IT201900000559A1

IT201900000559A1 - IMPROVED COOLING SYSTEM FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: IT201900000559A1
Application number: IT102019000000559A
Authority: IT
Inventors: Jonathan Borg; Wolfgang Gstrein
Original assignee: Fpt Motorenforschung Ag
Priority date: 2019-01-14
Filing date: 2019-01-14
Publication date: 2020-07-14
Also published as: EP3680464B1; EP3680464A1

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

del brevetto per Invenzione Industriale dal titolo: of the patent for Industrial Invention entitled:

“SISTEMA DI RAFFREDDAMENTO MIGLIORATO PER UN MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA” "IMPROVED COOLING SYSTEM FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE"

CAMPO TECNICO TECHNICAL FIELD

La presente invenzione riguarda un sistema di raffreddamento, in particolare un sistema di raffreddamento migliorato per un motore a combustione interna di un veicolo. The present invention relates to a cooling system, in particular an improved cooling system for an internal combustion engine of a vehicle.

BACKGROUND DELL’INVENZIONE BACKGROUND OF THE INVENTION

Il motore a combustione interna di un veicolo deve essere raffreddato per mantenere la sua temperatura in un intervallo consentito predeterminato. The internal combustion engine of a vehicle must be cooled to maintain its temperature within a predetermined allowable range.

È noto fornire un sistema di raffreddamento configurato per far circolare un fluido di raffreddamento, ad esempio una miscela di acqua-glicole, sebbene, essenzialmente, siano noti un motore a combustione interna in cui tale fluido di raffreddamento è riscaldato ed un radiatore in cui il fluido di raffreddamento è raffreddato in un ciclo. It is known to provide a cooling system configured to circulate a cooling fluid, for example a water-glycol mixture, although, essentially, an internal combustion engine is known in which this cooling fluid is heated and a radiator in which the cooling fluid is cooled in one cycle.

Il circuito di raffreddamento può inoltre essere configurato per consentire la circolazione del fluido di raffreddamento in altri moduli come ad esempio un dispositivo di raffreddamento EGR, ovvero di ricircolo di gas di scarico, un dispositivo di raffreddamento ad olio o un Intarder® (ovvero, un dispositivo di raffreddamento di freno idrodinamico). The cooling circuit can also be configured to allow circulation of the cooling fluid to other modules such as an EGR cooler, i.e. exhaust gas recirculation, an oil cooler or an Intarder® (i.e., a hydrodynamic brake cooler).

La circolazione del fluido di raffreddamento nel motore e/o in altri moduli è azionata da una pompa, come ad esempio una pompa per l’acqua elettrica o da una pompa per l’acqua azionata da una cinghia convenzionale. The circulation of the cooling fluid in the engine and / or in other modules is driven by a pump, such as an electric water pump or a water pump driven by a conventional belt.

Tuttavia, il sistema di raffreddamento tipicamente comprende tutti gli elementi sopramenzionati collegati a livello di fluido in serie uno rispetto all’altro. Pertanto, si suppone, a titolo esemplificativo, che un dispositivo di raffreddamento EGR sia in serie fluidica con un dispositivo di raffreddamento ad olio e che soltanto quest’ultimo abbia bisogno di un flusso elevato di fluido di raffreddamento mentre il dispositivo di raffreddamento EGR ha bisogno di un flusso inferiore di fluido di raffreddamento, la pompa alimenterebbe tuttavia entrambi i moduli con il più alto flusso necessario di fluido di raffreddamento. In questo modo, la pompa funziona per la maggior parte del tempo ad un livello di domanda elevato, avendo in tal modo un elevato consumo di energia e un crescente consumo di carburante del veicolo/motore. However, the cooling system typically includes all the aforementioned elements connected at the fluid level in series with respect to each other. Therefore, it is assumed, by way of example, that an EGR cooler is in fluidic series with an oil cooler and that only the oil cooler needs a high flow of cooling fluid while the EGR cooler needs of a lower flow of cooling fluid, the pump would however supply both modules with the higher required flow of cooling fluid. In this way, the pump runs most of the time at a high demand level, thereby having a high energy consumption and increasing fuel consumption of the vehicle / engine.

Allo stesso tempo, è necessario mantenere il livello di pressione ad un livello minimo predeterminato in modo tale da evitare il fenomeno di cavitazione. La cavitazione implica la formazione di cavità di vapore in un fluido, ovvero bolle, che possono condurre a danni seri ai componenti di motore/circuito di raffreddamento durante l’implosione. I rivestimenti interni di motore sono i componenti più sensibili a tale problema a causa delle loro modalità di funzionamento particolari. Anche il dispositivo di raffreddamento EGR è suscettibile ai problemi causati dalla bollitura locale in particolare quando la temperatura del mezzo refrigerante aumenta in modo sufficiente da causare la bollitura; in questo caso, il maggiore flusso di mezzo refrigerante e la maggiore pressione di mezzo refrigerante sono necessari per impedire la bollitura. At the same time, it is necessary to keep the pressure level at a predetermined minimum level in order to avoid the cavitation phenomenon. Cavitation involves the formation of vapor cavities in a fluid, or bubbles, which can lead to serious damage to the engine / cooling circuit components during implosion. Internal engine linings are the most sensitive components to this problem due to their particular modes of operation. The EGR cooler is also susceptible to problems caused by local boiling particularly when the temperature of the coolant rises sufficiently to cause boiling; in this case, the increased coolant flow and the increased coolant pressure are needed to prevent boiling.

Pertanto, si sente il bisogno di ridurre il consumo di energia di un circuito di raffreddamento per un motore a combustione interna evitando al contempo il fenomeno di cavitazione e altri potenziali problemi quali ad esempio la bollitura locale nel dispositivo di raffreddamento EGR. Therefore, there is a need to reduce the energy consumption of a cooling circuit for an internal combustion engine while avoiding the phenomenon of cavitation and other potential problems such as local boiling in the EGR cooler.

Uno scopo della presente invenzione è di soddisfare i bisogni summenzionati, in un modo economico e ottimizzato. An object of the present invention is to satisfy the aforementioned needs, in an economical and optimized way.

