BR102015011969A2 - sistema e método para controlar um sistema de admissão de ar de um veículo de trabalho - Google Patents

Abstract

sistema e método para controlar um sistema de admissão de ar de um veículo de trabalho. trata-se, em um aspecto, de um sistema para controlar um sistema de admissão de ar de um veículo de trabalho pode incluir, em geral, um conjunto de filtro que tem um pré-limpador configurado para separar particulados do ar recebido pelo conjunto de filtro. o pré-limpador pode definir uma saída de pré-limpador. o sistema também pode incluir um aspirador elétrico em comunicação fluida com a saída de pré-limpador. o aspirador elétrico pode incluir um motor configurado para girar um ventilador de modo a criar um vácuo para expulsar os particulados separados do ar dentro do pré-limpador. além disso, o sistema pode incluir um controlador acoplado de modo comunicativo ao aspirador elétrico. o controlador pode ser configurado para variar uma velocidade rotacional do motor com base em mudanças em um parâmetro com base em carga do veículo de trabalho.

Description

“SISTEMA E MÉTODO PARA CONTROLAR UM SISTEMA DE ADMISSÃO DE AR DE UM VEÍCULO DE TRABALHO” Campo da Invenção [001] A presente matéria refere-se em geral a veículos de trabalho e, mais particularmente, a um sistema e método para controlar um aspirador elétrico de um sistema de admissão de ar de um veículo de trabalho.

Antecedentes da Invenção [002] Os veículos de trabalho tipicamente incluem mecanismos motores de combustão interna que exigem ar limpo para uso dentro do processo de combustão. Visto que muitos veículos de trabalho, tais como tratores e outros veículos agrícolas, operam em campos e outros ambientes de colheita nos quais o ar ambiente contém grandes quantidades de poeira, material vegetal e outros particulados, um sistema de admissão de ar que tem um conjunto de filtro eficaz é necessário. Por exemplo, os conjuntos de filtro convencionais de veículos de trabalho tipicamente incluem um pré-limpador de vórtice ou ciclone configurado para separar grandes particulados do ar de admissão e um filtro de ar poroso a jusante do pré-limpador para fornecer o estágio final de filtragem antes de entregar o ar para o mecanismo motor. [003] Para evitar que o filtro de ar entupa, os grandes particulados separados do ar de admissão pelo pré-limpador devem ser removidos do conjunto de filtro. Tipicamente, tais particulados são removidos do conjunto de filtro através de um duto de saída com o uso de um vácuo gerado pelo fluxo de escape a partir do mecanismo motor. Entretanto, o vácuo gerado pelo fluxo de escape é frequentemente insuficiente para satisfazer as exigências de desempenho do conjunto de filtro, fazendo, desse modo, com que o filtro de ar fique obstruído dentro de um curto período de tempo. [004] A fim de tratar essa questão, o uso de um aspirador elétrico foi proposto como um meio para gerar um vácuo mais forte para permitir a remoção eficaz dos particulados a partir do pré-limpador. Por exemplo, o pedido internacional n° PCT/US13/58367 (Chlystek et al.), depositado em 6 de setembro de 2013 e intitulado “Ar Intake System for a Work Vehicle”, revela um soprador elétrico para aspirar o pré-limpador, a revelação do qual está incorporada a título de referência ao presente documento em sua totalidade para todos os propósitos. Especificamente, o soprador elétrico e o sistema relacionado de Chlystek et al. fornecem um meio para remover, de maneira eficaz, os particulados do pré-limpador, diminuindo ao mesmo tempo o risco de dano ao motor do soprador elétrico. [005] Entretanto, embora tal sistema certamente forneça inúmeras vantagens, existe ainda uma necessidade de aprimoramentos e aperfeiçoamentos de sistemas de admissão de ar eletricamente aspirados. Por exemplo, as metodologias de controle atuais exigem que o motor associado ao aspirador elétrico funcione a uma velocidade constante que é selecionada para acomodar as condições mais extremas. Como resultado, uma quantidade significativa de energia é desperdiçada forçando-se o alternador a produzir continuamente a potência necessária para que o aspirador funcione na velocidade fixada. Ademais, executando-se o aspirador elétrico na mesma velocidade para todas as condições de operação, o aspirador normalmente fornece mais aspiração do que é necessário, que pode levar a mais restrição de fluxo dentro do sistema e pode fazer com que o(s) sensor/sensores de restrição dentro do sistema seja(m) prematuramente ativado(s). [006] Assim, um sistema e método aperfeiçoados para controlar um aspirador elétrico usado dentro de um sistema de admissão de ar de um veículo de trabalho seriam bem-vindos na tecnologia.

