BRPI0602668B1

BRPI0602668B1 - veículo de trabalho, e, conjunto de motor de combustão interna

Info

Publication number: BRPI0602668B1
Application number: BRPI0602668A
Authority: BR
Inventors: David Sheidler Alan; J Maas Brian; Stone Keys Ii Gary; Michael Chaney Mark; Vincent Shannon Robert Jr; Ho Park Yong
Original assignee: Deere & Co
Priority date: 2005-07-15
Filing date: 2006-07-13
Publication date: 2018-10-09
Also published as: US7507270B2; BRPI0602668A; US20070012000A1; CA2552006A1

Abstract

"veículo de trabalho, conjunto de motor de combustão interna, e, método para operar um veículo de trabalho". um veículo de trabalho, tal como uma combinada agrícola, inclui um corpo do veículo e um motor de combustão interna suportado pelo corpo do veículo. o motor de combustão interna inclui um trocador de calor. um conduto de admissão de ar tem uma entrada posicionada próxima ao topo do corpo do veículo e voltada para cima, e uma saída posicionada em associação com o trocador de calor.

Description

(54) Título: VEÍCULO DE TRABALHO, E, CONJUNTO DE MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA (51) lnt.CI.: F01P 1/00 (30) Prioridade Unionista: 15/07/2005 US 11/182199 (73) Titular(es): DEERE & COMPANY (72) Inventor(es): BRIAN J. MAAS; GARY STONE KEYS II; MARK MICHAEL CHANEY; ALAN DAVID SHEIDLER; ROBERT VINCENT SHANNON, JR; YONG HO PARK (85) Data do Início da Fase Nacional: 13/07/2006

1/8 “VEÍCULO DE TRABALHO, E, CONJUNTO DE MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA”

Campo Da Invenção [0001] A presente invenção diz respeito a veículos de trabalho agrícola e, mais particularmente, a sistemas de captação de ar para tais veículos. Fundamentos Da Invenção [0002] Veículos de trabalho, tais como veículos de construção fora de estrada e agrícolas, são normalmente acionados por motores de combustível e operam em ambientes sujos. Freqüentemente, um compartimento do motor é usado para isolar o motor e o sistema de resfriamento do ar ambiente sujo, que contém sujeira e outras matérias particuladas. Um veículo de trabalho como uma colheitadeira agrícola (por exemplo, combinada) é também exposta ao joio (resíduo cortado) da lavoura que está sendo colhida. O processo de colheita da lavoura cria pó, sujeira e farelo que envolve o veículo. A exaustão do motor quente é também descarregada do veículo.

[0003] Durante a operação, é necessário ar limpo para combustão eficiente no motor de combustão interna (IC), e é necessário ar frio para operação eficiente do motor e sistema de resfriamento do veículo. Mais particularmente, o suprimento de ar tem que ser isento de resíduos e sujeira, de maneira a misturar com o combustível para fornecer combustão no motor IC. A captação do ar de combustão normalmente inclui um pré-filtro de ar e um bmpador de ar separado. Adicionalmente, o suprimento de ar tem que ser isento de detritos e sujeira para uso como ar de resfriamento para resfriar o motor de combustão, sistema hidráulico e sistema de condicionamento de ar da cabine do veículo de trabalho.

[0004] O sistema de gerenciamento de ar em algumas combinadas atuais envolve aspirar ar através de um painel lateral de arrefecimento para o pacote de resfriamento. Uma tela rotativa com um sistema de bmpeza a vácuo é usada para pré-hmpar o ar sujo antes de ele passar pelos trocadores de calor

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2/8 do pacote de resfriamento. Uma entrada de ar de combustão fica locabzada à jusante do filtro rotativo e tem um pré-limpador e filtro de ar separados para o ar de combustão suprido ao motor.

[0005] Entretanto, o uso prolongado durante operações de colheita pode resultar no entupimento da tela rotativa, entupimento dos núcleos do pacote de resfriamento, entupimento do pré-filtro, menor vida do filtro de ar e excesso de acúmulo de detritos na plataforma do motor. Esses efeitos de ar sujo geralmente exigem que o operador pare do veículo e limpe o sistema de gerenciamento de ar. Mudanças estruturais no veículo têm reduzido o acúmulo de detritos na plataforma do motor. Entretanto, a raiz faz com que sujeira e joio na captação de ar continue um problema.

Sumário Da Invenção [0006] A presente invenção fornece um conduto de admissão de ar que tem uma entrada posicionada acima do corpo do veículo para aspirar ar mais limpo através da tela rotativa e do(s) trocador(s) de calor.

