IT201600103942A1 - Motore a combustione interna provvisto di un dispositivo di amplificazione del rumore di aspirazione - Google Patents

Motore a combustione interna provvisto di un dispositivo di amplificazione del rumore di aspirazione

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IT201600103942A1
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Francesco Naclerio
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Description

“MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA PROVVISTO DI UN DISPOSITIVO DI AMPLIFICAZIONE DEL RUMORE DI ASPIRAZIONE”
SETTORE DELLA TECNICA
La presente invenzione è relativa ad un motore a combustione interna provvisto di un dispositivo di amplificazione del rumore di aspirazione.
ARTE ANTERIORE
Nel brevetto US7975802B2 è descritto un motore a combustione interna provvisto di un dispositivo di amplificazione del rumore di aspirazione, il quale comprende un tubo di amplificazione che si origina nel condotto di aspirazione tra il filtro dell’aria e la valvola di aspirazione e presenta una apertura di uscita che è libera ed è rivolta verso l’abitacolo. Nel tubo di amplificazione è disposta una membrana che ha la funzione di sigillare il condotto di aspirazione rispetto all’ambiente esterno ed è portata da un soffietto per essere libera di vibrare per generare onde sonore sotto la spinta delle onde di pressione presenti nel condotto di aspirazione.
Tuttavia, nei dispositivi di amplificazione del rumore di aspirazione noti, ad esempio del tipo di quello descritto nel brevetto US7975802B2, il rumore di aspirazione che dal condotto di aspirazione viene veicolato all’interno dell’abitacolo risulta poco naturale (e quindi sgradevole in quanto “artificiale”).
DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE
Scopo della presente invenzione è di fornire un motore a combustione interna provvisto di un dispositivo di amplificazione del rumore di aspirazione, il quale motore a combustione sia di facile ed economica realizzazione e sia privo degli inconvenienti sopra descritti, ovvero permetta di percepire all’interno dell’abitacolo un rumore di aspirazione naturale e quindi più piacevole per il guidatore ed i passeggeri.
Secondo la presente invenzione viene fornito un motore a combustione interna provvisto di un dispositivo di amplificazione del rumore di aspirazione, 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 schematica di una automobile provvista di un motore a combustione interna che è realizzato in accordo con la presente invenzione; e
• la figura 2 è una vista schematica di una bancata del motore a combustione interna della figura 1.
FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL’INVENZIONE
Nella figura 1, con il numero 1 è indicata nel suo complesso una automobile provvista di due ruote 2 anteriori e di due ruote 3 posteriori motrici, che ricevono la coppia motrice da un motore 4 termico a combustione disposto in posizione anteriore. L’automobile 1 è provvista di un abitacolo 5 che è atto ad alloggiare il guidatore e gli eventuali passeggeri. Il motore 4 termico a combustione interna presenta un basamento 6 dal quale si elevano due bancate 7 di cilindri 8 (parzialmente illustrati nella figura 2) disposte tra loro angolate per formare una “V” e presentanti ciascuna quattro cilindri 8 (ovvero complessivamente il motore 4 termico a combustione interna è un motore “V8”); ovviamente, secondo altre forme di attuazione non illustrate, il numero e/o la disposizione dei cilindri potrebbero essere diversi. Le due bancate 7 di cilindri del motore 4 termico a combustione interna sono tra loro gemelle e del tutto indipendenti, ovvero presentano ciascuna un proprio sistema di aspirazione ed un proprio sistema di scarico.
Secondo quanto illustrato nella figura 2, ciascuna bancata 7 comprende quattro cilindri 8, ciascuno dei quali è collegato ad un collettore 9 di aspirazione (denominato anche polmone di aspirazione) tramite almeno una rispettiva valvola di aspirazione (non illustrata) e ad un collettore 10 di scarico tramite almeno una rispettiva valvola di scarico (non illustrata). Ciascun collettore 9 di aspirazione riceve aria fresca (cioè aria proveniente dall’ambiente esterno) attraverso un condotto 11 di aspirazione, il quale è provvisto di un filtro 12 aria ed è regolato da una valvola 13 a farfalla. Ciascun collettore 9 di aspirazione è collegato ai rispettivi cilindri 8 mediante corrispondenti canali 14 di aspirazione (denominati anche runner di aspirazione); ovvero ciascun canale 14 di aspirazione collega un cilindro 8 al corrispondente collettore 9 di aspirazione. Lungo ciascun condotto 11 di aspirazione è disposto un intercooler 15 avente la funzione di raffreddare l’aria aspirata. A ciascun collettore 10 di scarico è collegato un condotto 16 di scarico che alimenta i gas di scarico prodotti dalla combustione ad un sistema di scarico, il quale emette i gas prodotti dalla combustione nell’atmosfera e comprende normalmente almeno un catalizzatore 17 ed almeno un silenziatore (non illustrato) disposto a valle del catalizzatore 17.
