DE102005012169A1

DE102005012169A1 - Unterhaubenansaugsystem für Motorluft

Info

Publication number: DE102005012169A1
Application number: DE102005012169A
Authority: DE
Inventors: Jesse Lee Pfohl; Christopher James Maifield; Douglas Gerard Meyer; Daniel Joseph Huegerich; Gregory Keith Werner
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2004-03-24
Filing date: 2005-03-17
Publication date: 2005-10-13
Also published as: GB2412355A; US7204329B2; GB2412355B; US20050211483A1; GB0505979D0

Abstract

Ein Motorluftansaugsystem enthält eine Motorluftansaugeinrichtung (200) und einen Plenumkühlraum (100), der durch eine Zwischenwand (104) von dem Motorraum (50) getrennt ist. Der Plenumkühlraum (100) wird durch die Trennwand (104), eine obere Tür (101), Seitentüren (105, 106), eine Lüftertür (102) und einen Boden (111) gebildet und enthält einen Wärmetauscher (103). Ein Lüfter (102a) zieht äußere Umgebungsluft durch Perforationen, die in der oberen Tür (101) und in den Seitentüren (105, 106) ausgebildet sind, in den Plenumkühlraum (104) und dann durch den Wärmetauscher (103) aus dem Plenumkühlbereich. Der Plenumkühlraum (104) ist derart ausgebildet, dass durch einen Abstand zwischen dem Wärmetauscher (103) und der Zwischenwand (104) ein Zwischenraum (109) ausgebildet wird, aus dem die Motorluftansaugeinrichtung (200) Luft abzieht, die als Bezugsquelle für die Motorluft dient. Bei Umgebungsbedingungen mit einem hohen Fremdkörperanteil kann in einer Variante die Motorluftansaugeinrichtung (100) Umgebungsluft aus einem Bereich ansaugen, der außerhalb des Plenumkühlraumes (100) liegt. Die Motorluftansaugeinrichtung (200) reinigt die Luft, bevor diese an den Motor (55) weitergeleitet wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf den Aufbau und die Betriebsweise eines Motorluftansaugsystems. Sie bezieht sich des Weiteren auf ein Fahrzeug mit einem derartigen Motorluftansaugsystem und auf ein Verfahren, um einen Verbrennungsmotor mit Ansaugluft zu versorgen. Insbesondere soll nicht erwärmte Umgebungsluft dem Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs, insbesondere einer Arbeitsmaschine, wie beispielsweise einer mobilen Baumaschine, zugeführt werden.

Die meisten mobilen Baumaschinen weisen einen über der Haube angeordneten Lufteinlass auf. Dieser Überhaubenlufteinlass ist gewöhnlich durch einen Schutzschild abgedeckt, um das Eintreten von Regen oder anderen Niederschlägen zu verhindern. Überhaubenlufteinlässe werden üblicherweise möglichst flach konzipiert, so dass sie lediglich eine kleine Signatur erkennen lassen. Jedoch müssen diese Einlässe einerseits hoch genug sein, um den Eintritt von Staub und anderen Fremdkörpern, die sich nahe der Haube niederlassen, zu minimieren, und andererseits müssen sie weit genug von dem an derartigen Maschinen vorgesehenen Abgasrohr entfernt sein, um den Eintritt vorgewärmter Luft zu minimieren. Bei Überhaubenlufteinlässen werden üblicherweise Vorreiniger verwendet, um einen Teil der Fremdkörper aus der Einlassluft zu beseitigen und um auf diese Weise die Standzeit der Maschinenluftfilter zu verlängern.

Einige mobile Baumaschinen sind mit herkömmlichen Unterhaubenlufteinlasssystemen ausgestattet, die Lufteinlassrohre aufweisen, deren Einlassöffnungen sich im Motorraum befinden. Wenn diese Systeme Perforationen in der Haube des Motorraumes aufweisen, wird die Einlassöffnung derart angeordnet, dass der Eintritt von Regen und anderen Niederschlägen verhindert wird. Damit ist die Einlassöffnung des Lufteinlassrohres derart abgewinkelt, dass angesaugte Luft in einer Richtung eintritt, die horizontal zu oder wenigstens teilweise entgegengesetzt zu der Richtung des in den Motorraum eintretenden Niederschlags ist. Andere Unterhaubenlufteinlassausführungen enthalten Lufteinlassrohre, die zu Bereichen mit kompakten Kühlpaketen geführt sind, wo die Lufteinlässe in Bereichen liegen, die von dem Motorraum getrennt sind.

Herkömmliche Überhaubenlufteinlasssysteme für Arbeitsfahrzeuge behindern die Sichtverhältnisse für die Bedienungsperson des Arbeitsfahrzeuges. Dies folgt aus dem Versuch die bekannten Anforderungen für die Lage des Lufteinlasses zu erfüllen: (1) hoch genug, um den Eintritt von Staub und Fremdkörpern über der Haube zu unterbinden und (2) weit genug von dem Abgasrohr entfernt, um den Eintritt vorerwärmter Luft zu vermeiden oder zu minimieren. Diese Nachteile treten verstärkt bei Vorreinigern auf, welche häufig verwendet werden, wenn die Umgebung mit hoher Verschmutzung belastet ist.

