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SISTEMI PROPULSIVI A RIDOTTO IMPATTO AMBIENTALE

CODICE 60107
ANNO ACCADEMICO 2021/2022
CFU
  • 6 cfu al 2° anno di 9270 INGEGNERIA MECCANICA - ENERGIA E AERONAUTICA(LM-33) - GENOVA
  • 6 cfu al 2° anno di 9269 INGEGNERIA MECCANICA - PROGETTAZIONE E PRODUZIONE(LM-33) - GENOVA
  • SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE ING-IND/08
    LINGUA Italiano
    SEDE
  • GENOVA
  • PERIODO 1° Semestre
    MATERIALE DIDATTICO AULAWEB

    PRESENTAZIONE

    Il corso approfondisce le problematiche di maggiore rilevanza e attualità relative ai sistemi propulsivi ad elevata compatibilità ambientale.

    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.

    OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

    La partecipazione attiva alle lezioni frontali e lo studio individuale permetteranno allo studente di:

    - conoscere le principali problematiche relative all’impatto ambientale di motori a combustione interna;

    - approfondire ed individuare l’architettura di sistemi propulsivi ad elevata compatibilità ambientale.

    PREREQUISITI

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

    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. Potranno essere inoltre organizzati seminari tenuti da relatori Universitari e/o industriali.

    PROGRAMMA/CONTENUTO

    Lezioni

    • Riduzione delle emissioni di CO2 dei motori termici - Problematiche, quadro normativo e possibili campi di intervento
    • Combustibili alternativi – Combustibili gassosi convenzionali (metano, GPL): problematiche, aspetti energetici, operativi ed economici, effetto sulle emissioni inquinanti – Utilizzo di idrogeno e miscele idrogeno-metano nei motori termici per trazione – I biocombustibili: tipologie, problematiche, tecniche di produzione, applicazione ai sistemi propulsivi, effetti sul consumo di combustibile e sulle emissioni inquinanti – Bilancio energetico complessivo (well-to-wheel).
    • Sistemi propulsivi innovativi
      • 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.
      • 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.
    • Riduzione delle emissioni di CO2 dei motori termici - 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 - 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 NOX adsorber, sistemi SCR, filtri per particolato (DPF) e strategie di controllo motore per la gestione del filtro per particolato e della sua rigenerazione, sistemi integrati di post-trattamento DPF + deNOx.
    • Sistemi avanzati di sovralimentazione dei MCI - Prestazioni del compressore e della turbina di sovralimentazione in condizioni di flusso non stazionario - Progetto del sistema di aspirazione e scarico dei MCI pluricilindrici sovralimentati - Rendimento, risposta in transitorio, caratteristiche di coppia di MCI sovralimentati - Caratteristiche costruttive delle unità di sovralimentazione. Schemi impiantistici avanzati mono e bistadio, recupero dell’energia dal turbosovralimentatore.

    Esercitazioni

    • Rilievi sperimentali al banco prova su un MCI e/o un sistema di sovralimentazione per applicazione automotive (in relazione alla situazione legata a Covid19).

    TESTI/BIBLIOGRAFIA

    Il materiale didattico utilizzato durante le lezioni sarà disponibile in aulaweb. Gli appunti presi durante le lezioni ed il materiale in aulaweb sono sufficienti per la preparazione dell’esame.

    • 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)

    VITTORIO USAI

    GIORGIO ZAMBONI

    MASSIMO CAPOBIANCO (Presidente Supplente)

    LEZIONI

    ESAMI

    MODALITA' D'ESAME

    L’esame consiste in un colloquio orale avente la finalità di verificare la comprensione e la conoscenza degli argomenti trattatti nelle lezioni ed esercitazioni. Sarà possibile richiedere appelli su appuntamento.

    MODALITA' DI ACCERTAMENTO

    L'esame orale verterà sugli argomenti trattati a lezione ed avrà lo scopo di valutare non soltanto il raggiungimento di un adeguato livello di conoscenza, ma anche l’acquisizione di capacità critiche di analisi e di ragionamento sulle tematiche affrontate durante il colloquio. Saranno inoltre valutati la chiarezza espositiva e l’utilizzo corretto della terminologia tecnica.

    Calendario appelli

    Data Ora Luogo Tipologia Note
    14/01/2022 09:30 GENOVA Orale
    10/02/2022 09:30 GENOVA Orale
    16/06/2022 09:30 GENOVA Orale
    08/07/2022 09:30 GENOVA Orale
    06/09/2022 09:30 GENOVA Orale

    ALTRE INFORMAZIONI

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