PT1618321E

PT1618321E - Veículo rodoviário com instalação auxiliar

Info

Publication number: PT1618321E
Application number: PT04730931T
Authority: PT
Inventors: Daniel Jehudi De Cloe; Norbertus Johannes Josephus Liebrand; Franciscus Johannes Josephus Gommans
Original assignee: Henricus Johannes Antonius Alp
Priority date: 2003-05-01
Filing date: 2004-05-03
Publication date: 2007-05-31
Also published as: ES2281798T3; EP1618321B1; DE602004004889T2; EP1618321A1; SI1618321T1; NL1023319C2; US20070155552A1; DE602004004889D1; ATE354750T1; WO2004097264A1; DK1618321T3; PL1618321T3

Description

DESCRIÇÃO

VEÍCULO RODOVIÁRIO COM INSTALAÇÃO AUXILIAR A invenção refere-se a um veiculo rodoviário, que compreende um sistema de transmissão com um motor de combustão, um gerador de energia, uma transmissão para accionar o gerador de energia através do motor de combustão e uma instalação auxiliar que pode ser accionada pelo gerador de potência. 0 Pedido de Patente DE-A-2 213 303, considerada a técnica anterior mais próxima, descreve um veiculo rodoviário, que compreende um sistema de transmissão com um motor de combustão, um gerador de energia, uma transmissão para accionar o gerador de potência através do motor de combustão e uma instalação auxiliar que pode ser accionada pelo gerador de energia, caracterizado por a transmissão compreender uma transmissão de variação continua com uma árvore de entrada que está ligada ao motor de combustão e uma árvore de saída que está ligada ao gerador de energia, meios de controlo para ajustar o rácio de transmissão da transmissão de variação continua e pelo menos um sensor para detectar uma característica da instalação auxiliar, estando o dito sensor conectado aos meios de controlo de forma a que a transmissão de variação continua possa ser controlada com base na característica detectada pelo dito sensor.

Este tipo de veículo rodoviário é conhecido. O gerador de energia, é accionado pelo motor de combustão, habitualmente um motor Diesel, provê a potência para accionar a instalação auxiliar. A potência pode por exemplo ter uma voltagem, de 200 a 400 V; a instalação auxiliar por exemplo pode ser uma unidade de refrigeração para arrefecer o espaço refrigerado do veículo rodoviário. 1

Habitualmente a instalação auxiliar não funciona de forma continua. No caso de veiculo rodoviário com um espaço refrigerado, por exemplo, a unidade de refrigeração só deve ser posta em funcionamento com intervalos, dependendo da temperatura no espaço refrigerado. Portanto a unidade de refrigeração, é ligada ou desligada de forma regular. Esta característica está associada aos fenómenos de comutação, os quais produzem uma tensão relativamente elevada e consequentemente originam um efeito adverso sobre a vida útil e o rendimento. 0 objectivo da invenção consiste em prover um veículo rodoviário do tipo anteriormente mencionado que não tenha estas desvantagens. 0 dito objectivo é obtido porque a transmissão compreende uma transmissão de variação continua com uma árvore de entrada que está conectada ao motor de combustão e a uma árvore de salda que está conectada ao gerador de energia, meios de controlo para ajustar o rácio entre a transmissão da transmissão de variação continua e pelo menos um sensor para detectar uma característica do motor de combustão, da transmissão de variação continua, do gerador de energia e/ou da instalação auxiliar, onde cada sensor está conectado aos meios de controlo de forma a que transmissão de variação continua possa ser controlada com base na característica detectada por pelo menos um sensor.

