PROCEDIMIENTO PARA HACER FUNCIONAR UN CIRCUITO FRIGORÍFICO DE UNA INSTALACIÓN DE AIRE ACONDICIONADO PARA EL ESPACIO INTERIOR DE UN VEHÍCULO.

Procedimiento para hacer funcionar un circuito frigorífico de una instalación de aire acondicionado para el espacio interior de un vehículo,

en donde el circuito frigorífico está dotado de un compresor activable para comprimir un agente frigorífico, un elemento de expansión para expandir el agente frigorífico y al menos un evaporador, en el que se encuentra el agente frigorífico expandido para enfriar el aire que pasa por el evaporador y debe alimentarse al espacio interior del vehículo, en donde un regulador de la temperatura del evaporador, que presenta al menos un parámetro de regulación variable como por ejemplo el factor de refuerzo, el tiempo de reajuste y/o el tiempo de predicción, regula hasta un valor nominal la temperatura del aire que sale del evaporador en el lado de salida, mediante la activación del compresor que se realiza con el fin de modificar la compresión del agente frigorífico, y esta regulación está influenciada por condiciones de funciones del circuito frigorífico, que son magnitudes de perturbación con relación a la regulación, en donde en el procedimiento - mediante condiciones de funcionamiento detectadas y/o calculadas por sensores se determina la magnitud de la potencia frigorífica requerida en ese momento, - se compensan las influencias de las magnitudes de perturbación sobre la regulación de la temperatura del aire que sale en el lado de salida del evaporador, sobre la base de la magnitud de la potencia frigorífica requerida en ese momento o de la carga de circulación frigorífica y - el al menos un parámetro de regulación variable del regulador de temperatura del evaporador se prefija en función de la magnitud de la potencia frigorífica requerida en ese momento

La invención se refiere a un procedimiento para hacer funcionar un circuito frigorífico de una instalación de aire acondicionado para el espacio interior de un vehículo. 5

Descripción del estado de la técnica

El proceso de circulación frigorífica de una instalación de aire acondicionado se determina mediante complejos procesos físicos entre el agente frigorífico, la instalación técnica, precisamente el circuito frigorífico, y el entorno. Para la climatización de vehículos de motor es predominante la potencia frigorífica del evaporador. En la potencia frigorífica tienen influencia todos los factores externos, como las cantidades de aire pasan que 10 por encima de los transmisores de calor, y su estado (fundamentalmente temperatura y humedad del aire), así como el caudal másico de agente frigorífico transportado desde el compresor. Sobre la temperatura del aire después del evaporador y con ello la potencia frigorífica se actúa, en el caso de compresores de disco oscilante, a través de la activación de la válvula reguladora de compresor. Con ayuda de la válvula reguladora de compresor se ajusta en estas instalaciones, directa o indirectamente, la presión de cámara de propulsión. La 15 relaciones de presión entre presión alta, de cámara de propulsión y baja determinan en último término la posición del disco oscilante y con ello el volumen de elevación del compresor. El volumen de elevación determina con la densidad de aspiración el caudal másico de agente frigorífico y tiene de este modo una influencia predominante en la posible potencia frigorífica del circuito frigorífico.

Regulación de la temperatura del aire en el lado de salida del evaporador en el caso de circulación frigorífica: 20

Para la regulación de la temperatura de evaporador en un circuito frigorífico conforme a la figura 1 la temperatura del aire real después del evaporador (TV IST), es decir en el lado de salida del evaporador, es la magnitud de regulación y la temperatura del aire nominal después del evaporador (TV SOLL), la magnitud guía. La magnitud de ajuste es la activación de válvula de compresor, que según el sistema puede ser una corriente o la relación impulso-pausa de una señal de potencia modulada en duración de impulso. Magnitudes de perturbación 25 fundamentales con relación a la regulación de temperatura de evaporador, que influyen en el estado de la circulación frigorífica y de este modo conducen a variaciones de la temperatura del aire después del evaporador, son las cantidades de aire antes citadas a través de los transmisores de calor y sus estados así como el número de revoluciones del compresor. Con ello se prefija la temperatura del aire nominal (TV SOLL) mediante la regulación de temperatura del espacio interior superpuesta a la regulación de temperatura del evaporador 30 (véase por ejemplo el documento DE-C-199 20 093, en el que se describe un procedimiento para la prefijación de la temperatura del aire nominal (TV SOLL) óptima).

Las actuales estrategias de regulación prevén un regulador PID sencillo para la regulación de la temperatura del aire después del evaporador. Este regulador puede estar compuesto, según la activación de la válvula reguladora de compresor, por un solo regulador con una señal de salida PWM y la desviación de 35 magnitud de regulación de la temperatura de evaporador como señal de entrada, o bien presentar una estructura reguladora en cascada con regulador de corriente en cascada para la corriente de válvula de compresor. Asimismo se observan a través de sensores magnitudes críticas del sistema, como por ejemplo la presión (hasta 130 bar) y la temperatura del agente frigorífico comprimido. Si se alcanza un límite (por ejemplo límite de alta presión, gas caliente, congelación de evaporador, etc.), es necesario intervenir en el circuito de 40 regulación, con lo que se modifica la estructura conforme a la figura 1. Esto puede realizarse de múltiples maneras, aunque aquí no se pretende tratar las mismas.

