DE102013225644A1

DE102013225644A1 - Unter Druck gesetztes Gehäuse für einen Motor mit Luftfilter für ein landwirtschaftliches Arbeitsfahrzeug

Info

Publication number: DE102013225644A1
Application number: DE102013225644.2A
Authority: DE
Inventors: Timothy F. Christensen; Alan D. Sheidler
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2013-01-15
Filing date: 2013-12-11
Publication date: 2014-07-17
Also published as: AU2014200167A1; BR102014000785A2; CA2838372A1; US20140196682A1

Abstract

Ein Motorgehäuse (100, 200) für einen Motor (102, 202) mit innerer Verbrennung umfasst eine Vielzahl an Wänden (114, 210, 216, 218, 230), welche den Motor (102, 202) umschließen, wobei die Wände (114, 210, 216, 218, 230) einen Lufteinlass (120, 238) definieren, der gegenüber einem Raum zwischen dem Motor (102, 202) und der Vielzahl der Wände (114, 210, 216, 218, 230) geöffnet ist und ein Gebläse (122, 236) mit dem Lufteinlass (120, 238) gekoppelt ist, um unter Druck gesetzte Luft in den unter Druck gesetzten Raum zwischen dem Motor (102, 202) und der Vielzahl der Wände (114, 210, 216, 218, 230) zu leiten und die Luft in dem Raum auf einem oberhalb des Luftdrucks außerhalb der Wände (114, 210, 216, 218, 230) zu halten.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung liegt auf dem Feld der Motoren für landwirtschaftliche Arbeitsfahrzeuge und deren Gehäuse.
Hintergrund
Landwirtschaftliche Arbeitsfahrzeuge bewegen sich beim Pflanzen, Aufziehen und Ernten von Pflanzen über landwirtschaftlich genutzte Felder. Diese Fahrzeuge sind in vielen Fällen von Wolken aus leichtem, brennbaren Material wie Blättern, Staub, Kaff oder dergleichen umgeben.
Dieses leichte, brennbare Material wird sich in Bereichen ansammeln mit geringem Luftfluss, sodas es sich oft an Oberflächen von Objekten hoher Temperatur, wie Ausstoßleitungen, Turboladern, Dieselpartikelfiltern und dergleichen, ansammelt und diese eine Schicht daraauf bildet. Es besteht die Sorge, dass dieses angesammelte, leichte Material anfängt zu verbrennen, wenn normalerweise kalte Oberflächen periodisch auf hohe Temperaturen erhitzt werden, wie es bei einem Dieselpartikelfilder während des Regenerationsprozesses der Fall ist.
Es gibt viele Anordnungen im Stand der Technik, die einen Motorblock und zugehörige Komponenten in einem Gehäuse einschließen. Hierzu wird auf die US 4 324 208 A , US 4 610 326 A , US 4 891 940 A , US 7 523 726 B , US 2 250 382 A , US 4 241 702 A , US 3 949 726 A und GB 1 397 476 A verwiesen.
Diese Anordnungen beziehen sich jedoch nicht auf das Problem, eine Ansammlung von leichten, brennbaren Teilchen auf Nachbehandlungseinrichtungen für Abgase, wie Dieselpartikelfiltern, zu vermeiden. Anstelle dessen beziehen sie sich auf Wege zur Geräuschminderung von Motoren, die Kühlung von Auspuffen und dergleichen.
Manche Anordnungen im Stand der Technik beziehen sich auf das Problem, dass sich brennbare Teilchen auf Dieselpartikelfiltern oder anderen, heißen Auspuffgasleitungen ansammeln. Dort wurde vorgeschlagen, einen Luftstrom (sowohl sauber als auch verschmutzt) entweder kontinuierlich oder intermittierend über Oberflächen zu leiten, auf denen sich die Teilchen ansammeln können, um entweder die Ansammlung leichter, brennbarer Partikel zu vermeiden oder diese Partikel periodisch von den Oberflächen fortzublasen. Diese im Stand der Technik bekannten Anordnungen verwenden die kinetische Energie von Luft und benötigen daher Düsen, die in der Nähe aller Oberflächen anzuordnen sind, an denen sich Partikel ansammeln können, sowie ein relativ großes Gebläse, um Luft mit einer hinreichenden Geschwindigkeit bereitzustellen.
Beide dieser Reinigungsanordnungen verhindern nicht, dass leichte, brennbare Materialien die heißen Oberflächen erreichen. Stattdessen lenken sie das leichte, brennbare Material ab, bevor es sich absetzt, oder sie blasen es von den Oberflächen fort, bevor die Oberflächen heiß genut sind, die leichten Teilchen anzuzünden.
