ITTO20080939A1

ITTO20080939A1 - Gruppo valvolare di controllo del circuito del liquido refrigerante di un motore a combustione interna per autoveicoli

Info

Publication number: ITTO20080939A1
Application number: IT000939A
Authority: IT
Inventors: Franco Triberti
Original assignee: Behr Thermot Tronik Italia S P A
Priority date: 2008-12-16
Filing date: 2008-12-16
Publication date: 2010-06-17

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo:

“Gruppo valvolare di controllo del circuito del liquido refrigerante di un motore a combustione interna per autoveicoli”

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce in generale ai circuiti del liquido refrigerante di motori a combustione interna per autoveicoli, e riguarda più in particolare un gruppo valvolare di controllo per siffatti circuiti.

Stato della tecnica anteriore

Per il controllo del flusso del liquido refrigerante proveniente dalla testa e/o dal basamento del motore è noto l’impiego di gruppi valvolari includenti un corpo con un ingresso del liquido ed un raccordo di uscita principale collegato ad un radiatore di raffreddamento del liquido. Il corpo del gruppo valvolare include inoltre almeno un raccordo di uscita secondario collegato ad un servizio ausiliario, che può tipicamente comprendere ad esempio il riscaldatore dell’abitacolo del veicolo, lo scambiatore di calore EGR, un eventuale vaso di espansione, etc. Per il controllo del flusso dall’ingresso verso l’uscita principale e la o le uscite secondarie sono di norma utilizzati due sistemi alternativi diversi: un primo sistema prevede l’impiego di una valvola termostatica dotata di un bulbo contenente un materiale dilatabile e più in particolare cera, eventualmente integrata da un riscaldatore elettrico ausiliario, mentre un secondo sistema utilizza una valvola a pilotaggio elettrico.

Il primo sistema, meno costoso ma anche meno flessibile in quanto l’apertura/chiusura della valvola termostatica è strettamente dipendente dalla temperatura del liquido refrigerante, è più affidabile in quanto del tutto indifferente ad eventuali avarie elettriche. Nel caso in cui alla valvola termostatica sia associato un riscaldatore elettrico ausiliario il funzionamento è garantito anche nel caso di avarie dell’impianto elettrico del veicolo.

Il secondo sistema è più costoso ma ben più sofisticato in quanto le fasi di apertura/chiusura della valvola possono anche essere rese non dipendenti dalla temperatura del liquido refrigerante in talune specifiche condizioni di funzionamento del motore, allo scopo di ridurre ad esempio le sue emissioni inquinanti. Questo secondo sistema è però soggetto a malfunzionamenti nel caso di avarie del suo comando o controllo elettrico. In tale eventualità il flusso del liquido refrigerante verso il radiatore di raffreddamento può risultare insufficiente, con il conseguente rischio di surriscaldamento e quindi grave danneggiamento del motore termico.

Sintesi dell’invenzione

Lo scopo della presente invenzione è quello di fornire una soluzione che consenta di sfruttare i vantaggi dell’uno e dell’altro sistema, pur tuttavia salvaguardando al tempo stesso il corretto funzionamento del gruppo valvolare di controllo del circuito del liquido refrigerante anche nell’eventualità di avarie elettriche.

Secondo l’invenzione questo scopo viene raggiunto grazie ad un gruppo valvolare di controllo del circuito del liquido refrigerante di un motore a combustione interna per autoveicoli del tipo sopra definito, essenzialmente caratterizzato dal fatto che per il controllo del liquido refrigerante fra l’ingresso, l’uscita principale e la suddetta almeno una uscita secondaria è prevista una pluralità di dispositivi valvolari indipendenti almeno parte dei quali sono controllati elettricamente.