Os motores eléctricos, por exemplo, de uma máquina com uma bomba de sucção para a limpeza de resíduos, de uma betoneira, de uma instalação para a extinção de incêndios, de uma unidade de refrigeração e outros são mencionados como exemplos da instalação auxiliar. A vantagem deste veículo consiste no facto de que o seu comportamento no arranque pode resultar consideravelmente melhorado e pode ter um arranque do tipo maís "suave" em vez de um arranque brusco. Neste contexto o seguinte modo de funcionamento pode ser empregue: 2 - detectar a energia necessária para a instalação auxiliar, reduzir o rácio entre a transmissão e a velocidade de revolução da árvore de saída da transmissão de variação continua se não foi detectada uma necessidade de energia ou se é detectada a necessidade de energia baixa, - detectar um aumento da necessidade de energia, aumentar o rácio da transmissão entre a transmissão de variação continua algum tempo depois de detectar o aumento da necessidade de energia.

Em particular, o modo de funcionamento pode compreender as seguintes fases: - detectar se a instalação auxiliar está ligada ou desligada, - reduzir o rácio da transmissão e a velocidade de revolução da árvore de entrada da transmissão de variação continua ao detectar que a instalação auxiliar foi desligada.

Podem ainda ser realizadas as seguintes fases: - detectar se a instalação auxiliar está ligada ou desligada, - aumentar o rácio de transmissão e a velocidade de revolução da árvore de entrada da transmissão de variação continua ao detectar que a instalação auxiliar foi ligada.

De forma conhecida, a transmissão de variação continua pode ter uma polia motora que está conectada à árvore de entrada, uma polia conduzida que está conectada à árvore de saída, tendo cada uma das ditas polias dois discos que incluem uma ranhura em forma de "V" e com uma separação variável, e um elemento flexível continuo que está colocado nas ranhuras em forma de "V" 3 das polias. Os discos da polia motora podem ser movidos um para o outro e separados um do outro através de um actuador electromecânico que está conectado aos meios de controlo. 0 actuador electromecânico pode compreender um motor eléctrico e uma haste roscada conectado a ele para ser accionada, estando o dito motor eléctrico está conectado à unidade de controlo. Os discos da polia conduzida podem ter meios pré-tensores para manter os ditos discos pressionados um contra o outro sobre a mola em pré-tensão.

Em relação ao controlo da instalação auxiliar, as polias podem ter sensores para determinar a velocidade de revolução da mesma. Além de que, pelo menos uma das polias pode ter um sensor para determinar a posição de um dos discos da polia.

Como foi acima mencionado, a instalação auxiliar em questão, em particular, pode ser uma unidade de refrigeração. No caso das unidades de refrigeração conhecidas, o gerador está directamente conectado à cambota do motor diesel principal do camião sobre o que é montado o espaço refrigerado. Como consequência desta disposição, a capacidade de refrigeração gerada é linearmente proporcional à velocidade de revolução do motor. No entanto, neste contexto deve ser considerado o facto de que o sistema de refrigeração só funciona bem quando a energia eléctrica subministrada pelo gerador de energia tem uma voltagem com uma frequência que está dentro de uns limites específicos. 0 resultado destas pré-condições é o desligar do sistema de refrigeração quando a voltagem AC subministrada pelo gerador de energia tenha uma frequência inferior a 25 Hz. Além de que, a velocidade de revolução do gerador de energia não deve ultrapassar o limite máximo de 4.500 revoluções por minuto com o fim de manter o sistema de refrigeração em funcionamento. 4

Na prática, isto significa que a refrigeração é desligada quando o motor está a funcionar lentamente ou tem uma velocidade de revolução superior a 1.875 revoluções por minuto. Isto é altamente desvantajoso especialmente quando nos encontramos num tráfego urbano: Foi descoberto que nesta situação a unidade de refrigeração está desligada durante mais de metade do tempo. Esta é a maior desvantagem porque é precisamente quando nos encontramos no tráfego urbano, e também noutras situações de tráfego onde a circulação é lenta, como por exemplo a condução nos engarrafamentos, onde a necessidade de refrigeração é muito elevada.

