IT201600122636A1

IT201600122636A1 - Sistema di raffreddamento per motori

Info

Publication number: IT201600122636A1
Application number: IT102016000122636A
Authority: IT
Inventors: Giacomo Freschi; Matteo Puccioni
Original assignee: Piaggio & C Spa
Priority date: 2016-12-02
Filing date: 2016-12-02
Publication date: 2018-06-02
Also published as: JP7041151B2; WO2018100170A1; TWI739966B; ES2893235T3; EP3548723B1; JP2019535961A; TW201829216A; CN110431291B; EP3548723A1; CN110431291A

Description

Sistema di raffreddamento per motori

Descrizione

La presente invenzione ha come oggetto un sistema di raffreddamento di un motore, come per esempio un motore raffreddato ad aria, per esempio di uno scooter, in cui una ventola di raffreddamento è comandata da un albero messo in rotazione dall’albero motore o dall'albero motore stesso.

Tuttavia, si intende che una soluzione analoga può essere adottata anche per sistemi di raffreddamento del tipo a liquido, ovvero ad acqua, in cui è presente un radiatore raffreddato da una ventola comandata direttamente o indirettamente dall’albero motore stesso.

Questo sistema di raffreddamento è altresì efficacemente impiegabile nei motori per motoveicolo in cui, sull'asse motore, sono montati sia la ventola, che provvede ad aspirare aria, sia un motore generatore elettrico, che provvede alla carica di una batteria elettrica, all'accensione nel motore a combustione interna e, eventualmente, a erogare forza motrice quando il motoveicolo è del tipo a propulsione cosiddetta ibrida.

L'asse del motore a combustione interna è trasversale rispetto allo sviluppo longitudinale del motoveicolo ed è quindi orizzontale rispetto a un piano di marcia, nonché perpendicolare a un piano verticale che viene sostanzialmente definito dal piano di rotazione della ruota posteriore fissa, cioè non sterzante, quando il motoveicolo marcia secondo una linea dritta.

Convenientemente, la ventola che presiede al raffreddamento del motore può essere calettata direttamente a un’estremità dell’albero motore che la trascina in rotazione, o a un altro asse adiacente e parallelo all’albero motore, da esso azionato in rotazione.

Il posizionamento della griglia di protezione attraverso la quale l’aria viene aspirata fa sì che essa non sia investita frontalmente di aria ma tangenzialmente. L'aria necessaria al raffreddamento viene quindi aspirata dalla ventola il cui asse è in buona sostanza perpendicolare al flusso dell'aria derivante dal moto in avanti del motoveicolo. Ciò richiede che la ventola abbia una prevalenza predeterminata per far fronte alle esigenze di raffreddamento del motore.

Negli esempi noti, in cui la ventola non è azionata indipendentemente dalla rotazione dell’albero motore, per esempio mediante un motore elettrico di servizio, il regime di rotazione della ventola non dipende direttamente da esigenze di raffreddamento ma è determinato dal regime di rotazione del motore.

Tuttavia, risulta evidente che il motore potrebbe avere esigenze di raffreddamento che non dipendono dal regime di rotazione dell’albero motore, per esempio in una fase di partenza, o con un clima particolarmente freddo.

Ciononostante, questo non implica che la ventola smetta di girare: essa continua ad aspirare aria con una certa prevalenza dipendente dal regime di rotazione dell’albero motore e ciò, in queste situazioni, non produce alcun beneficio ma comporta un aumento nel consumo energetico del motore.

Si noti che questo inconveniente si verifica ogni volta che una ventola di raffreddamento viene fatta ruotare con una correlazione diretta tra la sua rotazione e il regime del motore che viene raffreddato.

Il problema tecnico che è alla base della presente invenzione è di fornire un sistema di raffreddamento per motori che consenta di ovviare agli inconvenienti menzionati con riferimento alla tecnica nota.

Tale problema viene risolto da un sistema di raffreddamento come sopra specificato, in cui la ventola di raffreddamento è calettata su un albero di azionamento mediante un innesto di estremità (5) che comprende un’elettrocalamita che viene alimentata allo scopo disimpegnare la ventola in base a una temperatura interna del motore, se essa si trova al di sotto di un valore di riferimento.

