ITBO20090022A1

ITBO20090022A1 - FILTERING DEVICE FOR AIR ASPIRATED BY A MOTOR OF A VEHICLE

Info

Publication number: ITBO20090022A1
Application number: IT000022A
Authority: IT
Inventors: Gaetano Bergami
Original assignee: Bmc Srl
Priority date: 2009-01-20
Filing date: 2009-01-20
Publication date: 2010-07-21

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

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

"DISPOSITIVO FILTRANTE PER L'ARIA ASPIRATA DA UN MOTORE DI UN VEICOLO" "FILTERING DEVICE FOR THE AIR INTAKE BY A VEHICLE ENGINE"

SETTORE DELLA TECNICA TECHNIQUE SECTOR

La presente invenzione è relativa ad un dispositivo filtrante per l'aria aspirata da un motore di un veicolo. The present invention relates to a filtering device for the air sucked in by a vehicle engine.

ARTE ANTERIORE ANTERIOR ART

Nei veicoli attualmente in commercio, il dispositivo filtrante per l'aria aspirata dal motore comprende una scatola aria ("air-box") di forma tipicamente parallelepipeda che alloggia al proprio interno un elemento filtrante; l'elemento filtrante divide la scatola aria in una camera di ingresso, la quale è disposta a monte dell'elemento filtrante e comunica attraverso una apertura di ingresso con l'ambiente esterno, ed una camera di uscita, la quale è disposta a valle dell'elemento filtrante e comunica attraverso una apertura di uscita con il sistema di aspirazione del motore. L'elemento filtrante deve avere una area libera di passaggio sufficientemente estesa per presentare una perdita di carico (cioè una differenza di pressione tra l'aria a monte ed a valle del dispositivo filtrante) abbastanza contenuta in quanto tanto maggiore è la perdita di carico provocata dal dispositivo filtrante tanto maggiore è la riduzione della potenza massima generabile dal motore, inoltre, anche la camera di uscita deve avere un volume abbastanza grande per svolgere correttamente la funzione di polmone del sistema di aspirazione, cioè per immagazzinare una quantità di aria sufficientemente elevata da assorbire le fluttuazioni nella quantità di aria aspirata dal sistema di aspirazione. In vehicles currently on the market, the filtering device for the air sucked in by the engine comprises an air box ("air-box") of a typically parallelepiped shape which houses a filtering element inside; the filter element divides the air box into an inlet chamber, which is arranged upstream of the filter element and communicates through an inlet opening with the external environment, and an outlet chamber, which is arranged downstream of the filter element and communicates through an outlet opening with the engine intake system. The filtering element must have a sufficiently large free passage area to present a pressure drop (i.e. a pressure difference between the air upstream and downstream of the filtering device) that is quite contained as the greater the pressure drop caused. from the filtering device, the greater the reduction in the maximum power that can be generated by the engine, moreover, the outlet chamber must also have a volume large enough to correctly perform the function of lung of the intake system, i.e. to store a sufficiently high quantity of air to absorb fluctuations in the amount of air drawn in by the intake system.

Da quanto sopra esposto, risulta evidente che per non penalizzare le prestazioni del motore le dimensioni della scatola aria deve essere abbastanza elevate,· tuttavia, nei veicoli attualmente in commercio lo spazio nel vano motore disponibile per alloggiare la scatola filtro è sempre più ridotto. Di conseguenza, nei veicoli più recenti risulta sempre più complicato disporre nel vano motore una scatola aria adeguatamente grande da non penalizzare le prestazioni del motore. From the above, it is evident that in order not to penalize the performance of the engine, the dimensions of the air box must be quite large, however, in vehicles currently on the market the space in the engine compartment available for housing the filter box is increasingly reduced. Consequently, in the most recent vehicles it is increasingly difficult to arrange an adequately large air box in the engine compartment so as not to penalize the performance of the engine.

DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE DESCRIPTION OF THE INVENTION

Scopo della presente invenzione è di fornire un dispositivo filtrante per l'aria aspirata da un motore di un veicolo, il quale dispositivo filtrante sia privo degli inconvenienti sopra descritti e sia nel contempo di facile ed economica realizzazione. The object of the present invention is to provide a filtering device for the air sucked in by a vehicle engine, which filtering device is free from the drawbacks described above and is at the same time easy and economical to manufacture.

