Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

ITMI20091799A1 - Valvola egr per applicazioni di tipo low pressure, nella tecnica del ricircolo controllato di gas combusti in motori a combustione interna. - Google Patents

Valvola egr per applicazioni di tipo low pressure, nella tecnica del ricircolo controllato di gas combusti in motori a combustione interna. Download PDF

Info

Publication number
ITMI20091799A1
ITMI20091799A1 IT001799A ITMI20091799A ITMI20091799A1 IT MI20091799 A1 ITMI20091799 A1 IT MI20091799A1 IT 001799 A IT001799 A IT 001799A IT MI20091799 A ITMI20091799 A IT MI20091799A IT MI20091799 A1 ITMI20091799 A1 IT MI20091799A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
disc
valve
valve assembly
egr valve
section
Prior art date
Application number
IT001799A
Other languages
English (en)
Inventor
Orto Pierluigi Dell
Francesco Godono
Salvatore Iovino
Felice Liccardo
Mario Marchetti
Francesco Vitale
Original Assignee
Dellorto Spa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dellorto Spa filed Critical Dellorto Spa
Priority to ITMI2009A001799A priority Critical patent/IT1396027B1/it
Priority to PCT/IB2010/054712 priority patent/WO2011048540A1/en
Publication of ITMI20091799A1 publication Critical patent/ITMI20091799A1/it
Application granted granted Critical
Publication of IT1396027B1 publication Critical patent/IT1396027B1/it

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/08Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits
    • F02D9/10Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having pivotally-mounted flaps
    • F02D9/1005Details of the flap
    • F02D9/1025Details of the flap the rotation axis of the flap being off-set from the flap center axis
    • F02D9/103Details of the flap the rotation axis of the flap being off-set from the flap center axis the rotation axis being located at an edge
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/08Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits
    • F02D9/10Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having pivotally-mounted flaps
    • F02D9/1005Details of the flap
    • F02D9/101Special flap shapes, ribs, bores or the like
    • F02D9/1015Details of the edge of the flap, e.g. for lowering flow noise or improving flow sealing in closed flap position
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/08Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits
    • F02D9/10Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having pivotally-mounted flaps
    • F02D9/1005Details of the flap
    • F02D9/102Details of the flap the flap having movable parts fixed onto it
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/06Low pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust downstream of the turbocharger turbine and reintroduced into the intake system upstream of the compressor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/14Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system
    • F02M26/16Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system with EGR valves located at or near the connection to the exhaust system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/17Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system
    • F02M26/21Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system with EGR valves located at or near the connection to the intake system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/65Constructional details of EGR valves
    • F02M26/70Flap valves; Rotary valves; Sliding valves; Resilient valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/65Constructional details of EGR valves
    • F02M26/71Multi-way valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/14Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system
    • F02M26/15Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system in relation to engine exhaust purifying apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23Layout, e.g. schematics
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/65Constructional details of EGR valves
    • F02M26/72Housings
    • F02M26/73Housings with means for heating or cooling the EGR valve

