IT201600093139A1 - Diffusore di scarico per un sistema di post-trattamento di un motore a combustione interna e sistema di post-trattamento comprendente detto diffusore - Google Patents

Description

“DIFFUSORE DI SCARICO PER UN SISTEMA DI POST-TRATTAMENTO DI UN MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA E SISTEMA DI POST-TRATTAMENTO COMPRENDENTE DETTO DIFFUSORE”

Campo dell'invenzione

L'invenzione è relativa al campo di tubi di scarico di sistemi di posta-trattamento in particolare comprendenti diffusori per abbassare la temperatura del gas di scarico.

Stato della tecnica nota

L'uso dei diffusori di gas come ultimo componente o tubo di scarico dei sistemi di post-trattamento (ATS) dei motori a combustione interna è noto.

Esempi di tali dispositivi si trovano in US2008110164. Lo scopo di tali dispositivi consiste nell'abbassare la temperatura del gas di scarico e nel miscelarlo con aria fresca prima di essere rilasciato nell'ambiente.

Alcune configurazioni di veicoli non consentono l'istallazione di dispositivi come quelli mostrati in US2008110164.

Pertanto, può succedere che lo spazio disponibile sia particolarmente compatto. Con "compatto" si intende che le dimensioni dell'ATS siano simili tra loro, vale a dire entro un rapporto tra 1 e 4, in valore assoluto. Questo implica che l'istallazione del dispositivo mostrato in US2008110164 sia difficile o impossibile quando lo spazio dedicato all'ATS è particolarmente compatto.

Riepilogo dell'invenzione

Lo scopo della presente invenzione è indicare un diffusore particolarmente indicato nei casi in cui lo spazio disponibile per l'istallazione di ATS è limitato e richieda un ATS compatto, in cui un rivestimento, che alloggia tutto l'ATS, ha un rapporto in valore assoluto tra due dimensioni entro 1 e 4.

L'idea di base della presente invenzione è fornire un diffusore adatto per essere collegato sotto l’ATS. Tale diffusore secondo l'invenzione ha una prima porzione avente una forma tubolare tronco-piramidale in cui la base minore della piramide tronca è destinata ad essere collegata all'ATS e una seconda porzione, contigua e successiva alla prima secondo una circolazione di flusso di gas di scarico con due o più percorsi, disposti affiancati, ciascuno includente una apertura e una corrispondente aletta che sporge verso l'interno del dispositivo e orientata in modo tale che una depressione ottenuta per via dell'effetto Venturi aspiri aria fresca dall'esterno del dispositivo attraverso detta apertura associata a detta aletta.

In altri termini, dette alette-aperture sono definite come eiettori. Ciascun eiettore è in grado di creare una depressione locale che si aggiunge a quella ottenuta dalla forma tronco-piramidale, per aspirare aria fresca dall'esterno.

Secondo una prima forma di realizzazione, la piramide tronca si sviluppa lungo un primo asse di simmetria ed è schiacciata secondo un secondo asse perpendicolare a detto primo asse, in modo che qualsiasi sezione trasversale perpendicolare a detto asse di sviluppo sia rettangolare avente segmenti maggiori e minori corrispondenti alle pareti maggiori e minori della forma tronco-piramidale, in cui i segmenti minori hanno una dimensione quasi costante lungo detto sviluppo. Inoltre la seconda porzione all'interno di tale volume di piramide tronca ha alcuni setti disposti per definire percorsi separati con larghezze più o meno uguali tra loro.

Secondo una seconda forma di realizzazione dell'invenzione il diffusore comprende anche una seconda porzione esterna alla prima costituita da due o più tubi disposti sostanzialmente paralleli tra loro e collegati pneumaticamente a una base maggiore della piramide tronca.

Due o più tubi hanno nel complesso una sezione trasversale simile all'asse maggiore della piramide in modo che il gas di scarico rallentato nella prima porzione del diffusore per via dell'effetto venturi mantenga una velocità sostanzialmente costante.

Preferibilmente due o più condotti tubolari che definiscono il tubo di scarico dell'ATS sono disposti in modo che i loro assi di sviluppo siano contenuti in un piano orizzontale ossia parallelo al suolo.

Un primo scopo della presente invenzione è un diffusore di scarico per un ATS di un motore a combustione interna secondo la rivendicazione 1.

