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Title:
OIL TEMPERATURE CONTROL SYSTEM FOR VEHICLES WITH A LIQUID COOLING CIRCUIT AND METHOD THEREFOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/010327
Kind Code:
A1
Abstract:
System including an internal combustion engine (1), a radiator (2), a coolant for the engine (1), a heat exchanger (3) and a first temperature control device (4) for controlling the temperature of the engine (1). The system is characterised in that it includes a single coolant inlet into the heat exchanger (3) from the radiator (2) or the engine (1), and a second temperature control device (6) operated in accordance with the oil temperature at the inlet or outlet of the exchanger (3), whereby the oil can be heated in a forced heating step and a natural heating step, and the oil temperature can be controlled in such a way that it is maintained at the ideal operating temperature. The oil temperature control system is thus greatly simplified.

Inventors:
SANTO DOMINGO SERGIO (ES)
GAMBON VICENTE (ES)
GESSIER BERTRAND (FR)
PERRIN PATRICK (MX)
Application Number:
PCT/IB2004/002425
Publication Date:
February 03, 2005
Filing Date:
July 27, 2004
Export Citation:
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Assignee:
VALEO TERMICO SA (ES)
SANTO DOMINGO SERGIO (ES)
GAMBON VICENTE (ES)
GESSIER BERTRAND (FR)
PERRIN PATRICK (MX)
International Classes:
F01M5/00; F01P7/16; F01P7/14; (IPC1-7): F01P7/16; F01M5/00
Foreign References:
US6053131A2000-04-25
EP0544552A11993-06-02
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 19 5 June 2001 (2001-06-05)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1995, no. 04 31 May 1995 (1995-05-31)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 016, no. 353 (M - 1288) 30 July 1992 (1992-07-30)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 017, no. 144 (M - 1386) 23 March 1993 (1993-03-23)
Attorney, Agent or Firm:
Rolland, Jean-christophe (8 rue Louis Lormand, La Verrière, FR)
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Claims:
R E I V I N D I C A C I O N E S
1. Sistema para la regulación de la temperatura del aceite para vehículos equipados con un circuito de refrigeración de líquidos, que comprende un motor de combustión interna (1), un radiador (2) conectado a la salida del motor (1), un líquido refrigerante del motor (1), un intercambiador de calor (3) que comprende un primer circuito para la circulación del líquido refrigerante y un segundo circuito para la circulación del aceite a calentar o enfriar por intercambio de calor con dicho líquido refrigerante, y un primer dispositivo de regulación térmica (4) del motor (1) que regula el paso de líquido refrigerante desde el motor (1) bien a través del radiador (2) para su enfriamiento o bien a través de un conducto de bypass (5a, 5b) que lo dirige hacia el intercambiador de calor (3), en función de una primera temperatura operativa del líquido refrigerante, caracterizado por. el hecho de que comprende una única llegada de líquido refrigerante hacia el intercambiador de calor (3) proveniente del radiador (2) o del motor (1), y un segundo dispositivo de regulación de temperatura (6), pilotado mediante la temperatura del aceite a la entrada o a la salida del intercambiador (3), que regula el intercambio de calor entre el líquido de refrigeración y el aceite, permitiendo el calentamiento del aceite según una etapa de calentamiento forzado y una etapa de calentamiento natural, y la regulación de la temperatura del aceite para mantenerla a su temperatura ideal de funcionamiento.
2. Sistema, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el primer dispositivo de regulación de temperatura (4) es un termostato.
3. Sistema, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el primer dispositivo de regulación de temperatura (4) es una válvula termostática comandada de manera neumática o eléctrica.
4. Sistema, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el segundo dispositivo de regulación de temperatura (6) es un termostato.
5. Sistema, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el segundo dispositivo de regulación de temperatura (6) es una válvula termostática comandada de manera neumática o eléctrica.
6. Sistema, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la temperatura ideal del aceite está comprendida entre 90°C y 130°C.
7. Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por el hecho de que el segundo dispositivo de regulación de temperatura (6) está dispuesto en el'circuito de refrigeración, y está pilotado mediante la temperatura del aceite a la entrada o a la salida del intercambiador (3), regulando el paso de líquido refrigerante bien a través del intercambiador de calor (3) o bien a través de un conducto de bypass de dicho intercambiador (3).
8. Sistema, según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que la alimentación del líquido refrigerante en el intercambiador (3). está provocada mediante una pérdida de carga en su correspondiente conducto de bypass.
9. Sistema, según la reivindicación caracterizado por el hecho de que la alimentación del líquido refrigerante en el intercambiador (3) se realiza mediante un conducto de bypass (5b) directamente desde el motor (1).
10. Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por el hecho de que el segundo dispositivo de regulación de temperatura (6) está dispuesto en el circuito de aceite, y está. pilotado mediante la temperatura del aceite a la entrada o a la salida del intercambiador (3), regulando el paso de aceite bien a través del intercambiador de calor (3) o bien a través de un conducto de bypass de dicho intercambiador (3).
11. Sistema, según la reivindicación 10, caracterizado por el hecho de que. el intercambiador de calor (3) está situado en la salida de una válvula de descarga (9) de la bomba de aceite (8).
12. Procedimiento para la regulación de la temperatura del aceite para vehículos equipados con un circuito de refrigeración de líquidos, aplicado al sistema de la invención, según cualquiera de las. reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que, en una primera fase, consiste en realizar las siguientes etapas : a) Cuando la temperatura del aceite es menor que su temperatura ideal, permitir la circulación del líquido refrigerante desde el motor (1) a través del intercambiador de calor (3) para calentar el aceite hasta que su temperatura alcance un valor ligeramente inferior a la temperatura operativa del líquido refrigerante, según un calentamiento forzado. b) Mientras la temperatura del aceite sea mayor o igual a la temperatura operativa del líquido refrigerante, pero menor que su valor ideal, detener la circulación de líquido refrigerante o de aceite en el intercambiador (3), conduciéndolo a través de su correspondiente conducto de bypass, para conseguir que la temperatura del aceite aumente progresivamente hasta alcanzar su valor ideal, según un calentamiento natural. y en una segunda fase, se realiza la siguiente etapa : c) Cuando la temperatura del aceite ha alcanzando su valor ideal, restablecer progresivamente la circulación de líquido refrigerante o de aceite a través del intercambiador (3), de modo que se obtiene una regulación de la temperatura del aceite para mantenerla en su valor ideal.
13. Procedimiento, según la reivindicación 12, caracterizado por el hecho de que cada una de las etapas a), b) y c) están comandadas a través del segundo dispositivo de regulación de temperatura (6), en función de la temperatura del aceite a la entrada o a la salida del intercambiador de calor (3).
Description:
SISTEMA DE REGULACIÓN DE LA TEMPERATURA DEL ACEITE PARA VEHÍCULOS EQUIPADOS CON UN CIRCUITO DE REFRIGERACIÓN DE LÍQUIDOS Y SU CORRESPONDIENTE PROCEDIMIENTO La presente invención se refiere a un sistema de regulación de la temperatura del aceite para vehículos equipados con un circuito de refrigeración de líquidos. La invención también se refiere a su correspondiente procedimiento.

