MXPA04006547A - Sistema de enfriamiento de motor de flujo de aire vertical. - Google Patents
Sistema de enfriamiento de motor de flujo de aire vertical.Info
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Abstract
Se proporciona un sistema de enfriamiento para un vehiculo fuera del camino sin riel, tal como un tractor agricola que tiene un motor con un eje de rotacion orientado horizontalmente y una cubierta o capota que cubre el motor. El sistema de enfriamiento incluye un radiador de enfriamiento de motor colocado arriba del motor y entre el motor y la cubierta y una unidad de ventilador con ventiladores impulsados por motor electrico que soplan el aire hacia arriba a traves del radiador. La unidad de ventilador esta colocada arriba del motor y entre el motor y el radiador. Un enfriador de aire de carga de motor tambien esta colocado arriba del motor y entre el motor y la cubierta, y una unidad de ventilador de enfriador de aire de carga tiene ventiladores impulsados por motor electrico los cuales soplan el aire hacia arriba a traves del enfriador. La cubierta tiene aberturas en su superficie superior a traves de las cuales pasa el aire soplado por la unidad de ventilador de radiador y la unidad de ventilador de enfriador de aire de carga. El sistema de enfriamiento sopla el aire de enfriamiento calentado, verticalmente hacia arriba, evitando por tanto que el aire de enfriamiento calentado sea jalado de regreso adentro de las tomas del sistema de enfriamiento y evita que el aire calentado sea soplado sobre el exterior de la cabina de tractor.
Description
SISTEMA DE ENFRIAMIENTO DE MOTOR DE FLUJO DE AIRE VERTICAL
ANTECEDENTES
La presente invención se refiere a un sistema de enfriamiento para un vehículo de trabajo fuera del camino sin carril activado por motor tal como un tractor agrícola.
Los sistemas de enfriamiento de tractor actuales tienen componentes tal como un ventilador y una bomba de agua los cuales son impulsados mecánicamente por el motor. El accionador mecánico limita la ubicación de tales componentes a sobre o cerca del eje de rotación y al frente del motor. Una gran cantidad de energía de motor mecánica es consumida en accionar el ventilador. Esto degrada el desempeño del vehículo y la economía de combustible resulta en niveles de ruido altos. Tales sistemas de enfriamiento de tractor también toman gran espacio en áreas que interfieren con la vista del operador en la dirección hacia delante. Tales sistemas de enfriamiento pueden también soplar el aire calentado de regreso hacia la cabina, calentando por tanto la cabina esencialmente, y aumentando la carga de calor sobre el enfriamiento de cabina y el sistema de acondicionamiento de aire. En ciertas condiciones, tal como de viento de cola, el aire caliente es soplado por tales sistemas de enfriamiento puede, en vez de salir por la región del tractor, ser recirculado o jalado de regreso adentro del radiador. La capacidad del sistema de enfriamiento debe ser incrementada para manejar éste efecto. Un sistema de enfriamiento más eficiente el cual evite la recirculación del aire caliente es deseado.
Un diseño de locomotor de ferrocarril diesel -eléctrico es conocido en donde el motor está localizado atrás de la cabina del tren y una unidad de enfriamiento es espaciada y separada y detrás del motor. La unidad de enfriamiento incluye un número de radiadores y los ventiladores de dos velocidades accionados por motor eléctrico. Sin embargo, en la mayoría de los vehículos fuera del camino, tal como los tractores agrícolas, hay un espacio longitudinal insuficiente para tal arreglo de componentes, y no ha habido previamente una capacidad de energía eléctrica suficiente para activar los ventiladores de enfriamiento impulsados por motor eléctrico.
SÍNTESIS
De acuerdo a un objeto de ésta invención se proporciona un sistema de enfriamiento para un vehículo fuera del camino el cual evita la recirculación del aire caliente por el sistema de enfriamiento.
Un objeto adicional de la invención es el de proporcionar tal sistema de enfriamiento el cual toma ventaja de las capacidades de los ventiladores de enfriamiento impulsados por motor eléctrico.
