Insegnamento dell’orientamento "Propulsione dei veicoli terrestri". Si propone di fornire le conoscenze relative alle caratteristiche di funzionamento e di rendimento dei motori termici per trazione e le nozioni di base per la loro progettazione dal punto di vista termofluidodinamico.

Conoscenza approfondita delle caratteristiche di funzionamento e di rendimento dei motori termici per trazione.
Conoscenza delle architetture dei motori e dei problemi dinamici connessi.
Conoscenza dei principali apparati di alimentazione dell’aria e del combustibile.
Conoscenza delle problematiche della combustione nei motori e della loro influenza sul rendimento e sulle emissioni di inquinanti.
Capacità di definire le specifiche di progetto dei sistemi di propulsione tenendo conto dei vincoli tecnologici, economici ed ambientali.
Capacità definire le architetture dei sistemi di propulsione sulla base delle specifiche di progetto.
Capacità di progettare e sviluppare i motori dal punto di vista termofluidodinamico.

Sono propedeutiche le nozioni di termodinamica, la conoscenza dell’architettura e delle caratteristiche di funzionamento delle macchine a fluido e le nozioni di base relative alla cinematica ed alla dinamica dei principali manovellismi ed organi di trasmissione del moto.

GENERALITÀ, CLASSIFICAZIONE, FASI, RENDIMENTI, PRESTAZIONI DEI MOTORI
Richiami sulla classificazione dei motori alternativi in base alle caratteristiche di funzionamento, alle caratteristiche cinematiche, in base ai tempi.
Richiami sul rendimento limite, sul rendimento termodinamico interno e sul rendimento organico e sulla pme al variare della dosatura e della velocità angolare.

ALIMENTAZIONE DELL'ARIA
Coefficiente di riempimento nei motori a 4T: generalità, studio particolareggiato, analisi dell'apparato di distribuzione.
Sovralimentazione con compressore trascinato meccanicamente od azionato da turbina a gas di scarico.

ALIMENTAZIONE DEL COMBUSTIBILE
Alimentazione del combustibile nei motori Otto:
- Requisiti generali, problemi di ripresa e di avviamento a freddo.
- Carburatore elementare.
- Apparati di iniezione elettronica.
Alimentazione del combustibile nei motori Diesel:
- Requisiti in termini di polverizzazione e di penetrazione del getto.
- Sistemi di iniezione meccanica e sistemi di iniezione tipo "common rail".
- Iniettori-pompa.


EQUILIBRAMENTO DEI MOTORI ALTERNATIVI
Forze e momenti agenti sul motore alternativo.
Criteri per la scelta dello sfasamento delle manovelle e per la loro disposizione longitudinale.
Equilibramento di forze o momenti residui con masse su alberi supplementari.
Motori a V, motori stellari e motori "boxer".
Ordine di accensione


COMBUSTIONE
Generalità: velocità di reazione e temperatura di accensione. Macchine a compressione rapida e tempi di induzione. Combustibili per motori ad accensione comandata e ad accensione per compressione.

COMBUSTIONE NEI MOTORI AD ACCENSIONE COMANDATA
Parametri che influenzano la velocità di propagazione della fiamma.
Anomalie di combustione: preaccensione, autoaccensione, misfiring, detonazione.
Metodi di misura standardizzati e non convenzionali dell'intensità di detonazione. Numero di ottano.

COMBUSTIONE NEI MOTORI AD ACCENSIONE PER COMPRESSIONE
Ritardo all'accensione, andamento delle pressioni, delle masse iniettate e bruciate, ruvidezza.
Numero di cetano.
Fumosità, limiti di dosatura, problemi di polverizzazione, diffusione, turbolenza, penetrazione.

EMISSIONI DI INQUINANTI
Effetti nocivi, meccanismi di formazione, influenza dei parametri geometrico-costruttivi e dei parametri di funzionamento. Metodi di abbattimento degli inquinanti: catalizzatori a tre vie, trappole per il particolato, catalizzatori SCR ed LNT.
Legislazione vigente e cicli di prova.

MOTORIZZAZIONI IBRIDE

1^ ESERCITAZIONE
Particolarità costruttive di un motore alternativo a 4T ad accensione comandata per trazione automobilistica.

2^ ESERCITAZIONE
Riproporzionamento di massima dell'apparato di aspirazione di un motore alternativo a 4T.

3^ ESERCITAZIONE
Dimensionamento di massima del volano di un motore alternativo a 4T ad accensione comandata per trazione automobilistica.
Calcolo della pmi, delle pressioni efficaci e tangenziali.
Calcolo del lavoro motore e del lavoro resistente (motore monocilindrico e pluricilindrico).
Calcolo del volano e della velocità angolare (motore monocilindrico e pluricilindrico).

4^ ESERCITAZIONE
Analisi del ciclo indicato di un motore 4T ad accensione comandata.
Analisi della combustione e determinazione della legge di rilascio del calore.

5^ ESERCITAZIONE
Calcolo consumi ed emissioni di un autoveicolo su ciclo guida NEDC

6^ ESERCITAZIONE
Misure di laboratorio.
- Apparecchiature per il rilievo della potenza: freni dinamometrici tarati ed a reazione; cenni su torsiometri ed estensimetri; misure di velocità angolare.
- Curve caratteristiche: caratteristica meccanica, caratteristica di regolazione, cubica di utilizzazione.
- Correzione di potenza per motori Otto e per motori Diesel.
- Rilievo e calcolo delle emissioni inquinanti



1^ LABORATORIO
Smontaggio di un motore alternativo a 4T.

2^ LABORATORIO
Prova di flussaggio di una testa motore.

3^ LABORATORIO
Rilievi sperimentali su motore ad accensione comandata

4^ LABORATORIO
Rilievi sperimentali su motore diesel

Visite Guidate

Sono previste di norma le seguenti visite:
- Centro Ricerche Fiat (Orbassano)
- General Motors Powertrain Europe (Cittadella Politecnica)

È consigliabile frequentare lezioni ed esercitazioni, e servirsi degli appunti per la preparazione dell'esame, dal momento che non esiste un unico testo che tratti tutti gli argomenti del corso in modo simile a quello adottato.
Testi per approfondire singoli argomenti, ove ciò sia necessario nella futura attività professionale, sono i seguenti:

• G. Ferrari: "Motori a combustione interna", Ed. Il Capitello, Torino, 2008 (4 ed.).
• J. B. Heywood: "International combustion engine fundamentals", McGraw-Hill, 1988.
• "Automotive Handbook", R. Bosch Ed., 7° Ed., 2007 – ISBN 978-0-76801953-7

Il materiale didattico fornito durante il corso sarà reso disponibile in formato elettronico tramite il portale della didattica.

L'esame è articolato, di norma, in una parte scritta ed una orale, e consta di 4-5 domande riguardanti sia le lezioni che le esercitazioni numeriche e di laboratorio svolte e puo’ comprendere anche semplici esercizi di calcolo volti a verificare la padronanza dello studente per quanto riguarda la determinazione dei principali parametri operativi e di progetto dei motori.