ALMA MATER STUDIORUM – UNIVERSITA’ DI BOLOGNA
SECONDA FACOLTA’ DI INGEGNERIA
CON SEDE A CESENA
CORSO DI LAUREA
IN INGEGNERIA MECCANICA
Sede di Forlì
ELABORATO FINALE DI LAUREA
In Disegno Assistito Dal Calcolatore L
STUDIO DI MASSIMA DI UNA TESTATA A 4
VALVOLE PER UN MOTORE AD ALTE
PRESTAZIONI
CANDIDATO
RELATORE
Luca Pascali
Prof. Ing. Luca Piancastelli
CORRELATORE
Prof. Ing. Vincenzo Dal Re
Prof. Ing. Gianmarco Saggiani
Dott. Ing. Cristina Renzi
Anno Accademico 2007-2008
III Sessione
Specifiche di partenza
• Alesaggio: 82 mm
• Corsa: 64.6 mm
• Rapporto di compressione: 14.5 : 1
• Interasse tra i cilindri adiacenti: 90 mm
Richieste progettuali
• Valvole inclinate di almeno 18° rispetto all’asse di
simmetria del cilindro
• Utilizzo del sistema di distribuzione a comando
diretto con due alberi a camme in testa
• Punterie idrauliche
• Un iniettore per cilindro
Prima soluzione
• Testata con scavo emisferico
• Disposizione radiale delle valvole
Prima soluzione
• Pistone con scavo semitoroidale
SCARTATA
ρ = 14.5 : 1
V = π(d²/4)∙corsa
V0  V

V0
V0 = 25270 mm³
Seconda soluzione
• Testata a tetto
Valvole aspirazione
D = 26 mm
Valvole scarico
d = 20 mm
Seconda soluzione
• Valvole di aspirazione/scarico inclinate di 18°
rispetto l’asse di simmetria del cilindro ma
rispettivamente parallele tra loro
Seconda soluzione
• Pistone con cielo a tetto e scavo avente volume
V0 = 25270 mm³
Tale architettura presenta: • camera di combustione regolare
• spazio sufficiente per alloggiamento iniettore
Seconda soluzione
• Condotti di scarico
Unico condotto di scarico per ogni cilindro
Seconda soluzione
• Condotto di aspirazione
Condotto di
SWIRL
Unico condotto di aspirazione
per ogni valvola
Seconda soluzione
• Sostegni albero a camme
• Sedi alloggiamento punteria idraulica a bicchiere
Attrezzatura automatica
per SERRAGGIO
Terza soluzione
• Sostegni per i due alberi a camme ricavati tra le sedi
per l’alloggiamento delle punterie idrauliche
• Fori per i prigionieri della testata prolungati fino alla
superficie superiore
Terza soluzione
• Circuito liquido refrigerante
Feritoie
Terza soluzione
Le punterie idrauliche
1 Vano immissione olio
2 Valvola di non ritorno
3 Canale di adduzione olio
4 Camera di pressione
5 Cilindro
6 Pistone
7 Molla principale
8 Stelo valvola
Terza soluzione
Le punterie idrauliche
• CONTATTO LUNGO IL CERCHIO
BASE DELL’ECCENTRICO:
FASE DI RIEMPIMENTO
DELLA PUNTERIA
• CONTATTO LUNGO LA RAMPA
DI APERTURA/CHIUSURA E DEL
NASO DELL’ECCENTRICO:
TRASMISSIONE DELLA
SPINTA DALL’ECCENTRICO
ALLO STELO DELLA VALVOLA
Terza soluzione
Le punterie idrauliche
Analisi FEM
• Scelta del materiale
La testata viene pressofusa in conchiglia utilizzando
la lega di alluminio EN ABI 46000
GD AlSi9Cu3 (Fe) avente le seguenti
caratteristiche:
• Tensione di rottura_____________200 MPa
• Tensione di snervamento________130 MPa
• Densità di massa_______________2.65 kg/dm³
La testata finale ha una massa di 3955 g ≈ 4 kg
Analisi FEM
• Reticolo
Analisi FEM
• Vincoli
Analisi FEM
• Azioni esterne
Pressione in
camera di
combustione:
240 bar (24 MPa)
Analisi FEM
• Sollecitazioni
Massima sollecitazione
108.1 MPa
Assieme finale
Conclusioni
• I vincoli progettuali sono stati rispettati
• Le richieste progettuali sono state soddisfatte
• Il limite di snervamento del materiale nell’analisi
statica non viene raggiunto
Sviluppi futuri
• Modifica con due iniettori per cilindro
• Analisi termodinamica e strutturale del pezzo
• Studio di fattibilità della pressofusione