BR102016012451B1

BR102016012451B1 - Sistema para resfriar ar de combustão e combustível excedente para um motor a diesel turboalimentado, veículo de trabalho, e método para resfriar o ar de combustão e o combustível para um motor a diesel

Info

Publication number: BR102016012451B1
Application number: BR102016012451-4A
Authority: BR
Inventors: Daniel Alan Morey
Original assignee: Cnh Industrial America Llc
Priority date: 2015-06-03
Filing date: 2016-05-31
Publication date: 2023-01-10
Also published as: US20160356249A1; US10047707B2; BR102016012451A2; CN206267950U; EP3101247B1; EP3101247A1

Abstract

SISTEMA E MÉTODO PARA RESFRIAR AR DE COMBUSTÃO E COMBUSTÍVEL EXCEDENTE PARA UM MOTOR A DIESEL TURBOALIMENTADO Trata-se de um sistema para resfriar ar de combustão e combustível excedente para um motor a diesel turboalimentado que inclui um resfriador de ar de combustão tendo um corpo de entrada, um trocador de calor que é disposto a jusante a partir do corpo de entrada e um corpo de saída que é disposto a jusante a partir do trocador de calor. O corpo de saída define uma passagem de fluxo em comunicação fluídica com o trocador de calor. O sistema inclui, ainda, uma passagem para combustível que se encontra em comunicação térmica com a passagem de fluxo do corpo de saída. Revela-se, também um método para resfriar combustível excedente proveniente do motor a diesel turboalimentado.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001]A presente matéria refere-se, em geral, a veículos de trabalho e, mais particularmente, a um sistema e a um método destinados ao resfriamento de ar de combustão e combustível excedente para um motor a diesel turboalimentado.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002]Um veículo de trabalho pode ser acionado por um motor a diesel. Com o intuito de satisfazer as exigências de emissões e desempenho, motores a diesel modernos são tipicamente turboalimentados e usam sistemas de injeção eletrônica de combustível. Em operação, o ar flui no turboalimentador onde o mesmo é com-primido. O ar comprimido ou de combustão é introduzido em uma câmara de com-bustão do motor a diesel onde é misturado com um combustível diesel atomizado para formar uma mistura de combustível-ar inflamável dentro da câmara de combus-tão. Uma porção excedente do combustível diesel não é injetada na câmara de combustão. Essa porção excedente de combustível é usada para lubrificar e/ou res-friar vários componentes internos do sistema de injeção de combustível do motor a diesel e, então, é reintroduzida no suprimento de combustível.

[003]Em geral, é benéfico resfriar o ar de combustão a montante a partir da câmara de combustão a fim de reduzir a temperatura de combustão, reduzir a for-mação de óxidos de nitrogênio ou emissões de NOx e aperfeiçoar a economia de combustível. Além disso, é tipicamente necessário resfriar o combustível excedente antes de ser reintroduzido na câmara de combustão e/ou misturado com combustível novo a partir do suprimento de combustível a fim de não exceder os limites térmicos estabelecidos pelos fabricantes de equipamentos de injeção de combustível.

[004]O resfriamento do ar de combustão e do combustível é proporcionado por dois sistemas de resfriamento individuais do veículo de trabalho. Por exemplo, um veículo de trabalho tipicamente inclui um Resfriador de Ar de Combustão (CAC) tendo um trocador de calor ar-a-ar ou líquido-a-ar para resfriar o ar de combustão. O veículo de trabalho também inclui um trocador de calor ar-a-ar ou líquido-a-ar para resfriar o combustível não-queimado. Múltiplos sistemas de resfriamento geralmente contribuem aos custos de fabricação gerais para construir o veículo de trabalho e pode aumentar os custos de reparo/manutenção para manter o veículo de trabalho em uma condição operacional. De modo correspondente, um sistema aperfeiçoado para resfriar o ar de combustão e combustível para um veículo de trabalho seria ad-mitido na tecnologia.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[005]Aspectos e vantagens da invenção serão apresentados em parte na descrição a seguir, ou podem ser óbvios a partir da descrição, ou podem ser apren-didos através da prática da invenção.

[006]Em um aspecto, a presente matéria é voltada a um sistema para resfriar ar de combustão e combustível excedente para um motor a diesel turboalimenta- do. O sistema inclui um resfriador de ar de combustão dotado de um corpo de entrada, um trocador de calor que é disposto a jusante a partir do corpo de entrada e um corpo de saída que é disposto a jusante a partir do trocador de calor. O corpo de saída define uma passagem de fluxo em comunicação fluídica com o trocador de calor. O sistema inclui, ainda, uma passagem para combustível que se encontra em comu-nicação térmica com a passagem de fluxo do corpo de saída.