[0007] A invenção compreende, em uma forma, um veículo de trabalho, tal como uma combinada agrícola, incluindo um corpo do veículo e um motor de combustão interna suportado pelo corpo do veículo. O motor de combustão interna inclui um trocador de calor. Um conduto de admissão de ar tem uma entrada posicionada próxima ao topo do corpo do veículo e voltada para cima, e uma saída posicionada em associação com o trocador de calor.

[0008] A invenção compreende, em uma outra forma, um conjunto do motor de combustão interna, incluindo um motor de combustão interna que tem um trocador de calor. Um alojamento do motor encerra pelo menos parcialmente o motor de combustão interna. Um conduto de admissão de ar tem uma entrada posicionada acima do alojamento do motor e voltada para cima, e uma saída posicionada em comunicação fluídica com o alojamento do motor e voltada para o trocador de calor. Uma chaminé de exaustão de ar tem uma entrada em comunicação fluídica com o alojamento do motor, e uma

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3/8 saída posicionada acima do alojamento do motor e voltada para cima. Descrição Resumida Dos Desenhos [0009] A figura 1 é uma vista em perspectiva de uma combinada agrícola incluindo uma modalidade de um conjunto do motor de combustão interna da presente invenção.

[00010] A figura 2 é uma vista lateral esquemática do conjunto do motor de combustão interna usado na combinada da figura 1; e [00011] A figura 3 é uma vista em perspectiva do conjunto do motor de combustão interna da figura 2.

Descrição Detalhada Da Invenção [00012] Referindo-se agora aos desenhos, e mais particularmente à figura 1, está mostrado um veículo de trabalho na forma de uma colheitadeira agrícola, tal como a combinada agrícola 10. O veículo de trabalho pode também ser na forma de um tipo diferente de veículo usado em um ambiente operacional sujo ou com joio em suspensão, tais como um trator agrícola, equipamento de forração autopropelido, etc.

[00013] A combinada 10 inclui uma estrutura de suporte ou corpo 12 que tem rodas de encaixe no terreno 14 que se estendem a partir do corpo 12. Embora a combinada 10 esteja ilustrada com rodas 14, ela podería também ter esteiras de encaixe no terreno, tanto esteiras completas como meias esteiras. Uma plataforma de colheita (não mostrada), tais como uma ponteira de soja ou ponteira de milho, é usada para colher uma lavoura e direcioná-la para uma câmara de alimentação 16. A lavoura colhida é direcionada pela câmara de abmentação 16 para trabalhos internos da combinada 10 não especificamente mostrados na figura 1, tal como uma unidade de processamento de lavoura axial que pica e separa o material da lavoura colhido. Grãos e joio caem pelas grades abaixo da unidade de processamento da lavoura em um sistema de limpeza que remove a joio e direciona os grãos bmpos por meio de um elevador de grãos bmpos 18 para a tremonha de grãos 20. Os grãos bmpos na

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4/8 tremonha 20 são tipicamente descarregados em um vagão ou trajeto por gravidade usando sem-fim de descarga 22. O material da lavoura picado e separado sem ser os grãos é transportado por meio de um batedor de descarga para um picador de palhas 24, que pica e malha o material não grãos de volta para o campo. A operação da combinada 10 é controlada da cabine do operador 26.

[00014] Potência mecânica para a combinada 10 é provida por um motor IC 28 suportado pelo corpo 12. O motor 28 é substancialmente encerrado em um compartimento do motor, cujo propósito será descrito com detalhes adicionais a seguir. Em uma modalidade, o compartimento do motor é na forma de um alojamento do motor 60 que envolve substancialmente o motor IC 28 e é fabricado com ele. Em outras palavras, durante a fabricação do motor IC 28, o motor IC 28 pode ser montado em um chassi independente no qual painéis do alojamento são anexados, e o chassi por sua vez montado na combinada 10.

[00015] O motor IC 28, de uma maneira conhecida, inclui uma pluralidade de cilindros de combustão 30 (figura 2) que estão em comunicação fluídica com o coletor de captação 32 e o coletor de exaustão 34. O coletor de captação 32 recebe um ar de combustão por meio de um duto de ar de combustão 36 e fornece ar de combustão aos cilindros de combustão 30. Em uma modalidade mostrada, um sistema turbocarregador (não mostrado especificamente) é utilizado para fornecer ar de carga comprimido aos cilindros de combustão 30. O gás de exaustão é descarregado dos cilindros de combustão 30 no abafador 38 por meio do coletor de exaustão 34. O gás de exaustão do abafador 38 é descarregado no ambiente.