Descrição da Invenção [007] Os aspectos e vantagens da invenção serão estabelecidos em parte na descrição a seguir, ou podem ser óbvios a partir da descrição, ou podem ser aprendidos através de prática da invenção. [008] Em um aspecto, a presente matéria se refere a um sistema para controlar um sistema de admissão de ar de um veículo de trabalho. O sistema pode incluir, em geral, um conjunto de filtro que tem um pré-limpador configurado para separar particulados do ar recebido pelo conjunto de filtro. O pré-limpador pode definir uma saída de pré-limpador. O sistema também pode incluir um aspirador elétrico em comunicação fluida com a saída de pré- limpador. O aspirador elétrico pode incluir um motor configurado para girar um ventilador de modo a criar um vácuo para expulsar os particulados separados do ar dentro do pré-limpador. Além disso, o sistema pode incluir um controlador acoplado de modo comunicativo ao aspirador elétrico. O controlador pode ser configurado para variar uma velocidade rotacional do motor com base em mudanças em um parâmetro com base em carga do veículo de trabalho. [009] Em outro aspecto, a presente matéria se refere a um sistema para controlar um sistema de admissão de ar de um veículo de trabalho. O sistema pode incluir, em geral, um conjunto de filtro que tem um pré-limpador configurado para separar particulados do ar recebido pelo conjunto de filtro. O pré-limpador pode definir uma saída de pré-limpador. O sistema também pode incluir um aspirador elétrico em comunicação fluida com a saída de pré-limpador. O aspirador elétrico pode incluir um motor configurado para girar um ventilador de modo a criar um vácuo para expulsar os particulados separados do ar dentro do pré-limpador. Além disso, o sistema pode incluir um controlador acoplado de modo comunicativo ao aspirador elétrico. O controlador pode ser configurado para determinar um fluxo de admissão de ar para o interior de um mecanismo motor do veículo de trabalho e variar uma velocidade rotacional do motor com base em mudanças no fluxo de admissão de ar. Especificamente, a velocidade rotacional do motor pode ser variada de modo que uma porcentagem predeterminada do fluxo de admissão de ar seja expulsa do pré-limpador. [010] Em um aspecto adicional, a presente matéria se refere a um método para controlar um sistema de admissão de ar de um veículo de trabalho. O método pode incluir, em geral, aplicar um vácuo através de um aspirador elétrico a uma saída de pré-limpador de um pré-limpador do sistema de admissão de ar para expulsar os particulados separados do ar dentro do pré-limpador, monitorar um parâmetro com base em carga do veículo de trabalho e variar uma velocidade rotacional de um motor do aspirador elétrico com base em mudanças no parâmetro com base em carga. [011] Esses e outros recursos, aspectos e vantagens da presente invenção se tornarão mais bem entendidos com referência à descrição a seguir e reivindicações anexas. Os desenhos anexos, que estão incorporados e constituem uma parte deste relatório descritivo, ilustram realizações da invenção e, junto com a descrição, servem para explicar os princípios da invenção.

Breve Descrição dos Desenhos [012] Uma revelação completa e capacitada da presente invenção, incluindo o melhor modo da mesma, direcionada a uma pessoa versada na técnica, é estabelecida no relatório descritivo, que faz referência às Figuras anexas, nas quais: A Figura 1 ilustra uma vista lateral de uma realização de um veículo de trabalho; A Figura 2 ilustra uma vista esquemática simplificada de uma realização de um sistema de admissão de ar adequado para uso dentro do veículo de trabalho mostrado na Figura 1; A Figura 3 ilustra uma vista em corte transversal de uma realização de um aspirador elétrico adequado para uso com o sistema de admissão de ar mostrado na Figura 2; A Figura 4 ilustra outra vista em corte transversal do aspirador elétrico mostrado na Figura 3 obtida ao longo da linha 4-4; A Figura 5 ilustra um diagrama esquemático de uma realização de um sistema para controlar um aspirador elétrico de um sistema de admissão de ar de acordo com aspectos da presente matéria; A Figura 6 ilustra uma vista gráfica de uma relação exemplificativa entre a carga de mecanismo motor de um veículo de trabalho (eixo geométrico x) e o fluxo de admissão de ar em um mecanismo motor do veículo (eixo geométrico y) como uma função de velocidade de mecanismo motor (em RPM); e A Figura 7 ilustra uma vista gráfica de uma relação exemplificativa entre o fluxo de admissão de ar em um mecanismo motor de um veículo de trabalho (eixo geométrico x), a velocidade rotacional exigida de um motor de um aspirador elétrico (eixo geométrico y no lado esquerdo) e a restrição de fluxo em uma porta de saída de um pré-limpador de um sistema de admissão de ar associado (eixo geométrico y no lado direito).

Descrição de Realizações da Invenção [013] A referência será feita agora em detalhes às realizações da invenção, um ou mais exemplos das quais são ilustrados nos desenhos. Cada exemplo é fornecido por meio de explicação da invenção, e não limitação da invenção. Na verdade, será evidente àqueles versados na técnica que várias modificações e variações podem ser feitas na presente invenção sem se afastar do escopo ou do espírito da invenção. Por exemplo, recursos ilustrados ou descritos como parte de uma realização podem ser usados com outra realização para proporcionar uma realização ainda adicional. Desse modo, é pretendido que a presente invenção abranja tais modificações e variações desde que estejam dentro do escopo das reivindicações anexas e dos equivalentes das mesmas. [014] Em geral, a presente matéria refere-se a um sistema e método para controlar um sistema de admissão de ar de um veículo de trabalho. Especificamente, em diversas realizações, o sistema de admissão de ar pode incluir um conjunto de filtro que tem um pré-limpador configurado para separar particulados do ar que flui para o sistema e um filtro de ar disposto a jusante do pré-limpador. Além disso, o sistema de admissão de ar pode incluir um aspirador elétrico configurado para aspirar o pré-limpador criando-se um vácuo que suga os particulados para fora do pré-limpador. Conforme será descrito abaixo, em diversas realizações, a velocidade rotacional a qual um motor do aspirador elétrico é girado pode ser variada com base em um parâmetro baseado em carga do veículo de trabalho. Por exemplo, em uma realização, o parâmetro com base em carga pode corresponder a um fluxo de ar de admissão do mecanismo motor do veículo de trabalho. [015] Referindo-se agora aos desenhos, a Figura 1 ilustra uma vista lateral de uma realização de um veículo de trabalho 10. Conforme mostrado, o veículo de trabalho 10 é configurado como um trator agrícola.

