CN110612225A - 用于作业车辆中的hvac系统的新鲜空气过滤器再生 - Google Patents

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Abstract

一种用于与作业车辆(12)的驾驶室(10)一起使用的HVAC系统(14)的特征在于与第一风扇(28)的出口和第二风扇(30)的出口连通的空气管道装置(18)。至少一个空气流转向器(66)被定位于所述空气管道装置(18)内，用于选择性地使流动通过所述空气管道装置(18)的空气转向。在“新鲜空气过滤器再生”模式期间，所述至少一个空气流转向器(66)关闭所述空气管道装置(18)，所述第一风扇(28)被启动，并且所述第二风扇(30)被停用，由此来自所述第一风扇(28)的排出空气沿反向方向流动通过所述第二风扇(30)并且流动通过所述新鲜空气过滤器(50)。

Description

用于作业车辆中的HVAC系统的新鲜空气过滤器再生
技术领域
本发明总体上涉及一种用于比如拖拉机、农业收割机或类似的自推进式作业车辆的驾驶室的内部的气候控制系统，更特别地，涉及一种被构造成用于新鲜空气过滤器的再生的气候控制系统。
背景技术
在农业、工业、采矿业、建筑以及林业技术领域中使用作业车辆来执行各种作业功能，比如耕作、种植、收割、联合收割等等。为了提高操作员舒适度，这样的作业车辆通常设置有驾驶室，操作员位于所述驾驶室中。驾驶室通常包含金属框架，金属框架带有立柱、顶部以及在立柱之间延伸的透明玻璃或塑料面板。操作员可以从驾驶室内操作各种操纵杆、开关等等来执行各种期望的功能，比如接合或分离动力输出装置，启动远程液压缸，选择节流阀速度等等。
通常使用气候控制系统来控制或调节封闭的驾驶室内的比如温度、湿度和/或气压的环境条件，所述气候控制系统通常也被称为供暖通风与空气调节(HVAC)系统。作业车辆的HVAC系统通常包含位于驾驶室内的多个操作员可操作的控制件，包含但不限于模式选择器、温度选择器以及风扇速度选择器。模式选择器通常将容许选择加热模式、空气调节模式、窗户除霜除雾模式、空气再循环模式、以及新鲜空气模式。另外，某些系统可以以自动温度控制(ATC)模式运行，其中所述系统将驾驶室空气温度控制至操作员可选值或操作员可选值的范围内。更进一步，某些系统可以以自动地控制风扇速度以及系统的其它元件的模式运行，以将驾驶室空气压力维持在高于外部空气的压力的水平，以限制外部空气、灰尘以及其它污染物从外部环境渗透至驾驶室中。
转让给本发明的受让人的美国专利第8,633,424号公开一种带有两个离心鼓风机的HVAC系统。一个鼓风机用于利用外部空气对操作室增压，而另一个鼓风机用于使操作室内的空气再循环。两个鼓风机彼此流体地串联连接，以使得增压鼓风机的出口与再循环鼓风机的入口连通。
还已知，自动地清洁位于外部周边环境与HVAC鼓风机之间的管道中的过滤器。EP2552719B1(对应于美国专利公开第US2013/0059521号)公开一种带有单个鼓风机的HVAC系统。混合活片定位于鼓风机的上游侧，以容许通过过滤器从驾驶室内部和/或外部空气选择性地吸入再循环空气。多个空气分配通风口位于鼓风机的下游侧，以将增压空气引导至驾驶室内的选择区域。在“过滤器再生”模式中，下游侧的空气分配通风口被关闭，并且混合活片被定位成仅仅吸入再循环空气并关闭通向过滤器的入口。从鼓风机的出口侧向后通向过滤器的返回管道使增压空气返回至过滤器，以沿反向方向将空气吹送通过过滤器，并由此使过滤器再生。
发明内容
本发明提供一种用于作业车辆的包含一对鼓风机的HVAC系统，其中下游管道装置可以被关闭，并且来自再循环鼓风机的空气被用来将空气吹送通过增压鼓风机和新鲜空气过滤器以清洁新鲜空气过滤器以及使新鲜空气过滤器再生。
