Sviluppo di un decompressore per veicoli commerciali: dai requisiti del sistema alla modellazione e validazione analitica della soluzione = Development of a decompressor for commercial vehicles: from functional requirements to modelling and analytic validation of the solution

ll seguente lavoro di tesi è stato svolto presso l’azienda EATON all’interno del gruppo New Technology Introduction (NTI) che si occupa di nuove tecnologie relative al Variable Valve Actuation (VVA). Il progetto ha come obiettivo la validazione analitica di un sistema di decompressione che permette di ridurre il carico di pressione sui cilindri durante la fase di compressione mantendo le valvole di scarico aperte. Questo genera una riduzione della coppia di picco all’avviamento e quindi minori vibrazioni dell’abitacolo indotte dal motore. Le conseguenze sono un miglior comfort per gli utenti nonchè un avviamento più rapido, meno usura dei componenti e sovraccarichi sui cuscinetti. Le motivazioni del progetto sono legate agli impegni assunti dall’UE con la firma dell’accordo di Parigi circa la riduzione dei gas inquinanti derivanti dai motori a combustione interna: i modi per ridurre le emissioni nel settore dei trasporti prevedono l’introduzione dello Start&Stop e dell’ibridizzazione anche su veicoli medium e heavy duty (soluzioni già presenti per le passenger cars). Quindi il decompressore troverà applicazione sia nei veicoli commerciali ibridi per una transizione più fluida tra motore termico e motore elettrico sia nei veicoli commerciali dotati della tecnologia Start&Stop. La prima attività consiste nell’individuazione delle specifiche funzionali per definire quali sono i campi d’impiego e le rispettive condizioni operative in termini di, ad esempio, velocità del motore, pressione e temperatura olio e numero di switching del sistema; lo step successivo prevede il brainstorming per la raccolta delle proposte a cui segue un’analisi critica tramite Pugh Matrix. Per ciascun sistema proposto vengono valutati alcuni parametri quali fattibilità, costo, assemblaggio, flessibilità nell’attuazione, integrazione e prestazione. In questa fase del progetto è necessario fare analisi termofluidodinamiche con GT-Power per comprendere meglio qual è il profilo ottimale di alzata valvola, quale pressione in camera si raggiunge e la percentuale di riduzione della coppia di picco. Dopo aver selezionato la soluzione, la fase successiva riguarda la modellazione del sistema tramite Creo ProE e la realizzazione del modello Mechanism. Da quest’ultimo, è possibile ricavare Ie forze d’interesse, visualizzare eventuali interferenze e impostare i giochi meccanici. Si passa poi all’analisi strutturale del sistema su Ansys Workbench per la valutazione degli stress di contatto, della rigidezza, la verifica della vita a fatica ed eventualmente modificare il modello 3D nel caso non siano rispettati i criteri di accettazione definiti tramite il Design Analysis Plan (DAP). Gli step futuri del progetto consistono nell’emissione dei disegni, la realizzazione dei prototipi e in seguito la verifica funzionale e di durata per individuare punti che richiedono ulteriori analisi. Il sistema di partenza su cui si è lavorato è un motore DAF MX11, con sistema di frenatura motore per decompressione e treno valvola con gioco meccanico.