Il modulo si propone di fornire a tutti gli allievi del corso di laurea in Ingegneria dell'Autoveicolo le nozioni specifiche sui motori alternativi a combustione interna utilizzati nella trazione degli autoveicoli leggeri e pesanti. Dopo il richiamo di alcuni concetti di base relativi ai propulsori termici sviluppati nei corsi di Macchine, il modulo si propone di approfondire gli aspetti costruttivi di particolari motori e di loro apparati nonché il funzionamento di essi.

Conoscenza dell'architettura del motore e delle caratteristiche funzionali e di controllo nelle configurazioni utilizzate per la trazione leggera e pesante. Capacità di eseguire calcoli previsionali delle prestazioni del motore e di procedere ad un dimensionamento di massima dei componenti principali. Capacità di individuare i parametri che influenzano il trade-off tra prestazioni, consumo di combustibile, emissioni del motore.

Sono necessarie le conoscenze di base delle macchine a fluido, nonché quelle relative a: termodinamica, termocinetica, meccanica applicata alle macchine e meccanica dei fluidi.

Richiami di nozioni acquisite nei corsi predenti
Classificazione e campi di impiego dei motori alternativi a combustione interna. Richiami delle diverse fasi di funzionamento di motori a 4T e 2T e scostamenti dai cicli limite. Richiami sui rendimenti e sulla pressione media effettiva al variare della dosatura e della velocità angolare. Richiami sulle perdite organiche: per attrito (canna-pistone, cuscinetti, distribuzione) e dovute agli ausiliari.
Architettura del Sistema Motore
-Aspetti generali sull'architettura del propulsore: esame comparativo delle diverse tipologie di motore; principali tipi di layout; aspetti costruttivi di basamento e testa cilindri e problematiche connesse.
-Albero a gomiti: numero e disposizione dei cilindri; descrizione del manovellismo, sua cinematica e dinamica; analisi delle forze e momenti agenti sul motore; regolarizzazione del momento motore; sfasamento uniforme delle manovelle ed effetto sulla risultante delle forze centrifughe; analisi delle forze d'inerzia; disposizione longitudinale delle manovelle per le varie categorie di motori in linea; equilibramento di forze e momenti residui.
-Sistemi di aspirazione e scarico, generalità sui sistemi di distribuzione: cenno ai diversi layout ed ai problemi connessi; apparati di alimentazione dell'aria in motori a 4T; cenni ai sistemi di lavaggio e carica nei motori a 2T; sistemi di sovralimentazione e interrefrigerazione. Apparati di alimentazione del combustibile nel motore ad accensione comandata: alimentazione centrale, cenni al carburatore ed ai sistemi di iniezione single-point, alimentazione multi-point, iniezione diretta. Alimentazione del combustibile nel motore ad accensione per compressione: cenni alle pompe in linea e a distributore, descrizione dei sistemi unit injector a controllo elettronico e common rail.
-Lubrificazione: schema del circuito di lubrificazione, principali problemi connessi. Raffreddamento: schema del circuiti di raffreddamento, principali problemi connessi.
Funzionamento del motore
-Aspetti funzionali dell'alimentazione dell'aria nei motori a 4T e cenni per i 2T; influenza delle leggi di alzata e del numero di valvole sul riempimento; schemi di lavaggio e loro problematiche. Requisiti ed aspetti funzionali dell'alimentazione del combustibile in motori ad accensione comandata e ad accensione per compressione. Parametri di controllo.
-Combustione nei motore ad accensione comandata: generalità sui carburanti e sulla combustione per propagazione della fiamma; caratteristiche della benzina; anomalie di combustione: preaccensione, misfiring, detonazione; effetti sulle prestazioni del motore e consumo di combustibile.
-Combustione nel motore ad accensione per compressione: cenni sui combustibili, formazione del getto, ritardo all'accensione ed aspetti generali della combustione; caratteristiche del gasolio; prestazioni del motore e consumo di combustibile.
-Formazione e controllo degli inquinanti: classificazione degli inquinanti; cenni sui cicli di prova e sui limiti delle emissioni. Motore ad accensione comandata: formazione degli inquinanti, influenza dei parametri di progetto e di funzionamento del motore sulle emissioni; cenno ai metodi di riduzione, in particolare al ricircolo di gas di scarico (EGR) e all'abbattimento tramite reattori termici e catalizzatori. Motore ad accensione per compressione: formazione degli inquinanti, influenza dei parametri di progetto e di funzionamento del motore sulle emissioni; cenno ai metodi di riduzione, con particolare riferimento all'EGR e all'abbattimento del particolato (catalizzatori e trappole).

Programma delle esercitazioni
Gli allievi svolgeranno in aula esercitazioni numeriche e grafiche sugli argomenti trattati a lezione.
Programma dei laboratori
Smontaggio e rimontaggio di un motore alternativo a 4T. Rilievi sperimentali su motore al banco prova dinamometrico.

Il materiale didattico impiegato durante le lezioni ed esercitazioni, costituito da appunti, diagrammi e schemi, verrà reso disponibile agli studenti al termine del corso. Per rivedere e approfondire singoli argomenti si suggeriscono i seguenti testi di riferimento:
-C. R. Ferguson, A.T. Kirkpatrick, 'Internal Combustion Engines', John Wiley & Sons, 2001
-G. Ferrari: 'Motori a combustione interna', Il Capitello, Torino, 2001.
-K. Garrett, K. Newton, W. Steeds: 'The Motor Vehicle', Thirteenth Edition, Butterworth-Heinemann, 2001.
-Hermann Hiereth, Peter Prenninger: 'Charging the Internal Combustion Engine, Powertrain', Springer-Wien New York, 2003.
-J.B. Heywood: 'Internal Combustion Engines Fundamentals', McGraw-Hill, N.Y., 1988.
-Lechner, H Naunheimer, 'Automotive Transmissions ' Fundamentals, Selection, Design and Applications', Springer, 1999.
-E.F. Obert: 'Internal Combustion Engines and Air Pollution', Harper & Row, Publishers, N.Y., 1973.
-R. Stone, 'Introduction to Internal Combustion Engines', MacMillan Press Ltd, 3rd edition, 1999.
-C.F. Taylor: 'The Internal Combustion Engine in Theory and Practice', Vol.1 and 2, the M.I.T. Press, Cambridge, MA, 1985.
-Robert Bosch GmbH: 'Automotive Electrics and Automotive Electronics', 5th Edition, John Wiley & Sons Ltd, 2007.
-Robert Bosch GmbH: 'Diesel-Engine Management' 4th Edition, John Wiley & Sons Ltd, 2005.
-Robert Bosch GmbH: 'Gasoline-Engine Management' 3th Edition, John Wiley & Sons Ltd, 2006.

L'esame è, di norma, in forma orale e si basa sulla valutazione delle esercitazioni svolte e sulla discussione di due prove, aventi valore di esonero parziale e consistenti in test scritti. E' prevista una prova orale, articolata in alcune domande riguardanti sia le lezioni sia le esercitazioni numeriche, grafiche e di laboratorio per coloro che non sono stati in grado di svolgere con profitto almeno l'80% delle esercitazioni e di ottenere gli esoneri alla fine di ogni prova.