Nel caso particolare di un motore di combustione interna raffreddato ad aria, la temperatura di riferimento del motore è quella dell’olio del motore, che viene rilevata internamente al motore stesso, cosicché, anche in questo caso, viene stabilita una correlazione diretta tra l’innesto della ventola e la temperatura interna del motore.

Inoltre, il motore può arrivare alla propria temperatura di esercizio in un tempo più breve, consentendo un ulteriore risparmio energetico nella pompa di circolazione dell’olio

Il principale vantaggio del sistema di raffreddamento secondo la presente invenzione risiede nel consentire un azionamento della ventola in relazione all’innalzamento della temperatura interna al motore e alla temperatura esterna: a bassa temperatura, la ventola non gira e i consumi energetici ne risultano ottimizzati.

La presente invenzione verrà qui di seguito descritta secondo un suo esempio di realizzazione preferita, fornito a scopo esemplificativo e non limitativo con riferimento ai disegni annessi in cui l’unica figura 1 mostra una vista in sezione di una parte di motore a combustione interna di un motoveicolo che incorpora un sistema di raffreddamento secondo la presente invenzione.

Con riferimento alla figura, un'unità di propulsione 1 è parzialmente rappresentata. Questa unità 1 comprende, nel presente esempio di realizzazione, un motore a combustione interna monocilindrico raffreddato ad aria, di cui è rappresentato una biella 2 e una manovella 3 appartenente a un albero motore 4 che trasmette il moto a organi di trasmissione non rappresentati.

L’albero motore 4 si estende in direzione opposta agli organi rappresentati, ed è connesso a un motore elettrico 6 comprendente rispettivi avvolgimenti statorici 7.

Si noti che l'albero motore 4 è trasversale rispetto allo sviluppo longitudinale del motoveicolo ed è quindi orizzontale rispetto a un piano di marcia, nonché perpendicolare a un piano verticale che viene sostanzialmente definito dal piano di rotazione della ruota posteriore fissa, cioè non sterzante, quando il motoveicolo marcia secondo una linea dritta.

Il motore 6 può essere un semplice generatore di corrente che provvede a fornire energia elettrica al motore a combustione e a eventuali servizi e/o ad alimentare una batteria. Si intende altresì che questo motore elettrico potrebbe svolgere anche una funzione di avviamento ed essere anche un motoregeneratore elettrico che provvede alla carica di una batteria elettrica, all'accensione del motore a combustione interna e, eventualmente, a erogare forza motrice quando il motoveicolo è del tipo a propulsione cosiddetta ibrida.

Nel presente esempio, l’unità di propulsione 1 comprende un sistema di raffreddamento che presenta una ventola 8 di raffreddamento calettata direttamente sull'albero motore 4 che opera pertanto da albero di azionamento della ventola.

La ventola è disposta internamente a un contenitore 9 che la circonda radialmente e che definisce una bocca di aspirazione 10 e un canale di distribuzione 11, rappresentato parzialmente, che indirizza l’aria in direzione del blocco motore. Ciò nel caso di un motore raffreddato ad aria.

Se il motore fosse raffreddato ad acqua, la geometria sopra descritta verrebbe in gran parte mantenuta: la bocca di aspirazione sarebbe affacciata a un radiatore, disposto su un lato del motoveicolo, e l’aria verrebbe aspirata attraverso di esso e attraverso una griglia di protezione.

Si intende che la ventola potrebbe essere calettata su un albero di azionamento diverso dall’albero motore, eventualmente trascinato da esso per disassare la ventola rispetto all’albero motore.

L’estremità distale 12 dell’albero motore 4 comprende un innesto di estremità con la ventola che, nel presente esempio, è realizzato da una frizione 5 composta da un primo elemento di frizione 11 fisso, calettato a detta estremità distale 12 dell’albero motore 4 e da esso trascinato in rotazione, che supporta un primo disco di frizione 13.

La frizione 5 comprende inoltre un secondo elemento di frizione 14 mobile, affacciato al precedente ma da esso svincolato e mobile assialmente. Esso supporta un secondo disco di frizione 15, destinato a essere tenuto in contatto con il primo disco 13 per trascinare in rotazione la ventola 8.

