Sviluppo e ottimizzazione numerica del circuito di lubrificazione per cambi DCT di vetture ad elevate prestazioni

Nel presente elaborato di tesi verrà analizzato il circuito di lubrificazione impiegato nei cambi DCT per vetture ad elevate prestazioni. Il cambio DCT (Dual Clutch Transmission) differisce dai classici sistemi di trasmissione per la presenza di due frizioni al posto della singola frizione. Ciò ha lo scopo di minimizzare i "buchi" di erogazione di potenza durante il cambio marcia, impiegando una frizione per le marce dispari e una per le marce pari, in modo tale da avere la marcia successiva a quella innestata, già preinnestata. L'attività di ricerca svolta può essere suddivisa sostanzialmente in 3 fasi principali, come descritto in seguito.
1. Modellazione componenti La prima fase è iniziata con l'estrapolazione dei parametri geometrici e delle curve caratteristiche dei singoli componenti, a partire dai datasheet commerciali e da tabelle di dati forniti direttamente dall'azienda produttrice delle vetture in questione. Ogni modello dei singoli componenti è stato convalidato tramite il confronto dei risultati ottenuti dalle simulazioni con i comportamenti reali.
2. Convalida modello numerico Una volta ottenuti i modelli di tutti i componenti, sono stati inseriti all'interno di un unico modello, interconnessi opportunamente tra di loro tramite condotti. Le simulazioni dell'impianto completo sono state lanciate con diversi sottomodelli di condotti, partendo dal più approssimato, per poi concludere con quello che più si avvicina alla realtà e meglio descrive il comportamento dell'impianto considerando ad esempio anche gli effetti inerziali del fluido. Si è seguito questo modus operandi in modo da sfruttare i sottomodelli più approssimati per effettuare una graduale taratura preliminare del circuito, in quanto richiedono meno tempo per completare la simulazione, per poi procedere con quelli più precisi. Dopo aver convalidato il modello numerico dell'impianto tramite il confronto dei risultati ottenuti con quelli sperimentali forniti, sono state individuate le principali problematiche, ovvero eccessive oscillazioni di pressione del fluido dai 4000 rpm in su.
3. Ottimizzazione impianto In quest'ultima fase di ricerca sono state effettuate diverse simulazioni modificando l'impianto tramite la variazione di parametri geometrici dei componenti originali o tramite l'aggiunta di nuovi componenti. Anche in questa fase sono state effettuate prima simulazioni con sottomodelli più approssimati dei condotti, per avere un'idea del risultato ottenuto, per poi procedere con simulazioni più dettagliate e precise. Nello specifico sono state adottate tre soluzioni: sostituzione pompa, modifica al condotto dello scambiatore di calore e inserimento di un accumulatore a gas. Nel primo caso è stata sostituita la pompa, al posto dell'originale a 4 denti sono state introdotte pompe a 5, 6 e 7 denti, ottenendo il miglior risultato con la pompa a 7 denti. Successivamente è stato effettuato il tentativo di sostituzione del condotto dello scambiatore, con condotti di differente lunghezza e diverso diametro. Questa modifica però è stata successivamente abbandonata. Infine, nel tentativo di abbattere le eccessive oscillazioni rilevate, è stato introdotto un accumulatore a gas. Quest'ultimo tentativo ha portato buoni miglioramenti, non tanto quanto quelli ottenuti con la pompa a 7 denti, ma con il vantaggio di essere un'alternativa più economica e meglio implementabile rispetto quest'ultima.