Secondo la presente invenzione viene fornito un dispositivo filtrante per l'aria aspirata da un motore di un veicolo secondo quanto rivendicato dalle rivendicazioni allegate. According to the present invention, a filtering device is provided for the air sucked in by a vehicle engine as claimed in the attached claims.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano alcuni esempi di attuazione non limitativi, in cui: The present invention will now be described with reference to the attached drawings, which illustrate some non-limiting examples of implementation, in which:

• la figura 1 è una vista schematica, prospettica e con parti asportate per chiarezza di un vano motore di un veicolo provvisto di un dispositivo filtrante realizzato in accordo con la presente invenzione; Figure 1 is a schematic perspective view with parts removed for clarity of an engine compartment of a vehicle equipped with a filtering device made in accordance with the present invention;

• la figura 2 è una vista in pianta, schematica e con parti asportate per chiarezza del vano motore della figura 1; Figure 2 is a schematic plan view with parts removed for clarity of the engine compartment of Figure 1;

• la figura 3 è una vista schematica, in sezione orizzontale, e con parti asportate per chiarezza del dispositivo filtrante della figura 1; Figure 3 is a schematic view, in horizontal section, with parts removed for clarity of the filtering device of Figure 1;

• la figura 4 è una vista schematica, in sezione verticale lungo la linea iv-iv, e con parti asportate per chiarezza del dispositivo filtrante della figura 1; e Figure 4 is a schematic view, in vertical section along the line iv-iv, and with parts removed for clarity of the filtering device of figure 1; And

• le figure 5, 6 e 7 sono viste schematiche, in sezione, e con parti asportate per chiarezza di tre varianti costruttive del dispositivo filtrante della figura 1. • figures 5, 6 and 7 are schematic views, in section, and with parts removed for clarity of three constructive variants of the filtering device of figure 1.

FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL'INVENZIONE PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION

Nelle figure allegate con il numero 1 è indicato nel suo complesso un veicolo 1 stradale (in particolare una automobile) comprendente un vano 2 motore disposto in posizione anteriore e chiuso superiormente da un cofano 3 incernierato, ed un motore 4 a combustione interna (illustrato nella figura 2) alloggiato all'interno del vano 2 motore. Secondo quanto illustrato nella figura 2, il motore 4 comprende un sistema 5 di aspirazione provvisto in ingresso di una valvola 6 a farfalla che regola l'immissione di aria fresca all'interno di un collettore 7 di aspirazione che comunica con i cilindri (non illustrati) del motore 4 mediante rispettivi condotti 8 di aspirazione. In the attached figures, the number 1 indicates as a whole a road vehicle 1 (in particular a car) comprising an engine compartment 2 arranged in a front position and closed at the top by a hinged bonnet 3, and an internal combustion engine 4 (illustrated in figure 2) housed inside the engine compartment 2. According to what is illustrated in Figure 2, the engine 4 comprises an intake system 5 provided at the inlet of a throttle valve 6 which regulates the introduction of fresh air into an intake manifold 7 which communicates with the cylinders (not illustrated ) of the engine 4 by means of respective intake ducts 8.

Secondo quanto illustrato nelle figure 1 e 3, il motore 4 è provvisto di un dispositivo 9 filtrante per l'aria aspirata dal motore 4. Il dispositivo 9 filtrante comprende una scatola 10 aria che comprende al proprio interno una cavità 11 presentante almeno una apertura 12 di ingresso verso l'ambiente esterno ed almeno una apertura 13 di uscita verso il sistema 5 di aspirazione del motore 4; inoltre, il dispositivo 9 filtrante comprende almeno un elemento 14 filtrante che è alloggiato all'interno della scatola 10 aria ed è disposto tra l'apertura 12 di ingresso e l'apertura 13 di uscita. L'elemento 9 filtrante divide la cavità 11 in una camera di ingresso, la quale è disposta a monte dell'elemento 14 filtrante e comunica con l'ambiente esterno attraverso l'apertura 12 di ingresso, ed una camera di uscita, la quale è disposta a valle dell'elemento 14 filtrante e comunica con il sistema 5 di aspirazione del motore 4 attraverso l'apertura 13 di uscita. As illustrated in Figures 1 and 3, the motor 4 is provided with a filtering device 9 for the air sucked in by the motor 4. The filtering device 9 comprises an air box 10 which comprises inside a cavity 11 having at least one opening 12 inlet towards the external environment and at least one outlet 13 towards the intake system 5 of the motor 4; moreover, the filtering device 9 comprises at least one filtering element 14 which is housed inside the air box 10 and is arranged between the inlet opening 12 and the outlet opening 13. The filter element 9 divides the cavity 11 into an inlet chamber, which is arranged upstream of the filter element 14 and communicates with the external environment through the inlet opening 12, and an outlet chamber, which is arranged downstream of the filter element 14 and communicates with the intake system 5 of the motor 4 through the outlet opening 13.

