MXPA04008323A - Dispositivo de enfriamiento y de descontaminacion de un vehiculo de motor. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de enfriamiento y de descontaminacion de un vehiculo de motor destinado al acondicionamiento de la cabina del vehiculo asi como al enfriamiento de su bloque de motor (22). Los elementos del dispositivo estan conectados por un tubo principal (25) que contiene un liquido fuera de gel. El dispositivo comprende igualmente una valvula de regulacion de temperatura-presion (17), para mantener una presion constante en el bloque de motor (22) y situado abajo del bloque de motor (22), un intercambiador de agua-aire ventilado (6) que permite la climatizacion de una cabina de vehiculo de motor, un intercambiador de agua-aire ventilado (1) que permite el enfriamiento de un compartimento de motor de vehiculo de motor, cuando menos una reserva de agua fria (3) que permite enfriar desde el arranque del vehiculo de motor y situado entre el intercambiador de agua-aire ventilado (6) y el evaporador (24) y una electrovalvula (9) para regular la temperatura en el interior de la cabina del vehiculo de motor y situada abajo del intercambiador de agua-aire ventilado (6). Un intercambiador de agua-humos 821) situado abajo de un intercambiador de agua-humos 820), sirve para descontaminar los gases de escape de un motor (18) enfriando dichos gases de escape condensando sus residuos de hidrocarburo asi como atrapando las particulas de los gases de escape.

Description

DISPOSITIVO DE ENFRIAMIENTO Y DE DESCONTAMINACIÓN DE UN VEHÍCULO DE MOTOR La presente invención se relaciona con el dominio de vehiculos de motor, más particularmente con dispositivos que permiten en enf iamiento, la climatización y la descontaminación en el interior del vehículo de motor. Un sistema que enfria no produce frío, sustrae el calor. Esquemáticamente, dicho sistema funciona generalmente de la siguiente manera: En un circuito cerrado de fluido frigorífico (líquido/gas) pasa a través de cuatro órganos, un compresor, un condensador, una paleta de expansión (o restrictor) y un evaporador) . El compresor aspira el gas vaporizado y lo comprime aumentando de esta manera su presión y en consecuencia su temperatura. El vapor de gas a temperatura y presión elevadas se dirige hacia el condensador (que en realidad es un intercambiador) en el que gracias a un intercambio de gas/aire o gas/agua o gas/aceite cede su calor y se convierte en líquido que ha bajado su temperatura pero que ha conservado su presión. El fluido prosigue su camino hacia una válvula de expansión (o restrictor) a través de la cual se vaporiza y se reduce. Pierde de esta manera su presión y baja su temperatura de manera significativa. El líquido vaporizado se dirige entonces hacia el evaporador (que también es un intercambiador) y en el que sustrae el calor al elemento que deseamos "enfriar". El liquido vaporizado cargado de calor que ha sustraído se dirige hacia el compresor, y el ciclo comienza nuevamente hasta que un termostato determina la detención del compresor. Es de observar que los fluidos frigoríficos más utilizados con del tipo CFC como el R22 y el tipo HFC como el R134A. En un vehículo, el sistema arriba mencionado se instala de la siguiente manera: El compresor está instalado con un sistema de embrague sobre el eje del cigüeñal del motor. El embrague es accionado por un termostato de conformidad con las necesidades de climatización. El condensador se instala en la parte delantera del vehículo en el compartimento de motor, delante del radiador del automóvil, y se enfría por _ el ventilador del radiador. El evaporador es instalado en el receptáculo entre el conductor y el pasajero adelante. Un sistema de ventilación hace circular el aire sobre el evaporador, y de esta manera se recicla abandonando el calor, olor y humedad. El sistema descrito es un derivado del ciclo de Carnot tomado y mejorado y, durante su funcionamiento, provoca hasta 17% de consumo suplementario de carburante. El principio arriba mencionado es aquel de la refrigeración, aplicado igualmente cuando se habla de aire acondicionado El de aire acondicionado equipa, en la actualidad, la gran mayoría de los vehículos ds motor. Es un instrumento de comodidad y de seguridad y se maneja de manera manual o automática a fin de enfriar la cabina de un