IT202100003551A1 - Motore quattro tempi ad accensione comandata con aspirazione e compressione separate da combustione e scarico - Google Patents

Description

DESCRIZIONE del Brevetto per Invenzione Industriale di:

Formano oggetto del presente trovato un motore quattro tempi a combustione interna ad accensione comandata ed un metodo di azionamento di un motore a quattro tempi.

? noto, nel settore tecnico dei motori a combustione interna, particolarmente per veicoli da strada quali autoveicoli o motoveicoli, il fatto che gli stessi comprendono uno o pi? cilindri definenti una rispettiva camera nella quale scorre alternativamente un rispettivo pistone tra un punto morto superiore (PMS), corrispondente ad un volume libero minimo della camera, ed un punto morto inferiore (PMI), corrispondente ad un volume libero massimo della camera del cilindro.

I pistoni sono collegati mediante rispettivi meccanismi a biella-manovella ad un albero motore comune che ruota azionato dal moto ciclico lineare dei pistoni, convertito in moto di rotazione dai meccanismi a biella-manovella.

? anche noto che per l?azionamento dei pistoni e quindi dell?albero motore ? possibile attuare un ciclo motore cosiddetto a quattro tempi o a ciclo otto che, in termini generali, prevede quattro fasi (da cui il nome di ?motore a quattro tempi?): + una fase di aspirazione, in corrispondenza della quale nella camera del cilindro (o di una pluralit? di cilindri) viene immesso un fluido di carica, aprendo una valvola di ammissione (o aspirazione) e portando il pistone dal punto morto superiore (PMS) al punto morto inferiore (PMI), creando in questo modo una depressione all?interno del cilindro che aspira il fluido di carica.

Nei motori ad iniezione diretta il fluido di carica ? solo comburente (tipicamente aria) mentre nei motori ad iniezione indiretta o a carburatori esso consiste di una miscela preformata di combustibile-comburente.

+ una fase di compressione in cui tutte le valvole (di ammissione e di scarico) sono chiuse, il pistone ritorna alla posizione di minimo volume della camera (PMS) e il fluido di carica viene compresso nel piccolo volume a disposizione;

+ una fase di combustione (o scoppio) e di espansione, in cui mezzi di innesco disposti nella camera del cilindro, tipicamente costituiti da almeno una candela controllata elettronicamente, scoccano una scintilla che innesca la combustione della miscela compressa (nel caso di iniezione diretta, il fluido di carica compresso viene addizionato con iniezione di carburante mediante iniettori disposti nella camera del cilindro). La combustione che ne segue produce calore e libera una massa di gas che si espandono (per l?aumento del volume e della pressione cui sono soggetti tutti i gas combusti) e spingono il pistone fino al punto morto inferiore di massimo volume della camera del cilindro.

Nei motori ad accensione comandata, la scintilla scocca in un istante desiderato, generalmente dopo la compressione e poco prima che sia raggiunto il PMS.

Questa fase ? la sola dove si produce lavoro utile (il pistone viene spinto verso il PMI dall'energia prodotta dalla combustione).

+ una fase di scarico in cui il pistone, sceso al PMI, risale verso il PMS ad esempio spinto dal movimento di altri pistoni e/o per effetto di masse volaniche, espellendo i gas combusti dalla camera del cilindro, attraverso l'apertura di una o pi? valvole di scarico. I gas combusti scaricati sono in particolare evacuati verso un collettore di scarico collegato ad un impianto di scarico. La camera del cilindro, scaricati i gas combusti, ? pronta per un nuovo ciclo.

Risulta pertanto come nel ciclo a quattro tempi, le quattro fasi del ciclo motore corrispondano generalmente a due rotazioni complete dell?albero motore.

Il comando di apertura/chiusura delle valvole di ammissione e scarico di ciascun cilindro ? comandato con opportuni mezzi di comando generalmente comprendenti alberi a camme disposti superiormente alla testata del motore, i quali coordinano e sincronizzano il moto di apertura/chiusura delle valvole dei cilindri per ottimizzare l?efficienza del motore, secondo diverse tecniche di azionamento (e.g. incrocio delle valvole, ritardo di aspirazione, anticipo di scarico, distribuzione a fasatura variabile, ecc.) di per s? note e qui non descritte in dettaglio.

Uno scopo del presente trovato ? quello di realizzare un motore a combustione ad accensione comandata con migliorata efficienza per quanto concerne in particolare il consumo di carburante e/o le emissioni di CO2.

Nell'ambito di tale problema si richiede inoltre che il motore sia di contenuti ingombri, di facile ed economica produzione ed assemblaggio e facilmente installabile anche su veicoli esistenti tramite normali mezzi standardizzati.

Tali risultati sono ottenuti grazie ad un motore termico ad accensione comandata secondo la rivendicazione 1 e ad un metodo di azionamento di un tale motore secondo la rivendicazione 17.