I dispositivi valvolari controllati elettricamente possono includere ciascuno un’elettrovalvola oppure una valvola a spola con motore elettrico lineare, oppure ancora una valvola termostatica del tipo a materiale dilatabile con associato riscaldatore elettrico ausiliario, alle quali è associabile anche una valvola termostatica del tipo a semplice materiale dilatabile che non necessita di azionamento elettrico. Sono previste anche diverse combinazioni di una o più di tali valvole termostatiche con almeno uno dei suddetti dispositivi valvolari ad azionamento elettrico.

Breve descrizione dei disegni

Esempi di siffatte realizzazioni verranno ora descritti dettagliamene con riferimento ai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, nei quali:

la figura 1 è una vista prospettica schematica dall’alto di un gruppo valvolare di controllo del circuito del liquido refrigerante di un motore a combustione interna per autoveicoli secondo una prima forma di attuazione dell’invenzione,

la figura 2 è una vista prospettica dal basso del gruppo valvolare della figura 1,

la figura 3 è una vista in sezione verticale del gruppo valvolare delle figure 1 e 2,

la figura 4 è una vista prospettica dall’alto che mostra una prima variante del gruppo valvolare secondo l’invenzione,

la figura 5 è una vista prospettica dal basso del gruppo valvolare della figura 4,

le figure 6 e 7 sono due viste in sezione verticale secondo piani diversi del gruppo valvolare delle figure 4 e 5

la figura 8 è una vista prospettica dall’alto di una seconda variante del gruppo valvolare secondo l’invenzione, la figura 9 è una vista prospettica dal basso del gruppo valvolare della figura 8,

la figura 10 è una vista in sezione verticale del gruppo valvolare delle figure 8 e 9,

la figura 11 è una vista prospettica dall’alto di una terza variante del gruppo valvolare secondo l’invenzione, la figura 12 è una vista prospettica dal basso del gruppo valvolare della figura 11,

la figura 13 è una vista in sezione verticale del gruppo valvolare delle figure 11 e 12,

la figura 14 è una vista prospettica dall’alto di una quarta variante del gruppo valvolare secondo l’invenzione, la figura 15 è una vista prospettica dal basso del gruppo valvolare della figura 14, e

la figura 16 è una vista in sezione verticale del gruppo valvolare delle figure 14 e 15.

Descrizione dettagliata dell’invenzione

Riferendosi inizialmente alle figure 1 a 3, in una prima forma di attuazione il gruppo valvolare secondo l’invenzione, indicato genericamente con 1, comprende un corpo 2 definente inferiormente una camera di ingresso 3 provvista di una flangia di fissaggio 4 al motore a combustione interna di un autoveicolo. Più in particolare la flangia 4 è predisposta per il fissaggio alla testa del motore ed in modo tale da porre la camera di ingresso 3 in comunicazione con il circuito del liquido refrigerante del motore in uscita dalla testa.

Il corpo 2 forma inoltre su un lato un raccordo di uscita principale 5 destinato ad essere collegato al radiatore di raffreddamento del liquido refrigerante nonché un raccordo di ritorno 6 direttamente collegato al motore, ed una serie di raccordi di uscita secondari 7, 8, 9 destinati ad essere collegati a rispettivi servizi ausiliari e, più in particolare, ad uno scambiatore di calore EGR, ad un riscaldatore dell’abitacolo del veicolo, e ad un vaso di espansione.

Per il controllo del flusso del liquido refrigerante dall’ingresso 3 alle uscite 5 e 7-9 il gruppo valvolare 1 secondo l’invenzione include almeno una valvola termostatica ed almeno una valvola a spola azionata da un motore elettrico lineare oppure, in alternativa, almeno un’elettrovalvola.

Più in particolare, nel caso della forma di attuazione delle figure 1 a 3 una valvola termostatica 10 controlla il passaggio dall’ingresso 3 al raccordo di uscita principale 5, mentre la valvola a spola 11 azionata dal motore elettrico 12 controlla la comunicazione fra l’ingresso 3 e i raccordi di uscita secondari, 7, 8 e 9.

