Riassunto analitico
In this thesis an automated tool to analyze the torque and static and dynamic balance of an internal combustion engine has been developed as a calculation spreadsheet, in order to predict the loads transmitted to a car chassis. All the most common engine configurations can be analyzed: inline, V, W and boxer engines with any type of crankshaft configuration and firing order. Particular attention has been given to minimize the user input in order to require as little data as possible, while still giving the possibility to modify every parameter if it is known its real value. All data apart from bore, stroke, engine configuration, type of induction and power curve is populated with values which are coherent and common for the given engine architecture. Cranktrain components mass estimation is based on data fitting of known components’ mass in terms of relevant engine parameters. Results are the unbalanced forces and moments components on a xyz triad centered in the middle point of the crankshaft at any specified rpm, and have been validated with commercial software (GT-Power). A multibody model has been developed in Simulink to simulate the vibration of an engine block mounted on rubber supports to which are applied the loads calculated from the calculation spreadsheet, in order to be able to correlate the simulated acceleration of the block with experimental data.
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Abstract
In questa tesi è stato sviluppato uno strumento automatizzato per l’analisi della coppia e del bilanciamento statico e dinamico di un motore a combustione interna, sotto forma di un foglio di calcolo, in modo da predire i carichi trasmessi a un telaio automobilistico. Tutte le principali configurazioni di motori possono essere analizzate: in linea, a V, a W e motori boxer con configurazione qualsiasi di albero motore e ordine di scoppio. Particolare attenzione è stata data a minimizzare l’input dell’utente in modo da richiedere quanti meno dati possibile, dando comunque la possibilità di modificare ogni parametro se è noto il suo valore reale. Tutti i dati a parte corsa, alesaggio, configurazione motore, tipo di aspirazione e curva di potenza sono stimati con valori coerenti e comuni per il tipo di architettura motore inserita. La massa dei componenti del manovellismo è stimata a partire da un fitting di dati di componenti conosciuti, in base a parametri del motore rilevanti a questo fine. I risultati ottenuti sono le componenti di forze e momenti sbilanciati in una terna xyz con origine nel centro dell’albero motore, in funzione dei giri motore specificati, e sono stati validati con software commerciale (GT-Power). Un modello multibody è stato sviluppato in Simulink per simulare la vibrazione di un blocco motore montato su supporti in gomma al quale sono applicati i carichi calcolati dal foglio di calcolo, in modo da poter correlare l’accelerazione simulata del blocco con dati sperimentali.
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