RIEPILOGO DELL’INVENZIONE SUMMARY OF THE INVENTION

Lo scopo summenzionato è raggiunto da un sistema di raffreddamento per raffreddare un motore a combustione interna di un veicolo come rivendicato nell’insieme allegato di rivendicazioni. The aforementioned purpose is achieved by a cooling system for cooling an internal combustion engine of a vehicle as claimed in the attached set of claims.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Per una migliore comprensione della presente invenzione, una forma di realizzazione preferita è descritta di seguito, a titolo esemplificativo non limitativo, in riferimento ai disegni allegati, in cui: For a better understanding of the present invention, a preferred embodiment is described below, by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings, in which:

La figura 1 è una vista schematica di una prima forma di realizzazione di un sistema di raffreddamento secondo una prima forma di realizzazione dell’invenzione; Figure 1 is a schematic view of a first embodiment of a cooling system according to a first embodiment of the invention;

la figura 2 è una vista schematica di una seconda forma di realizzazione di un sistema di raffreddamento secondo una seconda forma di realizzazione dell’invenzione; Figure 2 is a schematic view of a second embodiment of a cooling system according to a second embodiment of the invention;

la figura 3 è una vista schematica di una seconda forma di realizzazione di un sistema di raffreddamento secondo una terza forma di realizzazione dell’invenzione; e Figure 3 is a schematic view of a second embodiment of a cooling system according to a third embodiment of the invention; And

La figura 4 è una vista schematica di una seconda forma di realizzazione di un sistema di raffreddamento secondo una quarta forma di realizzazione alternativa dell’invenzione. Figure 4 is a schematic view of a second embodiment of a cooling system according to a fourth alternative embodiment of the invention.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

La figura 1 descrive una vista schematica di un sistema di raffreddamento 1 per un motore a combustione interna 2 di un veicolo; il sistema di raffreddamento 1 è configurato per far circolare un fluido di raffreddamento, ad esempio una miscela di acqua-glicole, come descritto nel seguente in modo da mantenere la temperatura del motore 2 e/o altri moduli all’interno di un intervallo compreso di temperatura. Figure 1 describes a schematic view of a cooling system 1 for an internal combustion engine 2 of a vehicle; the cooling system 1 is configured to circulate a cooling fluid, for example a water-glycol mixture, as described below in order to keep the temperature of the motor 2 and / or other modules within a range of temperature.

Il sistema di raffreddamento 1 comprende essenzialmente una pompa 3 configurata per aumentare la pressione di un fluido che scorre attraverso quest’ultima tra una prima e una seconda apertura 3a, 3b di quest’ultima ed uno scambiatore di calore, come ad esempio un radiatore 4, configurato per raffreddare il fluido di raffreddamento che scorre attraverso quest’ultimo tra una prima e una seconda apertura 4a, 4b di quest’ultimo. Secondo il sistema schematizzato esemplificativo 1 della figura 1, il sistema di raffreddamento 1 comprende inoltre un dispositivo di raffreddamento ad olio 5 collegato a livello di fluido alla pompa 3 e al motore 2; in particolare, l’uscita della pompa 3a è collegata a livello di fluido ad una prima apertura 5a del dispositivo di raffreddamento ad olio 5 e il motore 2 è collegato a livello di fluido ad una seconda apertura 5b del dispositivo di raffreddamento 5. Pertanto, secondo quanto detto prima, il dispositivo di raffreddamento ad olio 5 e il motore 2 sono collegati a livello di fluido in serie, il motore 2 essendo posizionato a valle rispetto al dispositivo di raffreddamento ad olio 5. Preferibilmente la pompa 3 è una pompa elettrica. The cooling system 1 essentially comprises a pump 3 configured to increase the pressure of a fluid flowing through the latter between a first and a second opening 3a, 3b of the latter and a heat exchanger, such as a radiator 4 , configured to cool the cooling fluid flowing through the latter between a first and a second opening 4a, 4b of the latter. According to the exemplary schematic system 1 of Figure 1, the cooling system 1 further comprises an oil cooling device 5 connected in fluid level to the pump 3 and to the motor 2; in particular, the output of the pump 3a is connected at the fluid level to a first opening 5a of the oil cooler 5 and the motor 2 is connected at the fluid level to a second opening 5b of the cooler 5. Therefore, according to what has been said above, the oil cooling device 5 and the motor 2 are connected at the fluid level in series, the motor 2 being positioned downstream with respect to the oil cooling device 5. Preferably the pump 3 is an electric pump.

In particolare, secondo tutte le forme di realizzazione descritte, un motore 2, come noto nella tecnica, comprende essenzialmente una porzione di blocco 7, la porzione di rivestimento interno 8 e una porzione di testa 9 collegate a livello di fluido l’una all’altra in serie tra una prima apertura 2a è una seconda apertura 2b per il fluido di raffreddamento. In particular, according to all the embodiments described, an engine 2, as known in the art, essentially comprises a block portion 7, the inner lining portion 8 and a head portion 9 connected at the fluid level to each other. another in series between a first opening 2a is a second opening 2b for the cooling fluid.

Pertanto, secondo la configurazione descritta, una seconda apertura 5b del dispositivo di raffreddamento ad olio 5 è collegata a livello di fluido alla prima apertura 2a del motore 2. Therefore, according to the described configuration, a second opening 5b of the oil cooler 5 is connected at fluid level to the first opening 2a of the motor 2.

Il sistema di raffreddamento 1 comprende inoltre preferibilmente mezzi di valvola 10 configurati per consentire il passaggio del fluido di raffreddamento del motore 2 verso il radiatore 4 o verso la pompa 3 secondo una soglia di temperatura predefinita. Di conseguenza, i mezzi di valvola 10 possono comprendere una valvola di commutazione termostatica, che può essere controllata elettricamente o meccanicamente come noto. The cooling system 1 also preferably comprises valve means 10 configured to allow the passage of the cooling fluid of the engine 2 towards the radiator 4 or towards the pump 3 according to a predefined temperature threshold. Consequently, the valve means 10 can comprise a thermostatic switching valve, which can be electrically or mechanically controlled as known.