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Description

VALVOLA EGR PER APPLICAZIONI DI TIPO LOW PRESSURE, NELLA TECNICA DEL RICIRCOLO CONTROLLATO DI GAS COMBUSTI IN MOTORI A COMBU-STIONE INTERNA
DESCRIZIONE
CAMPO DELL’INVENZIONE
L’invenzione riguarda un sistema che consente di implementare il ricircolo controllato dei gas di scarico in un motore a combustione interna Diesel sovralimentato e munito di sistemi che effettuano un trattamento dei gas di scarico (come nel caso dei catalizzatori e dei filtri antiparticolato o DPF) al fine di ripulirli prima di immetterli in atmosfera.
Più precisamente, l’ambito tecnico entro cui si colloca l’invenzione à ̈ quello dei sistemi di ricircolo dei gas di scarico in bassa pressione, di seguito indicati con l’espressione EGR (acronimo di “Exhaust Gas Recycling†ovvero “Ricircolazione dei gas di scarico†) Long Route.
Il ricircolo dei gas combusti à ̈ un metodo assai efficace per l’abbassamento della temperatura di combustione e la conseguente riduzione degli ossidi di azoto. Esso consente, infatti, di diluire la carica di aria in aspirazione con i gas di scarico, precedentemente prodotti, che non partecipano alla reazione di combustione, ovvero vi partecipano solo per quella aliquota definita “incombusta†. L’impiego dei gas di EGR à ̈ particolarmente utile ai regimi medio-bassi; mentre à ̈ invece controproducente in tutte quelle situazioni in cui à ̈ richiesta maggiore potenza; in questo caso il flusso di EGR deve essere interrotto, ed à ̈ fondamentale che la valvola preposta presenti una tenuta ottimale, con trafilaggi pressoché nulli
I vantaggi dei sistemi EGR Long Route sono molteplici:
a) favoriscono la riduzione degli ossidi di azoto;
b) i gas ricircolati sono quasi esenti da particelle carboniose in quanto prelevati a valle del DPF;
c) i gas ricircolati hanno temperatura inferiore rispetto a quella di uscita dalla camera di combustione;
d) diluizione della carica fresca;
e) sistema facilmente applicabile alla configurazione del motore; A fronte di tali vantaggi l’applicazione della tecnica del ricircolo controllato dei gas combusti mediante sistemi del tipo Long Route presenta notevoli difficoltà. A tal proposito si osserva che il percorso dei gas di scarico si articola tra punti a bassa pressione e ciò richiede che il circuito sia caratterizzato da un’elevata permeabilità al flusso di gas. In questo ambito le convenzionali valvole a fungo presentano evidenti limiti di applicabilità. Infatti, sebbene tali valvole garantiscano una elevata resistenza al trafilamento, per contro esse sono poco efficienti in termini di portata massima elaborata e questo sia per il valore contenuto del coefficiente di efflusso, sia per i limiti imposti dall’alzata massima della valvola stessa.
Per applicazioni EGR del tipo Low Pressure, ovvero di ricircolo dei gas di scarico in bassa pressione, si rendono pertanto necessari sistemi che consentano di elaborare elevate portate di gas e che, allo stesso tempo, garantiscano una elevata resistenza al trafilamento dei gas di scarico. Le prestazioni dei sistemi EGR del tipo Long Route possono essere notevolmente incrementate se si dispone della possibilità di influenzare la fluidodinamica dei sistemi di aspirazione e/o di scarico nella maniera più opportuna e funzionale agli scopi.
La presente invenzione propone innovazioni in merito: al sistema per attuare il ricircolo controllato dei gas di scarico in bassa pressione, alla modalità per ottimizzare le prestazioni del sistema influenzando la fluidodinamica dei sistemi di aspirazione e/o scarico.
STATO DELLA TECNICA ANTERIORE
Valvole EGR che consentono di implementare la tecnica del ricircolo controllato dei gas di scarico sono già note.
Il documento US - 7.267.139 illustra una valvola EGR Long Route in cui sono presenti due elementi di regolazione del tipo a farfalla. In particolare un primo elemento, nel seguito indicato quale farfalla 7a (vedi numerazione in fig. 1 del documento citato), controlla il flusso dei gas di EGR, mentre un secondo elemento, nel seguito indicato quale farfalla 7b, controlla il flusso d’aria in aspirazione del motore. Quando sono richieste piccole portate di EGR interviene, nella regolazione, la sola farfalla 7a, mentre la farfalla 7b viene tenuta nella configurazione di completa apertura. Portate maggiori di EGR vengono ottenute chiudendo opportunamente la farfalla 7b e lasciando la farfalla 7a completamente aperta. Ciò crea una maggiore depressione a valle della farfalla 7a, capace di richiamare attraverso quest’ultima portate maggiori di gas, proporzionali alla depressione creata. Quindi la combinazione di chiusura dell’elemento a farfalla 7b (che crea una variazione della depressione nel collettore di aspirazione) e dell’apertura della farfalla 7a permette di avere portate variabili di EGR e di controllare anche portate molto piccole. Le valvole a farfalla sono azionate da un unico sistema di attuazione il cui azionamento à ̈ di tipo elettrico. Il sistema à ̈ progettato in modo che almeno una delle due farfalle à ̈ sempre aperta ed attraverso il motore elettrico à ̈ possibile regolare le due valvole una alla volta.
Questa soluzione presenta evidentemente lo svantaggio di risultare eccessivamente ingombrante e costosa; inoltre, se da un lato le valvole a farfalla hanno il pregio di una buona permeabilità, dall’altro non consentono di ottenere buone prestazioni in termini di resistenza al trafilamento dei gas nelle condizioni di lavoro in cui – come accennato sopra - non si intenda attivare il ricircolo di EGR.
Nel documento US - 6.880.572 si propone una valvola EGR molto più compatta che offre, al flusso di gas combusti, un’unica sezione di ingresso ed un’unica sezione di uscita. Tale valvola comprende un corpo-valvola in cui à ̈ collocato un unico elemento mobile indicato con 16 (nella numerazione di fig. 1 del documento citato), che à ̈ collegato all’alberino 18 di un sistema di attuazione. La portata di gas di scarico entra nel corpo-valvola attraverso la sezione di ingresso, indicata con 12, passa attraverso il condotto interno del corpo valvola ed esce attraverso la sezione di uscita indicata con 14.
Durante la manovra di chiusura l’alberino del sistema di attuazione viene ruotato in modo da realizzare l’accoppiamento tra la superficie di tenuta presente sull’elemento mobile 16, che ha una configurazione ad L, e la superficie della sede posta in corrispondenza della sezione di uscita 14. Quando la valvola à ̈ nella posizione di chiusura l’elemento mobile chiude il passaggio al flusso attraverso la porta di uscita. Viceversa durante la manovra di apertura l’alberino del sistema di attuazione viene ruotato in senso antiorario (rispetto al disegno di fig. 1 del documento citato) causando l’apertura della valvola. In posizione di completa apertura l’elemento mobile della valvola consente il passaggio dei gas di scarico attraverso il condotto ricavato nel corpo-valvola e quindi attraverso la sezione di uscita. In questa configurazione l’elemento mobile si allontana il più possibile dal condotto, nei limiti del campo di movimentazione previsto, comportando il minimo ingombro della zona di efflusso e massimizzando la permeabilità della valvola e quindi la portata.
Viceversa quando l’alberino dell’attuatore viene ruotato in modo da chiudere completamente la sezione di uscita della valvola, la superficie di tenuta dell’elemento mobile à ̈ accoppiata con la superficie della sede; in questo modo si ottiene una buona resistenza al trafilamento del gas, grazie anche alla forza esercitata dal flusso contro la superficie dell’elemento mobile affacciata verso il condotto.
Per quando riguarda le modalità di funzionamento, si osserva che la valvola EGR secondo US-6.880.572 à ̈ provvista di un azionamento di sicurezza in caso di avaria del dispositivo di attuazione. Infatti, in caso di malfunzionamento del sistema di attuazione la valvola rimane chiusa, poiché l’elemento mobile à ̈ sollecitato dal fluido in modo da assumere la configurazione corrispondente alla completa chiusura della valvola. Ciò avviene anche se il malfunzionamento si verifica quando la valvola à ̈ completamente aperta, in quanto il fluido esercita una spinta nei confronti dell’elemento mobile, al punto da causarne la rotazione e riportare la valvola in condizione di chiusura. La soluzione descritta presenta evidenti limiti di affidabilità dell’azionamento di sicurezza, in quanto esso à ̈ sostanzialmente operato dalla sola spinta del fluido.