本发明的一种形式涉及一种用于作业车辆的驾驶室的HVAC系统。所述HVAC系统包含具有入口以及出口的第一风扇，其中所述第一风扇入口与驾驶室的内部连通。第二风扇具有入口以及出口，其中所述第二风扇入口与外部周边环境连通。新鲜空气过滤器被定位成与所述第二风扇的入口连通。所述HVAC系统的特征在于与所述第一风扇出口和所述第二风扇出口连通的空气管道装置。至少一个空气流转向器被定位于所述空气管道装置内，用以选择性地使流动通过所述空气管道装置的空气转向。在“新鲜空气过滤器再生”模式期间，所述至少一个空气流转向器关闭所述空气管道装置，所述第一风扇被启动，并且所述第二风扇被停用，由此来自所述第一风扇的排出空气沿反向方向流动通过所述第二风扇并且流动通过所述新鲜空气过滤器。
在另一个实施例中，所述HVAC模块包含与所述第二风扇的入口联接的再循环箱。所述再循环箱控制被抽吸至所述第二风扇中的再循环空气和新鲜空气的量。所述再循环箱具有与所述驾驶室的内部连通的可控制的第一门，以及与外部周边环境连通的可控制的第二门。在所述新鲜空气过滤器再生模式期间，所述第一门被关闭并且所述第二门被打开。
在另一个实施例中，所述空气管道装置包含至少一个分配集气室，其中每个分配集气室具有至少一个出口以及与所述第一风扇出口和所述第二风扇出口连通的入口。每个分配集气室包含至少一个空气流转向器。电气处理电路被构造成在新鲜空气过滤器再生模式中将所述至少一个空气流转向器定位成关闭每个分配集气室的出口(一个或多个)。
在另一个实施例中，所述驾驶室包含第一通道门和第二通道门，并且所述HVAC系统进一步包含与所述第一通道门相关联的第一门传感器，以及与所述第二通道门相关联的第二门传感器。所述第一门传感器和所述第二门传感器各自与所述电气处理电路联接并且将输出信号提供至所述电气处理电路。所述新鲜空气过滤器靠近所述第二通道门定位于所述驾驶室的顶部处。当来自所述第一门传感器的输出信号指示所述第一门被打开时，以及当来自所述第二门传感器的输出信号指示所述第二门被关闭时，所述电气处理电路启动所述新鲜空气过滤器再生模式。
在另一个实施例中，所述电气处理电路根据时间基础启动所述新鲜空气过滤器再生模式。所述时间基础可以对应于所述作业车辆的预定的运行小时数。
在又一个实施例中，所述空气管道装置包含具有至少一个空气流转向器的前部输送布置以及具有至少一个空气流转向器的后部输送布置。所述电气处理电路在新鲜空气过滤器再生模式期间控制每个空气流转向器，以关闭所述前部输送布置和后部输送布置。
在又一个实施例中，所述HVAC系统包含HVAC模块，其含有所述第一风扇和所述第二风扇。所述前部输送布置包含具有多个出口以及与所述第一风扇出口和所述第二风扇出口连通的入口的分配集气室。所述分配集气室包含至少一个空气流转向器，用于选择性地打开和关闭所述多个出口。
在另一个实施例中，所述HVAC模块包含与所述第二风扇的入口联接的再循环箱。所述再循环箱控制被抽吸至所述第二风扇中的再循环空气和新鲜空气的量。所述再循环箱具有与所述电气处理电路联接并与所述驾驶室的内部连通的可控制的第一门，以及与所述电气处理电路联接并与所述外部周边环境连通的可控制的第二门。在所述新鲜空气过滤器再生模式期间，所述第一门被关闭并且所述第二门被打开。
在又一个实施例中，所述第一风扇为再循环鼓风机并且所述第二风扇为增压鼓风机。
在另一个实施例中，所述作业车辆为农用拖拉机。
附图说明
通过参考结合附图对本发明的实施例的以下描述，本发明的上述以及其它特征和优点以及实现它们的方式将变得更加显而易见，并且将更好地理解本发明，其中：
图1为可以被用于作业车辆上的驾驶室的一部分的立体图，包含本发明的HVAC系统的实施例；
图2为用于图1中所示的驾驶室中的HVAC系统的立体图；
图3为用于图2中所示的HVAC系统中的HVAC模块的立体图；
