ES2868001T3 - Transport vehicle with an air conditioning system using an absorption cooler - Google Patents
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Abstract
Vehículo (2) de transporte, en particular un vehículo ferroviario para el transporte de pasajeros, que comprende: un sistema (12) de aire acondicionado para acondicionar el aire dentro del vehículo de transporte, teniendo dicho sistema de aire acondicionado una máquina (32) de refrigeración por absorción para enfriar el aire dentro del vehículo de transporte; un motor (4) de combustión interna para propulsar el vehículo de transporte, estando equipado dicho motor de combustión interna con un sistema de inyección de combustible (6); una línea (8) de escape conectada al motor de combustión interna para descargar los gases de escape calientes del motor de combustión interna; en donde la máquina (32) de refrigeración por absorción está conectada térmicamente a dicha línea de escape para utilizar el calor de dichos gases de escape calientes para dicho enfriamiento; y un dispositivo (10) de medición de calor para medir la cantidad de calor en los gases de escape; caracterizado por un controlador (13) de post-inyección de combustible de motor para controlar la post-inyección de combustible en dicho motor (4), estando adaptado dicho controlador de post-inyección de combustible de motor para: - recibir una señal de calor de dicho dispositivo (10) de medición de calor; - si la señal de calor está por debajo de un umbral predeterminado, que indica que el calor de los gases de escape es insuficiente para las necesidades de enfriamiento de la máquina (32) de refrigeración por absorción, controlar dicho sistema (6) de inyección de combustible para post-inyectar una cantidad adicional de combustible en el motor de combustión interna (4), es decir, al final de una fase de combustión, aumentando así el calor de los gases de escape por encima de dicho umbral predeterminado.Transport vehicle (2), in particular a railway vehicle for the transport of passengers, comprising: an air conditioning system (12) for conditioning the air inside the transport vehicle, said air conditioning system having a machine (32) absorption cooling to cool the air inside the transport vehicle; an internal combustion engine (4) for propelling the transport vehicle, said internal combustion engine being equipped with a fuel injection system (6); an exhaust line (8) connected to the internal combustion engine to discharge hot exhaust gases from the internal combustion engine; wherein the absorption refrigeration machine (32) is thermally connected to said exhaust line to utilize the heat of said hot exhaust gases for said cooling; and a heat measuring device (10) for measuring the amount of heat in the exhaust gases; characterized by an engine fuel post-injection controller (13) for controlling fuel post-injection in said engine (4), said engine fuel post-injection controller being adapted to: - receive a heat signal of said heat measuring device (10); - if the heat signal is below a predetermined threshold, which indicates that the heat of the exhaust gases is insufficient for the cooling needs of the absorption refrigeration machine (32), control said injection system (6) of fuel to post-inject an additional amount of fuel into the internal combustion engine (4), that is, at the end of a combustion phase, thus increasing the heat of the exhaust gases above said predetermined threshold.
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Vehículo de transporte con un sistema de aire acondicionado que utiliza un refrigerador por absorciónTransport vehicle with an air conditioning system using an absorption cooler
La presente invención se refiere a un vehículo de transporte, en particular un vehículo ferroviario para el transporte de pasajeros, que comprende:The present invention relates to a transport vehicle, in particular a railway vehicle for the transport of passengers, comprising:
un sistema de aire acondicionado para acondicionar el aire dentro del vehículo de transporte, teniendo dicho sistema de aire acondicionado una máquina de refrigeración por absorción para enfriar el aire dentro del vehículo de transporte;an air conditioning system for conditioning the air within the transportation vehicle, said air conditioning system having an absorption refrigeration machine for cooling the air within the transportation vehicle;
un motor de combustión interna para propulsar el vehículo de transporte, estando equipado dicho motor de combustión interna con un sistema de inyección de combustible;an internal combustion engine for propelling the transport vehicle, said internal combustion engine being equipped with a fuel injection system;
una línea de escape conectada al motor de combustión interna para descargar los gases de escape calientes del motor de combustión interna;an exhaust line connected to the internal combustion engine to discharge hot exhaust gases from the internal combustion engine;
en donde la máquina de refrigeración por absorción está conectada térmicamente a dicha línea de escape para utilizar el calor de dichos gases de escape calientes para dicho enfriamiento; ywherein the absorption refrigeration machine is thermally connected to said exhaust line to utilize the heat of said hot exhaust gases for said cooling; and
un dispositivo de medición de calor para medir la cantidad de calor en los gases de escape.a heat measuring device to measure the amount of heat in the exhaust gases.
