ITTO990605A1 - Motore endotermico provvisto di un dispositivo di depurazione dei gasdi sfiato del basamento. - Google Patents

Description

D E SCR IZION E

del brevetto per invenzione industriale

La presente invenzione è relativa ad un motore endotermico provvisto di un dispositivo di depurazione dei gas di sfiato del basamento del motore stesso.

Come è noto, i motori endotermici sono provvisti di un circuito di sfiato del basamento atto a scaricare all'esterno del basamento stesso i gas cosiddetti di sfiato o di "blow-by", cioè dei gas che trafilano dai cilindri nel basamento attraverso i segmenti dei pistoni. Lo sfiato è necessario sia per impedire l'aumento della pressione all'interno del basamento, sia per compensare le variazioni di volume dovute al moto dei pistoni.

I gas di blow-by contengono particelle di olio finemente nebulizzate, nonché particelle di incombusti di natura carboniosa (particolato) aventi dimensioni dell'ordine di qualche μτη, tìpicamente comprese tra 5 e 8 μτη.

Il circuito di sfiato è in qualche caso di tipo aperto, cioè scarica i gas di blow-by nell'ambiente; in questo caso, l'olio ed il particolato devono essere separati dai gas per evidenti ragioni di tutela dell'ambiente e della salute (il particolato ha effetti cancerogeni) .

In altri casi, il circuito di sfiato è di tipo chiuso e ricircola i gas di blow-by all'aspirazione del motore, per assicurare la completa combustione del particolato. Anche in questo caso, tuttavia, si presenta il problema di depurare tali gas dall'olio e dal particolato; infatti, l'olio ed il particolato tendono a formare sedimenti resinosi sui componenti che i gas attraversano prima di raggiungere i cilindri (in particolare sulle valvole e, per i motori sovralimentati, nel compressore e nell'intercooler, ove riducono fortemente lo scambio termico), compromettendo il buon funzionamento di tali componenti. Inoltre, nelle vetture catalizzate, la combustione dell'olio motore eventualmente ricircolato all 'aspirazione ha effetti dannosi sulla marmitta catalitica e sulla sonda lambda .

Sono pertanto stati proposti depuratori di vario tipo, compr endenti ad esempio separatori ad urto, elementi filtranti o una combinazione dei due.

In particolare. sono noti dispositivi di depurazione dei gas di sfiato del basamento, comprendenti un ingresso comunicante con l'interno del basamento del motore per ricevere gas di sfiato contenenti olio in sospensione, un'uscita per i gas di sfiato depurati, un elemento filtrante interposto fra l'ingresso e l'uscita, ed una vaschetta di raccolta per l'olio comunicante con l'interno del basamento attraverso una valvola di drenaggio atta a consentire il passaggio dell'olio accumulato nella vaschetta verso il basamento ma ad impedire il riflusso dei gas in senso opposto.

Scopo della presente invenzione è la realizzazione di un motore endotermico con un dispositivo di depurazione dei gas di sfiato del basamento provvisto di una valvola di drenaggio di tipo perfezionato, atta funzionare in modo efficace, affidabile e completamente automatico, e tale da evitare indesiderati accumuli di olio.

Il suddetto scopo è raggiunto dalla presente invenzione, in quanto essa è relativa ad un motore a combustione interna comprendente un dispositivo di depurazione dei gas di sfiato del basamento del motore stesso, detto dispositivo comprendendo un ingresso comunicante con 11interno del basamento del motore per ricevere i gas di sfiato contenenti olio e particolato in sospensione, un'uscita per i gas di sfiato depurati, un filtro interposto fra l'ingresso e l'uscita, una vaschetta di raccolta per l'olio separato dal detto filtro, ed una valvola di drenaggio interposta fra la detta vaschetta e l'interno del basamento per consentire il passaggio dell'olio accumulato nella vaschetta verso il basamento ed impedire il riflusso dei gas non depurati in senso opposto, caratterizzato dal fatto che la detta valvola comprende almeno un'apertura per il passaggio dell'olio dalla detta vaschetta al detto basamento ed un elemento di tenuta cooperante a tenuta con la detta apertura per effetto della pressione dei gas nel detto basamento, il detto elemento di tenuta essendo sensibile alle oscillazioni di pressione all'interno del basamento in modo da lasciare trafilare l'olio attraverso la detta apertura quando la pressione nel basamento scende sotto un valore di soglia prefissato.