Un objeto adicional de la invención es el de proporcionar tal sistema de enfriamiento el cual no sopla el aire calentado hacia la cabina del vehículo.
Estos y otros objetos son logrados por la presente invención en donde se proporciona un sistema de enfriamiento para un vehículo fuera del camino sin riel que tiene un motor con un eje rotacional orientado horizontalmente y una cubierta que cubre el motor. El sistema de enfriamiento incluye un radiador de enfriamiento de motor colocado arriba del motor y entre el motor y la cubierta y una unidad de ventilador con los ventiladores accionados por motor eléctricos que soplan el aire hacia arriba a través del radiador. La unidad de ventilador es colocada arriba del motor y entre el motor y el radiador. Un enfriador de aire de carga de motor también es colocado arriba del motor y entre el motor y la cubierta, y la unidad de ventilador de aire de carga tiene los ventiladores impulsados por motor eléctrico los cuales soplan aire hacia arriba a través del enfriador. La cubierta tiene una pluralidad de aberturas en una superficie superior de la misma a través de la cual pasa el aire soplado por la unidad de ventilador de radiador y la unidad de ventilador de enfriador de aire de carga. El sistema de enfriamiento sopla el aire de enfriamiento calentado verticalmente hacia arriba, evitando por tanto que el aire de enfriamiento calentado sea jalado de regreso adentro de las tomas del sistema de enfriamiento evitando que el aire calentado sea soplado sobre el exterior de la cabina del vehículo.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La Figura 1 es una ilustración esquemática simplificada de un vehículo con un sistema de enfriamiento de acuerdo a la presente invención.
La Figura 2 es una vista en perspectiva de la parte frontal de un vehículo con un sistema de enfriamiento de acuerdo a la presente invención.
La Figura 3 es un vista en perspectiva de un sistema de enfriamiento de vehículo similar al de la figura 1 pero con la cubierta removida.
La Figura 4 es un vista lateral izquierda de un sistema de enfriamiento de vehículo de acuerdo a la presente invención con la cubierta removida.
La Figura 5 es un vista del lado derecho de un sistema de enfriamiento de vehículo de acuerdo a la presente invención con la cubierta removida.
La Figura 6 es un esquema eléctrico simplificado del sistema de enfriamiento de la presente invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
Refiriéndonos a la figura 1, un vehículo fuera del camino, sin carril, dirigible 10 (tal como un tractor agrícola) incluye una cabina 11, un motor de combustión interna 12, una transmisión 14 para las ruedas accionadas mecánicamente 15 y una cubierta 16. Montado bajo la cubierta 16 y arriba del motor 12 está un radiador de enfriamiento de motor 40 y una unidad de enfriamiento de aire de carga 60.
Refiriéndonos a la figura 2, una parrilla frontal 17 está en el frente de la cubierta 16. La cubierta 16 tiene un panel superior 18 y los paneles laterales izquierdo y derecho 20 y 22 (de los cuales esencialmente sólo un panel 20 está visible en al figura 2) . El panel superior 18 incluye un par de aberturas frontales 24 y 26 y una abertura posterior 28. El panel lateral 20 incluye una abertura de entrada delantera 30, una abertura de entrada posterior 32 y un rebaje de rueda/eje 34. El motor 12 incluye un turbo-compresor 33 el cual recibe el área de toma desde el limpiador de aire 35.
Como se ve mejor en las figuras 3, 4 y 5, el motor 12 incluye una unidad de combustión interna 12A y los accesorios 12B. El radiador de enfriamiento de motor 40 está montado arriba del motor 12. El radiador 40 incluye una unidad de intercambio de calor 42 entre un tanque superior 44 y un tanque inferior 46. Una pluralidad de ventiladores accionados por motor eléctrico (tal como 6) 48 están sujetados al lado inferior del radiador 40 esencialmente entre el motor 12 y el radiador 40. Los ventiladores 48 son preferiblemente impulsados para soplar aire esencialmente hacia arriba y ligeramente hacia adelante (hacia fuera de la cabina 13) a través del radiador 40. La bomba de agua impulsada por motor eléctrico 50 circula el enfriador convencional a través del motor 12 y el radiador 40 y recibe el enfriador enfriado desde el tanque 46 a través de la manguera 52. La manguera 54 conduce el enfriador calentado desde el motor 12 al tanque superior 44.
