Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica Internet/Catalogo Tesi... · universita’ degli studi di...
Transcript of Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica Internet/Catalogo Tesi... · universita’ degli studi di...
UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BOLOGNA
DIMENSIONAMENTO DI MASSIMA DI UN MOTORE AVIO DIESEL
COMMON RAIL
Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica
Tesi di Laurea di: Ernesto Spadoni
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
• Peso motore + carburante al decollo più favorevole rispetto ad un
turboelica
1. Elevato grado di sicurezza e possibilità di certificazione
2. Minimizzazione degli ingombri: dimensioni massime 680x900x1600
3. Minimizzazione dei pesi: limite max 300 Kg
4. Minimizzazione del numero di parti
5. Potenza 450 kW a 3800 rpm da 0 a 10000 m
6. Rendimento minimo 35%
7. Velocità elica 2400 rpm
8. Tempo tra revisioni primarie (TBO): 1800 h
9. Continuità con la tradizione aeronautica per favorire l’installazione
e la manutenzione
1. Non più di 8 cilindri e 7000 cc di cilindrata
2. Impianti di iniezione common rail per
prestazioni e rendimenti
3. Raffreddamento a liquido (prestazioni)
4. Sovralimentazione (prestazioni e
ristabilimento quota)
5. Costruzione in alluminio per leggerezza
1) Motore superquadro a 6 cilindri contrapposti con carter e
testate monoblocco.
2) Motore a corsa lunga a 6 cilindri contrapposti con carter e
testate monoblocco.
3) Famiglia modulare di 4 motori aeronautici a corsa lunga:
• bicilindrico (lento) senza riduttore da 161 CV
• bicilindrico (veloce) con riduttore da 200 CV
• 4 cilindrici da 400 CV
• 6 cilindri da 600 CV
1. Boxer
2. Superquadro monoblocco
3. Distribuzione unifloor ad
aste e bilanceri con 2
valvole per cilindro
4. Albero a gomiti con 1
supporto di banco per ogni
coppia di bielle
scartata disposizione in linea per
motivi di peso e a V per motivi di
ingombro frontale ed equilibratura
con alesaggio di 126 mm, vantaggi
legati alla corsa corta (97mm) e a alla
compattezza
semplicità, pesi e ingombri
limitati
1. Assenza di camera di combustione collaudata per
l’alesaggio scelto
2. Pressioni massime previste eccessive per tale alesaggio
3. Problemi con i componenti common rail esistenti ad
avere la portata istantanea sufficiente
4. Impianti di raffreddamento a canne immerse
1. Alesaggio 105, corsa 115
2. Raffreddamento migliorato
3. Due impianti di raffreddamento
separati per testate e cilindri
4. Definizione gruppi ausiliari
risolti i problemi legati all’eccessivo
alesaggio utilizzato nella versione
precedente
eliminata soluzione canne immerse, e
prevista presenza nella testa di un
portainiettore in rame
1. Elevato ingombro frontale (biella lunga )
2. Pesi e ingombri aggiuntivi legati all’impianto di
raffreddamento (doppia pompa dell’acqua)
3. Sbocchi commerciali limitati
0.27
1. Modulare a corsa lunga a teste e cilindri
separati
2. Ingombri frontali ridotti (biella corta)
3. Impianto di raffreddamento rivisto
4. Largo impiego di componenti ausiliari
esistenti e già certificati e di soluzioni
aeronautiche già collaudate in altri motori
5. Condotti a turbolenza migliorata
1. Vibrazioni torsionali: diametri da progetti di motori
esistenti per similitudine con formule semplificate
2. Verifica dei cuscinetti lisci per la lunghezza dei perni
3. Verifica a flessione con metodi tradizionali
λ = 0.3
1. Scelta interasse albero a gomiti/albero a camme (165 mm)
2. Disegno dell’albero a camme (sviluppato a partire dal II motore)
3. Ridefinizione interasse occhi biella
(180 mm con ) in base all’
esperienza del II motore
1. Scelta rapporto geometrico di compressione (1:16)
2. Dimensionamento e modellazione per similitudine con pistone
esistenti
3. Dimensionamento di massima dello spinotto e scelta seeger
4. Scelta dei segmenti in base alle indicazioni del catalogo Goetze
1. Disegni testata
2. Scelta valvole, con relative sedi e guide
3. Dimensionamento di massima dei bilanceri e delle aste
4. Disposizione bicchierini idraulici per
recupero giochi valvole
1. Lubrificazione a carter umido
2. Schema di lubrificazione e
componentistica su modello
Continental
3. Sistema di filtraggio olio full-flow
Ai supporti di banco
Collettore principale
Ai bicchierini idraulici
All’albero a camme
Al 2° semicarter
Dal radiatore olio
Fori incrociati sull’albero a
gomiti per lubrificazione perni
di manovella
Out
In
1. Raffreddamento a liquido (2 rami in parallelo)
2. Controllo del flusso tramite guarnizioni calibrate
3. Sezione di uscita acqua calda in corrispondenza del ponte
termico
1. Ausiliari primari:
2. Ausiliari secondari:
• pompa olio
• pompa alimentazione carburante bassa pressione
• 2 pompe alimentazione carburante alta pressione
• 2 generatori
• pompa acqua di raffreddamento
• gruppo turbocompressore
• starter
• compressore condizionatore
• alternatore alimentazione abitacolo
• pompa per pressurizzazione abitacolo
1. Presenza doppia centralina
2. Alimentazione centraline svincolata dalla batteria
3. Doppio generatore
1. Trasposizione file *.par in formato Stl (meshatura triangolarizzata)
2. Introduzione del file *.stl nell’elaboratore connesso alla macchina di prototipazione
3. Gestione del file attraverso apposito software (Lightyear)
4. Scelta polimero fotosensibile
5. Generazione prototipo
6. Trattamenti di finitura del modello
Definizione risoluzione stl (dist. max. normale tra il baricentro degli elementi di
discretizzazione e la superficie reale del modello)
Definizione supporti per sottosquadri e
precisione sugli strati (slicing)
Per addizione di materiale layer by
layer
Lycoming LTIO-540-W
Peso a secco: 242 Kg
Altezza: 583 mm
Larghezza: 872 mm
Lunghezza: 1355 mm
GTSIO-520-N Type Certificate E7CE
AFTERCOOLER
PROP
GOVERNOR
PAD
EXHAUST
OIL SUMP
OIL
COOLER
LIFTING
EYE
SPARK
PLUG
ENGINE
MOUNTS
FUEL
PUMP
UPPERDECK
PRESSURE
REFERENCE LINE
THROTTLE
& FUEL
CONTROL
TURBOCHARGER
ASSEMBLY
MAGNETO
OVERALL ENGINE DIMENSIONS INCHES
HEIGHT 26.41
WIDTH 34.04
LENGTH 60.84
WEIGHT = 598 lbs
TM
CO N T IN EN T A L M O T O RS
Continental GTSIO-520-N
Peso a secco: 236 Kg
Altezza: 610 mm
Larghezza: 925 mm
Lunghezza: 982 mm
1. E’ possibile con le tecnologie attuali
costruire una famiglia di motori diesel
common-rail competitiva nella fascia di
piccole potenze con i motori alternativi a
benzina esistenti e nella fascia alta con i
più piccoli gruppi turboelica
2. Il motore diesel è più economico
3. E’ necessario avere potenze specifiche di
70 kW/litro
4. E’ possibile avere dei rapporti
potenza/peso attorno a 1.5 (kW/kg)