IT202100006578A1 - Sistema di sovralimentazione in ambito sportivo e relativo procedimento - Google Patents
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Description
Descrizione dell?Invenzione Industriale avente per titolo:
?SISTEMA DI SOVRALIMENTAZIONE IN AMBITO SPORTIVO E RELATIVO PROCEDIMENTO?
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un sistema di sovralimentazione, in particolare un sistema di sovralimentazione in ambito sportivo di un apparato di propulsione.
Altres?, la presente invenzione si riferisce ad un procedimento di sovralimentazione di un apparato di propulsione.
E? noto che la sovralimentazione ? una pratica che consente d?incrementare la potenza specifica dei sistemi a propulsione grazie all?incremento della densit? del fluido aspirato, ad esempio dotando i sistemi di propulsione utilizzati in ambito aeronautico di elementi di sovralimentazione in grado di garantire un valore di compressione del fluido aspirato adeguato al variare della quota altimetrica e pertanto alla densit? del fluido atmosferico.
E? noto che la sovralimentazione pu? essere ottenuta accoppiando all?apparato di propulsione un turbocompressore, che vantaggiosamente utilizza l?energia residua contenuta nel fluido di scarico presente nel condotto di scarico altrimenti dissipata nell?ambiente: il turbocompressore noto comprende una turbina collegata solidamente ad un compressore che provveder? ad aumentare la densit? del fluido d?aspirazione.
Sono noti svariati sistemi per la sovralimentazione in base al tipo di motore: elettrico o termico; in base al principio di funzionamento del compressore: volumetrico o turbodinamo; e in base alle fonte di energia utilizzata per azionare il compressore.
I noti turbocompressori non riescono a soddisfare immediatamente una richiesta imprevista di sovralimentazione da parte dell?utente, e devono attendere che il flusso del fluido di scarico raggiunga una portata ed un valore entalpico sufficiente ad accelerare la turbina del turbocompressore.
E? evidente come non sia presente allo stato dell?arte un sistema che fornisca una sovralimentazione ad un motore e contemporaneamente permetta di recuperare i gas di scarto del processo di combustione, mediante un dispositivo privo di organi di movimento.
Scopo della presente invenzione ? quello di risolvere i suddetti problemi della tecnica anteriore fornendo un sistema di sovralimentazione di un apparato di propulsione in grado di incrementare la potenza di un apparato di propulsione e contemporaneamente di riutilizzare l?energia dei fluidi di scarico prodotti dall?apparato di propulsione.
Un ulteriore scopo ? quello di fornire un procedimento di sovralimentazione di un apparato di propulsione in grado di ottenere maggiore lavoro utile o comunque una fase di lavoro utile pi? attiva.
I suddetti ed altri scopi e vantaggi dell?invenzione, quali risulteranno dal seguito della descrizione, vengono raggiunti con un sistema ed un procedimento di sovralimentazione come descritti nelle rispettive rivendicazioni indipendenti. Forme di realizzazione preferite e varianti non banali della presente invenzione formano l?oggetto delle rivendicazioni dipendenti.
Resta inteso che tutte le rivendicazioni allegate formano parte integrante della presente descrizione.
Risulter? immediatamente ovvio che si potranno apportare a quanto descritto innumerevoli varianti e modifiche (per esempio relative a forma, dimensioni, disposizioni e parti con funzionalit? equivalenti) senza discostarsi dal campo di protezione dell'invenzione come appare dalle rivendicazioni allegate.
La presente invenzione verr? meglio descritta da alcune forme preferite di realizzazione, fornite a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento al disegno allegato, nel quale la Figura 1 mostra una vista in sezione di una realizzazione preferita del sistema secondo la presente invenzione.
Facendo riferimento alla Figura, un sistema 100 di sovralimentazione secondo la presente invenzione ? integrato in un apparato di propulsione, quale, ad esempio, un motore termico diesel, o un motore termico a benzina, un motore a due tempi, o a quattro tempi, o altro analogo, ed ? progettato per incrementare la potenza dell?apparato di propulsione e contemporaneamente per riutilizzare l?energia di almeno un fluido di scarico parzialmente compresso, prodotto dall?apparato di propulsione durante un processo di combustione mediante almeno un eiettore 1 del sistema 100, connesso fisicamente ad almeno un cilindro 10 dell?apparato di propulsione; vantaggiosamente, il sistema 100 ? dotato:
- dell?eiettore 1 dotato di una prima estremit? connessa con un condotto di scarico secondario 2, di una seconda estremit? connessa con un condotto 3 d?aspirazione dell?aria esterna, e di una terza estremit? connessa con un condotto d?aspirazione 4 di una camera di combustione 7 del cilindro 10 mediante un collettore 17; ed ? progettato per produrre ed immettere all?interno del condotto d?aspirazione 4, mediante il collettore 17, un fluido d?aspirazione miscelato precompresso;
- Del condotto di scarico secondario 2, preferibilmente realizzato in acciaio stampato o tubolare di piccole dimensioni, ossia progettato per operare con impulsi di scarico ad alta pressione, permettendo all?eiettore di operare in condizioni non stazionarie mediante una configurazione a pressione variabile, risentendo di un certo numero di impulsi forniti dallo scarico e con livelli di pressione elevati. Questa soluzione pu? essere largamente impiegata nel settore sportivo, dove la pura prestazione (anche a scapito della bont? di erogazione della potenza) rappresenta il parametro pi? importante, detto condotto di scarico secondario 2 essendo dotato di una prima estremit? connessa con la prima estremit? dell?eiettore 1, e dotato di una seconda estremit? connessa con la superficie laterale del cilindro 10 in corrispondenza di almeno un?apertura 5, progettato per favorire lo scorrimento del fluido di scarico parzialmente compresso dal cilindro 10 all?eiettore 1;
- del condotto d?aspirazione d?aria esterna 3, preferibilmente realizzato in acciaio stampato o tubolare, disposto sulla superficie superiore dell?eiettore 1, progettato per favorire un?aspirazione da parte dell?eiettore 1 di un fluido d?aspirazione esterno dall?ambiente esterno all?eiettore 1;
- del condotto d?aspirazione 4, disposto nella porzione superiore del cilindro 10 e connesso fisicamente alla terza estremit? dell?eiettore 1, mediante il collettore 17, progettato per favorire lo scorrimento del fluido d?aspirazione miscelato precompresso, prodotto dall?eiettore 1, nella camera di combustione 7 del cilindro 10, mediante l?azionamento di una valvola d?aspirazione 6;
- dell?apertura 5, quale, ad esempio una luce, un foro, una feritoia, o altro analogo, disposta sulla superficie laterale del cilindro 10 in corrispondenza della seconda estremit? del condotto di scarico secondario 2, progettata per favorire il deflusso del fluido di scarico parzialmente compresso dal cilindro 10 all?eiettore 1 mediante il condotto di scarico secondario 2;
- della valvola d?aspirazione 6, disposta nella parte superiore del cilindro 10, azionata da un albero a camme (non raffigurato) progettata per scorrere all?interno del cilindro 10 favorendo il deflusso del fluido d?aspirazione miscelato precompresso dal condotto d?aspirazione 4 alla camera di combustione 7 del cilindro 10;
- della camera di combustione 7, disposta all?interno del cilindro 10, progettata per favorire la combustione tra un combustibile iniettato da un iniettore 8 e il fluido d?aspirazione miscelato precompresso proveniente dal condotto d?aspirazione - di uno stantuffo 9, ad esempio un pistone, disposto all?interno del cilindro 10, collegato tramite uno stelo 11 ed una manovella 12 ad un albero motore 16, progettato sia per trasferire all?albero motore 16, tramite lo stelo 11 e la manovella 12, una forza meccanica generata dalla combustione tra il/un combustibile ed il fluido d?aspirazione miscelato, sia per indurre un?apertura e/o una chiusura della finestra 5 durante una movimentazione rettilinea dello stantuffo 9 lungo un asse direzionale in entrambe le direzioni, regolando il deflusso del fluido di scarico parzialmente compresso nel condotto di scarico secondario 2 mediante la finestra 5;
- del cilindro 10, dotato:
o del condotto di aspirazione 4 e della valvola d?aspirazione 6 disposti nella porzione superiore del cilindro 10;
o dell?iniettore 8 disposto nella porzione superiore centrale del cilindro 10;
o di un condotto di scarico primario 15, disposto nella porzione superiore destra del cilindro 10, progettato per favorire lo scorrimento di un fluido di scarico completamente compresso, ottenuto in seguito alla combustione del combustibile e del fluido d?aspirazione miscelato, dalla camera di combustione 7 verso elementi noti di scarico, mediante una valvola di scarico 14 disposta nella porzione superiore destra del cilindro 10, azionata da un albero a camme (non raffigurato); e
o della finestra 5 disposta sulla superficie laterale del cilindro 10.
In particolare, l?eiettore 1 ? progettato per ottenere il fluido d?aspirazione miscelato precompresso mediante una miscelazione al suo interno tra:
- il fluido di scarico parzialmente compresso introdotto nell?eiettore 1 mediante il condotto di scarico secondario 2, prodotto durante una compressione parziale del fluido d?aspirazione miscelato e del combustibile all?interno della camera di combustione 7 del cilindro 10, e indotto ad attraversare la finestra 5 mediante la movimentazione dello stantuffo 9; ed
- il fluido d?aspirazione esterno introdotto nell?eiettore 1 mediante un condotto d?aspirazione d?aria esterna 3.
Il fluido d?aspirazione miscelato precompresso cos? ottenuto ? in grado di fluire nel condotto d?aspirazione 4 mediante il collettore 17, e di favorire la movimentazione verticale verso l?alto dello stantuffo 9.
In particolare, lo stantuffo 9 ? progettato per effettuare una movimentazione verticale verso l?alto assumendo in sequenza:
- una posizione iniziale (punto morto inferiore), favorendo una completa apertura della finestra 5; - una posizione intermedia durante la fase di compressione parziale del fluido d?aspirazione miscelato e del combustibile, occludendo parzialmente la finestra 5 e favorendo il deflusso del fluido di scarico parzialmente compresso nel condotto di scarico secondario 2; ed
- una posizione finale (punto morto superiore) durante una fase di compressione completa del fluido d?aspirazione miscelato e del combustibile occludendo completamente la finestra 5.
Infine, il procedimento di sovralimentazione di un apparato di propulsione mediante il sistema di sovralimentazione 100 secondo la presente invenzione, comprende le fasi di:
a) predisposizione del sistema 100, e attivazione dell?eiettore 1;
b) miscelazione mediante l?eiettore 1 tra il fluido di scarico parzialmente compresso e il fluido d?aspirazione esterno fino all?ottenimento di un fluido d?aspirazione miscelato precompresso progettato per favorire la movimentazione verticale verso l?alto dello stantuffo 9;
c) deflusso del fluido d?aspirazione miscelato precompresso, dal condotto d?aspirazione 4 all?interno della camera di combustione 7 mediante la valvola d?aspirazione 6;
d) iniezione del combustibile mediante almeno un iniettore (non raffigurato) nella camera di combustione 7, preferibilmente per motori diesel; e) compressione parziale del combustibile e del fluido d?aspirazione miscelato nella camera di combustione 7 mediante una prima movimentazione verticale verso l?alto dello stantuffo 9 ed una parziale chiusura della finestra 5;
f) deflusso del fluido di scarico parzialmente compresso mediante la finestra 5 parzialmente occlusa dallo stantuffo 9 durante la fase di compressione parziale;
g) seconda movimentazione verticale verso l?alto dello stantuffo 9, compressione totale del combustibile e del fluido d?aspirazione miscelato nella camera di combustione 7, completa chiusura della finestra 5, attivazione processo di combustione;
h) attivazione della valvola di scarico 14 ed espulsione completa del fluido di scarico completamente compresso nel condotto di scarico primario 15; e contemporaneamente
i) recupero e immissione del fluido di scarico parzialmente compresso parzialmente compresso nell?eiettore 1 mediante il condotto di scarico secondario 2 e ripetizione delle fasi da b) ad h).
Una seconda realizzazione del procedimento di sovralimentazione prevede le seguenti fasi:
a) predisposizione del sistema 100, e attivazione dell?eiettore 1;
b) miscelazione mediante l?eiettore 1 tra il fluido di scarico parzialmente compresso e il fluido d?aspirazione esterno fino all?ottenimento del fluido d?aspirazione miscelato precompresso;
j) iniezione del combustibile mediante almeno un iniettore (non raffigurato) nel condotto d?aspirazione 4 e miscelazione nel condotto d?aspirazione 4 del combustibile con il fluido d?aspirazione miscelato precompresso, preferibilmente per motori a benzina;
k) ingresso all?interno della camera di combustione 7 del combustile miscelato con il fluido d?aspirazione miscelato precompresso, favorendo la movimentazione verticale verso l?alto dello stantuffo 9;
l) recupero e immissione del fluido di scarico parzialmente compresso nell?eiettore 1 mediante il condotto di scarico secondario 2 e ripetizione delle fasi precedenti.
In una seconda realizzazione, il sistema 100 di sovralimentazione comprende inoltre un dispositivo di raffreddamento progettato per indurre un raffreddamento dell?aria esterna aspirata all?interno dell?eiettore 1 mediante il condotto d?aspirazione d?aria esterna 3; ed un compressore disposto superiormente al dispositivo di raffreddamento, favorendo un aumento di rendimento dell?apparato di propulsione.
Si sono descritte alcune forme preferite di attuazione dell?invenzione, ma naturalmente esse sono suscettibili di ulteriori modifiche e varianti nell?ambito della medesima idea inventiva. In particolare, agli esperti nel ramo risulteranno immediatamente evidenti numerose varianti e modifiche, funzionalmente equivalenti alle precedenti, che ricadono nel campo di protezione dell'invenzione come evidenziato nelle rivendicazioni allegate.
Claims (9)
1. Sistema di sovralimentazione (100) integrato in un apparato di propulsione, connesso fisicamente ad almeno un cilindro (10) di detto apparato di propulsione, essendo detto sistema (100) progettato per incrementare la potenza di detto apparato di propulsione e per riutilizzare l?energia di almeno un fluido di scarico parzialmente compresso prodotto da detto apparato di propulsione durante un processo di combustione, detto sistema (100) caratterizzato dal fatto di comprendere:
- un eiettore (1) dotato di una prima estremit? connessa con un condotto di scarico secondario (2) progettato per operare con impulsi di scarico ad alta pressione, permettendo a detto eiettore (1) di operare in condizioni non stazionarie mediante una configurazione a pressione variabile, di una seconda estremit? connessa con un condotto d?aspirazione (3) di aria esterna, e di una terza estremit? connessa con un condotto d?aspirazione (4) di una camera di combustione (7) di detto cilindro (10) mediante un collettore (17); e progettato per produrre ed immettere all?interno di detto condotto d?aspirazione (4), mediante detto collettore (17), un fluido d?aspirazione miscelato precompresso; - detto condotto di scarico secondario (2), dotato di una prima estremit? connessa con detta prima estremit? di detto eiettore (1), e di una seconda estremit? connessa con la superficie laterale di detto cilindro (10) in corrispondenza di almeno un?apertura (5), progettato per favorire il deflusso di un fluido di scarico parzialmente compresso da detto cilindro (10) a detto eiettore (1);
- detto condotto d?aspirazione (3) d?aria esterna, disposto sulla superficie superiore di detto eiettore (1), progettato per favorire un?aspirazione da parte di detto eiettore (1) di un fluido d?aspirazione esterno dall?ambiente esterno a detto eiettore (1);
- detta apertura (5), disposta sulla superficie laterale di detto cilindro (10) in corrispondenza della seconda estremit? di detto condotto di scarico secondario (2), progettata per favorire il deflusso di detto fluido di scarico parzialmente compresso da detto cilindro (10) a detto eiettore (1) mediante detto condotto di scarico secondario (2);
- uno stantuffo (9), disposto all?interno di detto cilindro (10), progettato per indurre un?apertura e/o una chiusura di detta finestra (5) durante una movimentazione rettilinea di detto stantuffo (9) lungo un asse direzionale in entrambe le direzioni, regolando un deflusso di detto fluido di scarico parzialmente compresso in detto condotto di scarico secondario (2) mediante detta finestra (5); e
- detto cilindro (10).
2. Sistema (100) secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detto eiettore (1) ? progettato per ottenere detto fluido d?aspirazione miscelato precompresso, mediante una miscelazione al suo interno tra:
- detto fluido di scarico parzialmente compresso introdotto in detto eiettore (1) mediante detto condotto di scarico secondario (2), prodotto durante una compressione parziale di detto fluido d?aspirazione miscelato precompresso e di combustibile all?interno di detta camera di combustione (7) di detto cilindro (10), e indotto ad attraversare detta finestra (5) mediante la movimentazione di detto stantuffo (9); e
- detto fluido d?aspirazione esterno introdotto in detto eiettore (1) mediante detto condotto d?aspirazione d?aria esterna (3);
3. Sistema (100) secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detto fluido d?aspirazione miscelato precompresso ? in grado di fluire in detto condotto d?aspirazione (4) mediante detto collettore (17), e di favorire detta movimentazione verticale verso l?alto di detto stantuffo (9).
4. Sistema (100) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto stantuffo (9) ? progettato per effettuare una movimentazione verticale verso l?alto assumendo in sequenza:
- una posizione iniziale, cio? un punto morto inferiore, favorendo una completa apertura di detta finestra (5);
- una posizione intermedia durante detta fase di compressione parziale di detto fluido d?aspirazione miscelato precompresso e di detto combustibile, occludendo parzialmente detta finestra (5) favorendo il deflusso del fluido di scarico parzialmente compresso in detto condotto di scarico secondario (2); ed
- una posizione finale, cio? un punto morto superiore, durante detta fase di compressione totale di detto fluido d?aspirazione miscelato e di detto combustibile occludendo completamente detta finestra (5).
5. Sistema (100) secondo la rivendicazione 1 e 2, caratterizzato dal fatto che detto sistema (100) comprende inoltre:
- detto condotto d?aspirazione (4), disposto nella porzione superiore di detto cilindro (10) e connesso fisicamente alla terza estremit? di detto eiettore (1), mediante detto collettore (17), progettato per favorire lo scorrimento di detto fluido d?aspirazione miscelato precompresso, prodotto da detto eiettore (1), in detta camera di combustione (7) di detto cilindro (10), mediante l?azionamento di almeno una valvola d?aspirazione (6);
- detta valvola d?aspirazione (6), disposta nella parte superiore di detto cilindro (10), azionata da un albero a camme progettata per scorrere all?interno di detto cilindro (10) favorendo il deflusso di detto fluido d?aspirazione miscelato precompresso da detto condotto d?aspirazione (4) a detta camera di combustione (7) di detto cilindro (10);
- detta camera di combustione (7), disposta all?interno di detto cilindro (10), progettata per favorire la combustione tra detto combustibile iniettato da un iniettore (8) e detto fluido d?aspirazione miscelato proveniente da detto condotto d?aspirazione (4).
6. Sistema (100) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto cilindro (10) ? dotato di:
- detto condotto di aspirazione (4) e di detta valvola d?aspirazione (6) disposti nella porzione superiore di detto cilindro (10);
- detto iniettore (8) disposto nella porzione superiore centrale di detto cilindro (10);
- un condotto di scarico primario (15), disposto nella porzione superiore destra di detto cilindro (10) progettato per favorire lo scorrimento di un fluido di scarico completamente compresso, ottenuto in seguito alla combustione di detto combustibile e di detto fluido d?aspirazione miscelato, da detta camera di combustione (7) verso una pluralit? di elementi di scarico, mediante una valvola di scarico (14) disposta nella porzione superiore destra di detto cilindro (10), azionata da un albero a camme; e
- detta finestra (5) disposta sulla superficie laterale di detto cilindro (10).
7. Sistema (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre almeno un dispositivo di raffreddamento progettato per indurre un raffreddamento dell?aria esterna aspirata da detto eiettore (1) mediante detto condotto d?aspirazione d?aria esterna (3); ed un compressore disposto superiormente a detto dispositivo di raffreddamento, favorendo un aumento di rendimento di detto apparato di propulsione.
8. Procedimento di propulsione attuato mediante il sistema di sovralimentazione (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, detto procedimento essendo caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di:
a) predisposizione di detto sistema (100), e attivazione di detto eiettore (1);
b) miscelazione mediante detto eiettore (1) tra detto fluido di scarico parzialmente compresso e detto fluido d?aspirazione esterno fino all?ottenimento di detto fluido d?aspirazione miscelato precompresso, progettato per favorire la movimentazione verticale verso l?alto di detto stantuffo (9);
c) deflusso di detto fluido d?aspirazione miscelato precompresso, da detto condotto d?aspirazione (4) all?interno di detta camera di combustione (7) mediante detta valvola d?aspirazione (6);
d) iniezione di detto combustibile mediante almeno un iniettore in detta camera di combustione (7); e) compressione parziale di detto combustibile e di detto fluido d?aspirazione miscelato nella camera di combustione (7) mediante una prima movimentazione verticale verso l?alto di detto stantuffo (9) ed una parziale chiusura di detta finestra (5);
f) deflusso del fluido di scarico parzialmente compresso mediante detta finestra (5) parzialmente occlusa da detto stantuffo (9) durante detta fase di compressione parziale;
g) seconda movimentazione verticale verso l?alto di detto stantuffo (9), compressione totale di detto combustibile e di detto fluido d?aspirazione miscelato in detta camera di combustione (7), completa chiusura di detta finestra (5), e attivazione di detto processo di combustione;
h) attivazione di detta valvola di scarico (14) ed espulsione completa di detto fluido di scarico completamente compresso in detto condotto di scarico primario (15); e contemporaneamente
i) recupero e immissione di detto fluido di scarico parzialmente compresso in detto eiettore (1) mediante detto condotto di scarico secondario (2) e ripetizione delle fasi da b) ad h).
9. Procedimento di propulsione attuato mediante il sistema di sovralimentazione (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, detto procedimento essendo caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di:
a) predisposizione di detto sistema (100), e attivazione di detto eiettore (1);
b) miscelazione mediante detto eiettore (1) tra detti fluido di scarico parzialmente compresso e fluido d?aspirazione esterno fino all?ottenimento di detto fluido d?aspirazione miscelato precompresso; j) iniezione di detto combustibile mediante almeno un iniettore in detto condotto d?aspirazione (4) e miscelazione in detto condotto d?aspirazione (4) di detto combustibile con detto fluido d?aspirazione miscelato precompresso;
k) ingresso all?interno di detta camera di combustione (7) di detto combustile miscelato con detto fluido d?aspirazione miscelato precompresso, favorendo la movimentazione verticale verso l?alto di detto stantuffo (9);
l) recupero e immissione del fluido di scarico parzialmente compresso in detto eiettore (1) mediante detto condotto di scarico secondario (2) e ripetizione delle fasi precedenti.
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| IT (1) | IT202100006578A1 (it) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1765278A (en) * | 1926-04-24 | 1930-06-17 | Rene Forest | Mechanical device for the supply of explosible gas to internal combustion engines |
| US2390161A (en) * | 1941-11-07 | 1945-12-04 | Mercier Pierre Ernest | Airplane power plant |
| US4693085A (en) * | 1985-08-16 | 1987-09-15 | Daimler-Benz Aktiengesellschaft | Device for increasing the rotational speed of an exhaust gas turbo-charger on an internal combustion engine |
| US5611203A (en) * | 1994-12-12 | 1997-03-18 | Cummins Engine Company, Inc. | Ejector pump enhanced high pressure EGR system |
| US6502397B1 (en) * | 1999-08-23 | 2003-01-07 | Motortestcenter Mtc Ab | Device for the transfer of exhaust gas from the exhaust collector of a supercharged internal combustion engine to the inlet conduit thereof |
-
2021
- 2021-03-19 IT IT102021000006578A patent/IT202100006578A1/it unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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