Método para la determinación de la carga de agua de un elemento de refrigeración que se utiliza para la refrigeración de aire, de una instalación de aire acondicionado de un vehículo a motor.

Método para la determinación de la carga de agua de un elemento de refrigeración que se utiliza para larefrigeración de aire,

de una instalación de aire acondicionado de un vehículo a motor, con una capacidad deenfriamiento variable del elemento de refrigeración, caracterizado porque la carga de agua del elemento derefrigeración

(i) se determina, ya sea por detección mediante sensores o por cálculo, en relación con la temperatura de aire frenteal elemento de refrigeración (temperatura del aire del ambiente o bien, del aire exterior, o la temperatura exterior), lahumedad del aire frente al elemento de refrigeración (humedad del aire exterior), el flujo másico de aire a través delelemento de refrigeración, la temperatura del aire después del elemento de refrigeración (temperatura del aire queabandona el elemento de refrigeración), la capacidad de enfriamiento activa del elemento de refrigeración, y la cargade agua del elemento de refrigeración al comienzo de la determinación, o

(ii) se evalúa en relación con el desarrollo de la temperatura del aire que abandona el elemento de refrigeración, yconsiderando la capacidad de enfriamiento activa actual y/o el comportamiento de disminución de la capacidad deenfriamiento del aire del elemento de refrigeración, después de una reducción de la capacidad de enfriamientoactiva.

Método para la determinación de la carga de agua de un elemento de refrigeración que se utiliza para la refrigeración de aire, de una instalación de aire acondicionado de un vehículo a motor.

La presente invención hace referencia a un método para la determinación de la carga de agua de un elemento de refrigeración que se utiliza para la refrigeración de aire, de una instalación de aire acondicionado de un vehículo a motor, con una refrigeración por aire variable del elemento refrigeración.

En vehículos a motor que se diseñan con equipos para la refrigeración del aire de la cabina del vehículo a motor (instalaciones de aire acondicionado) , el aire húmedo útil para el acondicionamiento se seca mediante la refrigeración dependiendo del caso, en tanto que dicho aire circula a través de un elemento de refrigeración. En el caso que la temperatura sobre la superficie del elemento de refrigeración de la instalación de aire acondicionado, se encuentre por debajo de la temperatura del punto de rocío del aire útil para el acondicionamiento, de esta manera se condensa agua sobre la superficie de dicho elemento. Generalmente, en el caso de los dispositivos de aire acondicionado actuales, se utilizan circuitos de refrigeración basados en un ciclo de Carnot. Además, un elemento de refrigeración comprimido se expande sobre un elemento de moderación del flujo, y la fase líquida del elemento de refrigeración se evapora en un evaporador. Para la evaporación se requiere de una cantidad de energía que se extrae del entorno. Esto se realiza de manera controlada sobre la superficie exterior del evaporador. De esta manera, se puede enfriar el aire útil para el acondicionamiento. En principio, la refrigeración también se puede realizar mediante otros métodos. Por lo tanto, a continuación se utiliza, en lugar del término "evaporador", el término más amplio "elemento de refrigeración".

En el caso que el aire húmedo se enfríe, cuando la temperatura se encuentra por debajo del punto de rocío del aire, se genera una condensación. Dicha condensación se deposita sobre el elemento de refrigeración de la instalación de aire acondicionado. Convencionalmente, los elementos de refrigeración (evaporadores) disponen de una capacidad de acumulación de agua de condensación determinada, debido a circuitos de refrigeración actuales de vehículos a motor, cuya construcción en el lado exterior presenta nervaduras para incrementar la superficie. En el caso que se exceda dicha capacidad, el agua de condensación excedente se evacua. Se conduce a través de las cámaras de la instalación de aire acondicionado hacia el ambiente, en tanto que se escurre hacia abajo.

De la patente DE-A-10 2007 007 215 se conoce un método para la determinación de la cantidad de agua que permanece en el evaporador (elemento de refrigeración) .

