Progettazione di un sistema di attuazione elettromeccanico per il controllo della funzione di iEGR tramite i componenti del treno valvola su un motore sei cilindri = Design of an electromechanical actuation system for a 2 step iEGR strategy valve train based on a six cylinders engine

Lo scopo della tesi è la progettazione e simulazione di un sistema di attuazione elettromeccanico in grado di attivare la funzione di iEGR pensata per un motore sei cilindri. Il sistema complessivo è costituito da due sottoinsiemi: il primo sottoinsieme è il treno valvola standard a cui appartengono i bilancieri, le punterie idrauliche e le valvole; il secondo sottoinsieme è il sistema di attuazione studiato costituito da un asse ausiliario, un attuatore rotativo e i leverismi che realizzano la trasmissione del moto dall’attuatore all’asse e dall’asse ai bilancieri. L’interazione tra i due sottoinsiemi è resa possibile dall’utilizzo (nel primo sottoinsieme) di un bilanciere in grado di attivare e disattivare la funzione secondaria di iEGR. La tesi è suddivisa in cinque capitoli. Il primo capitolo tratta le nuove sfide alle quali sono sottoposte le case automobilistiche per far fronte ai recenti aggiornamenti delle precedure di omologazione. Esse devono rispettare i nuovi standard senza ridurre le prestagioni. Segue pertanto una parte che ha lo scopo di contestualizzare il lavoro di tesi, spiegando le nuove procedure di omologazione, gli obbiettivi e le strategie della Commissione Europea per un’Europa ad impatto climatico zero entro il 2050 e un approfondimento sulle emissioni inquinanti rilasciate dai veicoli. Il secondo capitolo è un’introduzione al valve train e ai sistemi VVA (Variable Valve Actuation). In particolare, è stato illustrato il funzionamento del valve train di tipo II, con un approfondimento sui parametri di maggior rilievo nella progettazione dei singoli componenti. Invece, la trattazione dei sistemi VVA è stata suddivisa sulla base dell'effetto che essi producono: variazione del timing (sistemi VVT) o dell’alzata della valvole (sistemi VVL). Sono stati forniti alcuni esempi di sistemi VVT, mentre l’attenzione è stata posta maggiormente sui sistemi VVL, suddivisi a loro volta sulla base della funzione che essi realizzano, tra cui l’internal Exhaust Gas Recirculation, principale oggetto della tesi. Il capitolo tre entra nel merito del lavoro svolto in Eaton Corp: partendo da modelli pre-esistenti dei componenti del valve train, è stata illustrata la modellazione CAD delle parti che constituiscono il sistema di attuazione e le grandezze di interesse per il dimensionamento dei suddetti. Il quarto capitolo è la parte centrale della tesi e riguarda le prove sperimentali svolte nell’area testing di Eaton Corp sull’attuatore utilizzato nel sistema, mostrantone la metodologia e i risultati ottenuti. In particolare, sono state condotte tre prove differenti: una prova per ottenere la curva di coppia della molla di ritorno presente all’interno dell’attuatore; una prova per ottenere la curva di taratura del sensore di posizione e, infine, una prova tramite cella di acquisizione per ottenere l’andamento della tensione, della corrente assorbita e della posizione dell’attutaore nel tempo. I risultati delle prove sono stati utilizzati per rendere la simulazione del funzionamento dell’attuatore tramite PTC Creo maggiormente aderente al comportamento reale, così da validare il modello. Il quinto e ultimo capitolo riassume il lavoro svolto e trae le conclusioni sulla base dei riultati ottenuti dalla simulazione dell’intero sistema di attuazione accoppiato con il valve train, in termini di tempi di risposta e sollecitazioni dei componenti.