Ipotesi di potenziamento nuovo motore. Disegno di un motore di nuova concezione

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Elisa Colonna
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2 Conversione e potenziamento 1900 Jtd 8V auto- avio (limite di potenza 185 CV circa) & Verificata: testata, pistone, imbiellaggio Ipotesi di potenziamento nuovo motore & Verifiche carichi termici e possibilità di raffreddamento doppio turbo, basso rapporto di compressione, pistone bimetallico Disegno di un motore di nuova concezione & Facilmente installabile su aeroplani esistenti & Certificabile & Estremamente affidabile & Estremamente leggero e compatto

1. Sicurezza (ridotta infiammabilità) 2.

potenza/peso più favorevole rispetto alla

3 1. Sicurezza (ridotta infiammabilità) 2. Economia di esercizio (alti rendimenti e basso costo carburante) 3. Rapporto peso/potenza favorevole Rapporto potenza/peso più favorevole rispetto alla maggioranza dei motori alternativi attualmente certificati

4 1. Minimizzazione degli ingombri; 2. Minimizzazione dei pesi: limite max 160 Kg; 3. Minimizzazione del numero di parti; 4. Cilindrata 1900 cm^3 circa partendo dal 1900 JTD FIAT; 5. Potenza 300 Hp a 3800 rpm (tesi del Dott. Rodi); 6. Rendimento 38%; 7. Continuità con la tradizione aeronautica per favorire l installazione su velivoli esistenti e la manutenzione. 8. Produzione annua 300 esemplari 9. Famiglia di motori modulare ( CV )

5 1. Architettura Boxer a 4 cilindri perché motore molto piatto. 2. Impianti di iniezione common rail per prestazioni, rendimenti ed emissioni; 3. Raffreddamento a liquido; 4. Doppia sovralimentazione per aumentare la quota di ristabilimento; 5. Costruzione in lega di alluminio e di magnesio per leggerezza e affidabilità

6 Basandosi su dimensionamenti e verifiche di resistenza esistenti Gruppo testa cilindro integrali; Disegno del carter motore; Punterie e distribuzione; Disegni albero a gomiti e albero a camme; Assemblaggi e verifiche di dimensioni e pesi.

PERCHE TESTA E CILINDRO INTEGRALI? - Si eliminano i pesi dovuti a viti, bulloni e guarnizione - Si eliminano problemi termici per la guarnizione. - E tecnicamente fattibile (v. Tesi Ing.

modellazione del pezzo eliminando l alloggio per l albero a camme in testa ed inserendo gli alloggi per i perni reggi bilancieri e le aste che trasmettono il moto dall albero a camme fino in

7 PERCHE TESTA E CILINDRO INTEGRALI? - Si eliminano i pesi dovuti a viti, bulloni e guarnizione - Si eliminano problemi termici per la guarnizione. - E tecnicamente fattibile (v. Tesi Ing. Spinelli) SPESSORE ALLUMINIO: 3 mm EVOLUZIONE PROGETTO: 1. testata 1900 jtd FIAT Auto (resistenza, senza rotture, fino a 260 bar, v. Tesi Ing.Solieri); 2. modellazione del pezzo eliminando l alloggio per l albero a camme in testa ed inserendo gli alloggi per i perni reggi bilancieri e le aste che trasmettono il moto dall albero a camme fino in testa; 3. eliminazione della sede per la candeletta (muffola per messa in moto) 4. decisione di raffreddare il pezzo completamente a liquido e protusione del cilindro completamente forato con foro uscita del liquido in fondo; 5. canna integrale cromata.

Riduzione massima ingombro assiale con l utilizzo di un solo perno di banco ogni coppia di bielle: dimensione tra il primo perno di banco e

8 Albero a gomiti largamente forato (v. freccia verde), tesi Ing. Conti Dimensioni perni di banco: assiale = 34 mm; diametro = 57 mm; Dimensioni perni di manovella: assiale = 30 mm; diametro =50 mm; Riduzione massima ingombro assiale con l utilizzo di un solo perno di banco ogni coppia di bielle: dimensione tra il primo perno di banco e l ultimo di 400mm. Passaggi olio dai perni di banco ai perni di manovella (vd. frecce rosse); Ruota dentata anteriore per trasmissione moto all albero a camme e ruote dentate posteriori per il funzionamento degli ausiliari.