[007]Em outro aspecto, a presente matéria é voltada a um veículo de traba-lho. O veículo de trabalho inclui um chassi, um trem de transmissão que é fixado ao chassi e inclui um motor a diesel turboalimentado e uma transmissão. Um suprimen-to de combustível se encontra em comunicação fluídica com o motor a diesel. O veí- culo de trabalho inclui, ainda, um sistema para resfriar ar de combustão a partir do turboalimentador e combustível excedente a partir do motor a diesel. O sistema inclui um resfriador de ar de combustão dotado de um corpo de entrada que está a jusante a partir do turboalimentador, um trocador de calor que é disposto a jusante a partir do corpo de entrada e um corpo de saída que é disposto a jusante a partir do trocador de calor. O corpo de saída define uma passagem de fluxo que se encontra em comunicação fluídica com o trocador de calor. O sistema inclui, ainda, uma passa-gem para combustível que tem uma entrada em comunicação fluídica com uma saí-da de combustível do motor a diesel e uma saída em comunicação fluídica com o suprimento de combustível. A passagem para combustível se encontra em comuni-cação térmica com a passagem de fluxo do corpo de saída.

[008]Em um aspecto adicional, a presente matéria é voltada a um método para resfriar ar de combustão e combustível para um motor a diesel. O método inclui resfriar o ar de combustão aquecido a partir de um turboalimentador através de um resfriador de ar de combustão para fornecer um ar de combustão resfriado a uma passagem de fluxo definida por um corpo de saída do resfriador de ar de combustão. O método também inclui fluir o combustível excedente a partir do motor a diesel através de uma passagem para combustível que se encontra em comunicação tér-mica com a passagem de fluxo do corpo de saída. O método inclui, ainda, transferir energia térmica a partir do combustível excedente ao ar de combustão resfriado para fornecer um combustível excedente resfriado.

[009]Esses e outros recursos, aspectos e vantagens da presente invenção tornar-se-ão mais bem compreendidos com referência à descrição a seguir e às rei-vindicações anexas. Os desenhos anexos, que são incorporados e constituem uma parte deste relatório descritivo, ilustram modalidades da invenção e, juntos à descri-ção, servem para explicar os princípios da invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[010]Apresenta-se, neste relatório descritivo, uma revelação completa e plena da presente invenção, incluindo o melhor modo da mesma, voltada a um indivíduo com conhecimento comum na técnica, que faz referência às figuras anexas, em que:

[011]A Figura 1 ilustra uma vista lateral de uma modalidade de um veículo de trabalho visto que pode incorporar várias modalidades da presente invenção;

[012]A Figura 2 ilustra um fluxograma em blocos de um motor a diesel exemplificador conforme pode ser usado no veículo de trabalho mostrado na Figura 1 e inclui um sistema para resfriar ar de combustão e combustível excedente para um motor a diesel turboalimentado, de acordo com pelo menos uma modalidade da presente invenção;

[013]A Figura 3 ilustra uma vista em perspectiva de um resfriador de ar de combustão exemplificador de acordo com pelo menos uma modalidade exemplifica- dora da presente invenção;

[014]A Figura 4 ilustra uma vista em perspectiva de um corpo de saída exemplificador do resfriador de ar de combustão conforme mostrado na Figura 3, de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[015]A Figura 5 ilustra uma vista em perspectiva de um corpo de saída exemplificador de um resfriador de ar de combustão de acordo com pelo menos uma modalidade da presente invenção;

[016]A Figura 6 ilustra uma vista em corte de um corpo de saída exemplifica- dor de um resfriador de ar de combustão de acordo com pelo menos uma modalidade da presente invenção;

[017]A Figura 7 ilustra uma vista em perspectiva de uma porção de um res- friador de ar de combustão exemplificador incluindo um corpo de saída de acordo com uma modalidade exemplificadora da presente invenção;

[018]A Figura 8 fornece uma vista lateral em corte transversal do corpo de saída tomada ao longo da linha 8-8 conforme mostrado na Figura 7;

[019]A Figura 9 proporciona uma vista superior em corte transversal do corpo de saída tomada ao longo da linha 9-9 conforme mostrado na Figura 7; e

[020]A Figura 10 é um fluxograma de um método para resfriar ar de combus-tão e combustível excedente de um motor a diesel.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[021]Referindo-se agora em detalhes às modalidades da invenção, ilustram- se um ou mais exemplos dessas nos desenhos. Cada exemplo é proporcionado a título de explicação da invenção, sem caráter limitativo da invenção. De fato, tornar- se-á aparente aos indivíduos versados na técnica que várias modificações e varia-ções podem ser feitas na presente invenção sem divergir do escopo ou âmbito da invenção. Por exemplo, recursos ilustrados ou descritos como parte de uma modali-dade podem ser usados com outra modalidade para produzir uma modalidade adici-onal. Logo, pretende-se que a presente invenção abranja essas modificações e vari-ações que porventura se encontrem no escopo das reivindicações anexas e seus equivalentes.