E1 sistema para la regulación de la temperatura del aceite para vehículos equipados con un circuito de refrigeración de líquidos de la presente invención, es del tipo que comprende un motor de combustión interna, un radiador conectado a la salida del motor, un líquido refrigerante del motor, un intercambiador de calor que comprende un primer circuito para la circulación del líquido refrigerante y un segundo circuito para la circulación del aceite a calentar o enfriar por intercambio de calor con dicho líquido refrigerante, y un primer dispositivo de regulación térmica del motor que regula el paso de líquido refrigerante desde el motor bien a través del radiador para su enfriamiento o bien a través de un conducto de by-pass que lo dirige hacia el intercambiador de calor, en función de una primera : emperatura operativa del líquido refrigerante.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Es sabido que el funcionamiento de un vehículo rovoca una disipación de calor en el aceite destinado a la ubricación de ciertos órganos, tal como el motor, la caja e cambios, etc., y necesita un enfriamiento de este aceite aceite del motor, transmisión, u otro circuito de aceite) fin de evitar un exceso de temperatura perjudicial de sus aracteristicas funcionales.

El enfriamiento del aceite puede ser natural, es decir, por intercambio de calor con el exterior o con el circuito de enfriamiento de líquido a través de las paredes del cárter de aceite o de otras partes del circuito de 5 aceite, o bien puede ser forzado.

En el caso del enfriamiento forzado, el circuito del aceite'comprende un intercambiador encargado de disipar el calor del aceite en el aire ambiente (enfriador aceite/aire) o en el líquido refrigerante (enfriador 10 aceite/agua).

En ciertos sistemas de enfriamiento forzado del aceite, la regulación del enfriamiento del aceite se obtiene incorporando en el circuito del aceite un dispositivo de regulación, como por ejemplo un termostato.

15 En estos sistemas, el dispositivo de regulación se basa generalmente en regular la intensidad de enfriamiento, por ejemplo, modificando el caudal de aceite o de agua en el intercambiador en función de la temperatura para mantenerla' constante.