La unidad de enfriamiento de aire de carga 60 también está localizado esencialmente arriba del motor 12 y en la parte posterior del radiador 40. La unidad de enfriamiento 60 incluye un intercambiador de calor 62 entre la cámara inferior 64 y la cámara superior 66. La tubería de entrada 63 se comunica con el aire de entrada desde el turbo compresor 33 a la cámara 64. La tubería de salida 65 comunica el aire enfriado desde la cámara 66 al múltiple de toma de motor 37. Una pluralidad (tal como 6) de ventiladores accionados eléctrico 70 están sujetados al lado inferior de la unidad de enfriamiento 60 esencialmente entre el motor 12 y la unidad de enfriamiento 60. Los ventiladores 70 son preferiblemente accionados para soplar el aire esencialmente hacia arriba y ligeramente hacia delante (hacia fuera de la cabina 13) a través de la unidad de enfriamiento de radiador 60. Es ventajoso el tener los ventiladores 48 y 70 abajo más bien que arriba del radiador respectivo 40 o 62 de manera que éstos operen en un aire más denso y más frío.
Refiriéndonos ahora a la figura 6, un generador accionado por motor 100 proporciona energía eléctrica al invertidor 102 el cual proporciona energía eléctrica de 340 voltios DC a un bus de 340 voltios 104. Los convertidores DC-DC 106 reciben la energía eléctrica de 340 voltios DC y proporcionan 42 voltios de energía DC a un bus de 42 voltios 108 y una energía de 14 voltios a un bus de 14 voltios 110. Cada ventilador 48 y 70 incluye un controlador/motor eléctrico respectivo 49, 71 el cual recibe energía desde el bus 108. Cada motor/controlador 49, 71 también recibe señales de control a través de un bus CAN convencional 112. El bus 112 recibe señales de control de una unidad de control de administración de energía 114. La bomba de agua 50 incluye un motor/controlador eléctrico 51 el cual esta conectado al bus 108 y al bus 112. Una unidad de control de temperatura 116 está conectada al bus 112 y aun termostato de motor 118. El administrador de energía 114 puede ser programado para controlar el número de ventiladores 48 y 70 los cuales están en operación y para controlar la velocidad de los ventiladores 48 y 70 y la velocidad de la bomba de agua 50 en respuesta a las condiciones percibidas y a los parámetros de operación.
El resultado es un sistema de enfriamiento con una pluralidad de ventiladores activados eléctricamente controlados independientemente 48 y 70 los cuales están integrados con los intercambiadores de calor 42 y 62 respectivamente, los cuales están montados horizontalmente arriba del motor 12. Los ventiladores 48 y 70 soplan aire en una dirección vertical a través de las aberturas 22, 24 y 28 en la parte superior de la cubierta 16. Los ventiladores 48 y 70 y los intercambiadores de calor 42 y 64 están montados a lo largo de la longitud de la cubierta 16. El radiador o el enfriador de motor 14 está montado preferiblemente arriba directamente y está sólidamente en el motor 12. Un interenfriador o enfriador EGR (no mostrado) puede ser montado a un lado del turbocargador 33, rediciendo las pérdidas de flujo. Los enfriadores de transmisión y AC de capacidad más baja (no mostrados) pueden ser montados cerca de la cabina (no mostrada) y la transmisión 14.