Entretanto, em outras realizações, o veículo de trabalho 10 pode ser configurado como qualquer outro veículo de trabalho adequado conhecido na técnica, tais como vários outros veículos agrícolas, veículos de terraplanagem, veículos de pista, carregadores e/ou similares. [016] Conforme mostrado na Figura 1, o veículo de trabalho 10 inclui um par de rodas frontais 12, um par ou rodas traseiras 14 e um chassi 16 acoplado a e sustentado pelas rodas 12, 14. Uma cabina de operador 18 pode ser sustentada por uma porção do chassi 16 e pode alojar vários dispositivos de controle 20 (por exemplo, alavancas, pedais, painéis de controle e/ou similares) para permitir que um operador controle a operação do veículo de trabalho 10. Adicionalmente, o veículo de trabalho 10 pode incluir um mecanismo motor 22 e uma transmissão 24 montada no chassi 16. A transmissão 24 pode ser acoplada de modo operável ao mecanismo motor 22 e pode fornecer relações de engrenagem ajustadas de modo variável para transferir potência de mecanismo motor para as rodas 14 através de um diferencial 26. O mecanismo motor 22, transmissão 24, e diferencial 26 podem definir de modo coletivo um trem de acionamento 28 do veículo de trabalho 10. [017] Referindo-se agora à Figura 2, uma vista esquemática de uma realização de um sistema de admissão de ar 30 adequado para uso com o veículo de trabalho 10 mostrado na Figura 1 é ilustrado de acordo com aspectos da presente matéria. Conforme mostrado na Figura 2, o sistema de admissão de ar 30 pode incluir, em geral, um conjunto de filtro 32 configurado para receber ar sujo de um duto de admissão 34 e limpar/filtrar tal ar para entrega subsequente para o mecanismo motor 22. Em geral, o conjunto de filtro 32 pode incluir um pré-íimpador 36 e um filtro de ar 38 disposto a jusante do pré-limpador 36. Além disso, o conjunto de filtro 32 pode incluir um alojamento de pré-limpador 40 configurado para encaixar o pré-limpador 36 e um alojamento de filtro 42 configurado para encaixar o filtro de ar 38. Deve-se verificar que o alojamento de pré-limpador 40 e o alojamento de filtro podem 42 ser formados integralmente um com o outro (por exemplo, formando-se os dois alojamentos 40, 42 como um alojamento contínuo único) ou o alojamento de pré-limpador 40 e o alojamento de filtro 42 podem compreender componentes separados configurados para serem acoplados separadamente um do outro. [018] Conforme é geralmente entendido, o pré-limpador 36 pode ser configurado para remover porções da poeira, sujeira, detritos, matéria vegetal e outros particulados contidos no ar que flui para o conjunto de filtro 32 através do duto de admissão 34. Especificamente, em diversas realizações, o pré-limpador 36 pode incluir uma pluralidade de tubos (por exemplo, tubos de turbo), separadores de sujeira e/ou quaisquer outros elementos de pré- limpador adequados 44 configurados para separar particulados do ar através de força centrípeta. Por exemplo, os elementos de pré-limpador 44 podem ser configurados para conferir um vórtice ou movimento giratório ao fluxo de ar que entra no conjunto de filtro 32, Como resultado, grandes particulados contidos no ar podem ser forçados de modo radial e para fora ao longo da parede interna do alojamento de pré-limpador 40 pela força centrípeta do movimento de vórtice/giratório. Esses particulados grandes podem, então, ser expelidos do conjunto de filtro 32 através de uma porta de saída ou expulsão 46 definida no alojamento de pré-limpador 40 (doravante denominado a “saída de pré- limpador 46”). [019] Adicionalmente, o filtro de ar 38 pode ser, em geral, configurado para receber o ar limpo que flui do pré-limpador 36 e filtrar tal ar para fornecer um estágio final de filtragem antes da entrega do ar no mecanismo motor 22. Desse modo, conforme mostrado na Figura 2, o filtro de ar 38 pode incluir, em geral, um ou mais elementos de filtro 48 configurados para capturar ou coletar os particulados remanescentes contidos no ar limpo.