Ein Hauptnachteil von herkömmlichen Unterhaubeneinlasssystemen, bei denen sich der Lufteinlass im Motorraum befindet, liegt darin, dass sie dazu neigen, Luft anzusaugen, die durch Konvektion und Strahlung der Verbrennungsmaschine vorgewärmt ist. Dieser Nachteil wird dann verschärft, wenn diese Systeme Perforationen in der Haube aufweisen, weil dann die Einlassöffnung von den Perforationen weggewinkelt sein muss und damit mehr zu dem Verbrennungsmotor in Bereiche vorerwärmter Luft gerichtet ist. In herkömmlichen Systemen, bei denen der Lufteinlass in Bereichen kompakter Kühlpakete liegt, ist der Lufteintritt begrenzt und durch Wärme des Wärmetauschers vorgeheizt. Schließlich ist es ohne erhebliche Modifikationen an den Maschinen nicht möglich, übliche Überhaubenvorreiniger an Konstruktionen mit Unterhaubeneinlass anzupassen.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Motorluftansaugsystem, ein Fahrzeug mit einem Motorluftansaugsystem und ein Verfahren zur Versorgung eines Verbrennungsmotors mit Umgebungsluft bereitzustellen, durch welche die vorgenannten Probleme überwunden und die Wünsche erfüllt werden können.

Diese Aufgabe wird entsprechend der vorliegenden Erfindung durch die Lehren der Ansprüche 1, 3, 21, 22 und 23 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.

Die Erfindung überwindet die oben dargelegten Nachteile, indem sie ein unter der Motorhaube liegendes Motorluftansaugsystem bereitstellt, welches ein Luftansaugrohr aufweist, das in einen Bereich eines Plenumkühlraumes, durch welchen Umgebungsluft strömt, geführt ist oder sich in diesen Bereich hinein erstreckt. Der Plenumkühlraum wird durch eine Trennwand, wenigstens eine obere Tür, eine vordere Tür und wenigstens eine Seitentür gebildet. Bei wenigstens einer dieser Türen kann es sich um eine Abdeckung handeln, die vorzugsweise abnehmbar ist oder sich öffnen lässt und die einen Luftdurchtritt zwischen der äußeren Umgebung und dem Plenumkühlraum ermöglicht. Die Trennwand separiert den Plenumkühlraum von dem Motorraum, welcher gesondert zugänglich ist. Das Luftansaugrohr ist derart durch die Zwischenwand in den Plenumkühlraum geführt, dass der Lufteinlass nahe der Zwischenwand in dem Plenumkühlraum liegt. In der wenigstens einen Seitentür und/oder in der wenigstens einen oberen Tür des Plenumkühlraumes sind Perforationen vorgesehen, welche einen Durchtritt von Umgebungsluft erlauben und welche angehäufte Fremdkörper aus der Umgebungsluft entfernen, in dem diese zurückgehalten werden und infolge der Schwerkraft nach unten fallen. In einem Ausführungsbeispiel saugt ein Lüfter über die Perforationen Umgebungsluft in den Plenumkühlraum und drückt diese unter Zwischenschaltung wenigstens eines Wärmetauschers wieder aus dem Plenumkühlraum heraus. Der wenigstens eine Wärmetauscher ist unter Einhaltung eines Mindestmaßes von der Einlassöffnung des Motorluftansaugsystems, die in der Nähe der Zwischenwand liegt, entfernt, um Durchflussbeschränkungen und die Aufnahme vorgeheizter Luft zu reduzieren oder zu minimieren. Der wenigstens eine Wärmetauscher kann mehrere Wärmetauscher umfassen, die gemeinsam oder teilweise ein in dem Plenumkühlraum angeordnetes Wärmetauscherpaket bilden.

Gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Variante enthält das Motorluftansaugsystem eine Wärmetauscherbaugruppe, die wenigstens einen Wärmetauscher enthält, eine Plenumkühlbaugruppe, die aus einem Boden, wenigstens einer Seitentür, wenigstens einer oberen Tür und einer Lüftertür gebildet wird, eine Trennwand und eine Motorluftansaugeinrichtung. Die Trennwand sperrt einen von der Plenumkühlbaugruppe eingeschlossenen Plenumkühlraum zum Verbrennungsmotor des Fahrzeugs ab. Wenigstens ein Wärmetauscher ist an einem der Trennwand abgewandten, hinteren Ende des Plenumkühlraumes angeordnet. Der Abstand zwischen dem Wärmetauscher und der Trennwand bildet einen Zwischenraum, durch den Umgebungsluft strömt. Die Motorluftansaugeinrichtung zieht einen Luftanteil (der hier aus Gründen einer einheitlichen Bezeichnung zweiter Luftanteil genannt wird) der durch den Zwischenraum strömenden Umgebungsplenumluft ab und entfernt Fremdkörper aus diesem zweiten Luftanteil. Die Motorluftansaugeinrichtung liefert somit gereinigte Luft aus dem Plenumkühlraum an den Verbrennungsmotor. Da der Plenumkühlraum durch die Trennwand von dem Motorraum getrennt ist, ist die durch die Motorluftansaugvorrichtung angesaugte Luft weder von der Konvektionswärme noch von der Strahlungswärme des Verbrennungsmotor vorgewärmt. Auch der Wärmetauscher führt zu keiner Erwärmung der Luft im Plenumkühlraum, da der Plenumkühlraum durch den relativ großen Abstand zwischen dem Wärmetauscher und der Trennwand ein ausreichend großes Volumen aufweist.

Vorzugsweise ist ein Lüfter vorgesehen, der einen ersten Luftanteil der Umgebungsplenumluft aus einem Bereich innerhalb des Plenumkühlraumes in einen Bereich außerhalb des Plenumkühlraumes abzieht und dabei vorzugsweise wenigstens einen Wärmetauscher durchströmt. Der erste Luftanteil der Luft im Plenumkühlraum dient damit als Kühlluft für den Wärmetauscher, während ein zweiter Luftanteil der Luft des Plenumkühlraumes durch die Motorluftansaugeinrichtung abgesaugt und als Motorluft verwendet wird.