Diese Reinigungsanordnungen werden typischerweise in Fahrzeugen verwendet, bei denen große Luftvolumina durch einen Wärmetauscher für Kühlflüssigkeit des Motors und dann durch den Motorraum und dort über die Oberfläche des Motors und die anderen heißen Oberflächen geleitet werden. Wärmetauscher für Motoren benötigen typischerweise eine große Menge an sie durchströmender Luft, um hinreichend viel Wärme aus der Kühlflüssigkeit abzuführen.
Ein weiteres Problem bei diesen Reinigungsanordnungen liegt darin, dass derart viel Luft durch den Wärmetauscher strömen muss, dass es sich als unmöglich erweist, die Luft hinreichend zu filter, um sämtliches leicht brennbares Material daraus zu entfernen. Ein großer Anteil des leichten, brennbaren Materials ist Staub und würde daher ein Filtern auf einem Mikrometerniveau erfordern, um dessen Ansammlung an Oberflächen innerhalb des Motorraums zu verhindern.
Aufgabe
Somit besteht Bedarf an einer verbesserten Vorgehensweise zur Verhinderung, dass sich leichtes, brennbare Material an heißen Oberflächen im Motorgehäuse eines landwirtschaftlichen Fahrzeugs ansammelt. Es geht auch darum, ein extrem feines Filtern großer Mengen an Motorkühlluft und das dazu gehörige Reinigen und Wechseln von Filtern nicht mehr erforderlich zu machen.
Erfindung
Ein zum Arbeiten auf einem landwirtschaftlichen Feld konfiguriertes Fahrzeug umfasst einen Motor mit innerer Verbrennung, z. B. einen Dieselmotor, der innerhalb eines Motorgehäuses angeordnet ist, das beispielsweise kastenartig sein kann. Das Motorgehäuse definiert einen Lufteinlass. Eine Luftquelle ist mit dem Lufteinlass gekoppelt und erzeugt einen Luftstrom in das Motorgehäuse hinein. Die Luftquelle erzeugt einen geringfügigen Überdruck im Motorgehäuse, der oberhalb des Drucks der Umgebungsluft liegt. Dieser Überdruck verhindert das Eindringen von Staub und Verunreinigungen in das Motorgehäuse.
Das Motorgehäuse umfasst eine Mehrzahl an Wänden, welche den Motor umschließen. Die Wände definieren eine Lufteinlassöffnung in einen Raum zwischen dem Motor und den Wänden. Ein Gebläse ist mit dem Lufteinlass gekoppelt, um unter Druck stehende Luft in den Raum zwischen dem Motor und der Mehrzahl an Wänden einzubringen und den Luftdruck in dem Raum auf einem oberhalb des Umgebungsluftdrucks zu halten.
Das Motorgehäuse kann weiterhin eine Verbrennungsluftleitung aufweisen, die mit dem Motor gekoppelt ist, um ihn mit Verbrennungsluft zu versorgen, wobei sich zumindest ein Teil der Verbrennungsluftleitung innerhalb des Motorgehäuses befindet. Die Verbrennungsluftleitung kann sich durch eine Wand der Mehrzahl der Wände erstrecken. Ein Ende der Verbrennungsluftleitung kann außerhalb des Motorgehäuses angebracht werden, um Umgebungsluft aus der Umgebung außerhalb des Motorgehäuses aufzunehmen und die Umgebungsluft durch die Wand zu leiten und dem Motor zuzuführen. Ein Luftfilter kann zwischen dem Gebläse und der Umgebung angeordnet werden, um die Umgebungsluft zu filtern, bevor sie dem Einlass zugeführt wird.
Bei einer Ausführungsform ist außerhalb des Motorgehäuses ein Wärmetauscher vorgesehen, der angeordnet ist, Umgebungsluft aus der Umgebung außerhalb des Motorgehäuses zu erhalten, um Wärme an die Umgebungsluft abzugeben und die dabei aufgeheizte Umgebungsluft anschließend wieder an die benachbarte Umgebung außerhalb des Motorgehäues abzugeben. Eine erste Motorkühlmittelleitung kann mit dem Motor und dem Wärmetauscher verbunden werden und sich zwischen diesen erstrecken, um Motorkühlmittel vom Motor zum Wärmetauscher zu leiten, während eine eine zweite Motorkühlmittelleitung mit dem Motor und dem Wärmetauscher verbunden ist und sich zwischen diesen erstreckt, um nach dem Kühlen Motorkühlmittel vom Wärmetauscher zurück zum Motor zu leiten. Die Motorkühlmittelleitungen erstrecken sich vorzugsweise durch eine Wand des Motorgehäuses hindurch.