Por exemplo, em diversas realizações, o(s) elemento(s) de filtro 48 pode(m) ser feito(s) a partir de um material fibroso, poroso ou malha que permite que o ar passe através do mesmo enquanto captura/coleta quaisquer particulados. O ar limpo/filtrado pode, então, ser direcionado através de um conduto adequado 50 para o mecanismo motor 22, onde o ar pode ser misturado com combustível e inflamado. [020] Referindo-se ainda à Figura 2, o sistema de admissão de ar revelado 30 também pode incluir um conduto 52 que tem uma extremidade a montante 53 em comunicação fluida com a saída de pré-limpador 46 e uma extremidade a jusante 55 em comunicação fluida com um aspirador elétrico 54 configurado para aspirar o pré-limpador 36. Especificamente, conforme será descrito em maiores detalhes abaixo, o aspirador 54 pode ser configurado para gerar um vácuo que aspira os particulados que fluem ao longo da parede interna do alojamento de pré-limpador 40 para fora da saída de pré-limpador 46 e através do conduto 52. Os particulados podem, então, ser expelidos do aspirador 54 de volta para o ambiente. [021] Deve-se verificar que o conduto 52 pode ser, em geral, qualquer membro alongado adequado configurado para o fluxo de ar e/ou fluido através do mesmo. Por exemplo, o conduto 52 pode compreender um tubo, mangueira, cano, duto e/ou qualquer outro membro similar a conduto que define uma passagem para o fluxo de ar/fluido. [022] Referindo-se agora às Figuras 3 e 4, uma realização específica do aspirador elétrico descrito acima é ilustrada de acordo com aspectos da presente matéria. Especificamente, a Figura 3 ilustra uma vista em corte transversal do aspirador 54 mostrado na Figura 2, que ilustra, particularmente uma vista em corte transversal em uma direção de largura do aspirador 54. Adicionalmente, a Figura 4 ilustra outra vista em corte transversal do aspirador 54 mostrado na Figura 2, que ilustra particularmente uma vista em corte transversal obtida ao longo da linha 4-4 mostrada na Figura 3. [023] Conforme mostrado nas Figuras 3 e 4, o aspirador revelado 54 pode, em diversas realizações, ser configurado como um soprador elétrico e, desse modo, pode incluir, em geral, um motor elétrico 70 configurado para acionar, de modo rotacional um ventilador 72 de modo que uma pressão negativa ou vácuo seja gerado dentro do aspirador 54 e o conduto 52 que tem a capacidade de aspirar o pré-limpador 36. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 3, o ventilador 72 pode ser montado em um eixo de saída 74 do motor 70 de modo que a rotação do eixo de saída 74 acione, de modo rotacional, o ventilador 72 ao redor de um eixo geométrico rotacional 76 do motor 70. Conforme será descrito em maiores detalhes abaixo, deve-se verificar que o motor 70 pode ser configurado para girar o ventilador 72 em uma velocidade variável, por exemplo, dependendo do parâmetro com base em carga n do veículo de trabalho 10. [024] Deve-se verificar também que o ventilador 72 pode ter, em geral, qualquer configuração adequada que permita que o mesmo funcione conforme descrito no presente documento. Por exemplo, conforme mostrado nas Figuras 3 e 4, em uma realização, o ventilador pode ser configurado como um soprador ou ventilador centrifugo (também denominado um ventilador de gaiola) e pode incluir uma pluralidade de pás 73 (por exemplo, pás radiais retas, pás curvadas para frente ou pás curvadas para trás) montadas em uma base ou cubo adequado 75. [025] Adicionalmente, o aspirador 54 também pode incluir um alojamento 80 configurado para encaixar e/ou sustentar o motor 70 e o ventilador 72. Por exemplo, conforme mostrado na realização ilustrada, o alojamento 80 pode ser em formato geralmente cilíndrico e pode incluir uma primeira parede de extremidade 81, uma segunda parede de extremidade 82 e uma parede lateral circunferencial 83 que se estendem entre a primeira e a segunda paredes de extremidade 81, 82. As paredes de extremidade 81, 82 e a parede lateral 83 podem definir, em geral, um volume cilíndrico envolvido 84 (doravante denominado o “compartimento de ventilador 84”) dentro do qual o ventilador 72 pode ser disposto de modo rotacionai. Em tal realização, o motor 70 pode ser acoplado ao alojamento 80 (por exemplo, com o uso de fixadores mecânicos adequados, tais como porcas, parafusos, cantoneiras e/ou similares) de um modo que permita que o motor 70 acione de modo rotacionai o ventilador 72 dentro do compartimento de ventilador 84. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 3, uma abertura 85 pode ser definida na primeira parede de extremidade 81 de modo que, quando o motor 70 é acoplado ao alojamento 80, o eixo de saída 74 possa se estender através da abertura 85 a fim de acionar, de modo rotacionai, o ventilador 72. [026] Ademais, o aspirador 54 pode incluir uma entrada de aspirador 86 e uma saída de aspirador 87 definida pelo alojamento 80. Em geral, a entrada de aspirador 86 pode ser configurada para estar em comunicação fluida com o conduto 52 de modo que os particulados que fluem através do conduto 52 possam ser direcionados para o compartimento de ventilador 84 através da entrada de aspirador 86. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 3, o alojamento 80 pode ser configurado de modo que a entrada de aspirador 86 seja definida pela segunda parede de extremidade 82 do alojamento 80. Em tal realização, a entrada de aspirador 86 pode, por exemplo, ser posicionada ao longo da segunda parede de extremidade 82 de modo que uma linha central de entrada 88 da entrada de aspirador 86 seja, em geral, alinhada com e/ou se estenda de modo paralelo ao eixo geométrico rotacional 76 do motor/ventilador 70, 72. Como tal, o fluxo de particulados através da entrada de aspirador 86 e para o compartimento de ventilador 84 pode ser direcionado ao longo de uma trajetória de fluxo que é geralmente paralela ao eixo geométrico rotacional 76. Entretanto, em outras realizações, a entrada de aspirador 86 pode ser definida em qualquer outra localização adequada no alojamento 80 e a linha central de entrada 88 pode ter qualquer outra orientação adequada em relação ao eixo geométrico rotacional 76. [027] De maneira similar, a saída de aspirador 87 pode, em geral, corresponder a uma abertura definida pelo alojamento através da qual os particulados que fluem para o compartimento de ventilador 84 são expelidos do aspirador 54. Em diversas realizações, o alojamento 80 pode ser configurado de modo que a saída de aspirador 87 forme uma extensão para fora da parede lateral cilíndrica 83. Por exemplo, conforme mostrado na realização ilustrada, a saída de aspirador 87 pode ser configurada para estender para fora da parede lateral 83 de modo que uma linha centrai de saída 89 da saída de aspirador 87 se estenda, em geral, de modo perpendicular ao eixo geométrico rotacional 76 do motor/ventilador 70, 72 (e, opcionalmente, a linha central de entrada 88) e, em geral, paralela a uma linha tangente 90 definida pela superfície externa da parede lateral 83. Adicionalmente, conforme mostrado na Figura 4, a linha central de saída 89 também pode ser deslocada de modo radial a partir do eixo geométrico rotacional 76 (e, opcionalmente, a linha central de entrada 86).

