ITBO20150231A1

ITBO20150231A1 - Dispositivo filtrante per l'aria aspirata da un motore a combustione interna con scarico dell'acqua residua

Info

Publication number: ITBO20150231A1
Application number: ITBO2015A000231A
Authority: IT
Inventors: Gaetano Bergami
Original assignee: Bmc Srl
Priority date: 2015-05-05
Filing date: 2015-05-05
Publication date: 2016-11-05
Also published as: EP3091217B1; EP3091217A1

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

"DISPOSITIVO FILTRANTE PER L'ARIA ASPIRATA DA UN MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA CON SCARICO DELL'ACQUA RESIDUA"

SETTORE DELLA TECNICA

La presente invenzione ? relativa ad un dispositivo filtrante per l'aria aspirata da un motore a combustione interna.

ARTE ANTERIORE

Un dispositivo filtrante per l'aria aspirata da un motore a combustione interna a combustione interna comprende una scatola aria ("air-box") normalmente di materiale plastico che alloggia al proprio interno un filtro; il filtro divide la scatola aria in una camera di ingresso, la quale ? disposta a monte del filtro e comunica con l'ambiente esterno attraverso una apertura di ingresso, ed una camera di uscita, la quale ? disposta a valle del filtro e comunica con il sistema di aspirazione del motore attraverso una apertura di uscita. Una parete inferiore della scatola aria in corrispondenza della camera di ingresso presenta un foro di scolo passante per lo scolo di eventuale acqua residua che potrebbe essere presente all'interno della scatola aria (sia per la condensazione dell'umidit? dell'aria aspirata, sia per l'ingresso diretto di gocce di pioggia).

Per aumentare la portata di aria massima aspirabile dal motore a combustione interna quando il veicolo ? in movimento, la presa d'aria che raccoglie l'aria che viene alimentata alla apertura di ingresso ? disposta in corrispondenza della sezione frontale del veicolo; in questo modo, quando il veicolo ? in movimento la pressione dell'aria contro la presa d'aria permette di generare un sovrappressione all'interno della scatola aria che ? tanto maggiore tanto maggiore ? la velocit? del veicolo. Questa sovrappressione all'interno della scatola aria permette di aumentare il riempimento dei cilindri del motore a combustione interna e quindi permette di incrementare la potenza generata dal motore a combustione interna stesso. Il foro di scolo mette in comunicazione diretta la camera di ingresso della scatola aria con l'ambiente esterno e quindi determina una diminuzione della pressurizzazione all'interno della scatola aria quando la scatola aria viene posta in pressione dal movimento del veicolo; per ridurre l'effetto negativo del foro di scolo sulla pressurizzazione all'interno della scatola aria, ? noto di dotare il foro di scolo di un condotto elastico che ? normalmente chiuso o semichiuso e nello stesso tempo permette la (lenta) discesa per gravit? dell'acqua. Tuttavia, tale condotto elastico presenta diversi inconvenienti, in quanto non ? in grado di sigillare il foro di scolo (che quindi provoca sempre una diminuzione della pressurizzazione all'interno della scatola aria), pu? facilmente intasarsi impendendo quindi lo scolo dell'acqua residua (ovvero rendendo del tutto inefficace il foro di scolo), e nel tempo tende a perdere elasticit? determinando un progressivo peggioramento della propria funzionalit?.

DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE

Scopo della presente invenzione ? di fornire un dispositivo filtrante per l'aria aspirata da un motore a combustione interna, il quale dispositivo filtrante sia privo degli inconvenienti sopra descritti e sia nel contempo di facile ed economica realizzazione.

Secondo la presente invenzione viene fornito un dispositivo filtrante per l'aria aspirata da un motore a combustione interna, secondo quanto rivendicato dalle rivendicazioni allegate.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La presente invenzione verr? ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

? la figura 1 ? una vista schematica ed in sezione trasversale di un dispositivo filtrante per l'aria aspirata da un motore a combustione interna realizzato in accordo con la presente invenzione;

? le figure 2 e 3 sono due viste schematiche, in sezione trasversale, ed in scala ingrandita di un foro di scolo provvisto di una valvola del dispositivo filtrante della figura 1; e

? la figura 4 ? una vista schematica ed in pianta della valvola delle figure 2 e 3.

FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL'INVENZIONE

Nella figura 1 con il numero 1 ? indicato nel suo complesso un dispositivo filtrante per un sistema di aspirazione di un motore a combustione interna (illustrato schematicamente nella figura 4) di un veicolo (illustrato schematicamente nella figura 4); ovvero il dispositivo 1 filtrante esegue il filtraggio dell'aria aspirata dal motore a combustione interna.

