STUDIO DI FATTIBILITA DI UN MOTORE DIESEL A CONTROLLO ELETTRONICO PER MICROVETTURE

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1 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI BOLOGNA Corso di laurea in Ingegneria Meccanica STUDIO DI FATTIBILITA DI UN MOTORE DIESEL A CONTROLLO ELETTRONICO PER MICROVETTURE RELATORE: Prof. Ing. Luca Piancastelli CANDIDATO: Claudio Cervigni CORRELATORI: Prof. Ing. Gianni Caligiana Prof. Ing. Franco Persiani Prof. Ing. Alfredo Liverani

2 Specifiche Motore ad accensione per compressione, Potenza netta 4 kw. (Direttiva CEE 92/61 sui quadricicli leggeri ) Potenza massima condizionatore non inferiore ad 8 kw per installare un Dimensioni veicolo: Lunghezza 2,5 m. Larghezza 1,4 m. Altezza 1,3 m. In seguito a scelte costruttive verranno assunte le specifiche derivanti d dall unit unità cilindro del motore 1.9 jtd Fiat: Alesaggio d = 82 mm Corsa s = 90,4 mm Rapporto di compressione r > 20 : 1 (motore( aspirato)

3 Analisi configurazioni possibili Tipo motore PLURICILINDRICO 2 CILINDRI LINEA Manovelle a CIL. BOXER Manovelle a CILINDRI A V. 2 perni di manovella 2 CILINDRI V-90 1 perno di manovella Erogazione Coeff. 0,5 Equilibratura Coeff. 0,75 Ingombro Coeff. 1 Costo Coeff. 0,75 Fattibilità Coeff. 1 TOTALE , , ,75 MONOCILINDRICO ,25 SCELTA DI COMPROMESSO FRA LE DUE SOLUZIONI MIGLIORI: BICILINDRICO V-90 CON 1 CILINDRO ATTIVO ED 1 CILINDRO DI EQUILIBRATURA. ARCHITETTURA SCELTA ,5

4 Sviluppo dall interno all esterno Pistoni (Aluminium( T5) Bielle (38 Mn Si V6) Albero motore (30 Ni Cr Mo 12)

5 Azioni di inerzia in un bicilindrico a V di 90 ; ; bielle accoppiate su un unico perno di manovella. Forze alterne del primo ordine F a 1 F a 2 2 = m ω r cosα a = m ω 2 r cos( α + 90 ) = m 2 ω r sen α a a a m a = massa pistone completo + massa equivalente al piede di biella Forze centrifughe masse ridotte al raggio di manovella : Massa perno di manovella 2 Masse equivalenti alle teste di biella Massa manicotto Equilibratura F a = m ω 2 r m w r w = m r tot r Per tentativi, con il software Solid Edge,, si è giunti ad una geometria equilibrata con un errore di 0,3 gr.

6 I carter motore Materiale G c Al Si Mn Mg Pesi: Lato distribuzione 4,18 kg. Lato cambio 5,53 kg Albero motore supportato con cuscinetti a sfere Piano di separazione verticale ed intermedio. Coppa olio integrata (2 litri)

7 I cilindri Cilindro Attivo: Materiale: G c Al Si 12 Mn Mg Peso 2,04 kg. Canna in ghisa; spessore 2,3 mm. Condotti per montaggio su entrambi gli assi.

8 La testata Condotti di aspirazione e di scarico simili all unit unità Fiat 1,9 l. jtd Condotti acqua con modifiche minime Passaggi olio totalmente nuovi Necessità di alloggiare ed azionare un Iniettore-pompa

9 Il propulsore

10 L alimentazione Vantaggi del sistema iniettore-pompa: Massime pressioni (2100 bar) e tempi minimi di iniezione Ingombri ridotti Costi contenuti Flessibilità Limiti: La pressione di iniezione dipende dalla rotazione del motore:numero limitato di iniezioni pilota e post. Apposita progettazione della testata Limiti superati dagli iniettori piezo-in in-line

11 Installazione iniettore-pompa Azionamento con: bilanciere e punteria; 3 3 camma e rotella Smontaggio della testata senza rimuovere il castello valvole Pompa tandem direttamente sull albero a camme: Pompa carburante ad alette bloccanti (max( 7,5 bar) Depressore a palette (0,8 bar da 780 r.p.m.).) Lubrificazione della punteria Fissaggio con Viti M11 a stiramento

12 Lubrificazione Vantaggi di una Pompa Trocoidale: Minimi ingombri Minime perdite Efficienza nel tempo (totalmente immersa) Continuità di erogazione Tenuta con paraolio Mandata da pompa a filtro Aspirazione da coppa Valvola limitatrice di pressione

13 Mandata: condotto nel carter Necessità di distribuire il lubrificante ai due cilindri ed all albero albero motore. Albero sostenuto con cuscinetti: corona anulare in pressione (tenuta con O-Ring). O

14 Mandata: cilindro-testata Passaggio intorno a vite fissaggio testa: corona anulare A=28 mm 2 ( foro D=6mm) Tenuta da guarnizione testata Passaggi ricavabili per foratura su cilindro e su testata: possibilità di installazione su entrambi gli assi

15 Mandata: circuito testata Massima flessibilità: 1 sola foratura sulla testata Condotti ricavati su supporti, albero portabilanciere,, bilanciere.

16 Recupero vapori

17 Distribuzione Registro tensione cinghia mediante pompa acqua eccentrica Puleggia su albero motore: 2 denti con maggior gioco per evitare interferenza

18 Raffreddamento Circolazione forzata Pompa con girante eccentrica Condotti in testa e cilindro per installazione su entrambi gli assia

19 Ingombri complessivi: Sezione frontale: 60x34 cm Sezione laterale: 60x60 Conclusioni Peso a secco 60 kg. Il propulsore risponde positivamente agli obiettivi preposti. Sono necessari: studi per ottimizzare la combustione simulazioni delle fusioni in conchiglia

20 Obiettivi Ingombri ridotti per installazione su microvettura Minimo costo di produzione Omologazione (emissioni inquinanti) Utilizzo di componenti standard Costi di esercizio contenuti Motore modulare

21 Scelte costruttive di base Motore ad accensione spontanea: da codice Gestione elettronica ed iniezione ad alta pressione per garantire: Prestazioni Guidabilità Consumi Minime emissioni Frazionamento minimo della cilindrata.

22 I vantaggi di un bicilindrico V-90V 90 con un solo cilindro attivo Possibilità di sfruttare organi motore e tecnologie collaudate (Fiat 1,9 l jtd) Motore modulare: Motore di 500 cc., 8 kw per microcar Motore 1000 cc., per quadriciclo Ingombri e pesi minimi Buona equilibratura delle azioni di inerzia

23 Caratteristiche sistema iniezione Fasi principali Preiniezione (a 180 bar) Pausa Iniezione principale: andamento funzione del regime (da 300 fino a 2100 bar) Tempi gestiti da centralina: Controlla l effettiva l posizione dello spillo elettrovalvola sorvegliando la curva della corrente assorbita. Rileva il B.I.P. (Begining of Injection Period) Calcola l istante l dell iniezione successiva