Servizi per la didattica
PORTALE DELLA DIDATTICA

Controllo delle emissioni di inquinanti

02IHDNE

A.A. 2020/21

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Collaboratori
Espandi

Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/08 8 B - Caratterizzanti Ingegneria meccanica
2019/20
L'insegnamento si propone di analizzare i processi di formazione delle emissioni inquinanti nei motori termici. Verranno analizzate le problematiche relative al contenimento degli inquinanti a regime e durante le fasi di avviamento e di funzionamento a freddo del motore. Verranno introdotte le attuali tecnologie per lo sviluppo e l’ottimizzazione di motori ad alta efficienza ed a basso impatto ambientale.
The goal of this subject is to examine the formation processes of pollutant emissions in thermal engines and to analyse the means to control them under steady-state conditions as well as for transient and cold start operations. The second part of the subject analyses the range of technology ways that can be applied to design highly-efficient and low-environmental impact engines.
Conoscenza e comprensione dei fenomeni chimici e termofluidodinamici alla base dei processi di formazione degli inquinanti nei motori. Capacità di eseguire una valutazione preliminare delle emissioni allo scarico per le principali tipologie di motori per la trazione e del loro impatto sull’ambiente. Capacità di proporre degli interventi mirati al contenimento degli inquinanti e della CO2.
Knowledge of chemical and thermo fluid dynamic phenomena leading to pollutant emission formation. Competences needed to: estimate pollutant emission and environmental impact of main IC engine architectures; design and implement strategies for CO2 and pollutant emission control.
Conoscenze dei principi della termofluidodinamica-energetica, dei sistemi di conversione dell’energia e della chimica di base. Conoscenza dei principi di funzionamento dei motori alternativi a combustione interna e dei loro componenti e sottosistemi, con particolare riferimento ai sistemi di alimentazione dell’aria e del combustibile ed al sistema di combustione.
Knowledge of the fundamentals of thermo fluid dynamics and chemistry. Knowledge of the operating principles of IC engines and their subsystems and components, with specific reference to charging, fuel injection and combustion apparatuses.
Riserve, produzione e distribuzione di combustibili per il trasporto; analisi ‘well-to-wheel’; controllo delle emissioni inquinanti e di gas ad effetto serra.Principali tipologie di emissioni, loro sorgenti e processi evolutivi. Impatto ambientale delle emissioni allo scarico dei motori a CI: effetto serra; smog fotochimico; piogge acide; effetti dell’ozono e del particolato.Effetti sulla salute delle emissioni. Produzione di emissioni inquinanti nei motori a Si e CI. Processi di formazione delle principali sostanze inquinanti e e loro dipendenza dalle variabili di funzionamento: Ossidi di azoto (NOx); Monossido di carbonio (CO); Idrocarburi incombusti (HC); Particolato (PM); Ossidi di zolfo (SOx). Il contesto normativo (emissioni di inquinanti e di CO2). Analisi dei transitori di funzionamento e dinamica delle emissioni nei motori; controllo delle emissioni inquinanti durante i transitori veloci e lenti. Trattamento delle emissioni allo scarico in motori ad accensione comandata. Reattori termici, convertitori catalitici e loro evoluzione tecnologica, tecnologie emergenti. Sistemi di post-trattamento delle emissioni allo scarico in motori ad accensione per compressione. Catalizzatori di ossidazione. Trappole di particolato e loro rigenerazione. Catalizzatori e trappole di ossidi di azoto. Catalizzatori DENOx. Controllo delle emissioni a bordo del veicolo durante la sua vita utile: On-Board Diagnostics e On-Board Monitoring. Evoluzione tecnologica dei motori ad accensione comandata: iniezione diretta; tecnologie per la riduzione delle emissioni inquinanti e dei consumi nei motori a benzina; motori a gas naturale ed a combustibili alternativi. Evoluzione tecnologica dei motori ad accensione per compressione: controllo della combustione e della formazione di emissioni inquinanti, nonchè dei consumi mediante sistemi ‘Common Rail multijet’ e tecnologie emergenti. Elettrificazione del powertrain: veicoli elettrici ed ibridi.