Una disposizione ancora differente à ̈ discussa nel documento US – 2008/0029073, in cui si propone una valvola EGR che, come nel caso appena descritto, offre al flusso di gas combusti una sezione di ingresso ed una sezione di uscita. Tale valvola comprende un corpo-valvola, in cui à ̈ collocato un unico elemento mobile 20 (nella numerazione di fig. 1 del documento citato), che à ̈ collegato all’alberino 18 di un sistema di attuazione. Il sistema di attuazione si basa sull’impiego di un dispositivo di tipo elettrico, e prevede inoltre l’impiego di una trasmissione ad ingranaggi. Anche secondo tale soluzione la portata di gas di EGR entra nel corpo-valvola attraverso una sezione di ingresso, passa attraverso il condotto interno del corpo valvola ed esce attraverso una sezione di uscita. Inoltre, la configurazione della valvola prevede l’impiego di una molla torsionale in grado di esplicare una coppia opportuna durante le dinamiche di attuazione della valvola.
Nella configurazione di completa apertura l’elemento mobile della valvola ha una minima influenza nei confronti della portata dei gas di EGR; ciò à ̈ dovuto al fatto che, in corrispondenza della configurazione di valvola completamente aperta, esso si trova all’interno di un vano predisposto nel corpo valvola. In questo modo la valvola EGR à ̈ caratterizzata da una elevata permeabilità al flusso dei gas di EGR.
La valvola à ̈ caratterizzata inoltre da una buona resistenza al trafilamento di gas per la presenza di un collegamento flessibile, ed allo stesso tempo resiliente, tra l’elemento mobile ed il disco su esso predisposto. Tale collegamento fa sì che, nella parte finale della manovra di chiusura, il disco si muova secondo una direzione che risulta pressoché parallela a quella del flusso di EGR con un risultante posizionamento accurato del disco sulla rispettiva sede.
Questa valvola viene proposta per applicazioni in bassa pressione della tecnica del ricircolo controllato dei gas combusti. Per questi motivi, il documento US – 2008/0029073 viene qui considerato come tecnica nota più prossima alla presente invenzione.
PROBLEMA E SOLUZIONE
La presente invenzione si prefigge gli obiettivi di garantire elevate prestazioni in termini di tenuta, ovvero di resistenza al trafilamento di gas, quando la valvola à ̈ portata ad assumere la configurazione di chiusura; di offrire un’accurata regolazione della portata di gas di ricircolo; di poter elaborare portate elevate di gas quando la valvola à ̈ portata ad assumere la configurazione di apertura. Diversamente da US-2008/0029073, l’invenzione proposta presenta tre distinte zone di efflusso e, potendo influenzare le condizioni del campo di moto dal lato aspirazione o dal lato scarico, raggiunge migliori caratteristiche di permeabilità al flusso di gas.
In particolare un primo problema consiste nel fornire una Valvola EGR per applicazioni in bassa pressione della tecnica del ricircolo controllato dei gas di scarico, che possieda le caratteristiche funzionali di elevata permeabilità al flusso di gas di ricircolo, di elevata resistenza al trafilamento, di accurata regolazione della portata di EGR e, in aggiunta, di consentire la parzializzazione dell’aria in aspirazione al motore, raggruppate in una singola unità costruttiva.
Un secondo problema consiste nel fornire un sistema che addizionalmente alle sopramenzionate caratteristiche funzionali di elevata permeabilità, di elevata resistenza al trafilamento, di accurata regolazione della portata di EGR, consenta la parzializzazione della portata di gas in uscita dal sistema di scarico del motore senza per questo implicare onerose complicazioni della soluzione costruttiva del sistema stesso, tali caratteristiche risultando ancora raggruppate in una singola unità costruttiva.
Dato che la configurazione dell’elemento mobile della valvola EGR secondo il documento US-2008/0029073 non à ̈ tuttavia tale da consentire una risoluzione accurata della regolazione della portata di EGR, costituisce ulteriore scopo della presente invenzione proporre un dispositivo che, oltre a possedere le citate caratteristiche di elevata permeabilità, di elevata resistenza al trafilamento, di consentire la parzializzazione del campo di moto lato aspirazione o lato scarico, consenta, più in particolare, un’accurata regolazione della portata di EGR con mezzi più semplici e meglio controllabili, ed utilizzando un unico attuatore.
In particolare un ulteriore problema consiste nel fornire un sistema in cui le sopramenzionate funzionalità operative sono conseguite predisponendo nella soluzione realizzativa della valvola EGR un unico elemento mobile azionato da un unico attuatore; tale elemento mobile, pertanto, assolve ad entrambi i compiti: quello di elemento di regolazione e quello di elemento di tenuta.
Questi scopi vengono raggiunti attraverso le caratteristiche menzionate nelle rivendicazioni indipendenti 1 e 16. Le rivendicazioni subordinate descrivono caratteristiche preferenziali dell’invenzione.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
Le principali caratteristiche tecniche costruttive e funzionali della presente invenzione e i vantaggi da esse derivanti risultano comunque meglio evidenti dalla descrizione che segue di forme di esecuzione preferite dell’invenzione; date a puro titolo esemplificativo e non limitativo ed illustrate nei disegni allegati, nei quali:
Fig. 1 à ̈ una vista isometrica della valvola EGR secondo una forma preferita di esecuzione come valvola “tre vie†;
Fig. 2a à ̈ una vista in sezione della stessa valvola EGR di fig. 1, con elemento mobile in posizione intermedia di lavoro; in questa figura à ̈ fornita anche una indicazione dei flussi quando la valvola à ̈ applicata al lato aspirazione;
Fig. 2b à ̈ una vista in sezione del tutto identica a quella di fig. 2a, salvo che detto elemento mobile à ̈ in posizione di completa chiusura;
Fig. 2c à ̈ una vista in sezione del tutto identica a quella di fig. 2a, salvo che detto elemento mobile à ̈ in posizione di completa apertura, fino alla parzializzazione del flusso nel condotto principale del corpo valvola; in questa figura à ̈ fornita anche una indicazione dei flussi quando la valvola opera la parzializzazione della portata di aria in aspirazione;
Fig. 2d à ̈ una vista in sezione del tutto identica a quella di fig. 2c, salvo che detta valvola à ̈ applicata allo scarico; in questa figura à ̈ fornita anche una indicazione dei flussi quando la valvola opera la parzializzazione della portata di gas di scarico;
Fig. 3 à ̈ una vista in sezione dell’elemento mobile della valvola EGR; Fig. 4 à ̈ una vista prospettica dello stesso elemento mobile della valvola EGR;
Fig. 5 Ã ̈ uno schema di applicazione della valvola EGR in un motore a combustione interna, in una disposizione che prevede la parzializzazione del flusso di aria in aspirazione;
Fig. 6 Ã ̈ uno schema di applicazione della valvola EGR in un motore a combustione interna, in una disposizione che prevede la parzializzazione della portata di gas di scarico;
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELLA PREFERITA FORMA DI ATTUAZIONE Come illustrato innanzitutto nelle figure 2a, 2b e 2c e 5, la valvola EGR Long Route proposta dalla presente invenzione viene descritta come valvola inserita sull’aspirazione del motore a combustione interna MCI. Essa si presenta come una valvola del tipo a “tre vie†, nel cui corpo 1 sono formati un condotto 1a, nel seguito chiamato convenzionalmente condotto principale 1a, alle cui estremità si trovano due sezioni di efflusso, ovvero una sezione di efflusso 2, che funge da sezione di ingresso della carica fresca in aspirazione al motore, ed una sezione di efflusso 3 che funge da sezione di uscita del mix di aria e di EGR raffreddato, ed un condotto 1b, nel seguito indicato convenzionalmente condotto secondario 1b, che da un lato si innesta nel condotto principale 1a e dall’altro lato termina in una sezione di efflusso 4, che funge da sezione di ingresso del gas EGR raffreddato.
Più precisamente, il condotto 1a à ̈ formato in una prima parte del corpo 1, di geometria tubolare, mentre il condotto 1b à ̈ formato in una seconda parte del corpo 1, che termina con una sezione di efflusso 4, nella zona terminale 4a, in cui à ̈ anche disposto un anello 6 formante sede di valvola.