Los vehículos a motor de bajo consumo requieren de instalaciones de aire acondicionado económicas. El consumo de energía de la instalación de aire acondicionado o bien, del circuito de refrigeración, depende de manera decisiva, además del punto de funcionamiento, también de la capacidad de enfriamiento del aire necesaria del elemento de refrigeración. Mientras más rápido se disminuya la temperatura de una cantidad de aire determinada, más energía se necesita para dicho proceso. Además, no sólo cumple un papel importante la diferencia de temperatura del aire enfriado en relación con el aire del ambiente (es decir, la diferencia de temperatura del aire al frente y detrás del elemento de refrigeración) , sino que también cumple un papel decisivo el grado de secado, dado que para el cambio de fase de vapor de agua a agua se requiere relativamente de mucha energía. Además, resulta importante saber que el aire sólo puede acumular una cantidad determinada de vapor de agua, en relación con su temperatura. Dicha capacidad de acumulación se incrementa con la temperatura en aumento. Mientras más aire húmedo se enfríe, más intensamente se seca dicho aire.

Desde hace algunos años, las instalaciones de aire acondicionado automáticas se diseñan con un dispositivo de control deslizable de la temperatura del aire después del elemento de refrigeración (evaporador) . Además, la temperatura del aire se mide después del elemento de refrigeración en lo posible detrás del punto más frío, y se regula la capacidad del compresor en correspondencia, para mantener la temperatura del aire en un valor teórico después del evaporador. El valor teórico de la temperatura del aire después del elemento de refrigeración, actualmente varía en un rango de aproximadamente 1 a 12 °C segun la estrategia de regulacion. Para evitar una congelación del elemento de refrigeración, la temperatura no debe encontrarse por debajo del límite inferior de aproximadamente 1 °C. En los vehículos a motor sin sensores de humedad, el límite superior se incrementa hasta 12 °C como maximo. Por una parte, de esta manera se impide la formación de bacterias y, por otra parte, el aire útil para el acondicionamiento se seca de manera suficiente, para evitar también el empañamiento de los cristales en casos críticos (por ejemplo, ocupantes con objetos húmedos o cabello húmedo) . Sin embargo, dicha limitación de la temperatura hacia arriba no es necesariamente significativa. El algoritmo de regulación decide si la temperatura del aire después del elemento de refrigeración se puede incrementar (por ejemplo, porque corresponde a la indicación de la temperatura del espacio interior) , de esta manera también resulta importante la reducción de la capacidad de enfriamiento del aire, debido al rendimiento energético. Además, también se puede realizar un incremento de la temperatura del aire después del elemento de refrigeración hasta alcanzar valores, por ejemplo, claramente mayores a los 12 °C, Y de esta manera se pueden generar los siguientes efectos. En el caso que durante el funcionamiento de la instalación de aire acondicionado, se reduzca demasiado rápido la capacidad de enfriamiento del aire de un elemento de enfriamiento humedecido previamente con agua, ante un flujo de aire continuo, de esta manera se pueden observar salpicaduras de humedad con formación de olores desagradables del aire útil para el acondicionamiento que ingresa. Lo mismo sucede cuando el vehículo a motor se detiene con el elemento de refrigeración húmedo, y después de una nueva puesta en marcha del vehículo a motor y del circuito de refrigeración, la capacidad de enfriamiento del aire no resulta suficiente para mantener el agua de condensación en el elemento de refrigeración (evaporador) . Dicho efecto se debe evitar en todos los casos, dado que representa una pérdida considerable del confort, y que también pueden resultar relevantes en relación con la seguridad, debido a la posibilidad de empañamiento de los cristales.

En la patente DE-A-10 2004 032 897 se describe el mantenimiento de la superficie del evaporador (elemento de refrigeración) siempre con humedad, para prevenir la formación de olores.

Desde el punto de vista energético, existe la demanda de una temperatura del aire en lo posible elevada después del elemento de refrigeración (es decir, una capacidad de enfriamiento del aire en lo posible reducida) , que aún alcanza para un acondicionamiento confortable del espacio interior del vehículo. Existen enfoques para la detección mediante sensores del humedecimiento con agua de las superficies (observar, por ejemplo, DE-A-10 2007 039 990, DE-B-101 13 190 y EP-A-0 768 527) . De esta manera, se puede detectar mediante medición si el elemento de refrigeración aún se encuentra húmedo.