图4为与图2中所示的HVAC系统一起使用的新鲜空气布置的一部分的立体图；
图5为与图2中所示的HVAC系统以及图4中所示的新鲜空气布置一起使用的再循环箱的立体图；
图6为侧视剖视图，其示出用于图2中所示的HVAC系统的前部输送布置中的空气分配集气室的内部，其中在所述空气分配集气室内具有两种不同类型的空气流转向器；
图7为图6中所示的空气分配集气室的立体图，其中空气流转向器处于不同位置中；以及
图8为本发明的HVAC系统的另一个实施例的示意图。
在这些视图中相对应的附图标记指示相对应的部件。本文中所阐述的范例示例说明本发明的实施例，并且这样的范例不应当被解释为以任何方式限制本发明的范围。
具体实施方式
现在参考附图，更特别地参考图1和2，示出可以被用于作业车辆12上的驾驶室10的一部分。在所示实施例中，假定作业车辆12为农用拖拉机，但是作业车辆12可以为不同类型的作业车辆，比如联合收割机、割晒机、反铲挖土机、推土机、挖掘机、伐木-归堆机等等。驾驶室10旨在提高操作员的舒适度。
图2中的立体图中所示的HVAC系统14主要旨在为驾驶室10的内部提供加热、冷却以及过滤的空气。HVAC系统14通常包含HVAC模块16以及空气管道装置18。空气管道装置18可以进一步被认为是在进气侧上被细分成再循环布置20和新鲜空气布置22，以及在排出侧上被细分成前部输送布置24和另一个平行的输送布置26，例如后部输送布置26或侧边输送布置。
HVAC模块16(图2和3)可以定位于驾驶室10中的地板下方，并且包含在共同的壳体32内的第一风扇28和第二风扇30。第一风扇28具有入口34和出口(在壳体32内，未编号)，其中第一风扇入口34与驾驶室10的内部36(图1)连通。第二风扇30具有入口38和出口(在壳体32内，未编号)，其中第二风扇入口38与外部周边环境40(图1)连通。在所示实施例中，第一风扇28和第二风扇30均被构造成离心鼓风机。然而，应当理解的是，风扇28和30可以被构造成不同类型的风扇，比如轴流风扇。
第一风扇28的进气侧上的再循环布置20包含带有再循环空气过滤器42的入口，来自内部36的再循环空气通过所述再循环空气过滤器42被抽吸至再循环空气管道44中。再循环空气管道44的排出端与
第一风扇28的入口连接，如图2中所示。
第二风扇30的进气侧上的新鲜空气布置22(图2和4)既接收来自驾驶室10的内部36的再循环空气，又接收来自外部周边环境40的新鲜空气。为此，新鲜空气布置22包含带有第二再循环空气过滤器46的入口，来自内部36的再循环空气通过所述第二再循环空气过滤器46被抽吸至第二风扇30的入口38中。新鲜空气布置22还包含新鲜空气管道48，其在第二风扇30的入口38与外部周边环境40之间相互连接。在所示实施例中，新鲜空气管道48的大致水平的部分48A为驾驶室10的中空框架在后窗下方的一部分，并且新鲜空气管道48的大致竖直的部分48B为驾驶室10的中空框架右后方立柱的一部分。新鲜空气过滤器50在驾驶室10的右通道门52A上方定位于延伸至第二风扇30的入口38的新鲜空气管道48的入口处。
为了控制至第二风扇30的再循环空气和新鲜空气的混合物，HVAC模块16包含与第二风扇30的入口38联接的再循环箱54(图2、4以及5)。再循环箱54具有经由第二再循环空气过滤器46与驾驶室10的内部连通的可控制的第一门56，以及经由新鲜空气管道48和新鲜空气过滤器50与外部周边环境40连通的可控制的第二门58。可以独立地且可变地调节第一门56和第二门58的位置，以控制进入第二风扇30的入口38的再循环空气和/或新鲜空气的混合物，如将在下文更具体地描述的。
