STUDIO DI MASSIMA DI UNA TESTATA INNOVATIVA PER COMPETIZIONI MOTOCICLISTICHE

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Donato Alessi
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1 ALMA MATER STUDIORUM - UNIVERSITA DI BOLOGNA FACOLTA DI INGEGNERIA Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica Laboratorio CAD L STUDIO DI MASSIMA DI UNA TESTATA INNOVATIVA PER COMPETIZIONI MOTOCICLISTICHE Tesi di laurea di: Andrea Giordani Relatore: Prof. Ing. Luca Piancastelli

2 Presentazione progetto Il motore di partenza è quello montato sulla BMW S1000RR e il nostro progetto riguarda lo studio della testata che deve essere conforme alle regole MotoGP, per cui il motore avrà le seguenti caratteristiche: Alesaggio Ø81 mm (diametro massimo imposto dal regolamento) Corsa 48.5 mm Corsa/Alesaggio Cilindrata cc Volume camera di combustione unitaria cc Rapporto di compressione 13.0:1

Architettura Per poter aumentare il diametro delle valvole e quindi l afflusso d aria nella fase di aspirazione abbiamo incrociato i condotti di aspirazione e scarico.

3 Architettura Per poter aumentare il diametro delle valvole e quindi l afflusso d aria nella fase di aspirazione abbiamo incrociato i condotti di aspirazione e scarico. Questo, unito alla conformazione a cuneo della camera di combustione, ha permesso di ottenere delle valvole di maggiori dimensioni. Valvola di aspirazione Ø36 mm Valvola scarico Ø29 mm

Nella figura si può vedere bene la forma a cuneo con le pareti inclinate a 25, colorato in rosso si vede il condotto di scarico ed in azzurro quello di aspirazione.

4 Nella figura si può vedere bene la forma a cuneo con le pareti inclinate a 25, colorato in rosso si vede il condotto di scarico ed in azzurro quello di aspirazione. Questa particolare conformazione della testa del cilindro unita alla forma a cuneo del pistone, dove è stata ricavata la camera di combustione, crea una sorta di doppia camera di combustione.

5 inclinate di 30 rispetto all asse verticale per meglio penetrare nella camera di combustione. Abbiamo adottato l uso di una doppia candela per cilindro, così facendo diminuiamo lo spazio che il fronte di fiamma deve percorrere e diminuiamo il pericolo di detonazione. Le sedi delle due candele sono inclinate rispetto all asse motore di 30 per non andare a interferire con i condotti di scarico e

Condotti di aspirazione I condotti di aspirazione sono stati fatti con andamento rettilineo per diminuire al minimo le perdite dovute a cambi di direzione e per convogliare il flusso in una certa

6 Condotti di aspirazione I condotti di aspirazione sono stati fatti con andamento rettilineo per diminuire al minimo le perdite dovute a cambi di direzione e per convogliare il flusso in una certa maniera all interno del cilindro, il flusso viene fatto entrare verso le parti esterne del cilindro, e non verso il centro come accadde comunemente negli altri motori. Il condotto ha un tratto iniziale conico con inclinazione della parete di 3, poi segue un tratto cilindrico e la curva finale per l entrata del flusso all interno della camera.

7 Condotti di scarico Data l architettura a condotti di aspirazione e scarico incrociati siamo stati costretti ad avere due condotti di scarico separati per ogni cilindro, quindi abbiamo delle uscite su entrambi i lati della testata.

8 Raffreddamento Il raffreddamento della testa del cilindro è di tipo a liquido. Il flusso in uscita dal blocco cilindri entra nella testa tramite apposite aperture che abbracciano le camere di combustione, il liquido poi entra nella camera superiore.

9 Il liquido avvolge completamente le pareti esterne del condotto di scarico e della sede della candela che sono le parti maggiormente sollecitate dal calore prodotto. Il liquido esce poi da un apertura per tornare all interno del radiatore.

Lubrificazione La lubrificazione della testa avviene mediante due condotti, uno per ogni albero a camme, che provvedono all afflusso del lubrificante nella parte alta della testa del cilindro.

10 Lubrificazione La lubrificazione della testa avviene mediante due condotti, uno per ogni albero a camme, che provvedono all afflusso del lubrificante nella parte alta della testa del cilindro. Il fluido lubrificante passa poi all interno dell albero a camme che provvede a portare il liquido negli altri punti di appoggio dell albero a camme dove viene poi sparso all interno delle varie camere.

Terminata l operazione di mandata, il fluido lubrificante si deposita sul fondo dei vari scomparti e tramite dei fori interni alla struttura ritorna nella

11 Terminata l operazione di mandata, il fluido lubrificante si deposita sul fondo dei vari scomparti e tramite dei fori interni alla struttura ritorna nella parte bassa del motore, precisamente nella coppa dell olio. Questa operazione è effettuata per semplice gravità, quindi il fluido tende ad andare verso il basso.

Pistone Il pistone ha la forma a cuneo che ricalca quella dalla testa del cilindro con le pareti inclinate di 25. La camera di combustione è di tipo Heron, quindi ottenuta nel cielo del pistone.

12 Pistone Il pistone ha la forma a cuneo che ricalca quella dalla testa del cilindro con le pareti inclinate di 25. La camera di combustione è di tipo Heron, quindi ottenuta nel cielo del pistone. Su ognuna delle due superfici inclinate sono stati praticati degli alloggi per evitare il contatto tra le valvole ed il pistone stesso. Al centro di ogni lato è alloggiata la camera di combustione di forma circolare, in corrispondenza di questi due scavi si trovano le candele presenti nella testa del cilindro.

13 Materiale Il materiale impiegato per la testa del cilindro è la lega della serie 4XXX da fonderia, denominata dalla normativa, GD AlSi9. Il principale alligante di tale lega, il Silicio, migliora sensibilmente la colabilità e la fluidità della lega. Tra le altre proprietà della lega troviamo: Leggerezza, con densità di 2700 kg/m 3 Assenza fragilità a caldo Resistenza a corrosione Per la produzione della testata è conveniente usare un procedimento in terra data la complessità costruttiva del pezzo.

Conclusioni Lo studio ha permesso di sviluppare una testata con le seguenti caratteristiche: Riduzione delle perdite di carico nei condotti di aspirazione

14 Conclusioni Lo studio ha permesso di sviluppare una testata con le seguenti caratteristiche: Riduzione delle perdite di carico nei condotti di aspirazione Condotti incrociati per migliorare i movimenti interni della miscela Bassa possibilità di detonazione Camera di combustione nel cielo del pistone Uso di materiali leggeri

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