Secondo la configurazione descritta, i mezzi di valvola 10 comprendono una prima apertura 10a collegata a livello di fluido alla seconda apertura 2b del motore 2, una seconda apertura 10b collegata a livello di fluido alla prima apertura 4a del radiatore 4 e una terza apertura 10c collegata a livello di fluido alla terza apertura 3c della pompa 3. Pertanto, se la temperatura del fluido di raffreddamento è inferiore rispetto alla soglia preimpostata, quest’ultimo ritornerà direttamente alla pompa 3 senza passare attraverso il radiatore 4, mentre, se la temperatura del fluido di raffreddamento è maggiore della soglia preimpostata, quest’ultimo passerà attraverso il radiatore 4 per diminuire la sua temperatura prima di ritornare alla pompa 3 attraverso le aperture 4b, 3a. According to the described configuration, the valve means 10 comprise a first opening 10a connected at fluid level to the second opening 2b of the motor 2, a second opening 10b connected at fluid level to the first opening 4a of the radiator 4 and a third opening 10c connected at the fluid level at the third opening 3c of the pump 3. Therefore, if the temperature of the cooling fluid is lower than the preset threshold, the latter will return directly to the pump 3 without passing through the radiator 4, while, if the temperature of the fluid cooling is greater than the preset threshold, the latter will pass through the radiator 4 to decrease its temperature before returning to the pump 3 through the openings 4b, 3a.

Il sistema di raffreddamento 1 comprende inoltre almeno un modulo di funzionamento, come nel caso presente un dispositivo di raffreddamento EGR 11, interposto a livello di fluido in parallelo al motore 2 tra la pompa 3 e i mezzi di valvola 10. In particolare, secondo la forma di realizzazione descritta, il dispositivo di raffreddamento EGR 11 è collegato a livello di fluido in parallelo alla serie del dispositivo di raffreddamento ad olio 5 e del motore 2. The cooling system 1 also comprises at least one operating module, as in the present case an EGR cooling device 11, interposed at the fluid level in parallel to the motor 2 between the pump 3 and the valve means 10. In particular, according to the form of the embodiment described, the EGR cooler 11 is connected at the fluid level in parallel to the series of the oil cooler 5 and the engine 2.

In particolare, il dispositivo di raffreddamento EGR 11 comprende una prima apertura 11a collegata a livello di fluido alla seconda apertura 3b della pompa 3 a monte della prima apertura 5a del dispositivo di raffreddamento ad olio 5, e una seconda apertura 11b collegata a livello di fluido ad una quarta apertura 10d dei mezzi di valvola 10. In particular, the EGR cooling device 11 comprises a first opening 11a connected at the fluid level to the second opening 3b of the pump 3 upstream of the first opening 5a of the oil cooling device 5, and a second opening 11b connected at the fluid level. to a fourth opening 10d of the valve means 10.

Secondo un primo aspetto dell’invenzione, il sistema di raffreddamento 1 comprende mezzi di controllo di flusso 12 configurati per ridurre il flusso del fluido all’interno dei mezzi di valvola 10 proveniente dal motore 2 e/o dal modulo di funzionamento rimanente, nel presente caso il dispositivo di raffreddamento EGR 11. I mezzi di valvola 12 possono regolare tale flusso tra un valore massimo e minimo predeterminato, ad esempio un flusso libero totale e un flusso nullo. According to a first aspect of the invention, the cooling system 1 comprises flow control means 12 configured to reduce the flow of the fluid inside the valve means 10 coming from the motor 2 and / or the remaining operating module, in the present case the EGR cooling device 11. The valve means 12 can regulate this flow between a predetermined maximum and minimum value, for example a total free flow and a zero flow.

In particolare, il sistema di raffreddamento 1 comprende mezzi di controllo di flusso 12a interposti a livello di fluido tra la seconda apertura 11b del dispositivo di raffreddamento EGR 11 e una quarta apertura 10d dei mezzi di valvola 10. Un ulteriore sistema può ulteriormente comprendere mezzi di controllo di flusso 12b interposti a livello di fluido tra la seconda apertura 2b del motore 2 e la prima apertura 10a dei mezzi di valvola 10 e/o vantaggiosamente, i mezzi di controllo di flusso 12 possono essere realizzati con una qualsiasi tipologia nota di valvole (valvole a saracinesca, valvola a farfalla, eccetera) e possono essere attivate meccanicamente, elettricamente o idraulicamente come noto. In particular, the cooling system 1 comprises flow control means 12a interposed at the fluid level between the second opening 11b of the EGR cooling device 11 and a fourth opening 10d of the valve means 10. A further system may further comprise means of flow control 12b interposed at fluid level between the second opening 2b of the motor 2 and the first opening 10a of the valve means 10 and / or advantageously, the flow control means 12 can be made with any known type of valve ( gate valves, butterfly valve, etc.) and can be activated mechanically, electrically or hydraulically as known.

Preferibilmente, i mezzi di controllo di flusso 12 sono valvole attivate elettricamente, in particolare possono essere collegate elettricamente ad una unità di controllo elettronica (ECU, Electronic Control Unit), non mostrata, comprendente mezzi di elaborazione configurati per acquisire dati riguardo al motore 2 e al funzionamento dei moduli di funzionamento 5, 11 e per controllare lo stato dei mezzi di controllo di flusso 12 conformemente a quanto descritto nel seguito. Più preferibilmente, tale unità di controllo è una ECU del veicolo. Preferably, the flow control means 12 are electrically activated valves, in particular they can be electrically connected to an electronic control unit (ECU, Electronic Control Unit), not shown, comprising processing means configured to acquire data about the engine 2 and to the operation of the operating modules 5, 11 and to control the state of the flow control means 12 in accordance with what is described below. More preferably, this control unit is a vehicle ECU.

Il funzionamento della prima forma di realizzazione descritta sopra è il seguente. The operation of the first embodiment described above is as follows.

