Appunti degli studenti per corsi ed esami del Prof. Ferrari Giancarlo

Appunti di Motori a combustione interna per l'esame del professor Ferrari che contengono i seguenti argomenti trattati durante il corso: - Alimentazione aria: Analisi dei processi d'aspirazione e scarico nel motore a quattro tempi. Effetti quasi stazionari e dinamici sul riempimento del cilindro. Valutazione del flusso attraverso le valvole: portate e coefficienti d'efflusso. Ottimizzazione dell’area di passaggio, delle alzate e delle fasature delle valvole. Attuazione variabile delle valvole. Analisi del processo di lavaggio nel due tempi. Valutazione dei parametri sintetici di lavaggio. Flusso attraverso le luci. Analisi del processo di sovralimentazione ed ottimizzazione dei turbogruppi a pressione costante e ad impulsi. Flussi instazionari nei condotti di motori pluricilindrici ed ottimizzazione della geometria dei condotti. - Combustibili tradizionali ed alternativi. Proprietà dei combustibili per motori. Combustibili gassosi: gas naturale, idrogeno e miscele. bio-etanolo, bio-diesel e DME. Caratteristiche e loro impiego nei motori: soluzioni tecniche, prestazioni ed emissioni. - Alimentazione combustibile. Formazione della miscela aria/combustibile ed analisi dei componenti dei sistemi d'iniezione per motori Otto e Diesel. Ottimizzazione delle caratteristiche dello spray nelle camere di combustione ad iniezione diretta: polverizzazione, penetrazione e diffusione del getto di combustibile. Adattamento dell’impianto d’iniezione al motore. - Processi di combustione. Moti turbolenti della carica nel cilindro, moti di swirl, squish e tumble. Analisi dei processi di combustione normali ed anomali nei motori ad accensione per scintilla e per compressione. Struttura del fronte di fiamma e sua velocità di propagazione. Previsione del ritardo d'accensione e della velocità di combustione in fiamme premiscelate e diffusive. Forme innovative di combustione: GDI, CAI e HCCI. Progetto delle camere di combustione. - Controllo degli inquinanti e del rumore. Analisi dei meccanismi di formazione degli inquinanti nel motore Otto e Diesel. Controllo delle emissioni, agendo su combustibili, alimentazione, combustione e con interventi a valle (reattori catalitici, filtri per particolato, ..).. Analisi e controllo delle sorgenti di rumore. Progettazione ottimale dei silenziatori e valutazione dell’attenuazione da essi prodotta. - Mobilità ecosostenibile. Principi di funzionamento dei veicoli ibridi: soluzione serie e parallelo; motori a c.i. ed elettrici impiegati; frenata rigenerativa; batterie al litio, prestazioni e prospettive. Veicoli ibridi plug-in, motori a c.i. “range extender”. Veicoli elettrici, caratteristiche e prospettive. - Flussi di calore e carichi termici. Analisi dei flussi di calore tra gas e pareti del cilindro. Dimensionamento e controllo degli impianti di raffreddamento ad acqua e ad aria. Valutazione dei carichi termici prodotti da campi di temperatura stazionari e variabili nel tempo. Campi di temperature dei principali componenti. - Modelli di simulazione. Obiettivi e classificazione dei modelli. Livelli di approssimazione nella descrizione dei fenomeni fisici. Modelli termodinamici e fluidodinamici. Modelli per la valutazione degli effetti dinamici (effetto inerziale ed effetti d'onda a valvola aperta e chiusa) nei condotti di aspirazione e scarico. Simulazione con modelli 1D e 3D dei flussi instazionari e comprimibili tipici dei sistemi d’aspirazione, del processo d’iniezione di combustibile, della combustione di una miscela omogenea o eterogenea e dell’evoluzione degli inquinanti lungo i principali componenti dei sistemi di scarico