HVAC模块16的壳体32在内部将第一风扇28和第二风扇30的出口流合并在一起。如在图2中可以看到的，前部输送布置24连接至位于HVAC模块16的前部、底部处的出口(并不明确地可见)。前部输送布置24具有一对平行地连接的前部输送管道60A和60B，其均与空气分配集气室62(图2、6以及7；其也可以被称为分配箱)并联连接。空气分配集气室62具有多个出口64以及用于选择性地打开和关闭多个出口64的至少一个空气流转向器66。出口64可以充当驾驶室10内的通风口，用以沿特定的(比如除霜、上部通风口、下部通风口、脚等等)方向引导空气。在所示实施例中，空气流转向器66A的横截面具有大致四分之一圆形形状，并且空气流转向器66B被构造成活片(flap)。空气流转向器(一个或多个)66的特定形状可以根据应用变化。
再一次参考图2和3，后部输送布置26连接至位于HVAC模块16的前部、顶部处的出口68。后部输送布置26具有一对平行地连接的后部输送管道70A和70B，其被定位成充当驾驶室10的后窗上的除霜通风口。呈可旋转的活片的形式的可控制的空气流转向器72定位于出口68处，并且选择性地控制流动通过后部输送管道70A和70B的空气的量。
电气处理电路74控制HVAC系统14的各个可控制的构件。例如，电气处理电路74可以经由适当的连接(例如，有线的，无线的，BUS等等)与第一风扇28、第二风扇30、第一门56、第二门58、空气流转向器66A和66B、以及空气流转向器72联接。电气处理电路74还可以接收来自其它合适的装置(比如分别指示右通道门52A和左通道门52B的打开/关闭状态的右门传感器76A和左门传感器76B)的输入。电气处理电路74还可以与其它合适的电气构件联接和/或包含其它合适的电气构件，比如视频显示器78、短期和/或长期存储器(未示出)等等。
电气处理电路74可以被构造成数字和/或模拟电路，并且可以为另一个控制器的一部分或独立的控制器。例如，在图1和2中所示的实施例中，电气处理电路74被显示为可以位于扶手控制面板80中的车辆控制单元(VCU)的一部分。替代地，电气处理电路74可以为独立的控制器，其为HVAC模块16的组成部分，其经由适当的连接(比如有线或无线连接)与VCU联接。
在运行期间，电气处理电路74启动并控制“新鲜空气过滤器再生”模式，其中通过沿反向方向吹送空气穿过新鲜空气过滤器50至周边环境40而清洁新鲜空气过滤器50。该空气将收集于新鲜空气过滤器50中的灰尘排出至周边环境40。
更具体地，电气处理电路74基于至少三个布尔输入(逻辑与操作)启动并控制“新鲜空气过滤器再生”模式。为此，电气处理电路根据时间基础启动新鲜空气过滤器再生模式。在所示实施例中，时间基础可以对应于作业车辆12的预定的运行小时数，并且可以利用内部时钟或计时器(未具体地示出)确定。例如，作业车辆12每运行50个小时可以启动新鲜空气过滤器再生模式。
代替依赖时间，还可以根据与新鲜空气过滤器50相关联的一个或多个感测的或计算的运行参数来启动新鲜空气过滤器再生模式。例如，当第二风扇30正在运行所选择的运行速度时，穿过并跨过新鲜空气过滤器50的压降应当落入已知的压力范围(ΔP)内。可以使用新鲜空气过滤器50的入口侧上的压力传感器84，以及新鲜空气过滤器的排出侧上的压力传感器86，它们中的每一个都与电气处理电路74联接。来自压力传感器84和86的输出信号可以用来确定跨过新鲜空气过滤器50的压降。当压降超过预定值时，可以为操作员提供某种类型的指示以手动地启动新鲜空气过滤器再生模式，比如视频显示器上的文本、指示灯、警报等等。如果未使新鲜空气过滤器50再生并且性能进一步降低，则可以为操作员提供另一个指示以手动地启动新鲜空气过滤器再生模式，或者电气处理电路74可能会自动地启动新鲜空气过滤器再生模式。