Gemäß einer zweiten erfindungemäßen Variante enthält das Motorluftansaugsystem eine Plenumkühlbaugruppe und eine Motorluftansaugeinrichtung: Die Plenumkühlbaugruppe enthält einen Lüfter, wenigstens einen Wärmetauscher, einen Boden, wenigstens eine obere Tür, wenigstens eine Seitentür und eine Trennwand. Die wenigstens eine obere Tür und/oder die wenigstens eine Seitentür weisen Perforationen aufweist, die so bemessen sind, dass sie einen ausreichenden Luftdurchtritt in den Plenumkühlraum ermöglichen, jedoch grobe Fremdkörper und Verunreinigungen zurückhalten. Der wenigstens eine Wärmetauscher, der Boden, die wenigstens eine obere Tür, die wenigstens eine Seitentür und die Trennwand bilden den besagten Plenumkühlraum. Die Trennwand sperrt den Plenumkühlraum zum Verbrennungsmotor des Fahrzeugs ab. Der Lüfter zieht eine erste Umgebungsluft aus einem ersten Umgebungsbereich, welcher außerhalb des Plenumkühlraumes. liegt, durch die Perforationen in den Plenumkühlraum, und bildet die so genannte Umgebungsplenumluft. Der Lüfter zieht einen ersten Luftanteil der Umgebungsplenumluft durch den wenigstens einen Wärmetauscher in einen Bereich außerhalb des Plenumkühlraumes ins Äußere. Durch die Motorluftansaugeinrichtung wird ein zweiter Luftanteil der Plenumkühlraumluft abgezogen und an den Verbrennungsmotor geliefert. Alternativ hierzu kann die Motorluftansaugeinrichtung, gegebenenfalls nach geringfügigen Umbaumaßnahmen, eine zweite Umgebungsluft aus einem zweiten Umgebungsbereich, welcher außerhalb des Plenumkühlraumes liegt, abziehen und diese an den Verbrennungsmotor liefern. Es sind damit zwei Betriebsweisen möglich. Die der Motorluftansaugeinrichtung zugeführte Luft kann entweder aus dem Plenumkühlraum stammen, der grob vorgereinigte Umgebungsluft enthält, oder sie kann unter Umgehung des Plenumkühlraumes unmittelbar von dem Fahrzeugäußeren herrühren.

Auch bei der zweiten erfindungsgemäßen Variante ist es von Vorteil, wenn zwischen dem Wärmetauscher und der Trennwand ein ausreichender Zwischenraum ausgebildet ist, durch den die Umgebungsplenumluft strömt.

Vorzugsweise enthält die Motorluftansaugeinrichtung ein Luftansaugrohr, durch das der zweite Luftanteil der Umgebungsplenumluft abgezogen werden kann. Dabei ist das Luftansaugrohr zweckmäßiger Weise durch eine Öffnung in der Trennwand geführt oder geleitet.

Vorzugsweise enthält die Motorluftansaugeinrichtung einen Luftfilter. Es kann sich hierbei um einen üblichen Motorluftfilter handeln, durch den die Luft, die aus dem Plenumkühlraum oder aus der Fahrzeugumgebung stammt, gereinigt wird.

Dabei kann ein Luftansaugrohr den zweiten Luftanteil der Umgebungsplenumluft der Luftansaugeinrichtung und damit dem Luftfilter zuführen. Der Luftfilter entfernt Fremdkörper aus dem zweiten Luftanteil und liefert gereinigte Luft an den Verbrennungsmotor.

Der Weiterleitung der gereinigten Luft dient vorzugsweise ein Luftauslassrohr der Luftansaugeinrichtung, welches gereinigte Luft von dem Luftfilter an den Verbrennungsmotor leitet.

Es ist zweckmäßig, dass die wenigstens eine Seitentür und/oder die wenigstens eine obere Tür jeweils eine durchlöcherte Abschirmung aufweisen, welche große Fremdkörper von der Umgebungsluft zurückhalten bevor die Umgebungsluft in den Plenumkühlraum eintritt. Damit wird die der Motorluftansaugeinrichtung zugeführte Luft vorgereinigt, so dass deren Luftfilter weniger stark belastet wird und eine erhöhte Standzeit aufweist.

Vorzugsweise ist in die Lüftertür ein Lüfter integriert. Die Lüfteransteuerung kann zweckmäßiger Weise einen Betrieb in beide Drehrichtungen zulassen. Im Normalbetrieb arbeitet der Lüfter wie oben beschrieben. Wird die Lüfterdrehrichtung umgekehrt, so zieht der Lüfter durch die Lüftertür äußere Umgebungsluft an und drückt diese durch den Wärmetauscher in den Plenumkühlraum, von wo aus sie über die Perforationen in der oberen Tür und in den Seitentüren wieder nach Außen entweicht. Hierbei werden Schmutzpartikel von der Kühleroberfläche und aus den Perforationen gelöst und mit dem Luftstrom nach Außen gefördert.

Vorzugsweise zieht der Lüfter über wenigsten einen Wärmetauscher einen ersten Luftanteil der Umgebungsplenumluft ab. Der zweite Luftanteil steht für die Motorluftansaugeinrichtung zur Verfügung.