Maggiori dettagli potranno essere rilevati dalla seguente descrizione di esempi non limitativi di attuazione dell?oggetto del presente trovato effettuata con riferimento ai disegni allegati, in cui si mostra:

in figura 1: un?illustrazione schematica laterale di una bancata di un esempio di attuazione di un motore del presente trovato, con tre cilindri e pistoni disposti in linea;

in figura 2: una vista prospettica schematica della struttura interna di un motore del trovato con tre cilindri e pistoni disposti in linea;

in figura 3: un?illustrazione schematica di alcune fasi del ciclo motore di un motore a tre cilindri e pistoni della fig.1;

in figura 4: una vista prospettica schematica della struttura interna di un motore del trovato con sei cilindri e pistoni disposti in linea; e

in figura 5: una vista prospettica schematica della struttura interna di un motore del trovato con sei cilindri e pistoni disposti a V.

Come illustrato in figg.1-2 si assumono per comodit? di descrizione e senza significato limitativo una direzione longitudinale X-X di lunghezza, parallela all?asse dell?albero 1 motore, una direzione verticale Z-Z di altezza, ortogonale all?asse longitudinale X-X e nel caso di motore con cilindri disposti in linea, generalmente parallela agli assi dei cilindri stessi, e trasversale Y-Y di larghezza del motore, ortogonale alle direzione longitudinale X-X e verticale Z-Z. Si assumono inoltre una parte superiore o di testa, e una parte inferiore tra loro contrapposte nella direzione verticale Z-Z.

In fig.1 ? schematicamente illustrata la bancata 11 di un motore 100 del presente trovato, con tre cilindri 110, 120, 130 ad asse verticale disposti in linea nella direzione longitudinale X-X, ed un albero motore 1 longitudinale.

Il foro di ciascun cilindro definisce una rispettiva camera 111,121, 131 nella quale scorre alternativamente un rispettivo pistone 114,124,134, nei due sensi della direzione verticale Z-Z, tra un punto morto inferiore (PMI) corrispondente ad un massimo volume libero della camera cilindrica 111,121,131 ed un punto morto superiore (PMS), corrispondente ad un minimo volume libero della camera 111,121,131 cilindrica.

Ciascun pistone 114,124,134 ? inferiormente collegato, in particolare mediante un rispettivo meccanismo a biella e manovella 115,125,135, all?albero motore 1. In maggior dettaglio, la camera 111 di un primo cilindro 110, nell?esempio disposto in posizione centrale, ? atta a fungere da camera di aspirazione e compressione per l?esecuzione delle fasi di aspirazione e compressione del ciclo motore; a tal scopo il cilindro 110 comprende almeno un ingresso 111i per l?aspirazione di un fluido da comprimere, che connette la camera 111 ad un condotto 102 che nell?uso sar? a sua volta collegato ad esempio ad un air box o carburatore che fornisce il fluido da comprimere, in particolare aria o una miscela aria-carburante.

L?ingresso di aspirazione 111i pu? essere aperto e chiuso su azionamento di una rispettiva valvola 113i di aspirazione, ad esempio mobile nella direzione verticale tra una posizione di chiusura dell?ingresso ed una posizione, inserita nella camera 111, di apertura dell?ingresso 111i.

Vantaggiosamente, quando il pistone 114 del primo cilindro 110 muove tra il PMS e il PMI con la valvola 113i in posizione di apertura, il fluido da comprimere ? aspirato nella camera 111 attraverso l?ingresso 111i di aspirazione, grazie alla depressione creata nella camera 111 dall?azione del pistone. Quando il pistone 114 muove tra il PMI e il PMS con la valvola 113i di aspirazione in posizione di chiusura dell?ingresso 111i, il fluido all?interno della camera 111 del primo cilindro, precedentemente aspirato, viene invece compresso nel volume progressivamente ridotto della camera 111.

In altre parole, il primo cilindro 110 forma con il relativo pistone 114 un gruppo cilindro-pistone di aspirazione-compressione con una camera 111 di aspirazione e compressione in cui il pistone ? mobile alternativamente per eseguire le fasi di aspirazione e compressione del ciclo motore.

Come illustrato, nella forma di attuazione preferita di fig.1, il cilindro 110 di aspirazione-compressione comprende un?uscita 112o per l?emissione di fluido compresso dalla camera 111, collegata mediante un condotto 122 ad un ingresso 121i di ammissione del fluido compresso nella camera 121 del secondo cilindro 120. L?ingresso 121i di ammissione pu? essere aperto e chiuso mediante una relativa valvola 122i di apertura/chiusura, ad esempio mobile nella direzione verticale tra una posizione di chiusura dell?ingresso ed una posizione, inserita nella camera 121, di apertura dell?ingresso 121i.

La camera 121 cilindrica presenta inoltre un?uscita 121o di scarico per lo scarico dei gas combusti, che pu? essere aperta e chiusa mediante una relativa valvola 122o di apertura/chiusura. L?uscita 121o di scarico pu? essere collegata ad un collettore per i gas di scarico, in modo di per s? convenzionale.

