DISPOSITIVO PARA EL ENFRIAMIENTO DE AIRE DE ADMISION Y PROCEDIMIENTO PARA EL FUNCIONAMIENTO DE DICHO DISPOSITIVO.

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

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.

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...

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.