Il fluido di raffreddamento inizia il suo percorso dalla seconda apertura 3b della pompa 3 ed è indirizzato parzialmente verso il dispositivo di raffreddamento EGR 11 e la porzione rimanente al dispositivo di raffreddamento ad olio 5. Da quest’ultimo, il fluido di raffreddamento passa attraverso la base 7, le linee 8 e la testa 9 del motore 2 e scorre fuori da quest’ultimo da una seconda apertura 2b. Il fluido che passa all’interno del dispositivo di raffreddamento EGR 11 scorre fuori da quest’ultimo da una seconda apertura 11b. Entrambe le diramazioni parallele del fluido di raffreddamento proveniente dalle aperture 2b, 11b scorrono verso le rispettive aperture 10a, 10d dei mezzi di valvola 10. Qui, se i flussi sono uniti e se la temperatura del fluido di raffreddamento unito è inferiore a una temperatura preimpostata, il fluido scorrerà direttamente verso una terza apertura 3c della pompa 3, altrimenti il fluido scorrerà, parzialmente o totalmente, verso il radiatore 4. In quest’ultimo elemento il fluido di raffreddamento è raffreddato e scorre nuovamente nella pompa 3 per terminare il suo percorso. The cooling fluid begins its path from the second opening 3b of the pump 3 and is partially directed towards the EGR cooler 11 and the remaining portion to the oil cooler 5. From the latter, the cooling fluid passes through the base 7, the lines 8 and the head 9 of the motor 2 and flows out of the latter from a second opening 2b. The fluid that passes inside the EGR 11 cooler flows out of the latter from a second opening 11b. Both parallel branches of the cooling fluid coming from the openings 2b, 11b flow to the respective openings 10a, 10d of the valve means 10. Here, if the flows are joined and if the temperature of the joined cooling fluid is lower than a preset temperature , the fluid will flow directly towards a third opening 3c of the pump 3, otherwise the fluid will flow, partially or totally, towards the radiator 4. In the latter element the cooling fluid is cooled and flows back into the pump 3 to finish its path .

Secondo l’invenzione, se l’unità di controllo/utente rileva, una necessità ridotta di flusso all’interno del motore 2 o del modulo di raffreddamento EGR 11, i mezzi di controllo di flusso 12a, 12b saranno controllati per ridurre il flusso del fluido di raffreddamento che può passare dall’apertura 2b all’apertura 10a e/o dall’apertura 11b all’apertura 10d. In tal modo, la richiesta di flusso di fluido di raffreddamento alla pompa 3 sarà ridotta, garantendo al contempo un raffreddamento corretto del modulo interessato, e, di conseguenza, un consumo di potenza della pompa 3 sarà ridotto. La necessità di un flusso di raffreddamento ridotto può basarsi su informazioni di funzionamento del motore 2 o dei moduli 5, 11 o può essere basata sulle misurazioni di temperatura del fluido che scorre all’interno di tali elementi 5, 11 grazie a sensori, non mostrati, supportati da questi elementi e collegati elettricamente all’unità di controllo elettronica. According to the invention, if the control / user unit detects a reduced need for flow inside the engine 2 or the EGR cooling module 11, the flow control means 12a, 12b will be controlled to reduce the flow of the cooling fluid which can pass from opening 2b to opening 10a and / or from opening 11b to opening 10d. In this way, the demand for flow of cooling fluid to the pump 3 will be reduced, while ensuring correct cooling of the module concerned, and, consequently, a power consumption of the pump 3 will be reduced. The need for a reduced cooling flow can be based on operating information of the motor 2 or modules 5, 11 or it can be based on the temperature measurements of the fluid flowing inside these elements 5, 11 thanks to sensors, not shown , supported by these elements and electrically connected to the electronic control unit.

La figura 2 descrive una vista schematica di un sistema di raffreddamento 1 per un motore a combustione interna 2 di un veicolo secondo una seconda forma di realizzazione dell’invenzione. Analogamente alla prima forma di realizzazione nella figura 1, il sistema di raffreddamento 1 comprende essenzialmente una pompa 3 configurata per aumentare la pressione di un fluido che passa attraverso quest’ultima tra una prima e una seconda apertura 3a, 3b di quest’ultima ed un radiatore 4 configurato per raffreddare il fluido di raffreddamento che scorre attraverso quest’ultimo tra una prima e una seconda apertura 4a, 4b di quest’ultimo. Figure 2 describes a schematic view of a cooling system 1 for an internal combustion engine 2 of a vehicle according to a second embodiment of the invention. Similarly to the first embodiment in Figure 1, the cooling system 1 essentially comprises a pump 3 configured to increase the pressure of a fluid passing through the latter between a first and a second opening 3a, 3b of the latter and a radiator 4 configured to cool the cooling fluid flowing through the latter between a first and a second opening 4a, 4b of the latter.

Nella presente forma di realizzazione, il sistema di raffreddamento 1 non comprende il dispositivo di raffreddamento ad olio 5 che è sostituito da un dispositivo di raffreddamento ad olio 5 configurato come un dispositivo di raffreddamento aria-olio separato, come noto nella tecnica. Si deve notare che il dispositivo di raffreddamento aria-olio può essere fattibile, considerando flussi di olio ridotti e temperature di olio di funzionamento superiori su motori ottimizzati per quanto riguarda l’attrito. In the present embodiment, the cooling system 1 does not comprise the oil cooler 5 which is replaced by an oil cooler 5 configured as a separate air-oil cooler, as known in the art. It should be noted that the air-oil cooler may be feasible, considering reduced oil flows and higher operating oil temperatures on engines optimized in terms of friction.

Secondo la forma di realizzazione, la seconda apertura 3b della pompa 3 è collegata a livello di fluido alla prima apertura 2a del motore 2. According to the embodiment, the second opening 3b of the pump 3 is fluidly connected to the first opening 2a of the motor 2.

Analogamente alla prima forma di realizzazione, il sistema di raffreddamento 1 comprende inoltre mezzi di valvola 10 configurati per consentire il passaggio del fluido di raffreddamento del motore 2 verso il radiatore 4 o verso la pompa 3 secondo una soglia di temperatura predefinita. I mezzi di valvola 10 comprendono una prima apertura 10a collegata a livello di fluido alla seconda apertura 2b del motore 2, una seconda apertura 10b collegata a livello di fluido alla prima apertura 4a del radiatore 4 e a una terza apertura 10c collegata a livello di fluido alla terza apertura 3c della pompa 3. Similarly to the first embodiment, the cooling system 1 further comprises valve means 10 configured to allow the passage of the cooling fluid of the engine 2 towards the radiator 4 or towards the pump 3 according to a predefined temperature threshold. The valve means 10 comprise a first opening 10a connected at fluid level to the second opening 2b of the motor 2, a second opening 10b connected at fluid level to the first opening 4a of the radiator 4 and to a third opening 10c connected at fluid level to the third pump opening 3c 3.