Secondo quanto illustrato nelle figure 1, 3 e 4, la scatola 10 aria presenta una forma appiattita che riproduce in pianta la sezione orizzontale del vano 2 motore ed è atta a venire disposta all'interno del vano 2 motore stesso sopra al motore 4 in modo da costituire una copertura superiore del motore 4 e da costituire una chiusura superiore del vano 2 motore . In altre parole, la scatola 10 aria presenta uno spessore verticale molto più piccolo di una estensione orizzontale; ad esempio lo spessore verticale è dell'ordine di alcuni centimetri ed è generalmente compreso nell'intervallo 3-10 cm mentre l'estensione orizzontale è dell'ordine di alcune decine di centimetri per ciascun lato e presenta una larghezza trasversale conpresa nell'intervallo 80-150 cm ed una lunghezza longitudinale compresa nell'intervallo 50-120 cm. Secondo una possibile forma di attuazione, la scatola 10 aria presenta uno spessore verticale variabile per adattarsi agli ingombri verticali del motore 4 e di conseguenza la scatola 10 aria presenta uno spessore verticale minore al centro e maggiore ai lati; in questo modo, la scatola 10 aria permette di ottenere un elevato volume della cavità 11 pur riducendo al minimo l'ingombro all'interno del vano 2 motore. According to what is illustrated in Figures 1, 3 and 4, the air box 10 has a flattened shape which reproduces in plan the horizontal section of the engine compartment 2 and is able to be arranged inside the engine compartment 2 itself above the engine 4 so as to to constitute an upper cover of the engine 4 and to constitute an upper closure of the engine compartment 2. In other words, the air box 10 has a much smaller vertical thickness than a horizontal extension; for example the vertical thickness is of the order of a few centimeters and is generally included in the range of 3-10 cm while the horizontal extension is of the order of a few tens of centimeters for each side and has a transversal width in the range of 80 -150 cm and a longitudinal length in the range 50-120 cm. According to a possible embodiment, the air box 10 has a variable vertical thickness to adapt to the vertical dimensions of the motor 4 and consequently the air box 10 has a vertical thickness which is smaller in the center and greater in the sides; in this way, the air box 10 allows to obtain a high volume of the cavity 11 while minimizing the overall dimensions inside the engine compartment 2.

Nella forma di attuazione illustrata nelle figure allegate, la cavità 11 della scatola 10 aria si estende a tutta l'estensione della scatola 10 aria; in alternativa la cavità il della scatola 10 aria potrebbe estendersi a solo una parte dell'estensione della scatola 10 aria in funzione del volume desiderato della cavità 11 stessa. In the embodiment illustrated in the attached figures, the cavity 11 of the air box 10 extends to the full extent of the air box 10; alternatively, the cavity 11 of the air box 10 could extend to only a part of the extension of the air box 10 as a function of the desired volume of the cavity 11 itself.

La scatola 10 aria ha una forma all'incirca parallelepipeda e comprende una parete 15 superiore orizzontale, una parete 16 inferiore orizzontale che è parallela ed opposta alla parete 15 superiore, una parete 17 anteriore verticale, una parete 18 posteriore verticale opposta alla parete 17 anteriore, e due pareti 19 laterali verticali tra loro opposte. Secondo una preferita forma di attuazione illustrata nelle figure allegate, l'apertura 12 di ingresso è disposta in prossimità della parete 17 anteriore e preferibilmente attraverso la parete 17 anteriore e l'apertura 13 di uscita è disposta in prossimità della parete 18 posteriore e preferibilmente attraverso la parete 16 inferiore; in questo modo l'apertura 13 di uscita può essere disposta immediatamente sopra alla valvola 6 a farfalla e quindi la scatola 10 aria può sfociare direttamente nella valvola 6 a farfalla senza bisogno di canalizzazioni di collegamento. The air box 10 has a roughly parallelepiped shape and comprises a horizontal upper wall 15, a horizontal lower wall 16 which is parallel and opposite to the upper wall 15, a vertical front wall 17, a vertical rear wall 18 opposite the front wall 17 , and two opposite vertical side walls 19. According to a preferred embodiment illustrated in the attached figures, the inlet opening 12 is arranged in proximity to the front wall 17 and preferably through the front wall 17 and the outlet opening 13 is arranged in proximity to the rear wall 18 and preferably through the lower wall 16; in this way the outlet opening 13 can be arranged immediately above the butterfly valve 6 and therefore the air box 10 can flow directly into the butterfly valve 6 without the need for connection ducts.

