Ottimizzazione tramite Simulazione 1D di un Sistema di Comando - Valvola per Motori ad Alta Potenza Specifica = Valvetrain System Optimization via 1D Simulation for a High-Performance SI Engine

Il presente lavoro di tesi è stato svolto presso la Powertech Engineering s.r.l., importante società di consulenza ingegneristica con sede a Torino, per conto di Automobili Lamborghini S.p.A., società di rilievo nel settore delle auto supersportive, la quale ha sede a Sant'Agata Bolognese (BO). Come molte altre aziende automobilistiche, anche Lamborghini si affida sempre di più alla simulazione numerica e a società come la Powertech: quest'ultima, infatti, si serve della simulazione numerica 1D e 3D per erogare i suoi servizi. La simulazione di sistemi reali ha un importante vantaggio: essa permette di ridurre i tempi e i costi di ricerca e sviluppo, in quanto, tramite il calcolatore, è possibile svolgere prove virtuali sostituendo il banco prova reale e riducendo tempi e costi. Si adopera GT-SUITE per effettuare le simulazioni, il quale permette di svolgere analisi 0D e 1D. In questo caso, il lavoro prevede la costruzione di un modello virtuale che riproduca un sistema di comando valvola per uno dei motori che equipaggiano i veicoli Lamborghini. In seguito, si procede con la validazione sperimentale del modello e con l'ottimizzazione del meccanismo. La fase di validazione sperimentale è possibile grazie ai dati raccolti sul banco prova per un sistema esistente: ciò consente di creare un modello simulato sufficientemente accurato, equivalente a quello esistente, e in grado di riprodurre il comportamento reale. Infatti, confrontando i risultati simulati con quelli sperimentali, si può calibrare il modello virtuale in maniera che esso riproduca il dataset sperimentale al meglio; in seguito, mediante il modello calibrato, è possibile analizzare l'effetto di alcuni parametri sul comportamento del meccanismo e trarre alcune conclusioni su quali di essi siano da modificare per controllare determinate grandezze che potrebbero creare rotture o malfunzionamenti, ad esempio forze e tensioni tra i componenti. È proprio qui che interviene l'utilità della simulazione: sarebbe molto dispendioso, in termini economici e di tempo, creare un banco prova ed effettuare rilievi sperimentali per ogni piccola modifica che si ha intenzione di valutare. Infine, una volta compresa l'influenza dei parametri sul meccanismo, viene incrementata la velocità di rotazione e si propone un sistema ottimizzato, che contiene una combinazione di valori ottimale e che garantisce un buon funzionamento complessivo: infatti, con la geometria di base non sarebbe possibile raggiungere velocità di rotazione più elevate.