Nella camera 121 sono inoltre previsti mezzi di innesco per l?accensione di una miscela per la combustione, ad esempio comprendenti una o pi? candele controllate elettronicamente, di per s? convenzionali e quindi non descritti n? illustrati in dettaglio. Secondo una forma di attuazione in variante, i mezzi di innesco di uno o pi? gruppi cilindro-pistone 120,130 di combustione possono essere disposti all'interno del rispettivo condotto 122,132 di collegamento all?associato cilindro di aspirazione-compressione.

Come risulter? pi? evidente nel seguito, aprendo l?ingresso 121i di ammissione a seguito della fase di compressione attuata dal primo gruppo cilindro-pistone 110,114, si alimenta alla camera 121 cilindrica il fluido compresso dal primo pistone 114 (per semplicit? di descrizione si assume che tale fluido sia una miscela compressa di aria e carburante). Con l?uscita 121o di scarico chiusa e il pistone 124 in risalita e prossimo al PMS, ? possibile innescare l?accensione della miscela compressa nella camera 121 del secondo cilindro 120, la cui combustione muove il pistone 124 verso il PMI generando il moto per l?albero motore1.

Vantaggiosamente, quando il pistone 124 muove invece tra il PMI e il PMS con la valvola 122i di ammissione in posizione di chiusura dell?ingresso 121i e la valvola 122o di scarico in posizione di apertura dello scarico 121o, il gas combusto all?interno della camera 121 del secondo cilindro viene espulso dal cilindro 120 verso il collettore di scarico.

In altre parole, il secondo cilindro 120 forma con il relativo pistone 124 un gruppo cilindro-pistone di combustione-espansione, con una camera di combustione 121 in cui avviene la detonazione e in cui il pistone 124 ? mobile alternativamente per eseguire le fasi di combustione-espansione e scarico del ciclo motore.

Il terzo cilindro 130 con pistone 134, disposto adiacente al primo cilindro 110 da parte opposta rispetto al secondo cilindro 120, presenta configurazione analoga a quella del secondo cilindro 120 e, nell?esempio illustrato, presenta camera 131 collegata mediante un condotto 132 ad una rispettiva uscita 113o per l?emissione di fluido compresso dalla camera 111 del primo cilindro 110, con valvola 131i di ammissione del fluido compresso nella camera 131 del cilindro 130. Il funzionamento di combustione-espansione e successivo scarico del terzo gruppo cilindro-pistone 130,134 pu? essere analogo a quello del secondo cilindro 120, e non viene ripetuto in dettaglio. Lo scarico dei gas combusti pu? essere attuato mediante una rispettiva uscita di scarico 131o collegata ad uno stesso o diverso collettore di scarico e aperta/chiusa da una rispettiva valvola di scarico 132o. L?azionamento dei pistoni del secondo e del terzo cilindro pu? essere sincronizzato o sfasato, a seconda della specifica configurazione di azionamento desiderata del progettista.

In figura 2 ? schematicamente illustrata la struttura interna della bancata 11 del motore di fig. 1, con il cilindro 110 di aspirazione collegato ad un sistema di alimentazione del fluido da comprimere, quale un airbox A1 e alberi a camme 21,22 di azionamento coordinato delle valvole di apertura/chiusura disposti superiormente alla testata della bancata 11.

Rispetto ai motori tradizionali a quattro tempi, la separazione della camera di scoppio e combustione da quella di aspirazione e compressione consente in particolare di ottenere un flusso di aria o miscela compressa pi? fredda nella camera del cilindro di aspirazione-compressione e di conseguenza una maggiore portata di ossigeno con relativa ottimizzazione del rapporto aria/carburante. Pertanto, il motore ? caratterizzato da minori emissioni di CO2 dovute alla migliore combustione della miscela ed aumento dell?autonomia di percorrenza del veicolo. Inoltre, iniettando nella camera di combustione la miscela o aria gi? compressa, questa aiuter? il pistone nella fase di discesa, oltre alla classica spinta dovuta alla combustione della stessa, ottenendo un aumento delle prestazioni.

Un ulteriore vantaggio del presente trovato ? la possibilit? di realizzare il cielo dei pistoni di aspirazione-compressione e combustione-scarico con un diverso disegno, rispettivamente ottimizzato per la compressione/aspirazione e per la combustione/scarico, grazie alla separazione delle fasi del ciclo motore in differenti gruppi cilindro-pistone. Risulta ad esempio preferibile realizzare il cielo del pistone di un gruppo di aspirazione-compressione con un profilo concavo in modo tale da ridurre lo sforzo necessario per la compressione.

In forme preferite di attuazione, Il pistone di un gruppo di combustioneespansione pu? vantaggiosamente adottare un profilo convesso; ci? ? particolarmente vantaggioso in quanto permette di mantenere la miscela il pi? vicino possibile al punto di innesco, evitando che si disperda ai bordi della camera di combustione.

