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 Calcolo consumi ed emissioni di autoveicoli su cicli guida NEDC e WLTP 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 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 Rilievi sperimentali su motore ad accensione comandata 3^ 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, servirsi degli appunti per la preparazione dell'esame, dal momento che non esiste un unico testo che tratti tutti gli argomenti dell'insegnamento 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. Esculapio, 2016, ISBN: 9788874889716. • J. B. Heywood: “International combustion engine fundamentals”, McGraw-Hill, 2nd Ed. 2018, ISBN-10: 1260116107. • “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.

Modalità di esame: Prova scritta (in aula);

Exam: Written test;

... L’esame è svolto esclusivamente in forma scritta e consta di: - quattro domande a risposta aperta, riguardanti sia le lezioni sia le esercitazioni numeriche e di laboratorio svolte, - un esercizio di calcolo volto a verificare la padronanza dello studente per quanto riguarda la determinazione dei principali parametri operativi e di progetto dei motori. La durata è di due ore. Non è consentito l’utilizzo di alcun tipo di materiale didattico di supporto (libri, appunti, ecc.). La correzione viene effettuata individualmente, di norma immediatamente dopo il termine dell’esame. Un esempio di compito scritto viene distribuito durante il semestre tramite il portale della didattica, in modo da consentire agli studenti di valutare la propria preparazione. Sebbene le relazioni relative alle esercitazioni di calcolo assegnate durante il semestre non concorrano alla determinazione del voto finale, lo svolgimento e la consegna delle relazioni assegnate durante il semestre e’ condizione necessaria per l’ammissione alla prova scritta. L'esame si propone di verificare che lo studente abbia acquisito una sufficiente padronanza degli argomenti trattati nel corso, e sia in grado di analizzare criticamente, anche in termini quantitativi, il funzionamento dei motori a combustione interna dal punto di vista termofluidodinamico.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.