Nel passaggio dalla prima parte alla seconda parte del corpo 1 à ̈ formata una zona di interfaccia 9 con una corrispondente sezione di efflusso 9a. In questa sezione di efflusso 9a, tra condotto principale 1a e condotto secondario 1b, à ̈ collocato l’elemento mobile 5 di valvola, preferibilmente vincolato alla seconda parte del corpo 1; la configurazione e disposizione di questo elemento 5 sono meglio descritte nel seguito.
Nella forma di esecuzione illustrata nei disegni, detto condotto secondario si raccorda a detto condotto principale preferibilmente, anche se non necessariamente, sotto un angolo acuto. Il vincolo di detto elemento mobile 5 à ̈ allora posizionato all’interno di detto angolo acuto.
Il corpo 1 di valvola può essere formato come corpo unico oppure, come schematizzato in fig. 1, da due corpi distinti – la prima parte, con il condotto 1a, e la seconda parte, con il condotto 1b – collegati insieme mediante convenzionali viti di serraggio 8, che consentono l’accoppiamento di un certo numero di lembi opportunamente dimensionati e contrapposti. L’accoppiamento del corpo 1 della valvola al sistema motore, ovvero al si stema di aspirazione ed a quello di scarico, avviene in modo egualmente convenzionale tramite superfici a flangia nelle zone 7 e 4a (v. fig. 1), rispettivamente sulla prima parte e sulla seconda parte del corpo 1, e mediante convenzionali viti di serraggio..
Come mostrato in maggiore dettaglio nella vista in sezione di fig. 3 e nella vista prospettica di fig. 4, l’elemento mobile 5 à ̈ costituito da due elementi principali 12 e 13.
L’elemento 12 – che, per la sua conformazione geometrica, prevista in questa forma di esecuzione della presente invenzione, à ̈ brevemente definito nel seguito come elemento a paletta o, più semplicemente, come paletta 12 – à ̈ accoppiato rigidamente ad un alberino 11 che, a sua volta, à ̈ vincolato alla seconda parte del corpo 1 della valvola, in modo da possedere il solo grado di libertà relativo alla rotazione intorno ad un asse ortogonale al piano della fig. 3, e la cui traccia nel medesimo piano à ̈ indicata con X.; questo accoppiamento à ̈ realizzato mediante comuni viti di serraggio 18 (visibili nel disegno della fig. 4).
Come già detto, e come si rileva bene dalla fig. 2a, l’asse X di cerniera à ̈ posizionato in corrispondenza della zona di efflusso 9, all’interno di detto angolo acuto formato tra gli assi dei condotti principale e secondario.
Alla paletta 12 à ̈ accoppiato l’elemento 13, in forma di disco. A questo disco 13 à ̈ affidata la funzione di chiusura a tenuta sulla sede di valvola 6, mentre alla paletta 12 à ̈ affidata soprattutto una funzione di regolazione del flusso di EGR
Secondo una caratteristica fondamentale della presente invenzione, detto accoppiamento tra paletta 12 e disco 13 à ̈ realizzato mediante un perno di collegamento 14, ben visibile in fig. 3. Tale accoppiamento assume specifiche caratteristiche funzionali grazie, da un lato, alla particolare configurazione geometrica di entrambi gli elementi accoppiati, ovvero del disco 13 e della paletta 12 e, d’altro lato, grazie alla presenza di un unico elemento elastico 15, come meglio precisato qui di seguito.
A tal proposito si osserva, infatti, che la paletta 12 presenta una superficie conica 12b, che si offre al contatto con una superficie sferica 13b, formata sul disco 13 nella zona di interfaccia con la paletta stessa. Complessivamente, l’accoppiamento che si stabilisce tra la paletta 12 ed il disco 13 possiede le caratteristiche funzionali di un giunto sferico, che risultano vantaggiose in termini di capacità intrinseche di fine regolazione della posizione del disco 13, come viene di seguito chiarito.
Inoltre, l’unico elemento elastico 15, che tiene accoppiati disco 13 e paletta 12, à ̈ costituito da una singola molla a tazza, interposta tra l’estremità 14a del perno 14 e la superficie 12a della paletta; dal lato opposto alla testa 14a, il perno 14 presenta un bordino di arresto 14b, che prende appoggio all’interno di un alloggiamento 13c del disco 13.
Un ulteriore accorgimento adottato nella soluzione costruttiva dell’elemento mobile della valvola EGR proposta dalla presente invenzione consiste nella disposizione di un elemento di fissaggio 16, che vincola il disco 13 alla paletta 12 in modo da annullare il grado di libertà rotazionale del moto relativo del disco 13 rispetto alla paletta 12 stessa. In tal modo si impedisce la rotazione del disco 13 intorno al proprio asse, che si potrebbe generare nel corso delle manovre di apertura/chiusura della valvola, le quali comportano la rotazione della paletta intorno all’asse X. L’instaurarsi di un moto relativo del disco 13 rispetto alla paletta 12, consistente in una rotazione del disco intorno all’asse del perno 14, potrebbe avere un’influenza negativa sul campo di moto del flusso di EGR, e potrebbe inoltre comportare indesiderati fenomeni di sviluppo locale di calore, dovuti all’attrito che si avrebbe in questo moto relativo.
Una molla torsionale di richiamo (opportunamente dimensionata, ma non rappresentata) à ̈ fissata con una estremità all’alberino 11 e con l’altra estremità al corpo 1 (o eventualmente direttamente al corpo 17 del sistema di movimentazione che comanda la rotazione dell’alberino 11); questo fissaggio non à ̈ rappresentato in dettaglio in quanto per sé noto e comunque alla portata di un tecnico del ramo. Detta molla torsionale à ̈ montata in modo da agire sull’elemento mobile 5 nel senso di sospingerlo verso la sua chiusura contro la sede 6.
Una ulteriore caratteristica, della soluzione costruttiva della valvola EGR Long Route proposta dalla presente invenzione, consiste nella predisposizione di un circuito di raffreddamento nel corpo valvola, in corrispondenza della sezione di efflusso 4, di ingresso del gas di ricircolo. Tale circuito di raffreddamento à ̈ concretamente costituito da un condotto di ingresso 10, da un canale 10a, ricavato internamente alla corpo di valvola, nella zona che circonda la sede di valvola 6 (visibile nelle figure 2), e da un condotto di uscita (non mostrato nei disegni). La funzione svolta da detto circuito di raffreddamento à ̈ quella di ridurre le sollecitazioni termiche derivanti dalla presenza di gradienti di temperatura causati dal flusso dei gas di ricircolo.
Il funzionamento della valvola descritta sopra – e montata sull’aspirazione, come detto sopra – prevede che la portata di aria diretta all’aspirazione del motore attraversi la sezione di ingresso 2, fluisca entro il condotto principale 1a del corpo di valvola e si misceli alla portata di gas di ricircolo entrante dalla sezione di efflusso 4 e che fluisce attraverso la sezione di interfaccia 9. La miscela delle due portate, quella di aria in aspirazione e quella dei gas di ricircolo, fuoriesce dal condotto principale della valvola attraverso la sezione di uscita 3.
La soluzione costruttiva della valvola EGR Long Route secondo l’invenzione presenta, quindi, “tre vie†fluide distinte, ovvero tre sezioni di passaggio interessate da portate di fluido che sono differenti non solo per caratteristiche del campo di moto, ma anche per composizione: la sezione di efflusso 2 per l’ingresso della portata di aria in aspirazione; la sezione di efflusso 4 per l’ingresso della portata di gas di ricircolo; ed infine la sezione di efflusso 3 per l’uscita della portata risultante dalla miscelazione delle precedenti due.
La portata di EGR deve essere opportunamente regolata in accordo ad una precisa logica di gestione del motore MCI, ed à ̈ quindi variabile a seconda delle condizioni di funzionamento del motore stesso.
In aggiunta, come già detto, allorché la valvola EGR à ̈ portata ad assumere la configurazione di chiusura (fig. 2b) occorre che si mantenga elevata la resistenza al trafilamento dei gas di ricircolo, nonostante la differenza di pressione esistente tra monte e valle della sezione di efflusso 4 del gas ricircolato.
Tutte le funzioni descritte, cioà ̈ quella di regolazione della portata di EGR in ingresso dalla sezione di efflusso 4 nel condotto secondario 1b e/o quella di regolazione del flusso di aria fresca nel condotto principale 1a, nonché quella di chiusura a tenuta della sede 6 di valvola per effetto della perfetta adesione del disco 13 sulla sede 6, sono svolte dal citato unico elemento mobile 5 della valvola.