Vorzugsweise weist die Trennwand wenigstens eine Trennwandöffnung auf, durch die sich ein Luftansaugrohr der Motorluftansaugeinrichtung erstrecken kann.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Motorraum durch eine Motorhaube verschließbar ist. In der Motorhaube befindet sich eine Haubenöffnung. Durch die Haubenöffnung kann im Bedarfsfall ein Luftansaugrohr der Motorluftansaugeinrichtung geführt oder geleitet sein. Diese Ausbildung ermöglich eine alternative Betriebsweise des Motorluftansaugsystems: entweder saugt die Motorluftansaugeinrichtung Luft aus dem Plenumkühlraum an oder die Motorluftansaugeinrichtung saugt Luft durch die Haubenöffnung vom Äußeren der Motorverkleidung an.

Zu diesem Zweck wird in zweckmäßiger Weise das Luftansaugrohr der Motorluftansaugeinrichtung wahlweise durch eine Trennwandöffnung oder durch eine Haubenöffnung geführt oder geleitet. Vorzugsweise wird die Haubenöffnung verschlossen, sofern das Luftansaugrohr durch die Trennwandöffnung geführt ist und die Trennwandöffnung wird verschlossen, sofern das Luftansaugrohr durch die Haubenöffnung geführt ist.

Vorzugsweise lässt sich die Trennwandöffnung durch eine Trennwandtür und/oder die Haubenöffnung durch eine Haubentür verschließen. Der Verschluss der Trennwandöffnung ist dann von Vorteil, wenn die Motorluft über eine Haubenöffnung angesaugt wird und der Wärmetauscher mit Luft aus dem Plenumkühlraum versorgt wird. Wenn hierbei die Trennwand nicht verschlossen wird, könnte der Lüfter Luft aus dem Motorraum ansaugen, was unerwünscht ist. Wenn die Motorluft aus dem Plenumkühlraum angesaugt wird, ist das Verschließen der Haubenöffnung aus Sicherheitsgründen und aus ästhetischen Gründen zu empfehlen.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Motorluftansaugeinrichtung ein Filtergehäuse enthält und dass sich das Luftansaugrohr durch Verdrehen des Filtergehäuses wahlweise in den Bereich der Trennwandöffnung oder in den Bereich der Haubenöffnung bringen lässt. Dies ermöglicht es, die Betriebsweise des Motorluftansaugsystems sehr rasch vom Ansaugen aus dem Plenumkühlraum in ein Ansaugen aus dem Äußeren über die Motorhaubenöffnung umzuändern.

Unterstützt wird dieser Vorteil durch das erfindungsgemäße Merkmal, demzufolge sich das Filtergehäuse relativ zum Luftauslassrohr verdrehen lässt. Das Ausgangsrohr kann hierbei mit der Drehachse des Luftfiltergehäuses fluchten.

Vorzugsweise ist ein Vorreiniger vorgesehen, der außerhalb des Plenumkühlraumes liegt. Die Motorluftansaugeinrichtung zieht die zweite Umgebungsluft aus dem zweiten Umgebungsbereich über den Vorreiniger ab. Der Vorreiniger wird beispielsweise auf das Luftansaugrohr der Motorluftansaugeinrichtung aufgesetzt, wobei sich das Luftansaugrohr durch die Haubenöffnung erstreckt.

Das erfindungsgemäße Arbeitsfahrzeug ist mit einem erfindungsgemäßen Motorluftansaugsystem ausgestattet, wie es vorstehend im Einzelnen beschrieben wurde.

Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf Verfahren zur Bereitstellung gereinigter Motoransaugluft für ein Arbeitsfahrzeug. Dem Verfahren liegt ein erfindungsgemäßes Motorluftansaugsystem oder ein Arbeitsfahrzeug mit einem derartigen Motorluftansaugsystem zugrunde, wie sie vorstehend im Einzelnen beschrieben wurden.

Gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Verfahrensvariante zieht die Motorluftansaugeinrichtung einen Luftanteil der Umgebungsplenumluft ab, entfernt hieraus zweitrangige Fremdkörper und liefert gereinigte Luft an den Verbrennungsmotor. Zweitrangige Fremdkörper sind solche, die nach einer ersten groben Vorreinigung in der Umgebungsluft verblieben sind. Es erfolgt somit eine zweifache Reinigung der dem Motor zugeführten Luft, nämlich durch die Perforationen beim Eintritt in den Plenumkühlraum und dann durch das Filter der Motorluftansaugeinrichtung.

Eine zweite erfindungsgemäße Verfahrensvariante ist durch einen ersten und einen zweiten Verfahrensablauf gekennzeichnet.

Gemäß dem ersten Verfahrensablauf wird der Lufteinlass der Motorluftansaugeinrichtung in der Nähe der Trennwand angebracht. Es wird mit einem Lüfter eine erste Umgebungsluft aus einem ersten Umgebungsbereich durch die Perforationen in den Plenumkühlraum gezogen, wobei erste Fremdkörper aus der durch die Perforationen tretenden Umgebungsluft entfernt werden. Ein Luftanteil der Umgebungsplenumluft wird über das Luftansaugrohr aus dem Plenumkühlraum abgezogen. Durch den Luftfilter werden zweite Fremdkörper aus dem Luftanteil der Umgebungsplenumluft entfernt, um eine erste gereinigte Luft zu erzeugen. Schließlich wird die erste gereinigte Luft über ein Luftauslassrohr dem Verbrennungsmotor zugeführt.