[022]Designações iguais ou similares nos desenhos e na descrição foram usadas para se referir a partes iguais ou similares da invenção. Conforme o uso em questão, os termos “primeiro(a)”, “segundo(a)” e “terceiro(a)” podem ser usados de modo intercambiável para distinguir um componente do outro e não são destinados a significar o local ou a importância dos componentes individuais. Os termos “a mon-tante” e “a jusante” se referem à direção relativa em relação à vazão de fluido em uma trajetória de fluido. Por exemplo, “a montante” se refere à direção a partir da qual o fluido flui, e “a jusante” se refere à direção à qual o fluido flui. O termo “late-ralmente” se refere à direção relativa que é substancialmente perpendicular a uma linha central longitudinal de um componente particular, e o termo “longitudinalmente” se refere à direção relativa que é substancialmente paralela a uma linha central lon-gitudinal de um componente particular.

[023]Em geral, a presente matéria é voltada a um sistema e método para resfriar ar de combustão e combustível excedente a partir de um motor a diesel tur- boalimentado de um veículo de trabalho. De modo específico, em várias modalida-des, o sistema corresponde a uma passagem para combustível que se encontra em comunicação fluídica com uma saída de combustível de um motor a diesel, em co-municação térmica com uma passagem de fluxo de um corpo de saída de um resfri- ador de ar de combustão e também se encontra em comunicação fluídica com um suprimento ou tanque de combustível.

[024]Por exemplo, conforme será descrito em maiores detalhes abaixo, o combustível excedente quente proveniente do motor a diesel pode ser circulado através da passagem para combustível. A energia térmica proveniente do combustí-vel excedente quente é transferida através de transferência de calor por condução e/ou convecção a um ar de combustão resfriado que flui através da passagem de fluxo do corpo de saída. Esta invenção proporciona um design compacto que usa o espaço dentro do corpo de saída para proporcionar resfriamento ao invés de agrupar componentes externos separados dentro do espaço genericamente limitado de um veículo de trabalho para resfriar combustível e resfriar o ar de combustão que flui a partir do turboalimentador. A invenção pode reduzir os custos gerais de componen- tes/fabricação, reduzir a contagem de componentes, pode reduzir/eliminar problemas potenciais com detritos que obstruem as aletas do resfriador de combustível, reduzir a restrição lateral de ar para o módulo de resfriamento resultando, assim, em uma queda de pressão menor, menos ruído de ventoinha e perdas menores de potência da ventoinha.

[025]Referindo-se agora aos desenhos, a Figura 1 ilustra uma vista lateral de uma modalidade de um veículo de trabalho 10. Conforme mostrado, o veículo de trabalho 10 é configurado como um trator agrícola. No entanto, em outras modalida- des, o veículo de trabalho 10 pode ser configurado como qualquer outro veículo de trabalho adequado conhecido na técnica, como vários outros veículos agrícolas, veí-culos de terraplanagem, carregadores e/ou vários outros veículos fora-de-estrada.

[026]Conforme mostrado na Figura 1, o veículo de trabalho 10 inclui um par de rodas dianteiras 12 (apenas uma mostrada), um par de rodas traseiras 14 (apenas uma mostrada) e um chassi 16 acoplado e apoiado pelas rodas 12, 14. Um cabo do operador 18 pode ser apoiado por uma porção do chassi 16 e pode alojar vários dispositivos de controle ou entrada 20 (por exemplo, alavancas, pedais, painéis de controle, botões e/ou similares) para permitir que um operador controle a operação do veículo de trabalho 10. Além disso, o veículo de trabalho 10 inclui um motor a di-esel 22 que é turboalimentado e uma transmissão 24 montada sobre o chassi 16. A transmissão 24 pode ser operacionalmente acoplada ao motor a diesel 22 e pode fornecer relações de marchas variavelmente ajustadas para transferir potência do motor às rodas 12 e/ou 14 através de um eixo/diferencial 26. O motor a diesel 22, a transmissão 24, e o eixo/diferencial 26 podem coletivamente definir um trem de transmissão do veículo de trabalho 10. O motor a diesel 22 pode ser pelo menos parcialmente confinado ou circundado por um corpo ou carenagem 28.

[027]Deve-se avaliar que a configuração do veículo de trabalho 10 descrito anteriormente e mostrado na Figura 1 é fornecida somente para posicionar a presen-te matéria em um campo de uso exemplificador. Logo, deve-se avaliar que a presente matéria pode ser prontamente adaptável à qualquer forma da configuração do ve-ículo de trabalho 10. Por exemplo, em uma modalidade alternativa, pode-se propor-cionar uma armação ou chassi separado ao qual o motor a diesel 22, a transmissão 24 e o diferencial 26 são acoplados, uma configuração comum em tratores de porte menor. Ainda outras configurações podem usar um chassi articulado para guiar o veículo de trabalho 10, ou depende de trilhos ao invés das rodas 12, 14. Adicional-mente, embora não mostrado, o veículo de trabalho 10 também pode ser configura- do para ser operacionalmente acoplado a qualquer tipo adequado de implemento de trabalho, tal como um reboque, pulverizador, tanque para adubo, triturador, arado e/ou similares.