Per una migliore comprensione della presente invenzione, viene descritta nel seguito una forma preferita di attuazione, a titolo di esempio non limitativo e con riferimento ai disegni allegati, nei quali :

la figura 1 è una vista in elevazione ed in parziale sezione di un motore endotermico realizzato secondo la presente invenzione,·

la figura 2 è una vista in elevazione frontale di un dispositivo di depurazione del motore di figura 1; la figura 3 è una sezione lungo la linea III-III di figura 2 ;

la figura 4 e la figura 5 sono sezioni schematiche, in scala ingrandita, illustranti due diverse posizioni operative di una valvola del dispositivo di figura 2.

Con riferimento alla figura 1, è indicato con 1 un motore endotermico comprendente una testa 2, una pluralità di cilindri 3, un basamento 4 ed una coppa 5 atta a contenere olio lubrificante.

Il motore 1 è provvisto inoltre di un circuito 8 di ricircolo dei gas cosiddetti di "blow-by", cioè dei gas che fluiscono nel basamento 4 trafilando fra i cilindri 3 ed i relativi pistoni 6.

Tali gas contengono in sospensione particelle di olio finemente nebulizzato, nonché particelle solide (particolato), prevalentemente di natura carboniosa, le quali sono costituite in parte da prodotti di combustione parzialmente incombusti ed in parte da impurità solide normalmente contenute nell'olio.

Il circuito di ricircolo, non illustrato in dettaglio in quanto noto, comprende un dispositivo di depurazione 7 (figura 2) avente un'apertura di ingresso (non illustrata) comunicante con l'interno del basamento 4 ed un raccordo di uscita 9 atto ad essere collegato all'aspirazione del motore (non illustrata).

Il dispositivo di depurazione 7 comprende, in modo noto, un separatore ad urto 10 per l'abbattimento delle particelle piu grossolane ed un filtro 11 per la separazione delle particelle residue, preferibilmente del tipo a coalescenza, disposti in serie fra loro e costituenti un'unità integrata provvista di un involucro 12 comune. L'involucro 12 è fissato al motore 1 mediante una pluralità di viti 13 in corrispondenza di un'apertura 14 di un carter 15 di protezione degli ingranaggi 16 della distribuzione e del volano 17 del motore 1, del quale costituisce sostanzialmente un coperchio di chiusura.

L'involucro 12 presenta una porzione di ingresso 18 scatolata provvista di una pluralità di setti interni 20 definenti il separatore ad urto 10 ed atti determinare un percorso tortuoso per i gas,· la geometria dei vari condotti delimitanti il percorso dei gas non viene qui descritta in dettaglio, in quanto non facente parte della presente invenzione.

L'involucro 12 definisce inoltre una camera di ingresso 21 (figura 3) del filtro 11, di forma sostanzialmente rettangolare, nella quale i gas sboccano all'uscita del separatore ad urto 10.

Il filtro 11 comprende un elemento filtrante 22, in forma di cartuccia rettangolare, il quale è montato fra una flangia perimetrale 23 della camera di ingresso 21 ed una corrispondente flangia 24 di un coperchio 25 rimovibile, fissato sull'involucro 12 mediante una pluralità di viti 26.

Convenientemente, l'elemento filtrante 22 è costituito da una cartuccia di tessuto non tessuto di fibre con porosità variabile lungo il proprio spessore,· il tessuto è plissettato in modo da aumentare la superficie filtrante a parità di ingombro.

Preferibilmente, l'elemento filtrante 19 presenta potere di ritenzione tale da lasciare passare, di per sé, il particolato ed è ad azione coalescente.

Il coperchio 25 definisce una camera di uscita 27 del filtro 11, e forma integralmente il raccordo di uscita 9 del dispositivo 7.

Il coperchio 25 definisce inoltre integralmente un canale di drenaggio 32 (figure 2 e 3) estendentesi dal fondo della camera di uscita 27 del filtro 11 e comunicante con una vaschetta 28 di raccolta dell'olio, di cui l'involucro 12 forma integralmente una parete frontale e le pareti laterali. In particolare, la vaschetta 28 è delimitata verso il basso da una coppia di pareti laterali 29 inclinate verso il basso e convergenti fra loro in corrispondenza di una porzione di fondo 30 della vaschetta stessa. La vaschetta 28 è chiusa posteriormente da una parete 31 sostanzialmente piana, convenientemente saldata alle pareti laterali.

