Riassunto analitico
Attualmente nel campionato MotoGP tutte le moto sono equipaggiate con un motore da 1000cc di cilindrata, tuttavia la FIM non impone limiti assoluti da questo punto di vista, bensì si legge da regolamento:
The following classes will be accommodated, which will be designated by engine type:
MotoGP Up to 1000cc. 4-stroke only, maximum 4 cylinders,
(ref. Section 2.4) maximum cylinder bore 81 mm.
E scorrendo:
The following are the minimum weights permitted:
MotoGP up to 800cc motorcycle 150 kg
801 – 1000cc motorcycle 157 kg
Da qui nasce l’idea per questo lavoro di tesi: lo sviluppo di un concept di downsizing per un motore MotoGP, da 1000cc a 800, per valutare la possibilità di avere, a potenze paragonabili, una moto più leggera.
Lo studio è basato su simulazioni CFD monodimensionali, strumento divenuto indispensabile in ambito motoristico, soprattutto in ottica ottimizzazione e esplorazione di soluzioni innovative per sviluppo performance.
La prima parte riguarda la realizzazione di un modello monodimensionale calibrato sui dati sperimentali a disposizione di un motore 1000 attualmente usato nel campionato; questo per avere un riferimento e soprattutto una base da cui partire.
Si affronta poi la scalatura: se ne discutono le tipologie praticabili, valutando pro e contro dal punto di vista progettuale e di tempi e costi: in particolare si richiama la teoria della similitudine per i motori a combustione interna ma si valuta al contempo la possibilità di riutilizzare parti del motore originale, ad esempio basamento e blocco cilindri, per velocizzare un’eventuale prototipazione.
La scelta ricade su una riduzione di cilindrata basata sulla sola modifica della corsa; si impongono pari velocità medie pistone e quindi regimi di funzionamento più elevati, in modo da puntare a compensare il calo di coppia con una maggior velocitá di rotazione.
Segue un confronto tra un primo modello di 800 e il motore 1000 base: si analizzano in particolare i dettagli fluidodinamici, di combustione e scambio termico per giustificare gli output prestazionali.
Lo step successivo è l’introduzione dei vincoli strutturali legati agli organi di distribuzione: questi impattano sulla performance, andando a limitare le leggi di alzata.
Si vanno quindi a trattare problematiche legate alle accelerazioni valvole e al controllo di interferenza tra il loro moto e quello del pistone, riportando ad ogni modifica il relativo risultato in termini di potenza.
Sempre in ambito distribuzione, si focalizza l’attenzione sulla tecnologia a disposizione (pneumatica) e si analizzano le diverse potenzialità che questo sistema offre se utilizzato sull’800 e così si arriva alla proposta finale di downsizing.
In ultimo si propongono alcune verifiche preliminari di natura strutturale legate al manovellismo, si ragiona in termini differenziali rispetto al motore 1000 per evidenziare quali componenti risultano più critici.
L’attività di tesi è stata svolta all’interno di HPE COXA S.R.L., un’azienda specializzata nei settori automotive, motorsport, automazione, aerospazio e difesa. La società nasce dall’acquisizione di COXA da parte di HPE: l’HPE è stata fondata nel 1998 da Piero Ferrari mentre la COXA, nata nel 1985, si occupa di produzione ad alta precisione di prototipi e componenti di nicchia.
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