperature nella forma di una tabella, quando la valvola termostatica blocca nello stato chiuso durante la fase di funzionamento a caldo oppure durante una marcia normale (marcia su percorso interurbano). Quando la valvola termostatica dovesse essersi bloccata già durante una fase di funzionamento a caldo, allora aumenta unicamente la temperatura del motore endotermico, mentre la temperatura del refrigerante all'uscita del refrigeratore del refrigerante rimane su un valore basso (costante). Quando, in tal caso, rimane costante anche la temperatura ambiente TTT, allora la temperatura

rimasta costante con l'aumento della temperatura

costituisce un chiaro indizio che la valvola termostatica non si è aperta. Quando, nel caso di una marcia sul percorso interurbano, come rappresentato nella tabella in figura 2, la valvola termostatica in base ad un ciclo di regolazione dovesse rimanere o bloccarsi nello stato chiuso, allora ciò è rilevabile parimenti dalle combinazioni delle temperature. Quando la valvola termostatica ha regolato il motore su una temperatura di esercizio 110°c, allora la temperatura

all'uscita del refrigeratore del refrigerante è, ad esempio, di 80°C. Quando invece tuttavia la temperatura del motore aumenta, ma diminuisce la temperatura

all'uscita del refrigeratore del refrigerante, ciò costituisce un chiaro indizio che dopo un ciclo di regolazione la valvola termostatica non ha più effettuato l'apertura. Poiché quando la valvola termostatica è bloccata nello stato chiuso esiste il pericolo di un surriscaldamento del motore endotermico, e quindi il pericolo di una distruzione, ad esempio a partire da una temperatura di 115°C del motore endotermico viene impostato un segnale di avvertimento.

Nella figura 3 in una tabella sono rappresentati esempi per combinazioni di temperatura con valvola termostatica bloccata nello stato aperto. Quando la valvola termostatica ha effettuato il bloccaggio nello stato aperto già durante la fase di funzionamento a caldo, allora il motore endotermico si riscalda nello stesso senso e ugualmente al refrigerante fluente attraverso il refrigeratore del refrigerante, ossia la temperatura del motore endotermico e la temperatura all'uscita del refrigeratore del refrigerante sono sostanzialmente uguali ed hanno anche andamento sostanzialmente uguale. Fintantoché non varia la temperatura ambiente Ty ciò costituisce parimenti un sicuro indice per una valvola termostatica bloccata nello stato aperto.

Qualora la valvola termostatica durante una marcia su percorso interurbano dopo un ciclo di regolazione dovesse bloccarsi nello stato aperto, allora diminuisce la temperatura del motore endotermico, mentre aumenta la temperatura all'uscita del refrigeratore del refrigerante, fino a quando essi raggiungono circa entrambi la stessa temperatura, se non varia la temperatura ambiente Ty. Anche ciò costituisce un sicuro segnale che la valvola termostatica si è bloccata nello stato aperto.

Quando la valvola termostatica blocca nello stato aperto, allora non esiste il pericolo di un surriscaldamento. Pertanto non si dovrà impostare necessariamente un segnale di avvertimento, che avverte del pericolo l'utente del veicolo. In questo caso è sufficiente quando viene prodotto un segnale indicante, ad esempio, la necessità di effettuare una manutenzione.

Come è stato illustrato in precedenza, al funzionamento normale, in caso di valvola termostatica in grado di funzionare, sono associate determinate combinazioni della temperatura del motore endotermico, della temperatura all'uscita del refrigeratore del refrigerante e della temperatura ambiente Ty. Queste possono essere memorizzate in una specie di campo di caratteristiche. Quando si misurano quindi le temperatura effettive e se ne confrontano le combinazioni con le combinazioni memorizzate delle temperature, allora di volta in volta in maniera semplice è possibile rilevare se la valvola termostatica è in grado di funzionare oppure se si è bloccata nella posizione aperta oppure nella posizione chiusa. Al riguardo quindi in dipendenza di questo rilevamento è possibile produrre un segnale rappresentante la posizione corrispondentemente bloccata.

Nello stesso modo è anche possibile memorizzare in una specie di campo di caratteristiche le combinazioni di temperatura, che corrispondono a combinazioni verificantesi con valvola termostatica bloccata in posizione aperta oppure in posizione chiusa. In questo caso quindi, quando si riscontra il verificarsi di queste combinazioni, viene provocato un segnale corrispondente indicante se la valvola termostatica è bloccata nella posizione aperta oppure nella posizione chiusa.

Come è già stato illustrato in precedenza, è anche possibile riconoscere un errato funzionamento della valvola termostatica dagli stati di temperatura oppure dalle variazioni di stati di temperatura, poiché questi sono assai diversi, quando la valvola termostatica funziona normalmente oppure si è bloccata in una posizione.