Ein Getriebe kann im Innenraum der Wände angeordnet und mit dem Motor in Antriebverbindung stehen. Das Getriebe kann eine damit verbundene und davon angetriebene Ausgangswelle aufweisen, die sich durch eine der Wände hindurch erstrecken kann und vorzugsweise mit einer außerhalb der Wände angeordneten, angetriebenen Maschine in antreibender Verbindung steht.
In einer der Wände kann eine Luftöffnung sein, welche konfiguriert ist, Luft aus dem Innenraum des Motorgehäuses in die umgebende Atmosphäre außerhalb des Motorgehäuses abzuleiten und dadurch einen Überdruck innerhalb des Motorgehäuses zu vermeiden.
Die Wände können einen Turbolader umschließen, der mit dem Motor gekoppelt ist, um ihm unter Druck gesetzte Verbrennungsluft zuzuführen.
Das Gebläse ist vorzugsweise nicht angordnet, Luft durch einen Wärmetauscher zu leiten. Dafür kann ein anderes Gebläse dienen. Analog ist der Lufteinlass vorzugsweise nicht angeordnet, durch einen Wärmetauscher strömende Luft in das Motorgehäuse zu leiten.
Ausführungsbeispiel
Die Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel, wobei:
1 ein schematisches Diagramm eines erfindunggemäßen Motorgehäuses, und
2 ein schematisches Diagramm eines anderen, erfindungsgemäßen Motorgehäuses zeigt.
Gemäß der 1 umschließt ein Motorgehäuse 100 einen Motor 102 mit innerer Verbrennung, der mit einem Getriebe 104 gekoppelt ist. Ein Turbolader 106 wird durch ausgestoßene Verbrennungsgase angetrieben, die eine Ausstoßkammer 108 des Motors 102 verlassen. Die Verbrennungsgase strömen durch ein Nachbehandlungsgerät 110 und dann durch eine Leitung 112, die durch eine Wand 114 des Motorgehäuses 100 hindurch verläuft. Der Turbolader 106 sauft Luft in eine Verbrennungsluftleitung 116, verdichtet sie und leitet sie durch einen Verbrennungsluftauslass 118 in den Motor 102. Ein Lufteinlass 120 ist in einer Wand des Motorgehäuses 100 vorgesehen, um unter Druck gesetzte Luft von einem Gebläse 122 aufzunehmen. Das Gebläse 122 hat einen Lufteinlass, der mit einem Luftfilter 124 verbunden ist und daraus Luft erhält. Der Luftfilter 124 ist mit einem Zyklonvortrenner 126 verbunden und erhält daraus Luft. Der Zyklonvortrenner 126 hat einen Schmutzauslass 128, welcher Verunreinigungen, Staub und andere feste Partikel vom Zyklonvortrenner erhält. Der Zyklonvortrenner 126 hat einen Einlass 130 für einströmende Luft, der Luft von der Umgebungssatmosphäre aufnimmt. Ein Luftauslass 1126 ist in einer Wand des Motorgehäuses 100 bereitgestellt, um es überschüssiger Luft innerhalb des Motorgehäuses 100 zu ermöglichen, es zu verlassen und auf diese Weise einen Überdruck darin zu vermeiden.
