UNIVERSITA DEGLI STUDI DI BOLOGNA STUDIO DI FATTIBILITA DELLA TESTATA DEL MOTORE VD007

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1 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI BOLOGNA FACOLTA DI INGEGNERIA Corso di laurea in Ingegneria meccanica sede di Forlì Elaborato finale di laurea in Disegno Tecnico Industriale STUDIO DI FATTIBILITA DELLA TESTATA DEL MOTORE VD007 CANDIDATO Tiziano Sorrentino Relatore Prof. Ing. Luca Piancastelli Anno Accademico 2005/2006 Sessione II

2 SCOPO DELLA TESI Valutazione delle possibilità, ed esecuzione del cambiamento del il sistema di iniezione:da iniezione common rail a iniezione pompa Modifica della testata per adempiere alla finalità prefisse Accoppiamento della testata con un nuovo basamento Verifica di alcuni elementi introdotti quali albero di supporto per il bilanciere del nuovo iniettore e camma che regola il movimento dell iniettore stesso

3 DATI MOTORE VD007 Diesel sovralimentato a iniezione diretta V12 a cc 2200 CV in versione normale 4000 CV in versione ibrida rpm max 5000, rpm di max potenza 3800 pressione max in camera di combustione 160 bar pressione di iniezione 1600 bar carburanti utilizzabili jp4, jp8, jet A1, kerosene, gasolio automobilistico

4 DIFFERENZE TRA COMMON-RAIL E INIETTORE POMPA COMMON-RAIL : Si ha iniezione diretta di carburante ad alta pressione (oltre 1800 bar) con iniettori piezoelettrici o elettromeccanici gestiti da centralina ed alimentati da un flauto (rail) in cui si accumula il carburante inviato dalla pompa radiale di alta pressione. INIETTORE POMPA : Anche qui l iniezione è diretta e ad alta pressione. L elemento iniettore è una pompa d iniezione che forma un unico componente con l unità di comando e l iniettore. Quindi, oltre alla funzione tipica di nebulizzare il carburante nella camera di combustione, esso ha il compito di innalzare la pressione dai 7.5 bar circa, forniti da una pompa di bassa pressione, ad oltre 2000 bar.

5 DIFFERENZE (2) PREGI DIFETTI COMMON-RAIL libertà nel posizionamento degli iniettori pressione non legata al regime limiti di pressioni massime raggiungibili oscillazioni possibili della pressione probabilità di colpi d ariete nei condotti elevato peso della pompa di alta pressione e del sistema di distribuzione (rail) in caso di guasto della pompa di alta pressione il motore è in panne. INIETTORE POMPA minor ingombro, maggiore affidabilità minor peso alte pressioni (2050 bar) legge di iniezione limitata a una preiniezione e alla iniezione principale riprogettazione testata pressione legata al regime di rotazione del motore

6 POSIZIONAMENTO INIETTORE INIETTORE ORIGINALE RIPOSIZIONAMENTO E NUOVO INIETTORE

7 MODIFICHE TESTATA REALIZZAZIONE ALBERI PER SUPPORTO DEI BILANCIERI REALIZZAZIONE DI 2 CAMME PER MOVIMENTAZIONE INIETTORI REALIZZAZIONE DEI SUPPORTI PER GLI ALBERI A CAMME RIPOSIZIONAMENTO DEI 6 TIRANTI CHE COLLEGANO TESTATA A BASAMENTO INCREMENTO SPESSORE DEL PIATTO DELLE VALVOLE REALIZZAZIONE DEI PRIMI COMPONENTI CHE COSTITUIRANNO IL NUOVO IMPIANTO DI RAFFREDDAMENTO

8 ASSEMBLAGGIO TESTATA

9 IMPIANTO DI RAFFREDDAMENTO

10 ASSEMBLAGGIO FINALE CON BASAMENTO

11 VERIFICHE Verifica dell albero che sostiene il bilanciere: in particolare verifica dell abbassamento del punto sul quale è fissato il bilanciere. La forza massima che agisce sul bilanciere è stata presa dalla tesi dell Ing. Molinari ed è di circa N. La freccia dell albero è di pari a 0,1 mm. È stato poi calcolato il peso della testata facendo una precisa stima del singolo peso di ciascun elemento. Sono Stati considerati come materiali dell acciaio 18CrMo4 con densità pari a 7960 kg/m3 della lega di alluminio con densità di 2700 kg/m3 e della lega di titanio con densità di 4600 kg/m3. Fatti i dovuti calcoli si è visto che si ottiene un peso complessivo delle testate di 96 kg.

12 PROBLEMATICHE e SVILUPPI FUTURI La prima problematica riscontrata è quella dell eccessiva deformazione dell albero del bilanciere. Infatti è risultato dai calcoli eseguiti un abbassamento di 0,1 mm che risulta essere eccessivo per un componente che deve eseguire un numero grandissimo di cicli ed è soggetto a carichi non trascurabili. Una delle modifiche a cui si è pensato di poter ricorrere è aumentare il diametro dell albero: è stato possibile arrivare a realizzare un albero di 20mm e non si è potuto superare tale misura altrimenti si sarebbe dovuto riprogettare un nuovo bilanciere più grande ed inoltre si sarebbero dovuti riprogettare tutti gli spazi per alloggiare iniettore, valvole, ecc... Come ulteriore aspetto bisogna procedere ad una riprogettazione del bilanciere che dovrà essere ridisegnato con un perno calibrato utile in caso di rottura del sistema iniettore, bisogna inoltre procedere ad una fabbricazione su misura dell iniettore in quanto è stata spostata la posizione dell elettrovalvola. Inoltre bisogna procedere con una verifica agli elementi finiti di ciascuna parte meccanica, o almeno di quelle più rilevanti da un punto di vista delle sollecitazioni: come ad esempio della testata, degli alberi a camme e del bilanciere.