vehículo. Enfriar no es la única función del aire acondicionado. Sirve también para bajar la tasa de humedad, eliminar el humo así como el polvo y los olores. Asegura una mejor visibilidad quitando rápidamente el vaho sobre los vidrios y mantiene al conductor en una atmósfera constante y agradable que limita el esfuerzo al volante. Por lo tanto, es un verdadero utensilio de seguridad carretera cuyo principio de funcionamiento se apoya, como se vio anteriormente, sobre la circulación de un fluido frigorífico sometido a un ciclo de compresión-expansión. Dichos dispositivos puestos en absorción se describen en el estado de la técnica, en particular en el documento US 5' 3830341. Este documento describe un sistema de refrigeración cuya energía es proporcionada por el gas de escape. Este sistema no se relaciona con la utilización de la energía generada por los gases de escape, la energía térmica que se utiliza para la producción del frío la cual es utilizada para climatizar la cabina. Es de observar que la publicación WO 01/18366 presenta venta osamente un dispositivo de descontaminación de los gases de combustión y de producción de energía frigorífica por recuperación de la energía térmica . de dichos gases mientras que la publicación WO 01/18463 presenta venta osamente un dispositivo de enfriamiento por absorción que permite la generación del frío desde la puesta en funcionamiento del sistema de refrigeració . Los dispositivos convencionales que enfrían el motor con ayuda de un ventilador en el radiador tal como se describe más arriba. Estos dispositivos ofrecen los inconvenientes de aumentar el consumo de carburante del vehículo y hacer trabajar el motor a temperaturas elevadas y poco estables, obligando a los fabricantes de vehículos de motor a utilizar compuestos electrónicos onerosos en el compartimento de motor ya que estos últimos responden a las normas restrictivas. El objeto de la presente invención es proponer un sistema sencillo y económico para permitir enfriar y estabilizar la temperatura del compartimento de motor de un vehículo de motor, climatizar la cabina y descontaminar de manera eficaz los gases de escape. Este objeto se logra por un dispositivo de enfriamiento y de descontaminación de un vehículo de motor destinado para el acondicionamiento de la cabina de dicho vehículo así como al enfriamiento de su bloque de motor y cuyos elementos están conectados por un tubo principal que contiene un fluido fuera de gel como por ejemplo agua-glicol, que comprende una bomba, un absorbedor, un generador de alta presión, un generador de baja presión, un condensador, un evaporador caracterizado en que comprende una paleta de regulación de temperatura-presión, situada abajo del bloque de motor, que permite mantener una presión constante en la parte del circuito de enfriamiento que rodea al motor en el interior del bloque de motor, evitando de esta manera la evaporación del agua en el interior del motor y permitiendo mantener el enfriamiento constante del bloque de motor y de esta manera del compartimento de motor del vehículo de motor. De conformidad con la invención, el dispositivo enfria el compartimento de motor y climatiza la cabina siempre descontaminando los gases de escape, esto gracias a la aportación calorífica del bloque de motor y ventajosamente también los humos de escape del motor, sin consumo suplementario de carburante. Las ventajas de la climatización de la cabina de un vehículo con motor se describen más arriba. El enfriamiento del compartimento de motor ofrece igualmente múltiples ventajas como aquella de aumentar la duración de la vida del conjunto de las piezas mecánicas y electrónicas situadas en dicho compartimento. De cualquier forma una ventaja principal de la presente invención, en vista del aumento de componentes electrónicos instalados en el compartimento de motor, es poder utilizar los componentes electrónicos de las normas menos restrictivas, lo que involucra una reducción de costos. En efecto, la temperatura en el compartimento de motor estando estabilizada por un dispositivo de ref igeración que utiliza la aportación energética del propio motor, por lo tanto menos calor dispersado debajo de la capota del vehículo, los componentes electrónicos ya no se someten a restricciones de temperaturas elevadas . Es de observar, tal como ya se mencionó, que