Infine, la frizione 5 comprende un terzo elemento di frizione 16 che è montato internamente al secondo elemento di frizione 14 mediante cuscinetti di frizione 17. Esso supporta un elemento magnetico 18, conformato ad anello, che è dotato di una sua polarità tra le facce opposte dell’anello, una rivolta verso l’albero motore 4 e l’altra rivolta verso la ventola 8.

Si intende che è possibile agire sull’elemento magnetico con una forza di attrazione o di repulsione magnetica mediante un’elettrocalamita 22, disposta in corrispondenza della bocca di aspirazione 10, sull’asse dell’albero motore 4 e dell’anello che realizza l’elemento magnetico 18.

Attraendo quest’ultimo, è possibile staccare la frizione 5 separando il primo e il secondo elemento di frizione 11, 14. Respingendolo, è possibile invece chiudere la frizione 5.

Si intende che l’elemento magnetico 18 potrebbe anche essere ferromagnetico, e venire semplicemente attirato dall’elettrocalamita 22. In questo caso potrà essere prevista una molla che assicura la chiusura della frizione 5.

L’elettrocalamita 22, di forma anulare a spira, è alimentata elettricamente da una centralina 20, che si attiva per chiudere la frizione se la temperatura del motore, ovvero dell’olio motore, in relazione alla temperatura esterna, è tale da giustificare l’azionamento della ventola 8.

A tale proposito, la centralina, rappresentata schematicamente, è collegata a un sensore di temperatura 21, che misura una temperatura interna al motore.

Al contrario, quando la temperatura del motore è fredda, l’elettrocalamita 22 provvede a staccare la frizione 5 e così la ventola 8 è separata dall’estremità distale 12 dell’albero motore 4: il motore non viene quindi raffreddato quando non è necessario farlo, aumentando quindi la potenza disponibile alla trazione del veicolo, diminuendo il consumo di carburante e consentendo una regolare più rapida salita della temperatura del motore, soprattutto in un clima freddo, fino alla temperatura del funzionamento a regime.

Quando la temperatura del motore sale oltre una certa soglia prestabilita, che è il valore di riferimento della temperatura interna al motore, essa viene rilevata dal primo sensore 21, la centralina 20 quindi provvede a chiude re la frizione 5 attivando l’innesto della ventola 8 e raffreddando così il motore.

Al sopra descritto sistema di raffreddamento un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare ulteriori e contingenti esigenze, potrà apportare numerose ulteriori modifiche e varianti, tutte peraltro comprese nell'ambito di protezione della presente invenzione, quale definito dalle rivendicazioni allegate.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema di raffreddamento di un motore a combustione interna, che comprende una ventola (8) di raffreddamento calettata su un albero di azionamento (4) mediante un innesto di estremità (5) che comprende un’elettrocalamita (22) che viene alimentata allo scopo di disimpegnare la ventola (8) in base a una temperatura interna del motore, se essa si trova al di sotto di un valore di riferimento.
2. Sistema di raffreddamento secondo la rivendicazione 1, in cui l’albero di azionamento coincide con l’albero motore (4) del motore da raffreddare.
3. Sistema di raffreddamento secondo la rivendicazione 1, in cui l’elettrocalamita (22) è alimentata elettricamente da una centralina (20) collegata a un sensore di temperatura (21), che misura una temperatura interna al motore.
4. Sistema di raffreddamento secondo la rivendicazione 1, in cui detto innesto di estremità comprende una frizione (5) che presenta un elemento di frizione fisso (11) calettato a un’estremità (12) dell’albero di azionamento (4) e un elemento di frizione mobile (14) connesso alla ventola (8), atto a essere allontanato o avvicinato a detto elemento di frizione fisso (11).
5. Sistema di raffreddamento secondo la rivendicazione 4, in cui l’elemento di frizione mobile (14) comprende un elemento magnetico o ferromagnetico (8) sensibile a detta elettrocalamita.
6. Motoveicolo che comprende un sistema di raffreddamento di una delle rivendicazioni precedenti.