Il dispositivo 1 filtrante comprende una scatola 2 aria che presenta al proprio interno una cavit? avente (almeno) una apertura 3 di ingresso verso l'ambiente esterno ed (almeno) una apertura 4 di uscita verso il sistema di aspirazione del motore a combustione interna. Inoltre, il dispositivo 1 filtrante comprende (almeno) un filtro 5 che ? alloggiato all'interno della scatola 2 aria ? disposto tra l'apertura 3 di ingresso e l'apertura 4 di uscita, e divide la cavit? in una camera 6 di ingresso, la quale ? disposta a monte del filtro 5 e comunica con l'ambiente esterno attraverso l'apertura 3 di ingresso, ed una camera 7 di uscita, la quale ? disposta a valle del filtro 5 e comunica con il sistema di aspirazione del motore a combustione interna attraverso entrambe l'apertura 4 di uscita.

Nella forma di attuazione illustrata, il filtro 5 ha una forma parallelepipeda, ma secondo altre e perfettamente equivalenti forme di attuazione il filtro 5 potrebbe avere una forma diversa (ad esempio una forma tubolare cilindrica o tronco-conica) . A titolo di esempio, il materiale filtrante del filtro 5 potrebbe essere realizzato in tessuto o tessuto non tessuto di cotone o altre fibre racchiuso tra due strati di sottile rete metallica che conferiscono forma e resistenza al materiale filtrante stesso.

Nella forma di attuazione illustrata nelle figure allegate, la scatola 2 aria ? conformata a tazza e presenta una parete 8 inferiore ed una estremit? superiore aperta opposta alla parete 8 inferiore. Inoltre, la scatola 2 aria ? provvista di un coperchio 9 rimovibile (tipicamente avvitato a pareti laterali della scatola 2 aria) che chiude l'estremit? superiore aperta costituendo una parete superiore della scatola 2 aria.

Secondo una preferita forma di attuazione, l'apertura 3 di ingresso riceve l'aria da una presa d'aria dinamica ricavata attraverso una parete frontale o laterale del veicolo; in questo modo, quando il veicolo ? in movimento la pressione dell'aria contro la parete frontale o laterale del veicolo permette di generare un sovrappressione all'interno della cavit? della scatola 2 aria che ? tanto maggiore tanto maggiore ? la velocit? del veicolo; questa sovrappressione all'interno della cavit? della scatola 2 aria permette di aumentare il riempimento dei cilindri del motore e quindi permette di incrementare la potenza generata dal motore stesso.

La parete 8 inferiore della scatola 2 aria che delimita inferiormente la cavit? presenta (almeno) un foro 10 di scolo passante per lo scolo di eventuale acqua che potrebbe essere presente all'interno della cavit? della scatola 2 aria (sia per la condensazione dell'umidit? dell'aria aspirata, sia per l'ingresso diretto di gocce di pioggia). Preferibilmente (ma non obbligatoriamente), la parete 8 inferiore della scatola 2 aria presenta una pendenza che converge verso il foro 10 di scolo; in altre parole, il foro di scolo ? disposto in corrispondenza del punto pi? basso di tutta la parete 8 inferiore della scatola 2 aria in modo che eventuale acqua che potrebbe essere presente all'interno della scatola 2 aria scivoli per gravit? verso il foro 10 di scolo.

Secondo quanto illustrato nelle figure 2 e 3, ? prevista una valvola 11 che ? accoppiata al foro 10 di scolo ed ? mobile tra una posizione chiusa (illustrata nella figura 2) in cui chiude (sigilla) il foro 10 di scolo per non compromettere la tenuta pneumatica della scatola 2 aria ed una posizione aperta (illustrata nella figura 3) in cui lascia libero il foro 10 di scolo per permettere il deflusso di eventuale acqua residua presente all'interno della scatola 2 aria. La valvola 11 comprende un otturatore 12, il quale si sposta per chiudere (sigillare) foro 10 di scolo (figura 2) o per lasciare libero il foro 10 di scolo (figura 3). Secondo quanto illustrato nella figura 4, la valvola 11 comprende un albero 13, il quale ? montato girevole per ruotare attorno ad asse 14 di rotazione e supporta l'otturatore 12, ed un attuatore 15 che ? meccanicamente collegato all'albero 13 per ruotare l'albero 13 attorno all'asse 14 di rotazione. Preferibilmente, ? prevista una molla 16, la quale ? meccanicamente accoppiata all'albero 13 e spinge l'albero 13 verso la posizione chiusa (illustrata nella figura 2); in questo modo, la valvola 11 ? normalmente chiusa (ovvero in assenza dell'intervento dell'attuatore 15 ? chiusa per effetto della spinta della molla 16) e si apre solo quando l'attuatore 15 viene accesso per ruotare l'albero 13 contro la forza elastica generata dalla molla 16.