Un método para la determinación de la carga de agua de un elemento de refrigeración que se utiliza para la refrigeración de aire, de una instalación de aire acondicionado de un vehículo a motor, con una capacidad de enfriamiento variable del elemento de refrigeración, se conoce de la patente DE-A-101 42 740. En este caso, la carga de agua del elemento de refrigeración se calcula en relación con la temperatura del aire, así como con la humedad del aire antes del elemento de refrigeración, el flujo másico de aire a través del elemento de refrigeración, la temperatura del aire así como la humedad del aire después del elemento de refrigeración, y la carga de agua del elemento de refrigeración al comienzo de la determinación.

El objeto de la presente invención consiste en determinar la carga de agua del elemento de refrigeración de una instalación de aire acondicionado de un vehículo a motor, particularmente mediante cálculos a partir de valores de medición de sensores... [Seguir leyendo]

1. Método para la determinación de la carga de agua de un elemento de refrigeración que se utiliza para la refrigeración de aire, de una instalación de aire acondicionado de un vehículo a motor, con una capacidad de enfriamiento variable del elemento de refrigeración, caracterizado porque la carga de agua del elemento de refrigeración

(i) se determina, ya sea por detección mediante sensores o por cálculo, en relación con la temperatura de aire frente al elemento de refrigeración (temperatura del aire del ambiente o bien, del aire exterior, o la temperatura exterior) , la humedad del aire frente al elemento de refrigeración (humedad del aire exterior) , el flujo másico de aire a través del elemento de refrigeración, la temperatura del aire después del elemento de refrigeración (temperatura del aire que abandona el elemento de refrigeración) , la capacidad de enfriamiento activa del elemento de refrigeración, y la carga de agua del elemento de refrigeración al comienzo de la determinación, o

(ii) se evalúa en relación con el desarrollo de la temperatura del aire que abandona el elemento de refrigeración, y considerando la capacidad de enfriamiento activa actual y/o el comportamiento de disminución de la capacidad de enfriamiento del aire del elemento de refrigeración, después de una reducción de la capacidad de enfriamiento activa.

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque después de una interrupción del funcionamiento de la refrigeración del elemento de refrigeración, se evalúa un valor inicial para la carga de agua del elemento de refrigeración.

3. Método para el accionamiento de un elemento de refrigeración que se utiliza para la refrigeración del aire de una instalación de aire acondicionado de un vehículo a motor, con una capacidad de enfriamiento variable del elemento de refrigeración, y el método se aplica de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en donde

- se influye sobre la temperatura del elemento de refrigeración y, de esta manera, la temperatura del aire que abandona el elemento de refrigeración, mediante la modificación de la capacidad de refrigeración del aire,

- a partir de una reducción de la capacidad de enfriamiento de aire, que se puede predeterminar particularmente mediante un sistema superordinado, como por ejemplo, un sistema de control de temperatura, se determina si el elemento de refrigeración se encuentra cargado con agua y/o qué tan cargado se encuentra, o si se encuentra seco, y

- cuando se incrementa la temperatura del aire después del elemento de refrigeración mediante la reducción de la capacidad de enfriamiento del aire, se considera la carga del agua del elemento de refrigeración, de manera tal que cuando el elemento de refrigeración del aire aún se encuentra húmedo, la capacidad de enfriamiento del aire se reduce hasta el secado del elemento de refrigeración, de una manera más lenta que en el caso que el elemento de enfriamiento se encuentre seco, con el fin de alcanzar el valor teórico deseado de la temperatura del aire después del elemento de refrigeración, de manera tal que no ingresen salpicaduras de humedad en el interior del vehículo a motor, y/o de manera que se puedan evitar molestias por olores, en donde la capacidad activa de enfriamiento del aire se puede reducir de manera particularmente rápida, en particular inmediata, en el caso que elemento de refrigeración se encuentre seco, para incrementar la temperatura del aire después del elemento de refrigeración.

4. Método de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque

- se determina la humedad del aire que ingresa en el elemento de refrigeración, y

- se determina la humedad del aire que sale del elemento de refrigeración.

5. Método de acuerdo con la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque en el caso que el elemento de refrigeración se encuentre cargado con agua, se reduce la capacidad de refrigeración del aire sólo en la medida en que la temperatura del aire se incremente y, de esta manera, el aire absorbe humedad del elemento de refrigeración para secar dicho elemento, sin embargo, sin que presente una cantidad de humedad tal que genere una condensación y que, de esta manera, conduzca al empañamiento del habitáculo de pasajeros, particularmente del parabrisas, y/o que genere molestias por olores.