Salta al contenuto principale della pagina

SISTEMI PROPULSIVI A RIDOTTO IMPATTO AMBIENTALE

CODICE 60107
ANNO ACCADEMICO 2022/2023
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

    LEZIONI

    Orari delle lezioni

    L'orario di tutti gli insegnamenti è consultabile su EasyAcademy.

    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.

    ALTRE INFORMAZIONI

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