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Politecnico di Torino
Anno Accademico 2015/16
01NIALO
Combustion engines and their application to vehicle
Corso di Laurea Magistrale in Automotive Engineering (Ingegneria Dell'Autoveicolo) - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Mittica Antonio ORARIO RICEVIMENTO     72 24 4.5 21 8
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/08 10 B - Caratterizzanti Ingegneria meccanica
Presentazione
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 dei loro apparati nonché il funzionamento di essi.
Risultati di apprendimento attesi
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.
Prerequisiti / Conoscenze pregresse
Sono necessarie le conoscenze di base delle Macchine a Fluido, nonché quelle derivanti dai Corsi che trattano la Termodinamica, la Termocinetica, la Meccanica Applicata alle Macchine e la Meccanica dei Fluidi.
Programma
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).
Organizzazione dell'insegnamento
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.
Testi richiesti o raccomandati: letture, dispense, altro materiale didattico
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.
-T.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.
-G. 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.
Criteri, regole e procedure per l'esame
L’esame è in forma scritta. L’esame relativo alla parte Combustion Engine (CE) si basa sulla valutazione della prova scritta (contenente due domante relative agli argomenti svolti durante le lezioni e una domanda relativa agli argomenti svolti durante le esercitazioni) e sulla valutazione delle due relazioni sviluppate durante le esercitazioni. L’esame relativo alla parte Application to Vehicle consiste in due domande basate sugli argomenti sviluppati durante le relative lezioni ed esercitazioni.
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2015/16
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