STUDIO ED OTTIMIZZAZIONE DI UNA TESTATA MULTIVALVOLE PER MOTORE AD ALTISSIME PRESTAZIONI

Transcript

1 STUDIO ED OTTIMIZZAZIONE DI UNA TESTATA MULTIVALVOLE PER MOTORE AD ALTISSIME PRESTAZIONI Tesi di laurea di : Relatore : Juri Barbieri Prof. Ing. Luca Piancastelli Correlatori : Dott. Ing. Cristina Renzi

2 OBBIETTIVI DELLA TESI Realizzare due versioni di una testata per motore a ciclo diesel di grande potenza, per uso aeronautico Evoluzione del lavoro dell Ing. Angelini, passando da una semplice distribuzione a camma e molla ad una di tipo desmodromico Ottenere un motore leggero e di elevata affidabilità

3 ITER PROGETTUALE 1 TESTATA ( versione a 4 valvole e 3 iniettori per cilindro ) Alesaggio del pistone : 142 mm Presenza di 3 iniettori common rail Disposizione a 45 di quattro valvole in testa 2 TESTATA ( versione a 4 valvole e 4 iniettori per cilindro ) Alesaggio del pistone : 150 mm Presenza di 4 iniettori common rail Disposizione a 45 di quattro valvole in testa

4 VANTAGGI DELLA DISTRIBUZIONE DESMODROMICA 1) Maggiore rigidezza del sistema rispetto a quello tradizionale con molla di richiamo e quindi maggiore velocità angolare consentita 2) Possibilità di ottimizzare il moto della valvola permettendole tempi di apertura maggiori a parità di durata della fase di alzata SVANTAGGI : 1) Maggiore complessità progettuale del sistema stesso 2) Vincoli sulla geometria della camma

5 REALIZZAZIONE DELLA PRIMA TESTATA Realizzazione tramite fusione Andamento curvilineo dei condotti di aspirazione e scarico Inclinazione delle valvole di 45 rispetto all asse del cilindro Presenza di intercapedini per fluido refrigerante

6 DIMENSIONAMENTO DEL PISTONE Il problema maggiore è stato quello di trovare una disposizione degli iniettori che mi permettesse di realizzare le camere di combustione sul cielo del pistone Essendo le valvole inclinate a 45 rispetto all asse del cilindro, è stato necessario realizzare una particolare geometria del pistone detta a tetto

7 CIRCUITO DI RAFFREDDAMENTO A causa dello stress termico generato in combustione, la parte inferiore della testata viene completamente lambita dal fluido refrigerante così da limitarne la temperatura Il fluido scorre attraverso un condotto cilindrico in rame, fuoriesce da appositi ugelli il cui diametro dipende dalle condizioni di raffreddamento dell intera testata

8 CIRCUITO DI RAFFREDDAMENTO Alle estremità di ogni bancata è stata avvitata una piastra Le parti iniziali e finali del condotto di raffreddamento sono filettate; due ghiere permetteranno di fissare il tubo su tali piastre, così da evitare trafilamenti di liquido

9 L INIEZIONE Scelta di iniettori Bosch automobilistici Tre iniettori montati ad asse verticale su ogni singola testata Fissaggio del rail sul condotto di aspirazione

10 CARTER E STAFFA DI SUPPORTO PER LA DISTRIBUZIONE Il carter è realizzato in polieterchetone, garantisce la tenuta dell olio di lubrificazione Protegge gli organi della distribuzione da polvere ed altre impurità Staffa di supporto per la distribuzione avvitata sulla superficie superiore di ogni singola testata

11 ASSEMBLAGGIO SINGOLA TESTATA L assemblaggio risulta essere semplice e di facile realizzazione I vari organi della testa sono comodamente raggiungibili e smontabili per opere di manutenzione

12 ASSEMBLAGGIO COMPLESSIVO Il complessivo presenta un unico condotto di scarico centrale; due sono invece i condotti di aspirazione, disposti lateralmente, sui quali sono montati i due rail

13 REALIZZAZIONE DELLA SECONDA TESTATA OBBIETTIVO : Sostituire la distribuzione classica a molla con una desmodromica PARTICOLARITA : Quattro iniettori disposti a coppie in posizione laterale Fissaggio assiale tramite forchette avvitate lateralmente alla testa

14 REALIZZAZIONE DELLA TESTATA Realizzazione del guscio per fusione Andamento verticale dei condotti di aspirazione e scarico Inclinazione delle valvole a 45 rispetto all asse del cilindro Presenza di intercapedini per fluido refrigerante

15 IL COPERCHIO Il coperchio viene realizzato a parte ed assemblato alla testa mediate viti prigionieri Bordi laterali del coperchio rialzati per il montaggio del carter di distribuzione Collettori di aspirazione e scarico avvitati al coperchio mediante viti M8

16 DIMENSIONAMENTO DEL PISTONE Geometria del pistone a tetto essendo le valvole inclinate a 45 rispetto all asse del cilindro Gli iniettori sono disposti in posizione laterale nella testa, così da sfruttare al massimo gli spazi Le camere di combustione, ricavate sul pistone, risultano intersecate, in una geometria che descrive un otto

17 ASSEMBLAGGIO SINGOLA TESTATA Il complessivo ottenuto risulta semplice da realizzare, gli ingombri non sono eccessivi e si facilitano le operazioni di manutenzione.

18 ASSEMBLAGGIO COMPLESSIVO Il complessivo (puramente indicativo) presenta un unico condotto di scarico centrale e due condotti di aspirazione laterali. I due rail, di alimentazione degli iniettori, verranno montati sul basamento.

19 CONCLUSIONI La realizzazione delle due testate in lega di alluminio GD-AlSi9 garantisce la leggerezza necessaria per motori aeronautici Grazie all alesaggio dei due pistoni e all utilizzo di 3 4 iniettori ( a seconda della testata ) è possibile ottenere una potenza di 400 CV per cilindro Entrambe le teste presentano una struttura compatta, semplice da realizzare e totalmente ispezionabile in fase di manutenzione La geometria a tetto del pistone consente di ottenere l ortogonalità con l asse delle valvole ( inclinate a 45 ) Ridotto sfarfallamento agli alti regimi di rotazione, grazie alla distribuzione desmodromica, in quanto la valvola è sempre guidata meccanicamente nei suoi moti di apertura e chiusura.

20 GRAZIE PER LA CORTESE ATTENZIONE!

21 DISTRIBUZIONE DESMODROMICA 1) Valvola 2) Guida valvola 3) Registro di chiusura 4) Registro di apertura 5) Albero a camme 6) Bilanciere di apertura 7) Bilanciere di chiusura 8) Molla di tenuta Questo sistema di distribuzione prevede che ciascuna valvola sia guidata nei suoi moti di apertura e chiusura da due camme e due bilancieri, senza l utilizzo di organi elastici di richiamo.

22 DISTRIBUZIONE DESMODROMICA Il funzionamento del dispositivo è garantito da 2 camme affiancate: una comanda l apertura della valvola insistendo sul bilanciere di apertura (6), l altra, sagomata, governa la chiusura della valvola, agendo sul bilanciere di chiusura (7).