电气处理电路74还根据来自右门传感器76A的指示右门52A被关闭的输出信号以及来自左门传感器76B的指示左门52B被打开的输出信号来启动新鲜空气过滤器再生模式。由于新鲜空气过滤器定位于右门52A上方，因此这容许通过打开的左门52B抽吸在过滤器再生中使用的进入空气，并防止离开新鲜空气过滤器50的灰尘进入驾驶室10。
然而，新鲜空气过滤器50不必定位于所述门中的一个上方，而是可以相反地定位于另一个合适的位置处，比如在驾驶室10的挡泥板中，在驾驶室10的地板下方等等。在这样的情况下，电气处理电路74不需要感测右门是否被关闭，而是相反可以仅仅感测通道门52A或52B中的一个是否被打开以在新鲜空气过滤器再生模式期间提供新鲜空气源。例如，可以使用一个或两个传感器76A和/或76B来感测通道门52A或52B中的一个或两个是否被打开，而不依赖于特定的门(比如通道门52A)是否被关闭。替代地，可以感测另一个构件，比如在新鲜空气过滤器再生模式期间提供空气源的打开的窗。
电气处理电路74在新鲜空气过滤器再生模式期间控制空气流转向器66A、66B以及72，以关闭前部输送布置24和后部输送布置26。图6示出被定位成将经过过滤和调节的空气提供至上部通风口、下部通风口以及脚的空气流转向器66A和66B。图7示出空气流转向器66A和66B，其中在新鲜空气过滤器再生模式期间出口64关闭。
电气处理电路74还控制第一门56和第二门58(如图5中所示)，以使得用于再循环空气的流动路径被关闭并且用于新鲜空气的流动路径被打开。然后，电气处理电路启动第一风扇28并停用第二风扇30，由此来自第一风扇28的排出空气沿反向方向流动通过第二风扇30并且流动通过新鲜空气过滤器50，从而清洁新鲜空气过滤器50并使新鲜空气过滤器50再生。由图1中所示的流动路径82示意性地示出在新鲜空气过滤器再生模式期间的空气流动路径。
现在参考图8，示出本发明的HVAC系统90的另一个实施例的示意图。在该实施例中，类似于图1和2中所示的HVAC系统14，HVAC模块92包含再循环风扇94和增压风扇96。然而，HVAC系统90具有定位于HVAC模块92的下游侧的流动分离壁98以及与壁98对准地定位的空气流转向器100。在所示实施例中被构造成蝶形阀的空气流转向器100可以利用电气处理电路74被可控制地定位于打开位置(以实线示出)与关闭位置(以虚线示出)之间。当处于新鲜空气过滤器再生模式中时，并且在空气流转向器100处于关闭位置中的情况下，从再循环风扇94排出的空气沿反向方向流动通过增压风扇96以清洁新鲜空气过滤器50。
虽然已经相对于至少一个实施例描述了本发明，但是可以在本公开的精神和范围内进一步修改本发明。因此，本申请旨在覆盖本发明的使用它的一般原理的任何变形、使用或改编。进一步，本申请旨在覆盖本发明的这样的偏离，这些偏离在本发明所属领域的已知的或惯常的实践范围内并且落入所附权利要求的限制内。

Claims (13)

1.一种用于作业车辆(12)的驾驶室(10)的供暖通风与空气调节(HVAC)系统(14)，所述HVAC系统(14)包含：
具有入口(34)以及出口的第一风扇(28)，所述第一风扇的入口(34)与所述驾驶室(10)的内部(36)连通；
具有入口(38)以及出口的第二风扇(30)，所述第二风扇的入口(38)与外部周边环境(40)连通；
新鲜空气过滤器(50)，其被定位成与所述第二风扇(30)的入口(38)连通；
其特征在于：
所述HVAC系统(14)进一步包括：
与所述第一风扇的出口和所述第二风扇的出口连通的空气管道装置(18)；以及
至少一个空气流转向器(66)，其被定位于所述空气管道装置(18)内，用于选择性地使流动通过所述空气管道装置(18)的空气转向；以及
其中，在“新鲜空气过滤器再生”模式中，所述至少一个空气流转向器(66)关闭所述空气管道装置(18)，所述第一风扇(28)被启动，并且所述第二风扇(30)被停用，由此来自所述第一风扇(28)的排出空气沿反向方向流动通过所述第二风扇(30)并且流动通过所述新鲜空气过滤器(50)。