Bei einer alternativen Anordnung, wie sie in der 2 gezeigt ist, umschließt ein Motorgehäuse 200 einen Motor 202 mit innerer Verbrennung, der mit einem Getriebe 204 gekoppelt ist. Ein Nachbehandlungsgerät 206 für Auspuffgase ist mit dem Motor 202 gekoppelt, um dessen Auspuffgase aufzunehmen. Das Nachbehandlungsgerät 206 ist intern derart aufgebaut, dass es die Auspuffgase so behandelt, dass die darin enthaltenen luftverschmutzenden Giftstoffe reduziert werden. Ein typisches Nachbehandlungsgerät 206 ist ein Dieselpartikelfilter, der zyklisch zwischen kalten und extrem heißen Zuständen temperiert wird, wenn er regeneriert wird. Ein Auspuffgasauslass 208 erstreckt sich vom Nachbehandlungsgerät 206 durch eine Wand 210 des Motorgehäuses 200. Öffnungen 212 und 214 sind in Wänden 216 bzw. 218 des Motorgehäuses 200 vorgesehen. Die Öffnungen 212 und 214 umschließen jeweils eine Ausgangswelle 220 oder 222. Die Ausgangswelle 220 und die Ausgangswelle 222 erstrecken sich aus dem Getriebe 204. Die Ausgangswellen 220 und 222 erstrecken sich durch die Wand 216 und 218 und sind jeweils mit einer angetriebenen Maschine 224 bzw. einer angetriebenen Maschine 226 gekoppelt, um Leistung vom Getriebe 204 auf die angetriebene Maschine 224 und die angetriebene Maschine 226 zu übertragen. Die angetriebenen Maschinen 224 und 226 sind außerhalb des Motorgehäuses 200 angeordnet. Eine Verbrennungsluftleitung 228 für den Motor 202 erstreckt sich durch eine Wand 230 des Motorgehäuses 200. Die Verbrennungsluftleitung 228 ist mit einem außerhalb des Motorgehäuses 200 angeordneten Luftfilter 232 verbunden und enthält von diesem Luft. Der Luftfilter 232 hat einen Lufteinlass 234, der Luft aus der Umgebung außerhalb des Motorgehäuses 200 aufnimmt. Ein Gebläse 236 ist mit einem Lufteinlass 238 gekoppelt, welcher in der Wand 210 des Motorgehäuses 200 vorgesehen ist. Das Gebläse 236 ist außerhalb des Motorgehäuses 200 angebracht. Der Einlass des Gebläses 236 ist mit einem Luftfilter 240 verbunden. Der Luftfilter 240 hat einen Lufteinlass 242, welcher offen ist, um Luft aus der benachbarten Umgebung außerhalb des Motorgehäuses 200 aufzunehmen.
Eine erste Motorkühlmittelleitung 244 ist mit dem Motor 202 gekoppelt, um von diesem heißes Motorkühlmittel zu erhalten und letzteres vom Verbrennungsmotor 202 durch die Wand 210 des Motorgehäuses 200 zu leiten und es einem Wärmetauscher 246 zur Kühlung des Motorkühlmittels zzuführen. Ein Gebläse 248 wird durch einen Motor 250 angetrieben und ist angeordnet, Umgebungsluft 254 durch den Wärmetauscher 246 zu bewegen und dabei das helle Motorkühlmittel abzukühlen. Das nun kühle Motorkühlmittel wird vom Wärmetauscher 246 in eine zweite Motorkühlmittelleitung 252 geführt, welche mit dem Wärmetauscher 246 gekoppelt ist. Die zweite Motorkühlmittelleitung 252 ist vorgesehen, um das Motorkühlmittel wieder dem Motor 202 zurück zu führen. Die zweite Motorkühlmittelleitung 252 durchdringt die Wand 210 des Motorgehäuses 200. Wie bei dem Beispiel der 1 ist eine Lüftungsöffnung 256 in der Wand 218 des Motorgehäuses 200 vorgesehen, um es überschüssiger Luft innerhalb des Motorgehäuses 200 zu ermöglichen, in die benachbarte Umgebung abgelassen zu weren und dadurch die Entstehung eines Überdrucks im Motorgehäuse 200 zu vermeiden.
Der Wärmetauscher 246 ist außerhalb des Motorgehäuses 200 positoniert, sodas die Umgebungsluft 254 aus der das Motorgehäuse 200 umschließenden Umgebung angesaugt wird, durch den Wärmetauscher 246 hindurchströmt und an die das Motorgehäuse 200 umschließende, benachbarte Umgebung zurückgeführt wird, ohne in das Motorgehäuse 200 einzudringen oder daraus herauszukommen. Auf diese Weise müssen die großen Mengen, die zum Kühlen des heißen Motorkühlmittels benötigt werden, nicht gefiltert werden, um die großen Mengen an Verunreinigungen zu entfernen, wie es bei der traditionellen Anordnung erforderlich ist. Bei der traditionellen Anordnung, wie sie oben beschrieben wird, wird die den Wärmetauscher 246 zwecks Kühlung des Motorkühlmittels durchströmende Luft über und um den Motor und andere heiße Oberflächen geleitet, wie über die Oberflächen des Motors 202, ds Abgasnachbehandlungsgerät 206 und den Auspuffgasauslass 208.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 4324208 A [0004]
US 4610326 A [0004]
US 4891940 A [0004]
US 7523726 B [0004]
US 2250382 A [0004]
US 4241702 A [0004]
US 3949726 A [0004]
GB 1397476 A [0004]

Claims

Motorgehäuse (100, 200) für einen Motor (102, 202) mit innerer Verbrennung, umfassend eine Vielzahl an Wänden (114, 210, 216, 218, 230), welche den Motor (102, 202) umschließen, wobei die Wände (114, 210, 216, 218, 230) einen Lufteinlass (120, 238) definieren, der gegenüber einem Raum zwischen dem Motor (102, 202) und der Vielzahl der Wände (114, 210, 216, 218, 230) geöffnet ist und ein Gebläse (122, 236) mit dem Lufteinlass (120, 238) gekoppelt ist, um unter Druck gesetzte Luft in den unter Druck gesetzten Raum zwischen dem Motor (102, 202) und der Vielzahl der Wände (114, 210, 216, 218, 230) zu leiten und die Luft in dem Raum auf einem oberhalb des Luftdrucks außerhalb der Wände (114, 210, 216, 218, 230) zu halten.