Analogamente alla prima forma di realizzazione, il sistema di raffreddamento 1 comprende inoltre almeno un modulo di funzionamento, come ad esempio nel caso presente un dispositivo di raffreddamento EGR 11, interposto a livello di fluido in parallelo al motore 2 tra la pompa 3 e mezzi di valvola 10. Similarly to the first embodiment, the cooling system 1 also comprises at least one operating module, as for example in the present case an EGR cooling device 11, interposed at the fluid level in parallel to the motor 2 between the pump 3 and means of valve 10.

In particolare, il dispositivo di raffreddamento EGR 11 comprende una prima apertura 11a collegata a livello di fluido alla seconda apertura 3b della pompa 3a monte rispetto l’alla prima apertura 5a del dispositivo di raffreddamento ad olio 5, e una seconda apertura 11b collegata a livello di fluido a una quarta apertura 10d dei mezzi di valvola 10. In particular, the EGR cooling device 11 comprises a first opening 11a connected at fluid level to the second opening 3b of the pump 3 upstream with respect to the first opening 5a of the oil cooling device 5, and a second opening 11b connected at level of fluid to a fourth opening 10d of the valve means 10.

Secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione, il sistema di raffreddamento 1 comprende mezzi di controllo di flusso 12 configurati per ridurre il flusso di fluido all’interno dei mezzi di valvola 10 proveniente dal motore 2 e/o dal modulo di funzionamento rimanente, nel presente caso il dispositivo di raffreddamento EGR 11, analogamente a quanto descritto per la forma di realizzazione della figura 1 e non ripetuto qui per brevità. According to a further aspect of the invention, the cooling system 1 comprises flow control means 12 configured to reduce the flow of fluid inside the valve means 10 coming from the motor 2 and / or the remaining operating module, herein case the EGR cooling device 11, similarly to what is described for the embodiment of Figure 1 and not repeated here for the sake of brevity.

Il sistema di raffreddamento 1 può comprendere mezzi di valvola 13 configurati per dividere il flusso di fluido tra il motore 2 e il dispositivo di raffreddamento EGR 11, ovvero un modulo di diramazione posizionato a monte rispetto al motore 2 e al dispositivo di raffreddamento EGR 11. The cooling system 1 may comprise valve means 13 configured to divide the fluid flow between the engine 2 and the EGR cooler 11, i.e. a branch module positioned upstream of the engine 2 and the EGR cooler 11.

Il funzionamento della seconda forma di realizzazione descritta sopra è il seguente. The operation of the second embodiment described above is as follows.

Il funzionamento è sostanzialmente lo stessa della prima forma di realizzazione ad eccezione del fatto che il fluido di raffreddamento scorre direttamente dalla seconda apertura 3b della pompa 3 direttamente all’interno del motore 2 e il dispositivo di raffreddamento ad olio 5 funziona in modo indipendente come un dispositivo di raffreddamento olio-aria senza interferire, ovvero senza generare cali di pressione a causa del passaggio del fluido di raffreddamento attraverso quest’ultimo, nel sistema di raffreddamento. Ad eccezione di tale aspetto il funzionamento è lo stesso, ovvero i mezzi di controllo di flusso 12 possono essere attivati, quando necessario, per ridurre il flusso di raffreddamento che passa dal rispettivo ramo di modulo di funzionamento. The operation is substantially the same as in the first embodiment except that the cooling fluid flows directly from the second opening 3b of the pump 3 directly into the motor 2 and the oil cooler 5 operates independently as a oil-air cooler without interfering, i.e. without generating pressure drops due to the passage of the cooling fluid through the latter, in the cooling system. With the exception of this aspect, the operation is the same, ie the flow control means 12 can be activated, when necessary, to reduce the cooling flow that passes from the respective branch of the operating module.

La figura 3 descrive una vista schematica di un sistema di raffreddamento 1 per un motore a combustione interna 2 di un veicolo secondo una terza forma di realizzazione dell’invenzione. Analogamente alle forme di realizzazione delle figure 1 e 2, il sistema di raffreddamento 1 essenzialmente comprende una pompa 3 configurata per aumentare la pressione di un fluido che passa attraverso quest’ultima tra una prima e una seconda apertura 3a, 3b di quest’ultima e un radiatore 4 configurato per raffreddare il fluido che scorre attraverso quest’ultimo tra una prima e una seconda apertura 4a, 4b di quest’ultimo. Figure 3 describes a schematic view of a cooling system 1 for an internal combustion engine 2 of a vehicle according to a third embodiment of the invention. Similarly to the embodiments of Figures 1 and 2, the cooling system 1 essentially comprises a pump 3 configured to increase the pressure of a fluid passing through the latter between a first and a second opening 3a, 3b of the latter and a radiator 4 configured to cool the fluid flowing through the latter between a first and a second opening 4a, 4b of the latter.

Analogamente alla prima forma di realizzazione, il sistema di raffreddamento 1 comprende inoltre un dispositivo di raffreddamento ad olio 5 collegato a livello di fluido alla pompa 3 e al motore 2, in serie a livello di fluido con quest’ultimo. Similarly to the first embodiment, the cooling system 1 also comprises an oil cooler 5 connected at the fluid level to the pump 3 and the motor 2, in series at the fluid level with the latter.