este sistema utiliza ventajosamente los gases de escape para calentar el fluido frigorífico. Una paleta de control de temperatura-presión permite mantener una presión de aproximadamente 1.5 bar en el interior del bloque de motor evitando de esta manera la evaporación del agua en el interior del motor. Con este sistema, el enfriamiento del motor es más preciso y estable que el tradicional radiador-ventilador. Es de notar que la presión en el resto del sistema varía típicamente de alrededor de 8 mbar en el evaporador a aproximadamente 175 mbar en el generador de alta temperatura, la temperatura variando de aproximadamente 5/7 °C en el evaporador a alrededor de 130/135°C en el generador a temperatura elevada. El fluido frigorífico (ventajosamente en el caso de bromuro de litio-agua en donde el agua no es un absorbente, sino un refrigerante que permite enfriar el compartimento de motor y climatizar la cabina y el bromuro de litio es una sal que no presenta ningún peligro durante su manejo lo que no es el caso del amoníaco) trabaja notablemente a una presión por debajo de la presión atmosférica lo que restringe los problemas de escapes más bien diseñados en este caso como infiltraciones . La invención se entenderá mejor gracias a la descripción detallada que sigue haciendo referencia a los dibujos esquemáticos anexos, en los cuales: La figura 1 representa, a título de ejemplo, un dispositivo de descontaminación y de climatización de la cabina y del compartimento de motor de un vehículo de motor, que utiliza los gases de escape y el calor del motor para calentar un fluido frigorífico. La figura 2 representa, a título de ejemplo, una válvula de control de presión-temperatura del dispositivo de la figura 1 en su posición completamente cerrada. La figura 3 representa esta válvula de control de presión-temperatura cuando comienza a abrirse. De conformidad con la invención y siguiendo la Figura 1, se conectan los elementos de un circuito de enfriamiento/climatización de la cabina y del compartimento de motor de un vehículo de motor por un tubo principal (25) que contiene un fluido fuera de gel, para la distribución del frío. Es de observar que para la producción del frió se utiliza una solución como por ejemplo el bromuro de litio-agua. Sobre dicho circuito,- una bomba (13) recibe esta solución de un absorbedor (23) y envía una parte de la solución hacia un motor (18) a través de un intercambiador de agua-agua (14) y otra parte hacia un intercambiador de agua-humos (20) . La parte de la solución rica que pasa por el íntercambiador de agua-agua (14), en donde comienza a recalentarse de aproximadamente 40°C a alrededor de 85°C, pasa en seguida por el motor (18) del vehículo en donde continúa recalentándose y pasa de alrededor de 85°C a aproximadamente 100°C. El fluido lleva a una válvula de regulación de temperatura-presión (17) que sirve no solamente para regular la temperatura y la presión (debe mantener la temperatura del fluido entre alrededor de 80°C y aproximadamente 105°C y la presión entre alrededor de 0.98 bar y aproximadamente 1.5 bar, evitando de esta manera la ebullición en el interior del motor) sino también hace uso de la paleta de expansión y pulveriza la solución (que pasa de una presión de alrededor de 0.98 bar a aproximadamente 175 mbar) en un generador de alta presión (19) . Este generador de alta presión (19) recibe por lo tanto la solución pulverizada y el sobrecalentamiento gracias al calor (hasta aproximadamente 400°C) de los humos de escape del motor (18), y lleva la solución a aproximadamente 130°C, evaporando una parte del agua de la solución y enviando el vapor a aproximadamente 130 °C calentando un generador de baja presión (4), la parte restante de liquido (fluido pobre) regresa hacia el absorbedor (23) a través del intercambiador de agua-agua 814) después de mezclarse con el fluido pobre que viene del generador de baja presión (4) . El fluido rico que sale de la bomba . (13) se dirige hacia el intercambiador de agua-humos (20). Este fluido rico se recalienta en el intercambiador de agua-humos (20) y pasa de alrededor de 40°C a aproximadamente 60°C y se dirige en seguida hacia el intercambiador de agua-agua (7) en donde continúa recalentándose pasando de alrededor de 60°C a aproximadamente 85 °C para terminar en el generador de baja presión (4) en donde