2.根据权利要求1所述的HVAC系统(14)，其特征在于，所述HVAC系统(14)包含HVAC模块(16)，其具有与所述第二风扇(30)的入口(38)联接的再循环箱(54)，所述再循环箱(54)控制被抽吸至所述第二风扇(30)中的再循环空气和新鲜空气的量，所述再循环箱(54)具有与所述驾驶室(10)的内部(36)连通的可控制的第一门(56)，以及与外部周边环境(40)连通的可控制的第二门(58)，在所述新鲜空气过滤器再生模式期间，所述第一门(56)被关闭并且所述第二门(58)被打开。
3.根据权利要求1所述的HVAC系统(14)，其特征在于：
所述空气管道装置(18)包含至少一个分配集气室(62)，每个所述分配集气室(62)具有至少一个出口(64)以及与所述第一风扇的出口和所述第二风扇的出口连通的入口，每个所述分配集气室(62)包含至少一个所述空气流转向器(66)；以及
电气处理电路(74)在所述新鲜空气过滤器再生模式中被构造成将所述至少一个空气流转向器(66)定位成关闭每个所述分配集气室(62)的每个出口。
4.根据权利要求1所述的HVAC系统(14)，其特征在于：
所述新鲜空气过滤器再生模式要求从所述驾驶室(10)的门传感器(76B)所接收的输出信号指示通道门(52B)被打开。
5.根据权利要求1所述的HVAC系统(14)，其特征在于，与所述第一风扇(28)和所述第二风扇(30)联接的电气处理电路(74)根据时间基础启动所述新鲜空气过滤器再生模式。
6.根据权利要求4所述的HVAC系统(14)，其特征在于，当从所述驾驶室(10)的第二门传感器所接收的输出信号指示所述第二门被关闭时，与所述第一风扇(28)和所述第二风扇(30)联接的所述电气处理电路(74)启动所述新鲜空气过滤器再生模式。
7.根据权利要求5所述的HVAC系统(14)，其特征在于，所述时间基础对应于所述作业车辆(12)的预定的运行小时数。
8.根据权利要求3所述的HVAC系统(14)，其特征在于，所述空气管道装置(18)包含具有至少一个所述空气流转向器(66A，66B)的前部输送布置(24)以及具有至少一个所述空气流转向器(72)的平行的输送布置(26)，所述电气处理电路(74)在所述新鲜空气过滤器再生模式期间控制每个所述空气流转向器(66A，66B，72)以关闭所述前部输送布置(24)和所述后部输送布置(26)中的每一个。
9.根据权利要求8所述的HVAC系统(14)，其特征在于：
所述HVAC系统(14)包含HVAC模块(16)，其包含所述第一风扇(28)和所述第二风扇(30)中的每一个；以及
所述前部输送布置(24)包含分配集气室(62)，该分配集气室具有多个出口(64)以及与所述第一风扇的出口和所述第二风扇的出口连通的入口，所述分配集气室(62)包含用于选择性地打开和关闭所述多个出口(64)的至少一个所述空气流转向器(66A，66B)。
10.根据权利要求1所述的HVAC系统(14)，其特征在于，根据与所述新鲜空气过滤器(50)相关联的至少一个感测的或计算的运行参数启动所述新鲜空气过滤器再生模式。
11.根据权利要求10所述的HVAC系统(14)，其特征在于，所述至少一个感测的或计算的运行参数包含跨过所述新鲜空气过滤器(50)的压降。
12.根据权利要求1所述的HVAC系统(14)，其特征在于，所述第一风扇(28)为再循环鼓风机并且所述第二风扇(30)为增压鼓风机。
13.一种作业车辆，其包含根据前述权利要求中的任一项所述的HVAC系统(14)。
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