Sempre analogamente alla prima e alla seconda forma di realizzazione, il sistema di raffreddamento 1 comprende inoltre mezzi di valvola 10 configurati per consentire il passaggio del fluido di raffreddamento verso il radiatore 4 o la pompa 3 secondo una soglia di temperatura predefinita. Secondo la configurazione descritta, i mezzi di valvola 10 comprendono una prima apertura 10a collegata a livello di fluido al modulo di funzionamento come descritto nel seguito, una seconda apertura 10b collegata a livello di fluido alla prima apertura 4a del radiatore 4 e una terza apertura 10c collegata a livello di fluido a una terza apertura 3c della pompa 3. Again similarly to the first and second embodiments, the cooling system 1 further comprises valve means 10 configured to allow the passage of the cooling fluid towards the radiator 4 or the pump 3 according to a predefined temperature threshold. According to the described configuration, the valve means 10 comprise a first opening 10a connected at fluid level to the operating module as described below, a second opening 10b connected at fluid level to the first opening 4a of the radiator 4 and a third opening 10c fluid-level connected to a third pump port 3c 3.

La prima apertura 10a dei mezzi di valvola 10 non è, come nelle forme di realizzazione delle figure 1 e 2, direttamente collegata a livello di fluido alla seconda apertura 14b di un modulo di funzionamento, quale ad esempio un intarder® 14. The first opening 10a of the valve means 10 is not, as in the embodiments of Figures 1 and 2, directly connected at the fluid level to the second opening 14b of an operating module, such as for example an intarder® 14.

Secondo la configurazione descritta, il sistema di raffreddamento 1 comprende inoltre mezzi di controllo di flusso 15, aventi la stessa funzione dei mezzi di valvola 10, ovvero commutare un fluido in particolare proveniente da una seconda apertura 2b del motore 2 verso l’intarder 14 o direttamente verso la prima apertura 10a dei mezzi di valvola 10. According to the described configuration, the cooling system 1 further comprises flow control means 15, having the same function as the valve means 10, i.e. switching a fluid in particular coming from a second opening 2b of the motor 2 towards the intarder 14 or directly towards the first opening 10a of the valve means 10.

Di conseguenza, i mezzi di controllo di flusso 15 comprende una prima apertura 15a collegata a livello di fluido alla seconda apertura 2b del motore 2, una seconda apertura 15b collegata a livello di fluido a una prima apertura 14a dell’intarder 14 e una terza apertura 15c direttamente collegata a livello di fluido alla prima apertura 10a dei mezzi di valvola 10. Di conseguenza, il dispositivo di raffreddamento 5, il motore 2 e l’intarder 14, quando collegati a livello di fluido a quest’ultimo, sono in serie a livello di fluido tra loro tra la pompa 3 e i mezzi di valvola 10. Consequently, the flow control means 15 comprises a first opening 15a connected at fluid level to the second opening 2b of the motor 2, a second opening 15b connected at fluid level to a first opening 14a of the intarder 14 and a third opening 15c directly connected at the fluid level to the first opening 10a of the valve means 10. Consequently, the cooling device 5, the motor 2 and the intarder 14, when connected at the fluid level to the latter, are in series a fluid level between them between the pump 3 and the valve means 10.

Secondo un aspetto dell’invenzione, il sistema di raffreddamento 1 comprende inoltre almeno un modulo di funzionamento, quale ad esempio nel presente caso un dispositivo di raffreddamento EGR 11, interposto a livello di fluido in parallelo al motore 2 tra la pompa 3 e i mezzi di valvola 10. In particolare, secondo la forma di realizzazione descritta, il dispositivo di raffreddamento EGR 11 è collegato a livello di fluido in parallelo al gruppo motore 2, dispositivo di raffreddamento ad olio 5 e intarder 14. According to an aspect of the invention, the cooling system 1 further comprises at least one operating module, such as for example in the present case an EGR cooling device 11, interposed at the fluid level in parallel to the motor 2 between the pump 3 and the means of valve 10. In particular, according to the embodiment described, the EGR cooler 11 is connected at the fluid level in parallel to the motor unit 2, the oil cooler 5 and the intarder 14.

In particolare, il dispositivo di raffreddamento EGR 11 comprende una prima apertura 11a collegata a livello di fluido alla seconda apertura 3b della pompa 3 a monte rispetto alla prima apertura 5a del dispositivo di raffreddamento ad olio 5, e una seconda apertura 11b collegata a livello di fluido a una prima apertura 10a dei mezzi di valvola 10. In particular, the EGR cooling device 11 comprises a first opening 11a connected at fluid level to the second opening 3b of the pump 3 upstream with respect to the first opening 5a of the oil cooling device 5, and a second opening 11b connected at the level of fluid at a first opening 10a of the valve means 10.

Secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione, il sistema di raffreddamento 1 comprende mezzi di controllo di flusso 12 configurati per ridurre il flusso di fluido all’interno dei mezzi di valvola 10 proveniente da tale modulo di funzionamento, nel presente caso il dispositivo di raffreddamento EGR 11. Il funzionamento e la tipologia dei mezzi di valvola 12 corrispondono a quelli descritti per la forma di realizzazione delle figure 1 e 2, pertanto non sono ripetuti per brevità. According to a further aspect of the invention, the cooling system 1 comprises flow control means 12 configured to reduce the flow of fluid inside the valve means 10 coming from this operating module, in the present case the EGR cooling device 11. The operation and the typology of the valve means 12 correspond to those described for the embodiment of Figures 1 and 2, therefore they are not repeated for the sake of brevity.

Il funzionamento della terza forma di realizzazione descritta sopra è il seguente. The operation of the third embodiment described above is as follows.

Il funzionamento è sostanzialmente lo stesso della prima forma di realizzazione ad eccezione del fatto che dall’apertura 2b il flusso di raffreddamento può essere diviso per scorrere all’interno dell’intarder 14, se necessario (ad esempio, durante la frenata di veicolo). Ad eccezione di tale aspetto il funzionamento è lo stesso, ovvero i mezzi di controllo di flusso 12 possono essere attivati, quando necessario, per ridurre il flusso di raffreddamento che passa dal rispettivo ramo di modulo di funzionamento. The operation is substantially the same as the first embodiment except for the fact that from the opening 2b the cooling flow can be divided to flow inside the intarder 14, if necessary (for example, during vehicle braking). With the exception of this aspect, the operation is the same, ie the flow control means 12 can be activated, when necessary, to reduce the cooling flow that passes from the respective branch of the operating module.