Un vehículo de transporte de este tipo se conoce por el documento US 2006/0021332 A1. Este documento describe un vehículo a motor que tiene, como se muestra en la Fig. 2, un motor diésel 1 equipado con un sistema 2 de escape. El sistema 2 de escape está equipado con un intercambiador 16 de calor de escape, que permite extraer calor de los gases de escape calientes. El calor extraído se puede usar en una máquina 26 de refrigeración por absorción. La máquina 26 de refrigeración por absorción utiliza el calor extraído para generar frío, que se utiliza para enfriar el interior 20 del vehículo a motor a través de un intercambiador 27 de calor de aire acondicionado.Such a transport vehicle is known from US 2006/0021332 A1. This document describes a motor vehicle having, as shown in Fig. 2, a diesel engine 1 equipped with an exhaust system 2. The exhaust system 2 is equipped with an exhaust heat exchanger 16, which makes it possible to extract heat from the hot exhaust gases. The extracted heat can be used in an absorption refrigeration machine 26. The absorption refrigeration machine 26 uses the extracted heat to generate cold, which is used to cool the interior 20 of the motor vehicle through an air conditioning heat exchanger 27.
Cuando el gas de escape del motor diésel 1 no contiene suficiente calor para dicha operación de enfriamiento, se utiliza una unidad 5 de preoxidación ubicada en la línea 3 de escape del sistema 2 de escape para inyectar combustible en la línea 3 de escape. Este combustible se quema en la línea 3 de escape para que haya suficiente calor disponible para la operación de enfriamiento.When the exhaust gas of the diesel engine 1 does not contain enough heat for said cooling operation, a pre-oxidation unit 5 located in the exhaust line 3 of the exhaust system 2 is used to inject fuel into the exhaust line 3. This fuel is burned in exhaust line 3 so that there is enough heat available for the cooling operation.
De esta manera, el enfriamiento del interior 20 del vehículo con la máquina 26 de refrigeración por absorción es posible incluso cuando el motor diésel 1 está en ralentí o funcionando con poca carga.In this way, cooling of the interior 20 of the vehicle with the absorption cooling machine 26 is possible even when the diesel engine 1 is idling or running with little load.
Sin embargo, esta solución conocida requiere una complicada unidad 5 de preoxidación en la línea 3 de escape. Se conoce otro vehículo, por ejemplo, por el documento US 1985636 A1.However, this known solution requires a complicated pre-oxidation unit 5 in the exhaust line 3. Another vehicle is known, for example, from US 1985636 A1.
En consecuencia, es un objeto de la presente invención dar a conocer un vehículo de transporte con un motor de combustión interna en donde el enfriamiento del interior del vehículo a través de una máquina de refrigeración por absorción utilizando el calor de los gases de escape del motor está garantizado de una manera sencilla incluso cuando el motor está en ralentí o funcionando con poca carga.Consequently, it is an object of the present invention to provide a transport vehicle with an internal combustion engine wherein the cooling of the interior of the vehicle through an absorption cooling machine using the heat of the engine's exhaust gases It is guaranteed in a simple way even when the engine is idling or running with little load.
Según la invención, este objetivo se consigue con el vehículo de transporte definido anteriormente, que se caracteriza porAccording to the invention, this objective is achieved with the transport vehicle defined above, which is characterized by
un controlador de post-inyección de combustible de motor para controlar la post-inyección de combustible en dicho motor, estando adaptado dicho controlador de post-inyección de combustible de motor para:an engine fuel post-injection controller for controlling fuel post-injection in said engine, said engine fuel post-injection controller being adapted to:
- recibir una señal de calor de dicho dispositivo de medición de calor;- receiving a heat signal from said heat measuring device;
- si la señal de calor está por debajo de un umbral predeterminado, que indica que el calor de los gases de escape es insuficiente para las necesidades de enfriamiento de la máquina de refrigeración por absorción, controlar dicho sistema de inyección de combustible para post-inyectar una cantidad adicional de combustible en el motor de combustión interna, es decir, al final de su fase de combustión, aumentando así el calor de los gases de escape por encima de dicho umbral predeterminado.- if the heat signal is below a predetermined threshold, which indicates that the heat of the exhaust gases is insufficient for the cooling needs of the absorption refrigeration machine, control said fuel injection system for post-injection an additional quantity of fuel in the internal combustion engine, that is, at the end of its combustion phase, thus increasing the heat of the exhaust gases above said predetermined threshold.