Con la configurazione precedentemente descritta e con riferimento alla fig.3, un esempio di metodo di azionamento di un motore termico 100 con ciclo a quattro tempi secondo il presente trovato, per semplicit? di descrizione attuato con fluido compresso costituito da una miscela aria-carburante e azionando in fase il secondo 124 pistone ed il terzo 134 pistone con fasi di combustione-espansione sincronizzate, comprende fasi di:

- ASPIRAZIONE: con la valvola 113i di aspirazione aperta, il pistone 114 del primo cilindro 110 scorre verso l?albero 1 motore dal punto morto superiore al punto morto inferiore (fig. 3a), creando una depressione nella camera 111 di aspirazione-compressione nella quale viene quindi aspirata una miscela alimentata dall?airbox A1 (non illustrato in fig.3). Come illustrato, in questa fase le uscite 112o, 113o per l?emissione di fluido compresso sono chiuse dalle relative valvole di apertura/chiusura;

- FINE ASPIRAZIONE, INIZIO COMPRESSIONE: giunto al punto morto inferiore (fig. 3b), il pistone 114 del primo cilindro 110 inverte la propria corsa e, con la valvola 113i di aspirazione ora chiusa, risale verso il PMS comprimendo la miscela precedentemente aspirata nella camera 111;

- COMPRESSIONE: durante la risalita del pistone 114 del primo cilindro 110 (fig.

3c) viene aperta l?uscita 112o (ed opzionalmente 113o) che permette l?ingresso della miscela in compressione nel condotto 122 di collegamento al secondo cilindro 120. Nell?esempio preferito descritto, lo stesso avviene per l?uscita 113o che permette l?ingresso della miscela nel condotto 132 di collegamento al terzo cilindro 130.

Come illustrato, le valvole di apertura/chiusura degli ingressi 121i, 131i di ammissione che collegano i condotti 122,132 alla rispettiva seconda o terza camera 121,131 rimangono chiuse in questa fase e i pistoni 124,134 del secondo e terzo cilindro 120,130 possono essere in discesa verso il PMI, in particolare in una fase di combustione-espansione descritta nel seguito.

- FINE COMPRESSIONE: quando il pistone 114 del primo cilindro giunge al punto morto superiore (fig.3d) le uscite 112o,113o di ammissione nei condotti 122,132 di collegamento vengono chiuse, e la miscela compressa rimane chiusa dentro il condotto 122 e/o il condotto 132 per un predeterminato periodo di tempo. I pistoni 124 e 134 sono nel frattempo giunti al punto morto inferiore e iniziano la corsa di risalita verso il PMS; se sono presenti gas combusti nella seconda camera 121 e/o terza camera 131, la rispettiva valvola di scarico 121o,131o pu? essere aperta permettendo lo scarico degli stessi durante la risalita del pistone. La valvola di aspirazione 113i pu? essere aperta per iniziare una nuova fase di aspirazione dall?airbox A1;

- COMBUSTIONE-ESPANSIONE: durante la risalita del pistone 124 del secondo cilindro 120 di combustione-scarico, quando il pistone ? prossimo al punto morto superiore e con le uscite di scarico chiuse dopo l?eventuale espulsione dei gas combusti, si apre (fig.3e) l?ingresso 121i di ammissione che collega la seconda camera 121 al condotto 122 aprendo la rispettiva valvola 122i, alimentando la miscela compressa dal condotto 122 di collegamento nella camera 121 del secondo cilindro 120, e si comanda l?innesco della combustione mediante la candela disposta nel secondo cilindro 120 (o nel relativo condotto di collegamento 122), determinando un effetto "lanciafiamme" con espansione della miscela in combustione. Nell?esempio preferito di metodo di attuazione qui descritto, lo stesso avviene per l?ingresso 131i di ammissione che collega il condotto 132 alla camera 131 di combustione del terzo cilindro che viene innescata mediante i relativi mezzi di accensione.

L?ingresso 121i di ammissione che collega una camera 121 di combustioneespansione al relativo condotto 122 di collegamento pu? essere chiuso mediante la rispettiva valvola 122i a seguito della completa o parziale (a seconda dei criteri di progettazione) fuoriuscita della miscela compressa dal condotto 122.

- l?espansione della miscela in combustione determina lo spostamento del pistone 124 e del pistone 134 nella rispettiva camera 121,131 verso il PMI (fig. 3f) generando il moto per l?albero motore 1, con gli ingressi 121i,131i di collegamento al rispettivo condotto 122,132 che sono chiusi;

- contemporaneamente, il pistone 114 del primo cilindro 110 risale dal PMI al PMS comprimendo una nuova carica di miscela, in modo corrispondente a quanto descritto in precedenza;

- SCARICO: i gas combusti nella camera 121 e/o nella camera 131 possono essere scaricati durante la corsa di ritorno del rispettivo pistone 124,134 verso il PMS con uscite di scarico 121o, 131o aperte come precedentemente descritto in riferimento alla fig. 3d, con le valvole di apertura/chiusura degli ingressi per il fluido compresso in posizione di chiusura; quando il pistone sar? prossimo al punto morto superiore, la miscela compressa nel frattempo chiusa nei condotti 122,132 sar? nuovamente alimentata alla rispettiva camera 121,131 di combustione per un nuovo scoppio.

