ITMI20070231A1

ITMI20070231A1 - Sistema di aspirazione per motore per motocicletta

Info

Publication number: ITMI20070231A1
Application number: IT000231A
Authority: IT
Inventors: Marco Cassinelli; Stefano Ricotti; Roberto Tamiazzo
Original assignee: Mv Agusta Motor S P A
Priority date: 2007-02-08
Filing date: 2007-02-08
Publication date: 2008-08-09
Also published as: EP2115285A1; AU2008212925A1; WO2008095859A1; US20100050972A1; JP2010518306A

Description

Descrizione di un brevetto d'invenzione

Forma oggetto del presente trovato un sistema di aspirazione per motore per motocicletta del tipo mono o pluricilindrico secondo il preambolo della rivendicazione principale.

Come è noto, un motore comprende uno o più cilindri provvisti di un proprio condotto di aspirazione ed in corrispondenza dei quali è presente almeno un corrispondente iniettore del carburante. I condotti di aspirazione ricevono aria da una scatola dell'aria posta a monte dei condotti stessi, scatola (o "air box") presentante almeno un condotto di aspirazione dell'aria ed un condotto di mandata dell'aria stessa verso almeno un cilindro.

Nei motori delle motociclette note, ogni condotto di aspirazione comprende una valvola parzializzatrice o valvola a farfalla, con un iniettore usualmente posto a valle di quest'ultima. Ciò comporta che agli alti regimi con farfalla aperta sia piccola la lunghezza di condotto a disposizione per l'ottimale dosatura della benzina nell'aria. Per tale motivo, i motori per motociclette di elevata potenza presentano in ogni condotto di aspirazione un ulteriore iniettore, che introduce in tale condotto il carburante, posto a monte della valvola a farfalla in modo che ad elevati numeri di giri si ottenga la dosatura richiesta per massimizzare le prestazioni. Quindi, in tali motori, per ottimizzare il funzionamento ai bassi carichi (piccole aperture della valvola a farfalla) sì utilizzano gli iniettori a valle della valvola, mentre agli alti carichi (grandi aperture della valvola a farfalla) si utilizzano anche o solo gli iniettori a monte della valvola.

In aggiunta, nei motori noti provvisti di iniettori a monte della valvola a farfalla, vi è anche il problema degli idrocarburi (vapori di benzina) che vengono rilasciati direttamente nell'atmosfera: a causa della loro posizione, quando gli iniettori nebulizzano il carburante, parte di esso può risalire nella scatola dell'aria (a monte degli iniettori nel flusso dell'aria verso i condotti di aspirazione del motore) e fuoriuscire all'esterno di essa nell'ambiente. Poiché ciò provoca noti problemi di inquinamento, nella scatola dell’aria o in connessione con essa viene posto un sistema di filtraggio a carboni attivi, cosa che aumenta i costi della motocicletta.

E' noto inoltre che, quando si rilascia l'acceleratore durante l'uso del veicolo, si può avere un bloccaggio della ruota posteriore con conseguente saltellamento della stessa e correlati problemi di guida. Ciò è legato alla depressione che si crea nei condotti ad aspirazione (volume estremamente limitato) all'atto del rilascio del gas, depressione che crea un freno motore che si trasferisce pertanto alla ruota posteriore, bloccandola .

Nei motori ad uso automobilistico, è noto prevedere un condotto dell'aria comune per più condotti di aspirazione dei cilindri, in detto condotto comune essendo presente una valvola a farfalla. In tali motori, gli iniettori del carburante sono posti entro i corrispondenti condotti di aspirazione dei cilindri.

Tale nota soluzione ha trovato fino ad oggi scarso impiego nel campo motociclistico. Ciò in quanto, nelle motociclette, le prestazioni sono molto più elevate che nelle auto: una tale soluzione tenderebbe a limitare la prestazione del motore stesso.

Scopo del presente trovato è quello di offrire un sistema di aspirazione per motocicletta con motore mono oppure pluricilindrico, che risulti perfezionato rispetto ai corrispondenti componenti per motocicletta già noti.

In particolare, scopo del trovato è quello di offrire un sistema di aspirazione per motori motociclistici del tipo citato che consenta di avere prestazioni elevate, ma a basso impatto ambientale con un rilascio di idrocarburi nell'ambiente alquanto ridotto.