20 Estos sistemas de regulación del enfriamiento del aceite pueden variar continuamente entre dos estados : ausencia de enfriamiento del aceite y enfriamiento máximo del aceite. Sin embargo, estos sistemas no permiten un calentamiento del aceite.

25 En la práctica se ha comprobado que, en ciertas circunstancias, por ejemplo en el momento del arranque del vehículo, el líquido refrigerante que proviene del motor puede encontrarse a una temperatura más elevada que el aceite, mientras que el aceite tiene una temperatura aún 30 insuficiente para un funcionamiento óptimo, siendo en este caso conveniente calentar el aceite.

Para mejorar esta situación se utilizan otros sistemas de enfriamiento forzado de aceite que utilizan un intercambiador aceite/agua, que comprenden una función de 35 calentamiento del aceite mediante la incorporación al sistema de una llegada de agua caliente, por ejemplo proveniente directamente del motor. En este caso, el dispositivo de regulación se basa en el envío de agua caliente (que proviene por ejemplo del motor) o de agua 5 fría (que proviene por ejemplo de un radiador de baja temperatura) a través del intercambiador de aceite en función de su temperatura. Este sistema permite pues acelerar el calentamiento del aceite.

La patente US 6, 196, 168 se refiere a un 10 dispositivo y procedimiento para precalentar y enfriar, especialmente un fluido de transmisión de un motor de combustión interna.

Dicho dispositivo se caracteriza porque comprende una válvula termostática que permite cambiar 15 entre dos estados : un primer estado que hace circular el fluido refrigerante desde el motor hacia el intercambiador de calor, sin pasar por el radiador, para calentar el aceite; y un segundo estado que hace circular el fluido refrigerante desde dos caminos diferentes hacia el 20 intercambiador de calor, concretamente desde el radiador (para el enfriamiento) y desde el motor (para el calentamiento), de modo que el aceite alcance la temperatura deseada.

En estos sistemas de regulación de temperatura 25 del aceite que comprenden a la vez una función de calentamiento y una función de enfriamiento, el intercambiador del aceite está constantemente en funcionamiento; ya sea funcionando en modo calentamiento del aceite (temperatura del aceite menor que la temperatura 30 del agua de refrigeración), ya sea en modo enfriamiento del aceite (temperatura del aceite mayor que la temperatura del agua de refrigeración).

Estos sistemas pueden variar continuamente entre estos dos estados (calentamiento o enfriamiento) pasando 35 por un estado intermedio puntual (temperatura del aceite

igual que la temperatura del agua de refrigeración) donde la eficacia del intercambiador se anula.

Sin embargo, puede ocurrir que la temperatura del aceite sea superior a la temperatura del agua de refrigeración, pero inferior a su temperatura ideal. En este caso, este segundo tipo de sistemas funcionará siempre en modo enfriador, por lo que frenará el calentamiento deseable del aceite hasta su temperatura ideal, ocasionando de este modo pérdidas por rozamiento de los órganos lubrificados.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El objetivo del sistema y procedimiento de regulación de la temperatura del aceite para vehículos equipados con un circuito de refrigeración de líquidos, de la presente invención, es solventar los inconvenientes que presentan los sistemas conocidos en la técnica, proporcionando una gran simplificación del sistema median. te una sola llegada de fluido refrigerante y permitiendo la función de calentamiento o enfriamiento del aceite.

E1 sistema para la regulación de la temperatura del aceite para vehículos equipados con un circuito de refrigeración de líquidos, objeto de la presente invención, se caracteriza por el hecho de que comprende una única llegada de líquido refrigerante hacia el intercambiador de calor proveniente del radiador o del motor, y un segundo dispositivo de regulación de temperatura, pilotado mediante la temperatura del-aceite a la entrada o a la salida del intercambiador, que regula el intercambio de calor entre el líquido de refrigeración y el aceite, permitiendo el calentamiento del aceite según una etapa de calentamiento forzado y una etapa de calentamiento natural, y la regulación de la temperatura del aceite para mantenerla a su temperatura ideal de funcionamiento.

De este modo, se obtiene un sistema de regulación de la temperatura del aceite más simplificado, ya que mediante una única llegada de fluido refrigerante 5 al intercambiador, como en el caso de un intercambiador pasivo convencional, el sistema puede además realizar la función de calentamiento del aceite en dos fases : un calentamiento forzado del aceite a través del fluido refrigerante ("water forced heating up") y después un 10 calentamiento natural del aceite ("self heating up") debido a la circulación en el motor, y la función de regulación de la temperatura del aceite.

