Politecnico di Torino | |||||||||||||||||
Anno Accademico 2017/18 | |||||||||||||||||
01NIALO Combustion engines and their application to vehicle |
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Corso di Laurea Magistrale in Automotive Engineering (Ingegneria Dell'Autoveicolo) - Torino |
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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.
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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.
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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.
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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.
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Orario delle lezioni |
Statistiche superamento esami |
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