OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Il corso intende fornire agli allievi una conoscenza critica sui sistemi propulsivi ad elevata compatibilità ambientale per i diversi settori applicativi, anche in relazione agli aspetti energetici ed economici. A tal fine verranno analizzati nel dettaglio la problematica dell'impatto ambientale dei veicoli stradali ed alcuni sistemi e tecnologie innovativi per i motori termici a ridotto impatto ambientale, l'utilizzazione dei combustibili alternativi (metano, GPL, idrogeno, biocombustibili), i sistemi di propulsione ibrida (termica + elettrica), l'applicazione delle fuel cell nei sistemi propulsivi.

MODALITA' DIDATTICHE

Il corso prevede lezioni in aula sugli argomenti indicati nel programma ed esercitazioni sperimentali in laboratorio su specifici aspetti correlati agli argomenti trattati a lezione.

PROGRAMMA/CONTENUTO

A.Lezioni

• Riduzione delle emissioni di CO2 dei motori termici - Problematiche, quadro normativo e possibili campi di intervento – Concetto di downsizing e tecnologie associate, riduzione delle perdite meccaniche, deattivazione dei cilindri, sistemi di raffreddamento avanzati –  Sistemi di iniezione avanzati per MCI ad accensione comandata e Diesel - Processi di combustione di tipo HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) - Sistemi di controllo delle valvole nei MCI alternativi: sistemi Variable Valve Timing (VVT) e Variable Valve Actuation (VVA), esempi costruttivi, strategie di controllo. Sistemi di aspirazione e scarico dei MCI.
• Le emissioni inquinanti dei MCI - Metodologie ed apparecchiature sperimentali per la valutazione delle emissioni dei MCI e degli autoveicoli - Procedure normalizzate di prova per i veicoli stradali e limiti di emissione. Sistemi e dispositivi avanzati per il contenimento delle emissioni inquinanti allo scarico: circuiti EGR ad alta e bassa pressione, catalizzatori lean deNOx, NOx adsorber, sistemi SCR, filtri per particolato (DPF) e relativi sistemi di rigenerazione, sistemi integrati di post-trattamento DPF + deNOx.
• Sistemi avanzati di sovralimentazione dei MCI - Progetto del sistema di scarico dei MCI sovralimentati - Prestazioni del compressore e della turbina di sovralimentazione in condizioni di flusso non stazionario - Rendimento, risposta in transitorio, caratteristiche di coppia di MCI sovralimentati - Caratteristiche costruttive delle unità di sovralimentazione. Sistemi di controllo con valvola waste-gate e con turbina a geometria variabile, funzionamento in condizioni di flusso non stazionario, controllo del surge compressore, sovralimentazione di Miller, Comprex, schemi impiantistici avanzati mono e bistadio.
• Sistemi avanzati di controllo dei MCI – Procedure di calibrazione dell’unità di controllo – Sistemi di controllo di tipo aperto – Strategie di controllo motore per la gestione del filtro per particolato.
• Combustibili alternativi  – Combustibili gassosi convenzionali (metano, GPL): problematiche, aspetti energetici, operativi ed economici, effetto sulle emissioni inquinanti – Utilizzazione di idrogeno e miscele idrogeno-metano nei motori termici per trazione – I biocombustibili: tipologie, inquadramento normativo, problematiche, tecniche di produzione, analisi economica, applicazione ai sistemi propulsivi, effetti sul consumo di combustibile e sulle emissioni inquinanti, bilancio globale delle emissioni di CO2 – Bilancio energetico complessivo (well-to-wheel).
• Sistemi propulsivi innovativi – Propulsione elettrica ed ibrida: vantaggi e svantaggi, prestazioni, campo operativo, costi, caratteristiche e tipologie degli accumulatori, configurazioni dei sistemi ibridi, categorie di ibridizzazione, esempi applicativi, bilancio energetico ed emissivo globale, problematiche e prospettive di sviluppo.
• Applicazione delle fuel cell nei sistemi propulsivi: generalità sul processo di conversione elettrochimico, tipologie e caratteristiche delle celle a combustibile, tipologie utilizzate, problematiche operative, prestazioni, sistemi di produzione ed accumulo dell’idrogeno, bilancio energetico ed emissivo globale, esempi applicativi, problematiche tecnologiche e economiche, prospettive di sviluppo.

B.Esercitazioni

• Analisi sperimentale delle prestazioni di un sistema di sovralimentazione automobilistico in condizioni di flusso non stazionario.
• Rilievi sperimentali al banco prova su un MCI automobilistico.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

• S. Marelli - “Sistemi Propulsivi a Ridotto Impatto Ambientale” – Appunti del corso.
• G. Ferrari -  "Motori a combustione interna" - Il Capitello, 2008.
• K. Zinner, Supercharging of Internal Combustion Engines, Springer Verlag.
• K. Owen, T. Coley, Automotive Fuels Reference Book, Society of Automotive Engineers.
• T. Denton, Automobile electrical and electronic systems, Edward Arnold, London.
• AA.VV., Bosch Automotive Handbook, 7th Edition, Robert Bosch/Society of Automotive Engineers.
• L.J.M.J. Blomen, M.N. Mugerwa, Fuel Cell Systems, Plenum Press, New York, 1993.

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

SILVIA MARELLI (Presidente)

MASSIMO CAPOBIANCO

GIORGIO ZAMBONI

LEZIONI

Orari delle lezioni

SISTEMI PROPULSIVI A RIDOTTO IMPATTO AMBIENTALE

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L’esame consiste in un colloquio orale sugli argomenti trattati nelle lezioni ed esercitazioni.

Calendario appelli

ALTRE INFORMAZIONI

Propedeuticità :

E’ richiesta una conoscenza di base nel campo dei sistemi energetici e dei motori a combustione interna alternativi.