IT202100010259A1

IT202100010259A1 - Sistema cuscinetti e motore a combustione interna comprendente lo stesso

Info

Publication number: IT202100010259A1
Application number: IT102021000010259A
Authority: IT
Inventors: Wolfgang Gstrein
Original assignee: Fpt Motorenforschung Ag
Priority date: 2021-04-22
Filing date: 2021-04-22
Publication date: 2022-10-22
Also published as: EP4080073A1

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

?SISTEMA CUSCINETTI E MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA COMPRENDENTE LO STESSO?

Campo dell?invenzione

La presente invenzione ? relativa ai cuscinetti di un motore a combustione interna ed altri dispositive direttamente o indirettamente collegati con il motore a combustione interna.

Descrizione dell?arte nota

Il circuito dell'olio motore ha due diversi compiti per raffreddare alcuni componenti, per lubrificare altri componenti e per lubrificare e raffreddare altri componenti.

I pistoni del motore appartengono alla prima delle suddette categorie, essendo componenti che, come tali, richiedono solo raffreddamento. Invece tutti i collegamenti del pistone: lo spinotto, l'alesaggio dello spinotto, l'estremit? di biella, ecc. Necessitano di lubrificazione pi? che di raffreddamento.

I cuscinetti sono ampiamente adottati nei motori a combustione interna per ridurre gli attriti e aumentare la durata delle parti rotanti dei motori.

I cuscinetti pi? sollecitati sono quelli riguardanti l'albero motore.

Di solito, il gioco di un cuscinetto a strisciamento lubrificato ? 1/1000 del diametro. Di seguito tale dimensionamento del gioco viene appellato come ?tradizionale?.

Pertanto, la portata dell'olio viene calcolata in modo da garantire una pressione sufficiente a raggiungere tutti i sottosistemi del motore.

Ad esempio, l'azionamento variabile della valvola richiede la pressione dell'olio per attivare il freno motore o qualsiasi altra commutazione tra due diverse condizioni operative.

Pertanto, l'energia spesa per pressurizzare l'olio ha un impatto sui consumi e sulle emissioni complessive del veicolo.

Pertanto, vengono adottati diversi schemi per ridurre il consumo di energia.

Sommario dell?invenzione

Lo scopo principale della presente invenzione ? quello di fornire una strategia per ridurre il consumo di energia senza ridurre l?affidabilit? economica del motore.

Il principio principale dell'invenzione ? un certo aumento del gioco di almeno un cuscinetto a strisciamento del motore.

L'aumento del gioco ? stato gi? considerato in passato dalla richiedente, tuttavia, questa soluzione ? stata scartata, infatti, secondo simulazioni al computer, ? stato dimostrato che l'aumento del gioco aumenterebbe il flusso dell'olio per garantire la pressurizzazione ottimale di tutti i sottosistemi del motore.

In altre parole, ? stato dimostrato che il guadagno in termini di riduzione degli attriti ? compensato dal lavoro di pompaggio svolto dalla pompa olio.

La presente invenzione, invece, propone un aumento del gioco dei cuscinetti a strisciamento in combinazione allo strozzamento del foro dell'olio del corrispondente cuscinetto a strisciamento.

In altre parole, la portata dell'olio viene mantenuta inalterata rispetto al gioco tradizionale, mentre il gioco viene aumentato.

Pi? in dettaglio, secondo la presente invenzione, il gioco ? aumentato tra il 40% e il 70% rispetto a quello tradizionale.

Secondo una realizzazione preferita dell'invenzione, non tutti i cuscinetti dell'albero a gomiti sono soggetti alla presente strategia.

Alcuni dei cuscinetti dell'albero motore, chiamati anche "cuscinetti principali", sono disposti a un'estremit? di un passaggio di alimentazione dell'olio che raggiunge almeno un perno di manovella. Pertanto, detti cuscinetti definiscono un giunto idraulico intermedio verso il perno di manovella.

Secondo la presente invenzione, quei cuscinetti a strisciamento definenti un giunto idraulico intermedio hanno un gioco invariato per consentire la corretta lubrificazione del perno di manovella, mentre gli altri rimanenti cuscinetti di banco hanno un gioco maggiorato secondo la presente invenzione.

La presente invenzione trova applicazione anche in altri sottosistemi del motore, come cuscinetti dell'albero a camme, cuscinetti del turbocompressore, cuscinetti della pompa di iniezione del carburante e in qualsiasi cuscinetto a strisciamento lubrificato dalla galleria principale del sistema di lubrificazione del motore.

Nei veicoli pesanti, i freni e/o le sospensioni sono alimentati con aria compressa e il compressore d'aria ? lubrificato tramite la galleria olio principale del motore. Anche in quel caso i cuscinetti possono essere modificati secondo la presente invenzione.

Questi ed altri scopi vengono raggiunti mediante le rivendicazioni allegate, che descrivono forme di realizzazione preferite dell'invenzione, formanti parte integrante della presente descrizione.