Gemäß dem zweiten Verfahrensablauf wird mit der Motorluftansaugeinrichtung eine zweite Umgebungsluft aus einem zweiten Umgebungsbereich über einen Vorreiniger und über das Luftansaugrohr abgezogen, wobei dritte Fremdkörper durch den Vorreiniger aus der zweiten Umgebungsluft entfernt werden. Durch den Luftfilter werden vierte Fremdkörper aus dem Luftanteil der zweiten Umgebungsluft entfernt, um eine zweite gereinigte Luft zu erzeugen. Schließlich wird die zweite gereinigte Luft über ein Luftauslassrohr dem Verbrennungsmotor zugeführt.

Vorzugsweise kann die zweite Verfahrensvariante dadurch ergänzt werden, dass der erste Verfahrensablauf durch den zweiten Verfahrensablauf ersetzt wird, indem das Luftansaugrohr von der Trennwandöffnung entfernt wird, die Trennwandöffnung verschlossen wird, das Filtergehäuse derart verdreht wird, dass das Luftansaugrohr in Richtung der Haubenöffnung ausgerichtet ist, und das Luftansaugrohr durch die Haubenöffnung geführt wird.

Alternativ hierzu kann die zweite Verfahrensvariante dadurch ergänzt werden, dass der zweite Verfahrensablauf durch den ersten Verfahrensablauf ersetzt wird, indem das Luftansaugrohr von der Haubenöffnung entfernt wird, der Luftfilter verdreht wird, um das Luftansaugrohr in Richtung der Trennwandöffnung auszurichten, und das Luftansaugrohr durch die Trennwandöffnung geführt wird.