Più precisamente, la funzione di regolazione della portata viene concretamente svolta dalla paletta, che effettua una progressiva parzializzazione della portata di EGR in ingresso alla valvola dalla sezione di efflusso 4. Il grado di parzializzazione della portata di EGR dipende dalla posizione angolare assunta dalla paletta, attorno all’asse X, nell’ambito del range di rotazione angolare che ne caratterizza la legge di movimentazione.
Tale legge di movimentazione, come già detto, à ̈ messa in atto da un sistema di movimentazione di per sé noto, che à ̈ basato su di un dispositivo elettrico, quale un motore elettrico a corrente continua, e che può avvalersi di una trasmissione ad uno o più stadi di riduzione. Nell’ambito della presente invenzione il sistema di movimentazione dell’elemento mobile della valvola EGR Long Route à ̈ da intendersi di per sé noto e pertanto à ̈ rappresentato solo attraverso il corpo 17 (fig.1) che ne contiene tutti gli elementi costitutivi; quest’ultimo à ̈ rigidamente accoppiato al corpo valvola.
In maggiore dettaglio, il funzionamento della valvola secondo la presente invenzione e i vantaggi da essa derivanti – quando la valvola sia montata sul lato aspirazione del motore MCI – risultano meglio evidenti dalla descrizione che segue della manovra di chiusura della valvola (fig. 2b), a partire da una generica configurazione di valvola aperta (fig. 2a), e della manovra di completa apertura della valvola (fig. 2c), fino a comportare la parzializzazione dell’aria in aspirazione al MCI.
Quando, a partire da una generica configurazione di valvola aperta (come in fig. 2a o 2c), si effettua la manovra di chiusura, allora la paletta 12 viene portata a compiere una rotazione oraria (rispetto al disegno) intorno all’asse X, muovendosi contro il verso del flusso di EGR proveniente dalla sezione di efflusso 4 del condotto secondario 1b. Si osserva che all’inizio della manovra di chiusura la superficie 13a del disco 13 si muove secondo una traiettoria che non à ̈ parallela, ma obliqua, rispetto alla direzione del flusso di EGR; tale traiettoria diviene poi pressoché parallela alla direzione del flusso solo nel tratto finale della corsa di chiusura. La manovra di chiusura à ̈ definita in maniera tale che, a completamento di tale manovra, la superficie 13a del disco 13 vada in battuta contro la superficie piana del bordo circonferenziale dell’elemento 6; questo elemento, che funge da sede-valvola, à ̈ posto sul condotto secondario 1b del corpo valvola, in corrispondenza della sezione di efflusso 4 del gas di ricircolo.
A questo punto si comprendono i vantaggi derivanti dalle caratteristiche funzionali di giunto sferico che contraddistinguono l’accoppiamento che si à ̈ stabilito tra la paletta 12 ed il disco 13. Come si à ̈ detto in precedenza, tali vantaggi si misurano in termini di una capacità intrinseca di fine regolazione della posizione del disco 13 rispetto alla superficie di battuta della sede valvola 6; in particolare il disco 13, e quindi la superficie 13a, muove verso la superficie di battuta secondo una traiettoria che, nell’ultimo tratto della corsa di chiusura della valvola, à ̈ pressoché parallela al flusso di EGR. Inoltre, al momento dell’appoggio del disco 13 sulla sede valvola 6, à ̈ possibile un libero assestamento del disco 13 in una posizione di perfetto accoppiamento con la sede valvola 6.
Quando, a partire dalla configurazione di valvola chiusa, si effettua la manovra di completa apertura della valvola, allora la paletta 12 à ̈ portata a compiere una rotazione in senso antiorario intorno all’asse X, muovendosi questa volta secondo lo stesso verso del flusso di EGR proveniente dalla sezione di efflusso 4. Inoltre, nel primo tratto della manovra di apertura, in corrispondenza del quale si ha l’allontanamento tra la superficie 13a del disco 13 e la superficie della sede 6, la superficie 13a muove secondo una traiettoria che à ̈ pressoché parallela alla direzione del flusso di gas di ricircolo.
Nel movimento di apertura dalla posizione di chiusura (fig. 2b) ad una generica posizione intermedia (fig. 2a), la paletta 12 effettua la parzializzazione del flusso di EGR immesso – in quantità più o meno grande – nel flusso di aria in aspirazione al MCI che percorre il condotto principale 1a, dall’entrata 2 all’uscita 3.
Tuttavia, proseguendo la rotazione antioraria dell’elemento mobile 5 della valvola, oltre la posizione intermedia di fig. 2a e fino al superamento della sezione di interfaccia tra i flussi 9, la paletta 12 realizza anche la parzializzazione del flusso di aria in aspirazione al motore. La parzializzazione dell’aria in aspirazione comporta un incremento delle prestazioni del sistema in termini di permeabilità al flusso di gas di ricircolo. Al raggiungimento della configurazione di completa apertura della valvola (fig. 2c), che corrisponde alla massima escursione angolare prevista dalla legge di movimentazione della paletta, si ottiene la massima parzializzazione della portata di aria in ingresso dalla sezione 2 del condotto principale 1a della valvola. La portata di aria à ̈ infatti intercettata dalla superficie 12a della paletta 12; tale superficie opera dunque la parzializzazione della portata di aria in aspirazione al motore MCI.
Al fine di una migliore comprensione delle dinamiche di funzionamento della valvola EGR proposta dalla presente invenzione, si osserva che durante la manovra di chiusura il sistema di movimentazione à ̈ chiamato a garantire all’asse dell’alberino 11, cui à ̈ collegata la paletta 12, la coppia che si rende necessaria per vincere le resistenze fluidodinamiche e completare la manovra nei voluti tempi di attuazione. Durante questa manovra di chiusura, la coppia elastica della molla lavora concordemente alla coppia sviluppata dal sistema di movimentazione.
Per contro, durante la manovra di apertura, il sistema di movimentazione à ̈ chiamato a garantire all’asse dell’alberino 11, cui à ̈ collegata la paletta 12, la coppia necessaria per vincere la coppia elastica della molla e completare la manovra nel rispetto dei predefiniti tempi di attuazione. Durante la manovra di apertura, la coppia elastica della molla lavora infatti in opposizione alla coppia sviluppata dal sistema di movimentazione, ed a quella derivante dalla spinta del flusso di gas di ricircolo.
L’accuratezza del controllo della portata dei gas combusti può essere variata a seconda del tipo di applicazione, modificando la configurazione dell’elemento mobile della valvola, del condotto principale e di quello secondario, e delle rispettive sezioni di efflusso. L’alterazione di uno o più di questi componenti influenza il profilo effettivo dell’area di efflusso. La risoluzione del controllo della portata à ̈ il rapporto a cui l’effettiva area di efflusso cambia allorché l’elemento mobile muove verso la sede valvola; tale rapporto può essere controllato e predeterminato. Il profilo dell’area di efflusso può essere modificato in modo che con la progressione della movimentazione si abbia, per la permeabilità della valvola, una crescita relativamente lenta, oppure un aumento proporzionale, oppure ancora una crescita relativamente rapida.
Per la definizione della configurazione del profilo dell’area di efflusso si può procedere mediante un approccio di tipo sperimentale (prove di flussaggio in laboratorio), ma preferibilmente l’ottimizzazione dell’area di efflusso prevede il diffuso impiego di analisi CFD durante la fase di progetto e successivamente la verifica sperimentale, come à ̈ noto nella tecnica.
Ancora in merito alle dinamiche di funzionamento della valvola EGR discussa nella presente invenzione si osserva che laddove si verificasse un malfunzionamento del sistema di movimentazione durante il normale esercizio della valvola, à ̈ possibile comunque garantire una manovra di chiusura della valvola stessa in tempi opportuni. Tale azionamento di sicurezza à ̈ garantito dalla presenza della molla torsionale agente sull’alberino 11 e quindi dalla coppia di ritorno elastica da essa esercitata, che tende a riportare la paletta 12 in posizione di chiusura, ovvero la superficie 13a del disco 13 in battuta contro la superficie della sede 6.
