Docente

prof. Pietro GIANNATTASIO

Crediti

6 CFU

Obiettivi formativi specifici

Il corso si propone di ampliare le conoscenze teoriche e tecniche sui motori alternativi a combustione interna, sviluppando le nozioni fondamentali impartite nel corso di Macchine. In particolare, vengono analizzate le soluzioni motoristiche più avanzate, quali i sistemi ad azionamento variabile delle valvole, i motori a carica stratificata, i sistemi di iniezione Common Rail e le logiche di controllo motore. L’obiettivo è di fornire agli studenti nozioni, strumenti di analisi e criteri progettuali adeguati alle moderne esigenze di contenimento dei consumi e delle emissioni inquinanti in motori di alte prestazioni.

Competenze acquisite

- Conoscenza dettagliata dell'evoluzione termofluidodinamica nei motori ad accensione comandata e Diesel, a quattro e a due tempi.
- Caratterizzazione del comportamento dei motori a combustione interna in tutto il loro campo di funzionamento.
- Conoscenza delle influenze dei molteplici parametri motoristici su prestazioni, consumi ed emissioni inquinanti.
- Aggiornamento sulle soluzioni tecniche più avanzate (fasatura variabile, common rail, motori a carica stratificata, ecc.).
- Criteri e tecniche di accoppiamento motore-utilizzatore, motore-sovralimentatore.
- Dimensionamento di massima dei sistemi di aspirazione, scarico e sovralimentazione e delle camere di combustione.

Programma

Generalità sui motori alternativi a combustione interna: classificazioni e campi di impiego; geometria e parametri caratteristici; cicli ideale, limite e indicato; grandezze indicate ed effettive; perdite caratteristiche e rendimenti; bilancio energetico; curve caratteristiche; accoppiamento motore-utilizzatore (14 ore).
Il ricambio della carica nei motori a quattro tempi: processo di carica e coefficiente di riempimento, effetti quasi statici e dinamici, influenza della velocità del motore, della fasatura e della temperatura ambiente; flusso attraverso le valvole; diagramma della distribuzione; sistemi a fasatura fissa e variabile (6 ore).
Il ricambio della carica nei motori a due tempi: il processo di lavaggio; disposizione delle luci e flussi di lavaggio; coefficienti globali e modelli di lavaggio; scelta del coefficiente di lavaggio; influenza del numero di giri e della contropressione allo scarico sul processo di lavaggio; pompe di lavaggio e carter-pompa (6 ore).
Flussi non stazionari nei condotti dei motori: effetti inerziali e d'onda nei condotti dei motori a quattro tempi; effetti non stazionari nel condotto di scarico dei motori a due tempi veloci e dimensionamento della camera di espansione; condotti a geometria variabile (4 ore).
La sovralimentazione dei motori a combustione interna: finalità della sovralimentazione; classificazione dei sistemi di sovralimentazione; sovralimentazione a comando meccanico; turbosovralimentazione a pressione costante e a impulsi; interrefrigerazione della carica; accoppiamento motore-sovralimentatore; risposta al transitorio di un motore sovralimentato; valvola di by-pass; turbine a geometria variabile; effetti della sovralimentazione sulle sollecitazioni termomeccaniche e sulle emissioni (10 ore).
Alimentazione combustibile nei motori Otto: influenza del rapporto aria/combustibile su prestazioni, rendimenti ed emissioni; esigenze del motore ad accensione comandata; alimentazione ad iniezione del combustibile e principali sistemi di iniezione; la sonda lambda  (3 ore).
Alimentazione combustibile nei motori Diesel: esigenze del motore Diesel; funzioni dell'apparato di iniezione; principali sistemi di iniezione; il common rail; tipi di iniettori; caratteristiche del getto di combustibile (3 ore).
Richiami dei principi di combustione: combustione in fase premiscelata e diffusiva; velocità di combustione; autoaccensione; propagazione del fronte di fiamma; combustione laminare e turbolenta; generazione della turbolenza nel cilindro del motore: moti di swirl, tumble e squish (2 ore).
Combustione nei motori ad accensione comandata: caratterizzazione del processo di combustione; sviluppo e velocità di propagazione del fronte di fiamma; sviluppo della pressione nel cilindro; dispersione ciclica; influenza dei principali parametri motoristici; combustione di una carica stratificata; analisi e calcolo del rilascio di calore; combustioni anomale, accensione a superficie e detonazione; progetto della camera di combustione (4 ore).
Combustione nei motori Diesel: caratterizzazione del processo di combustione; ritardo di accensione; combustione in fase premiscelata e diffusiva; camere di combustione per motori di grandi, medi e piccoli alesaggi; motori a precamera; analisi e calcolo del rilascio di calore (4 ore).
Formazione e controllo degli inquinanti: meccanismi di formazione di CO, NOx, UHC e particolato solido; influenza dei principali parametri motoristici sulle emissioni; cicli di misura; controllo delle emissioni; abbattimento delle emissioni allo scarico, reattori termici e catalitici, filtri per il particolato (4 ore).
Esercitazioni (10 ore).

Bibliografia

- Appunti del docente
- G. Ferrari - Motori a Combustione Interna - Ed. Il Capitello, Torino
- J. B. Heywood - Internal Combustion Engine Fundamentals - McGraw Hill, New York

Modalità d'esame

prova orale