Design of the engine layout and auxiliary components of a highly supercharged Miller cycle range extender engine for hybrid propulsion applications.

Dimensionamento e progettazione dei componenti dell'incastellatura e dei comandi ausiliari di un motore a ciclo Otto con elevato rapporto di sovralimentazione per l'impiego come Range Extender di un veicolo a trazione ibrida. Il lavoro di tesi è stato sviluppato nell’ambito di una collaborazione tra il Politecnico di Torino e l’azienda ‘Leonardo engineers for integration’ ed ha come obiettivo la progettazione degli organi accessori di un innovativo motore a benzina, utilizzato come range extender: il blocco motore e la canna cilindri devono essere disegnati, così come le pompe per il fluido refrigerante e lubrificante, tre generatori di corrente a magneti permanenti, due ruoteranno solidali ai contralberi ed una terza all’albero del turbo-gruppo. Una volta che la configurazione dei principali componenti è definita, assieme alla loro disposizione all’interno del complesso motore, il sistema di distribuzione è stato definito e dimensionato. Il motore qui considerato è un 4 cilindri boxer, turbocompresso ad una pressione di sovralimentazione di 12 bar da un gruppo turbocompressore assiale, adottato principalmente per ridurre gli ingombri longitudinali. Poiché il motore è compatto, con una cilindrata totale di 125 cm^3, ed utilizza materiali dalle alte prestazioni, una elevata densità di potenza è attesa. La destinazione di utilizzo del motore è come range extender per veicoli ibridi: in questa architettura il motore a combustione è raramente utilizzato, in quanto la sua funzione è di estendere l’autonomia del veicolo tra due successive ricariche, ed usualmente viene acceso solo nel momento in cui il livello di carica delle batterie scende al di sotto di un valore limite. I principali obiettivi del progetto sono di ottenere un motore dai consumi ridotti, altamente efficiente, con ridotte emissioni acustiche e vibrazioni, con un peso quanto più contenuto. Nella tesi si presenta il lavoro svolto, fornendo per ogni componente una breve descrizione delle funzioni e delle usuali caratteristiche, per poi presentare il metodo di calcolo utilizzato ed i risultati ottenuti. Il lavoro si pone come obiettivo quello di ottenere risultati quanto più realistici possibile, per poter essere punto di partenza per successivi studi maggiormente approfonditi e ottimizzazioni per ogni singolo componente; si inizia la trattazione con una breve parentesi rispetto all’evoluzione della tecnologia ibrida, passando alla descrizione del lavoro precedentemente svolto da altri studenti, sul quale è basata la successiva elaborazione, che ha portato a definire le caratteristiche geometriche e prestazionali degli accessori motore precedentemente citati, e finalmente del sistema di distribuzione a ingranaggi, definito utilizzando software specificamente progettato per applicazioni nel campo dell’autoveicolo.