Secondo quanto illustrato nella figura 4, ? prevista una unit? 17 di controllo elettronica, la quale pilota (accende) l'attuatore 15 per comandare l'apertura della valvola 11.

Secondo una possibile (ma non vincolante) forma di attuazione, l'unit? 17 di controllo apre la valvola 11 ad intervalli regolari e ad ogni apertura mantiene la valvola 11 aperta solo per un breve intervallo di tempo (molto pi? corto rispetto all'intervallo di tempo che intercorre tra una apertura della valvola 11 e l'apertura successiva); ad esempio, l'unit? 17 di controllo apre la valvola 11 ogni 10-20 minuti per alcuni secondi (sufficienti a garantire il deflusso dell'eventuale acqua residua presente all'interno della scatola 2 aria). In questo modo viene garantito un deflusso regolare dell'eventuale acqua residua presente all'interno della scatola 2 aria senza una penalizzazione significativa nelle prestazioni del motore a combustione interna.

Secondo una possibile (ma non vincolante) forma di attuazione, l'unit? 17 di controllo apre la valvola 11 solo quando il motore a combustione interna eroga una potenza limitata (ovvero significativamente inferiore alla potenza massima) per evitare di penalizzare le prestazioni del motore a combustione interna proprio quando al motore a combustione interna ? richiesta la prestazione massimale. Ad esempio, l'unit? 17 di controllo apre la valvola 11 solo quando il regime di rotazione del motore a combustione interna ? inferiore ad una prima soglia e/o quando il carico motore del motore a combustione interna ? inferiore ad una seconda soglia.

Secondo una possibile (ma non vincolante) forma di attuazione, l'unit? 17 di controllo apre la valvola 11 solo quando un sensore 18 di pioggia del veicolo rileva la presenza di pioggia (tipicamente il sensore 18 di pioggia ? un sensore ottico ed ? accoppiato al parabrezza del veicolo). In particolare, quando il sensore 18 di pioggia rileva la presenza di pioggia, l'unit? 17 di controllo pu? mantenere la valvola 11 sempre aperta oppure pu? aumentare la frequenza di apertura e/o la durata di apertura della valvola 11. Ad esempio, in assenza di pioggia l'unit? 17 di controllo apre la valvola 11 per pochi secondi ogni 20-30 minuti, mentre in presenza di pioggia l'unit? 17 di controllo apre la valvola 11 per diversi secondi ogni 3-8 minuti. Se il veicolo ? sprovvisto di un sensore 18 di pioggia, al posto del sensore 18 di pioggia potrebbe venire utilizzato il comando 19 del tergicristallo del parabrezza (ovvero quando il tergicristallo del parabrezza ? acceso allora viene dedotta la presenza di pioggia).

Secondo una possibile (ma non vincolante) forma di attuazione, l'unit? 17 di controllo determina l'apertura della valvola il anche in funzione della posizione di un "manettino" del veicolo, ovvero di un selettore che il guidatore sposta in funzione del tipo di guida desiderata; in particolare, l'unit? 17 di controllo aumenta la frequenza e/o la durata di apertura della valvola il quando il "manettino" del veicolo indica una richiesta di "guida bagnata" .

Secondo altre forme di attuazione perfettamente equivalenti, l'otturatore 12 potrebbe avere una forma circolare oppure una forma semicircolare; in alternativa potrebbe essere previsti due otturatori affiancati ad esempio di forma semicircolare. Secondo altre forme di attuazione perfettamente equivalenti, l'otturatore 12 potrebbe avere un movimento lineare al posto del movimento rotativo

Il dispositivo 1 filtrante sopra descritto presenta numerosi vantaggi.

In primo luogo, il dispositivo 1 filtrante sopra descritto permette di ottenere un deflusso efficace ed efficiente dell'eventuale acqua residua presente all'interno della scatola 2 aria senza, nel contempo, penalizzare le prestazioni del motore a combustione interna. Il deflusso dell'eventuale acqua residua presente all'interno della scatola 2 aria ? particolarmente efficace, in quanto il foro 11 di scolo pu? essere molto grande (e quindi sia atto a fare defluire velocemente eventuale acqua residua, sia immune da intasamenti) in quanto ? normalmente chiuso dalla valvola 11.