Ciascuna bancata 7 comprende un proprio sistema di sovralimentazione provvisto di un turbocompressore 18; ciascun turbocompressore 18 è provvisto di una turbina 19, che è disposta lungo il condotto 16 di scarico per ruotare ad alta velocità sotto l’azione dei gas di scarico espulsi dai cilindri 8, ed un compressore 20, il quale è disposto lungo il condotto 11 di aspirazione ed è collegato meccanicamente alla turbina 19 per venire trascinato in rotazione dalla turbina 19 stessa così da aumentare la pressione dell’aria alimentata nel condotto 11 di alimentazione.
Il turbocompressore 18 comprende un condotto 21 di bypass, il quale è collegato in parallelo alla turbina 19 in modo da presentare le proprie estremità collegate a monte e a valle della turbina 19 stessa; lungo il condotto 21 di bypass è disposta una valvola 22 wastegate, la quale è atta a regolare la portata dei gas di scarico che fluisce attraverso il condotto 21 di bypass ed è controllata da un attuatore (non illustrato). Inoltre, il turbocompressore 18 comprende un condotto 23 di bypass, il quale è collegato in parallelo al compressore 20 in modo da presentare le proprie estremità collegate a monte e a valle del compressore 20 stesso; lungo il condotto 23 di bypass è disposta una valvola 24 Poff, la quale è atta a regolare la portata dell’aria fresca che fluisce attraverso il condotto 23 di bypass ed è pilotata da un attuatore (non illustrato).
Il motore 4 a combustione interna è controllato da una centralina 25 elettronica di controllo, la quale sovrintende al funzionamento di tutte le componenti del motore 4 a combustione interna.
Ciascuna bancata 7 del motore 4 a combustione interna comprende un dispositivo 26 di amplificazione del rumore di aspirazione che ha la funzione di amplificare il rumore di aspirazione in modo tale che il rumore complessivamente generato dal motore 4 a combustione interna e percepito dagli occupanti dell’automobile 1 sia più “intenso” e più “piacevole”, cioè più corrispondente ai desideri/aspettative degli occupanti dell’automobile 1. La presenza dei dispositivi 26 di amplificazione del rumore di aspirazione è particolarmente utile nel caso di turbocompressione in quanto la presenza del compressore 20 e dell’intercooler 15 lungo ciascun condotto 11 di aspirazione attenua (rispetto ad un analogo motore aspirato) il livello del suono di aspirazione generato dal motore 4 a combustione interna.
Ciascun dispositivo 26 di amplificazione comprende un condotto 27 di amplificazione che è orientato verso l’abitacolo 5 dell’automobile 1 e termina in stretta prossimità con una barriera 28 parafiamma che separa il vano motore (in cui è alloggiato il motore 4 a combustione interna) dall’abitacolo 5. In altre parole, l’estremità terminale di ciascun condotto 27 di amplificazione è orientato verso l’abitacolo 5 dell’automobile 1 ed è affacciata alla barriera 28 parafiamma; in alternativa, l’estremità terminale del condotto 27 di amplificazione può essere molto vicina, ma comunque discostata, dalla barriera 28 parafiamma oppure l’estremità terminale del condotto 27 di amplificazione può essere a contatto con la barriera 28 parafiamma.
Lungo ciascun condotto 27 di amplificazione è disposto un elemento 29 isolante che sigilla a tenuta il condotto 27 di amplificazione stesso. In altre parole, la funzione di ciascun elemento 29 isolante è di impedire che il condotto 27 di amplificazione possa interferire con l’aspirazione dell’aria nei cilindri 8 e svolge questa funzione sigillando a tenuta il condotto 27 di amplificazione stesso; in questo modo, lungo il condotto 27 di amplificazione non si può verificare alcun tipo di circolazione di aria che possa disturbare l’aspirazione dell’aria nei cilindri 8. E’ importante sottolineare che il condotto 27 di amplificazione ha unicamente funzioni acustiche (ovvero non ha alcun tipo di effetto sulla aspirazione dell’aria).