[00016] O motor IC 28 também inclui um ventilador 39 que arrasta o ar ambiente através de um ou mais trocadores de calor e direciona o ar através do alojamento do motor 60 para remover calor do motor IC 28 basicamente por meio de transferência de calor por convecção de ar. Na modalidade

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5/8 mostrada, o motor IC 28 inclui dois trocadores de calor na forma de um radiador 40 e de refrigerador de ar de carga 42. O radiador 40 resfria o refrigerante líquido que circula no motor IC 28, o refrigerador de ar de carga 42 resfria o ar comprimido e aquecido que é descarregado do turbocarregador. [00017] No lado a montante do radiador 40 e do refrigerador de ar de carga 42 fica uma tela rotativa 44 que gira durante o uso e é usado para remover matéria particulada grosseira, tais como joio, palha, etc., antes da passagem além do radiador 40. Um vácuo 46 evacua a matéria particulada da superfície externa da tela rotativa 44 durante cada revolução da tela rotativa 44.

[00018] De acordo com um aspecto da presente invenção, um conduto de admissão de ar 50 é posicionado adjacente ao lado a montante da tela rotativa 44 e vácuo 46. O conduto de admissão de ar 50 tem uma entrada 52 e uma saída 54. A entrada do conduto de admissão de ar 52 é posicionada acima do alojamento do motor IC 28, e é posicionada próxima ou acima do topo do corpo da combinada 12. Tipicamente, ar com joio e sujeira em suspensão que é usado dentro da combinada 10 paira diversos pés acima do nível do terreno. Com o posicionamento da entrada do conduto de admissão 52 acima da altura do corpo da combinada 12, e voltada para entrada do conduto de admissão de ar 52 na direção ascendente, o ar que é usado no motor IC 28 é substancialmente mais limpo. Isto, por sua vez, reduz a quantidade de matéria estranha que tem que ser peneirada e filtrada do ar que chega.

[00019] O conduto de admissão de ar 50 tem um trajeto de fluxo em forma geral de L definido pela parede externa 56 que se estende da entrada 52 até a saída 54. O trajeto de fluxo em forma de L direciona o ar que chega de uma direção geralmente verticalmente descendente para uma tela rotativa de entrada de direção geralmente horizontal 44. A saída do conduto de admissão de ar 54 é posicionado em associação com a tela rotativa 44, de maneira tal que um fluxo de ar suficiente passe pelo radiador 40, refrigerador de ar de

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6/8 carga 42 e além do motor IC 28. Na modalidade mostrada, a saída do conduto de admissão de ar 54 tem uma seção transversal geralmente com forma de U, com uma parte curva da seção transversal se aproximando da forma circular da tela rotativa 44. A transição curva na parede externa 56 do conduto de admissão de ar 50 entre a entrada 52 e a saída 54 redireciona o ar na direção horizontal para a tela rotativa 44 sem restrição substancial.

[00020] A parede externa 56 do conduto de admissão de ar 50 que se estende entre a entrada do conduto de admissão de ar 52 e a saída do conduto de admissão de ar 54 cobre a tela rotativa 44 em uma direção horizontal. Com uma combinada convencional usando um painel de arrefecimento no lado de fora da tela rotativa 44, um forte fluxo de ar transversal que sopra na tela rotativa 44 pode afetar o desempenho do vácuo 46, que, por sua vez, significa que a remoção de matéria estranha da tela rotativa 44 fica aquém do ideal. Por outro lado, uma vez que a parede externa 56 do conduto de admissão de ar 50 cobre a tela rotativa 44 em uma direção horizontal, um forte fluxo de ar transversal é defletido pela parede externa 56 e não afeta deleteriamente o desempenho da tela rotativa 44 ou vácuo 46.

[00021] De acordo com um outro aspecto da presente invenção, o motor IC 28 é substancialmente encerrado no alojamento do motor 60, e ar é aspirado pelo conduto de admissão de ar 50 em uma extremidade do alojamento do motor 60, e descarregado em uma extremidade oposta do alojamento do motor 60 através de uma chaminé de exaustão de ar 62. A chaminé de exaustão de ar 62 tem uma entrada 64 que fica em comunicação fluídica o fluxo de ar 62, e que recebe o mesmo, que vai além do motor IC 28. A chaminé de exaustão de ar 62 tem uma saída 66 que fica posicionada acima do alojamento do motor 60 e também próxima ou acima do corpo da combinada 12. A saída da chaminé de exaustão de ar 66 se abre em uma direção ascendente para exaurir o ar aquecido do alojamento do motor 12. Com o posicionamento da saída 66 em uma direção ascendente acima do

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7/8 nível superior do corpo da combinada 12, o gás de exaustão que é descarregado em um lado da combinada 10 é impedido de ser reintroduzido como ar de captação no lado oposto da combinada 10 através do conduto de admissão de ar 50.

