Riassunto analitico
Il presente lavoro di tesi tratta la modellazione e l’ottimizzazione termo-fluidodinamica monodimensionale di un motore motociclistico da competizione, con l’obbiettivo di aumentarne la potenza e la coppia mediante la progettazione di nuovi alberi a camme. Il motore oggetto dello studio è un motore 4T avente cilindrata pari a 250 cm^3. L’attività è stata svolta presso l’azienda Motori Minarelli S.P.A. A partire da misure geometriche sperimentali del motore si è costruito il modello gas-dinamico utilizzando il software di simulazione fluidodinamica monodimensionale Gt-Power di Gamma Technologies. Completato il modello, si è effettuata la sua calibrazione al fine di ottenere dei risultati di simulazione coerenti con i dati sperimentali del banco prova motore. Il modello calibrato è stato poi utilizzato per confrontare le performance di nuovi alberi a camme, compatibili con il sistema di distribuzione del motore originale (punteria a bicchierino). I 2 kit di alberi a camme prodotti, denominati “MM-EVO1” e “MM-EVO2”, sono stati progettati con il supporto del software “Valvetrain Design” di Gamma Technologies. In particolare, sono stati ottimizzati il profilo di alzata delle valvole, sia di aspirazione che di scarico, la loro fasatura; inoltre, è stato modellato e validato l’intero cinematismo di distribuzione. Nello specifico, si è verificato che velocità e accelerazione impresse al bicchierino avessero andamento uniforme e valori massimi al di sotto dei limiti consentiti, al fine di mantenere inalterato il diametro del bicchierino originale e non modificare la testa del motore. E’ stato infine validato l’andamento delle pressioni di contatto tra camma e bicchierino.
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Abstract
This thesis deals with the modelling and one-dimensional thermo-fluid dynamics optimisation of a racing motorbike engine, with the aim of increasing its power and torque by designing new camshafts.
The engine under study is a 4-stroke engine with a displacement of 250 cm^3.
The activity was carried out at the Motori Minarelli S.P.A. company.
Starting from experimental geometric measurements of the engine, the gas-dynamic model was built using Gamma Technologies' Gt-Power one-dimensional fluid-dynamic simulation software.
Once the model was completed, it was calibrated in order to obtain simulation results consistent with the experimental data from the engine test bench.
The calibrated model was then used to compare the performance of new camshafts compatible with the original engine distribution system (tappet).
The 2 camshaft kits produced, called "MM-EVO1" and "MM-EVO2", were designed with the support of Gamma Technologies' "Valvetrain Design" software.
In particular, the lift profile of the valves, both intake and exhaust, and their timing have been optimised; in addition, the entire distribution kinematic system has been modelled and validated. Specifically, it was verified that the speed and acceleration imprinted on the cup were uniform and the maximum values below the permitted limits, in order to maintain the diameter of the original cup and not modify the engine head.
Finally, the contact pressures between the cam and the cam follower were validated.
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