en
Politecnico di Torino
Anno Accademico 2012/13
02IHDNE
Controllo delle emissioni di inquinanti
Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Spessa Ezio ORARIO RICEVIMENTO O2 IIND-06/A 50 12 6 0 20
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/08 8 B - Caratterizzanti Ingegneria meccanica
Presentazione
Il corso 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.
Risultati di apprendimento attesi
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.
Prerequisiti / Conoscenze pregresse
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.
Programma (Prof. E. Spessa)
LEZIONI
Principali tipologie di emissioni, loro sorgenti e processi evolutivi. Produzione di emissioni inquinanti nei motori a CI. Stato dell’arte sul controllo delle emissioni inquinanti e di CO2 da motori a CI. Integrazione di tecnologie di controllo emergenti e prospettive future. Riserve, produzione e distribuzione di combustibili per il trasporto; analisi ‘well-to-wheel’; controllo delle emissioni inquinanti e di gas ad effetto serra.
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. Cenni di anatomia del sistema respiratorio e principali danni ad esso causati dall’inalazione di inquinanti e di CO2.
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).
Analisi dei transitori di funzionamento e dinamica delle emissioni nei motori ad accensione comandata; controllo delle emissioni inquinanti durante i transitori veloci e lenti.
Livelli di emissioni allo scarico (inquianti e di CO2) e contesto normativo europeo ed internazionale.
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.

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. Strumentazioni per la misura della portata di combustibile e della dosatura: misuratore ‘Coriolis’ e sensore UEGO.
Calcolo delle emissioni specifiche. Calcolo del ‘Carbon Dioxyde Equivalent’.
Modelli per il calcolo del livello delle principali emissioni inquinanti allo scarico di motori alternativi.

LABORATORI
Misura delle emissioni inquinanti in motori alternativi ad accensione comandata: analisi degli effetti della dosatura e dell’anticipo di accensione sulle emissioni inquinanti.


Testi richiesti o raccomandati: letture, dispense, altro materiale didattico (Prof. E. Spessa)
Il materiale didattico verrà fornito dal docente a lezione e sarà disponibile in formato pdf sul portale della didattica. Oltre a tale materiale si consigliano i seguenti testi di riferimento:

Heywood, J.B. "Internal Combustion Engine Fundamentals", McGraw Hill, 1989.
Patterson, D.J., Heneim, N.A. "Emissions from Combustion Engines and Their Control","Ann Arbor Science Publisher Inc., 1972.
Heck, R.M., Farrauto, R.J., "Catalytic Air Pollution Control - Commercial Technology", John Wiley & Sons, Inc., 1995


Criteri, regole e procedure per l'esame (Prof. E. Spessa)
L’esame è orale. Il candidato dovrà rispondere a due o tre domande, sviluppandone i temi attraverso la discussione o lo svolgimento di brevi calcoli. Le prove d’esame durano in media circa sessanta minuti l’una.


Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma provvisorio per l'A.A.2012/13
Indietro