Portanto, em relação ao funcionamento uniforme e contínuo da unidade de refrigeração é desejável gerar uma corrente eléctrica que tenha uma frequência e voltagem essencialmente constantes. Isto significa que o gerador de energia tem de ser accionado a uma velocidade de revolução essencialmente constante de preferencialmente 3.000 revoluções por minuto. Isto é obtido mediante as fases para ajustar o funcionamento para conseguir uma velocidade de revolução constante da árvore de entrada depois de aumentar a velocidade de revolução da árvore de saída.

Como alternativa, o rácio de transmissão, após o arranque "suave", pode ser adaptado à necessidade de energia da instalação auxiliar. Esta pode ser obtida igualando a velocidade de revolução da árvore de saída à necessidade de energia da instalação auxiliar, depois de aumentar a velocidade de revolução da árvore de saída.

No caso da unidade de refrigeração de acordo com a invenção, a capacidade de refrigeração possa ser mantida constante durante praticamente todo o ciclo de transporte. A velocidade de revolução do gerador pode ser mantida, por exemplo, a 3.000, com uma margem de 15. A vantagem de o descrito, é de que também o consumo de combustível específico (BSFC) é reduzido. Esta redução maioritariamente é provocada pelo facto de que o sistema 5 de refrigeração de acordo com a invenção permite aproveitar a potência relativamente grande que tem um motor diesel a velocidades de revolução baixas. No estado da técnica, a unidade de refrigeração não aproveita a potência a velocidades de revolução tão baixas: E é precisamente então quando a instalação é desligada.

Na realidade o consumo de combustível aumenta ligeiramente com o sistema de refrigeração de acordo com a invenção, no entanto isto é compensado por um aumento notável na capacidade de refrigeração, por exemplo, superior ao 100% no caso do tráfico urbano. Outra vantagem da velocidade de revolução praticamente constante do gerador consiste em que o ruído produzido é menor e maís uniforme e não há valores máximos de ruído.

Este veículo rodoviário pode prover o funcionamento contínuo do sistema de refrigeração mediante um método que compreende as seguintes fases: - introduzir uma velocidade de revolução de saída desejada para a transmissão de variação continua, - detectar a velocidade de revolução de entrada da transmissão de variação continua, - ajustar o rácio de transmissão da transmissão de variação contínua mediante o dispositivo de controlo de maneira que a velocidade de revolução de saída seja essencialmente a mesma que a velocidade de revolução de saída desejada.

Neste caso, é preferível manter a velocidade de revolução de saída essencialmente a 3.000 revoluções por minuto; além de que pode ser mantida a voltagem subministrada pelo gerador essencialmente a 400 volts e a frequência da voltagem AC subministrada pelo gerador essencialmente a 50 Hz. 6

De acordo com outra melhoria do funcionamento da unidade de refrigeração, pode ser utilizada uma estratégia de controlo que compreenda as seguintes fases: - detectar o estado de funcionamento da unidade de refrigeração, - ajustar a velocidade de revolução de saída desejada a 1.850 se é detectada que a unidade de refrigeração está desligada.

As correntes de arranque e arranques inferiores aos momentos de torção são obtidas mediante esta estratégia de controlo. Como consequência, todo o comportamento de arranque é melhorado, o que conduz a um carregamento mais favorável e uma vida útil maior da totalidade da unidade de refrigeração.

De acordo com a invenção, a estratégia de controlo compreende a inserção de um atraso, de por exemplo 5 segundos, entre o momento em que o accionamento da unidade de refrigeração é detectado e o ajuste da velocidade de revolução de saída. A instalação de accionamento pode de acordo com a invenção ser ainda utilizada numa ampla variedade de áreas para além do caso dos veículos rodoviários dotados com uma bomba de sucção de resíduos e afins mencionados anteriormente. Portanto, a instalação de accionamento pode formar parte de um moinho de vento ou um moinho de água, onde as velas ou as pás, respectivamente, formam a fonte de accionamento que alimenta o gerador de uma maneira específica desejada via a transmissão ajustável. Neste caso, o/os sensor/es podem determinar um ou mais parâmetros, como por exemplo a velocidade de revolução das pás, a velocidade do vento ou a velocidade da água e outras. À continuação a invenção será explicada mais detaihadamente com referência às figuras. A figura 1 mostra um croqui da instalação de accionamento de acordo com a invenção. 7