Un altro scopo del trovato è quello di offrire un sistema di aspirazione per motori motociclistici del tipo citato che permetta un miglior controllo del veicolo quando sì rilascia il gas.

Un ulteriore scopo è quello di offrire un sistema di aspirazione per motori motociclistici del tipo citato che consenta un ottimale controllo del flusso d'aria inviato ai cilindri, ciò permettendo un miglior rendimento del motore e contribuendo a limitare l'impatto ambientale legato all’uso della motocicletta.

Un ulteriore scopo è quello di offrire un sistema di aspirazione per motori motociclistici del tipo citato che consenta di regolarizzare il flusso d'aria diretto verso i suoi condotti di aspirazione, contenendo la formazione di vortici d’aria e consentendo un miglior riempimento dei cilindri .

Questi ed altri scopi che risulteranno evidenti all 'esperto del ramo vengono raggiunti da un sistema di aspirazione secondo le unite rivendicazioni .

Per una miglior comprensione del presente trovato si allegano a titolo puramente esemplificativo, ma non limitativo, i seguenti disegni, in cui:

la figura 1 mostra una vista dall'alto di una parte di un sistema di aspirazione per un motore pluricilindrico secondo il trovato;

la figura 2 mostra una sezione secondo la traccia 2-2 di figura 1;

la figura 3 mostra una vista dall’alto della parte mostrata in figura 1, ma provvista di iniettori;

la figura 4 mostra una vista frontale della parte mostrata in figura 3;

la figura 5 mostra una vista una sezione secondo la linea 5-5 di figura 4;

la figura 6 mostra una vista ingrandita del particolare indicato con B in figura 5;

la figura 7 mostra una vista laterale della parte mostrata in figura 1;

la figura 8 mostra una vista dal basso della parte mostrata in figura 1;

la figura 9 mostra una vista schematica di una variante del trovato mostrato in figura 1;

le figure da 10 a 17 mostrano schematicamente varie configurazioni di un motore motociclistico ottenibili grazie al sistema di aspirazione secondo l'invenzione .

Con riferimento alle citate figure, in esse è principalmente mostrata una scatola dell'aria o air box 1 la quale viene montata in corrispondenza della testata 2 di un motore 3 di cui tale scatola 1 fa parte. La testata 2, mostrata solo in figura 2 in forma schematica e tratteggiata, comprende in questo caso una pluralità di cilindri provvisti di usuali condotti di aspirazione 4; in tali cilindri (non mostrati) del motore 3 si muovono corrispondenti pistoni. La scatola 1 comprende un corpo 5 delimitante una cavità interna 6 aprentesi all'esterno di tale corpo attraverso un condotto d'aspirazione 8 e connessa a condotti di mandata 10 disposti al di sopra dei condotti dì aspirazione 4 dei cilindri del motore 3 e sporgenti verso di essi. Nella cavità 6, secondo una forma di realizzazione del trovato, può essere inserito un dispositivo o sistema di aspirazione a geometria (lunghezza/diametro) variabile (indicato attraverso corpi 11) in corrispondenza dei condotti di mandata 10 e atto a indirizzare il flusso d'aria entrante nella scatola 1 attraverso il condotto di aspirazione 8 verso i condotti 10. Detto dispositivo essendo in sè noto e quindi non viene ulteriormente descritto.

Al di sopra di ogni condotto 10 e quindi al di sopra di ogni condotto di aspirazione 4, sono presenti iniettori 15 alloggiati in proprie sedi 14 ed atti a iniettare il carburante all'interno dei suddetti condotti di aspirazione 4. Tali iniettori 15 sono di tipologia in sè nota e preferibilmente sono collegati ad un condotto comune 16 atto a trasferire ai suddetti ugelli il carburante che, prelevato in modo noto da un serbatoio (non mostrato) con modalità in sè note viene iniettato all'interno dei condotti di aspirazione 4. Pertanto, ogni cilindro comprende un proprio iniettore.