Como tal, o fluxo de particulados que entra no aspirador 54 ao longo da linha central de entrada 86 pode ser redirecionado dentro do compartimento de ventilador 84 antes de ser expelido pela saída de aspirador 87. Entretanto, deve-se verificar que, em realizações alternativas, a saída de aspirador 87 pode ser definida de modo a ter qualquer outra orientação adequada que permita que os particulados sejam expelidos a partir da mesma. [028] Adicionalmente, em diversas realizações, a saída de aspirador 87 pode ser configurada para ser posicionada ao longo de uma porção de fundo do alojamento 80. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 4, a saída de aspirador 87 pode se estender a partir de uma metade de fundo da parede lateral 83 (por exemplo estendendo-se paralelamente à linha tangente 90 definida bem no fundo do alojamento 80). Como tal, além de os particulados serem carregados de modo descendente pelo ar que flui entre a entrada de aspirador 86 e a saída de aspirador 87, a gravidade pode puxar os particulados de modo descendente dentro do compartimento de ventilador 84, auxiliando, desse modo, em orientar os particulados em direção à saída de aspirador 87. [029] Deve-se verificar que, montando-se o motor 70 no exterior do alojamento 80 e posicionando-se a saída de aspirador 87 conforme descrito no presente documento, a vida de componente do motor 70 pode ser aprimorada de modo significativo. Especificamente, conforme mostrado na Figura 3, a primeira parede de extremidade 81 do alojamento 80 pode servir, em geral, para proteger o motor dos particulados que fluem para o compartimento de ventilador 84. Ademais, devido ao posicionamento relativo da entrada de aspirador 86 e saída 88, os particulados que entram no compartimento de ventilador 84 podem ser redirecionados para longe do eixo geométrico rotacional 76 do motor/ventilador 70, 72 em direção à saída de aspirador 87. Como tal, qualquer dano que possa ter ocorrido de outro modo devido à sujeira, poeira e/ou outros particulados que fluem entre o eixo de saída 74 e a primeira parede de extremidade 81 e para o motor 70 pode ser evitado. [030] Referindo-se agora à Figura 5, uma realização de um sistema de controle 100 para controlar um aspirador elétrico de um sistema de admissão de ar é ilustrado de acordo com aspectos da presente matéria. Em geral, o sistema de controle 100 será descrito no presente documento com referência ao sistema de admissão de ar 30 e o aspirador elétrico 54 descrito acima com referência às Figuras 2 a 4. Entretanto, deve-se verificar que o sistema de controle revelado 100 pode ser, em geral, utilizado com qualquer outro sistema de admissão de ar adequado e/ou qualquer outro aspirador elétrico adequado. [031] Conforme mostrado na Figura 5, o sistema de controle 100 pode incluir, em geral, um controlador 102 acoplado de modo comunicativo ao aspirador elétrico 54 de modo a permitir que o controlador 102 controle eletronicamente a operação do aspirador 54. Especificamente, em diversas realizações, o controlador 102 pode ser configurado para controlar a velocidade rotacional do motor 70 com base em um ou mais parâmetros relacionados à carga do veículo de trabalho 10. Por exemplo, conforme será descrito abaixo, em uma realização, a velocidade rotacional do motor 70 pode ser reduzida em cargas de mecanismo motor inferiores e aumentada em cargas de mecanismo motor superiores. Como tal, o aspirador elétrico 54 pode exigir que menos energia seja operada em cargas reduzidas, economizando, desse modo eficiência de combustível. Além disso, tais velocidades reduzidas podem resultar em restrição de admissão inferior dentro do sistema nas cargas de mecanismo motor reduzidas. [032] Em geral, o controlador 102 pode compreender qualquer dispositivo com base em processador adequado conhecido na técnica, tal como um dispositivo de computação ou qualquer combinação adequada de dispositivos de computação. Desse modo, em diversas realizações, o controlador 102 pode incluir um ou mais processador(es) 104 e dispositivo(s) de memória associado(s) 106 configurado(s) para realizar uma variedade de funções implantadas por computador. Conforme usado no presente documento, o termo “processador” se refere não só a circuitos integrados denominados na técnica como sendo incluídos em um computador, mas se refere também a um controlador, um microcontrolador, um microcomputador, um controlador lógico programável (PLC), um circuito integrado de aplicação específica e outros circuitos programáveis. Adicionalmente, o(s) dispositivo(s) de memória 106 do controlador 102 pode(m) compreender, em geral, elemento(s) de memória que inclui/incíuem, mas sem limitação, meio legível por computador (por exemplo, memória de acesso aleatório (RAM)), meio não volátil legível por computador (por exemplo, uma memória flash), um disquete, uma memória apenas de leitura de disco compacto (CD-ROM), um disco magneto-óptico (MOD), um disco versátil digital (DVD) e/ou outros elementos de memória adequados. Tal(is) dispositivo(s) de memória 106 pode(m) ser, em geral, configurado(s) para armazenar instruções legíveis em computador adequadas que, quando implantadas pelo(s) processador(es) 104, configuram o controlador 102 para realizar várias funções implantadas por computador, tal como o(s) método(s) implantado(s) por computador descrito(s) no presente documento. Além disso, o controlador 102 também pode incluir vários outros componentes adequados, tais como um módulo ou circuito de comunicações, um ou mais canais de entrada/saída, um barramento de controle/dados e/ou similares. [033] Em diversas realizações, o parâmetro com base em carga usado para variar a velocidade rotacional do aspirador motor 70 pode corresponder a um fluxo de admissão de ar para o mecanismo motor 22.