Die Erfindung und weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Anordnungen der Erfindung werden nun beispielhaft und mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigt:
1 eine Ansicht eines Arbeitsfahrzeugs, bei dem die Erfindung verwendet wird,
2 eine Schrägansicht des hinteren Teils des in 1 dargestellten Fahrzeugs,
3 eine Schrägansicht des Kühlsystems und des Motorraumes, die ein Gehäuse eines exemplarischen Luftkühlers zeigt, welcher derart verdreht ist, dass das Ansaugrohr horizontal ausgerichtet und durch die Trennwand geführt ist,
4 eine Schrägansicht des Kühlsystems und des Motorraumes, die einen Bereich des Gehäuses des Luftkühlers zeigt, welcher derart verdreht ist, dass das Ansaugrohr vertikal ausgerichtet und an einem oberhalb der Haube liegenden Vorreiniger befestigt ist, und
5 eine Schrägansicht des Kühlraumes bei entfernter Haube und geöffneten Lüftertüren.
1 stellt ein Arbeitsfahrzeug dar, bei dem die Erfindung Verwendung findet. Das spezielle, in 1 dargestellte Arbeitsfahrzeug ist ein landwirtschaftlicher vierradangetriebener Lader 1 mit einer Karosserie 10, die einen vorderen Karosseriebereich 20 aufweist, der über vertikale Drehzapfen 40 mit einem hinteren Karosseriebereich 30 drehbar verbunden ist. Der Lader 1 wird auf bekannte Weise gelenkt, indem sein vorderer Karosseriebereich 20 relativ zu seinem hinteren Karosseriebereich 30 verschwenkt wird. Der hintere Karosseriebereich 30 enthält einen Motorraum 50 und einen gesondert zugänglichen Plenumkühlraum 100. Der vordere und der hintere Karosseriebereich 20, 30 werden durch vordere Antriebsräder 22 bzw. hintere Antriebsräder 24 getragen. Ein Bedienungsstand 11 ist auf dem hinteren Karosseriebereich 30 vorgesehen und befindet sich im Wesentlichen oberhalb der vertikalen Drehzapfen 40. Die Vorder- und Hinterräder 22, 32 treiben das Fahrzeug über dem Grund an und werden ihrerseits auf bekannte Weise angetrieben. 2 zeigt eine detaillierte Schrägansicht des in 1 dargestellten hinteren Karosseriebereichs 20.
Die 2, 3 und 4 sind Ansichten des Plenumkühlraumes 100 und des separat zugänglichen Motorraumes 50. Der Plenumkühlraum 100 hat eine obere Tür 101, zwei Seitentüren 105, 106 und eine Lüftertür 106. Es ist ein Luftansaugsystem 200 dargestellt mit einem Filtergehäuse 210, einer Filtergehäuseklemme 220, einem Luftauslassrohr 230, einer ersten Auslassrohrschelle 240, welche das Luftauslassrohr 230 mit dem Filtergehäuse 210 verbindet, einer zweiten Auslassrohrschelle 260, welche die Auslassseite 231 des Luftauslassrohres 230 mit einem Verbrennungsmotor 55 verbindet, und einem Luftansaugrohr 203, welches gemäß 3 durch eine den Plenumkühlraum 100 von dem Motorraum 50 trennende Wandung oder Trennwand 104 geführt ist. Wie in den 2, 3 und 4 dargestellt, bilden die obere Tür 101, die Lüftertür 102, die Seitentüren 105 und 106, der Boden 111 und die Trennwand 104 den Plenumkühlraum. Die beiden Seitentüren 105 und 106 und die obere Tür 101 enthalten Perforationen 107, die große Fremdkörper oder Verunreinigungen der in den Plenumkühlraum 100 eintretenden Umgebungsluft zurückhalten. Die Filtergehäuseklemme 220 ist über die Versteifung 211 starr an dem Rahmen befestigt und trägt das Filtergehäuse 210.
Wie in 5 dargestellt, enthält der wenigstens eine Wärmetauscher 103 in diesem Ausführungsbeispiel fünf Wärmetauscher 103a, 103b, 103c, 103d und 103e, die eine Wärmetauscherbaugruppe 108 bilden, welche am hinteren Ende des Fahrzeugs lokalisiert ist und nur einen Teilbereich des Kühlraumes 100 ausfüllt. Durch diese Anordnung ergibt sich ein Zwischenraum zwischen der Trennwand, nahe welcher sich der Lufteinlass 203a befindet, und der Wärmetauscherbaugruppe 108. Ein Lüfter 102a bildet einen Teil der Lüftertür 102 und dient dazu, über die Perforationen 107 in der Haube 101 und in den beiden Seitentüren 105, 106 Umgebungsluft in den Plenumkühlraum 100 und durch die Wärmetauscherbaugruppe 108 zu ziehen und über die Lüftertür 102 aus dem Plenumkühlraum 100 auszublasen. Infolge dieser Anordnung strömt nichtvorgeheizte Luft in den Zwischenraum 109. Folglich führt das Luftansaugsystem 200 die in den Zwischenraum 109 eingeströmte, nicht erwärmte Umgebungsplenumluft dem Verbrennungsmotor 55 zu.
Der Plenumkühlraum 100 ist hinsichtlich Form und Größe derart ausgebildet, das der Zwischenraum 109 zwischen der Wärmetauscherbaugruppe 108 und der Trennwand 104 ausreichend groß ist, um jede Luftstromrestriktion und den Einlass vorgeheizter Luft zu reduzieren oder zu minimieren. Die Größe des Zwischenraumes 109 variiert mit der Größe und Konstruktion des Arbeitsfahrzeugs.
Die Perforationen 107 sind so zu bemessen, dass zum einen der Eintritt von durch die Luft beförderten Fremdkörpern in den Plenumkühlraum 100 blockiert und zum anderen ein häufiges Verstopfen der Ansaugsiebe oder Perforationen 107 vermieden wird. Die Perforationsgrößen für diese sich einigermaßen widersprechenden Ziele können sich auf viele Faktoren stützen, einschließlich auf die Eigenschaft und Größe der zu erwartenden Verschmutzung, die Bequemlichkeitsforderungen der Bedienungsperson, die jeweiligen Betriebskosten usw. Eine Durchschnittsperforationsgröße von beispielsweise 3 mm kann für Arbeitsfahrzeuge geeignet sein, die unter vielfältigen Umgebungsbedingungen verwendet werden. Daher wird eine Perforationsgröße von ungefähr 3 mm für die Verwendung in einer Vielzahl von Umgebungen mit geringen Fremdkörpern empfohlen, beispielsweise in Umgebungen, in denen ein wesentlicher Anteil der Fremdkörper eine maximale Ausdehnung hat, die größer als ungefähr 3 mm ist.
In Umgebungen mit extrem starkem Fremdkörperanfall, insbesondere in Umgebungen, in denen ein wesentlicher Anteil der Fremdkörper eine maximale Dimension von weniger als 3 mm hat, kann das Lufteinlasssystem von einem Unterhaubeneinlass, bei dem die Luft von dem Kühlraum entnommen wird, in einen Überhaubeneinlass, bei dem die Luft, wie in 4 gezeigt, durch einen über der Haube angeordneten Vorreiniger 250 aufgenommen wird, umgeschaltet werden. Dies kann durch Folgendes erreicht werden: (1) Entfernen des Lufteinlassrohrs 203 von der Trennwand 104 und Verschließen der Trennwandeinlassöffnung 104a durch eine Trennwandeinlasstür 104b, (2) Lösen der Filtergehäuseklemme 220, die das Filtergehäuse 210 in seiner Lage hält, (3) Lösen der Luftauslassrohrschelle 240, die das Motorluftauslassrohr 230 an dem Filtergehäuse 210 befestigt, (4) Entfernen einer auf der Motorraumhaube 51 angebrachten Haubeneinlasstür 204, (5) Verdrehen des Filtergehäuses 210 in eine Position, die es zulässt, dass das Lufteinlassrohr 203 durch die Öffnung 204a in der Motorraumhaube 51 geführt wird, die durch das Entfernen der Haubeneinlasstür 204 gebildet ist, während das Motorluftauslassrohr 230 mit dem Motor verbunden bleibt und sich in Bezug auf das Filtergehäuse 210 verdreht, (6) Verbinden des Lufteinlassrohres 203 mit dem Haubenvorreiniger 250, (7) Festspannen der Filtergehäuseklemme 220, um das Filtergehäuse 210 fest in seiner Lage zu halten, und (8) Festspannen der Auslassrohrschelle 240, um das Motorluftauslassrohr 230 fest in seiner Lage zu halten. Die Auslassseite 231 des Motorluftauslassrohres 230 bleibt dabei mit dem Verbrennungsmotor 55 fest verbunden.
Um das Lufteinlasssystem von einem Überhaubeneinlass in einen Unterhaubeneinlass abzuändern kann entsprechend verfahren werden.
Das Entfernen des Lufteinlassrohres 203 von der Trennwand 104 oder von der Überhaubeneinlasstür 204 kann durch Lösen einer Rohrklemme 270 erleichtert werden. Die Rohrklemme 270 kann anschließend, nachdem das Lufteinlassrohr 203 genau positioniert ist, wieder festgespannt werden.
In Umgebungen mit extrem starkem Fremdkörperanfall kann eine Druckbeaufschlagungsoption vorgesehen sein, bei welcher der Lüfter periodisch in umgekehrter Richtung dreht, um über die Lüftertür 102 Luft von außerhalb des Plenumkühlraumes 100 anzusaugen und diese über die Wärmetauscherbaugruppe 108 durch die Perforationen 107 in der Haube 101 und in den Seitentüren 105, 105 zu drücken. Dies ermöglicht es, dass der Lüfter Fremdkörper, die sich an oder in den Perforationen 107 angesammelt haben, energisch entfernt.
Auch wenn die vorliegende Erfindung in Verbindung mit nur einem besonderen Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, versteht es sich, dass für einen Fachmann im Lichte der vorhergehenden Beschreibung viele Alternativen, Abwandlungen und Variationen offensichtlich sind, die in den Bereich der Erfindung, wie sie durch die Patentansprüche definiert ist, fallen.