Secondo il trovato, contrariamente ai motori per motociclette noti, i condotti di aspirazione 4 del motore 3 secondo il trovato sono sprovvisti di valvola a farfalla atta a parzializzarne l'apertura; al contrario, sul condotto di aspirazione della scatola 1 è posto almeno un organo intercettatore di sezione qualsiasi, in particolare ellittica (Elliptical Intake) 20 che può essere una valvola a farfalla 21 mobile attorno ad un albero 22 (come mostrato in figura 5, ad esempio) oppure una valvola a cassetto 24, come mostrato in figura 8, oppure una valvola di intercettazione di forma e modalità di apertura qualsiasi (ad esempio ad otturatore, a diaframma, ecc. )· In tutti i casi, l'organo o gli organi di intercettazione previsti all'interno del condotto di aspirazione 8 della scatola 1 sono gli unici organi atti a regolare l'afflusso d'aria diretto verso i condotti di aspirazione 4 del motore, aria proveniente alla scatola 1 da almeno un condotto di tipologia in sè nota (non mostrato nelle figure) che usualmente si prolunga verso la parte anteriore della motocicletta.

Pertanto, secondo il· trovato il motore di una motocicletta rappresentato nelle figure comprende una scatola dell'aria 1 avente un condotto d'aspirazione dell'aria 8 provvisto di un organo di intercettazione 20 atto a consentire la regolazione dell'afflusso dell'aria ai condotti di aspirazione 4 dei cilindri del motore 3; la scatola 1 supporta gli iniettori 15 che sono così disposti a valle del condotto di aspirazione 8 della scatola stessa nonché a valle dell'organo di intercettazione della portata del motore e che guindi sono posti a valle della zona di ingresso dell'aria all'interno del motore 3 nella direzione del movimento del flusso dell'aria. Tali iniettori, pertanto, nebulizzano il carburante direttamente all’interno di tale flusso diretto verso i cilindri sottostanti, senza che il carburante possa fuoriuscire dal condotto 8, detto carburante potendosi così liberamente miscelare con tale aria ed essere diretto senza alcuna ulteriore ostruzione verso detti cilindri. Ciò consente di poter sfruttare completamente le potenzialità del motore ad ogni regime e di limitare la dispersione di idrocarburi nell'ambiente.

Grazie anche alla eventuale presenza di un sistema a lunghezza variabile 11, la miscela aria carburante può essere indirizzata in un modo ottimale verso i condotti di aspirazione 4 dei cilindri del motore 3.

Il comando dell'organo incercettatore 20 può essere ottenuto in modo noto qualsiasi: attraverso usuali comandi ad ingranaggio nell'albero 22 della valvola a farfalla 21 oppure tramite un comando meccanico sulla valvola a cassetto mobile. Secondo il trovato, preferibilmente tale comando è ottenuto mediante la metodologia "drive-by-wire" che permette di migliorare il controllo dell'apertura di tale organo 22 e di migliorare anche l'erogazione di potenza del motore limitando così l'impatto ambientale che si ha nell'uso dì quest'ultimo .

Qualora l'organo intercettatore 20 sìa costituito dalla valvola a cassetto 24, quest'ultima si muove trasversalmente rispetto al condotto di aspirazione 8 della scatola 1. In una forma di realizzazione preferita, tale condotto è realizzato mediante una o più fessure allungate ellittiche ottenute all’interno del corpo 5 della scatola 1 (vedasi figura 8); questa forma di realizzazione permette di liberare completamente il suddetto condotto quando si desidera sfruttare al massimo la potenzialità del motore ovvero per gli elevati numeri di giri: in questo caso, infatti, la valvola a cassetto 24 viene completamente spostata sul fianco del condotto 8 che quindi non risulta in nessun modo parzializzato. Ne consegue la possibilità di ottenere un libero afflusso d'aria privato delle perdite di carico indotte dall' interazione tra il flusso di aria albero 22 della valvola a farfalla, alla massima portata, all'interno della scatola 1 e quindi entro i condotti di aspirazione 4 dei cilindri del motore 3.

La suddetta caratteristica non è possibile prevedendo una usuale valvola a farfalla 21, come quella mostrata nella figura 5, in quanto anche nella sua posizione di massima apertura la valvola intercetta sempre, anche se in modo molto ridotto, il condotto di aspirazione 8 a causa della sua presenza in esso. In ogni caso, anche nei motori motociclistici attualmente in uso che prevedono una valvola a farfalla inserita all'interno dei condotti di aspirazione dei cilindri, non è mai possibile ottenere un libero afflusso d'aria all'interno di questi ultimi come è il caso permesso dalla presente invenzione.