Risulta pertanto come il motore termico a quattro tempi e il relativo metodo di azionamento secondo il trovato permettano di migliorare il consumo di carburante, ridurre le missioni di CO2 ed aumentare le prestazioni rispetto ad un motore tradizionale a quattro tempi, grazie alla separazione delle fasi di compressione dell?aria o miscela aria/benzina e di scoppio, combustione, espansione e scarico in differenti gruppi cilindro-pistone collegati tramite un albero motore in comune. Uno o pi? condotti di collegamento permettono di alimentare il fluido compresso dal cilindro di aspirazione-compressione a uno o pi? cilindri di combustione-scarico. In particolare, col motore del trovato ? possibile ottenere un flusso di aria pi? fredda nella camera del pistone di aspirazione-compressione e di conseguenza una maggiore portata di ossigeno con relativa ottimizzazione del rapporto aria/benzina, con conseguenti minori emissioni di CO2 dovuti alla migliore combustione della miscela ed aumento dell?autonomia della percorrenza del veicolo.

Inoltre, iniettando nella camera del pistone di combustione-espansione la miscela gi? compressa, questa aiuter? il pistone nella fase di discesa oltre alla classica spinta dovuta alla combustione della stessa, provocando un aumento delle prestazioni.

Risulta evidente che il motore del trovato pu? presentare un numero diverso di cilindri rispetto all?esempio di figg. 1-3, in particolare sono sufficienti due gruppi cilindro-pistone (uno di aspirazione-compressione ed uno di combustionescarico) opportunamente collegati. Sono altres? possibili configurazioni a pi? cilindri ad esempio 4 o 6, con disposizione in linea o a V.

Il motore pu? funzionare sia tramite iniezione indiretta (ad esempio ponendo l'iniettore nella camera del cilindro di aspirazione/compressione), sia tramite iniezione diretta (ad esempio posizionando l'iniettore nel gruppo cilindro-pistone di combustione e scarico).

A causa della compressione in sede diversa da quella della detonazione, il motore del presente trovato ? di tipo ad accensione comandata, e non pu? essere applicato in sistemi diesel.

Il tecnico esperto, sulla base degli insegnamenti della presente domanda e delle sue conoscenze di base, potr? agevolmente progettare un idoneo dimensionamento dei condotti di collegamento adattato per lo specifico disegno del motore, tenendo in considerazione vari fattori quali, ad esempio, la cilindrata, il rapporto di compressione, la distanza dei cilindri, la presenza o meno di sistemi di sovralimentazione, ecc.

Una configurazione particolarmente vantaggiosa prevede di dimensionare e configurare il gruppo di aspirazione-compressione in modo da comprimere l'aria o miscela all'interno della camera di aspirazione-compressione ad una pressione diversa rispetto ad una pressione predefinita per un rapporto di compressione desiderato per la combustione nella camera di combustione-espansione.

In particolare, ? possibile comprimere l?aria o la miscela aria-carburante all'interno del cilindro dedicato all'aspirazione-compressione ad una pressione maggiore di quella predefinita per il rapporto di compressione stabilito per i cilindri dedicati alla combustione-espansione. Con tale configurazione l?aria o miscela compressa, occupando meno volume, brucer? pi? velocemente rispettando comunque il rapporto di compressione designato, grazie al volume disponibile maggiore, una volta completamente all'interno della camera di combustione. Vantaggiosamente, si ottiene in questo modo una notevole riduzione del fenomeno di anticipo e di conseguenza un ulteriore aumento dell'efficienza/prestazione del motore.

Tale configurazione pu? ad esempio essere ottenuta dimensionando e configurando il gruppo di aspirazione-compressione in modo che il volume minimo della camera di aspirazione-compressione sia minore rispetto al volume minimo della camera di combustione-espansione di un gruppo di combustione e scarico ad esso associato.

Secondo una forma di attuazione preferita, le valvole di apertura/chiusura dell?ingresso di ammissione nella camera di combustione-espansione sono configurate in modo da indirizzare l?aria o miscela in uscita dal condotto di collegamento verso i mezzi di innesco, ad esempio la candela, disposti nella camera di combustione-espansione fornendo in questo modo una combustione pi? efficace, riducendo ulteriormente il fenomeno di anticipo e di conseguenza migliorando le prestazioni del motore. Risulta alla portata di un tecnico esperto configurare la valvola con una geometria tale da determinare una direzione preferenziale di uscita del flusso, rivolta verso un punto designato di innesco nella camera di combustione.

In fig. 4 ? illustrata schematicamente la struttura interna della bancata di un motore del trovato a sei cilindri in linea, che riproducono nella sostanza la struttura del motore di fig.2 ma duplicata in linea, con due cilindri 210,240 di aspirazionecompressione che alimentano ciascuno fluido compresso ad una rispettiva coppia di cilindri 220,230;250,260 di combustione e scarico, disposti adiacenti e su lati opposti al rispettivo cilindro 215,245. Risulta alla portata del tecnico adattare le sequenze di azionamento e/o ulteriori accorgimenti comunemente note per motori a cilindri multipli in linea ad un motore del trovato con cilindri in linea.