Oltre a rendere possibile l’azionamento di sicurezza appena descritto, nelle normali condizioni di esercizio, la coppia elastica della molla contribuisce alle elevate prestazioni della valvola EGR in termini di resistenza al trafilamento dei gas di ricircolo, quando la valvola à ̈ nella configurazione di chiusura.
La descrizione della forma di esecuzione dell’invenzione fin qui discussa prevede un’applicazione in relazione ad un sistema di ricircolo del tipo schematicamente riportato in fig. 5. Si osserva qui che la valvola EGR, come illustrata in fig. 1, viene disposta a monte del compressore C, e rende possibile la parzializzazione del flusso LPE di EGR raffreddato tramite il cooler CO, e/o dell’aria in aspirazione al motore. Il sistema di ricircolo considerato à ̈ quello convenzionale di un motore a combustione interna diesel sovralimentato e munito di dispositivi di trattamento dei gas di scarico quali un catalizzatore CAT ed un filtro antiparticolato DPF. Gli altri elementi presenti nello schema sono un comune filtro dell’aria AF, un debimetro AFM, una turbina T, un Intercooler IC, ed un blocco motore MCI, cui sono collegati il collettore di aspirazione IM ed il collettore di scarico EM.
La preferita forma di esecuzione della presente invenzione come valvola EGR Long Route “tre vie†– come descritta sopra con riferimento alle figure allegate – può essere tuttavia suscettibile di una ulteriore applicazione senza che si rendano necessarie modifiche sostanziali della soluzione costruttiva fin qui descritta. Più precisamente, l’unica variazione consiste nella differente disposizione della valvola Long Route “tre vie†nel sistema di ricircolo di EGR nel MCI, cioà ̈ dal lato scarico anziché dal lato aspirazione del motore MCI.
Questa applicazione consiste nella disposizione della valvola EGR in uno schema di ricircolo come riportato in fig. 6, in cui il motore MCI à ̈ dello stesso tipo di quello rappresentato in fig. 5, mentre à ̈ differente la funzione svolta dalle tre sezioni di efflusso della valvola, essendo differenti le condizioni operative della valvola.
Tale differente disposizione della valvola, in relazione al motore a combustione interna MCI, consente di effettuare una nuova applicazione della tecnica del ricircolo controllato dei gas di scarico in un MCI e definisce quindi un ulteriore sistema EGR Long Route, che risulta ancora innovativo in termini di caratteristiche operative e di prestazioni.
Tramite questa differente disposizione à ̈ possibile, sempre nell’ambito della presente invenzione, proporre una valvola che, addizionalmente alle caratteristiche funzionali di elevata permeabilità e di elevata resistenza al trafilamento, possa inoltre consentire la parzializzazione della portata di gas in uscita dal sistema di scarico del MCI, senza per questo implicare onerose complicazioni della soluzione costruttiva del sistema stesso.
Al fine di una migliore comprensione di questa differente disposizione dell’invenzione si fornisce nel seguito una breve descrizione di come dovrebbe operare la valvola con riferimento alla fig. 6, e mantenendo il riferimento agli stessi disegni delle figure allegate e addizionalmente alla fig. 2d, per quanto concerne la struttura della valvola (di cui, pertanto, non si ripetono le caratteristiche costruttive, essendo inalterate rispetto alla forma di esecuzione discussa in precedenza).
La valvola EGR Long Route “tre vie†può pensarsi applicata con la sezione di efflusso 3 del condotto principale 1a quale sezione di ingresso dei gas di scarico (Exhaust Gas) (indicazione EG-IN nella fig. 2d), con la sezione di efflusso 4 del condotto secondario 1b quale sezione di uscita di EGR (indicazione EGR nella fig. 2d) verso la miscelazione con aria di combustione, e dunque verso l’alimentazione del motore, ed infine con la sezione di efflusso 2 del condotto principale 1a quale sezione di uscita (indicazione EG-OUT nella fig. 2d) della portata di gas combusti non coinvolti nel ricircolo. Quando, a partire dalla configurazione di valvola chiusa, si effettua la manovra di apertura della valvola, allora la paletta 12 à ̈ portata ancora a compiere una rotazione antioraria, intorno all’asse X, e pertanto il sistema di movimentazione à ̈ chiamato a garantire all’asse dell’alberino 11, cui à ̈ collegata la paletta 12, la coppia necessaria per vincere la coppia elastica della molla ed a completare la manovra nel rispetto dei predefiniti tempi di attuazione.
In una generica configurazione di valvola aperta la portata di gas combusti in ingresso dalla sezione di efflusso 3 del condotto principale 1a della valvola, viene parzializzata dall’elemento mobile 5 in modo che solo un’aliquota dosata di tale portata sia indirizzata verso la sezione di efflusso 4 del condotto secondario 1b della valvola, mentre la restante parte di gas di scarico fuoriesce dalla sezione di efflusso 2.
La portata di gas combusti indirizzata verso la sezione di efflusso 4 costituisce la portata di EGR da reindirizzare all’aspirazione del MCI. Quanto maggiore à ̈ l’ampiezza della rotazione antioraria – fino al raggiungimento della configurazione di completa apertura della valvola (fig. 2d), corrispondente alla massima escursione angolare prevista dalla legge di movimentazione dell’elemento mobile 5 – tanto maggiore à ̈ la portata di gas combusti convogliata verso l’alimentazione del MCI. La parte restante di gas di scarico viene invece fatta uscire e scaricata all’esterno attraverso la sezione 2 del condotto principale 1b. Proseguendo con l’apertura della valvola oltre la sezione di interfaccia 9 si ha la parzializzazione della portata di gas di scarico che attraversa il condotto principale 1a; ciò comporta un miglioramento delle prestazioni della valvola in termini di permeabilità al flusso dei gas di scarico da ricircolare, dovuto ad un aumento della pressione nella zona del condotto principale 1a a monte della valvola. Al raggiungimento della configurazione di completa apertura della valvola (fig. 2d), corrispondente alla massima escursione angolare prevista dalla legge di movimentazione dell’elemento mobile 5 si ottiene la massima parzializzazione della portata dei gas di scarico che attraversa il condotto principale 1a. La caratteristica fondamentale di questa ulteriore forma di esecuzione consiste quindi nel fatto che la valvola EGR Long Route “tre vie†elabora il solo flusso derivante dal sistema di scarico del MCI, pur rimanendo pari a tre il numero di sezioni di efflusso che caratterizzano la valvola stessa.
Il funzionamento della valvola EGR à ̈ definito da una precisa logica di controllo che a mezzo di una opportuna circuiteria, elabora i segnali provenienti dalla sensoristica presente sul dispositivo ed in particolare da un sensore dedicato al rilevamento della posizione assunta dall’elemento mobile della valvola e, in base al tipo di strategia di controllo predefinita, aziona il sistema di movimentazione dell’elemento mobile della valvola in modo da attuare l’opportuna legge di movimentazione. La descrizione della logica di controllo e del tipo di circuiteria e sensoristica che la rendono attuabile esula dal contesto della presente invenzione.
S’intende comunque che l’invenzione non debba considerarsi limitata alle particolari disposizioni illustrate sopra, che costituiscono soltanto forme di esecuzione esemplificativa di essa, ma che diverse varianti sono possibili, tutte alla portata di un tecnico del ramo, senza per questo uscire dall’ambito di protezione dell’invenzione stessa, come definito dalle rivendicazioni che seguono.
LISTA DEI CARATTERI DI RIFERIMENTO
1) corpo valvola
1a) condotto principale
1b) condotto secondario
2) sezione di efflusso
3) sezione di efflusso
4) sezione di efflusso
4a) zona flangiata
5) elemento mobile della valvola
6) sede di valvola
7) flangia di collegamento
8) elemento di serraggio
9) sezione di interfaccia
9a) zona di efflusso
10) entrata del circuito di raffreddamento 10a) condotto del circuito di raffreddamento 11) alberino
12) paletta
12a) superficie della paletta
12b) superficie di accoppiamento paletta-disco 13) disco
13a) superficie di tenuta del disco
13b) superficie di accoppiamento disco-paletta 14) elemento di collegamento disco-paletta 15) elemento elastico
16) elemento di vincolo paletta-disco
17) corpo dispositivo di movimentazione 18) viti di serraggio paletta-alberino