Secondo una preferita forma di attuazione, l'apertura 12 di ingresso è atta a ricevere l'aria da una presa 20 d'aria dinamica ricavata attraverso una parete 21 frontale del veicolo 1; in particolare, il dispositivo 9 filtrante comprende un condotto 22 di ingresso tubolare, il quale è atto a collegare l'apertura 12 di ingresso con la presa 20 d'aria dinamica ricavata attraverso la parete 21 frontale del veicolo 1. E' importante sottolineare che l'apertura 12 di ingresso è molto vicina alla presa 20 d'aria dinamica e quindi il condotto 22 di ingresso, se necessario, risulta molto corto e quindi con perdite di carico molto basse. In questo modo, quando il veicolo 1 è in movimento la pressione dell'aria contro la parete 21 frontale del veicolo 1 permette di generare un sovrapressione all'interno della cavità 11 che è tanto maggiore tanto maggiore è la velocità del veicolo 1; questa sovrapressione all'interno della cavità 11 permette di aumentare il rienqpimento dei cilindri del motore 4 e quindi permette di incrementare la potenza generata dal motore 4 stesso. According to a preferred embodiment, the inlet opening 12 is adapted to receive the air from a dynamic air intake 20 made through a front wall 21 of the vehicle 1; in particular, the filtering device 9 comprises a tubular inlet duct 22, which is adapted to connect the inlet opening 12 with the dynamic air intake 20 obtained through the front wall 21 of the vehicle 1. It is important to underline that the inlet opening 12 is very close to the dynamic air intake 20 and therefore the inlet duct 22, if necessary, is very short and therefore with very low pressure drops. In this way, when the vehicle 1 is in motion, the pressure of the air against the front wall 21 of the vehicle 1 allows to generate an overpressure inside the cavity 11 which is greater the greater the speed of the vehicle 1; this overpressure inside the cavity 11 allows to increase the filling of the cylinders of the engine 4 and therefore allows to increase the power generated by the engine 4 itself.

Secondo la forma di attuazione illustrata nelle figure 3 e 4, l'elemento 14 filtrante è disposto in corrispondenza della apertura 12 di ingresso; in questa forma di attuazione la camera di ingresso è praticamente inesistente e l'intera cavità 11 coincide con la camera di uscita. Secondo le forme di attuazione illustrate nelle figure 5 e 6, l'elemento 14 filtrante è disposto all'interno della cavità 11 (più vicino alla apertura 12 di ingresso nella forma di attuazione della figura 5, più vicino alla apertura 13 di uscita nella forma di attuazione della figura 6); in questa forma di attuazione all'interno della cavità 11 è presente sia la camera di ingresso, sia la camera di uscita. Secondo la forma di attuazione illustrata nella figura 7, l'elemento 14 filtrante è disposto in corrispondenza della apertura 13 di uscita; in questa forma di attuazione la camera di uscita è praticamente inesistente e l'intera cavità 11 coincide con la camera di ingresso (tale situazione non è comunque penalizzante in quanto la camera di ingresso presenta un volume molto elevato ed è disposta immediatamente a monte dell'elemento 14 filtrante e quindi riesce a svolgere correttamente la funzione di polmone del sistema 5 di aspirazione). According to the embodiment illustrated in Figures 3 and 4, the filtering element 14 is arranged in correspondence with the inlet opening 12; in this embodiment the inlet chamber is practically non-existent and the entire cavity 11 coincides with the outlet chamber. According to the embodiments illustrated in Figures 5 and 6, the filter element 14 is arranged inside the cavity 11 (closer to the inlet opening 12 in the embodiment of Figure 5, closer to the outlet opening 13 in the form implementation of Figure 6); in this embodiment both the inlet chamber and the outlet chamber are present inside the cavity 11. According to the embodiment illustrated in Figure 7, the filtering element 14 is arranged in correspondence with the outlet opening 13; in this embodiment the outlet chamber is practically non-existent and the entire cavity 11 coincides with the inlet chamber (this situation is not however penalizing since the inlet chamber has a very high volume and is arranged immediately upstream of the filter element 14 and therefore is able to correctly perform the function of lung of the suction system 5).