[028]A Figura 2 proporciona um fluxograma do motor a diesel 22 conforme mostrado na Figura 1 e inclui um sistema 100 para resfriar ar de combustão e com-bustível excedente para um motor a diesel turboalimentado, referido no presente documento como “sistema”, de acordo com pelo menos uma modalidade da presente invenção. Em várias modalidades, conforme mostrado na Figura 2, o motor a diesel 22 inclui uma pluralidade de pistões ou câmaras de combustão 30 definidos dentro de uma porção de bloco do motor a diesel 22. Cada câmara de combustão 30 se encontra em comunicação fluídica com um turboalimentador 32 e um sistema de injeção de combustível em trilho comum 34. O sistema de injeção de combustível em trilho comum 34 se encontra em comunicação fluídica com um suprimento ou tanque de combustível 36. Em várias modalidades, o motor a diesel 22 inclui uma saída de combustível 38 que se encontra em comunicação fluídica com o sistema de injeção de combustível em trilho comum 34. Em modalidades particulares, o motor a diesel 22 pode incluir uma ou mais bombas 40, 42, filtros de combustível 44, 46 ou outro hardware relacionado a sistema de combustível a jusante a partir do suprimento de combustível 36 e a montante a partir do sistema de injeção de combustível em trilho comum 34.

[029]Em várias modalidades, conforme mostrado na Figura 2, o sistema 100 inclui um resfriador de ar de combustão 102 que fica disposto a jusante a partir do turboalimentador 32 e a montante a partir da câmara de combustão 30. O sistema 100 também pode incluir um sistema de recirculação de combustível 104 que se en-contra em comunicação fluídica com a saída de combustível 38 do motor a diesel 22, em comunicação térmica com o resfriador de ar de combustão 102 e em comunica-ção fluídica com o suprimento de combustível 36. O resfriador de ar de combustão 102 inclui, em geral, um corpo de entrada 106, um trocador de calor 108 a jusante a partir do corpo de entrada 106 e um corpo de saída 110 disposto a jusante a partir do trocador de calor 108 e que se encontra em comunicação fluídica com as câmaras de combustão 30. O sistema de recirculação de combustível 104 pode incluir, em geral, múltiplas linhas ou condutores de combustível que definem pelo menos parci-almente uma trajetória de fluxo a partir da saída de combustível 38 do motor a diesel 22 ao suprimento de combustível 36.

[030]O trocador de calor 108 pode ser qualquer tipo de trocador de calor que seja adequado para o propósito destinado conforme proporcionado no presente do-cumento. Por exemplo, o trocador de calor 108 pode ser um trocador de calor tipo tubo e invólucro, um trocador de calor tipo placa empilhada ou outro tipo de trocador de calor. O trocador de calor 108 pode ser um trocador de calor tipo líquido-a-ar ou um trocador de calor tipo ar-a-ar. Em modalidades particulares, em que o trocador de calor é do tipo líquido-a-ar, pode-se proporcionar um refrigerante conforme indicado pelas setas 112 ao trocador de calor 108 através de um radiador de baixa temperatu-ra 114.

[031]Durante a operação do motor a diesel 22, conforme ilustrado na Figura 2, o turboalimentador 32 proporciona ar comprimido ou “de combustão” aquecido conforme indicado pelas setas 200 ao corpo de entrada 106 do resfriador de ar de combustão 102. O ar de combustão aquecido 200 é direcionado a partir do corpo de entrada 106 através do trocador de calor 108 onde energia térmica é removida do ar de combustão aquecido 200, fornecendo, assim, ar de combustão resfriado conforme indicado pelas setas 202 ao corpo de saída 110 do resfriador de ar de combustão 102. Por exemplo, o ar de combustão aquecido 200 pode ter uma temperatura superior a 100 graus Celsius à medida que entra no corpo de entrada 106 e o ar de combustão resfriado 202 pode ter uma temperatura de 65 graus Celsius ou menor à medida que flui para fora do trocador de calor 108. Em uma modalidade, o ar de combustão resfriado 202 pode ter uma temperatura entre cerca de 45 e cerca de 55 graus Celsius.

[032]O ar de combustão resfriado 202 é, então, direcionado às várias câma-ras de combustão 30 dentro do motor a diesel 22. Simultaneamente, um combustível diesel conforme indicado pelas setas 204 é direcionado a partir do suprimento de combustível 36 ao sistema de injeção de combustível em trilho comum 34 do motor a diesel 22 onde uma porção medida do combustível diesel conforme indicado pelas setas 206 é atomizada em gotículas menores, vaporizada, e misturada com o ar de combustão resfriado 202 para formar uma mistura inflamável 208 dentro da câmara de combustão 30. A mistura inflamável 208 é queimada dentro de cada câmara de combustão 30. À medida que a mistura inflamável 208 é queimada, os gases de combustão rapidamente se expandem, fazendo, assim, com que os pistões (não mostrados) se movam e girem um ou mais virabrequins (não mostrados) aos quais os mesmos são conectados.

