ITMI20011400A1

ITMI20011400A1 - Motore termico a combustione interna a potenza incrementata

Info

Publication number: ITMI20011400A1
Application number: IT2001MI001400A
Authority: IT
Inventors: Franz Laimbock
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2000-07-03
Filing date: 2001-07-02
Publication date: 2003-01-02
Also published as: US6530348B2; ITMI20011400A0; AT4873U1; US20020029752A1

Description

DESCRIZIONE

L'invenzione riguarda un motore termico a combustione interna, con un blocco cilindri, sul quale sono formate alette di raffreddamento, una testa cilindri applicata sul blocco cilindri, ove nella zona di almeno un cilindro disposto nel blocco cilindri sono previsti primi canali di raffreddamento, che sono in collegamento con altri canali di raffreddamento, che sono disposti nella testa cilindri.

Motori termici raffreddati ad aria offrono una serie di vantaggi, per esempio quando vengono usati per motocicli, go-kart o simili. Da una parte qui va menzionata la struttura semplice, poiché non sono necessarie per questi pompe di refrigerante, radiatori esterni o simili. Inoltre in molti casi ha grande importanza l'aspetto del motore, poiché un motore dotato di alette di raffreddamento viene considerato bello esteticamente. Nel caso di motori raffreddati ad aria è però svantaggiosa la limitazione della potenza, che è determinata dalla possibilità limitata di asportare calore, ed una distribuzione del calore sempre disuniforme a causa del fatto che la possibilità di uno scambio di calore interna non è così buona come nel caso dei motori termici raffreddati a liquido. Così per esempio nel caso dei motocicli il lato anteriore dei cilindri è generalmente raffreddato molto meglio del lato posteriore a causa del vento. Nel caso dei motori a V con albero a gomito disposto trasversalmente all'asse longitudinale del veicolo, il cilindro posteriore a sua volta è generalmente svantaggiato dal punto di vista termico.

Dal documento VJO 84/01979 è noto un sistema di raffreddamento per un motore termico, in cui il mezzo refrigerante parzialmente evapora. La condensazione avviene in un radiatore esterno. Anche un tale sistema di raffreddamento è relativamente impegnativo dal punto di vista costruttivo.

Il compito della presente invenzione è di evitare questi inconvenienti e di realizzare un motore termico, in cui i vantaggi citati sopra del raffreddamento ad aria siano mantenuti e in cui sia possibile aumentare la potenza raggiunta grazie a un migliorato effetto refrigerante.

Secondo l'invenzione ciò viene raggiunto per il fatto che nella zona esterna delle alette di raffreddamento sono previsti canali scambiatori di calore, che con i primi canali di raffreddamento e gli altri canali di raffreddamento formano un circuito di raffreddamento chiuso all'interno del motore termico. Grazie alla realizzazione secondo l'invenzione è possibile prevedere, con una struttura molto semplice, un raffreddamento a liquido, ove in particolare può venire evitato un radiatore esterno. L'aspetto di motocicli o di altri veicoli non viene pertanto pregiudicato in alcun modo da un tale radiatore. L'invenzione si basa sostanzialmente sul fatto che l'efficacia termica di alette di raffreddamento aumenta infatti con la loro altezza, ma a partire da un determinato limite un ulteriore aumento può ancora contribuire soltanto scarsamente al raffreddamento. Grazie all'invenzione è possibile includere efficacemente nel sistema di raffreddamento anche le zone esterne delle alette di raffreddamento.

Una soluzione particolarmente favorevole dal punto di vista costruttivo è realizzata per il fatto che nella zona inferiore del blocco cilindri sono previsti fori di collegamento o connessione, che connettono i canali scambiatori di calore con i primi canali di raffreddamento. Tenendo conto del fatto che i canali scambiatori di calore sono disposti sostanzialmente perpendicolarmente nella posizione di montaggio, viene ottimizzato in questo modo l'effetto termosifone, che fa circolare il mezzo refrigerante. Un vantaggio particolare dell'invenzione consiste nel fatto che è ammissibile che il mezzo refrigerante bolla parzialmente nei primi canali di raffreddamento in caso di estrema sollecitazione del motore termico. Per effetto dell'ebollizione la circolazione del mezzo refrigerante viene estremamente accelerata e in questo modo l'effetto refrigerante viene migliorato corrispondentemente. Per far sì che le pressioni durante l'ebollizione del mezzo refrigerante rimangano entro limiti accettabili, può essere previsto in particolare che nella zona superiore della testa cilindri sia formato un serbatoio compensatore, che è realizzato per garantire una compensazione del volume.

Una realizzazione particolarmente vantaggiosa della presente invenzione è data quando i canali scambiatori di calore sono disposti nella zona esterna delle nervature di raffreddamento. In questo caso le nervature di raffreddamento possono essere sfruttate in modo particolarmente vantaggioso come superfici scambiatrici di calore rispetto all'aria ambiente.

Una struttura particolarmente vantaggiosa viene resa possibile per il fatto che più canali scambiatori di calore sono riuniti in un registro di raffreddamento, che tramite una singola apertura di connessione è connesso con gli altri canali di raffreddamento. In questo modo può venire minimizzato il numero delle connessioni da ermetizzare fra il blocco cilindri e la testa cilindri.

Un motore termico particolarmente efficiente termicamente può venire ottenuto, se il cilindro del motore termico è circondato da più registri di raffreddamento. In tal caso è preferibile che il registro di raffreddamento sia connesso con i primi canali di raffreddamento tramite un singolo foro di connessione. In questo modo può venire realizzata anche una compensazione di calore interna particolarmente vantaggiosa.