continúa recalentándose a aproximadamente 95°C, evaporándose en parte. El vapor se dirige entonces hacia un condensador (5) en donde se condensa. La parte que queda liquida (solución pobre) pasa por el intercambiador de agua-agua (7) en donde comienza su enfriamiento (de alrededor de 95°C a aproximadamente 70°C) y, después de mezclarse con la solución pobre que viene del generador de alta presión (19), pasa por el intercambiador de agua-agua (14) en donde se enfria todavía (de alrededor de 70° a aproximadamente 50 °C) para regresar al absorbedor (23) . El condensador (5) recibe el vapor de generador de baja presión (4) y aquel del generador de alta presión (19) . Antes de llegar al condensador (5), el vapor que viene del generador de alta presión (19) habrá calentado previamente al generador de baja presión (4). El condensador (5) transforma las 2 fuentes de vapor en liquido (agua pura) . Del condensador (5) , en donde prevalece una presión de alrededor de 80 robar, el agua pura se dirige hacia una paleta de laminación (o expansión) (10) que la vaporiza en un evaporador (24) en donde tenemos una presión de aproximadamente 8 mbar y una temperatura de alrededor de 8°C. El evaporador (24) en realidad es un intercambiador de agua vaporizada-agua equipada de un circulador de agua (12) cuyo papel es enfriar el líquido que viene de un intercambiador de aire-agua (6), situado en la cabina del vehículo, cuyo líquido será provisto por un circulador de agua (2) . El absorbedor (23) recibe agua pura vaporizado que viene del evaporador (24) así como la solución pobre en agua que viene del generador de alta presión (19) y del generador de baja presión (4) . El bromuro de litio de la solución pobre absorbe el agua pura vaporizada y el ciclo comienza nuevamente . El absorbedor (23) y el condensador 85) se enfrían por un líquido que viene de un intercambiador de aire-agua (1) cuyo líquido circula gracias a un circulador de agua (11) Es igualmente de observar que el sistema dispuesto de una reserva de agua fria (3) situada entre el intercambiador de agua-aire ventilado (6) y el evaporador (24) permiten enfriar desde el arranque del vehículo. El intercambiador de agua-aire ventilado (6) climatiza la cabina de manera tradicional en tanto que, de conformidad con la invención, el intercambiador de agua-aire ventilado (1) enfría el compartimento de motor del vehículo a aproximadamente 50°C-60°C evitando ya sea el aire demasiado frío (contra productivo para el motor) o bien demasiado caliente del radiador y del motor (contra productivo para el aparato electrónico entre otros) . Una electroválvula (9) regula la temperatura en el interior de la cabina. El intercambiador de agua-humos (21), situado abajo del intercambiador de agua-humos (20), sirve para descontaminar los gases de escape y condensando sus residuos de hidrocarburo así como colocando las partículas de los gases de escape. La válvula (17) (Figura 2 y Figura 3) está compuesta de un cuerpo de paleta (30) que mide la presión a través de un tubo (32) conectada al tubo principal y de un cuerpo de válvula termostática (31) que reacciona a las variaciones de temperatura gracias a un bulbo (33) . A l atm el cuerpo de la válvula de presión (30) está completamente cerrada permitiendo que la presión aumente. Comienza a abrirse (ver la Figura 3) cuando la presión es de aproximadamente 1.1 atm, y cuando la presión alcanza la presión máxima de aproximadamente 1.5 atm, el cuerpo de válvula de presión (30) está completamente abierto. El cuerpo de válvula termostática (31) comienza a abrirse a aproximadamente 95°C (Figura 3) y se encuentra completamente abierto a alrededor de 105°C. Por esta doble apertura de la válvula (31), se controla perfectamente la presión y la temperatura (alrededor de 1 atm, aproximadamente 95°C) en el interior de un bloque de motor (22) . Es de observar que a una presión de 80 mbar el agua hierve a aproximadamente 40°C. La válvula de regulación de temperatura-presión (17) permite en consecuencia mantener una presión/temperatura constante en la parte del circuito de enfriamiento comprendido entre el bloque de motor (22) y el motor (18), evitando de esta manera la evaporación del agua en el interior de dicha parte del circuito de enfriamiento y permitiendo mantener el enfriamiento del compartimento de motor del vehículo de motor.