Ciascun elemento 29 isolante è conformato per impedire il passaggio di aria (ovvero per sigillare a tenuta pneumatica) e per permettere (agevolare) il passaggio del suono (ovvero delle onde acustiche). A titolo di esempio non limitativo, ciascun elemento 29 isolante potrebbe comprendere una membrana rigida ed un elemento elastico di forma anulare (piano oppure conformato a tazza) che è disposto attorno alla membrana ed è fissato alla parete interna del condotto 27 di amplificazione. La membrana in questo modo risulta sospesa all’interno del condotto 27 di amplificazione ed è libera di oscillare sotto la spinta delle pulsazioni di pressione dell’aria presente nel condotto 27 di aspirazione; questa oscillazione della membrana genera delle onde sonore che si propagano lungo il condotto 27 di amplificazione a valle della membrana fino a raggiungere la barriera 28 parafiamma.
Ciascun dispositivo 26 di amplificazione comprende una pluralità di canali 30 di amplificazione, ciascuno dei quali si origina da un corrispondente canale 14 di aspirazione, ed un collettore 31 di amplificazione, il quale da un lato è collegato a tutti i canali 30 di amplificazione e dall’altro lato è collegato al condotto 27 di amplificazione.
Nella forma di attuazione illustrata nella figura 2, ciascuna collettore 31 di amplificazione è del tipo “quattro in uno”, ovvero tutti i quattro canali 30 di amplificazione sfociano direttamente nel collettore 31 di amplificazione e quindi si riuniscono tra loro solo nel collettore 31 di amplificazione. Secondo una alternativa, e perfettamente equivalente, forma di attuazione non illustrata, i quattro canali 30 di amplificazione si riuniscono tra loro a due a due in rispettive convergenze disposte a monte del collettore 31 di amplificazione, ovvero sono previste due convergenze del tipo “due in uno” in cui i quattro canali 30 di amplificazione diventano due che si riuniscono nel collettore 31 di amplificazione (che quindi è del tipo “due in uno”).
Nella forma di attuazione illustrata nella figura 2, ciascuna bancata 7 comprende un proprio collettore 31 di amplificazione che origina un proprio condotto 27 di amplificazione. Secondo una diversa, e perfettamente equivalente, forma di attuazione non illustrata, il motore 4 a combustione interna comprende un unico condotto 27 di amplificazione comune ad entrambe le bancate 7; in questo caso possono essere previsti due collettori 31 di amplificazione che ricevono i canali 30 di amplificazione dalle corrispondenti bancate 7 e quindi convergono insieme verso l’unico condotto 27 di amplificazione oppure può essere previsto un unico collettore 31 di amplificazione che riceve i canali 30 di amplificazione da entrambe le bancate 7 e quindi sfocia verso l’unico condotto 27 di amplificazione.
Secondo una preferita forma di attuazione, in ciascuna bancata 7 tutti i canali 30 di amplificazione presentano la stessa lunghezza (entro un certa tolleranza che può essere ad esempio del 3-5%); questa caratteristica è importante in quanto, quando tutti i canali 30 di amplificazione di ciascuna bancata 7 presentano la stessa lunghezza, le onde acustiche presenti nei canali 30 di amplificazione (e provenienti dai rispettivi canali 14 di aspirazione) si combinano tra loro (quando arrivano nel collettore 31 di amplificazione) ottenere un risultato finale particolarmente piacevole per l’orecchio umano. In particolare, quando tutti i canali 30 di amplificazione di ciascuna bancata 7 presentano la stessa lunghezza, i cosiddetti “mezzi toni” delle onde acustiche che sono presenti nei canali 30 di amplificazione ed hanno un effetto dissonante si elidono a vicenda lasciando nel collettore 31 di amplificazione (e quindi nel condotto 27 di amplificazione) un suono complessivo (risultante) molto piacevole per l’orecchio umano.
Secondo una possibile, ma non vincolante, forma di attuazione illustrata nella figura 2, ciascun dispositivo 26 di amplificazione comprende almeno un filtro 32 acustico (preferibilmente di tipo passa-basso per bloccare le frequenze più alte) disposto lungo il condotto 27 di amplificazione. Secondo una alternativa, e perfettamente equivalente, forma di attuazione non illustrata ciascun dispositivo 26 di amplificazione è privo del filtro 32 acustico.
Secondo una possibile, ma non vincolante, forma di attuazione illustrata nella figura 2, ciascun dispositivo 26 di amplificazione comprende almeno un risuonatore 33 acustico disposto lungo il condotto 27 di amplificazione; preferibilmente, ma non obbligatoriamente il risuonatore 33 acustico risuona sotto l’effetto della pressione pulsante dell’aria nel condotto 27 di amplificazione in un intervallo di frequenza compreso tra 350 e 600 Hz (questa banda di frequenza è la più adatta a trasferire la sensazione di un suono sportivo). Secondo una alternativa, e perfettamente equivalente, forma di attuazione non illustrata ciascun dispositivo 26 di amplificazione è privo del risuonatore 33 acustico.