Secondo una variante preferita del trovato, all'interno della scatola 1 è presente un dispositivo atto a regolarizzare il flusso dell'aria in entrata nei cilindri. Tale dispositivo comprende un corpo 30 interposto tra il condotto di aspirazione 8 e i condotti di mandata 10, detto corpo 30 essendo preferibilmente e vantaggiosamente realizzato con una struttura cellulare a celle aperte o comunque reticolare. La funzione del corpo 30 è quella di uniformare e "calmare'' il flusso d’aria all'interno della scatola 1, limitando la formazione di vortici d'aria entro quest'ultima, così da avere un più uniforme riempimento dei condotti di aspirazione 4 dei cilindri.

Preferibilmente, il corpo 30 è in materiale polimerico, come poliuretano, a celle aperte ed è interposto tra l'organo parzializzatore e gli iniettori 15. In alternativa, tale corpo può anche essere un elemento reticolare vero e proprio.

Grazie alla presenza del dispositivo regolarizzatone del flusso, è possibile realizzare una scatola 1 con forme e dimensioni anche molto particolari in funzione della particolare estetica che si vuole dare alla motocicletta e/o agli ingombri di tale scatola su quest'ultima. Questo in quanto il corpo 30 sopperisce all'eventuale creazione dì vortici all'interno dì tale scatola, vortici che sì creerebbero in sua assenza e che inficerebbero il corretto, regolare e ottimale funzionamento del motore.

Grazie al fatto che i condotti di aspirazione 4 dei cilindri sono in diretto contatto con la cavità 6 del corpo 5 della scatola 1, cavità avente un volume notevolmente maggiore rispetto a quello dei suddetti condotti 4, il trovato consente anche di limitare o evitare completamente il bloccaggio della ruota posteriore della motocicletta durante il rilascio dell’acceleratore. Ciò in quanto la cavità 6 consente di disperdere la depressione che si viene a creare nei condotti di aspirazione 4 a seguito del rilascio del gas (ovvero dell'acceleratore) da parte del pilota della motocicletta, cosa che permette di ridurre notevolmente ed anche evitare il completo bloccaggio della ruota posteriore legato, appunto, alla suddetta depressione che, in un volume estremamente limitato come quello dei condotti di aspirazione 4, crea un effetto di freno motore che porta al suddetto bloccaggio. Questa situazione è quella che normalmente si ha nei motori per motocicletta già noti, situazione che necessita dì essere superata attraverso specifici dispositivi antisaltellamento delia ruota posteriore. Con il trovato, tali dispositivi antisaltellamento potrebbero anche essere evitati o comunque possono essere semplificati nella loro costituzione e nel loro funzionamento.

Sono state descritte più forme specifiche di realizzazione del trovato, ma altre ancora potrebbero essere realizzate sulla base di quanto precede, realizzazioni diverse in funzione del numero e disposizione dei cilindri e della complessità dei dispositivi che possono essere integrati nel corpo 5 della scatola 1. Tali realizzazioni consentono di ottenere, in particolare, le configurazioni del motore di cui alle figure 10 e 17.

Le configurazioni in questione, di per sé concettualmente già note possono comprendere: a. un numero e tipo diverso da uno di organi dì intercettazione e parzializzazione del fluido (aria) (vedasi figura 12);

b. la presenza o meno di un dispositivo di variazione della geometria (in particolare della lunghezza) dei condotti di aspirazione come nelle figure 2,5, 9 e 10;

c. la presenza o meno di uno o più condotti dì bypass 100 (figura 11);

d. la presenza dì un sistema di variazione del volume della cavità 6 (figura 14)VIS, ossia Variable Intake System;

e. presenza di un sistema di variazione del volume della cavità 6 con condotto risonante tra le varie porzioni di volume in cui è suddiviso il corpo 5 della scatola 1 (VIS duct figura 16).