Especificamente, conforme a carga de mecanismo motor aumenta, o fluxo de ar exigido para o mecanismo motor 22 também deve ser aumentado. Por exemplo, a Figura 6 ilustra uma relação exemplificativa entre a carga de mecanismo motor e o fluxo de admissão de ar correspondente como uma função de velocidade de mecanismo motor {em RPM). Conforme mostrado na Figura 6, à medida que a carga de mecanismo motor aumenta entre carga zero e uma carga completa ou 100% em cada velocidade de mecanismo motor, o fluxo de ar para o mecanismo motor 22 deve ser aumentado de modo correspondente. [034] Em uma realização, para monitorar o fluxo de ar no mecanismo motor 22, o controlador 102 pode ser acoplado, de modo comunicativo, a um ou mais sensor/sensores de fluxo 108 (por exemplo, um ou mais sensores de fluxo de massa). Por exemplo, conforme mostrado na Figura 2, um sensor/sensores de fluxo 108 pode(m) ser montado(s) em e/ou dentro do conduto 50 que se estende entre o conjunto de filtro 32 e o mecanismo motor 22 de modo a estar em comunicação fluida com o ar de admissão limpo que flui para o mecanismo motor 22. Aíternativamente, o(s) sensor/sensores de fluxo 108 pode(m) ser posicionado(s) em qualquer outra localização adequada e/ou associado a qualquer outro componente de veículo adequado que permite que o fluxo de admissão de ar seja monitorado. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 2, um sensor/sensores de fluxo 108 (mostrado em linhas pontilhadas) pode(m) ser posicionado(s) em uma localização dentro do mecanismo motor 22 a fim de monitorar o fluxo de admissão de ar. [035] Conforme uma alternativa para captar diretamente o fluxo de admissão de ar, o controlador 102 pode ser configurado para utilizar os cálculos de fluxo de admissão de ar associados ao controle de mecanismo motor como a base para estimar ou determinar a quantidade de ar que flui para o mecanismo motor 22. Por exemplo, o controlador 102 ou um controlador separado acoplado de modo comunicativo ao controlador 102 (por exemplo, um controlador de mecanismo motor) pode ser configurado para calcular o fluxo de admissão exigido para o mecanismo motor 22 com base em inúmeros fatores, tais como a velocidade de mecanismo motor comandada, a carga de mecanismo motor, etc. Em tal realização, o fluxo de admissão calculado pode, então, ser utilizado pelo controlador 102 como a entrada associada para variar a velocidade de operação do motor de aspirador 70. Deve-se verificar que a(s) relação/relações matemática(s) para calcular a admissão de fluxo exigido para o mecanismo motor 22 é bem conhecida na técnica e, desse modo, não será descrita em quaisquer detalhes no presente documento. [036] Monitorando-se o fluxo de admissão de ar, o controlador 102 pode, em contrapartida, ser configurado para variar a velocidade rotacional do motor de aspirador 70 de um modo que forneça aspiração eficiente e eficaz do pré-limpador 36 em todas as cargas de mecanismo motor enquanto permite exigências de energia reduzidas em cargas de mecanismo motor inferiores.

Especificamente, os inventores da presente matéria constataram que a aspiração mais eficaz de pré-limpador tipicamente ocorre quando uma determinada percentagem do fluxo de admissão de mecanismo motor é expulsa através da porta de pré-limpador 46 através do aspirador 54. Por exemplo, de acordo com diversas realizações, aspiração eficaz de pré-limpador ocorre quando cerca de 5% a cerca de 15% do fluxo de admissão de ar é expulso através da porta de saída 46, tal como de cerca de 7% a cerca de 13% do fluxo de admissão de ar ou cerca de 9% a cerca de 11% do fluxo de admissão de ar e/ou quaisquer outras subfaixas entre as mesmas. Desse modo, determinando-se a velocidade de motor exigida para expulsar tal percentagem do fluxo de admissão de ar para cada fluxo de admissão potencial para o mecanismo motor 22, o controlador 102 pode ter a capacidade de controlar a operação do aspirador 54 de modo a otimizar o desempenho de todo o sistema de admissão de ar 30. [037] Deve-se verificar que, exigindo-se que uma determinada percentagem do fluxo de admissão de ar seja expulsa, a quantidade de ar que deve ser sugada para fora do pré-limpador 36, bem como a quantidade de restrição de fluxo na porta de pré-limpador 46, irão, em geral, aumentar à medida que o fluxo de admissão de ar aumenta. Como resultado, com cargas de mecanismo motor aumentadas e, desse modo, fluxos de admissão de ar aumentados, a velocidade rotacional exigida do motor de aspirador 70 precisará ser aumentada de modo correspondente. Por exemplo, a Figura 7 ilustra um gráfico exemplificativo que mostra o fluxo de admissão de ar (ao longo do eixo geométrico x), a velocidade rotacional do aspirador motor 70 (ao longo do eixo geométrico vertical esquerdo) e a restrição de fluxo na porta de saída de pré-limpador 46 (ao longo do eixo geométrico vertical direito).

Conforme mostrado, à medida que o fluxo de admissão de ar é aumentado com cargas de mecanismo motor crescentes, a restrição de fluxo também aumenta. Assim, a velocidade rotacional do motor de aspirador 70 deve ser aumentada de modo correspondente para garantir que a percentagem de ar exigida seja expulsa do pré-limpador 36. [038] Deve-se verificar que a correlação entre o fluxo de admissão de ar e a velocidade rotacional exigida do motor de aspirador 70 mostrada na Figura 7 é somente ilustrada para fornecer um exemplo de tal relação. Aqueles versados na técnica devem entender prontamente que a correlação específica entre tais variáveis pode variar, em geral, dependendo da configuração específica do sistema de admissão de ar sendo usada. Deve-se verificar também que tal correlação pode ser, em geral, determinada com o uso de qualquer metodologia analítica adequada conhecida na técnica. Por exemplo, em uma realização, a correlação pode ser determinada experimentalmente, tal como monitorando-se a quantidade de ar expulso do pré-limpador 36 em velocidades de motor diferentes e em taxas de fluxo de ar diferentes através do sistema de admissão de ar específico sendo usado.