[033]Devido ao fato de motores a diesel consumirem geralmente mais com-bustível do que o necessário para combustão, uma porção excedente aquecida do combustível 204 conforme indicado pelas setas 210 não é injetada nas câmaras de combustão 30 e pode ser usada para proporcionar lubrificação e/ou resfriamento a vários componentes internos do motor a diesel 22. Como resultado, o combustível excedente 210 coleta energia térmica ou calor a partir dos vários componentes inter-nos e/ou os gases de combustão. Após circular através do motor a diesel 22, o com-bustível excedente aquecido 210 pode ser circulado de volta ao suprimento de com-bustível 36. No entanto, com o passar do tempo, o calor transportado pelo combustí-vel excedente 210 pode elevar a temperatura do combustível diesel 204 dentro do suprimento de combustível 36, realizando, assim, potencialmente o desempenho do motor e/ou excedendo os limites térmicos do equipamento de injeção de combustível a jusante.

[034]Em várias modalidades, o combustível excedente aquecido 210 é dire-cionada para fora do motor a diesel 22 através da saída de combustível 38 e, então, é passado através de uma ou mais passagens para combustível 116 definidas pelo corpo de saída 110, ou estendendo-se dentro do mesmo, do resfriador de ar de combustão 102 onde a energia térmica proveniente do combustível excedente aque-cido 210 é transferida ao ar de combustão resfriado 202 mais frio através de condu-ção e/ou convecção, reduzindo, assim, a temperatura do combustível excedente 210 e proporcionando um combustível excedente resfriado 212 de volta ao suprimento de combustível 36.

[035]A Figura 3 proporciona uma vista lateral em perspectiva de um resfria- dor de ar de combustão 102 exemplificador de acordo com pelo menos uma modali-dade exemplificadora da presente invenção. A Figura 4 proporciona uma vista em perspectiva de um corpo de saída 110 exemplificador conforme mostrado na Figura 3 removido do trocador de calor 108, de acordo com uma modalidade da presente invenção. Conforme mostrado na Figura 3, o corpo de entrada 106 pode ser fixado a uma extremidade a montante 118 do trocador de calor 108 e o corpo de saída 110 pode ser fixado a uma extremidade a jusante 120 do trocador de calor 108. O corpo de entrada 106 e/ou o corpo de saída 110 pode ser montado de modo passível de remoção às extremidades a montante e a jusante 118, 120 respectivamente. Por exemplo, o corpo de entrada 106 e/ou o corpo de saída 110 pode ser parafusado, encaixado ou, de outro modo, mecanicamente acoplado às extremidades a montante e a jusante 118, 120 respectivamente. O corpo de entrada 106 e/ou o corpo de saída 110 pode ser conectado de modo fixo às respectivas extremidades a montante e a jusante 118, 120 através de soldagem, soldadura ou outro método similar.

[036]Conforme mostrado na Figura 4, o corpo de saída 110 tem um eixo ge-ométrico de linha central longitudinal 122 e um geométrico de linha central lateral 124 por propósitos de referência. O corpo de saída 110 geralmente inclui uma super- fície ou lado interno 126 e uma superfície ou lado externo 128. A superfície interna 126 define uma passagem de fluxo ou bolsa 130 dentro do corpo de saída 110. A passagem de fluxo 130 se encontra em comunicação fluídica com a extremidade a jusante 120 do trocador de calor 108 quando montado à mesma.

[037]Em modalidades particulares, o corpo de saída 110 pode incluir uma porção tubular 132 que se encontra em comunicação fluídica com a passagem de fluxo 130. A porção tubular 132 pode definir pelo menos parcialmente uma saída 134 do corpo de saída 110 e pode ser fluidicamente acoplada ao motor a diesel 22 atra-vés de uma mangueira ou conduto (não mostrado). Em operação, a passagem de fluxo 130 recebe o ar de combustão resfriado 202 a partir do trocador de calor 108. Então, o ar de combustão resfriado 202 flui para fora da passagem de fluxo 130 através da saída 134 e nas câmaras de combustão 30 do motor a diesel 22.

[038]Em várias modalidades, a passagem para combustível 116 é definida pelo corpo de saída 110, ou dentro do mesmo. Por exemplo, em uma modalidade conforme coletivamente mostrado nas Figuras 3 e 4, a passagem para combustível 116 é definida pelo corpo de saída 110 e/ou dentro do mesmo entre a superfície in-terna 126 e a superfície externa 128. Em outras palavras, a passagem para combus-tível 116 pode ser definida abaixo da superfície interna 126. A passagem para com-bustível 116 pode ser formada ou fundida como parte do corpo de saída 110 e/ou pode ser usinada no corpo de saída 110. A passagem para combustível 116 pode se estender de modo genericamente longitudinal a partir ou entre uma primeira porção de extremidade 136 e uma segunda porção de extremidade longitudinalmente oposta 138 do corpo de saída 110.