Si può rinunciare ad una pompa del refrigerante in particolare per il fatto che i primi canali di raffreddamento, gli altri canali di raffreddamento e i canali scambiatori di calore formano un sistema di raffreddamento chiuso, in cui circola liberamente un mezzo refrigerante.

Grazie all'eliminazione di componenti mobili meccanicamente si ottiene una soluzione particolarmente robusta e durevole.

Di seguito l'invenzione verrà illustrata più in dettaglio in base all'esempio di esecuzione rappresentato nelle figure. Mostrano:

la figura 1 una sezione longitudinale di un motore termico secondo 1 'invenzione e

la figura 2 una vista del blocco cilindri del motore termico della figura 1 dall'alto.

Il motore termico secondo le figure 1 e 2 è costituito da un blocco motore 1, da un blocco cilindri 2 e da una testa cilindri 3, fissata su questo. Nel blocco motore 1 è disposto un albero a gomiti 4, che tramite una biella 5 è in connessione con un pistone 6, che è mobile con moto di va e vieni in un cilindro 7 lungo l'asse 8 del cilindro. Il cilindro 7 è circondato da primi canali di raffreddamento 9, che si estendono, sostanzialmente parallelamente all'asse 8 del cilindro, perpendicolarmente dall'alto verso il basso. I primi canali di raffreddamento 9 sono in collegamento con altri canali di raffreddamento 10 nella testa cilindri 3, i quali seguono dapprima il contorno della camera di combustione 11 e poi vengono guidati in una sezione di connessione 12 verso l'esterno. Gli altri canali di raffreddamento 10 all'interno della testa cilindri 3 sono in connessione, tramite un foro di connessione 13, con un serbatoio compensatore 14, che durante il funzionamento è riempito parzialmente con un mezzo refrigerante. Il livello 15 del mezzo refrigerante viene definito sostanzialmente dall'altezza di un'apertura di riempimento 16. Le sezioni di connessione 12 sono di volta in volta in connessione con un'apertura di connessione 17 nella zona esterna del blocco cilindri 2, che direttamente al di sotto della testa cilindri 3 si trasforma in un distributore 18, dal quale più canali scambiatori di calore 19 sono guidati perpendicolarmente verso il basso. Nella zona inferiore del blocco cilindri 2 i canali scambiatori di calore 19 sboccano di volta in volta in un collettore 20, che è in connessione con i primi canali di raffreddamento 9 tramite un foro di connessione 21. I coperchi 22 chiudono verso il basso i canali scambiatori di calore 19.

I canali scambiatori di calore 19 formano complessivamente quattro registri 23, che sono disposti parallelamente all'asse dell'albero a gomiti o ad angolo retto rispetto ad esso. I singoli canali scambiatori di calore 19 sono disposti in piccoli risalti o sporgenze 24 delle alette di raffreddamento 25, ove la distanza d dei singoli registri 23 dall'asse del cilindro è circa il 70% della distanza D del bordo delle alette di raffreddamente 25 dell'asse 8 del cilindro.

Grazie alla presente invenzione è possibile unire in modo semplice i vantaggi di motori termici raffreddati ad aria con quelli di motori termici raffreddati a liquido.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Motore termico a combustione interna, con un blocco cilindri (2), sul quale sono formate alette di raffreddamento, con una testa cilindri (3) applicata sul blocco cilindri (2), ove nella zona di almeno un cilindro (7) disposto nel blocco cilindri (2) sono previsti canali di raffreddamento (9), che sono in connessione con altri canali di raffreddamento (10), che sono disposti nella testa cilindri (3), caratterizzato dal fatto che nella zona esterna delle alette di raffreddamento sono previsti canali scambiatori di calore (19), che con i primi canali di raffreddamento (9) e gli altri canali di raffreddamento (10) formano un circuito di raffreddamento chiuso all'interno del motore termico .
2. Dispositivo di azionamento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che nella zona inferiore del blocco cilindri (2) sono previsti fori di connessione (21), che connettono i canali scambiatori di calore (19) con i primi canali di raffreddamento (9)·
3. Dispositivo di azionamento secondo una delle rivendicazioni 1 o 2, caratterizzato dal fatto che i canali scambiatori di calore (19) sono disposti sostanzialmente perpendicolarmente nella posizione di montaggio .
4. Dispositivo di azionamento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che nella zona superiore della testa cilindri (3) è formato un serbatoio compensatore (14), che è realizzato per garantire una compensazione del volume.
5. Dispositivo di azionamento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato dal fatto che i canali di raffreddamento (9, 10) e i canali scambiatori di calore (19) sono riempiti con un mezzo refrigerante, che presenta un punto di ebollizione, che rende possibile una parziale evaporazione del mezzo refrigerante nei canali di raffreddamento (9, 10).
6. Dispositivo di azionamento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzato dal fatto che canali scambiatori di calore (19) sono disposti nella zona esterna delle alette di raffreddamento .
7. Dispositivo di azionamento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzato dal fatto che più canali scambiatori di calore (19) sono riuniti in un registro di raffreddamento (23), che è connesso con gli altri canali di raffreddamento (10) tramite una singola apertura di connessione (17).
8. Dispositivo di azionamento secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che il cilindro (7) del motore termico è circondato da più registri di raffreddamento (23).
9. Dispositivo di azionamento secondo una delle rivendicazioni 7 o 8, caratterizzato dal fatto che il registro di raffreddamento (23) è connesso con i primi canali di raffreddamento (9) tramite un singolo foro di connessione (21).
10. Dispositivo di azionamento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 9, caratterizzato dal fatto che i primi canali di raffreddamento (9), gli altri canali di raffreddamento (10) e i canali scambiatori di calore (19) formano un sistema di raffreddamento chiuso, in cui circola liberamente un mezzo refrigerante.