Alternativamente, a correlação pode ser determinada exibindo o sistema de admissão de ar com o uso de software de análise e/ou modelo adequado. [039] Adicionalmente, deve-se verificar que, uma vez que a correlação entre a velocidade rotacional do motor de aspirador 70 e o fluxo de admissão de ar seja determinada, tal correlação pode ser armazenada ou tornada accessível, de outra maneira, ao controlador 102 em qualquer formato adequado e/ou com o uso de qualquer meio adequado. Por exemplo, em uma realização, uma tabela de consulta ou dados pode ser armazenada dentro da memória de controlador 106 que correlaciona o fluxo de admissão de ar à velocidade de motor. Em tal realização, mediante captação e/ou cálculo do fluxo de admissão de ar, o controlador 102 pode se referir à tabela armazenada para determinar a velocidade a qual o motor de aspirador deve estar girando a fim de expulsar a percentagem de fluxo de ar exigida. [040] Ademais, deve-se verificar que, em diversas realizações, a capacidade e/ou especificações para o motor de aspirador 70 podem ser selecionadas de modo a garantir que o aspirador 54 tenha a capacidade de expulsar a porcentagem exigida do fluxo de admissão de ar nas cargas mecanismo motor com maior potencial (e, desse modo, os fluxos de admissão de ar com maior potencial). Por exemplo, o motor de aspirador 70 pode ser selecionado de modo que, na velocidade rotacional máxima do mesmo, o aspirador 54 tenha a capacidade de expulsar pelo menos a percentagem de fluxo de ar exigida quando o fluxo de admissão de ar para o mecanismo motor 22 é maximizado. [041] Além do fluxo de admissão de ar, ou como uma alternativa ao mesmo, quaisquer outros parâmetros adequados relacionados à carga podem ser usados como uma base para ajustar a velocidade rotacional do motor de aspirador 70. Por exemplo, a velocidade rotacional pode ser variada com base em um diferencial de pressão através do conjunto de filtro 32. Por exemplo, um sensor/sensores de pressão adequado(s) (não mostrado) pode(m) ser disposto(s) a montante e a jusante do conjunto de filtro 32 a fim de monitorar a pressão do fluxo de admissão de ar correspondente. Em tal realização, o controlador 102 pode ser configurado para receber as medições de pressão e, com base no diferencial de pressão através do conjunto de filtro 32, variar a velocidade do motor de aspirador 70. [042] Ademais, além do(s) parâmetro(s) reíacionado(s) à carga, ou como alternativa para o mesmo, a operação do aspirador 54 pode ser controlada como uma função de qualquer outro parâmetro adequado ou condição de operação do veículo de trabalho 10. Por exemplo, em diversas realizações, a operação do aspirador 54 pode ser controlada com base na quantidade de poeira e/ou outros particulados contidos dentro do ar que flui para o sistema de admissão de ar 30. Especificamente, em tal realização, um sensor/sensores de particulado adequado 110 pode(m) ser posicionado(s) a montante do conjunto de filtro 32 para monitorar a quantidade de particulados contidos dentro do fluxo de ar de admissão. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 2, um sensor/sensores de particulado 108 pode(m) ser posicionado(s) em ou adjacente à entrada do duto de admissão 34. Em tal realização, o(s) sensor/sensores de particulado 110 pode(m) ser acoplado(s) de modo comunicativo ao controlador 102 (por exemplo, conforme mostrado na Figura 5). Como tal, o controlador 102 pode ser configurado para controlar a operação do aspirador 54 com base nas medições de concentração de particulado fornecidas pelo(s) sensor/sensores de particulado 110. [043] Deve-se verificar que, em geral, o controlador 102 pode ser configurado para controlar a operação do aspirador 54 com base na quantidade de particulados contidos dentro do ar de admissão de acordo com qualquer metodologia de controle adequada. Por exemplo, em diversas realizações, as medições com base em particulado podem ser usadas em combinação com o controle de velocidade variável com base em carga descrito acima.

Especificamente, em tais realizações, o controlador 102 pode ser configurado para variar a velocidade rotacional do motor de aspirador 70 como uma função do parâmetro com base em carga contanto que o(s) sensor/sensores de particulado 110 detecte(m) qualquer quantidade de particulados no ar entrante.

Entretanto, no evento em que as medições de concentração de particulado fornecidas peío(s) sensor/sensores de particulado 110 indicam que nenhum particulado está contido no ar entrante, o controlador 102 pode ser configurado para desligar ou interromper o aspirador 54 até os particulados serem novamente detectados pelo(s) sensor/sensores de particulado 110. [044] Alternativamente, o controlador 102 pode ser configurado para controlar a operação do aspirador 54 com base unicamente na quantidade de particulados contidos no ar de admissão. Por exemplo, em uma realização particular, o controlador 102 pode ser configurado para variar a velocidade rotacional do motor de aspirador 70 como uma função da concentração de particulado, tal como aumentando-se a velocidade rotacional com aumentos na quantidade de particulados contidos dentro do ar entrante e/ou diminuindo-se a velocidade rotacional com diminuições na quantidade de particulados contidos dentro do ar entrante. [045] Deve-se verificar que o(s) sensor/sensores de particulado 110 pode(m) corresponder, em geral, a qualquer/quaisquer sensor/sensores adequado(s) conhecido(s) na técnica que permite(m) que os particulados sejam detectados dentro do ar que flui para e/ou através do sistema de admissão de ar 30. Por exemplo, em uma realização, o(s) sensor/sensores de particulado 110 pode(m) corresponder a uma ou mais sensores de luz posicionados dentro do duto de admissão 34, tal como dentro de um esnorquel (não mostrado) do duto de admissão 34. Em tal realização, o(s) sensor/sensores de particulado 110 pode(m) ser configurado(s) para detectar a presença de particulados no ar detectando-se luz refletida dos particulados conforme tais particulados fluem para e/ou através do duto de admissão 34. [046] Deve-se verificar também que, conforme indicado acima, a presente matéria também se refere a um método para controlar um aspirador elétrico de um sistema de admissão de ar. Por exemplo, em diversas realizações, o método pode incluir aplicar um vácuo através do aspirador elétrico 54 para uma saída de pré-limpador 46 para expulsar particulados separados do ar de admissão dentro do pré-limpador 36, monitorar um parâmetro com base em carga do veículo de trabalho 10 (por exemplo, o fluxo de ar de admissão) e variar uma velocidade rotacional do motor de aspirador 70 com base em mudanças no parâmetro com base em carga.