Gracias a la post-inyección de combustible de la invención en el motor de combustión interna, se puede aumentar el calor de los gases de escape cuando de otro modo sería insuficiente para enfriar el interior del vehículo de transporte. Al utilizar el sistema de inyección de combustible ya presente en el motor para mantener el calor de los gases de escape lo suficientemente alto, se puede prescindir del dispositivo de inyección de combustible adicional en la línea de escape de US 2006/0021332, reduciendo así la complejidad y ahorrando costes. Según realizaciones preferidas, el vehículo de transporte de la invención puede incluir una, varias o la totalidad de las siguientes características, en todas las combinaciones técnicamente factibles:Thanks to the post-fuel injection of the invention in the internal combustion engine, the heat of the exhaust gases can be increased when it would otherwise be insufficient to cool the interior of the transport vehicle. By using the fuel injection system already present in the engine to keep the heat of the exhaust gases high enough, the additional fuel injection device in the exhaust line of US 2006/0021332 can be dispensed with, thus reducing the complexity and saving costs. According to preferred embodiments, the transport vehicle of the invention can include one, several or all of the following characteristics, in all technically feasible combinations:
- el controlador de post-inyección de combustible de motor está adaptado para: - the engine fuel post-injection controller is adapted for:
- recibir una señal de modo de enfriamiento del sistema de aire acondicionado que indica que el mismo está en un modo de enfriamiento;- receiving a cooling mode signal from the air conditioning system indicating that it is in a cooling mode;
- si la señal de calor está por debajo de un umbral predeterminado, que indica que el calor de los gases de escape es insuficiente para las necesidades de enfriamiento de la máquina de refrigeración por absorción, y si al mismo tiempo se recibe una señal de modo de enfriamiento desde el sistema de aire acondicionado, controlar dicho sistema de inyección de combustible para post-inyectar la cantidad adicional de combustible en el motor de combustión interna, es decir, al final de su fase de combustión, aumentando así el calor de los gases de escape por encima de dicho umbral predeterminado;- if the heat signal is below a predetermined threshold, indicating that the heat from the exhaust gases is insufficient for the cooling needs of the absorption refrigeration machine, and if at the same time a mode signal is received cooling system from the air conditioning system, controlling said fuel injection system to post-inject the additional amount of fuel into the internal combustion engine, that is, at the end of its combustion phase, thus increasing the heat of the gases escape above said predetermined threshold;
- el controlador de post-inyección de combustible de motor está adaptado para controlar dicho sistema de inyección de combustible para realizar dos post-inyecciones posteriores;- the engine fuel post-injection controller is adapted to control said fuel injection system to perform two subsequent post-injections;
- el controlador de post-inyección de combustible de motor está adaptado para controlar dicho sistema de inyección de combustible para iniciar la post-inyección de la primera post-inyección de combustible al final de un primer intervalo de tiempo que se define por un ángulo de barrido del cigüeñal del motor de combustión interna comprendido entre 1° y 5°;- the engine fuel post-injection controller is adapted to control said fuel injection system to start the post-injection of the first fuel post-injection at the end of a first time interval that is defined by an angle of sweep of the crankshaft of the internal combustion engine between 1 ° and 5 °;
- el intervalo de tiempo entre dichas dos post-inyecciones posteriores es un período en donde el ángulo del cigüeñal del motor de combustión interna cubre un ángulo comprendido entre 90° y 180°;- the time interval between said two subsequent post-injections is a period in which the angle of the crankshaft of the internal combustion engine covers an angle comprised between 90 ° and 180 °;
- el dispositivo de medición de calor es un sensor de temperatura ubicado en la línea de escape;- the heat measuring device is a temperature sensor located in the exhaust line;
- el umbral predeterminado es 252 °C;- the default threshold is 252 ° C;
- la máquina de refrigeración por absorción está instalada en el techo o debajo de la carrocería del vehículo de transporte;- the absorption refrigeration machine is installed on the roof or under the body of the transport vehicle;
- el motor de combustión interna es un motor diésel; y- the internal combustion engine is a diesel engine; and
- el vehículo de transporte es un vehículo ferroviario en forma de unidad múltiple diésel para el transporte regional de pasajeros.- the transport vehicle is a rail vehicle in the form of a diesel multiple unit for regional passenger transport.
A continuación, se describirán en detalle realizaciones ilustrativas de la invención con referencia a los dibujos, en los que:Illustrative embodiments of the invention will now be described in detail with reference to the drawings, in which:
La figura 1 es un dibujo esquemático de un vehículo de transporte según la invención; yFigure 1 is a schematic drawing of a transport vehicle according to the invention; and
La figura 2 es un diagrama de las inyecciones de combustible inyectadas en el motor de combustión interna del vehículo de transporte según la invención.Figure 2 is a diagram of the fuel injections injected into the internal combustion engine of the transport vehicle according to the invention.
Con referencia a la figura 1, se muestra un diagrama esquemático de un vehículo 2 de transporte. El vehículo de transporte comprende un motor 4 de combustión interna, un sistema 6 de inyección de combustible, una línea 8 de escape conectada al motor de combustión interna, un dispositivo 10 de medición de calor dispuesto en la línea 8 de escape, un sistema 12 de aire acondicionado y un controlador 13 de post-inyección. Siempre que se use el término "corriente abajo" o "corriente arriba" en esta descripción, el mismo se refiere a una dirección de flujo de una corriente de gas. "Corriente abajo" define una dirección que es la misma que la dirección de flujo de la corriente de gas. "Corriente arriba" define una dirección opuesta a la dirección de flujo de la corriente de gas.Referring to Figure 1, a schematic diagram of a transport vehicle 2 is shown. The transport vehicle comprises an internal combustion engine 4, a fuel injection system 6, an exhaust line 8 connected to the internal combustion engine, a heat measurement device 10 arranged in the exhaust line 8, a system 12 air conditioning and a post-injection controller 13. Whenever the term "downstream" or "upstream" is used in this description, it refers to a flow direction of a gas stream. "Downstream" defines a direction that is the same as the flow direction of the gas stream. "Upstream" defines a direction opposite to the flow direction of the gas stream.