[039]Conforme mostrado na Figura 3, a passagem para combustível 116 ge-ralmente inclui uma entrada 140 que se encontra em comunicação fluídica com a saída do motor 38 e uma saída 142 disposta a jusante a partir da entrada 140 e que se encontra em comunicação fluídica com o suprimento de combustível 36. Em mo- dalidades particulares, conforme mostrado na Figura 3, a entrada 140 é disposta próxima à segunda porção de extremidade 138 do corpo de saída 110 e a saída 142 é disposta próxima à primeira porção de extremidade 136 do corpo de saída 110. O posicionamento da entrada 140 e da saída 142 pode ser invertido dependendo da direção de fluxo desejada através da passagem para combustível 116. Portanto, as posições de entrada 140 e saída 142 mostradas na Figura 3 não são destinadas a serem limitadas exceto onde proporcionado em contrário nas reivindicações.

[040]Em modalidades particulares, conforme mostrado na Figura 4, pelo menos um recurso de transferência de calor 144 pode se estender para fora a partir da superfície interna 126 do corpo de saída 110 e na passagem de fluxo 130 ao lon-go da passagem para combustível 116. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 4, o recurso de transferência de calor 144 pode compreender uma pluralidade de aletas 146. As aletas 146 podem ser orientadas em qualquer direção que otimize a transferência de calor a partir do combustível excedente 210 que flui através da pas-sagem para combustível 116 ao ar de combustão resfriado 202 que flui através da passagem de fluxo 130. Por exemplo, em uma modalidade, conforme mostrado na Figura 4, a pluralidade de aletas 146 pode se estender de modo genericamente late-ral a longo do lado interno 126. Em uma modalidade, o recurso de transferência de calor 144 pode incluir uma ou mais aletas longitudinalmente orientadas. Em opera-ção, a energia térmica proveniente do combustível excedente 210 é transferida atra-vés da superfície interna 126 do corpo de saída 110 e é absorvida pelo ar de com-bustão resfriado 202 que flui através da passagem de fluxo 130, resfriando, assim, o combustível excedente 210 e proporcionando o combustível excedente resfriado 212 de volta ao suprimento de combustível 36.

[041]A Figura 5 proporciona uma vista em perspectiva de um corpo de saída exemplificador 110 conforme removido a partir do trocador de calor 108, de acordo com pelo menos uma modalidade da presente invenção. Conforme mostrado na Fi- gura 5, a passagem para combustível 116 pode compreender uma pluralidade de passagens 148 que se estendem de modo genericamente lateral através da superfí-cie interna 126 do corpo de saída 110. Em modalidades particulares, a pluralidade de passagens 148 é definida pelo corpo de saída 110 entre a superfície externa 128 e a superfície interna 126. Cada passagem dentre a pluralidade de passagens 148 é fluidicamente acoplada a uma ou mais passagens adjacentes 148 para formar uma trajetória de fluxo de combustível contínua através do corpo de saída 110. Por exemplo, em uma modalidade, uma saída 150 de uma primeira passagem 152 dentre a pluralidade de passagens 148 se encontra em comunicação fluídica com uma entrada 154 de uma segunda passagem longitudinalmente adjacente 156 dentre a pluralidade de passagens 148. A entrada 154 e a saída 150 podem ser fluidicamente acopladas através de um tubo 158 ou outro conduto. Alternativamente, as passa-gens 148 podem formar um padrão de serpentina contínua dentro do corpo de saída 110 entre as superfícies interna e externa 126, 128.

[042]A Figura 6 proporciona uma vista lateral em corte transversal de um corpo de saída exemplificador 110 de acordo com pelo menos uma modalidade da presente invenção. Em modalidades particulares, conforme mostrado na Figura 6, a passagem para combustível 116 é definida por um tubo ou conduto 160 que se es-tende através da superfície externa 128 e da superfície interna 126 para dentro e para fora da passagem de fluxo 130. Uma primeira extremidade 162 do tubo 160 se encontra em comunicação fluídica com a saída de combustível 38 para receber o combustível excedente 208 e uma segunda extremidade oposta 164 do tubo 160 se encontra em comunicação fluídica com o suprimento de combustível 36. O tubo 160 se encontra em comunicação térmica com a passagem de fluxo 130. Em modalida-des particulares, o tubo 160 pode ser formado a partir de alumínio, cobre ou latão.

[043]Em modalidades particulares, conforme mostrado na Figura 6, o tubo 160 pode estar em comunicação térmica com uma pluralidade de aletas 166 ou ou- tros recursos de transferência de calor. As aletas 166 podem ser orientadas em qualquer direção que otimize a transferência de calor a partir do tubo 160 e/ou da passagem para combustível 116 ao ar de combustão resfriado 202 que flui através da passagem de fluxo 130. Em operação, a energia térmica proveniente do combustível excedente 210 é transferida através da porção do tubo 160 que se estende dentro do corpo de saída 110 e é absorvida pelo ar de combustão resfriado 202 que flui através da passagem de fluxo 130, resfriando, assim, o combustível excedente 210.