Il dispositivo 9 filtrante sopra descritto presenta numerosi vantaggi, in quanto è di facile ed economica realizzazione e soprattutto presenta una scatola 10 aria di volume molto elevato (quindi atta ad alloggiare un elemento 14 filtrante avente una grande area libera di passaggio) pur costituendo un ingombro minimo se non nullo all'interno del vano 2 motore. Tale risultato è ottenuto grazie al fatto che la scatola 10 aria presenta una forma appiattita (cioè "a sogliola") per venire disposta sopra al motore 4 per costituire una copertura superiore del motore 4 e da costituire una chiusura superiore del vano 2 motore; in altre parole, la scatola 10 aria è conformata in modo da occupare dello spazio all'interno del vano 2 motore che normalmente è libero (cioè non occupato da nessun altro dispositivo) e quindi di fatto non costituisce un effettivo ingombro all'interno del vano 2 motore. The filtering device 9 described above has numerous advantages, as it is easy and economical to manufacture and, above all, it has an air box 10 of very high volume (therefore suitable for housing a filtering element 14 having a large free passage area) while still taking up space. minimum if not zero inside the engine compartment 2. This result is obtained thanks to the fact that the air box 10 has a flattened (ie "sole") shape to be arranged above the engine 4 to constitute an upper cover of the engine 4 and to constitute an upper closure of the engine compartment 2; in other words, the air box 10 is shaped in such a way as to occupy the space inside the engine compartment 2 which is normally free (i.e. not occupied by any other device) and therefore does not actually constitute an actual encumbrance inside the compartment 2 engine.

Claims

CLAIMS 1) Filtering device (9) for the air sucked in by an engine (4) of a vehicle (1) housed inside an engine compartment (2) of the vehicle (1) itself; the filtering device (9) comprises: an air box (10) which comprises inside a cavity (11) having at least one inlet opening (12) towards the external environment and at least one outlet opening (13) towards an engine intake system (5) ( 4); and at least one filtering element (14) which is housed inside the air box (10) and is arranged between the inlet opening (12) and the outlet opening (13) the filtering device (9) is characterized by the fact that the air box (10) has a flattened shape which reproduces in plan the horizontal section of the engine compartment (2) and is able to be arranged inside the engine compartment (2) above the engine (4) so as to form an upper engine cover (4) and to constitute an upper closure of the engine compartment (2).

2) Filtering device (9) according to claim 1, wherein the air box (10) has a vertical thickness much smaller than a horizontal extension.

3) Filtering device (9) according to claim 2, in which the vertical thickness is of the order of a few centimeters and the horizontal extension is of the order of a few tens of centimeters for each side.

4) Filtering device (9) according to claim 3, wherein the vertical thickness is in the range of 3-10 cm and the horizontal extension has a transversal width in the range of 80-150 cm and a longitudinal length in the range of 80-150 cm. range 50-120 cm.

5) Filtering device (9) according to one of claims 1 to 4, in which the air box (10) has a variable vertical thickness to adapt to the vertical dimensions of the motor (4).

6) Filtering device (9) according to one of claims 1 to 5, wherein the air box (10) has an approximately parallelepiped shape and comprises a horizontal upper wall (15), a horizontal lower wall (16) which is parallel and opposite to the upper wall (15), a vertical front wall (17), a vertical rear wall (18) opposite to the front wall (17), and two opposite vertical side walls (19); the inlet opening (12) is arranged near the front wall (17) and preferably through the front wall (17) and the outlet opening (13) is arranged near the rear wall (18) and preferably through the lower wall (16).

7) Filtering device (9) according to claim 6, wherein the outlet opening (13) is arranged above a butterfly valve (6) of the suction system (5).

8) Filtering device (9) according to claim 6 or 7, in which the inlet opening (12) is adapted to receive the air from a dynamic air intake (20) obtained through a front wall (21) of the vehicle (1).

9) Filtering device (9) according to claim 8 and comprising a tubular inlet duct (22), which is adapted to connect the inlet opening (12) with the dynamic air intake (20) obtained through the wall (21) front of the vehicle (1).

10) Filtering device (9) according to one of claims 1 to 9, wherein the filtering element (14) is arranged at the inlet opening (12).

11) Filter device (9) according to one of claims 1 to 9, wherein the filter element (14) is arranged in correspondence with the outlet opening (13).

12) Filter device (9) according to one of claims 1 to 9, in which the filter element (14) is arranged inside the cavity (11) and divides the cavity (11) itself into an inlet chamber, the which is arranged upstream of the filter element (14) and communicates with the external environment through the inlet opening (12), and an outlet chamber, which is arranged downstream of the filter element (14) and communicates with the intake system (5) of the motor (4) through the outlet opening (13).

13) Vehicle (1) comprising: an engine compartment (2); an engine (4) housed inside the engine compartment (2); and a filtering device (9) for the air sucked in by an engine (4), which is housed inside the engine compartment (2) above the engine (4) and is made according to one of claims 1 to 12.