Claims (1)

  1. RIVENDICAZIONI 1) Complesso di valvola per applicazioni in bassa pressione del ricircolo controllato dei gas di scarico di un motore a combustione interna (MCI), il cui corpo comprende un condotto di flusso con almeno una sezione di ingresso ed una sezione di uscita, nonché almeno un elemento mobile con funzione di valvola, cooperante con una sede di valvola, detto elemento mobile essendo costituito dall’accoppiamento di un elemento portante e di un elemento di chiusura a tenuta, l’elemento portante essendo in forma di un braccio, girevole attorno ad un asse perpendicolare alla direzione del flusso di gas, e l’elemento di chiusura a tenuta essendo in forma di un disco di chiusura della sede di valvola, caratterizzato da ciò che detto corpo di valvola comprende un condotto principale (1a), con una prima sezione di efflusso (2) ad una delle sue estremità, ed una seconda sezione di efflusso (3) all’altra estremità, ed un condotto secondario (1b), che presenta una terza sezione di efflusso (4), ad una delle sue estremità, e che, all’altra estremità, si raccorda a detto condotto principale attraverso una sezione di interfaccia (9a); e che detto unico elemento mobile costituisce nel suo complesso elemento di chiusura a tenuta di una sede di valvola, posta in corrispondenza di detta terza sezione di efflusso e, allo stesso tempo, mezzo di parzializzazione della portata dei flussi in detto condotto secondario e/o in detto condotto principale, 2) Complesso di valvola EGR come in 1, caratterizzato da ciò che detto condotto principale (1a) à ̈ formato in una prima parte del corpo 1, di geometria tubolare, mentre detto condotto secondario (1b) à ̈ formato in una seconda parte del corpo 1, detta prima parte e detta seconda parte del corpo essendo realizzate come elemento unitario. 3) Complesso di valvola EGR come in 1, caratterizzato da ciò che detto condotto principale (1a) à ̈ formato in una prima parte del corpo 1, di geometria tubolare, mentre detto condotto secondario (1b) à ̈ formato in una seconda parte del corpo 1, detta parte principale e detta parte secondaria essendo realizzate come due elementi distinti, accoppiati a mezzo di sistemi di serraggio, a costituire l’assieme del corpo valvola EGR. 4) Complesso di valvola EGR come in 1, caratterizzato da ciò che detto condotto secondario si raccorda a detto condotto principale sotto un angolo acuto, la cerniera di detto elemento mobile essendo posizionata all’interno di detto angolo acuto, preferibilmente in prossimità di detta sezione di interfaccia (9). 5) Complesso di valvola EGR come in 1, caratterizzato da ciò che detto elemento mobile à ̈ in forma di un elemento composito a paletta e disco, detto elemento a paletta, assumendo la funzione di elemento di regolazione del flusso e detto elemento a disco avendo essenzialmente funzione di chiusura a tenuta della sede di valvola. 6) Complesso di valvola EGR come in 1 o 5, caratterizzato da ciò che tra detta paletta e detto disco à ̈ realizzato un accoppiamento a giunto sferico, che consente proprietà intrinseche di autoregolazione della posizione relativa del disco rispetto alla paletta e rispetto alla sede di valvola. 7) Complesso di valvola EGR come in 6, caratterizzato da ciò detto accoppiamento a giunto sferico, tra paletta e disco, à ̈ realizzato mediante un perno di collegamento (14), che attraversa un foro centrale sia della paletta (12) che del disco (13), nonché da un unico elemento elastico (15), che trattiene il disco contro la paletta. 8) Complesso di valvola EGR come in 7, caratterizzato da ciò che la paletta (12) presenta, in corrispondenza del suo foro centrale, una superficie conica (12b), che si offre al contatto con una contrapposta superficie sferica (13b), formata come bordino in aggetto dalla superficie del disco (13), nella zona di interfaccia con la paletta (12) stessa, superficie conica (12b) e superficie sferica (13) formando detto giunto sferico. 9) Complesso di valvola EGR come in 7, caratterizzato da ciò detto elemento elastico (15), che tiene accoppiati disco (13) e paletta (12), à ̈ realizzato in forma di una singola molla a tazza (15 interposta tra una testa allargata (14a), formata all’estremità superiore del perno (14), e la superficie (12a) della paletta (12). 10) Complesso di valvola EGR come in una qualsiasi delle rivendicazioni 7 a 9, caratterizzato da ciò che detto perno di collegamento (14) presenta, dal lato opposto alla testa (14a), un bordino di arresto (14b), che prende appoggio all’interno di un alloggiamento incassato (13c), formato nella superficie inferiore (13a) del disco (13). 11) Complesso di valvola EGR come in una qualsiasi delle rivendicazioni 7 a 10, caratterizzato da ciò che un perno di arresto (16) à ̈ fissato sulla paletta (12) ed aggetta in una contrapposta cavità del disco (13), con funzione di vincolo del disco (13) contro la rotazione attorno all’asse del perno (14). 12) Complesso di valvola EGR come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da ciò che detta paletta à ̈ montata solidale ad un alberino (11), il quale à ̈ girevole su di un asse posizionato all’interno di detta seconda parte del corpo (1) della valvola. 13) Complesso di valvola EGR come in 12, caratterizzato da ciò che su detto alberino (11) à ̈ inoltre montata una molla torsionale di richiamo, fissata con una estremità a detto alberino (11) e con l’altra estremità su detta seconda parte del corpo di valvola (1), in modo tale che la sua azione si esplica concordemente alla coppia generata da detti mezzi motori su detto alberino in fase di chiusura della sede di valvola, al fine di migliorare la chiusura contro il trafilamento e da svolgere funzione di sicurezza in chiusura per il caso di guasto di detti mezzi motori. 14) Complesso di valvola EGR come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da ciò che detta sede di valvola à ̈ costituita dalla superficie piana del bordo circonferenziale di un elemento anulare (6), il quale à ̈ realizzato come pezzo riportato, alloggiato in corrispondenza di detta terza sezione di efflusso (4). 15) Complesso di valvola EGR come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da ciò che comprende un circuito di raffreddamento del corpo valvola, realizzato in corrispondenza di detta terza sezione di efflusso (4), su detta seconda parte del corpo (1) di valvola. 16) Sistema di ricircolo dei gas di scarico in un motore a combustione interna dotato di mezzi per il controllo e la regolazione in bassa pressione del ricircolo dei gas di scarico di un (EGR Long Route), caratterizzato da ciò che detti mezzi sono costituiti da un complesso di valvola come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti. 17) Sistema di ricircolo dei gas di scarico come in 16, caratterizzato da ciò che detto complesso di valvola à ̈ montato sul motore dal lato aspirazione, detta prima sezione di efflusso (2) costituendo sezione di ingresso per l’aria in aspirazione al motore (MCI), detta terza sezione di efflusso (4) costituendo sezione di ingresso per il gas di ricircolo, e detta seconda sezione di efflusso (3) costituendo sezione di uscita per una miscela di aria e di gas di ricircolo. 18) Sistema di ricircolo dei gas di scarico come in 17, caratterizzato da ciò che detto elemento mobile a paletta e disco à ̈ mobile a partire da una posizione di chiusura a tenuta su detta sede di valvola (6), in cui à ̈ impedito qualsiasi ricircolo di gas di scarico, progressivamente verso almeno una posizione intermedia in cui consente almeno un parziale ricircolo dei gas di scarico, senza interferire direttamente con il flusso di aria di aspirazione, e fino ad una posizione di massima apertura, in cui risulta massima l’interferenza con il flusso d’aria in ingresso nel condotto principale e quindi si verifica la massima parzializzazione di questo flusso d’aria. 19) Sistema di ricircolo dei gas di scarico come in 16, caratterizzato da ciò che detto complesso di valvola à ̈ montato sul motore dal lato scarico, detta seconda sezione di efflusso (3) costituendo sezione di ingresso per i gas combusti uscenti dal motore (MCI), detta terza sezione di efflusso (4) costituendo sezione di uscita di una quantità controllata di gas di ricircolo, e detta prima sezione di efflusso (2) costituendo sezione di uscita per l’eccesso di gas combusti. 20) Sistema di ricircolo dei gas di scarico come in 19, caratterizzato da ciò che detto elemento mobile a paletta e disco à ̈ mobile a partire da una posizione di chiusura a tenuta su detta sede di valvola (6), in cui à ̈ impedito qualsiasi ricircolo di gas di scarico, progressivamente verso almeno una posizione intermedia in cui consente almeno un parziale ricircolo dei gas di scarico, senza interferire direttamente con il flusso di gas di scarico in ingresso nel condotto principale, e fino ad una posizione di massima apertura, in cui risulta massima l’interferenza con il flusso di gas di scarico nel condotto principale e quindi si verifica la massima parzializzazione di questo flusso di gas di scarico.
ITMI2009A001799A 2009-10-19 2009-10-19 Valvola egr per applicazioni di tipo low pressure, nella tecnica del ricircolo controllato di gas combusti in motori a combustione interna. IT1396027B1 (it)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ITMI2009A001799A IT1396027B1 (it) 2009-10-19 2009-10-19 Valvola egr per applicazioni di tipo low pressure, nella tecnica del ricircolo controllato di gas combusti in motori a combustione interna.
PCT/IB2010/054712 WO2011048540A1 (en) 2009-10-19 2010-10-18 Valve for egr low-pressure applications in internal combustion engines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ITMI2009A001799A IT1396027B1 (it) 2009-10-19 2009-10-19 Valvola egr per applicazioni di tipo low pressure, nella tecnica del ricircolo controllato di gas combusti in motori a combustione interna.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
ITMI20091799A1 true ITMI20091799A1 (it) 2011-04-20
IT1396027B1 IT1396027B1 (it) 2012-11-09