La vaschetta 28 comunica con l'interno del basamento 4 attraverso una valvola 33.di drenaggio atta a consentire il passaggio dell'olio dalla vaschetta stessa verso il basamento, ma non il riflusso dei gas di blow-by in senso opposto.

La valvola 33 è formata da una pluralità di aperture 34 ricavate nella parete posteriore 31 in corrispondenza della porzione di fondo 30, ad esempio sei fori disposti in cerchio ed equispaziati fra loro, e da un organo di intercettazione 35 montato sulla parete 31 ed atto a chiudere a tenuta le aperture 34 sotto la spinta dei gas di blow-by.

Più precisamente, l'organo di intercettazione 35 è realizzato in materiale elastomerico e sostanzialmente conformato ad ombrello, e comprende integralmente un codolo 36 montato a pressione in un foro 37 della parete 31 disposto al centro del cerchio definito dalle aperture 34, ove è assialmente trattenuto da un proprio risalto 41 anulare di ritegno, ed un elemento di tenuta 38 flessibile definito da una flangia anulare estendentesi da un'estremità 39 assiale del codolo 36 e disposto sulla faccia della parete 31 rivolta verso l'esterno della vaschetta 28, ovvero verso l'interno del basamento 4.

L'elemento di tenuta 38 presenta un labbro perimetrale 40 atto a cooperare a tenuta con la parete 31, sotto la spinta dei gas di blow-by, in una zona anulare circondante le aperture 34.

Il funzionamento del dispositivo di depurazione 7 è il seguente.

I gas di blow-by con l'olio ed il particolato in sospensione fluiscono nel separatore ad urto 10, in cui le particelle d'olio più grossolane si separano dal flusso per inerzia ed impattano contro i setti 20; l'olio così depurato cola nel basamento 4. Il flusso di gas depurato dalle particelle d'olio più grossolane raggiunge quindi la camera 21 e l'elemento filtrante 22 .

Le particelle d'olio passano all'interno dell'elemento filtrante 22 dove si agglomerano per coalescenza per formare gocce di dimensioni sufficienti ad impedirne il trascinamento a valle; l'olio pertanto cola dalla camera di uscita 27 del filtro 11 nella vaschetta 28 di raccolta attraverso il canale di drenaggio 32.

Il particolato, che in assenza di olio tenderebbe a passare attraverso l'elemento filtrante 22, viene inglobato nelle gocce d'olio che si agglomerano nell'elemento stesso.

I gas purificati dall'olio e dal particolato fluiscono dalla camera 27 di uscita del filtro 11 al raccordo di uscita 9, e di qui vengono ricircolati in modo noto all'aspirazione del motore 1.

L'olio che si raccoglie nella vaschetta 28 tende a fluire nel basamento 4 attraverso le aperture 34 della parete 31 della vaschetta. In presenza di una 3 sovrappressione nel basamento 4 rispetto alla vaschetta 28, l'elemento di tenuta 38 chiude le aperture 34 impedendo il riflusso di gas di blow-by contaminati (figura 5). L'elemento di tenuta 38 è dimensionato in modo tale da perdere tenuta ogni volta in cui il valore di pressione all'interno del basamento scende sotto un valore di soglia prefissato; per effetto delle variazioni cicliche di pressione all'interno del basamento a motore acceso, l'elemento di tenuta 38 lascia sfuggire piccole quantità di olio nel basamento anche durante il funzionamento del motore.

Quando il motore è spento, non vi è alcuna soravrappressione nel basamento 4 e quindi la vaschetta 28 si svuota completamente.

Da un esame delle caratteristiche del motore 1 e, in particolare, del dispositivo di depurazione 7 realizzati secondo i dettami della presente invenzione sono evidenti i vantaggi che essa consente di ottenere.

L'impiego di una valvola 33 con un elemento di tenuta 35 sensibile alle variazioni di pressione all'interno del basamento consente di evacuare l'olio dalla vaschetta 28 in modo efficace, semplice ed affidabile, evitando accumuli indesiderati e senza alcuna necessità di controlli.

