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
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
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
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
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
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 “
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
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
L’ INIEZIONE
• Scelta di iniettori Bosch
automobilistici
• Tre iniettori montati ad
asse verticale su ogni
singola testata
• Fissaggio del rail sul
condotto di aspirazione
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
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
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
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
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
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
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
ASSEMBLAGGIO SINGOLA TESTATA
• Il complessivo ottenuto risulta semplice da realizzare, gli ingombri
non sono eccessivi e si facilitano le operazioni di manutenzione.
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.
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.
GRAZIE PER LA
CORTESE
ATTENZIONE !
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.
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).