Preferibilmente, ma non obbligatoriamente, l’elemento 29 isolante di ciascun condotto 27 di amplificazione è disposto all’interno del risuonatore 33 acustico; in alternativa, l’elemento 29 isolante di ciascun condotto 27 di amplificazione potrebbe essere disposto a monte oppure a valle del risuonatore 33 acustico.
Nella esemplificativa forma di attuazione illustrata nelle figure allegate, il motore 4 a combustione interna è un motore “V8”; in alternativa, il motore 4 a combustione interna potrebbe presentare qualunque altro numero e disposizione dei cilindri 8, ad esempio: quattro cilindri 8 in linea, sei cilindri 8 in linea, sei cilindri 8 a “V”, sei cilindri 8 boxer, dieci cilindri 8 a “V”, dodici cilindri 8 a “V”.
Il motore 4 a combustione interna sopra descritto provvisto del dispositivo 26 di amplificazione presenta numerosi vantaggi.
In primo luogo, il dispositivo 26 di amplificazione permette di amplificare (e quindi valorizzare) il rumore di aspirazione del motore 4 a combustione interna con una modalità che risulta estremamente piacevole (e quindi gradita) agli occupanti dell’abitacolo.
Inoltre, il dispositivo 26 di amplificazione è di semplice ed economica realizzazione, in quanto è composto, in sostanza, da tubazioni plastiche (i condotti 27 di amplificazione, i canali 30 di amplificazione, i collettori 31 di amplificazione) a cui vengono accoppiati corpi passivi (gli elementi 29 isolanti, i filtri 32 acustici, i risuonatori 33 acustici) di facile costruzione.

Claims (10)

  1. R I V E N D I C A Z I O N I 1) Motore (4) a combustione interna comprendente: una pluralità di cilindri (8); almeno un collettore (9) di aspirazione che riceve aria fresca dall’ambiente esterno; una pluralità di canali (14) di aspirazione, ciascuno dei quali collega un cilindro (8) al collettore (9) di aspirazione; ed un dispositivo (26) di amplificazione del rumore di aspirazione provvisto di un condotto (27) di amplificazione e di un elemento (29) isolante che sigilla a tenuta il condotto (27) di amplificazione stesso; il motore (4) a combustione interna è caratterizzato dal fatto che il dispositivo (26) di amplificazione comprende: una pluralità di canali (30) di amplificazione, ciascuno dei quali si origina da un corrispondente canale (14) di aspirazione; ed un collettore (31) di amplificazione, il quale da un lato è collegato a tutti i canali (30) di amplificazione e dall’altro lato è collegato al condotto (27) di amplificazione.
  2. 2) Motore (4) a combustione interna secondo la rivendicazione 1, in cui tutti i canali (30) di amplificazione presentano la stessa lunghezza.
  3. 3) Motore (4) a combustione interna secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui tutti i canali (30) di amplificazione sfociano direttamente nel collettore (31) di amplificazione e quindi si riuniscono tra loro solo nel collettore (31) di amplificazione.
  4. 4) Motore (4) a combustione interna secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui almeno due canali (30) di amplificazione di riuniscono tra loro in una convergenza disposta a monte del collettore (31) di amplificazione.
  5. 5) Motore (4) a combustione interna secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui il dispositivo (26) di amplificazione comprende almeno un filtro (32) acustico disposto lungo il condotto (27) di amplificazione.
  6. 6) Motore (4) a combustione interna secondo la rivendicazione 5, in cui il filtro (32) acustico è di tipo passa-basso.
  7. 7) Motore (4) a combustione interna secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, in cui il dispositivo (26) di amplificazione comprende almeno un risuonatore (33) acustico disposto lungo il condotto (27) di amplificazione.
  8. 8) Motore (4) a combustione interna secondo la rivendicazione 7, in cui l’elemento (29) isolante è disposto all’interno del risuonatore (33) acustico.
  9. 9) Motore (4) a combustione interna secondo la rivendicazione 7 o 8, in cui il risuonatore (33) acustico risuona sotto l’effetto della pressione pulsante dell’aria nel condotto (27) di amplificazione in un intervallo di frequenza compreso tra 350 e 600 Hz.
  10. 10) Motore (4) a combustione interna secondo una delle rivendicazioni da 1 a 9, in cui il condotto (27) di amplificazione è atto a venire orientato verso un abitacolo (5) di un veicolo (1) provvisto del motore (4) a combustione interna.
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