Inoltre, il dispositivo 1 filtrante sopra descritto ? di facile ed economica realizzazione in quanto la valvola 11 e l'attuatore 15 sono di tipo standard e sono reperibili in commercio a prezzi molto bassi, ed in quanto la movimentazione della valvola 11 ? banale (ovvero prevede unicamente due posizioni limite: valvola 11 completamente chiusa e valvola 11 completamente aperta).

Claims

R IV E N D I C A Z I O N I 1) Dispositivo (1) filtrante per l'aria aspirata da un motore a combustione interna; il dispositivo (1) filtrante comprende: una scatola (2) aria che definisce al proprio interno una cavit? e presenta almeno una apertura (3) di ingresso verso l'ambiente esterno ed almeno una apertura (4) di uscita verso un sistema di aspirazione del motore; almeno un filtro (5), il quale ? alloggiato all'interno della scatola (2) aria ed disposto tra l'apertura (3) di ingresso e l'apertura (4) di uscita; ed un foro (10) di scolo passante che ? ricavato attraverso una parete (8) inferiore della scatola (2) aria ed ? atto a permettere il deflusso di eventuale acqua residua presente all'interno della scatola (2) aria; il dispositivo (1) filtrante ? caratterizzato dal fatto di comprendere una valvola (11) che ? accoppiata al foro (10) di scolo ed ? mobile tra una posizione chiusa in cui chiude il foro (10) di scolo ed una posizione aperta in cui lascia libero il foro (10) di scolo per permettere il deflusso di eventuale acqua residua presente all'interno della scatola (2) aria.
2) Dispositivo (1) filtrante secondo la rivendicazione 1, in cui la valvola (11) comprende un otturatore (12), il quale si sposta per chiudere foro (10) di scolo o per lasciare libero il foro (10) di scolo.
3) Dispositivo (1) filtrante secondo la rivendicazione 2, in cui la valvola (il) ? normalmente chiusa.
4) Dispositivo (1) filtrante secondo la rivendicazione 1, 2 o 3 e comprendente una molla (16) che spinge la valvola (il) verso la posizione chiusa.
5) Dispositivo (1) filtrante secondo la rivendicazione 4 e comprendente un attuatore (15) che sposta la valvola (il) dalla posizione chiusa alla posizione aperta contro la forza elastica generata dalla molla (16).
6) Dispositivo (1) filtrante secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5 e comprendente: un attuatore (15) che comanda la posizione della valvola (il); ed una unit? (IV) di controllo che pilota 1'attuatore (15).
7) Dispositivo (1) filtrante secondo la rivendicazione 6, in cui l'unit? (17) di controllo apre la valvola (il) ad intervalli regolari e ad ogni apertura mantiene la valvola (il) aperta solo per un intervallo di tempo limitato e pi? corto rispetto all'intervallo di tempo che intercorre tra una apertura della valvola (11) e l'apertura successiva.
8) Dispositivo (1) filtrante secondo la rivendicazione 6 o 7, in cui l'unit? (17) di controllo apre la valvola (11) solo quando il motore a combustione interna eroga una potenza limitata .
9) Dispositivo (1) filtrante secondo la rivendicazione 6, 7 o 8, in cui: l'unit? (17) di controllo ? collegata ad un sensore (18) di pioggia oppure ad un comando (19) di un tergicristallo di un parabrezza; e l'unit? (17) di controllo stabilisce l'apertura della valvola (il) in funzione del fatto che il sensore (18) di pioggia rilevi la presenza di pioggia oppure in funzione del fatto che venga attivato il comando (19) del tergicristallo del parabrezza.
10) Dispositivo (1) filtrante secondo la rivendicazione 9, in cui l'unit? (17) di controllo stabilisce la frequenza di apertura e/o la durata di apertura della valvola (il) in funzione del fatto che il sensore (18) di pioggia rilevi la presenza di pioggia oppure in funzione del fatto che venga attivato il comando (19) del tergicristallo del parabrezza.
11) Dispositivo (1) filtrante secondo la rivendicazione 9, in cui l'unit? (17) di controllo apre la valvola (il) solo quando il sensore (18) di pioggia rileva la presenza di pioggia oppure quando viene attivato il comando (19) del tergicristallo del parabrezza.
12) Dispositivo (1) filtrante secondo una delle rivendicazioni da 6 a il, in cui: l'unit? (17) di controllo ? collegata ad un selettore che viene spostato in funzione del tipo di guida desiderata; e l'unit? (17) di controllo stabilisce l'apertura della valvola (11) in funzione della posizione del selettore.
13) Dispositivo (1) filtrante secondo la rivendicazione 12, in cui l'unit? (17) di controllo aumenta la frequenza di apertura e/o la durata di apertura della valvola (11) quando il selettore indica una richiesta di " guida bagnata" .