Esta descrição escrita usa exemplos para revelar a invenção, incluindo o melhor modo, e também possibilitar que qualquer pessoa versada na técnica pratique a invenção, incluindo fazer e usar qualquer dispositivo ou sistema e realizar qualquer método incorporado. O escopo patenteável da invenção é definido pelas reivindicações, e pode incluir outros exemplos que ocorrem àqueles versados na técnica. Tais outros exemplos são destinados a estar dentro do escopo das reivindicações se os mesmos incluírem elementos estruturais que não sejam diferentes da linguagem literal das reivindicações, ou se os mesmos incluírem elementos estruturais equivalentes com diferenças insubstanciais em relação à linguagem literal das reivindicações.

Claims (20)

1. SISTEMA PARA CONTROLAR UM SISTEMA DE ADMISSÃO DE AR DE UM VEÍCULO DE TRABALHO, sendo que o sistema é caracterizado pelo fato de que compreende: um conjunto de filtro que inclui um pré-limpador configurado para separar particulados do ar recebido pelo conjunto de filtro, sendo que o pré- limpador define uma saída de pré-limpador; um aspirador elétrico em comunicação fluida com a saída de pré- limpador, sendo que o aspirador elétrico inclui um motor configurado para girar um ventilador de modo a criar um vácuo para expulsar os particulados separados do ar dentro do pré-limpador; e um controlador acoplado de modo comunicativo ao aspirador elétrico, sendo que o controlador é configurado para variar uma velocidade rotacional do motor com base em mudanças em um parâmetro com base em carga do veículo de trabalho.

2. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o parâmetro com base em carga compreende um fluxo de admissão de ar em um mecanismo motor do veículo de trabalho.

3. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um sensor de fluxo acoplado de modo comunicativo ao controlador, sendo que o sensor de fluxo é configurado para monitorar o fluxo de admissão de ar no mecanismo motor.

4. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para estimar o fluxo de admissão de ar no mecanismo motor.

5. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para variar a velocidade rotacional do motor com base em mudanças no fluxo de admissão de ar de modo que uma porcentagem predeterminada do fluxo de admissão de ar é expulsa do pré-limpador.

6. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a porcentagem predeterminada varia de cerca de 5% a cerca de 15% do fluxo de admissão de ar no mecanismo motor.

7. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um sensor de particulado acoplado de modo comunicativo ao controlador, o sensor de particulado é configurado para detectar a presença de particulados contidos no ar recebido pelo conjunto de filtro.

8. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para interromper o aspirador elétrico quando o sensor de particulado detectar que nenhum particulado está contido no ar recebido pelo conjunto de filtro.

9. SISTEMA PARA CONTROLAR UM SISTEMA DE ADMISSÃO DE AR DE UM VEÍCULO DE TRABALHO, sendo que o sistema é caracterizado pelo fato de que compreende: um conjunto de filtro que inclui um pré-limpador configurado para separar particulados do ar recebido pelo conjunto de filtro, sendo que o pré- limpador define uma saída de pré-limpador; um aspirador elétrico em comunicação fluida com a saída de pré- limpador, sendo que o aspirador elétrico inclui um motor configurado para girar um ventilador de modo a criar um vácuo para expulsar os particulados separados do ar dentro do pré-limpador; e um controlador acoplado de modo comunicativo ao aspirador elétrico, sendo que o controlador é configurado para determinar um fluxo de admissão de ar em um mecanismo motor do veículo de trabalho, sendo que o controlador é configurado adicionalmente para variar uma velocidade rotacional do motor com base em mudanças no fluxo de admissão de ar, em que a velocidade rotacional do motor é variada de modo que uma porcentagem predeterminada do fluxo de admissão de ar é expulsa do pré-limpador.

10. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um sensor de fluxo acoplado de modo comunicativo ao controlador, o sensor de fluxo é configurado para monitorar o fluxo de admissão de ar no mecanismo motor.

11. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para estimar o fluxo de admissão de ar no mecanismo motor.

12. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a porcentagem predeterminada varia de cerca de 5% a cerca de 15% do fluxo de admissão de ar no mecanismo motor.

13. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um sensor de particulado acoplado de modo comunicativo ao controlador, o sensor de particulado é configurado para detectar a presença de particulados contidos no ar recebido pelo conjunto de filtro.

14. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para interromper o aspirador elétrico quando o sensor de particulado detectar que nenhum particulado está contido no ar recebido pelo conjunto de filtro.

15. MÉTODO PARA CONTROLAR UM SISTEMA DE ADMISSÃO DE AR DE UM VEÍCULO DE TRABALHO, caracterizado pelo fato de que o sistema de admissão de ar inclui um conjunto de filtro que tem um pré-limpador e um aspirador elétrico em comunicação fluida com o pré- limpador, sendo que o método compreende: aplicar um vácuo através do aspirador elétrico em uma saída de pré-limpador do pré-limpador para expulsar particulados separados do ar dentro do pré-limpador; monitorar um parâmetro com base em carga do veículo de trabalho; e variar uma velocidade rotacional de um motor do aspirador elétrico com base em mudanças no parâmetro com base em carga.

16. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que monitorar um parâmetro com base em carga do veículo de trabalho compreende monitorar um fluxo de admissão de ar em um mecanismo motor do veículo de trabalho.

17. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que variar uma velocidade rotacional de um motor do aspirador elétrico compreende variar a velocidade rotacional do motor com base em mudanças no fluxo de admissão de ar de modo que uma porcentagem predeterminada do fluxo de admissão de ar seja expulsa do pré-limpador.

18. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que porcentagem predeterminada varia de cerca de 5% a cerca de 15% do fluxo de admissão de ar no mecanismo motor.

19. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente monitorar a presença de particulados contidos no ar recebido pelo conjunto de filtro.

20. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente interromper o aspirador elétrico se nenhum particulado estiver contido com o ar recebido pelo conjunto de filtro.