Este motor principal acciona a árvore de entrada 4 da transmissão de variação contínua, indicada na sua totalidade com o número de referência 3, via correia de transmissão 2. A árvore de saída 5 da transmissão está acoplada a um gerador de energia eléctrica 6, o qual, por seu lado, acciona a unidade de refrigeração eléctrica 7. A transmissão de variação contínua 3 é controlada através da unidade de controlo 8, a qual recebe sinais dos sensores montados na transmissão de variação contínua 3. A transmissão 3 e a unidade de controlo 8 formam em conjunto a transmissão 25, como o indicado na figura 3. Na figura 3 é mostrada esquematicamente a transmissão de variação contínua 3. A polia principal, que na sua totalidade está indicada com o número de referência 9 e compreende um disco fixo 10 e um disco 11 que pode ser movido axialmente, está montada na sua árvore de entrada 4. A polia secundária, que na sua totalidade está indicada com o número de referência 12 e tem um disco fixo 13 e um disco 14 que pode ser movido axialmente, está montada na árvore de saída 5. O disco 11 da polia principal 9 pode ser movido mediante o accionador de parafusos 15. Este accionador de parafusos está acoplado via sistema de engrenagem 16 ao motor eléctrico 17. O disco móvel 14 da polia secundária 12 é mantido continuamente pressionado contra o disco fixo 13 sobre a pré-tensão da mola através de meios elásticos 18. Com esta disposição, o elemento flexível 21 que se estende nas ranhuras em forma de "V" 20, 19 das polias 9, 12 está firmemente seguro, de forma a que o momento de torção possa ser transmitido. O motor eléctrico 17 é controlado pela unidade de controlo 8, a qual recebe sinais dos sensores de revolução 22, 23 sobre a polia principal e secundária 9, 12, assim como do sensor de posição 24 sobre a polia principal 9. 9 A unidade de controlo 8 está programada de forma a que a velocidade de revolução da árvore de saída da transmissão de variação continua possa ser mantida constante a uma velocidade de revolução variável da árvore de entrada 4. Uma comparação da velocidade de revolução de um gerador de energia 6 controlado desta maneira, mostrado pela linha continua, com um gerador de acordo com o estado da técnica o qual está directamente conectado à cambota do motor de combustão, mostrada pela linha descontínua, é mostrado na figura 4. 0 motor de combustão é accionado de acordo com um ciclo de condução urbana Standard (ETC, European Transient Cycle, Ciclo Transiente Europeu).

Na figura 4 pode ser observado que ao empregar este ciclo, o gerador accionado de acordo com a invenção pode ser mantido a 3.000 revoluções por minuto durante praticamente todo o ciclo de transporte, enquanto que o gerador accionado de acordo com o estado da técnica mostra flutuações substanciais na velocidade de revolução. Neste contexto deve ser considerado que no caso do gerador de acordo com o estado da técnica, o sistema de refrigeração teve que ser desligado enquanto que a frequência da voltagem subministrada pelo gerador baixou a menos de 25 Hz ou a velocidade de revolução do gerador excedeu as 4.500 revoluções. Consequentemente pode ser também observado que o sistema de refrigeração conhecido não foi capaz de funcionar durante uma parte significativa do ciclo do transporte, enquanto que o sistema de refrigeração de acordo com a invenção subministrou a capacidade de refrigeração durante todo o período.

Na figura 5 é mostrado que a voltagem e a resistência da corrente subministrado pelo gerador do sistema de refrigeração de acordo com a invenção têm uma natureza constante.

Além de que, as experiências mostram que o sistema de refrigeração de acordo com a invenção tem as seguintes características favoráveis. No caso do gerador de potência conhecido, que excede uma velocidade de revolução de 4.500, uma 10 voltagem de 500 volts é subministrada, o que faz com que o compressor e os ventiladores do sistema de arrefecimento funcionem a velocidades de revolução elevadas. Como consequência a emissão de ruido aumenta a um valor máximo medido de 81 dB(A).