Motorgehäuse (100, 200) nach Anspruch 1, wobei eine Verbrennungsluftleitung (116, 228) mit dem Motor (102, 202) gekoppelt ist, um den Motor (102, 202) mit Verbrennungsluft zu versorgen, wobei zumindest ein Teil der Verbrennungsluftleitung (116, 228) innerhalb des Motorgehäuses (100, 200) angeordnet ist und sich die Verbrennungsluftleitung (116, 228) vorzugsweise durch eine der Wände (114, 210, 216, 218, 230) des Motorgehäuses (100, 200) erstreckt.
Motorgehäuse (100, 200), wobei das Gebläse (122, 236) angeordnet ist, Umgebungsluft von außerhalb des Motorgehäuses (100, 200) aufzunehmen und sie in den Einlass (120, 238) zu fördern, wobei vorzugsweise ein Luftfilter (124, 240) zwischen dem Gebläse (122, 236) und der Umgebung angeordnet ist, um die Umgebungsluft zu filtern, bevor sie dem Einlass (120, 238) zugeführt wird.
Motorgehäuse (100, 200) nach Anspruch 1, mit einem außerhalb des Motorgehäuses (100, 200) angeordneten Wärmetauscher (246), der angeordnet ist, Umgebungsluft (254) aus der Umgebung außerhalb des Motorgehäuses (100, 200) zu erhalten, um Wärme an die Umgebungsluft abzugeben und die dabei aufgeheizte Umgebungsluft anschließend wieder an die benachbarte Umgebung außerhalb des Motorgehäues (100, 200) abzugeben.
Motorgehäuse (200) nach Anspruch 4, wobei eine erste Motorkühlmittelleitung (244) mit dem Motor (202) und dem Wärmetauscher (246) verbunden ist und sich zwischen diesen erstreckt, um Motorkühlmittel vom Motor (202) zum Wärmetauscher (246) zu leiten, und eine eine zweite Motorkühlmittelleitung (252) mit dem Motor (202) und dem Wärmetauscher (246) verbunden ist und sich zwischen diesen erstreckt, um nach dem Kühlen Motorkühlmittel vom Wärmetauscher (246) zurück zum Motor (202) zu leiten, wobei sich die Motorkühlmittelleitungen (244, 252) vorzugsweise durch eine Wand (210) des Motorgehäuses (200) erstrecken.
Motorgehäuse (100, 200) nach Anspruch 1, wobei ein Getriebe (104, 204) im Innenraum der Wände (114, 210, 216, 218, 230) angeordnet und mit dem Motor (102, 202) in Antriebverbindung steht, das Getriebe (104, 204) eine damit verbundene und davon angetriebene Ausgangswelle (220, 222) aufweist, die sich durch eine der Wände (114, 210, 216, 218, 230) hindurch erstreckt und mit einer außerhalb der Wände (114, 210, 216, 218, 230) angeordneten, angetriebenen Maschine (224, 226) in antreibender Verbindung steht.
Motorgehäuse (100, 200) nach Anspruch 1, mit einer Luftöffnung (132, 256) in einer der Wände (114, 210, 216, 218, 230), die konfiguriert ist, Luft aus dem Innenraum des Motorgehäuses (100, 200) in die umgebende Atmosphäre außerhalb des Motorgehäuses (100, 200) abzuleiten und dadurch einen Überdruck innerhalb des Motorgehäuses (100, 200) zu vermeiden.
Motorgehäuse (100) nach Anspruch 1, wobei die Wände (114) einen Turbolader (106) umschließen, der mit dem Motor (102) gekoppelt ist, um ihm unter Druck gesetzte Verbrennungsluft zuzuführen.
Motorgehäuse (100, 200), wobei das Gebläse (122, 236) nicht angeordnet ist, Luft durch einen Wärmetauscher (246) zu leiten und/oder der Lufteinlass (120, 238) nicht angeordnet ist, durch einen Wärmetauscher (246) strömende Luft in das Motorgehäuse (100, 200) zu leiten.
Landwirtschaftliches Fahrzeug mit einem Motorgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche.