ITBO20110603A1 - Collettore di aspirazione con intercooler integrato per un motore a combustione interna turbocompresso - Google Patents

Collettore di aspirazione con intercooler integrato per un motore a combustione interna turbocompresso Download PDF

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Federico Lancioni
Michele Pecora
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Magneti Marelli Spa
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Description

del brevetto per Invenzione Industriale dal titolo:
"COLLETTORE DI ASPIRAZIONE CON INTERCOOLER INTEGRATO PER UN MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA TURBOCOMPRESSO"
SETTORE DELLA TECNICA
La presente invenzione è relativa ad un collettore di aspirazione con intercooler integrato per un motore a combustione interna turbocompresso.
ARTE ANTERIORE
Un motore a combustione interna è provvisto di un condotto di aspirazione che preleva l'aria dall'ambiente esterno per alimentare l'aria stessa ad un collettore di aspirazione che a sua volta distribuisce l'aria ai vari cilindri mediante rispettivi canali (16) di aspirazione. All'ingresso del collettore di aspirazione è disposta una valvola a farfalla che viene attuata per regolare la portata dell'aria che entra nel collettore di aspirazione.
Un motore a combustione interna turbocompresso comprende un compressore che è disposto lungo il condotto di aspirazione e viene portato in rotazione da una turbina azionata dai gas di scarico per comprimere l'aria nel condotto di aspirazione e quindi aumentare il rendimento volumetrico (ovvero "stipare" una maggiore quantità di aria nello stesso volume). Per aumentare ulteriormente il rendimento volumetrico abbassando la temperatura dell'aria aspirata (che subisce un inevitabile riscaldamento all'interno del compressore), in un motore a combustione interna turbocompresso è normalmente previsto anche uno scambiatore di calore acqua-aria (denominato comunemente "intercooler") che è disposto a valle del compressore per raffreddare l'aria aspirata.
Tradizionalmente, 1'intercooler è disposto lungo il condotto di aspirazione a monte della valvola a farfalla e quindi a monte del collettore di aspirazione. Tuttavia, nei moderni veicoli (particolarmente di piccola e media dimensione) lo spazio a disposizione nel vano motore è sempre più ridotto a causa del numero di componenti che devono venire alloggiati all'interno del vano motore stesso ed a causa della necessità di realizzare delle strutture (telaio e carrozzeria) che siano nel contempo compatte e di elevata sicurezza in caso di urto. Per ridurre gli ingombri del sistema di aspirazione è stato proposto di integrare 1'intercooler all'interno del collettore di aspirazione; tuttavia, nelle soluzioni attualmente note per realizzare un collettore di aspirazione con intercooler integrato, il flusso dell'aria dalla valvola a farfalla (cioè dall'ingresso del collettore di aspirazione) verso i cilindri (cioè verso l'uscita del collettore di aspirazione) è relativamente difficoltosa con delle conseguenti perdite di carico (ovvero diminuzione di pressione) abbastanza elevate.
DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE
Scopo della presente invenzione è di fornire un collettore di aspirazione con intercooler integrato per un motore a combustione interna turbocompresso, il quale collettore di aspirazione sia privo degli inconvenienti sopra descritti e sia nel contempo di facile ed economica realizzazione .
Secondo la presente invenzione viene fornito un collettore di aspirazione con intercooler integrato per un motore a combustione interna turbocompresso, secondo quanto rivendicato dalle rivendicazioni allegate.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:
• la figura 1 è una vista prospettica di un collettore di aspirazione con intercooler integrato realizzato in accordo con la presente invenzione;
• la figura 2 è una vista dall'alto del collettore di aspirazione della figura 1;
• la figura 3 è una vista frontale del collettore di aspirazione della figura 1;
• la figura 4 è una vista in sezione secondo la linea IV-IV del collettore di aspirazione della figura 1; e • la figura 5 è una vista in sezione secondo la linea V-V del collettore di aspirazione della figura 1.
FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL'INVENZIONE
Nelle figure 1-3, con il numero 1 è indicato nel suo complesso un collettore di aspirazione per un motore a combustione interna turbocompresso.
Secondo quanto illustrato nelle figure 4 e 5, il collettore 1 di aspirazione comprende un corpo 2 di supporto in cui è definita una camera 3 di aspirazione di forma parallelepipeda. La camera 3 di aspirazione presenta una parete 4 superiore ed una parete 5 inferiore tra loro parallele ed opposte, due pareti 6 laterali maggiori tra loro parallele ed opposte e perpendicolari alle pareti 4 e 5 superiore ed inferiore, e due pareti 7 laterali minori tra loro parallele ed opposte e perpendicolari alle pareti 4 e 5 superiore ed inferiore ed alle pareti 6 laterali maggiori.
Nella parete 4 superiore della camera 3 di aspirazione è ricavata una apertura 8 di ingresso passante, attraverso la quale l'aria entra nella camera 3 di aspirazione; l'apertura 8 di ingresso interessa quasi completamente l'estensione della parete 4 superiore come chiaramente illustrato nelle figure 4 e 5. Inoltre, nella parete 5 inferiore della camera 3 di aspirazione sono ricavate quattro aperture 9 di uscita passanti, attraverso le quali l'aria esce dalla camera 3 di aspirazione; le aperture 9 di uscita sono realizzate attraverso la parete 5 inferiore, sono distanziate una dall'altra, e sono allineate ed affacciate con l'apertura 8 di ingresso.
All'interno della camera 3 di aspirazione è alloggiato un intercooler 10 (ovvero uno scambiatore di calore ariaacqua avente la funzione di raffreddare l'aria aspirata) di forma parallelepipeda che è disposto in modo da essere interposto tra l'apertura 8 di ingresso e le aperture 9 di uscita. Una parete 6 laterale maggiore della camera 3 di aspirazione presenta un foro 11 di montaggio rettangolare, il quale permette l'inserimento dell'intercooler 10 all'interno della camera 3 di aspirazione e viene chiuso a tenuta da una parete 12 esterna dell'intercooler 10 stesso. La parete 12 esterna dell'intercooler 10 viene fissata meccanicamente alla corrispondente parete 6 laterale maggiore della camera 3 di aspirazione mediante una serie di viti 13 (illustrate nelle figure 1-3) . Quindi, 1'intercooler 10 può agevolmente venire montato e smontato dal corpo 2 di supporto mediante le viti 13. Secondo quanto illustrato nelle figure 1-3, 1'intercooler 10 comprende un tubo 14 di ingresso ed un tubo 15 di uscita di un liquido di raffreddamento, i quali tubi 14 e 15 fuoriescono dall'intercooler 10 attraverso la parete 12 esterna dell'intercooler 10 stesso.
Secondo quanto illustrato nelle figure 4 e 5, per ciascuna apertura 9 di uscita il corpo 2 di supporto comprende un corrispondente canale 16 di aspirazione che si eleva a sbalzo dalla parete 5 inferiore e mette in comunicazione, attraverso l'apertura 9 di uscita, la camera 3 di aspirazione con un relativo cilindro (non illustrato) del motore a combustione interna. Secondo una preferita forma di attuazione, almeno le parti iniziali dei canali 16 di aspirazione si estendono perpendicolarmente alla parete 5 inferiore, ovvero gli assi longitudinali dei canali 16 di aspirazione giacciono almeno nelle loro parti iniziali su uno stesso piano che è perpendicolare alla parete 5 inferiore. Tutti i canali 16 di aspirazione terminano in una testa 17 di montaggio comune che è atta a venire fissata mediante delle viti ad una testa (non illustrata) del motore a combustione interna.
Secondo quanto illustrato nella figura 5, il corpo 2 di supporto comprende un condotto 18 di ingresso, il quale è disposto in corrispondenza della parete 4 superiore della camera 3 di aspirazione ed alimenta l'aria all'interno della camera 3 di aspirazione stessa attraverso l'apertura 8 di ingresso. Il condotto 18 di ingresso riceve l'aria da un condotto 19 di aspirazione di sezione trasversale circolare che è regolato da una valvola 20 a farfalla ed è disposto di fianco al condotto 18 di ingresso. Il condotto 18 di ingresso si estende lungo la parete 4 superiore in corrispondenza dell'apertura 8 di ingresso e presenta una sezione trasversale a mezza-luna; inoltre, dal lato rivolto verso la valvola 20 a farfalla (ovvero dal lato rivolto verso il condotto 19 di aspirazione), il condotto 18 di ingresso si raccorda con il condotto 19 di aspirazione di sezione trasversale circolare. Secondo una preferita forma di attuazione, il condotto 18 di ingresso presenta una sezione trasversale a mezza-luna di area progressivamente decrescente allontanandosi dal condotto 19 di aspirazione, ovvero allontanandosi dalla valvola 20 a farfalla.
Secondo una preferita forma di attuazione illustrata nelle figure 1-3 e 5, attraverso la parete 5 inferiore della camera 3 di aspirazione e tra due aperture 9 di uscita è ricavata una apertura 21 di misura (illustrata nella figura 5), attraverso la quale è disposto un sensore 22 di pressione e/o temperatura (illustrato nelle figure 1-3) che misura la pressione e/o la temperatura dell'aria all'interno della camera 3 di aspirazione.
Il collettore 1 di aspirazione sopra descritto presenta numerosi vantaggi.
In primo luogo, il collettore 1 di aspirazione sopra descritto è di semplice ed economica realizzazione, in quanto non richiede lavorazioni speciali o comunque diverse dalle lavorazioni necessarie a realizzare un collettore di aspirazione attualmente in commercio.
Inoltre, il collettore 1 di aspirazione sopra descritto è estremamente compatto, ovvero presenta un ingombro complessivo ed un peso molto piccoli. In questo modo, il collettore 1 di aspirazione sopra descritto presenta il minimo ingombro e la massima possibilità di integrazione all'interno del vano motore di un veicolo.
Infine, ma non meno importante, il collettore 1 di aspirazione presenta un flusso dell'aria molto lineare dalla valvola 20 a farfalla ai cilindri del motore a combustione interna: infatti, l'aria rimane sempre su di uno stesso piano compiendo quindi un percorso che minimizza gli ostacoli e previene la formazione di turbolenze; in questo modo è possibile minimizzare le perdite di pressione complessive dovute all'attraversamento del collettore 1 di aspirazione .

Claims (14)

  1. R IV E N D I CA Z I O N I 1) Collettore (1) di aspirazione con intercooler (10) integrato per un motore a combustione interna turbocompresso; il collettore (1) di aspirazione comprende: una camera (3) di aspirazione di forma parallelepipeda che presenta una parete (4) superiore ed una parete (5) inferiore tra loro parallele ed opposte; una apertura (8) di ingresso che è realizzata attraverso la parete (4) superiore ed attraverso la quale l'aria entra nella camera (3) di aspirazione; una pluralità di aperture (9) di uscita che sono realizzate attraverso la parete (5) inferiore, sono allineate ed affacciate con l'apertura (8) di ingresso, ed attraverso le quali l'aria esce dalla camera (3) di aspirazione; ed un intercooler (10) di forma parallelepipeda che è disposto all'interno della camera (3) di aspirazione in modo da essere interposto tra l'apertura (8) di ingresso e le aperture (9) di uscita.
  2. 2) Collettore (1) di aspirazione secondo la rivendicazione 1 e comprendente per ciascuna apertura (9) di uscita un corrispondente canale (16) di aspirazione che si eleva a sbalzo dalla parete (5) inferiore e mette in comunicazione, attraverso l'apertura (9) di uscita , la camera (3) di aspirazione con un relativo cilindro.
  3. 3) Collettore (1) di aspirazione secondo la rivendicazione 2, in cui almeno le parti iniziali dei canali (16) di aspirazione si estendono perpendicolarmente alla parete (5) inferiore.
  4. 4) Collettore (1) di aspirazione secondo la rivendicazione 2, in cui almeno le parti iniziali degli assi longitudinali dei canali (16) di aspirazione giacciono su uno stesso piano che è perpendicolare alla parete (5) inferiore .
  5. 5) Collettore (1) di aspirazione secondo la rivendicazione 2, 3 o 4, in cui tutti i canali (16) di aspirazione terminano in una testa (17) di montaggio comune che è atta a venire fissata ad una testa del motore a combustione interna.
  6. 6) Collettore (1) di aspirazione secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5 e comprendente un condotto (18) di ingresso, il quale è disposto in corrispondenza della parete (4) superiore della camera (3) di aspirazione ed alimenta l'aria all'interno della camera (3) di aspirazione attraverso l'apertura (8) di ingresso.
  7. 7) Collettore (1) di aspirazione secondo la rivendicazione 6, e comprendente un condotto (19) di aspirazione di sezione trasversale circolare che è regolato da una valvola (20) a farfalla.
  8. 8) Collettore (1) di aspirazione secondo la rivendicazione 7, in cui il condotto 18 di ingresso si estende lungo la parete (4) superiore in corrispondenza dell'apertura (8) di ingresso e presenta una sezione trasversale a mezza-luna.
  9. 9) Collettore (1) di aspirazione secondo la rivendicazione 8, in cui, dal lato rivolto verso il condotto (19) di aspirazione, il condotto (18) di ingresso si raccorda con il condotto (19) di aspirazione di sezione trasversale circolare.
  10. 10) Collettore (1) di aspirazione secondo la rivendicazione 8 o 9, in cui il condotto (18) di ingresso presenta una sezione trasversale a mezza-luna di area progressivamente decrescente allontanandosi dal condotto (19) di aspirazione.
  11. 11) Collettore (1) di aspirazione secondo una delle rivendicazioni da 1 a 10, in cui: la camera (3) di aspirazione presenta due pareti (6) laterali maggiori tra loro parallele ed opposte e perpendicolari alle pareti (4, 5) superiore ed inferiore, e due pareti (7) laterali minori tra loro parallele ed opposte e perpendicolari alle pareti (4, 5) superiore ed inferiore ed alle pareti (6) laterali maggiori; ed una parete (6) laterale maggiore della camera (3) di aspirazione presenta un foro (11) di montaggio rettangolare, il quale permette l'inserimento dell'intercooler (10) all'interno della camera (3) di aspirazione e viene chiuso a tenuta da una parete (12) esterna dell'intercooler (10) stesso.
  12. 12) Collettore (1) di aspirazione secondo la rivendicazione 11, in cui la parete (12) esterna dell'intercooler (10) viene fissata meccanicamente alla corrispondente parete (6) laterale maggiore della camera (3) di aspirazione mediante una serie di viti (13).
  13. 13) Collettore (1) di aspirazione secondo la rivendicazione 11 o 12, in cui 1'intercooler (10) comprende un tubo (14) di ingresso ed un tubo (15) di uscita di un liquido di raffreddamento, i quali tubi (14, 15) fuoriescono dall'intercooler (10) attraverso la parete (12) esterna dell'intercooler (10) stesso.
  14. 14) Collettore (1) di aspirazione secondo una delle rivendicazioni da 1 a 13, in cui attraverso la parete (5) inferiore della camera (3) di aspirazione e tra due aperture (9) di uscita è ricavata una apertura (21) di misura attraverso la quale è disposto un sensore (22) di pressione e/o temperatura che misura la pressione e/o la temperatura dell'aria all'interno della camera (3) di aspirazione .
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