No caso do sistema de refrigeração de acordo com a invenção, foi previsto que a velocidade de revolução do gerador de potência é mantida abaixo das 3.100, resultando numa emissão de ruído máxima medida de 63 dB(A) . Estas medições foram realizadas num transporte refrigerado sem isolamento de som e portanto estas podem ser reduzidas se este isolamento for empregue.

Além de que, as experiências mostram que a capacidade de refrigeração gerada com o sistema de refrigeração de acordo com a invenção é consideravelmente mais elevada (0,67 Kw/h) do que no caso do sistema de refrigeração conhecido, o qual tem de ser apagado regularmente (0,23 Kw/h}.

Em vez de um actuador electromecânico, a transmissão de variação continua pode ter ainda um actuador diferente, por exemplo um actuador hidráulico.

Lisboa, 9 de Maio de 2007.

Pela Requerente

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Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Veículo rodoviário, que compreende um sistema de transmissão com um motor de combustão (1), um gerador eléctrico (6), uma transmissão (25) para accionar o gerador eléctrico (6) com o motor de combustão (1) e uma unidade de refrigeração (7) que pode ser accionada pelo gerador eléctrico, caracterizado por a transmissão (25) compreender uma transmissão de variação continua (3) com uma árvore de entrada (4) que está conectada ao motor de combustão (1) e uma árvore de saída (5) que está conectado ao gerador eléctrico (6), meios de controlo (8) para ajustar o rácio de transmissão da transmissão de variação continua (3) e pelo menos um sensor para detectar uma característica da unidade de refrigeração (7), estando o dito sensor conectado aos meios de controlo (8) de forma a que a transmissão de variação continua (3) possa ser controlada com base na característica detectada pelo dito sensor, por os meios de controlo (8) estarem programados para a inserção de um atraso entre o momento em que o accionamento da planta de refrigeração é detectado, e um ajuste da velocidade de revolução da árvore de saída (5) da transmissão (21), pelo aumento do rácio de transmissão da transmissão de variação continua.
2. Veículo rodoviário de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os meios de controlo (8) estarem desenhados para manter a velocidade de revolução essencialmente constante na árvore de saída (5) da transmissão de variação continua (3).
3. Veículo rodoviário de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por a transmissão de variação continua (3) ter uma polia motora (9) que está conectada à árvore de entrada (4), uma polia conduzida (12) que está ligada à árvore de saída (5), cada uma das ditas polias (9, 12) ter dois discos (10, 11, 13, 14) que incluem uma ranhura em forma de "V" (19, 20) e que têm uma separação variável, e um elemento flexível continuo (21) que 1 está colocado nas ranhuras em forma de "V" (19, 20) das polias (9, 12).
4. Veículo rodoviário de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por os discos (10, 11) da polia motora (9) poderem ser movidos um para o outro e separados um do outro mediante um actuador (15, 17) que está ligado aos meios de controlo (8).
5. Veículo rodoviário de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o actuador compreender um motor eléctrico (17) e uma haste roscada (15) que está conectada a ele para ser accionado, estando o dito motor eléctrico (17) conectado aos meios de controlo (8).
6. Veículo rodoviário de acordo com a reivindicação 3, 4 ou 5, caracterizado por os discos (13, 14) da polia conduzida (12) ter meios pré-tensores (18) para manter os ditos discos (13, 14) pressionados um contra o outro sobre a pré-tensão de uma mola.
7. Veículo rodoviário de acordo com uma das reivindicações de 3 6, caracterizado por pelo menos uma polia (9, 12) ter um sensor (22, 23) para determinar a velocidade de revolução da mesma.
8. Veículo rodoviário de acordo com uma das reivindicações de 3 7, caracterizado por pelo menos uma das polias (9) ter um sensor (24) para determinar a posição dos discos da polia (10, 11) .