La valvola 33 del tipo descritto è particolarmente semplice e poco costosa da produrre ed assemblare.

Risulta infine chiaro che al motore 1 ed al dispositivo 7 possono essere apportate modifiche e varianti che non escono dall'ambito di tutela definito dalle rivendicazioni.

Ad esempio, la valvola 33 può essere sostituita da una valvola a lamella, a membrana o anche ad otturatore mobile, purché sufficientemente sensibile alle oscillazioni di pressione.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1.- Motore (1)'a combustione interna provvisto di un dispositivo (7) di depurazione dei gas di sfiato del basamento del motore (1) stesso, detto dispositivo comprendendo un ingresso comunicante con 11interno del basamento (4) del motore (1) per ricevere i gas di sfiato contenenti olio e particolato in sospensione, un'uscita (9) per i gas di sfiato depurati, un filtro (11) interposto fra l'ingresso e l'uscita, una vaschetta (28) di raccolta per l'olio separato dal detto filtro (11), ed una valvola (33) di drenaggio interposta fra la detta vaschetta (28) e l'interno del basamento (4) per consentire il passaggio dell'olio accumulato nella vaschetta (28) verso il basamento (4) ed impedire il riflusso dei gas non depurati in senso opposto, caratterizzato dal fatto che la detta valvola (33) comprende almeno un'apertura (34) per il passaggio dell'olio dalla detta vaschetta (28) al detto basamento (4) ed un elemento di tenuta (38) cooperante a tenuta con la detta apertura (34) per effetto della pressione dei gas nel detto basamento (4), il detto elemento di tenuta (38) essendo sensibile alle oscillazioni di pressione all'interno del basamento (4) in modo da lasciare trafilare l'olio attraverso la detta apertura (34) quando la pressione nel basamento (4) scende sotto un valore di soglia prefissato. 2.- Motore secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che la detta apertura (34) è realizzata in una parete (31) della detta vaschetta (28) e che la detta valvola (33) comprende un organo di intercettazione (35) realizzato in materiale elastomerico e definisce integralmente una porzione (36) di fissaggio alla detta parete (31) ed il detto elemento di tenuta (38). 3.- Motore secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la detta porzione di fissaggio è un codolo (36) montato a pressione in un foro (37) della detta parete (31) e che il detto elemento di tenuta (38) è una flangia anulare flessibile estendentesi integralmente da un'estremità (39) del detto codolo (36) ed avente un labbro perimetrale (40) atto a cooperare a tenuta con una zona della detta parete (31) estendentesi intorno alla detta almeno una apertura (34) su una faccia della detta parete (31) esterna alla detta vaschetta (28). 4 .- Motore secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che la detta valvola (33) comprende una pluralità di aperture (34) disposte equispaziate intorno al detto foro (37) della detta parete (31). 5.- Motore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di conprendere un separatore ad urto (10) disposto a monte del detto filtro (11). 6.- Motore secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che il detto separatore ad urto (10) ed il detto filtro (11) costituiscono un'unità integrata provvista di un involucro (12) comune. 7.- Motore secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto di comprendere un carter (15) di protezione di ingranaggi della distribuzione (16) e di un volano (17), il detto involucro (12) del detto dispositivo di depurazione (7) essendo fissato al detto motore (1) in corrispondenza di un'apertura (14) del detto carter (15) per la quale costituisce sostanzialmente un coperchio di chiusura. 8.- Motore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il detto filtro (il) comprende un elemento filtrante (22) a coalescenza. 9.- Motore secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che il detto elemento filtrante (22) presenta un potere di ritenzione tale da lasciar passare il particolato contenuto nei detti gas di sfiato. 10.- Motore secondo la rivendicazione 8 o 9, caratterizzato dal fatto che il detto involucro (12) definisce integralmente una camera di ingresso (21) del detto filtro, il detto elemento filtrante (22) essendo alloggiato fra la detta camera di ingresso (21) ed un coperchio (25) fissato in modo rimovibile sul detto involucro (12) e definente una camera di uscita (27) del detto filtro (11) ed un canale (32) di drenaggio collegante la detta camera di uscita (27) del detto filtro (11) con la detta vaschetta (28). 11.- Motore endotermico, sostanzialmente come descritto ed illustrato nei disegni allegati.