Un altro scopo della presente invenzione è un sistema di post-trattamento comprendente detto diffusore.

Le rivendicazioni descrivono forme di realizzazione preferite dell'invenzione facendo parte integrante della presente descrizione.

Breve descrizione dei disegni

L'invenzione risulterà del tutto chiara dalla seguente descrizione dettagliata fornita al titolo soltanto di esempio e non di esempio limitativo, da leggere facendo riferimento alle figure dei disegni allegate in cui:

la figura 1 mostra una vista in prospettiva dal basso di una prima forma di realizzazione del diffusore di gas oggetto della presente invenzione;

la figura 2 mostra una vista in prospettiva dall'alto dello stesso diffusore di figura 1;

la figura 3 mostra una vista in prospettiva dal basso di un sistema di post-trattamento compatto (ATS) comprendente il diffusore delle figure 1 e 2;

la figura 4 mostra una vista in prospettiva laterale dell'ATS di figura 3;

la figura 5 mostra una vista in prospettiva dall'alto di una seconda forma di realizzazione del diffusore di gas oggetto della presente invenzione;

la figura 6 mostra una vista in prospettiva dal basso dello stesso diffusore di figura 5;

la figura 7 mostra una vista in prospettiva dal basso dell'ATS di figura 3 in cui è implementato il diffusore delle figure 5 e 6;

la figura 8 mostra uno schema dell'ATS delle figure 3, 4 e 7 secondo uno sviluppo longitudinale dell'ATS.

Gli stessi numeri di riferimento e le stesse lettere nelle figure designano parti uguali o funzionalmente equivalenti.

Secondo la presente invenzione, l'espressione "secondo elemento" non implica la presenza di un "primo elemento", primo, secondo, eccetera sono usati soltanto per migliorare la chiarezza della descrizione e non dovrebbero essere interpretati in modo limitativo.

Descrizione dettagliata delle forme di realizzazione preferite

La presente invenzione è relativa a un diffusore di scarico D, D' per un sistema di post-trattamento (After Treatment System, ATS) di un motore a combustione interna.

Il diffusore comprende una prima porzione FP avente una forma tronco-piramidale tubolare che si sviluppa secondo un primo asse Y e ha un ingresso In, In' per ricevere il gas di scarico da detto ATS, prossimale a una base minore MNB della piramide tronca e una seconda porzione SP contigua e successiva a detta prima, secondo una circolazione di gas di scarico in cui detta seconda porzione comprende due o più percorsi separati PTH che comunicano con l'esterno, disposti affiancati tra di loro secondo detto asse di sviluppo Y.

Ciascun percorso include almeno un eiettore EJ disposto in modo tale da aspirare aria fresca dall'esterno del diffusore. Secondo una forma di realizzazione preferita dell'invenzione, un’aletta è tagliata dall'involucro stesso della seconda porzione del diffusore ed è piegata verso l'interno della seconda parte in modo da essere sovrapposta a una cavità corrispondente. Ciascuna aletta lascia aperta la propria rispettiva cavità e definisce una sorta di rampa per il gas in circolazione. Pertanto, il gas incontra la rampa, dunque una riduzione di sezione locale, e quindi per via dell'effetto venturi accelera. Si definisce una bassa pressione appena dopo che nella rampa è aspirata aria fresca dall'esterno del dispositivo, la quale viene miscelata con il gas di scarico per rinfrescare quest'ultimo.

Secondo entrambe le forme di realizzazione dell’invenzione almeno la prima porzione FP ha una forma tronco-piramidale con basi rettangolari.

La seconda forma di realizzazione dell'invenzione secondo le figure 5-7 ha la prima FP e la seconda porzione SP in un unico pezzo definendo nel complesso una piramide tronca. Pertanto, detta seconda porzione è definita all'interno dell’involucro tronco-piramidale che definisce il diffusore.

In particolare detta piramide tronca è schiacciata secondo un secondo asse Z perpendicolare a detto primo asse Y in modo che qualsiasi sezione trasversale perpendicolare a detto asse di sviluppo sia rettangolare avendo due segmenti maggiori e due segmenti minori corrispondenti alle due pareti maggiori UW, LW e alle due pareti minori MW della forma tronco-piramidale, in cui i segmenti minori hanno una dimensione quasi costante lungo detto sviluppo. La seconda porzione SP comprende preferibilmente un setto (setti) SPT perpendicolare (perpendicolari) a dette pareti maggiori UW, LW della piramide tronca, disposte per definire detti due o più percorsi separati PTH.