Este sistema reduce el tamaño del extremo frontal del vehículo y mejora la visibilidad delantera debido a que no hay un ventilador montado en el frente centralizado grande y un sistema radiador. La pluralidad de ventiladores impulsados por motor eléctrico controlados pequeños 48 y 70 pueden ser controlados para proporcionar sólo el flujo de aire necesario para el enfriamiento óptimo, aumentando por tanto la eficiencia con respecto a los sistemas de enfriamiento de tractor convencionales . Las mangueras y la plomería de los intercambiadores de calor 42 y 62 es más corta y simplificada debido a que los intercambiadores de calor están siendo montados cerca de los componentes de motor a los que éstos deben estar conectados.
El aire de enfriamiento calentado elevará naturalmente el aire en una chimenea y esto reducirá la fuerza requerida por los ventiladores 48 y 70. Mediante el expulsar el calor verticalmente , el viento de cola inducido por la recirculación y el calentamiento de cabina no intensionado son completamente eliminados. Los ventiladores pequeños múltiples son más callados y proporcionan un mejor flujo parejo a través del radiador resultando en una mejor utilización del núcleo. Mediante el llevar el aire de enfriamiento calentado hacia fuera de la parte superior de la cubierta 16, más aberturas en la cubierta están disponibles para permitir entrar al aire, reduciendo por tanto las velocidades de aire y el porte de desperdicios. Preferiblemente, los ventiladores 49 y 71 son reversibles para propósitos de autolimpieza y por tanto trabajan con gravedad para desalojar los desperdicios o basura anexados al lado inferior de las unidades de intercambiador de calor 42 y 62. El motor también obtiene un enfriamiento adicional debido al hecho de que el aire frío entra en el compartimento de motor antes de pasar a través del radiador 40. Los separadores de aberturas (no mostrados) pueden ser formados en la cubierta 16 y usarse para controlar el efecto de enfriamiento como sea necesario .
Aún cuando la presente invención se ha descrito en conjunción con una incorporación específica, se entiende que serán evidentes muchas alternativas, modificaciones y variaciones para aquellos expertos en el arte a la luz de la descripción anterior. Por ejemplo, ésta invención puede ser aplicada a combinadas, cosechadoras de forraje, y algunos equipos de construcción. Por tanto, ésta invención se intenta que abarque todas esas alternativas, modificaciones y variaciones las cuales caen dentro del espíritu y alcance de las reivindicaciones anexas.
Claims (14)
1. Un sistema de enfriamiento para un vehículo fuera del camino sin riel que tiene un motor con un eje de rotación orientado horizontalmente y una capota que cubre el motor, el sistema de enfriamiento comprende: un radiador de enfriamiento de motor, por lo menos una parte del cual está colocado directamente arriba del motor y entre el motor y la capota; y una unidad de ventilador para soplar aire esencialmente hacia arriba a través del radiador, la capota teniendo una abertura en una superficie superior de la misma a través de la cual pasa el aire soplado por la unidad de ventilador .
2. El sistema de enfriamiento tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque la unidad de ventilador está colocada abajo del radiador y entre el motor y el radiador.
3. El sistema de enfriamiento tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque: la unidad de ventilador comprende una pluralidad de ventiladores colocados entre el motor y el radiador.
4. El sistema de enfriamiento tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque: el motor acciona un generador eléctrico; y la unidad de ventilador incluye un motor de ventilador eléctrico accionado por el generador.
5. El sistema de enfriamiento tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque: el vehículo incluye una cabina, y la unidad de ventilador sopla el aire hacia arriba y hacia fuera de la cabina .
6. El sistema de enfriamiento tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado además porque comprende : un enfriador de aire de carga de motor colocado debajo del radiador de enfriamiento de motor, arriba del motor y entre el motor y la capota; y un enfriador de aire de carga para una unidad para soplar el aire hacia arriba a través del enfriador, la capota tiene una pluralidad de aberturas en una superficie superior de la misma a través de las cuales pasan el aire soplado por la unidad de ventilador de radiador y la unidad de ventilador de enfriador de aire de carga.