El vehículo 2 de transporte es preferiblemente un vehículo ferroviario en forma de unidad múltiple diésel para el transporte regional de pasajeros. Alternativamente, el vehículo de transporte es un autobús o un camión.The transport vehicle 2 is preferably a rail vehicle in the form of a diesel multiple unit for regional passenger transport. Alternatively, the transport vehicle is a bus or truck.
El motor 4 de combustión interna es preferentemente un motor diésel adaptado para propulsar el vehículo 2 de transporte. El motor diésel está equipado con un sistema 6 de inyección de combustible para inyectar combustible de manera controlable en el motor diésel. El motor diésel 4 tiene una o más cámaras 14 de combustión para quemar el combustible inyectado durante una fase de combustión mostrada en la figura 2. Si bien el diagrama de la figura 2 muestra en el eje de abscisas el tiempo en [ms], es claro que para una determinada velocidad de revolución el eje de abscisas también se corresponde con el ángulo de barrido del cigüeñal del motor 4 de combustión. El ángulo del cigüeñal y el tiempo se corresponden por lo tanto entre sí para una determinada velocidad de revolución.The internal combustion engine 4 is preferably a diesel engine adapted to propel the transport vehicle 2. The diesel engine is equipped with a fuel injection system 6 to inject fuel in a controllable manner into the diesel engine. The diesel engine 4 has one or more combustion chambers 14 to burn the fuel injected during a combustion phase shown in figure 2. Although the diagram in figure 2 shows the time in [ms] on the abscissa axis, it is Of course, for a given speed of revolution, the abscissa axis also corresponds to the sweep angle of the crankshaft of the combustion engine 4. The crankshaft angle and time therefore correspond to each other for a given speed of revolution.
El motor diésel 4 tiene un colector 16 de escape para expulsar el combustible quemado, o los gases de escape calientes, de las cámaras 14 de combustión. El sistema 6 de inyección de combustible está equipado con inyectores de combustible (no mostrados), por ejemplo, elementos piezoeléctricos (no mostrados) adaptados para oscilar con el fin de inyectar combustible en las cámaras 14 de combustión del motor diésel 4.The diesel engine 4 has an exhaust manifold 16 for expelling burnt fuel, or hot exhaust gases, from the combustion chambers 14. The fuel injection system 6 is equipped with fuel injectors (not shown), for example piezoelectric elements (not shown) adapted to oscillate in order to inject fuel into the combustion chambers 14 of the diesel engine 4.
Los inyectores de combustible están adaptados para doblarse alrededor de una distancia D con el fin de inyectar combustible en las cámaras 14 de combustión. La cantidad de combustible inyectado en las cámaras 14 de combustión depende de la distancia D y del tiempo de apertura. Cuanto mayor sea la distancia D y el tiempo de apertura, mayor será la cantidad de combustible inyectado en las cámaras 14 de combustión (ver figura 2). The fuel injectors are adapted to bend about a distance D in order to inject fuel into the combustion chambers 14. The amount of fuel injected into the combustion chambers 14 depends on the distance D and the opening time. The greater the distance D and the opening time, the greater the amount of fuel injected into the combustion chambers 14 (see figure 2).
El sistema 6 de inyección de combustible está configurado para inyectar cero, una o más preinyecciones PI de combustible, una inyección principal MI de combustible y al menos una primera post-inyección LI1 de combustible en las cámaras 14 de combustión.The fuel injection system 6 is configured to inject zero, one or more fuel pre-injections PI, a main fuel injection MI and at least one first fuel post-injection LI1 into the combustion chambers 14.
La preinyección PI permite reducir el retardo de encendido de la combustión principal dentro de las cámaras 14 de combustión. Esto se traduce en menores emisiones de ruido. El número real de preinyecciones PI utilizadas depende del funcionamiento del motor. La inyección principal MI está adaptada para proporcionar suficiente energía al motor diésel 4 con el fin de propulsar el vehículo 2 de transporte. Hay dos tipos de post-inyecciones que se utilizan comúnmente. Por un lado, hay una o más primeras post-inyecciones LI1, que tienen lugar inmediatamente después de la inyección principal. Se utilizan principalmente para oxidar las partículas de hollín del proceso de combustión principal. Además, este tipo de post-inyección influye en la formación de óxido de nitrógeno y en la temperatura de los gases de escape. El número y el tipo de las primeras post-inyecciones LI1 dependen del funcionamiento del motor. También se realiza un funcionamiento sin LI1. Por otro lado, puede producirse una post-inyección posterior LI2. Esto introduce hidrocarburos no quemados en el tracto de escape, que no se queman en la cámara 14 de combustión, sino en un convertidor catalítico 18 dispuesto corriente abajo con respecto al colector 16 de escape para elevar la temperatura de los gases de escape de manera muy eficaz. Esto permite limpiar el filtro de partículas. El número y tipo de post-inyecciones posteriores LI2 depende del funcionamiento del motor, incluso el funcionamiento sin LI2 es temporalmente posible, por ejemplo, cuando se descarga el filtro de partículas.PI pre-injection makes it possible to reduce the ignition delay of the main combustion within the combustion chambers 14. This translates into lower noise emissions. The actual number of PI pre-injections used depends on the operation of the engine. The main injection MI is adapted to provide sufficient energy to the diesel engine 4 in order to propel the transport vehicle 2. There are two types of post-injections that are commonly used. On the one hand, there are one or more first LI1 post-injections, which take place immediately after the main injection. They are mainly used to oxidize the soot particles from the main combustion process. In addition, this type of post-injection influences the formation of nitrogen oxide and the temperature of the exhaust gases. The number and type of the first LI1 post-injections depend on the operation of the engine. Operation without LI1 is also performed. On the other hand, a subsequent LI2 post-injection may occur. This introduces unburned hydrocarbons into the exhaust tract, which is not burned in the combustion chamber 14, but in a catalytic converter 18 disposed downstream of the exhaust manifold 16 to raise the temperature of the exhaust gases very much. effective. This allows the particle filter to be cleaned. The number and type of subsequent LI2 post-injections depends on the operation of the engine, even operation without LI2 is temporarily possible, for example when the particulate filter is discharged.
La línea 8 de escape está conectada a las cámaras 14 de combustión a través del colector 16 de escape del motor diésel 4.The exhaust line 8 is connected to the combustion chambers 14 through the exhaust manifold 16 of the diesel engine 4.
La línea 8 de escape está adaptada para descargar los gases de escape calientes del motor diésel 4 a través de un escape 15. La línea 8 de escape también está adaptada para limpiar los gases de escape calientes y expulsarlos del vehículo 2 de transporte. La línea 8 de escape también está adaptada para extraer calor de los gases de escape calientes. La línea 8 de escape puede comprender el convertidor catalítico 18 dispuesto corriente abajo con respecto al colector 16 de escape. El convertidor catalítico 18 está adaptado para transformar productos de combustión imperfecta (como hidrocarburos y monóxido de carbono) en compuestos no tóxicos.The exhaust line 8 is adapted to discharge the hot exhaust gases from the diesel engine 4 through an exhaust 15. The exhaust line 8 is also adapted to clean the hot exhaust gases and expel them from the transport vehicle 2. The exhaust line 8 is also adapted to extract heat from the hot exhaust gases. The exhaust line 8 may comprise the catalytic converter 18 arranged downstream of the exhaust manifold 16. The catalytic converter 18 is adapted to transform imperfect combustion products (such as hydrocarbons and carbon monoxide) into non-toxic compounds.
La línea 8 de escape puede comprender un filtro 20 de partículas dispuesto corriente abajo con respecto al convertidor catalítico 18, adaptado para limpiar los gases de escape calientes. El filtro 20 de partículas podría estar integrado en el convertidor catalítico 18 para ahorrar espacio disponible. La línea 8 de escape puede comprender un inyector 22 de urea dispuesto corriente abajo con respecto al convertidor catalítico 18, adaptado para inyectar urea en la línea de escape 8. El inyector 22 de urea permite dosificar urea en el gas de escape. La urea se convierte en amoniaco. El amoníaco se usa para reducir los óxidos de nitrógeno en un reductor 24 catalítico selectivo dispuesto corriente abajo con respecto al inyector 22 de urea.The exhaust line 8 may comprise a particulate filter 20 arranged downstream of the catalytic converter 18, adapted to clean hot exhaust gases. The particulate filter 20 could be integrated into the catalytic converter 18 to save available space. The exhaust line 8 may comprise a urea injector 22 arranged downstream of the catalytic converter 18, adapted to inject urea into the exhaust line 8. The urea injector 22 allows urea to be dosed into the exhaust gas. Urea turns into ammonia. Ammonia is used to reduce nitrogen oxides in a selective catalytic reducer 24 disposed downstream of the urea injector 22.
La línea 8 de escape puede comprender el reductor 24 catalítico selectivo dispuesto corriente abajo con respecto al inyector 22 de urea. El reductor catalítico 24 selectivo permite desoxidar los óxidos de nitrógeno en el escape. En lugar de un inyector 22 de urea y un redactor 24 catalítico selectivo, se puede utilizar un sistema de almacenamiento de óxidos de nitrógeno.Exhaust line 8 may comprise selective catalytic reducer 24 arranged downstream of urea injector 22. The selective catalytic reducer 24 allows the nitrogen oxides in the exhaust to be deoxidized. Instead of a urea injector 22 and a selective catalytic redactor 24, a nitrogen oxide storage system can be used.
La línea 8 de escape comprende el dispositivo 10 de medición de calor dispuesto en la línea 8 de escape, por ejemplo, dispuesto corriente abajo con respecto al reductor 24 catalítico selectivo. El dispositivo 10 de medición de calor puede estar en contacto con los gases de escape calientes o el calor se calcula en el dispositivo 10 de medición de calor basándose en datos de sensor disponibles.The exhaust line 8 comprises the heat measuring device 10 arranged in the exhaust line 8, for example arranged downstream of the selective catalytic reducer 24. The heat measurement device 10 may be in contact with the hot exhaust gases or the heat is calculated in the heat measurement device 10 based on available sensor data.
El dispositivo 10 de medición de calor está adaptado para determinar la cantidad de calor en los gases de escape calientes.The heat measuring device 10 is adapted to determine the amount of heat in the hot exhaust gases.