Claims (1)

13 REIVINDICACIONES 1. - Dispositivo de enfriamiento y de descontaminación de un vehículo de motor destinado al acondicionamiento de la cabina del vehículo asi como al enfriamiento de su bloque de motor y cuyos elementos están conectados por un tubo principal que contienen un fluido fuera de gel, que comprende una bomba, un absorbedor, un generador de alta presión, un generador de baja presión, un condensador, un evaporador caracterizado en que comprende una válvula de regulación de temperatura-presión, situada abajo del bloque de motor, que permite mantener una presión/temperatura constante en la parte del circuito de enfriamiento que rodea un motor en el interior del bloque de motor, evitando de esta manera la evaporación del agua en el interior de dicha parte del circuito de enfriamiento y que permite mantener el enfriamiento del bloque de motor. 2. - Dispositivo de enfriamiento y de descontaminación de un vehículo de motor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado en que la válvula de regulación de temperatura-presión comprende un cuerpo de válvula de presión que se abre desde que la presión baja aumenta. 3. - Dispositivo de enfriamiento y de descontaminación de un · vehículo de motor de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado en que el cuerpo de 14 válvula de presión de la válvula de regulación de temperatura-presión se cierra desde que la presión baja disminuye. 4.- Dispositivo de enfriamiento y de descontaminación de un vehículo de motor de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que la válvula de regulación de temperatura-presión comprende un cuerpo de válvula termostática que se abre desde que la temperatura baja aumenta. 5.- Dispositivo de enfriamiento y de descontaminación de un vehículo de motor de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado en que el cuerpo de válvula termostática de la válvula de regulación de temperatura-presión se cierra desde que la temperatura alta disminuye. 6. - Dispositivo de enfriamiento y de descontaminación de un vehículo de motor de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que comprende un intercambiador de agua-aire ventilado, destinado a la climatización de una cabina de vehículo de motor y situado en el interior de la cabina. 7. - Dispositivo de enfriamiento y de descontaminación de un vehículo de motor de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que comprende un intercambiador de agua-aire ventilado, que 15 permite el enfriamiento de un compartimento de motor de vehículo, que está situado en el interior de dicho compartimento de motor. 8. - Dispositivo de enf iamiento y de descontaminación de un vehículo de motor de conformidad con la reivindicación 6 o 7 , caracterizado en que comprende cuando menos una reserva de agua fría que permite enfriar desde el arranque del vehículo de motor y situada entre el intercambiador de agua-aire ventilado y el evaporador. 9.- Dispositivo de enfriamiento y de descontaminación de un vehículo de motor de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado en que comprende una electroválvula para regular la temperatura en el interior de la cabina del vehículo de motor y situada abajo del intercambiador de agua-aire ventilado. 10. - Dispositivo de enfriamiento y de descontaminación de un vehículo de motor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado en que comprende un intercambiador de agua-humos, situado abajo de un intercambiador de agua-humos, que sirve para descontaminar los gases de escape del motor al enfriar los gases de escape y condensando sus residuos de hidrocarburo así como colocar las partículas de dichos gases de escape. 11. - Dispositivo de enfriamiento y de descontaminación de un vehículo de motor de conformidad con 16 la reivindicación 1, caracterizado en que el fluido frigorífico es una solución de bromuro de litio-agua.