Breve descrizione delle figure

L'invenzione risulter? pienamente chiara dalla seguente descrizione dettagliata, fornita a mero esempio esemplificativo e non limitativo, da leggere con riferimento alle figure di disegno allegate, in cui:

- la Fig. 1 mostra un albero a gomiti della tecnica nota con passaggi dell'olio che collegano il cuscinetto principale ai cuscinetti del perno di manovella;

- la figura 2 mostra un'altra figura di albero a gomiti della tecnica nota simile alla figura 1;

- la Fig. 3 mostra un albero a camme della tecnica nota; - la Fig. 4 mostra un turbocompressore della tecnica nota; - La figura 5 descrive la presente invenzione che si adatta a una qualsiasi delle applicazioni descritte nelle figure precedenti.

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

Secondo la presente invenzione, il termine "secondo elemento" non implica la presenza di un "primo elemento", primo, secondo, ecc. Sono usati solo per migliorare la chiarezza della descrizione e non devono essere interpretati in modo limitativo modo.

Descrizione di dettaglio di varianti preferite

Secondo la figura 5, la presente invenzione include

1) aumentare il gioco CLS tra un albero rotante CK, CM, RS e un cuscinetto corrispondente CKB, CSB, TCB e

2) strozzamento del passaggio 1 dell'olio predisposto per lubrificare le superfici di contatto tra albero rotante e cuscinetto, cosicch? il flusso dell'olio rimane invariato in conseguenza dell'aumento del gioco suddetto.

Ne risulta quindi un accoppiamento cuscinetto/albero rotante aumentato di circa il 40 - 70% rispetto al gioco nominale a parit? di consumo di olio.

L'aumento del gioco comporta una riduzione degli attriti, mentre la strozzatura del passaggio dell'olio mantiene inalterato il carico della pompa olio che pressurizza il circuito di lubrificazione.

La figura 5 indica, ad esempio, l'albero ruota in senso antiorario.

Il passaggio dell'olio ? preferibilmente disposto in modo tale che l'olio entri nel gioco tale da essere immediatamente trascinato nel settore angolare dove c'? il contatto maggiore tra le superfici di scorrimento.

La presente invenzione trova ottima attuazione nel campo dei motori a combustione interna e nel campo dei compressori d'aria.

In particolare, la presente soluzione pu? essere implementata per lubrificare un albero motore CK e/o un albero a camme CM.

Un'altra implementazione preferita ? nel campo dei turbocompressori TC.

Va considerato che, nel campo dei turbocompressori, possono essere fornite ulteriori considerazioni.

Quando i cuscinetti di un turbocompressore si guastano, l'olio lubrificante, normalmente fornito dalla galleria principale del motore a combustione interna, viene pompato verso l'aspirazione del motore a combustione interna con il risultato che ? del tutto impossibile spegnere il motore, se quest'ultimo ? uno a ad accensione per compressione.

La strozzatura del passaggio dell'olio ? tale che il flusso dell'olio rimane invariato indipendentemente dal gioco cuscinetto/albero. Pertanto, il flusso dell'olio, anche in caso di avaria dei cuscinetti, essendo limitato, non ? sufficiente per mantenere il motore a combustione interna. Pertanto, la presente invenzione, oltre alla generale riduzione degli attriti, nel campo dei turbocompressori, raggiunge un ulteriore risultato.

Per quanto riguarda l'albero a gomiti di un motore a combustione o di un compressore, ? preferibilmente implementata una configurazione in cui i cuscinetti che funzionano come giunto idraulico per fornire olio ad un ulteriore cuscinetto sono lasciati inalterati in termini di gioco per assicurare la pressione sufficiente dell'olio che deve raggiungere un ulteriore cuscinetto, ad esempio il cuscinetto del perno di manovella (CRANKPIN BEARING), mentre i cuscinetti che sono "solo" cuscinetti possono essere modificati secondo la presente invenzione. Preferibilmente anche il passaggio dell'olio ? lasciato senza strozzature. Pertanto, la strozzatura ? associata solo all'aumento del gioco.

Pertanto, secondo la presente invenzione, un albero a gomiti pu? essere supportato da cuscinetti a gioco nominale deputati ad alimentare cuscinetti per perno di manovella e cuscinetti a gioco maggiorato.

Secondo la presente invenzione, la strozzatura realizzata nel passaggio dell'olio definisce una strozzatura fissa e pu? essere realizzata tramite passaggi calibrati o tramite l'inserimento di una valvola calibrata in un passaggio dell'olio pi? grande, prima dell'installazione del cuscinetto.

Gli esperimenti rivelano una riduzione del VECTO (calcolo del consumo di energia del veicolo) compresa tra lo 0,25 e lo 0,35% che impatta sulla riduzione del consumo di carburante e sulle emissioni di inquinanti.

Sono fornite forme di realizzazione esemplificative in modo che questa divulgazione sia completa e trasmetta completamente l'ambito a coloro che sono esperti nel settore.

Molti cambiamenti, modifiche, variazioni e altri usi e applicazioni della presente invenzione risulteranno evidenti agli esperti del ramo dopo aver considerato la specifica e i disegni allegati che ne descrivono forme di realizzazione preferite come descritto nelle rivendicazioni allegate.