El dispositivo 10 de medición de calor es, por ejemplo, un sensor de temperatura adaptado para medir la temperatura y un caudalímetro adaptado para medir el caudal de los gases de escape calientes. Alternativamente, el dispositivo 10 de medición de calor puede ser un modelo computacional en donde la temperatura y el caudal se calculan en base a datos de sensor disponibles. La línea 8 de escape comprende un primer intercambiador 26 de calor dispuesto corriente abajo con respecto al dispositivo 10 de medición de calor. El primer intercambiador 26 de calor está en contacto con los gases de escape calientes.The heat measuring device 10 is, for example, a temperature sensor adapted to measure the temperature and a flow meter adapted to measure the flow rate of the hot exhaust gases. Alternatively, the heat measurement device 10 can be a computer model where the temperature and flow rate are calculated based on available sensor data. The exhaust line 8 comprises a first heat exchanger 26 arranged downstream with respect to the heat measuring device 10. The first heat exchanger 26 is in contact with the hot exhaust gases.
El primer intercambiador 26 de calor tiene una entrada 28 que permite que un medio de transporte de calor acceda al primer intercambiador 26 de calor, y una salida 30 que permite que el medio de transporte de calor salga del primer intercambiador 26 de calor.The first heat exchanger 26 has an inlet 28 that allows a heat transport medium to access the first heat exchanger 26, and an outlet 30 that allows the heat transport medium to exit the first heat exchanger 26.
El primer intercambiador 26 de calor está adaptado para poner el medio de transporte de calor en contacto indirecto con los gases de escape calientes. El medio de transporte de calor es, por ejemplo, un líquido, en particular, agua, amoniaco, salmuera o una combinación de los mismos.The first heat exchanger 26 is adapted to bring the heat transport medium in indirect contact with the hot exhaust gases. The heat transport medium is, for example, a liquid, in particular water, ammonia, brine or a combination thereof.
El sistema 12 de aire acondicionado comprende una máquina 32 de refrigeración por absorción y un segundo intercambiador 34 de calor. El sistema 12 de aire acondicionado está adaptado para acondicionar aire dentro del vehículo 2 de transporte, por ejemplo, la corriente de aire de un sistema de ventilación de un habitáculo para pasajeros. El sistema 12 de aire acondicionado tiene al menos un modo de enfriamiento en el que el sistema 12 de aire acondicionado enfría el aire dentro del vehículo 2 de transporte, y un modo de no enfriamiento en el que el sistema 12 de aire acondicionado no enfría el aire dentro del vehículo 2 de transporte. El sistema 12 de aire acondicionado está conectado eléctricamente al controlador 13 de post-inyección. El controlador 13 de post inyección se describirá más adelante.The air conditioning system 12 comprises an absorption refrigeration machine 32 and a second heat exchanger 34. The air conditioning system 12 is adapted to condition air within the transport vehicle 2, for example, the air stream from a ventilation system of a passenger compartment. The air conditioning system 12 has at least one cooling mode in which the air conditioning system 12 cools the air inside the transport vehicle 2, and a non-cooling mode in which the air conditioning system 12 does not cool the air. air inside the transport vehicle 2. The air conditioning system 12 is electrically connected to the post-injection controller 13. The post injection controller 13 will be described later.
El sistema 12 de aire acondicionado puede emitir una señal de modo de enfriamiento al controlador 13 de post inyección que indica un modo de enfriamiento o puede emitir una señal de modo de no enfriamiento que indica un modo de no enfriamiento. La máquina 32 de refrigeración por absorción está conectada térmicamente a la línea 8 de escape, en particular al primer intercambiador 26 de calor dispuesto en la línea 8 de escape, y al segundo intercambiador 34 de calor adaptado para enfriar, por ejemplo, el aire dentro del vehículo 2 de transporte. La máquina 32 de refrigeración por absorción está adaptada para utilizar el calor de los gases de escape calientes para enfriar el aire dentro del vehículo 2 de transporte.The air conditioning system 12 may output a cooling mode signal to the post injection controller 13 indicating a cooling mode or it may output a non-cooling mode signal indicating a non-cooling mode. The absorption cooling machine 32 is thermally connected to the exhaust line 8, in particular to the first heat exchanger 26 arranged in the exhaust line 8, and to the second heat exchanger 34 adapted to cool, for example, the air inside of the transport vehicle 2. The absorption refrigeration machine 32 is adapted to use the heat from the hot exhaust gases to cool the air within the transport vehicle 2.
En particular, la máquina 32 de refrigeración por absorción está conectada térmicamente a la entrada 28 y a la salida 30 del primer intercambiador 26 de calor para extraer calor del primer intercambiador 26 de calor.In particular, the absorption cooling machine 32 is thermally connected to the inlet 28 and the outlet 30 of the first heat exchanger 26 to extract heat from the first heat exchanger 26.
La máquina 32 de refrigeración por absorción está conectada térmicamente al segundo intercambiador 34 de calor para extraer calor del segundo intercambiador 34 de calor.The absorption refrigeration machine 32 is thermally connected to the second heat exchanger 34 to extract heat from the second heat exchanger 34.