[00022] Na modalidade mostrada, o abafador 38 é posicionado dentro da chaminé de exaustão de ar 62, de maneira tal que os gases de exaustão quentes provenientes do abafador 38 passem em uma direção ascendente para o ambiente. O fluxo de gases de exaustão quente em uma direção ascendente cria um efeito chaminé ou de arraste ascendente que aumenta a velocidade do fluxo de descarga no ambiente, e inibe ainda mais um arraste cruzado dos gases de exaustão e/ou ar de resfriamento aquecido de um lado da combinada para o outro, de forma a assegurar que ar bmpo frio seja aspirado através do conduto de admissão de ar 50 (figura 3).

[00023] Para auxibar ainda mais na descarga dos gases de exaustão e ar de resfriamento aquecido no ambiente sem o risco de arraste cruzado para o conduto de admissão de ar 50, uma parede vertical 68 que age como um desvio de ar direciona os gases descarregados para fora da superfície superior do corpo da combinada 12. Na modabdade mostrada, uma única parede vertical 68 é provida no lado da chaminé de exaustão de ar 62 que está mais próxima do conduto de admissão de ar 50 (figura 3). Certamente, percebe-se que o número, altura e forma da(s) parede(s) vertical(s) usada(s) para impedir arraste cruzado pode ser determinado empiricamente, dependendo da apbcação.

[00024] Durante a operação, ar é aspirado através do conduto de admissão de ar 50 e é desviado de uma direção verticalmente descendente para uma direção horizontal que entra na tela rotativa 44. O ar é substancialmente mais bmpo, uma vez que a entrada do conduto de admissão de ar 52 se abre em uma direção ascendente no corpo da combinada 12, ou acima dela. Entretanto, qualquer matéria estranha que é depositada na tela

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8/8 rotativa 44 é removida por vácuo 46. O ar que passa através da tela rotativa 44 então se desloca através dos núcleos de resfriamento do radiador 40 e do refrigerador de ar de carga 42, aspirado pelo efeito do ventilador 39. O ar então se move em uma direção axial através do ventilador 39 e além do motor IC 28 antes de entrar na entrada da chaminé de exaustão de ar 64. O ar é aquecido à medida que ele passa através do radiador 40 e do refrigerador do ar de carga 42, e além do motor IC 28 e, portanto, sobe naturalmente através da chaminé de exaustão de ar 62. O ar aquecido mistura com gases de exaustão proveniente do abafador 38, que está ainda mais quente e sob pressão. Os gases são então descarregados pela saída da chaminé de exaustão de ar 66 no ambiente. Qualquer arraste cruzado de gases descarregados é inibido, mesmo em um forte fluxo de ar cruzado da chaminé de exaustão de ar 62 para o conduto de admissão de ar 50, descarregando os gases em uma direção ascendente acima do corpo da combinada 12.

[00025] Embora a invenção esteja ilustrada sendo usada em uma combinada rotativa, a presente invenção pode ser usada em outros tipos de combinadas, incluindo combinadas móveis de palha convencionais e combinadas híbridas que têm cilindros de picar e separadores rotativos transversais.

[00026] Tendo sido descritas as modabdades preferidas, fica aparente que várias modificações podem ser feitas sem fugir do escopo da invenção na forma definida nas reivindicações anexas.

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1/5

Claims

REIVINDICAÇÕES

1/3

1. Veículo de trabalho, caracterizado pelo fato de que compreende:

um corpo do veículo;

um motor de combustão interna suportado pelo corpo do veículo, o motor de combustão interna incluindo um trocador de calor, o motor de combustão interna sendo substancialmente encerrado em um compartimento do motor, e incluindo adicionalmente uma chaminé de exaustão de ar em comunicação fluídica com o compartimento do motor, e se estendendo a partir dele; e, um conduto de admissão de ar que tem uma entrada e uma saída, a entrada posicionada próxima a um topo do corpo do veículo e voltada em uma direção ascendente, a saída posicionada em associação com o trocador de calor, a chaminé de exaustão de ar tendo uma saída que se abre para cima, e o motor de combustão interna incluindo uma saída de exaustão posicionada dentro da chaminé de exaustão de ar para direcionar os gases quentes de exaustão em uma direção ascendente, criando um arraste para gases dentro da chaminé de exaustão.