Secondo una prima forma di realizzazione secondo le figure 1-4, la prima porzione è (anche) schiacciata secondo il secondo asse Z perpendicolare a detto primo asse e la seconda porzione SP comprende due o più condotti tubolari separati TM, ciascuno definente un percorso PTH, disposti sostanzialmente paralleli tra loro e collegati pneumaticamente a una base maggiore MJB della piramide tronca, opposta a una minore MNB.

Preferibilmente, qualsiasi sezione trasversale perpendicolare a detto asse di sviluppo Y di detta prima porzione FP è rettangolare avendo segmenti maggiori e minori corrispondenti alle due pareti maggiori UW, LW e alle due pareti minori MW della forma tronco-piramidale in cui dette due pareti maggiori divergono reciprocamente e dette due pareti minori divergono reciprocamente verso detta base maggiore MJB.

Per entrambe le forme di realizzazione, l'ingresso IN, IN' è disposto su una UW di dette pareti maggiori vicino ad detta base minore MNB e la base minore arrotondata è unita in modo continuo all'altra parete LW di dette due pareti maggiori per ridurre le turbolenze.

Entrambi i diffusori delle forme di realizzazione sono provvisti di colletti per un semplice montaggio sull'uscita dell'ATS mostrato secondo le figure 3, 4 e 7.

Per garantire che il diffusore sia collegato in modo fisso all'ATS una flangia FL a forma di V ha le estremità opposte fissate all'ATS e il vertice fissato alla seconda porzione del diffusore.

L'ATS, secondo l'invenzione, ha una forma sostanzialmente a parallelepipedo avente uno sviluppo predominante parallelo, entro /-30°, con detto primo asse Y.

Durante l'uso, il diffusore è disposto al di sotto dell'ATS, secondo una direzione verticale parallela a detto secondo asse Z.

Secondo entrambe le forme di realizzazione dei diffusori, l'estremità CT di detta seconda porzione SP, corrispondente all'uscita OUT del diffusore D, D' è leggermente piegata verso il basso per dirigere il gas di scarico verso il suolo.

La figura 8 descrive un ATS compatto. L'ATS è definito "compatto" in quanto le sue dimensioni lungo gli assi di coordinate Z, Y, X sono sostanzialmente simili tra loro essendo in un rapporto reciproco non superiore a 4.

Inoltre l'ATS è dotato di flange FL' per fissare l'ATS al telaio del veicolo. Esse sono preferibilmente parallele all'asse di sviluppo Y dell’ATS.

Detto ATS schematizza quelli delle figure 3, 4 e 7 in sezione secondo il piano X-Z.

Una apertura di ingresso INL, preferibilmente orientata lungo l'asse Y, riceve il gas di scarico del motore a combustione rappresentato dalle frecce FLW che entra in una prima camera CH1 operativamente in comunicazione con una seconda camera CH2 in cui è alloggiato il materiale catalitico su una struttura di supporto che è in comunicazione con una terza camera CH3 che fa girare il flusso di gas e che orienta le linee di flusso per la misurazione accurata del lambda, che è in comunicazione con una quarta camera CH4, realizzata nella parte inferiore dell'ATS in modo da essere collegata ed essere in comunicazione con il diffusore D, D' attraverso il condotto, schematizzato con il collettore CL. Un eiettore permette che un flusso di aria fresca FAI entri nel diffusore per ridurre il gas di scarico.

Dallo schema, è chiaro che la parete superiore UW delle due pareti maggiori della piramide tronca coincide con una parete inferiore del rivestimento stesso dell’ATS.

Molti cambiamenti, modifiche e varianti e altri usi e applicazioni dell'invenzione in oggetto risulterà evidente agli esperti nella tecnica dopo aver considerato la descrizione e i disegni allegati che descrivono forme di realizzazione preferite. Tutti tali cambiamenti, modifiche, varianti e altri usi e applicazioni che non si allontanano dall'ambito di protezione dell'invenzione sono considerati coperti dalla presente invenzione.