Por otra parte, no es necesario realizar ninguna modificación sobre el circuito de aceite con respecto a un 15 intercambiador pasivo convencional.

Preferentemente, el primer dispositivo de regulación de temperatura puede ser un termostato, o una válvula termostática comandada de manera neumática o eléctrica.

20 También preferentemente, el segundo dispositivo de regulación de temperatura es un termostato, o una válvula termostática comandada de manera neumática o eléctrica.

Ventajosamente, la temperatura ideal del aceite 25 está comprendida entre 90°C y 130°C.

De acuerdo con un primer aspecto de la invención, el segundo dispositivo de regulación de temperatura está dispuesto en el circuito de refrigeración, y está pilotado mediante la temperatura del 30 aceite a la entrada o a la salida del intercambiador, regulando el paso de líquido refrigerante bien a través del intercambiador de calor o bien a través de un conducto de by-pass de dicho intercambiador.

En este caso, cuando el líquido refrigerante 35 procedente del motor circula a través del intercambiador de calor, se lleva a cabo la fase de calentamiento forzado del aceite; mientras que cuando el líquido refrigerante circula a través del conducto de by-pass, se produce el calentamiento natural del aceite.

5 Según una primera realización de la invención, la alimentación del líquido refrigerante en el intercambiador está provocada mediante una pérdida de carga en su correspondiente conducto de by-pass.

Según una segunda realización de la invención, 10 la alimentación del líquido refrigerante en el intercambiador se realiza mediante un conducto de by-pass directamente desde el motor.

De este modo, una alimentación directa al intercambiador evita la creación de una pérdida de carga 15 en el circuito como ocurre en el caso descrito en la primera realización, por lo que se ve mejorado el rendimiento térmico.

De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, el segundo dispositivo de regulación de 20 temperatura está dispuesto en el circuito de aceite, y está pilotado mediante la temperatura del aceite a la entrada o a la salida del intercambiador, regulando el paso de aceite bien a través del intercambiador de calor o bien a través de un conducto de by-pass de dicho 25 intercambiador.

En este otro caso, cuando el aceite circula a través del intercambiador de calor, se lleva a cabo el calentamiento forzado del aceite por intercambio térmico con el líquido refrigerante procedente del motor; mientras 30 que cuando el aceite circula a través del conducto de by- pass, se produce el calentamiento natural del aceite.

Según una tercera realización de la invención, el intercambiador de calor está situado en la salida de una válvula de descarga de la bomba. de aceite.

35 El procedimiento para la regulación de la

temperatura del aceite para vehículos equipados con un circuito de refrigeración de líquidos, aplicado al sistema de la invención, se caracteriza por el hecho de que, en una primera fase, consiste en realizar las siguientes etapas : a) Cuando la temperatura del aceite es menor que su temperatura ideal, permitir la circulación del líquido refrigerante desde el motor a través del intercambiador de calor para calentar el aceite hasta que su temperatura alcance un valor ligeramente inferior a la temperatura operativa del líquido refrigerante, según un calentamiento forzado. b) Mientras la temperatura del aceite sea mayor o igual a la temperatura operativa del líquido refrigerante, pero menor que su valor ideal, detener la circulación de líquido refrigerante o de aceite en el intercambiador, conduciéndolo a través de su correspondiente conducto de by-pass, para conseguir que la temperatura del aceite aumente progresivamente hasta alcanzar su valor ideal, según un calentamiento natural. y en una segunda fase, se realiza la siguiente etapa : c) Cuando la temperatura del aceite ha alcanzando su valor ideal, restablecer progresivamente la circulación de líquido refrigerante o de aceite a través del intercambiador, de modo que se obtiene una regulación de la temperatura del aceite para mantenerla en su valor ideal.

Ventajosamente, cada una de las anteriores etapas a), b) y c) están comandadas a través del segundo dispositivo de regulación de temperatura, en función de la temperatura del aceite a la entrada o a la salida del intercambiador de calor.

5 BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Con el fin de facilitar la descripción de cuanto se ha expuesto anteriormente se adjuntan unos dibujos en 10 los que, esquemáticamente y tan sólo a título de ejemplo no limitativo, se representan tres casos prácticos de realizaciones del sistema de regulación de la temperatura del aceite para vehículos equipados con un circuito de refrigeración de líquidos de la invención, en los cuales : 15 la figura 1 es un circuito esquemático del sistema de regulación de la invención, según una primera realización ; la figura 2 es un circuito esquemático del sistema de regulación de la invención, según una segunda 20 realización ; y la figura 3 es un circuito esquemático del sistema de regulación de la invención, según una tercera realización.