Claims

Motorluftansaugsystem für ein Fahrzeug mit einer Wärmetauscherbaugruppe (108), die wenigstens einen Wärmetauscher (103) enthält, einer Plenumkühlbaugruppe, die aus einem Boden (111), wenigstens einer Seitentür (105, 106), wenigstens einer oberen Tür (101) und einer Lüftertür (102) gebildet wird, einer Trennwand (104), die den von der Plenumkühlbaugruppe eingeschlossenen Plenumkühlraum (100) zum Verbrennungsmotor (55) des Fahrzeugs absperrt, wobei wenigstens ein Wärmetauscher (103) an einem hinteren Ende des Plenumkühlraumes (100) angeordnet ist und wobei ein Abstand zwischen der Wärmetauscherbaugruppe (108) und der Trennwand (104) einen Zwischenraum (109) bildet, durch den Umgebungsluft strömt, und eine Motorluftansaugeinrichtung (200), welche einen zweiten Luftanteil der durch den Zwischenraum (109) strömenden Umgebungsplenumluft abzieht und Fremdkörper aus diesem zweiten Luftanteil entfernt, um reine Luft herzustellen und die reine Luft an den Verbrennungsmotor (55) zu liefern.
Motorluftansaugsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Lüfter (102a), der einen ersten Luftanteil der Umgebungsplenumluft veranlasst, sich aus einem Bereich innerhalb des Plenumkühlraumes (100) in einen Bereich außerhalb des Plenumkühlraumes (100) zu bewegen und/oder den wenigstens einen Wärmetauscher (103) zu durchströmen.
Motorluftansaugsystem für ein Fahrzeug mit einer Plenumkühlbaugruppe, welche einen Lüfter (102a), wenigstens einen Wärmetauscher (103), einen Boden (111), wenigstens eine obere Tür (101), wenigstens eine Seitentür (105, 106) und eine Trennwand (104) enthält, wobei die wenigstens eine obere Tür (101) und/oder die wenigstens eine Seitentür (105, 106) Perforationen (107) aufweist, wobei der wenigstens eine Wärmetauscher (103), der Boden (111), die wenigstens eine obere Tür (101), die wenigstens eine Seitentür (105, 106) und die Trennwand (104) einen Plenumkühlraum (100) bilden, wobei die Trennwand (104) den Plenumkühlraum (100) zum Verbrennungsmotor (55) des Fahrzeugs absperrt, wobei der Lüfter (102a) eine erste Umgebungsluft aus einem ersten Umgebungsbereich, welcher außerhalb des Plenumkühlraumes (100) liegt, durch die Perforationen (107) in den Plenumkühlraum (100) bewegt, um Umgebungsplenumluft zu bilden, und wobei der Lüfter (102a) einen ersten Luftanteil der Umgebungsplenumluft durch den wenigstens einen Wärmetauscher (103) in einen Bereich außerhalb des Plenumkühlraumes (100) bewegt, und eine Motorluftansaugeinrichtung (200), welche einen zweiten Luftanteil der durch den Plenumkühlraum (100) strömenden Umgebungsplenumluft abzieht und diese an den Verbrennungsmotor (55) liefert und welche geeignet ist, eine zweite Umgebungsluft aus einem zweiten Umgebungsbereich, welcher außerhalb des Plenumkühlraumes (100) liegt, abzuziehen und diese an den Verbrennungsmotor (55) zu liefern.
Motorluftansaugsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Wärmetauscher (103) und Trennwand (104) ein Zwischenraum (109) ausgebildet ist, durch den die Umgebungsplenumluft strömt.
Motorluftansaugsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorluftansaugeinrichtung (200) ein Luftansaugrohr (203) enthält, durch das der zweite Luftanteil der Umgebungsplenumluft abgezogen werden kann.
Motorluftansaugsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftansaugrohr (203) durch eine Öffnung (104a) in der Trennwand (104) geführt ist.
Motorluftansaugsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorluftansaugeinrichtung (200) einen Luftfilter enthält.
Motorluftansaugsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftansaugrohr (203) den zweiten Luftanteil der Umgebungsplenumluft dem Luftfilter zuführt und dass der Luftfilter Fremdkörper aus diesem zweiten Luftanteil entfernt, um gereinigte Luft an den Verbrennungsmotor (55) zu liefern.
Motorluftansaugsystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftansaugeinrichtung (200) ein Luftauslassrohr (230) enthält, welches gereinigte Luft von dem Luftfilter an den Verbrennungsmotor (55) leitet.
Motorluftansaugsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Seitentür (105, 106) und/oder die wenigstens eine obere Tür (101) eine durchlöcherte Abschirmung aufweist, welche große Fremdkörper von der Umgebungsluft zurückhalten bevor die Umgebungsluft in den Plenumkühlraum (100) eintritt.
Motorluftansaugsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Lüftertür (102) einen Lüfter (102a) enthält.
Motorluftansaugsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüfter (102a) über wenigsten einen Wärmetauscher (103) einen ersten Luftanteil der Umgebungsplenumluft abzieht.
Motorluftansaugsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (104) wenigstens eine, gegebenenfalls verschließbare Trennwandöffnung (104a) aufweist, durch die sich ein Luftansaugrohr (203) der Motorluftansaugeinrichtung (200) erstrecken kann.
Motorluftansaugsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorraum (50) eine Motorhaube (51) aufweist, welche wenigstens eine, gegebenenfalls verschließbare Haubenöffnung (204a) aufweist, durch die sich ein Luftansaugrohr (203) der Motorluftansaugeinrichtung (200) erstrecken kann.
Motorluftansaugsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftansaugrohr (203) wahlweise durch eine Trennwandöffnung (104a) oder eine Haubenöffnung (204a) geführt werden kann.
Motorluftansaugsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haubenöffnung (204a) verschlossen wird, sofern das Luftansaugrohr (203) durch die Trennwandöffnung (104a) geführt ist und/oder dass die Trennwandöffnung (104a) verschlossen wird, sofern das Luftansaugrohr (203) durch die Haubenöffnung (204a) geführt ist.
Motorluftansaugsystem nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwandöffnung (104a) durch eine Trennwandtür (104b) verschließbar ist und/oder dass die Haubenöffnung (204a) durch eine Haubentür verschließbar ist.
Motorluftansaugsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorluftansaugeinrichtung (200) ein Filtergehäuse (210) enthält und dass sich das Luftansaugrohr (203) durch Verdrehen des Filtergehäuses (210) wahlweise in den Bereich der Trennwandöffnung oder in den Bereich der Haubenöffnung bringen lässt.
Motorluftansaugsystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Filtergehäuse (210) relativ zum Luftauslassrohr (230) verdrehen lässt.
Motorluftansaugsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorreiniger (250) vorgesehen ist, der außerhalb des Plenumkühlraumes (100) liegt, und dass die Motorluftansaugeinrichtung (200) die zweite Umgebungsluft aus dem zweiten Umgebungsbereich über den Vorreiniger (250) abzieht.
Arbeitsfahrzeug mit einem Motorluftansaugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 20.
Verfahren zur Bereitstellung gereinigter Motoransaugluft für ein Arbeitsfahrzeug unter Verwendung eines Motorluftansaugsystems gemäß eines der Ansprüche 1 bis 20 oder unter Verwendung eines Arbeitsfahrzeuges gemäß Anspruch 21, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: die Motorluftansaugeinrichtung (200) zieht einen Luftanteil der Umgebungsplenumluft ab, entfernt hieraus zweitrangige Fremdkörper und liefert gereinigte Luft an den Verbrennungsmotor (55).
Verfahren zur Bereitstellung gereinigter Motoransaugluft für ein Arbeitsfahrzeug unter Verwendung eines Motorluftansaugsystems gemäß eines der Ansprüche 3 bis 20 oder unter Verwendung eines Arbeitsfahrzeuges gemäß Anspruch 21, gekennzeichnet durch einen ersten und einen zweiten Verfahrensablauf, wobei im ersten Verfahrensablauf der Lufteinlass der Motorluftansaugeinrichtung (200) in der Nähe der Trennwand (104) angebracht wird, mit einem Lüfter (102a) eine erste Umgebungsluft aus dem ersten Umgebungsbereich durch die Perforationen in den Plenumkühlraum (100) gezogen wird, wobei erste Fremdkörper aus der durch die Perforationen tretenden Umgebungsluft entfernt werden, ein Luftanteil der Umgebungsplenumluft über das Luftansaugrohr (203) aus dem Plenumkühlraum (100) abgezogen wird, durch den Luftfilter zweite Fremdkörper aus dem Luftanteil der Umgebungsplenumluft entfernt werden, um eine erste gereinigte Luft zu erzeugen, und die erste gereinigte Luft über ein Luftauslassrohr (230) dem Verbrennungsmotor (55) zugeführt wird, und wobei im zweiten Verfahrensablauf mit der Motorluftansaugeinrichtung (200) eine zweite Umgebungsluft aus dem zweiten Umgebungsbereich über einen Vorreiniger (250) und das Luftansaugrohr (203) abgezogen wird, wobei dritte Fremdkörper durch den Vorreiniger (250) aus der zweiten Umgebungsluft entfernt werden, durch den Luftfilter vierte Fremdkörper aus dem Luftanteil der zweiten Umgebungsluft entfernt werden, um eine zweite gereinigte Luft zu erzeugen, und die zweite gereinigte Luft über ein Luftauslassrohr (230) dem Verbrennungsmotor (55) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verfahrensablauf durch den zweiten Verfahrensablauf ersetzt wird, indem das Luftansaugrohr (203) von der Trennwandöffnung (104a) entfernt wird, die Trennwandöffnung (104a) verschlossen wird, das Filtergehäuse (210) verdreht wird, um das Luftansaugrohr (203) in Richtung der Haubenöffnung (204a) auszurichten, und das Luftansaugrohr (203) durch die Haubenöffnung (204a) geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Verfahrensablauf durch den ersten Verfahrensablauf ersetzt wird, indem das Luftansaugrohr (203) von der Haubenöffnung (204a) entfernt wird, das Filtergehäuse (210) verdreht wird, um das Luftansaugrohr (203) in Richtung der Trennwandöffnung (104a) auszurichten, und das Luftansaugrohr (203) durch die Trennwandöffnung (104a) geführt wird.