El segundo intercambiador 34 de calor está adaptado para recibir una corriente de aire del sistema de ventilación de un habitáculo para pasajeros. La corriente de aire es preferiblemente una corriente de aire caliente que se enfría a través del segundo intercambiador 34 de calor. Esta corriente de aire enfriada está adaptada para enfriar un habitáculo para pasajeros del vehículo 2 de transporte.The second heat exchanger 34 is adapted to receive an air stream from the ventilation system of a passenger compartment. The air stream is preferably a hot air stream that is cooled through the second heat exchanger 34. This cooled air stream is adapted to cool a passenger compartment of the transport vehicle 2.
La máquina 32 de refrigeración por absorción se instala, por ejemplo, en el techo del vehículo 2 de transporte o debajo de la carrocería del vehículo. Esto permite reducir el espacio ocupado dentro del vehículo 2 de transporte. El controlador 13 de post-inyección está conectado eléctricamente al dispositivo 10 de medición de calor para recibir una señal de calor. La señal de calor indica la temperatura de los gases de escape calientes.The absorption cooling machine 32 is installed, for example, on the roof of the transport vehicle 2 or under the vehicle body. This makes it possible to reduce the space occupied within the transport vehicle 2. Post-injection controller 13 is electrically connected to heat measurement device 10 to receive a heat signal. The heat signal indicates the temperature of the hot exhaust gases.
Ventajosamente, el controlador 13 de post-inyección está conectado eléctricamente al sistema 12 de aire acondicionado para recibir la señal de modo de enfriamiento que indica un modo de enfriamiento del sistema 12 de aire acondicionado.Advantageously, the post-injection controller 13 is electrically connected to the air conditioning system 12 to receive the cooling mode signal indicating a cooling mode of the air conditioning system 12.
El controlador 13 de post-inyección está adaptado para controlar el sistema 6 de inyección de combustible con el fin de inyectar combustible en el motor diésel 4.The post-injection controller 13 is adapted to control the fuel injection system 6 in order to inject fuel into the diesel engine 4.
El controlador 13 de post-inyección está adaptado para controlar una post-inyección de combustible en el motor diésel 4.The post-injection controller 13 is adapted to control a post-injection of fuel in the diesel engine 4.
El controlador 13 de post-inyección está adaptado para evaluar la señal de calor y, ventajosamente, la señal de modo de enfriamiento, para controlar el sistema 6 de inyección de combustible.The post-injection controller 13 is adapted to evaluate the heat signal and, advantageously, the cooling mode signal, to control the fuel injection system 6.
El controlador 13 de post-inyección está adaptado para iniciar una post-inyección a través del sistema 6 de inyección de combustible si la señal de calor es menor que un umbral predeterminado y, ventajosamente, si la señal de modo de enfriamiento indica que el sistema 12 de aire acondicionado está en un modo de enfriamiento.The post-injection controller 13 is adapted to initiate a post-injection through the fuel injection system 6 if the heat signal is less than a predetermined threshold and, advantageously, if the cooling mode signal indicates that the system 12 air conditioning is in a cooling mode.
El umbral predeterminado indica una temperatura mínima de los gases de escape calientes para suministrar suficientemente calor a la máquina 32 de refrigeración por absorción a través del primer intercambiador 26 de calor. El umbral predeterminado está comprendido entre 120 °C y 280 °C, en particular, el umbral es de aproximadamente 252 °C.The predetermined threshold indicates a minimum temperature of the hot exhaust gases to supply sufficient heat to the absorption cooling machine 32 through the first heat exchanger 26. The predetermined threshold is between 120 ° C and 280 ° C, in particular, the threshold is approximately 252 ° C.
La post-inyección comprende al menos una primera post-inyección LI1 de combustible al final de la fase de combustión del motor diésel 4 (ver figura 2).The post-injection comprises at least a first post-injection LI1 of fuel at the end of the combustion phase of the diesel engine 4 (see figure 2).
La post-inyección de la primera post-inyección LI1 de combustible comienza al final de un primer intervalo TI1 de tiempo definido por un ángulo de barrido del cigüeñal del motor 4 de combustión interna comprendido entre 1° y 5° del ángulo de barrido del cigüeñal al final de la inyección MI de combustible principal. En otras palabras, el controlador 13 de post-inyección de combustible de motor está adaptado para controlar dicho sistema 6 de inyección de combustible para iniciar la post-inyección de la primera post-inyección LI1 de combustible al final de un primer intervalo TI1 de tiempo que está definido por un ángulo de cobertura o barrido del cigüeñal del motor 4 de combustión interna comprendido entre 1° y 5°.The post-injection of the first fuel post-injection LI1 begins at the end of a first interval TI1 of time defined by a sweep angle of the crankshaft of the internal combustion engine 4 comprised between 1 ° and 5 ° of the crankshaft sweep angle at the end of MI main fuel injection. In other words, the engine fuel post-injection controller 13 is adapted to control said fuel injection system 6 to start the post-injection of the first fuel post-injection LI1 at the end of a first time interval TI1. which is defined by an angle of coverage or sweep of the crankshaft of the internal combustion engine 4 comprised between 1 ° and 5 °.