Quando - in caso di temperatura ambiente invariata la temperatura del motore e la temperatura

all'uscita del refrigeratore del refrigerante variano in senso contrario, ciò costituisce un indice o segnale per un errato funzionamento della valvola termostatica. Quando aumenta la temperatura motore e diminuisce o rimane costante la temperatura all'uscita del refrigeratore del refrigerante, allora da ciò si può desumere che la valvola termostatica si è bloccata nella posizione chiusa. Quando invece diminuisce la temperatura

motore e aumenta la temperatura all'uscita del refrigeratore del refrigerante, allora si può desumere da ciò che la valvola termostatica si è bloccata nella posizione aperta. Quando inoltre la temperatura del motore e la temperatura - parimenti con temperatura ambiente costante - sono uguali e variano nello stesso senso, allora è possibile risalire all'errato funzionamento della valvola termostatica, in cui la valvola termostatica si è bloccata nella posizione aperta. Questo riconoscimento di un errato funzionamento è possibile, ad esempio, con il circuito logico rappresentato nella figura 4. Un comparatore 10 confronta la temperatura effettiva del motore endotermico con la temperatura effettiva

all'uscita del refrigeratore del refrigerante. Se sono uguali entrambe le temperature allora esse da un elemento invertitore il vengono inoltrate ad un circuito AND 12. Un ulteriore comparatore 13 confronta la temperatura ambiente Ty con la temperatura ed applica un segnale alla seconda entrata del circuito AND 12. L'uscita del circuito AND è applicata all'entrata di un circuito OR 14 fornente un segnale 15 indicante che la valvola termostatica è aperta.

Un comparatore 16 confronta le temperatura

del motore in due istanti consecutivi e ne applica il segnale all'entrata di un circuito AND 18, la cui uscita è invertita. Alla seconda entrata del circuito AND 18 è connessa l'uscita di un comparatore 17, che confronta la temperatura di istanti consecutivi all'uscita del refrigeratore del refrigerante e nel caso di una differenza positiva fornisce un segnale al circuito AND 18. Alla seconda entrata del circuito OR 19, ad una cui entrata è connessa l'uscita invertita del circuito AND 18, è connessa l'uscita di un circuito AND 22, alla cui entrata sono connessi un comparatore 20 ed un comparatore 21. Il comparatore 20 confronta la temperatura del motore di istanti consecutivi e in caso di differenza positiva fornisce un segnale al circuito AND 22. Il comparatore 21 confronta la temperatura e la temperatura di istanti consecutivi e parimenti nel caso di una differenza positiva fornisce un segnale all'entrata del circuito AND 22.

L'uscita del circuito OR 19 è connessa ad un'entrata di un circuito AND 25, la cui uscita è connessa alla seconda entrata del circuito OR 14. Al triplo circuito AND 25 sono connesse le uscite di un comparatore 23 confrontante la temperatura prescritta con -1a temperature effettiva Alla terza entrata del circuito AND è connesso un comparatore 24 confrontante la temperatura ambiente Ty con la temperatura effettiva

Claims

Rivendicazioni 1. Procedimento per il funzionamento di una valvola termostatica definente una disposizione quantitativa di refrigerante, uscente da un motore endotermico, su quantità di refrigerante che fluiscono attraverso un refrigeratore del refrigerante e su quantità di refrigerante e, con aggiramento del refrigeratore del refrigerante, fluiscono a ritroso verso il motore endotermico, caratterizzato dal fatto che vengono misurate e combinate fra di loro la temperatura effettiva del motore endotermico e la temperatura effettiva all'uscita del refrigeratore del refrigerante, e dal fatto che le combinazioni vengono confrontate con combinazioni memorizzate di queste temperature per rilevare un errato funzionamento della valvola termostatica e formare un segnale rappresentante l'errato funzionamento.
2. Procedimento per il funzionamento di una valvola termostatica definente una distribuzione quantitativa di refrigerante uscente da un motore endotermico, su quantità di refrigerante che fluiscono attraverso un refrigeratore del refrigerante e su quantità di refrigerante e, con aggiramento del refrigeratore del refrigerante, fluiscono a ritroso verso il motore endotermico, caratterizzato dal fatto che vengono misurate la temperatura effettiva del motore endotermico e la temperatura effettiva all'uscita del refrigeratore del refrigerante e stati e variazioni di stato delle temperature rilevate vengono combinati fra di loro e confrontati, per determinare da ciò un errato funzionamento della valvola termostatica e formare un segnale rappresentante l'errato funzionamento.
3. Procedimento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che viene rilevata la temperatura ambiente e si tiene conto di essa nelle combinazioni.
4. Procedimento secondo la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzato dal fatto che di volta in volta vengono formati differenti segnali, quando la valvola termostatica permane in una posizione aperta oppure in una posizione chiusa.
5. Dispositivo per attuare il procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che sono previsti una memoria, per rilevare una pluralità di combinazioni di temperature del motore endotermico e temperature del refrigerante all'uscita del refrigeratore del refrigerante, mezzi per rilevare la temperatura effettiva del refrigerante all'uscita del refrigeratore del refrigerante, mezzi per formare combinazioni delle temperature misurate e mezzi per confrontare le combinazioni memorizzate con le combinazioni delle temperature misurate, e mezzi per formare un segnale rappresentante un errato funzionamento della valvola termostatica.
6. Dispositivo per attuare il procedimento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che sono previsti mezzi per rilevare la temperatura effettiva del motore endotermico e mezzi per rilevare la temperatura effettiva all'uscita del refrigerante, le cui uscite sono connesse ad un circuito logico, che, in funzione di stati e variazioni di stato delle temperature rilevate, forma un segnale rappresentante eventualmente un errato funzionamento della valvola termostatica.
7. Dispositivo secondo la rivendicazione 5 oppure 6, caratterizzato dal fatto che sono previsti mezzi per rilevare la temperatura ambiente.