Occorre rilevare che la valvola termostatica 10 può essere di tipo tradizionale oppure del tipo denominato MCT. Nel primo caso la valvola termostatica 10 comprende in modo convenzionale un involucro contenente un materiale dilatabile avente un elevato coefficiente di dilatazione termica, tipicamente cera, ed uno stelo sporgente da un’estremità dell’involucro e spostabile assialmente rispetto a questo, a partire da una condizione rientrata, verso posizioni progressivamente estese per effetto della dilatazione del materiale dilatabile conseguente ad aumenti di temperatura del liquido refrigerante alimentato all’ingresso 3. Lo stelo porta un otturatore di valvola normalmente mantenuto in posizione di chiusura tramite un organo elastico che tende a premere lo stelo nella posizione rientrata.

Nel secondo caso la valvola termostatica, generalmente analoga a quella convenzionale, è inoltre dotata di un riscaldatore elettrico ausiliario 13 predisposto sia per migliorare la risposta termica della valvola, sia per pilotarne l’apertura in particolari situazioni. Tale riscaldatore può essere ad esempio costituito da un resistore PTC, come descritto nel brevetto statunitense US-5775270.

Occorre rilevare che nella forma di attuazione qui descritta del gruppo valvolare 1 la disposizione della valvola termostatica 10 e della valvola a spola 11 azionata dal motore elettrico 12 potrebbe essere invertita, nel senso che la prima potrebbe controllare il flusso del liquido refrigerante dall’ingresso 3 alle uscite secondarie 7, 8 e 9, e la seconda potrebbe controllare tale flusso fra l’ingresso 3 ed il raccordo di uscita principale 5.

La variante del gruppo valvolare secondo l’invenzione rappresentata nelle figure 4 a 7, indicata genericamente con 1a, è generalmente simile alla forma di attuazione descritta precedentemente, e solo le differenze verranno descritte nei dettagli, utilizzando gli stessi riferimenti numerici per le parti identiche o simili.

In questa prima variante il corpo 2 del gruppo 1a presenta un ingresso sdoppiato, includente una camera 3 collegata al circuito del liquido refrigerante in uscita dalla testa del motore, ed una seconda camera 3a collegata con il circuito del liquido refrigerante in uscita dal basamento o blocco cilindri del motore stesso. In questo caso il flusso del liquido refrigerante è quindi sdoppiato: dall’ingresso 3 esso viene inviato al raccordo di uscita principale 5 ed al raccordo di uscita secondario 7 collegato al radiatore EGR rispettivamente attraverso una valvola termostatica 10 ed una valvola a spola 11 azionata da un motore elettrico lineare 12. Il secondo ingresso 3a è a sua volta collegato, tramite una seconda valvola termostatica 10a, con le uscite secondarie 8 e 9. Anche in questo caso l’una e/o l’altra delle valvole termostatiche 10, 10a possono essere del tipo a semplice materiale dilatabile oppure del tipo MCT e possono anche essere sostituite da una valvola a spola azionata dal motore elettrico. Analogamente, la valvola a spola 11 azionata dal motore elettrico 12 associata all’ingresso 3 ed al raccordo di uscita principale 5 potrebbe essere sostituita da una valvola termostatica semplice 10 o MCT 10-13.

Anche la terza forma di attuazione che verrà qui di seguito descritta con riferimento alle figure 8-10 è generalmente simile alle forme di attuazione precedenti, e soltanto le differenze verranno descritte in dettaglio utilizzando gli stessi riferimenti numerici.