In figura 5, ? illustrato un esempio di forma di attuazione in variante del motore del presente trovato, configurato a V, con una prima bancata 11a comprendente tre gruppi cilindro-pistone ed una seconda bancata 11b comprendente tre gruppicilindro-pistone, le due bancate essendo disposte a V, con un angolo ? di apertura della V tra esse e il vertice della V in corrispondenza dell?albero motore comune.

Come rilevabile, in maniera analoga a quanto descritto per il motore di fig. 1, ciascuna bancata 11a,11b comprende almeno un primo cilindro, nell?esempio disposto in posizione centrale, la cui camera ? atta a fungere da camera di aspirazione e compressione per l?esecuzione delle fasi di aspirazione e compressione del ciclo motore, e presenta pertanto un ingresso per l?aspirazione del fluido da comprimere connesso mediante un condotto 302,302a ad una fonte A1 di alimentazione del fluido, nell?esempio un air box comune per le due bancate 11a,11b.

La camera di ciascun cilindro di aspirazione-compressione ? connessa in uscita ad un rispettivo condotto 322 per l?emissione di fluido compresso verso ciascuno dei due cilindri di combustione-scarico, disposti adiacenti al cilindro di aspirazione compressione lungo la stessa bancata 11a,11b. In fig.5 sono schematicamente illustrati i rispettivi alberi a camme 21a,21b, 22a,22b per il comando dell?apertura e chiusura coordinata delle valvole di apertura/chiusura dei vari ingressi e uscite dei gruppi cilindro-pistone, il cui funzionamento generale pu? essere analogo a quello descritto per le precedenti forme di attuazione e non viene qui ripetuto in dettaglio.

Risulta inoltre alla portata del tecnico adattare le sequenze di azionamento e/o ulteriori accorgimenti comunemente noti per motori a cilindri multipli con disposizione a V ad un motore del trovato del tipo illustrato in fig.5.

Bench? descritta nel contesto di alcune forme di realizzazione e di alcuni esempi preferiti di attuazione dell'invenzione si intende che l?ambito di protezione del presente brevetto sia determinato solo dalle rivendicazioni che seguono.

Claims (17)

RIVENDICAZIONI

1) Motore quattro tempi a combustione interna con accensione comandata, comprendente:

un albero (1);

un primo gruppo di aspirazione-compressione (110;210), con un cilindro che definisce una camera (111) di aspirazione e compressione ed un pistone (114) mobile alternativamente nella camera (111) di aspirazione e compressione per eseguire una fase di aspirazione e una fase di compressione del ciclo motore, comprendente inoltre un ingresso per l?aspirazione di un fluido da comprimere, ed almeno un?uscita per l?emissione di fluido compresso dalla camera (111) di aspirazione e compressione;

un primo gruppo (120;220) di combustione-espansione associato al primo gruppo (110;210) di aspirazione-compressione, con un cilindro che definisce una camera (121) di combustione in cui un pistone (124) ? mobile alternativamente per eseguire una fase di combustione-espansione ed una fase di scarico del ciclo motore, comprendente inoltre un ingresso per un fluido compresso nella camera (121) di combustione e un?uscita per lo scarico di un gas esausto di scarico da detta camera di combustione;

in cui l?ingresso per il fluido compresso della camera di combustione del primo gruppo (120;220) di combustione-espansione ? collegato ad una rispettiva uscita per il fluido compresso dalla camera (111) di aspirazione e compressione del primo gruppo (110;210) di aspirazione-compressione, mediante rispettivi mezzi (122) di collegamento;

in cui il pistone (114) del gruppo di aspirazione e compressione e il pistone (124) del gruppo di combustione-espansione sono connessi all?albero (1); e

comprendente inoltre valvole di apertura/chiusura disposte e configurate per controllare l?apertura/chiusura coordinata di detti almeno un ingresso per l?aspirazione di un fluido da comprimere, almeno un?uscita per il fluido compresso del primo gruppo di aspirazione-compressione, e almeno un ingresso per il fluido compresso del primo gruppo di combustione-espansione.

2) Motore secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre un secondo gruppo (130;230) di combustione-espansione associato al primo gruppo (110;210) di aspirazione-compressione, con un cilindro che definisce una camera (131) di combustione in cui un pistone (134) ? mobile alternativamente per eseguire una fase di combustione-espansione ed una fase di scarico del ciclo motore, comprendente inoltre un ingresso per un fluido compresso nella camera di combustione e un?uscita per lo scarico di un gas esausto di scarico da detta camera di combustione;

in cui l?ingresso per il fluido compresso della camera di combustione del secondo gruppo di combustione-espansione ? collegato ad una rispettiva seconda uscita per il fluido compresso dalla camera di aspirazione e compressione del primo gruppo di aspirazione-compressione, mediante rispettivi mezzi (132) di collegamento;

in cui il pistone (134) del secondo gruppo di combustione-espansione ? connesso all?albero (1); e

comprendente inoltre valvole di apertura/chiusura disposte e configurate per controllare l?apertura/chiusura coordinata dell?almeno un ingresso per il fluido compresso del secondo gruppo di combustione-espansione.

