85781 - ADVANCED COMBUSTION SYSTEMS M

Scheda insegnamento

SDGs

L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.

Energia pulita e accessibile

Anno Accademico 2018/2019

Conoscenze e abilità da conseguire

The students will learn fundamental and practical concepts of the thermo-fluid dynamic design of premixed and non- premixed reciprocating engine combustion systems with a focus on the main fluid dynamics components behavior and design (Injectors, Intake/Exhaust Systems, Combustion Chamber, Exhaust Gas Aftertreatment). At the end of the course students will be able to apply the concepts learned to the conceptual and practical design of engine combustion systems, to run experimental campaign at bench and to address control strategy development.

Programma/Contenuti

Sistemi di Combustione ad Accensione Comandata: la velocità di combustione laminare e turbolenta, la fase di accensione, il processo di combustione, le combustioni anomale: la variabilità ciclica, la detonazione e la preaccensione. Effetto dei parametri di progetto e delle condizioni operative.

Sistemi di Combustione ad Accensione per compressione non-premiscelati: interazione spray liquido e fluidodinamica della camera di combustione, autoaccensione, combustione diffusiva. Principi di formazione dei principali inquinanti gassosi: ossidi di azoto e particolato.

Sistemi di Combustione ad accensione per compressione a carica premiscelata o parzialmente premiscelata (HCCI, GDCI, RCCI): effetti delle proprietà del combustibile e delle strategie di iniezione. Velocità di rilascio calore.

Criteri di progettazione di sistemi di combustione: scelta dell'iniettore e dello spray pattern, definizione delle dimensioni e della geometria della camera di combustione, ottimizzazione dell’interazione fra iniettore e sistema di aspirazione.

Moti della carica nel cilindro e la formazione di turbolenza. Il moto di Swirl (scopi, conformazione dei condotti, caratterizzazione stazionaria e non, evoluzione nel cilindro). Il moto di Tumble (scopi, conformazione dei condotti, caratterizzazione stazionaria e non, evoluzione nel cilindro). Il moto di Squish.

I sistemi di iniezione ad alta pressione per motori Diesel e a benzina ad iniezione diretta. Layout e principi operativi dei sistemi di iniezione. Layout e principi operativi degli iniettori multiforo. Curve di caratterizzazione degli iniettori. Instabilità dinamiche. Cavitazione e teoria dei flussi bifase. Il flusso attraverso i fori del polverizzatore. Il processo di atomizzazione dei getti liquidi, il break up degli spray di combustibili. Analisi di sensibilità ai fattori geometrici, operativi e ai parametrici fisici di controllo del processo di atomizzazione e di breakup. Caratterizzazione sperimentale di uno spray.

Testi/Bibliografia

NECESSARI:

1. Dispense del docente, rese disponibile prima di ogni lezione sul sito dedicato di Ateneo su Piattaforma Moodle

OPZIONALI:

1. “Internal Combustion Engine Fundamentals”, J.B., Heywood, Mc Graw Hill.

2.  Letteratura tecnica SAE International

Metodi didattici

L’insegnamento prevede: lezioni frontali teoriche realizzate con l’ausilio di sistemi multimediali. Il materiale didattico viene reso disponibile prima di ogni lezione sul sito di Ateneo; esercitazioni pratiche mediante esercitazioni a progetto nel quale si richiede l’applicazione di concetti teorici per la soluzione di un problema di sviluppo di definizione di un sistema di combustione mediante l’ausilio di piattaforma di motore virtuale. Il progetto è svolto da gruppi di 4/6 studenti.

La frequenza è consigliata per un migliore apprendimento dei concetti e delle nozioni ma non incide sul processo di valutazione finale.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame è orale e consiste di due domande integrate dalla presentazione dei contenuti e dei risultati del progetto.

L’esame mira a verificare il raggiungimento dei seguenti obiettivi didattici:

1. Acquisizione della conoscenza dei principali processi termofluidodinamici che caratterizzano il funzionamento dei motori a combustione interna;

2. Capacità di abbinare le conoscenze dei processi di base con la scelta critica di parametri progettuali allo scopo di raggiungere gli obiettivi di prestazione fissati

3. Capacità di risolvere un problema progettuale termo-fluidodinamico reale e di redigere una relazione tecnica a conclusione del progetto.

La votazione è espressa in trentesimi: la votazione minima è pari a 18/30, al votazione massima è pari a 30/30 con lode. La votazione minima per il superamento dell'esame viene assegnata se è verificata la conoscenza di tutti gli argomenti oggetto di verifica e non sono presenti gravi lacune inerenti.

Il calendario delle prove è reso disponibile con ampio anticipo sulla piattaforma web AlmaEsami dell'Ateneo di Bologna.

Gli studenti che intendono sostenere la prova devono iscriversi preliminarmente nella lista dell'appello scelto e devono esibire un documento di riconoscimento il giorno dell'esame.

Strumenti a supporto della didattica

Il corso verrà svolto tramite l'impiego di:

- Slides e supporti audiovisivo
- Strumenti di simulazione termo-fluidodinamica e di ottimizzazione messia disposizione dal docente e che studenti impiegano nello svolgimento del progetto

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Gian Marco Bianchi