Riassunto analitico
L’oggetto di studio della tesi è l’analisi prestazionale ed acustica monodimensionale di nuove proposte di linee di scarico per un motore motociclistico aspirato 4T, al fine di migliorarne le prestazioni in termini di coppia e potenza rispettando l’omologazione acustica.
L’attività di studio è stata svolta presso l’azienda Motori Minarelli S.P.A. e il motore adottato per le prove è un 4T avente cilindrata pari a 700cm^3.
Le simulazioni fluidodinamiche 1D sono state svolte utilizzando il software GT-Power del pacchetto di Gamma Technologies.
Partendo dalle informazioni geometriche, è stato possibile costruire il modello gas-dinamico del motore oggetto di studio; il quale è stato calibrato sfruttando i dati sperimentali. In particolare, i dati ricevuti dai rilievi di portata al banco di flussaggio per i vari componenti della linea di aspirazione e scarico e infine i dati ottenuti dal banco prova motore.
E’ stato raggiunto un buon riscontro tra i dati della simulazione numerica e quelli sperimentali.
Dal modello numerico calibrato sono state analizzate le prestazioni e il rumore prodotto dallo scarico di tre nuove proposte: modificando lunghezza dei primari di scarico, catalizzatori e numero di catalizzatori utilizzati, configurazione dei silenziatori e presenza di un volume addizionale nella linea stessa di scarico.
Il primo obbiettivo è stato quello di trovare una soluzione che permettesse di ridurre il rumore in dB ai fini dell’omologazione acustica e grazie ad un lungo lavoro di ottimizzazione sono state raggiunte per tutte le proposte presentate delle prestazioni comparabili rispetto alla configurazione originale.
In seguito è stato svolto un lavoro di ottimizzazione anche per l’elemento Airbox della geometria di aspirazione, ottenendo un evidente aumento delle prestazioni in particolare alle basse velocità di rotazione.
Le combinazioni delle soluzioni trovate per la geometria di aspirazione e di scarico sono state la base di partenza per il reparto di progettazione interno all’azienda.
L’attività di tesi si è svolta in maniera iterativa al fine di ottimizzare i componenti, tenendo conto dei vincoli progettuali presentati dall’azienda durante il tirocinio; il tutto al fine di convergere in un’unica proposta definitiva per la linea di produzione.
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Abstract
The object of study of the thesis is the one-dimensional performance and acoustic analysis of new proposals for exhaust lines for a 4-stroke aspirated motorcycle engine, in order to improve its performance in terms of torque and power while respecting the acoustic homologation.
The study activity was carried out at Motori Minarelli S.P.A. and the engine adopted for the tests is a 4T with a displacement equal to 700cm^3.
The 1D fluid dynamics simulations were carried out using the GT-Power software from the Gamma Technologies package.
Starting from the geometric information, it was possible to build the gas-dynamic model of the engine under study; which was calibrated using experimental data. In particular, the data received from the flow rate measurements at the flushing bench for the various components of the intake and exhaust line and finally the data obtained from the engine test bench.
A good match was achieved between the data of the numerical simulation and the experimental ones.
From the calibrated numerical model, the performance and noise produced by the exhaust of three new proposals were analyzed: by modifying the length of the exhaust primaries, catalysts and number of catalysts used, the configuration of the silencers and the presence of an additional volume in the exhaust line itself.
The first goal was to find a solution that would allow to reduce the noise in dB for the purposes of acoustic homologation and thanks to a long optimization work, comparable performance compared to the original configuration was achieved for all the proposals presented.
Subsequently, optimization work was also carried out for the Airbox element of the intake geometry, obtaining an evident increase in performance, particularly at low rotation speeds.
The combinations of solutions found for the intake and exhaust geometry were the starting point for the internal design department of the company.
The thesis activity was carried out in an iterative manner in order to optimize the components, taking into account the design constraints presented by the company during the internship; all in order to converge in a single definitive proposal for the production line.
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