3) Motore secondo una delle rivendicazioni precedenti in cui il primo gruppo di aspirazione e compressione e l?uno o pi? gruppi di combustione-espansione ad esso collegati mediante detti mezzi di collegamento sono disposti in linea lungo una stessa bancata (11) del motore, il cilindro di aspirazione e compressione essendo preferibilmente interposto nella direzione di allineamento tra il cilindro del primo gruppo di combustione-espansione e il cilindro del secondo gruppo di combustione-espansione.

4) Motore secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre almeno un secondo gruppo di aspirazione-compressione (240) associato ad uno o due rispettivi gruppi di combustione-espansione (250,260), disposti in linea lungo una stessa bancata del motore e connessi all?albero; in cui, preferibilmente, il primo gruppo di aspirazione-compressione e gli associati gruppi di combustione-espansione sono disposti in linea con il secondo gruppo di aspirazione-compressione e gli associati gruppi di combustione-espansione lungo una stessa bancata del motore, oppure

il primo gruppo di aspirazione-compressione e gli associati gruppi di combustione-espansione sono disposti in linea lungo una prima bancata (11a), ed il secondo gruppo di aspirazione-compressione e gli associati gruppi di combustione-espansione sono disposti in linea lungo una seconda bancata (11b), le due bancate essendo disposte a V, con un angolo (?) di apertura della V tra le due bancate.

5) Motore secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui i mezzi di collegamento comprendono, per ciascun gruppo di combustione-espansione, almeno un rispettivo condotto (122;322) che collega una rispettiva uscita (112o) per l?emissione di fluido compresso dalla camera (111) di aspirazionecompressione ad un rispettivo ingresso (121i) di ammissione del fluido compresso nella camera (121;131) di combustione-espansione di un associato gruppo di combustione-espansione.

6) Motore secondo una delle rivendicazioni precedenti, configurato in modo che, in una fase di aspirazione, il pistone (114) di almeno un gruppo di aspirazione-compressione (110) muove nella camera di aspirazione e compressione (110) tra un punto morto superiore -PMS- ed un punto morto inferiore -PMI, con una valvola (113i) di apertura/chiusura dell?ingresso (111i) di aspirazione in posizione di apertura, ed in cui, in una fase di compressione, il pistone (114) dell?almeno un gruppo di aspirazione-compressione muove nella camera di aspirazione e compressione (110) tra il punto morto inferiore ed il punto morto superiore con la valvola (113i) di apertura/chiusura dell?ingresso (111i) di aspirazione in posizione di chiusura dell?ingresso, per cui il fluido all?interno della camera (111), precedentemente aspirato, viene compresso nel volume progressivamente ridotto della camera (111) di aspirazione e compressione.

7) Motore secondo la rivendicazione precedente, configurato in modo che nella fase di compressione, durante la risalita del pistone (114) dal PMI al PMS, una o pi? valvole di apertura/chiusura di rispettive una o pi? uscite (112o;113o) per il fluido compresso dell?almeno un gruppo di aspirazione-compressione sono azionate da una posizione di chiusura della rispettiva uscita ad una posizione di apertura della rispettiva uscita, permettendo l?ingresso della miscela in compressione nei mezzi di collegamento all?uno o pi? ingressi per il fluido compresso della camera di combustione degli associati uno o pi? gruppi di combustione-espansione, in particolare in un rispettivo condotto (122) di collegamento a ciascuno degli associati ingressi (121i, 131i) per il fluido compresso.

8) Motore secondo una delle rivendicazioni precedenti, configurato in modo che durante il moto tra PMI e PMS del pistone (114) di un gruppo di aspirazionecompressione nella fase di compressione, il pistone (124;134) dell?uno o pi? gruppi di combustione-espansione associato al gruppo di aspirazionecompressione muove tra un PMS ed un PMI, in particolare in una fase di combustione-espansione.

9) Motore secondo una delle rivendicazioni precedenti, configurato in modo che, quando il pistone (114) di un gruppo di aspirazione-compressione giunge al punto morto superiore nella fase di compressione, l?una o pi? uscite (112o,113o) per il fluido compresso vengono chiuse dalle rispettive valvole di apertura/chiusura, chiudendo il fluido compresso all?interno del rispettivo condotto (122;132) di collegamento.

10) Motore secondo una delle rivendicazioni precedenti, configurato in modo che l?ingresso (121i) per il fluido compresso di uno o pi? gruppi di combustioneespansione venga aperto mediante una rispettiva valvola (122i) di apertura/chiusura durante la risalita del pistone (124) del gruppo di combustioneespansione da un PMI a un PMS, quando il pistone ? prossimo al punto morto superiore e con l?almeno una uscita di scarico chiusa, per determinare l?alimentazione del fluido compresso alla camera di combustione-espansione (121); in cui il motore ? configurato per comandare l?innesco della combustione di detto fluido compresso a seguito di detta apertura dell?ingresso per il fluido compresso, per attuare una fase di combustione-espansione del ciclo motore che determina lo spostamento del pistone (124) nella rispettiva camera (121,131) verso il PMI.