Ad esempio, per un motore a quattro cilindri in linea, si possono pensare 8 varianti diverse dì configurazione combinando i diversi dispositivi sopra citati, come rappresentato nella Tab. 1 e nelle Figg. 10-17

Tab. 1 : elenco varianti configurazioni sistema inventivo

Anche tali soluzioni sono da ritenersi ricadere all'interno del presente trovato come definito dalle rivendicazioni che seguono.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema di aspirazione (3) per motore mono oppure pluricilindrico per motocicletta comprendente uno o più cilindri provvisti, ciascuno, di almeno un iniettore del carburante (15), detto motore (3) comprendendo una scatola dell'aria (1) posta a monte dei cilindri provvista di almeno un condotto di aspirazione (8) dell'aria e di almeno un condotto di mandata (10) dell'aria verso condotti di aspirazione (4) di detti cilindri, caratterizzato dal fatto che questi ultimi sono sprovvisti di organo parzializzatore, almeno un organo parzializzatore (20) essendo invece posto nel condotto di aspirazione (8) della scatola dell'aria (1), gli iniettori del carburante (15) essendo disposti al di sopra dei condotti di aspirazione (4) dei corrispondenti cilindri ed essendo previsti a valle dell'organo parzializzatore (20) del condotto di aspirazione (8) della scatola dell’aria (1).
2. Sistema dì aspirazione di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'organo parzializzatore (20) è una valvola a farfalla (21) provvista di proprio albero (22) posto entro tale condotto di aspirazione (8) della scatola dell'aria (1).
3. Sistema di Aspirazione di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'organo parzializzatore è una valvola ad otturatore.
4. Sistema di aspirazione di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'organo parzializzatore è una valvola a cassetto (24).
5. Sistema di aspirazione di cui alla rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la valvola a cassetto (24) è atta ad assumere una posizione di lavoro in cui libera completamente il condotto di aspirazione (8) della scatola dell 'aria.
6. Sistema di aspirazione di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che gli iniettori del carburante (15) sono supportati dalla scatola dell'aria (1).
7. Sistema di aspirazione di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la scatola dell'aria (1) comprende un corpo (5) cavo (in 6) montato sopra la usuale testata (2) del motore (1) in cui sono previsti i condotti di aspirazione (4) dei cilindri di quest'ultimo.
8. Sistema di aspirazione di cui alla rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detto corpo presenta una pluralità di condotti di mandata (10) realizzati sporgenti verso i rispettivi condotti di aspirazione (4) dei cilindri.
9. Sistema di aspirazione di cui alla rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che la cavità (6) del corpo (5) della scatola dell'aria (1) è suddivisa in una pluralità di volumi connessi o connettibili tra loro attraverso valvole di intercettazione, queste ultime potendo essere di tipo noto qualsiasi.
10. Sistema di aspirazione di cui alla rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che la pluralità dei volumi in cui è suddivisa la cavità (6) del corpo (5) è connessa o connettibile tramite condotti esterni al corpo (5) stesso, tali condotti essendo parzializzabili da valvole di intercettazion, queste ultime potendo essere di tipo noto qualsiasi.
11. Sistema di Aspirazione di cui alla rivendicazione 9 e 10, caratterizzato dal fatto che la cavità (6) contiene un dispositivo a geometria variabile dei condotti di aspirazione.
12. Sistema di aspirazione di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'organo parzializzatore (20) è comandato attraverso una connessione del tipo "drive-bywire” .
13. Sistema di aspirazione di cui alle rivendicazioni 1 e 7, caratterizzato dal fatto che entro la scatola dell'aria (1) è previsto un corpo (30), interposto tra il condotto di aspirazione (8) e ogni condotto di mandata (10) di tale scatola ed atto a uniformare il flusso d'aria transitante tra questi condotti.
14. Sistema di aspirazione di cui alla rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che detto corpo (30) presenta una struttura cellulare a celle aperte.
15. Sistema di aspirazione di cui alla rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che detto corpo (30) è in materiale polimierico a celle aperte.
16. Sistema di aspirazione di cui alla rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che detto corpo (30) ha forma reticolare.
17. Sistema di aspirazione di cui alla rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che detto corpo (30) è interposto tra l'organo parzializzatore (20) e gli iniettori del carburante (15) .