9. Método para o funcionamento do veículo rodoviário de acordo com uma das reivindicações anteriores, compreendendo o dito veículo rodoviário um sistema de transmissão com um motor de combustão (1), um gerador eléctrico (6), uma transmissão (25) para accionar o gerador eléctrico (6) mediante o motor de combustão (1) e uma unidade de refrigeração que pode ser a accionada pelo gerador eléctrico, caracterizado por 2 transmissão (25) compreender uma transmissão de variação continua (3) com uma árvore de entrada (4) que está conectada ao motor de combustão (1) e uma árvore de saída (5) que está conectada ao gerador de energia (6), meios de controlo (8) para ajustar a relação de transmissão da transmissão de variação continua (3) e pelo menos um sensor para detectar uma característica da unidade de refrigeração (7), estando o dito sensor ligado aos meios de controlo (8) de forma a que a transmissão de variação continua (3) possa ser controlada com base na característica detectada pelo dito sensor, caracterizado por o método compreender as seguintes fases: detectar a necessidade de energia para a unidade de refrigeração (7), - reduzir o rácio de transmissão e a velocidade de revolução da árvore de saída (5) da transmissão de variação continua (3) se não é detectada ou se é detectada uma necessidade reduzida de potência, - detectar um aumento na necessidade de energia, - aumentar o rácio de transmissão da transmissão de variação continua (3) algum tempo depois de detectar o aumento na necessidade de energia, caracterizado por um atraso ser introduzido entre o momento em que é detectado o accionamento da unidade de refrigeração, e o ajuste da velocidade de revolução da árvore de saída (5} da transmissão (25).
10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por este compreender as seguintes fases: detectar se a unidade de refrigeração está ligada ou desligada, 3 - reduzir o rácio de transmissão e a velocidade de revolução da árvore de saída da transmissão de variação continua ao detectar que a unidade de refrigeração foi desligada.
11. Método de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado por compreender as seguintes fases: detectar se a unidade de refrigeração está ligada ou desligada, - aumentar o rácio de transmissão e a velocidade de revolução da árvore de saída da transmissão de variação continua ao detectar que a unidade de refrigeração foi ligada.
12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por este compreender a fase de estabelecer uma velocidade de revolução constante da árvore de saída após a velocidade de revolução da árvore de saída ter sido aumentada.
13. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por este compreender a fase de igualar a velocidade de revolução da árvore de saída com a necessidade de energia da unidade de refrigeração depois da velocidade de revolução da árvore de saída ter sido aumentada.
14. Método de acordo com uma das reivindicações de 9 a 13, caracterizado por este consistir em manter a voltagem subministrada pelo gerador de energia a essencialmente 400 volts.
15. Método de acordo com uma das reivindicações de 9 a 14, caracterizado por este consistir em manter a frequência da voltagem AC subministrada pelo gerador de energia a essencialmente 50 Hz. 4
16. Método de acordo com uma das reivindicações de 9 a 15 caracterizado por este pôr em funcionamento uma planta de refrigeração, que compreende o ajuste da velocidade de revolução da árvore de saída a 1.850 se tiver sido detectado que a unidade de refrigeração está desligada.
17. Método de acordo com uma das reivindicações de 9 a 16, caracterizado por este compreender o ajuste da velocidade de revolução da árvore de saída a 3.000 se tiver sido detectado que a unidade de refrigeração está ligada.
18. Método de acordo com uma das reivindicações de 9 a 17, caracterizado por este compreender a inserção de um atraso, por exemplo de 5 segundos, entre o momento em que é detectado que a unidade de refrigeração foi ligada e o ajuste da velocidade de revolução da árvore de saída. Lisboa, 9 de Maio de 2007. Pela Requerente O Agente Oficial

ROSÁRIO CRUZ GARCIA Agente Oficial da Propriedade Industrial Av.* Conselheiro Fernando de Sousa, Π-15,0 1070-072 LISBOA 5