El funcionamiento del sistema de aire acondicionado y el controlador 13 de post-inyección se describe a continuación. The operation of the air conditioning system and the post-injection controller 13 is described below.
El controlador 13 de post-inyección recibe una señal de calor del dispositivo 10 de medición de calor.Post-injection controller 13 receives a heat signal from heat measurement device 10.
A continuación, el controlador 13 de post-inyección analiza la señal de calor recibida y compara la señal de calor recibida con el umbral predeterminado.Next, the post-injection controller 13 analyzes the received heat signal and compares the received heat signal with the predetermined threshold.
Si la señal de calor recibida es menor que el umbral predeterminado y, ventajosamente, si, al mismo tiempo, el controlador 13 de post-inyección recibe una señal de modo de enfriamiento del sistema 12 de aire acondicionado, el controlador 13 de post-inyección post-inyecta la primera post-inyección LI1 en el motor diésel 4.If the received heat signal is less than the predetermined threshold and, advantageously, if, at the same time, the post-injection controller 13 receives a cooling mode signal from the air conditioning system 12, the post-injection controller 13 post-inject the first post-injection LI1 into the diesel engine 4.
La primera post-inyección LI1 se realiza para cada fase de combustión si la señal de calor recibida es menor que el umbral predeterminado y, ventajosamente, si, al mismo tiempo, el controlador 13 de post-inyección recibe una señal de modo de enfriamiento.The first post-injection LI1 is performed for each combustion phase if the received heat signal is less than the predetermined threshold and, advantageously, if, at the same time, the post-injection controller 13 receives a cooling mode signal.
La primera post-inyección LI1 se inicia al final del primer intervalo TI1 de tiempo después del final de la inyección principal MI. Gracias a la post-inyección de combustible de la invención, es posible utilizar una máquina de refrigeración por absorción para enfriar el interior de un vehículo ferroviario. Hasta ahora, los sistemas de aire acondicionado de trenes siempre han utilizado compresores de enfriamiento para garantizar el enfriamiento en todos los estados de funcionamiento del tren. Sin embargo, estos compresores consumen electricidad. Al reemplazar el compresor por un refrigerador por absorción, el calor residual del motor diésel, que se genera en cualquier caso, se utiliza para enfriar. Por lo tanto, ya no es necesario generar energía extra para el aire acondicionado. La solución de aire acondicionado de la invención reduce así el consumo de energía del vehículo ferroviario.The first post-injection LI1 starts at the end of the first time interval TI1 after the end of the main MI injection. Thanks to the post-fuel injection of the invention, it is possible to use an absorption cooling machine to cool the interior of a railway vehicle. Until now, train air conditioning systems have always used cooling compressors to ensure cooling in all train operating states. However, these compressors consume electricity. By replacing the compressor with an absorption cooler, the residual heat from the diesel engine, which is generated in any case, is used for cooling. Therefore, it is no longer necessary to generate extra power for the air conditioner. The air conditioning solution of the invention thus reduces the energy consumption of the railway vehicle.
En una realización alternativa, la post-inyección puede comprender dos post-inyecciones posteriores separadas, en donde la primera post-inyección LI1 y una post-inyección posterior LI2 están separadas temporalmente por un segundo intervalo TI2 de tiempo.In an alternative embodiment, the post-injection may comprise two separate subsequent post-injections, wherein the first post-injection LI1 and a subsequent post-injection LI2 are temporally separated by a second time interval TI2.
El segundo intervalo TI2 de tiempo está comprendido entre 90° y 180° de ángulo del cigüeñal. Es decir, el intervalo TI2 de tiempo entre dichas dos post-inyecciones posteriores LI1 y LI2, o entre los picos de estas post-inyecciones, es un período en el que el ángulo del cigüeñal del motor 4 de combustión interna cubre o barre un ángulo comprendido entre 90° y 180°.The second time interval TI2 is between 90 ° and 180 ° crank angle. That is, the time interval TI2 between said two subsequent post-injections LI1 and LI2, or between the peaks of these post-injections, is a period in which the crankshaft angle of the internal combustion engine 4 covers or sweeps an angle between 90 ° and 180 °.
Dos post-inyecciones posteriores separadas permiten aumentar la temperatura de los gases de escape más rápido que con una sola post-inyección. En una realización alternativa, el dispositivo 10 de medición de calor está dispuesto en el intercambiador 26 de calor.Two separate post-injection after-injections allow the exhaust gas temperature to be raised faster than with a single post-injection. In an alternative embodiment, the heat measurement device 10 is arranged in the heat exchanger 26.
Cabe señalar que la invención no se limita a las realizaciones anteriores. Más bien, una persona experta en la técnica entenderá que se pueden realizar muchos cambios y modificaciones dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas. It should be noted that the invention is not limited to the above embodiments. Rather, a person skilled in the art will understand that many changes and modifications can be made within the scope of the appended claims.
Claims (10)
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