Le caratteristiche divulgate nel background della tecnica nota sono introdotte solo per meglio comprendere l'invenzione e non come una dichiarazione sull'esistenza di una tecnica nota. Inoltre, dette caratteristiche definiscono il contesto della presente invenzione, quindi tali caratteristiche devono essere considerate in comune con la descrizione dettagliata.

Ulteriori dettagli realizzativi non verranno descritti, in quanto il tecnico del ramo ? in grado di realizzare l'invenzione partendo dall'insegnamento di quanto sopra descritto.

Claims

RIVENDICAZIONI

1. Un albero motore (CK) comprendente almeno un cuscinetto (CKB) e almeno un passaggio dell'olio (1) definito all'interno dell'albero motore (CK) per lubrificare detto cuscinetto con un flusso di olio, in cui il flusso di olio ? definito esclusivamente da una pressurizzazione dell'olio e uno strozzamento calibrato definito in detto passaggio dell'olio, e in cui detto cuscinetto definisce un gioco (CLS) aumentato di circa il 40-70% rispetto ad un corrispondente gioco nominale.

2. Un albero a camme (CM) comprendente almeno un cuscinetto (CSB) e almeno un passaggio dell'olio (1) definito all'interno dell'albero a camme (CM) per lubrificare detto cuscinetto con un flusso di olio, in cui il flusso di olio ? definito esclusivamente da una pressurizzazione dell'olio e una strozzatura calibrata definita in detto passaggio dell'olio, e in cui detto cuscinetto definisce un gioco (CLS) aumentato di circa il 40-70% rispetto ad un gioco nominale corrispondente.

3. Turbocompressore (TC) per motore a combustione interna comprendente un albero rotante (RS), almeno un cuscinetto (TCB) per supportare in rotazione detto albero e almeno un passaggio dell'olio (1) definito all'interno dell'albero per lubrificare detto cuscinetto con un flusso di olio, in cui detto passaggio di olio ? predisposto per essere collegato ad una galleria principale del motore a combustione interna, in cui il flusso di olio ? definito esclusivamente da una pressurizzazione dell'olio e una strozzatura calibrata definita in detto passaggio di olio, e in cui detto cuscinetto definisce un gioco (CLS) aumentato di circa il 40 - 70% rispetto ad un corrispondente gioco nominale.

4. Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni 1 - 3, in cui detto gioco nominale ? di circa 1/1000 di diametro interno del cuscinetto di banco.

5. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 - 4, in cui detto flusso di olio ? uguale ad un flusso di olio definito in un cuscinetto di banco esclusivamente dal gioco nominale, lasciando inalterata la pressurizzazione dell'olio.

6. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, comprendente una pluralit? di cuscinetti, in cui un sottoinsieme di detti cuscinetti definisce un giunto idraulico intermedio per lubrificare un ulteriore cuscinetto, come un cuscinetto del perno di manovella (CRANKPIN BEARING), in cui detto sottoinsieme di cuscinetti ha il gioco nominale ed i restanti cuscinetti sono provvisti di una strozzatura calibrata definita in detto passaggio olio, e definiscono un gioco (CLS) maggiorato di circa il 40 - 70% rispetto ad un corrispondente gioco nominale.

7. Motore a combustione interna o compressore d'aria comprendente un albero a gomiti secondo la rivendicazione 1 e/o un albero a camme secondo la rivendicazione 2.

8. Motore a combustione interna comprendente un turbocompressore (TC) secondo la rivendicazione 3.

9. Metodo per lubrificare un cuscinetto di un albero rotante di un motore a combustione interna, come un albero a gomiti e/o un albero a camme e/o un albero del turbocompressore e/o un albero del compressore d'aria comprendente quanto segue:

- primo passo: aumento del gioco del cuscinetto principale (CLS) del 40-70% rispetto a un gioco nominale, - seconda fase: mantenere inalterato un flusso d'olio che raggiunge il cuscinetto di banco mediante una strozzatura calibrata (TH) definita in un passaggio dell'olio (1) definito nell'albero motore e/o albero a camme e/o asse della turbina (CK, CM, RS).

10. Metodo secondo la rivendicazione 9, in cui detto gioco nominale ? circa 1/1000 di diametro interno del cuscinetto di banco.

11. Metodo secondo la rivendicazione 9 o 10, in cui detto flusso di olio ? uguale ad un flusso di olio definito in un cuscinetto con gioco nominale a parit? di pressurizzazione dell'olio.

12. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 9 -11, in cui detto albero rotante comprende una pluralit? di cuscinetti, in cui un sottoinsieme di detti cuscinetti definisce un giunto idraulico intermedio per lubrificare un ulteriore cuscinetto, come un cuscinetto del perno di manovella (CRANKPIN BEARING), in cui la prima e la seconda fase di cui sopra vengono eseguite esclusivamente sui restanti cuscinetti rispetto a detto sottoinsieme, mentre i cuscinetti del sottoinsieme sono dimensionati per avere un corrispondente gioco nominale.