Energy outlook for road vehicles; 'well-to-wheel' analysis; control of pollutant and greenhouse gas emissions. Emissions sources. Environmental impact of exhaust emissions from IC engines: greenhouse effect, photochemical smog, acid rain and effects on ozone. Production of pollutant emissions in SI and CI engines: Nitrogen oxides (NOx), carbon monoxide (CO), unburned hydrocarbons (HC), particulate matter (PM), sulfur oxides (SOx). Dependence on engine operating variables: The regulatory framework (emissions of pollutants and CO2). Analysis of engine transients operations; controlling emissions during transients. Aftertreatment of exhaust emissions in spark ignition engines. Thermal reactors, catalytic converters and their technological evolution, emerging technologies. Aftertreatment of exhaust emissions in compression ignition engines. Oxidation catalysts. Particulate traps and their regeneration. Catalysts and traps for nitrogen oxides. DeNOx catalysts. Control of emissions during vehicle lifetime: On-Board Diagnostics and On-Board Monitoring. Technological evolution of spark-ignition engines: direct injection technologies for the reduction of pollutant emissions and fuel consumption in gasoline engines, natural gas engines and alternative fuels. Technological evolution of compression-ignition engines: combustion control, advanced injection systems, emerging technologies. Electrification of the powertrain: electric and hybrid vehicles.
ESERCITAZIONI Sistemi e tecniche per la misura delle emissioni inquinanti: analizzatori a raggi infrarossi (NDIR); analizzatori a chemiluminescenza (CLD); analizzatori a ionizzazione di fiamma (FID); misura del particolato. Metodologie per il calcolo della dosatura in base ai costituenti dei gas di scarico. Calcolo delle emissioni specifiche. Calcolo del ‘Carbon Dioxyde Equivalent’. LABORATORI - Ottimizzazione dell'architettura e della strategia di controllo di motopropulsori ibridi - Tecniche model-in-the-loop, hardware-in-the-loop e di rapid-prototyping applicate al controllo delle emissioni in motori a combustione interna.
APPLIED LECTURES Systems and techniques for the measurement of pollutant emissions: infrared analyzers (NDIR) chemiluminescent detector (CLD); flame ionization detector (FID); measurement of particulate matter. Methodologies for the calculation of the air-fuel ratio according to the constituents of the exhaust gas. Calculation of specific emissions. Calculation of 'Carbon Equivalent Dioxyde'. LABORATORIES - Optimal layout and control strategy in hybrid powertrains - Model-in-the-loop, hardware-in-the-loop and rapid-prototyping techniques applied to ICE emission control
Il materiale didattico verrà fornito dal docente a lezione e sarà disponibile in formato pdf sul portale della didattica. Oltre a tale materiale si consiglia il seguente testo di riferimento: Heywood, J.B. “Internal Combustion Engine Fundamentals”, McGraw Hill, 2nd edition, 2018. Une versione elettronica di questo testo è scaricabile, ad un prezzo concordato riservato agli studenti del Politecnico di Torino, dal bookstore della McGrawHill utilizzando il seguente link: https://create.mheducation.com/shop/#/catalog/details/?isbn=9781307412017
Didactic material such as notes diagrams and tables used during lectures and practical work are available to students in pfd format through webportal. The reference book for further study is: Heywood, J.B. “Internal Combustion Engine Fundamentals”, McGraw Hill, 2nd edition, 2018. An electronic version of this textbook can be purchased and dowloaded from McGrawHill bookstore clicking at the following link: https://create.mheducation.com/shop/#/catalog/details/?isbn=9781307412017 The offer is reserved to Politecnico di Torino students.
Modalità di esame: prova orale obbligatoria;
L’esame consiste in una prova orale finalizzata all'accertamento e verifica del raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi (descritti in dettaglio nel riquadro specifico di questa scheda). La prova orale generalmente consiste di due domande, relative alle tematiche discusse a lezione, esercitazione e/o laboratori (vedi descrizione tematiche nei riquadri Programma e Organizzazione dell'insegnamento). Se necessario ai fini dell'accertamento e verifica, potranno essere poste domande addizionali. Le prove d’esame durano in media circa novanta minuti l’una. In casi specifici identificati ed autorizzati dal docente, e sempre sotto la supervisione diretta di quest'ultimo, è possibile consultare il materiale didattico durante lo svolgimento della prova orale.
Exam: compulsory oral exam;
Final examination consists in an oral test aimed at checking and verifying that the expected learning outcomes (detailed in the specific box above) have been achieved. The oral test is usually characterized by two questions, that can be about any of the topics discussed at lectures, applied lectures and/or laboratories. Additional questions can be asked if needed to complete the assessment. The average duration of the oral test is about 1.5 hours. For some cases, specifically identified by the professor and under his supervision only, it is possible to double-check didactic material during the oral test.


© Politecnico di Torino
Corso Duca degli Abruzzi, 24 - 10129 Torino, ITALY
m@il