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peso dovuto alla coppa dell olio e alle varie viti e bulloni; presenza di un

10 Carter realizzato in due metà con spessori di 4 mm; predisposizione per l alloggio dell albero a gomiti (sopra) e a camme (sotto); circuiti integrali per il passaggio dell olio lubrificante diretto agli alberi, al pistone e a tutti gli ingranaggi; carter a secco con contenitore dell olio esterno (riduzione di peso dovuto alla coppa dell olio e alle varie viti e bulloni; presenza di un foro anteriore per permettere agli ingranaggi di trasmissione di essere sempre a bagno d olio.

11 Le valvole di aspirazione sono state relizzate adattandole alle sedi del 1900 jtd. Sulla testata in alluminio verranno forzate le sedi valvola in acciaio. E stata prevista una doppia molla per il richiamo delle valvole con differenti passi e sezioni: 1. reazioni elastiche di maggiore entità; 2. eliminazione dei fenomeni di risonanza. I bilancieri saranno mossi da delle aste collegate all albero a camme.

Come pistone è stato preso lo stesso montato sul 1900 jtd : alesaggio = 82.

camera = 180 bar resto della superficie = 160 bar.

La lubrificazione avviene grazie all olio che arriva passando da un foro praticato nella biella.

12 Come pistone è stato preso lo stesso montato sul 1900 jtd : alesaggio = 82.5 mm durezza brinell = 125 HB a 20 C temperatura di fusione = 1200 F a 20 C Limiti di carico massimo: in camera = 180 bar resto della superficie = 160 bar. Lo spinotto viene alloggiato nella sede di diametro 26 mm e bloccato assialmente con due anelli di fermo. La lubrificazione avviene grazie all olio che arriva passando da un foro praticato nella biella. Il pistone bimetallico (testa acciaio, mantello alluminio) viene lubrificato da un getto d olio che va ad investire la galleria praticata nel mantello. Il pistone descritto, già sviluppato da Mahle per Fiat Auto, è disponibile.

ANTERIORE:- pompa di mandata dell olio lubrificante con filtro (mossa dalla distribuzione);

una cinghia trapezoidale collegata all albero motore); POSTERIORE: - pompa di iniezione; -

Il moto verrà dato da una serie di ruote dentate in acciaio da cementazione opportunamente

13 ANTERIORE:- pompa di mandata dell olio lubrificante con filtro (mossa dalla distribuzione); - alternatore (mossa da una cinghia legata all albero motore); - pompa dell acqua (mossa da una cinghia trapezoidale collegata all albero motore); POSTERIORE: - pompa di iniezione; - alternatore (certificato) più 2 alternatorini; - pompa a vuoto (Cessna 337-A). Il moto verrà dato da una serie di ruote dentate in acciaio da cementazione opportunamente dimensionate e sistemate. I coperchi verranno realizzati in magnesio per ridurre ulteriormente i pesi.

14 σ σ σ amm max min = 65MPa = 59.96MPa = 0.003MPa CONFRONTO PESI Coperchio in alluminio (AlSi9) 2.06 Kg Coperchio in magnesio(xxx) 1.35 Kg La tensione massima raggiunta è localizzata vicino ad una vite di collegamento. Nelle altre zone le tensioni non vanno oltre la gradazione verde, quindi non oltre i 40 MPa. E CONVENIENTE QUINDI USARE IL MAGNESIO.

Lunghezza : 924 mm Larghezza : 875 mm Altezza : 523 mm I pesi e le

16 DIMENSIONI FINALI Pesi : circa 130 Kg Il peso è minore dei 160 Kg che ci eravamo prefissi. Lunghezza : 924 mm Larghezza : 875 mm Altezza : 523 mm I pesi e le lunghezze sono stati presi considerando tutti gli accessori montati. Gli accessori hanno un peso complessivo di circa 40 Kg.

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17 8 9!#""!)!!(!"", 8 ##"")!, 8 #(++!#"", 8 (+("!$!"! )!, Soluzione alternativa: la realizzazione di un motore V potrebbe abbassare ulteriormente i pesi e le dimensioni. PERCHE? - UTILIZZO DI BIELLE A FORCHETTA E RELATIVA DIMINUZIONE DELLA LUNGHEZZA DELL ALBERO MOTORE; - ALBERO A CAMME POSTO SOPRA L ALBERO A GOMITI, NELLO SPAZIO COMPRESO TRA LE DUE BANCATE, RENDENDO IL PROPULSORE Più COMPATTO; - GLI ACCESSORI POSTI NELLA PARTE ANTERIORE eliminano delle ruote dentate e quindi peso

18 9: *;<<=9 0*-%2 *3 Guarnizione disegnata seguendo il profilo della testata del 1900 JTD. Le prove prevedevano la messa in moto in varie condizioni, con l utilizzo di una muffola in presenza di temperature molto basse.

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