Progettazione del basamento, del sistema di distribuzione e di componentistica di un motore ibrido range extender a ciclo Miller altamente sovralimentato = Design of basement, valvetrain and components of a highly supercharged Miller cycle range extender hybrid engine

La tesi si inserisce in un progetto più ampio che è stato avviato dalla società Leonardo Engineers for Integration s.r.l. e prosegue in collaborazione con il Politecnico di Torino, sotto la supervisione dell'Ing. Pietro Bianchi, presidente dell'azienda. Tale proposta si colloca in un contesto storico in cui vi è una forte spinta nel settore automotive verso la riduzione dei consumi e degli inquinanti, a cui è possibile far fronte mediante l'utilizzo di motorizzazioni ibride. Lo scopo di questo progetto è, infatti, la progettazione di un motore a ciclo Miller, altamente sovralimentato, utilizzato come range extender per applicazioni di propulsione ibrida. I tratti distintivi di tale macchina sono quelli di essere un motore boxer di cilindrata 125 cm^2, ad alta densità di potenza (più di 50kW di potenza totale prodotta), sovralimentato mediante tre compressori assiali con refrigerazione interposta, per migliorarne l’efficienza. La macchina sfrutta il ciclo Miller all'interno della camera di combustione: tale espediente permette di ottenere un miglior rendimento, ma anche di diminuire le temperature di picco, riducendo così la probabilità di detonazione, fenomeno molto rischioso in un motore altamente sovralimentato. Un ulteriore tratto distintivo è quello di utilizzare i contralberi di bilanciamento delle forze del motore come organi rotanti per la generazione di energia elettrica. Il design del motore si divide in progettazione meccanica e termodinamica; questo elaborato si concentra sulla prima. Nello sviluppo della tesi sono stati progettati vari elementi necessari al funzionamento del motore; in particolare, si è riservato un maggior approfondimento a: - basamento - sistema di collettori di scarico con accoppiamento al turbogruppo - treno valvole e il sistema di distribuzione - sistema di ingranaggi per la distribuzione e per la trasmissione di potenza. Per la progettazione sono stati utilizzati calcoli analitici, fogli di calcolo e software dedicati, a seconda della complessità dei problemi. Il design ottenuto è stato quindi modellato mediante l’utilizzo del software CAD PTC Creo Parametric. Tra i programmi utilizzati vi sono, inoltre, Ricardo SABR e Ricardo VALDYN, software della suite di Ricardo che sono stati impiegati per lo sviluppo del sistema di ingranaggi e del sistema di distribuzione. Infine, durate il processo, sono state adottate varie normative, schede tecniche di aziende produttrici ed è stato inoltre sfruttato un brevetto appartenente all'Ing. Bianchi per il collegamento delle flange dei collettori alla testata.