Family

ID=42062619

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ITMI2009A001799A IT1396027B1 (it) 2009-10-19 2009-10-19 Valvola egr per applicazioni di tipo low pressure, nella tecnica del ricircolo controllato di gas combusti in motori a combustione interna.

Country Status (2)

Country Link
IT (1) IT1396027B1 (it)
WO (1) WO2011048540A1 (it)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2484481B (en) * 2010-10-12 2015-03-04 Gm Global Tech Operations Inc EGR valve assembly for internal combustion engines
DE102011080965A1 (de) * 2011-07-29 2013-01-31 Behr Thermot-Tronik Gmbh Aufgeladene Brennkraftmaschine
ES2499543T5 (es) * 2011-11-08 2018-05-30 Hanon Systems Válvula de recirculación de gases de escape
FR2983526B1 (fr) * 2011-12-05 2015-03-13 Peugeot Citroen Automobiles Sa Dispositif de recirculation d'air dans un moteur thermique
DE102012101851B4 (de) 2012-03-06 2014-06-05 Pierburg Gmbh Abgaseinleitvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine
DE102012110590B4 (de) 2012-11-06 2018-08-16 Pierburg Gmbh Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine
JP6040918B2 (ja) * 2013-11-22 2016-12-07 株式会社デンソー Egrバルブ装置
DE102014200698A1 (de) * 2014-01-16 2015-07-16 Ford Global Technologies, Llc Niederdruck-EGR-Ventil
FR3027368B1 (fr) * 2014-10-17 2017-12-01 Valeo Systemes De Controle Moteur Vanne de circulation de gaz d'echappement d'un moteur, notamment pour vehicule automobile
CN104879506B (zh) * 2015-05-08 2017-07-11 王淑萍 快门阀
KR20180070596A (ko) * 2015-10-16 2018-06-26 보르그워너 인코퍼레이티드 터보 차저용 바이패스 밸브
WO2017135377A1 (ja) * 2016-02-04 2017-08-10 カルソニックカンセイ株式会社 Egr装置
US10934945B2 (en) 2016-08-24 2021-03-02 Ford Global Technologies, Llc Internal combustion engine with compressor, exhaust-gas recirculation arrangement and pivotable flap
DE102017109062A1 (de) 2017-04-27 2018-10-31 Ford-Werke Gmbh Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4171689A (en) * 1977-01-29 1979-10-23 Robert Bosch Gmbh Device for the control of gas admissions into the induction manifold of an internal combustion engine
US4214562A (en) * 1977-07-08 1980-07-29 Lucas Industries Limited Valve control arrangements
US4222356A (en) * 1978-09-13 1980-09-16 Toyota Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Exhaust gas recirculation for a diesel engine
US4237837A (en) * 1978-09-13 1980-12-09 Toyota Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Exhaust gas recirculation for a diesel engine
EP1213468A2 (en) * 2000-12-07 2002-06-12 Caterpillar Inc. Open manifold back pressure valve exhaust gas recirculation system
US20030084887A1 (en) * 2001-11-08 2003-05-08 Siemens Vdo Automotive Inc. Apparatus and method for exhaust gas flow management of an exhaust gas recirculation system
US6880572B2 (en) * 2002-04-15 2005-04-19 Jenara Enterprises Ltd. Exhaust gas control valve, apparatus and method of controlling exhaust gas flow
DE102004044894A1 (de) * 2004-09-14 2006-03-30 Volkswagen Ag Mischeinrichtung und Abgasrückführeinrichtung mit einer Mischeinrichtung
US7267139B2 (en) * 2004-03-26 2007-09-11 Stt Emtec Ab Valve device
US20070240676A1 (en) * 2006-04-12 2007-10-18 Denso Corporation Throttle control apparatus and method for throttle control
US20080029073A1 (en) * 2006-07-06 2008-02-07 Cooper-Standard Automotive (Deutchland) Gmbh Exhaust-gas recirculation valve
EP2085601A1 (en) * 2008-02-04 2009-08-05 Kamtec Inc. Exhaust gas recirculation valve for vehicle

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5587848A (en) * 1978-12-25 1980-07-03 Toyota Motor Corp Air intake-egr controller for diesel engine
DE19756056C1 (de) * 1997-12-17 1999-02-18 Daimler Benz Ag Abgas-Rückführungsvorrichtung in einer Brennkraftmaschine
DE10244799B4 (de) * 2002-09-26 2005-04-21 Daimlerchrysler Ag Abgasrückführung

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4171689A (en) * 1977-01-29 1979-10-23 Robert Bosch Gmbh Device for the control of gas admissions into the induction manifold of an internal combustion engine
US4214562A (en) * 1977-07-08 1980-07-29 Lucas Industries Limited Valve control arrangements
US4222356A (en) * 1978-09-13 1980-09-16 Toyota Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Exhaust gas recirculation for a diesel engine
US4237837A (en) * 1978-09-13 1980-12-09 Toyota Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Exhaust gas recirculation for a diesel engine
EP1213468A2 (en) * 2000-12-07 2002-06-12 Caterpillar Inc. Open manifold back pressure valve exhaust gas recirculation system
US20030084887A1 (en) * 2001-11-08 2003-05-08 Siemens Vdo Automotive Inc. Apparatus and method for exhaust gas flow management of an exhaust gas recirculation system
US6880572B2 (en) * 2002-04-15 2005-04-19 Jenara Enterprises Ltd. Exhaust gas control valve, apparatus and method of controlling exhaust gas flow
US7267139B2 (en) * 2004-03-26 2007-09-11 Stt Emtec Ab Valve device
DE102004044894A1 (de) * 2004-09-14 2006-03-30 Volkswagen Ag Mischeinrichtung und Abgasrückführeinrichtung mit einer Mischeinrichtung
US20070240676A1 (en) * 2006-04-12 2007-10-18 Denso Corporation Throttle control apparatus and method for throttle control
US20080029073A1 (en) * 2006-07-06 2008-02-07 Cooper-Standard Automotive (Deutchland) Gmbh Exhaust-gas recirculation valve
EP2085601A1 (en) * 2008-02-04 2009-08-05 Kamtec Inc. Exhaust gas recirculation valve for vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
IT1396027B1 (it) 2012-11-09
WO2011048540A1 (en) 2011-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ITMI20091799A1 (it) Valvola egr per applicazioni di tipo low pressure, nella tecnica del ricircolo controllato di gas combusti in motori a combustione interna.
CN109072770B (zh) 用于废气涡轮增压器的带双通道涡轮机壳体和用于通道连接的阀的涡轮机
EP2558752B1 (en) Multifunction valve
US6543228B2 (en) Turbocharger having by-pass valve operable to promote rapid catalytic converter light off
US10697377B2 (en) Turbine supercharger and two-stage supercharging system
JP5986578B2 (ja) エグゾーストターボチャージャのタービン
CN109154229B (zh) 用于废气涡轮增压器的涡轮机
JP2013531771A (ja) 流体弁
US20130309106A1 (en) Turbocharger
US10844778B2 (en) Exhaust-flow-rate control valve, and two-stage supercharging system provided with same
EP4050195B1 (en) Turbine housing of a turbocharger
US9708970B2 (en) Housing for turbocharger
US9366204B2 (en) Exhaust-gas control device for an internal combustion engine
JP6101797B2 (ja) 排気ガスターボチャージャ
JP6040918B2 (ja) Egrバルブ装置
EP3440333B1 (en) Exhaust gas valve device
JP5905093B2 (ja) 過給内燃機関
JP6036623B2 (ja) バルブ装置
JP2017025888A (ja) ターボチャージャ
JP6258300B2 (ja) 二流路調量装置およびその用途
EP3321487B1 (en) Rotary electromechanical actuator for powertrain applications, in particular for a turbocharger adjusting system
JP6494768B2 (ja) 制動フラップおよび排ガスシステム
JP2002242684A (ja) 吸気渦流発生装置
JP2009108773A (ja) エンジンシステム
JP2002242683A (ja) 吸気渦流発生装置