11) Motore secondo una delle rivendicazioni precedenti, configurato in modo che, in una fase di scarico, il pistone (124;134) di uno o pi? gruppi di combustioneespansione muove tra un PMI ed un PMS con l?almeno una rispettiva uscita di scarico aperta mediante la relativa valvola di apertura/chiusura e il rispettivo ingresso per il fluido compresso chiuso dalla relativa valvola di apertura/chiusura; In cui, preferibilmente, durante detta fase di scarico, la valvola di aspirazione (113i) del gruppo di aspirazione-compressione associato al gruppo di combustione-espansione ? aperta e il pistone (114) del gruppo di aspirazionecompressione muove tra il PMS ed il PMI per attuare una fase di aspirazione.

12) Motore secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre, per ciascun gruppo (120,130;220,230,250,260) di combustioneespansione, mezzi di innesco per l?accensione comandata del fluido compresso, disposti nella camera di accensione-espansione del gruppo di combustioneespansione o in un condotto (122,132) di collegamento dei mezzi di collegamento all?associato gruppo di aspirazione e compressione.

13) Motore secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui l?ingresso (111i) per l?aspirazione di un fluido da comprimere di ciascun gruppo di aspirazione-compressione (110), ? connesso mediante un condotto (102) ad un sistema (A1) di alimentazione del fluido da comprimere, in particolare ad un air box o carburatore.

14) Motore secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il pistone di uno o pi? gruppi di aspirazione-compressione presenta un cielo con un primo disegno ed il pistone di uno o pi? gruppi di combustione-espansione presenta un cielo con un secondo disegno, diverso dal primo disegno, in cui preferibilmente il primo disegno presenta un profilo concavo e il secondo disegno presenta un profilo convesso.

15) Motore secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui uno o pi? gruppi di aspirazione-compressione ?/sono configurato con un volume minimo della camera di aspirazione-compressione dimensionato per comprimere il fluido ad una pressione maggiore di una pressione predefinita per un rapporto di compressione desiderato per l?uno o pi? gruppi di combustione-espansione ad esso associati.

16) Metodo di azionamento di un motore secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente fasi di:

- muovere il pistone (114) di uno o pi? gruppi di aspirazionecompressione (110) tra un punto morto superiore ed un punto morto inferiore nella camera di aspirazione e compressione, con il rispettivo ingresso di aspirazione aperto mediante la rispettiva valvola (113i) di apertura/chiusura, creando una depressione nella camera (111) all?interno della quale viene aspirato un fluido da comprimere attraverso l?ingresso per il fluido a comprimere, in questa fase le uscite (112o, 113o) per l?emissione di fluido compresso del gruppo di aspirazionecompressione sono chiuse dalle relative valvole di apertura/chiusura;

- muovere il pistone (114) dei detti uno o pi? gruppi di aspirazionecompressione (110) in risalita tra il punto morto inferiore ed il punto morto superiore, con la valvola (113i) di aspirazione chiusa, comprimendo il fluido precedentemente aspirato nella camera (111);

in cui, durante la risalita del pistone (114) del gruppo di aspirazionecompressione viene aperta almeno un?uscita (112o) per il fluido compresso, che permette l?ingresso del fluido in compressione nei rispettivi mezzi (122) di collegamento ad almeno un gruppo di combustione-espansione, con l?uno o pi? relativi ingressi (121i, 131i) di ammissione per il fluido compresso dell?almeno un gruppo di combustione-espansione chiusi dalle relative valvole di apertura/chiusura;

- chiudere l?una o pi? uscite (112o,113o) per il fluido compresso dell?uno o pi? gruppi di aspirazione-compressione, quando il pistone (114) giunge al punto morto superiore;

- aprire l?ingresso (121i) per il fluido compresso dell?almeno un gruppo di combustione-espansione, alimentando il fluido compresso nella rispettiva camera (121) di combustione durante la risalita del pistone (124) del gruppo di combustione-espansione (120), quando il pistone ? prossimo al punto morto superiore e con l?uscita di scarico chiusa;

- comandare l?innesco della combustione del fluido compresso nell?uno o pi? gruppi di combustione-espansione, determinando l?espansione del fluido e lo spostamento del relativo pistone (124;134) nella rispettiva camera (121,131) di combustione-espansione verso il PMI, generando il moto per l?albero (1).

17) Metodo secondo la rivendicazione precedente, comprende inoltre una fase di scarico dei gas combusti dalla camera (121;131) dell?uno o pi? gruppi di combustione-espansione, durante una corsa di ritorno del rispettivo pistone (124,134) verso il PMS con uscite di scarico (121o, 131o) aperte.