[044]A Figura 7 proporciona uma vista em perspectiva de uma porção do resfri- ador de ar de combustão 102 incluindo o corpo de saída 110 de acordo com uma modalidade exemplificador ada presente invenção. A Figura 8 proporciona uma vista lateral em corte transversal do corpo de saída 110 tomada ao longo da linha 8-8 conforme mostrado na Figura 7. A Figura 9 proporciona uma vista de topo em corte transversal do corpo de saída 110 tomada ao longo da linha 9-9 conforme mostrado na Figura 7. Em uma modalidade, conforme mostrado nas Figuras 7, 8 e 9, uma placa 168 é conectada de modo fixo à superfície externa 128 do corpo de saída 110.

[045]Conforme mostrado nas Figuras 8 e 9, a passagem para combustível 116 é definida entre uma superfície interna 170 da placa 168 e a superfície externa 128 do corpo de saída 110. Conforme mostrado na Figura 8, a placa 168 pode definir pelo menos parcialmente uma entrada 172 e uma saída 174 que estão em comunicação fluídica com a passagem para combustível 116. A entrada 172 se encontra em comunicação fluídica com a saída de combustível 38 e a saída 174 se encontra em comunicação fluí- dica com o suprimento de combustível 36 e/ou o sistema de injeção de combustível em trilho comum 34. A passagem para combustível 116 se encontra em comunicação térmica com a passagem de fluxo 130 e o ar de combustão resfriado 202 através das superfícies externa e interna 126, 128 do corpo de saída 110.

[046]Em modalidades particulares, conforme mostrado na Figura 9, pelo menos um recurso de transferência de calor 176 pode se estender para fora a partir da superfí- cie interna 126 do corpo de saída 110 e na passagem de fluxo 130. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 9, o recurso de transferência de calor 176 pode compreender uma pluralidade de aletas 178. As aletas 178 podem ser orientadas em qualquer direção que otimize a transferência de calor a partir do combustível excedente 210 que flui através da passagem para combustível 116 e da superfície interna 126 e/ou o ar de combustão resfriado 202 que flui através da passagem de fluxo 130.

[047]A Figura 10 é um fluxograma de um método 300 para resfriar ar de com-bustão e combustível excedente de um motor a diesel. Em 302, o método 300 inclui resfriar o ar de combustão aquecido 200 a partir do turboalimentador 32 através do res- friador de ar de combustão 102 para proporcionar o ar de combustão resfriado 202 à passagem de fluxo 130 definida pelo corpo de saída 110. Em 304, o método 300 inclui fluir o combustível excedente aquecido 210 a partir do motor a diesel 22 através da passagem para combustível 116. Na etapa 306, o método 300 inclui transferir a energia térmica a partir do combustível excedente aquecido 210 ao ar de combustão resfriado 202 para proporcionar um combustível excedente resfriado 212. O método 300 pode incluir, ainda, fluir o combustível excedente resfriado 212 a pelo menos um dentre o suprimento de combustível 36 e/ou o sistema de injeção de combustível em trilho comum 34. O método 300 pode incluir fluir o ar de combustão resfriado 202 às câmaras de combustão 30 do motor a diesel.

[048]A descrição escrita usa exemplos para revelar a invenção, incluindo o melhor modo, e também permite que qualquer indivíduo versado na técnica pratique a invenção, incluindo produzir e usar quaisquer dispositivos ou sistemas de resfriamento e realizar quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da invenção é definido pelas reivindicações, e pode incluir outros exemplos que ocorrerem aos indivíduos versados na técnica. Esses outros exemplos são destinados a estarem contidos no escopo das reivindicações caso incluam elementos estruturais que não difiram da linguagem literal das reivindicações, ou caso incluam elementos estruturais equivalentes com dife-renças mínimas em relação às linguagens literais das reivindicações.

Claims

1. Sistema (100) para resfriar ar de combustão e combustível excedente para um motor a diesel turboalimentado (22), CARACTERIZADO pelo fato de que compreende um resfriador de ar de combustão (102) tendo um corpo de entrada (106), um trocador de calor (108) disposto a jusante a partir do corpo de entrada (106) e um corpo de saída (110) disposto a jusante a partir do trocador de calor (108), em que o corpo de saída (110) define uma passagem de fluxo (130) em comunicação fluídica com o trocador de calor (108); e uma passagem para combustível (116) em comunicação térmica com a pas-sagem de fluxo (130) do corpo de saída (110).

2. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o corpo de saída (110) compreende uma superfície interna (126) e uma superfície externa (128), sendo que a superfície interna (126) define pelo menos parcialmente a passagem de fluxo (130), em que a passagem para combustível (116) é definida pelo corpo de saída (110) entre a superfície interna (126) e a superfície externa (128).

3. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos uma porção da passagem para combustível (116) se estende longitudinalmente ao longo da superfície interna (126) do corpo de saída (110).

4. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos uma porção da passagem para combustível (116) se estende lateralmente através da superfície interna (126) do corpo de saída (110).

5. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a passagem para combustível (116) compreende uma pluralidade de passagens (148) fluidicamente acopladas entre si e que se estendem ao longo da superfície interna (126) do corpo de saída (110).

6. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a passagem para combustível (116) é definida por um tubo (160) que se estende na passagem de fluxo (130) do corpo de saída (110).

7. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o resfriador de ar de combustão (102) compreende, ainda, uma placa (168) que se estende lateralmente e longitudinalmente ao longo de uma superfície externa (128) do corpo de saída (110), em que a passagem para combustível (116) é definida entre uma superfície interna (170) da placa (168) e a superfície externa (128) do corpo de saída (110).

8. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende, ainda, uma pluralidade de aletas (146) dispostas ao longo da superfície interna (126) e em comunicação térmica com a passagem para com-bustível (116) e a passagem de fluxo (130).

9. Veículo de trabalho (10), CARACTERIZADO pelo fato de que compreen-de: um chassi (16); um trem de transmissão fixado ao chassi (16) incluindo um motor a diesel turboalimentado (22) e uma transmissão (24); um suprimento de combustível (36) em comunicação fluídica com o motor a diesel (22); e um sistema para resfriar o ar de combustão proveniente do turboalimentador e o combustível excedente proveniente do motor a diesel (22), sendo que o sistema compreende um resfriador de ar de combustão (102) tendo um corpo de entrada (106) a jusante a partir do turboalimentador (32), um trocador de calor (108) disposto a ju-sante a partir do corpo de entrada (106) e um corpo de saída (110) disposto a jusante a partir do trocador de calor (108), em que o corpo de saída (110) define uma pas- sagem de fluxo (130) em comunicação fluídica com o trocador de calor (108); e uma passagem para combustível (116) tendo uma entrada em comunicação fluídica com uma saída de combustível (38) do motor a diesel (22) e uma saída em comunicação fluídica com o suprimento de combustível (36), em que a passagem para combustível (116) se encontra em comunicação térmica com a passagem de fluxo (130) do corpo de saída (110).

10. Veículo de trabalho, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o corpo de saída (110) compreende uma super-fície interna (126) e uma superfície externa (128), sendo que a superfície interna (126) define pelo menos parcialmente a passagem de fluxo (130), em que a passa-gem para combustível é definida pelo corpo de saída (110) entre a superfície interna (126) e a superfície externa (128).

11. Veículo de trabalho, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos uma porção da passagem para combustível (116) se estende longitudinalmente ao longo da superfície interna (126) do corpo de saída (110).

12. Veículo de trabalho, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos uma porção da passagem para combustível (116) se estende lateralmente através da superfície interna (126) do corpo de saída (110).

13. Veículo de trabalho, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a passagem para combustível compreende uma pluralidade de passagens (148) fluidicamente acopladas entre si e que se estendem ao longo da superfície interna (126) do corpo de saída (110).

14. Veículo de trabalho, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que a passagem para combustível (116) é definida por um tubo que se estende na passagem de fluxo (130) do corpo de saída (110).

15. Veículo de trabalho, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que o tubo se estende através de uma pluralidade de aletas (146) dispostas dentro da passagem de fluxo (130) do corpo de saída (110).

16. Veículo de trabalho, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o resfriador de ar de combustão (102) compre-ende, ainda, uma placa (168) que se estende lateralmente e longitudinalmente atra-vés de uma superfície externa (128) do corpo de saída (110), em que a passagem para combustível (116) é definida entre uma superfície interna da placa e a superfí-cie externa (128) do corpo de saída (110).

17. Veículo de trabalho, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende, ainda, uma pluralidade de aletas (146) dispostas ao longo da superfície interna (126) e em comunicação térmica com a passagem para combustível (116) e a passagem de fluxo (130).

18. Método (300) para resfriar o ar de combustão e o combustível para um motor a diesel (22), CARACTERIZADO pelo fato de que compreende resfriar o ar de combustão aquecido proveniente de um turboalimentador através de um resfriador de ar de combustão para proporcionar um ar de combustão resfriado a uma passagem de fluxo definida por um corpo de saída do resfriador de ar de combustão (302); fluir o combustível excedente proveniente do motor a diesel através de uma passagem para combustível que se encontra em comunicação térmica com a pas-sagem de fluxo do corpo de saída (304); e transferir a energia térmica proveniente do combustível excedente ao ar de combustão resfriado para proporcionar um combustível excedente resfriado (306).

19. Método (300), de acordo com a reivindicação 18, CARACTERIZADO pe-lo fato de que compreende, ainda, fluir o combustível excedente resfriado a um su-primento de combustível, em que o suprimento de combustível se encontra em co-municação fluídica com uma câmara de combustão do motor a diesel.

20. Método (300), de acordo com a reivindicação 18, CARACTERIZADO pe-lo fato de que compreende, ainda, o ar de combustão resfriado a uma câmara de combustão do motor a diesel.