7. Un sistema de enfriamiento para un vehículo fuera del camino sin riel que tiene un motor con un eje de rotación orientado horizontalmente, una cabina y una cubierta delantera de la cabina y que cubre el motor, el sistema de enfriamiento comprende : un radiador de enfriamiento de motor colocado arriba del motor y entre el motor y la cubierta; una unidad de ventilador de radiador para soplar aire hacia arriba a través del radiador; un enfriador de aire de carga de motor colocado arriba del motor y entre el motor y la cubierta y entre el radiador y la cabina; una unidad de ventilador de enfriador de aire de carga para soplar aire hacia arriba a través del enfriador, la cubierta tiene una pluralidad de aberturas en una superficie superior de la misma a través de las cuales pasa el aire soplado por la unidad de ventilador de radiador y la unidad de ventilador de enfriador de aire de carga.
El sistema de enfriamiento tal y como se reivindica en la cláusula 7, caracterizado porque: la unidad de ventilador de radiador está colocada abajo del radiador y entre el motor y el radiador; y la unidad de ventilador de enfriador de aire de carga está colocada arriba del motor y entre el motor y el enfriador de aire de carga.
9. El sistema de enfriamiento tal y como se reivindica en la cláusula 7, caracterizado porque: el motor impulsa un generador eléctrico; y ambas unidades de ventilador incluyen motores de ventilador eléctrico accionado por el generador.
10. El sistema de enfriamiento tal y como se reivindica en la cláusula 7, caracterizado porque: las unidades de ventilador soplan aire hacia arriba y hacia fuera de la cabina.
11. Un sistema de enfriamiento para un vehículo fuera del camino sin riel que tiene un motor con un eje de rotación orientado horizontalmente , una cubierta o capota que cubre el motor y un generador eléctrico accionado por motor, el sistema de enfriamiento comprende: un radiador de enfriamiento de motor colocado arriba del motor y entre el motor y la cubierta; y una pluralidad de ventiladores accionados por motor eléctrico activados por el generador y que soplan aire hacia arriba a través del radiador, la cubierta tiene una abertura en la superficie superior de la misma a través de la cual pasa el aire soplado por los ventiladores.
12. El sistema de enfriamiento tal y como se reivindica en la cláusula 11, caracterizado porque: los ventiladores están colocados abajo del radiador y entre el motor y el radiador.
13. El sistema de enfriamiento tal y como se reivindica en la cláusula 11, caracterizado porque: la unidad de ventilador comprende una pluralidad de ventiladores colocados entre el motor y el radiador.
14. El sistema de enfriamiento tal y como se reivindica en la cláusula 11, caracterizado porque: el vehículo incluye una cabina, y la unidad de ventilador sopla aire hacia arriba y hacia fuera de la cabina. R E S U E N Se proporciona un sistema de enfriamiento para un vehículo fuera del camino sin riel, tal como un tractor agrícola que tiene un motor con un eje de rotación orientado horizontalmente y una cubierta o capota que cubre el motor. El sistema de enfriamiento incluye un radiador de enfriamiento de motor colocado arriba del motor y entre el motor y la cubierta y una unidad de ventilador con ventiladores impulsados por motor eléctrico que soplan el aire hacia arriba a través del radiador. La unidad de ventilador está colocada arriba del motor y entre el motor y el radiador. Un enfriador de aire de carga de motor también está colocado arriba del motor y entre el motor y la cubierta, y una unidad de ventilador de enfriador de aire de carga tiene ventiladores impulsados por motor eléctrico los cuales soplan el aire hacia arriba a través del enfriador. La cubierta tiene aberturas en su superficie superior a través de las cuales pasa el aire soplado por la unidad de ventilador de radiador y la unidad de ventilador de enfriador de aire de carga. El sistema de enfriamiento sopla el aire de enfriamiento calentado verticalmente hacia arriba, evitando por tanto que el aire de enfriamiento calentado sea jalado de regreso adentro de las tomas del sistema de enfriamiento y evita que el aire calentado sea soplado sobre el exterior de la cabina de tractor.
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