Con esta estrategia de regulación es posible básicamente seguir la magnitud guía y regular hasta el máximo todas las influencias de magnitudes de perturbación después de un tiempo finito, siempre que el sistema de circulación frigorífica se haga funcionar por fuera de un estado crítico para la seguridad. Debido a 45 que la influencia de magnitudes de perturbación es sin embargo en parte considerable (por ejemplo el caudal másico de aire enviado por el soplador a través del evaporador), pueden producirse desviaciones claras entre magnitud de regulación y guía durante un periodo de tiempo mayor. Puede resultar de ayuda tener en cuenta las magnitudes de perturbación. Sin embargo, esto presupone que las magnitudes de perturbación dominantes según la tabla 1 son conocidas como prefijación o como magnitud de medición. 50

Tabla 1: magnitudes de perturbación dominantes de una circulación frigorífica de CO2

Magnitudes de perturbación de la circulación frigorífica

Magnitud de influencia

Conocida/mesurable

Caudal másico de aire a través de evaporador mV

Potencia del soplador de aire acondicionado

Sí (prefijación aparato de control)

Posición de clapeta

Sí (prefijación aparato de

control)

Velocidad del vehículo

Sí (mesurable)

Caudal másico de aire a través de refrigerador de gas mGC

Potencia del soplador de refrigerador de gas

Sí (prefijación aparato de control)

Velocidad del vehículo

Sí (mesurable)

Temperatura del aire antes del evaporador TL,VE

Clapeta de aire de circulación (temperatura interior/exterior)

Sí (calculable de forma limitada)

Temperaturas de canal

No

Humedad del evaporador φL,ςE

Clapeta de aire de circulación (humedad interior/exterior)

Sí (calculable de forma limitada)

Número de revoluciones del compresor*

Número de revoluciones del motor

Sí (mesurable)

* sólo es válido en caso de plena carga o en compresores sin compensación del número de revoluciones

Para magnitudes de perturbación conocidas puede establecerse, en un sistema real, una relación ligada al punto de trabajo entre cada magnitud de perturbación y la magnitud de ajuste. Ésta permite conforme a la figura 2 una compensación de la influencia de magnitud de perturbación correspondiente, por ejemplo mediante una conexión posterior aditiva a la señal de magnitud de perturbación. De aquí se deduce una menor 5 desviación de magnitud de regulación respecto al valor nominal, tanto en importe absoluto como acumulado a lo largo del tiempo. El establecimiento de la relación entre cada magnitud de perturbación y la magnitud de ajuste debe designarse, sin embargo, como bastante complicado.

Del documento DE-A-10 2005 017 904 se conocen como siguiente estado de la técnica un procedimiento así como un dispositivo para la regulación de un circuito de agente frigorífico de una instalación 10 de aire acondicionado para un vehículo.

En un circuito de regulación básico se prefija con ello un valor nominal para la temperatura de evaporador, con base en el cual se establece una magnitud de ajuste para regular la temperatura de evaporador mediante un regulador de temperatura de evaporador. En este concepto de regulación se regulan hasta máximo entre otras magnitudes de perturbación, como por ejemplo la velocidad del vehículo. 15

Aparte de esto, del documento DE-A-100 51 582 se conoce una instalación de aire acondicionado con un circuito de agente frigorífico regulado, en el que se realiza una regulación corregida de la temperatura de evaporador a través de una señal de desplazamiento de compresor, a la que se añade un valor de corrección. El valor de corrección es una función de la temperatura de entrada y nominal del aire así como de la potencia del soplador. 20

Tarea de la invención

La tarea de la invención es crear un procedimiento para hacer funcionar un circuito frigorífico para una instalación de aire acondicionado para el espacio interior de un vehículo,... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para hacer funcionar un circuito frigorífico de una instalación de aire acondicionado para el espacio interior de un vehículo, en donde el circuito frigorífico está dotado de un compresor activable para comprimir un agente frigorífico, un elemento de expansión para expandir el agente frigorífico y al menos un evaporador, en el que se encuentra el agente frigorífico expandido para enfriar el aire que pasa por el 5 evaporador y debe alimentarse al espacio interior del vehículo, en donde un regulador de la temperatura del evaporador, que presenta al menos un parámetro de regulación variable como por ejemplo el factor de refuerzo, el tiempo de reajuste y/o el tiempo de predicción, regula hasta un valor nominal la temperatura del aire que sale del evaporador en el lado de salida, mediante la activación del compresor que se realiza con el fin de modificar la compresión del agente frigorífico, y esta regulación está influenciada por condiciones de funciones del circuito 10 frigorífico, que son magnitudes de perturbación con relación a la regulación, en donde en el procedimiento

- mediante condiciones de funcionamiento detectadas y/o calculadas por sensores se determina la magnitud de la potencia frigorífica requerida en ese momento,

- se compensan las influencias de las magnitudes de perturbación sobre la regulación de la temperatura del aire que sale en el lado de salida del evaporador, sobre la base de la magnitud de la 15 potencia frigorífica requerida en ese momento o de la carga de circulación frigorífica y

- el al menos un parámetro de regulación variable del regulador de temperatura del evaporador se prefija en función de la magnitud de la potencia frigorífica requerida en ese momento.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque las condiciones de funcionamiento son la temperatura, la humedad y el caudal del aire que debe alimentarse al evaporador y, de forma preferida, 20 también la irradiación solar, la velocidad del vehículo y el número de revoluciones del motor.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque la humedad del aire se detecta con sensores y/o se calcula y/o se estima como valor promedio con validez para fundamentalmente todos los casos de funcionamiento que cabe esperar.