In tale variante il corpo 2 del gruppo valvolare, indicato nel suo insieme con 1b, presenta una camera di ingresso 3 collegabile al circuito del liquido refrigerante in uscita dalla testa del motore, una valvola termostatica 10 che controlla il passaggio fra l’ingresso 3 ed il raccordo di uscita principale 5 nonché un secondo raccordo di uscita 14 anch’esso collegato al radiatore di raffreddamento del liquido, ed una valvola a spola 11 azionata da un motore elettrico lineare 12 che controlla la comunicazione fra l’ingresso 3 e i raccordi di uscita secondari 7, 8 e 9. Anche in questo caso la valvola termostatica 10 può essere del tipo a semplice materiale dilatabile oppure del tipo MCT con riscaldatore ausiliario 13.

Nella quarta forma di attuazione illustrata nelle figure 11-13 il corpo 2 del gruppo valvolare indicato con 1c presenta anch’esso un primo ingresso 3 collegabile col circuito del liquido refrigerante in uscita dalla testa del motore ed un secondo ingresso 3a collegabile col circuito del liquido refrigerante in uscita dal blocco cilindri o basamento del motore. Una prima valvola termostatica 10 controlla il flusso fra il primo ingresso 3 e il raccordo di uscita principale 5, una seconda valvola termostatica 10a controlla il flusso fra il primo ingresso 3 ed il raccordo di uscita secondario 7, ed una terza valvola termostatica 10b controlla il flusso fra il secondo ingresso 3a ed il raccordo di uscita secondario 8. Ciascuna delle valvole termostatiche 10, 10a e 10b può essere del semplice tipo a materiale dilatabile oppure, più convenientemente, del tipo MCT.

Anche nella quinta forma di attuazione illustrata nelle figure 14-16 il corpo 2 del gruppo valvolare 1d presenta un primo ingresso 3 collegabile col circuito del liquido refrigerante in uscita dalla testa del motore ed un secondo ingresso 3a collegabile col circuito del liquido refrigerante in uscita dal blocco cilindri o basamento del motore. Una valvola termostatica 10, convenientemente del tipo MCT, controlla il flusso fra il primo ingresso 3 e il raccordo di uscita principale 5. Una prima valvola a spola 11 e relativo motore elettrico lineare 12 controlla il flusso fra il primo ingresso 3 ed il raccordo di uscita secondari 7, ed una seconda valvola spola 11 e relativo motore elettrico lineare 12 controlla il flusso fra il secondo ingresso 3a ed almeno il raccordo di uscita secondario 8.

In tutte le forme di attuazione descritte la valvola a spola 11 con il relativo motore elettrico lineare 12 può essere sostituito da un’elettrovalvola di tipo convenzionale.

In ciascuna delle forme di attuazione sopra descritte il controllo del flusso del liquido refrigerante dall’ingresso o ingressi verso le uscite del gruppo valvolare può essere effettuato in modo preciso e pilotato elettricamente in funzione delle specifiche, anche le più rigorose, tendenti a ridurre le emissioni inquinanti ai vari regimi di funzionamento del motore termico a cui il gruppo valvolare è associato. La o ciascuna valvola termostatica, ove presente, sia essa del semplice tipo a materiale dilatabile oppure del tipo MCT, consente -anche nel caso di avaria elettrica- di garantire il raffreddamento del liquido refrigerante così da evitare in ogni caso il rischio di surriscaldamento del motore.