La figura 4 descrive una vista schematica di un sistema di raffreddamento 1 per un motore a combustione interna 2 di un veicolo secondo una quarta forma di realizzazione dell’invenzione. Per brevità, si può riassumere che tutti gli elementi descritti nelle prime forme di realizzazioni sono presenti ad eccezione dei mezzi di controllo di flusso 12 che non sono presenti e da una pompa 3’ aggiuntiva. Figure 4 describes a schematic view of a cooling system 1 for an internal combustion engine 2 of a vehicle according to a fourth embodiment of the invention. For the sake of brevity, it can be summarized that all the elements described in the first embodiments are present with the exception of the flow control means 12 which are not present and an additional pump 3 '.

In particolare, la pompa 3' può essere una pompa simile alla pompa 3 comprendente una prima apertura 3a’ collegata a livello di fluido alla seconda apertura 4b del radiatore 4 e a una seconda apertura 3b’ collegata a livello di fluido alla prima apertura 11a del dispositivo di raffreddamento EGR 11. In particular, the pump 3 'can be a pump similar to the pump 3 comprising a first opening 3a' connected at fluid level to the second opening 4b of the radiator 4 and to a second opening 3b 'connected at fluid level to the first opening 11a of the device EGR cooler 11.

Secondo quanto detto sopra, la prima apertura 3a della pompa 3 è collegata a livello di fluido alla seconda apertura 5b del radiatore 4 e la seconda apertura 3b della pompa 3 è collegata a livello di fluido soltanto alla prima apertura 5a del dispositivo di raffreddamento ad olio 5. According to the above, the first opening 3a of the pump 3 is connected at fluid level to the second opening 5b of the radiator 4 and the second opening 3b of the pump 3 is connected at fluid level only to the first opening 5a of the oil cooler. 5.

In tal modo, sono previste due sorgenti di pressione diverse, in parallelo tra loro tra il radiatore 4 e i mezzi di valvola 10 rispetto a un modulo di funzionamento, ad esempio un dispositivo di raffreddamento EGR, e a un motore 2, in particolare il gruppo motore 2 e il dispositivo di raffreddamento ad olio 5. In this way, two different pressure sources are provided, in parallel with each other between the radiator 4 and the valve means 10 with respect to an operating module, for example an EGR cooler, and to an engine 2, in particular the engine assembly 2 and the oil cooler 5.

Il funzionamento della quarta forma di realizzazione descritta sopra è il seguente. The operation of the fourth embodiment described above is as follows.

Il fluido di raffreddamento inizia due percorsi indipendenti dalla seconda apertura 3b della pompa 3 al dispositivo di raffreddamento ad olio 5/motore 2 e dalla seconda apertura 3b’ della pompa 3’ del dispositivo di raffreddamento EGR 11. The cooling fluid starts two independent paths from the second opening 3b of the pump 3 to the oil cooler 5 / motor 2 and from the second opening 3b 'of the pump 3' of the EGR 11 cooler.

Dal dispositivo di raffreddamento ad olio 5, simile alla prima forma di realizzazione, il fluido di raffreddamento passa attraverso la base 7, le linee 8 e la testa 9 del motore 2 e scorre fuori da quest’ultimo dalla seconda apertura 2 B. From the oil cooler 5, similar to the first embodiment, the cooling fluid passes through the base 7, the lines 8 and the head 9 of the motor 2 and flows out of the latter from the second opening 2 B.

Il fluido che passa all’interno del dispositivo di raffreddamento EGR 11 scorre fuori da quest’ultimo dalla seconda apertura 11 B. Entrambi i rami indipendenti paralleli di fluido di raffreddamento provenienti dalle aperture 2b, 11b scorrono verso le aperture rispettive 10a, 10d dei mezzi di valvola 10. Qui, se i flussi sono uniti e se la temperatura del fluido di raffreddamento unito è inferiore a una temperatura impostata, il fluido scorrerà direttamente verso la terza apertura 10c della valvola 10, altrimenti il fluido scorrerà, parzialmente o totalmente, verso il radiatore 4. In quest’ultimo elemento il fluido di raffreddamento è raffreddato e successivamente scorre verso le pompe 3, 3’ in modo proporzionale ai loro lati di aspirazione. The fluid that passes inside the EGR cooler 11 flows out of the latter from the second opening 11 B. Both independent parallel branches of cooling fluid coming from the openings 2b, 11b flow towards the respective openings 10a, 10d of the means of valve 10. Here, if the flows are joined and if the temperature of the joined cooling fluid is lower than a set temperature, the fluid will flow directly towards the third opening 10c of the valve 10, otherwise the fluid will flow, partially or totally, towards the radiator 4. In this latter element the cooling fluid is cooled and subsequently flows towards the pumps 3, 3 'in a manner proportional to their suction sides.

In vista di quanto detto prima, i vantaggi del sistema di raffreddamento 1 per un motore a combustione interna 2 di un veicolo secondo l’invenzione sono evidenti grazie al sistema di raffreddamento 1 secondo l’invenzione, il consumo di carburante del sistema diminuisce e allo stesso tempo, la cavitazione è ridotta nei componenti critici. In view of the above, the advantages of the cooling system 1 for an internal combustion engine 2 of a vehicle according to the invention are evident thanks to the cooling system 1 according to the invention, the fuel consumption of the system decreases and at the same time at the same time, cavitation is reduced in critical components.

Questo effetto principale è conseguito grazie all’uso di due rami paralleli separati, uno che passa almeno attraverso il gruppo motore 2 e il rimanente che passa almeno attraverso un modulo di funzionamento, come ad esempio un dispositivo di raffreddamento EGR 11. Le prestazioni del sistema di raffreddamento possono quindi essere adattate in modo ottimale ai bisogni dei componenti specifici per ridurre la potenza totale richiesta per pompare il mezzo refrigerante nel motore. Altri componenti possono essere isolati come rami paralleli in un modo simile se necessario, si veda la forma di realizzazione della figura 3, consentendo più flessibilità nell'alimentazione di flusso di mezzo refrigerante sufficiente a pressioni richieste a ciascun componente o sottosistema di motore. This main effect is achieved thanks to the use of two separate parallel branches, one that passes at least through the motor assembly 2 and the rest that passes at least through an operating module, such as an EGR 11 cooler. cooling systems can then be optimally tailored to the needs of specific components to reduce the total power required to pump the coolant into the engine. Other components may be isolated as parallel branches in a similar manner if necessary, see the embodiment of Figure 3, allowing more flexibility in supplying sufficient coolant flow at pressures required of each engine component or subsystem.