Bisognerebbe comprendere che tutte le singole caratteristiche e/o forme di realizzazione possono essere combinate tra loro. Inoltre, le caratteristiche descritte nello sfondo della tecnica anteriore sono introdotte soltanto al fine di comprendere meglio l'invenzione e non costituiscono una dichiarazione dell’esistenza di una tecnica anteriore nota.

Ulteriori dettagli di implementazione non saranno descritti in quanto l'esperto della tecnica è in grado di realizzare l'invenzione a partire dall'insegnamento della descrizione di cui sopra.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Diffusore di scarico (D, D') per un sistema di post-trattamento (ATS) di un motore a combustione interna comprendente una prima porzione (FP) avente una forma tronco-piramidale tubolare che si sviluppa secondo un primo asse (Y) avente un ingresso (IN, IN'), per ricevere il gas di scarico da detto ATS, prossimale a una base minore (MNB) della piramide tronca, e una seconda porzione (SP) contigua e successiva a detta prima porzione, secondo una circolazione di gas di scarico, in cui detta seconda porzione comprende due o più percorsi separati (PTH) in comunicazione con l'esterno, disposti affiancati tra loro secondo detto asse di sviluppo (Y) e in cui ciascun percorso include almeno un eiettore (EJ) disposto in modo da succhiare aria fresca dall'esterno del diffusore.
2. 2. Diffusore secondo la rivendicazione 1, in cui detto eiettore comprende una cavità e un’aletta ripiegata all'interno del suo rispettivo percorso che definisce una rampa sovrapposta a detta cavità.
3. 3. Diffusore secondo le rivendicazioni 1 o 2, in cui detta prima porzione (FP) è schiacciata secondo un secondo asse (Z) perpendicolare a detto primo asse in modo che qualsiasi sezione trasversale perpendicolare a detto asse di sviluppo sia rettangolare avendo due segmenti maggiori e due segmenti minori corrispondenti alle due pareti maggiori (UW, LW) e alle due pareti minori (MW) della forma troncopiramidale, in cui i segmenti minori hanno una dimensione quasi costante lungo detto sviluppo.
4. 4. Diffusore secondo la rivendicazione 3, in cui detta seconda porzione è definita all'interno di detta forma tronco-piramidale in modo che la forma complessiva del diffusore sia tronco-piramidale, e in cui detta seconda porzione comprende un setto (setti) (SPT) perpendicolare (perpendicolari) a dette pareti maggiori (UW, LW) disposte al fine di definire detti due o più percorsi separati (PTH).
5. 5. Diffusore secondo le rivendicazioni 1 o 2, in cui detta prima porzione schiacciata secondo un secondo asse (Z) perpendicolare a detto primo asse e a detta seconda porzione (SP), in cui detta seconda porzione comprende due o più condotti tubolari separati (TM) disposti sostanzialmente paralleli tra loro e collegati pneumaticamente a una base maggiore (MJB) della piramide tronca, opposta a quella minore.
6. 6. Diffusore secondo la rivendicazione 5, in cui qualsiasi sezione trasversale perpendicolare a detto asse di sviluppo (Y) di detta prima porzione è rettangolare avendo segmenti maggiori e minori corrispondenti alle due pareti maggiori (UW, LW) e alle due pareti minori (MW) della forma tronco-piramidale in cui dette due pareti maggiori divergono reciprocamente e dette due pareti minori divergono reciprocamente verso detta base maggiore (MJB).
7. 7. Diffusori secondo le rivendicazioni 3 o 6, in cui detto ingresso (IN, IN') è disposto su una (UW) di dette pareti maggiori, vicino a detta base minore (MNB) in cui detta base minore è arrotondata e unita in modo continuo all'altra parete (LW) di dette due pareti maggiori.
8. 8. Sistema di post-trattamento (ATS) avente un diffusore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti 1-7.
9. 9. ATS secondo la rivendicazione 8, avente una forma sostanzialmente a parallelepipedo avente uno sviluppo predominante secondo detto primo asse (Y) e in cui detto diffusore è disposto al di sotto dell'ATS, secondo una direzione verticale parallela a detto secondo asse (Z), quando quest'ultimo è in funzione.
10. 10. ATS secondo le rivendicazioni 8 o 9, cui l'estremità (CT) di detta seconda porzione del diffusore (D, D') è leggermente piegata verso il basso per indirizzare il gas di scarico verso il suolo.