Naturalmente i particolari di costruzione e le forme di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione, così come definito dalle rivendicazioni che seguono.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Gruppo valvolare (1; 1a; 1b; 1c; 1d) di controllo del circuito del liquido refrigerante di un motore a combustione interna per autoveicoli, comprendente un corpo (2) avente almeno un ingresso (3; 3a) del liquido proveniente dalla testa e/o dal basamento del motore, un raccordo di uscita principale (5) collegato ad un radiatore di raffreddamento, ed almeno un raccordo di uscita secondario (7, 8, 9) collegato ad un servizio ausiliario, caratterizzato dal fatto che per il controllo del liquido refrigerante fra detto almeno un ingresso (3, 3a), detta uscita principale (5) e detta almeno un’uscita secondaria (7, 8, 9) detto gruppo valvolare (1; 1a; 1b; 1c; 1d) include una pluralità di dispositivi valvolari indipendenti (10, 11) almeno parte dei quali azionati elettricamente.
2. Gruppo valvolare secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti dispositivi valvolari azionati elettricamente includono una valvola a spola (11) azionata da un motore elettrico lineare (12) o un’elettrovalvola.
3. Gruppo valvolare secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che comprende almeno una valvola termostatica (10).
4. Gruppo valvolare secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta valvola termostatica (10) è del tipo a semplice materiale dilatabile.
5. Gruppo valvolare secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta valvola termostatica (10) è del tipo a materiale dilatabile con associato riscaldatore elettrico ausiliario (13).
6. Gruppo valvolare secondo la rivendicazione 4 o 5, caratterizzato dal fatto che detto ingresso (3) è collegabile col circuito del liquido refrigerante in uscita dalla testa del motore e dal fatto che una valvola termostatica (10) controlla il flusso fra detto ingresso (3) e detto raccordo di uscita principale (5) e una valvola a spola (11) con motore elettrico lineare (12) controlla il flusso fra detto almeno un ingresso (3) e detti raccordi di uscita secondari (7, 8, 9).
7. Gruppo valvolare secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che una valvola termostatica (10) controlla inoltre il flusso fra detto ingresso (3) ed un secondo raccordo di uscita principale (14).
8. Gruppo valvolare secondo la rivendicazione 4 o 5, caratterizzato dal fatto che detto corpo (1a) presenta un primo ingresso (3) collegabile col circuito del liquido refrigerante in uscita dalla testa del motore ed un secondo ingresso (3a) collegabile col circuito del liquido refrigerante in uscita dal blocco cilindri o basamento del motore, dal fatto che una valvola termostatica (10) controlla il flusso fra detto primo ingresso (3) e detto raccordo di uscita principale (5), una valvola a spola (11) e relativo motore elettrico lineare (12) controlla il flusso fra detto primo ingresso (3) ed almeno uno di detti raccordi di uscita secondari (7), ed una seconda valvola termostatica (10a) controlla il flusso fra detto secondo ingresso (3a) ed almeno un altro di detti raccordi di uscita secondari (8, 9).
9. Gruppo valvolare secondo la rivendicazione 4 o 5, caratterizzato dal fatto che detto corpo (1c) presenta un primo ingresso (3) collegabile col circuito del liquido refrigerante in uscita dalla testa del motore ed un secondo ingresso (3a) collegabile col circuito del liquido refrigerante in uscita dal blocco cilindri o basamento del motore, dal fatto che una prima valvola termostatica (10) controlla il flusso fra detto primo ingresso (3) e detto raccordo di uscita principale (5), una seconda valvola termostatica (10a) controlla il flusso fra detto primo ingresso (3) ed almeno uno di detti raccordi di uscita secondari (7), ed una terza valvola termostatica (10b) controlla il flusso fra detto secondo ingresso (3a) ed almeno un altro di detti raccordi di uscita secondari (8).
10. Gruppo valvolare secondo la rivendicazione 4 o 5, caratterizzato dal fatto che detto corpo (1d) presenta un primo ingresso (3) collegabile col circuito del liquido refrigerante in uscita dalla testa del motore ed un secondo ingresso (3a) collegabile col circuito del liquido refrigerante in uscita dal blocco cilindri o basamento del motore, dal fatto che una valvola termostatica (10) controlla il flusso fra detto primo ingresso (3) e detto raccordo di uscita principale (5), una prima valvola a spola (11) e relativo motore elettrico lineare (12) controlla il flusso fra detto primo ingresso (3) ed almeno uno di detti raccordi di uscita secondari (7), ed una seconda valvola spola (11) e relativo motore elettrico lineare (12) controlla il flusso fra detto secondo ingresso (3a) ed almeno un altro di detti raccordi di uscita secondari (8).