25 DESCRIPCIÓN DE REALIZACIONES PREFERIDAS Una primera realización de la invención se representa en la figura 1, que muestra el circuito del líquido refrigerante.

30 Tal como puede apreciarse en la figura 1, el sistema de regulación de la temperatura del aceite comprende un motor de combustión interna 1 ; un radiador 2 conectado a la salida del motor 1; un líquido refrigerante del motor; un intercambiador de calor 3, situado en el 35 circuito del agua, que comprende un primer circuito para la circulación del agua y un segundo circuito para la circulación del aceite a calentar o enfriar por intercambio de calor con el agua; un primer termostato 4 del motor 1 que regula el paso de agua desde el motor 1 5 bien a través del radiador 2 para su enfriamiento o bien a través de un conducto de by-pass 5a que lo dirige hacia el intercambiador de calor 3, en función de una primera temperatura operativa del agua.

También comprende una única llegada de agua 10 hacia el intercambiador de calor 3 proveniente del radiador 2 o del motor 1 ; un segundo termostato 6 pilotado mediante la temperatura del aceite a la entrada o a la salida del intercambiador 3; y una bomba 7 que circula el agua hacia el motor 1.

15 En el circuito de la figura 1 puede observase que la alimentación del líquido refrigerante en el intercambiador 3 está provocada mediante una pérdida de carga en su correspondiente conducto de by-pass.

Una segunda realización de la invención se 20 representa en la figura 2, que. también muestra el circuito del líquido refrigerante.

En este caso, el sistema de regulación de la temperatura del aceite comprende los mismos elementos que los descritos en la primera realización, con la diferencia 25 que la alimentación del líquido refrigerante en el intercambiador 3 se realiza mediante un conducto de by- pass 5b directamente desde el motor 1.

De este modo, una alimentación directa al intercambiador 3 evita la creación de una pérdida de carga 30 en el circuito como ocurre en el caso descrito en la primera realización, por lo que se ve mejorado el rendimiento térmico.

Una tercera realización de la invención se representa en la figura 3, que muestra el circuito del 35 aceite.

En este caso, el sistema de regulación de la temperatura del aceite comprende los mismos elementos que los descritos en la primera y segunda realización, con la diferencia que el intercambiador de calor 3 está situado 5 en el circuito del aceite.

Del mismo modo, el segundo termostato 6 está pilotado mediante la temperatura del aceite. a la entrada o a la salida del intercambiador 3.

También comprende una bomba 8 que aspira el 10 aceite hacia el intercambiador de calor 3, y una válvula de descarga 9 situada entre dicha bomba de aceite 8 y el intercambiador de calor 3.

Para cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente, el segundo termostato 6 regula el 15 intercambio de calor entre el agua y el aceite, según el siguiente funcionamiento : En primer lugar, el segundo termostato 6 permite la circulación del agua desde el motor 1 (temperatura del agua superior a la temperatura del aceite) hacia el 20 intercambiador 3, hasta que el aceite alcanza una temperatura cercana e inferior a la temperatura del agua que se encuentra a 90°C. Esta fase corresponde a un calentamiento forzado del aceite.

A continuación, el segundo termostato 6 detiene 25 la circulación del agua o aceite hacia el intercambiador 3, y lo conduce hacia su correspondiente conducto de by- pass, de modo que la temperatura del aceite va incrementando desde 90°C a 115°C. Esta fase corresponde a un calentamiento natural del aceite, y permite que la 30 temperatura del aceite aumente hasta su temperatura ideal, que en este. ejemplo es de 115°C.

Finalmente, el segundo termostato 6 restablece progresivamente la circulación del agua o aceite para mantener el aceite a su temperatura ideal de 115°C.

35 Por tanto, se obtiene una gran simplificación

del circuito de agua, con una sola llegada de agua al intercambiador 3, permitiendo además realizar la función de calentamiento en dos fases : un calentamiento forzado del aceite por intercambio de calor con el agua, y después un calentamiento natural, y la función de regulación de la temperatura del aceite.

Además, no es necesario efectuar ninguna modificación en el circuito de aceite con respecto a un intercambiador pasivo convencional.

Por otra parte, aunque se han descrito estas tres realizaciones preferidas, cabe destacar que el sistema propuesto podría funcionar únicamente en modo de calentamiento natural debido a la circulación en el motor.

Este calentamiento natural se podría ver forzado mediante la incorporación de un elemento que proporcione una fase de calentamiento artificial, tal como una resistencia eléctrica dentro del aceite, o un intercambiador de tres fluidos para permitir, por ejemplo, calentar el aceite con los gases provenientes del sistema EGR (sistema de recirculación de gases de escape de un motor).