Lo stesso effetto può essere ottenuto, in alternativa a quanto illustrato nella figura 4 in combinazione alle summenzionate valvole 12, con l’uso di pompe 3, 3’ indipendenti in ciascuno dei rami paralleli del fluido di raffreddamento. The same effect can be obtained, as an alternative to what is shown in Figure 4 in combination with the aforementioned valves 12, with the use of independent pumps 3, 3 'in each of the parallel branches of the cooling fluid.

Sostituendo il dispositivo di raffreddamento ad olio 5 con un elemento separato è possibile ridurre ulteriormente il consumo di potenza della pompa 3. By replacing the oil cooler 5 with a separate element, the power consumption of pump 3 can be further reduced.

È evidente che si possono effettuare delle modifiche al sistema di raffreddamento descritto 1 per un motore a combustione interna 2 di un veicolo che non si estendano oltre l’ambito di protezione definito dalle rivendicazioni. It is clear that modifications can be made to the cooling system described 1 for an internal combustion engine 2 of a vehicle that do not extend beyond the scope of protection defined by the claims.

Ad esempio, è evidente che le forme di realizzazione descritte, ad esempio della figura 1 e della figura 4 o della figura 4 e della figura 3, possano essere combinate insieme per definire altre possibili combinazioni tutte collegate ad un’idea di base della presente invenzione. For example, it is evident that the embodiments described, for example of Figure 1 and Figure 4 or Figure 4 and Figure 3, can be combined together to define other possible combinations all related to a basic idea of the present invention .

In modulo di funzionamento in parallelo al gruppo motore 2 può ovviamente essere qualsiasi modo, non specificatamente a un dispositivo di raffreddamento EGR 11. Ulteriori componenti possono essere isolati come rami separati per un controllo di flusso indipendente attraverso una valvola separata o pompa separata. In parallel operation module the motor unit 2 can obviously be any way, not specifically to an EGR cooler 11. Further components can be isolated as separate branches for independent flow control through a separate valve or separate pump.

Inoltre, altri elementi, come ad esempio un intarder 14 o molti altri noti nella tecnica, potrebbero essere aggiunti, in serie o in parallelo al circuito di raffreddamento 1 come rivendicato di seguito e il radiatore 4 può essere sostituito da qualsiasi tipologia nota di scambiatore di calore. Furthermore, other elements, such as for example an intarder 14 or many others known in the art, could be added, in series or in parallel to the cooling circuit 1 as claimed below and the radiator 4 can be replaced by any known type of heat exchanger. heat.

Claims

CLAIMS 1. Cooling system (1) for cooling an internal combustion engine (2) for a vehicle, said cooling system (1) comprising at least one pump (3), a heat exchanger (4), a motor unit (2 ) and at least one operating module (11), said pump (3) comprising a first opening (3a) connected at fluid level to said heat exchanger (4), said motor unit (2) and said at least one operating module (11) being respectively connected each at fluid level to said heat exchanger (4), said pump (3) further comprising a second opening (3b) connected respectively at fluid level to said motor unit (2) and said at least one operating module (11), said motor assembly (3) and said at least one operating module (11) being positioned in parallel with respect to each other between said heat exchanger (4) and said pump (3) in which said system cooling (1) further comprises control means of flow (12) respectively interposed at the fluid level between said motor unit (2) and said color exchanger (4), said flow control means (12) being configured to reduce the flow that can pass between the above elements between predefined maximum and minimum values.

Cooling system according to claim 1, wherein said cooling system (1) further comprises flow control means (12) between said at least one operating module (11) and said heat exchanger (4).

Cooling system according to claim 2, further comprising an electronic control unit configured to control the regulation of the flow control means (12).

Cooling system according to claim 1, wherein said cooling system (1) further comprises a first pump (3) connected at fluid level to said motor assembly (2) and to said heat exchanger (4) and a second pump (3 ') connected at the fluid level to said operating module (11), said first and said second pumps (3, 3') being operable independently of each other.

5. Cooling system (1) for cooling an internal combustion engine (2) for a vehicle, said cooling system (1) comprising at least one pump (3), a heat exchanger (4), a motor unit (2 ) and at least one operating module (11), said pump (3) comprising a first opening (3a) connected at fluid level to said heat exchanger (4), said motor unit (2) and said at least one operating module (11) being respectively connected each at fluid level to said heat exchanger (4), said pump (3) further comprising a second opening (3b) connected respectively at fluid level to said motor unit (2) and said at least one operating module (11), said motor group (3) and said at least one operating module (11) being positioned in parallel with respect to each other between said heat exchanger (4) and said pump (3), in which said cooling system (1) further comprises a first pump (3) c connected at fluid level to said motor assembly (2) and to said heat exchanger (4) and a second pump (3 ') connected at fluid level to said operating module (11), said first and said second pump (3 , 3 ') being operable independently of each other.

6. Cooling system according to any one of the preceding claims, further comprising valve means (10) interposed at the fluid level between said heat exchanger (4), said pump (3), said motor unit (2) and said cooling module operation (11), said valve means (10) being configured to divide the flow, at least partially, coming from said motor unit (2) and from said operating module (11) between said heat exchanger (4) and said pump (3).

Cooling system according to claim 6, wherein said valve means (10) comprise a thermostatic valve, said division being carried out as a function of a predetermined temperature threshold.

8. Cooling system according to any one of the preceding claims, wherein said pump is an electric pump.

Cooling system according to any one of the preceding claims, wherein said at least one operating module (11) is an EGR cooler.

10. Cooling system according to any one of the preceding claims, wherein said motor unit (2) comprises an oil cooling device (5) and a motor (2), in series at the fluid level with respect to each other.

Cooling system according to claim 10, wherein said motor assembly (2) further comprises an intarder (14) selectively in series at fluid level with said oil cooler (5) and with said motor (2) through flow control means (15).