2. Veículo de trabalho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente uma tela rotativa posicionada na saída do conduto de admissão de ar, a montante do trocador de calor.

3. Veículo de trabalho de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a saída do conduto de admissão de ar tem uma seção transversal que se aproxima da tela rotativa.

4. Veículo de trabalho de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a tela rotativa inclui um vácuo.

5. Veículo de trabalho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conduto de admissão de ar tem um trajeto de

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2/5 fluxo geralmente com forma de L da entrada até a saída, que direciona ar de uma direção geralmente verticalmente descendente para uma direção geralmente horizontal.

6. Veículo de trabalho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o trocador de calor inclui pelo menos um de um radiador e um refrigerador do ar de carga.

7. Veículo de trabalho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo do veículo inclui um compartimento do motor, o motor de combustão interna posicionado pelo menos parcialmente dentro do compartimento do motor.

8. Veículo de trabalho de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o motor de combustão interna é substancialmente encerrado por completo no compartimento do motor.

9. Veículo de trabalho de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o compartimento do motor é um alojamento do motor suportado pelo corpo do veículo.

10. Veículo de trabalho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a saída do conduto de admissão de ar é posicionada em uma extremidade do compartimento do motor, e a chaminé de exaustão de ar é posicionada em uma extremidade oposta do compartimento do motor.

11. Veículo de trabalho de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o motor de combustão interna é montado transversalmente dentro do corpo do veículo, a saída do conduto de admissão de ar é posicionada em um lado do corpo do veículo, e a chaminé de exaustão é posicionada em um lado oposto do corpo do veículo.

12. Veículo de trabalho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a chaminé de exaustão de ar tem uma saída posicionada próxima ao topo do corpo do veículo.

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3/5

13. Veículo de trabalho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conduto de admissão de ar tem uma entrada geralmente semicircular e uma saída geralmente com forma de U.

14. Veículo de trabalho de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o conduto de admissão de ar tem uma parede externa com uma transição curva entre a entrada e a saída.

15. Veículo de trabalho de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a saída fica voltada em uma direção geralmente horizontal.

16. Veículo de trabalho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o veículo de trabalho compreende uma combinada agrícola.

17. Conjunto de motor de combustão interna, caracterizado pelo fato de que compreende:

um motor de combustão interna incluindo um trocador de calor;

um alojamento do motor que encerra pelo menos parcialmente o motor de combustão interna;

um conduto de admissão de ar que tem uma entrada e uma saída, a entrada do conduto de admissão de ar posicionada acima do alojamento do motor e voltada em uma direção ascendente, a saída do conduto de admissão de ar posicionada em comunicação fluídica com o alojamento do motor e voltada para o trocador de calor; e uma chaminé de exaustão de ar que tem uma entrada e uma saída, a entrada da chaminé de exaustão de ar em comunicação fluídica com o alojamento do motor, a saída da chaminé de exaustão de ar posicionada acima do alojamento do motor e voltada em uma direção ascendente, o motor de combustão interna incluindo uma saída de exaustão posicionada dentro da chaminé de exaustão de ar para direcionar os gases quentes de exaustão em

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4/5 uma direção ascendente, criando um arraste para gases dentro da chaminé de exaustão.

18. Conjunto de motor de combustão interna de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o conduto de admissão de ar tem um trajeto de fluxo geralmente com forma de L da entrada do conduto de admissão de ar até a saída do conduto de admissão de ar, direcionando ar de uma direção geralmente verticalmente descendente para uma direção geralmente horizontal.

19. Conjunto de motor de combustão interna de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o trocador de calor inclui pelo menos um radiador e um refrigerador de ar de carga.

20. Conjunto de motor de combustão interna de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a saída do conduto de admissão de ar é posicionada em uma extremidade do alojamento do motor, e a entrada da chaminé de exaustão de ar é posicionada em uma extremidade oposta do alojamento do motor.

21. Veículo de trabalho, caracterizado pelo fato de que compreende:

um corpo do veículo;

um motor de combustão interna que aspira ar e consome combustível suportado pelo corpo do veículo, o motor de combustão interna incluindo um trocador de calor;

um compartimento do motor suportado pelo corpo do veículo, o motor de combustão interna posicionado pelo menos parcialmente encerrado no compartimento do motor;

um conduto de admissão de ar que tem uma entrada e uma saída, a entrada posicionada próxima a um topo do corpo do veículo e voltada em uma direção ascendente, a saída posicionada em associação com o trocador de calor; e,

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5/5 uma entrada de ar de combustão para o motor posicionada em associação com a saída do conduto de admissão de ar.

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2/3

CM