Guida degli insegnamenti
Syllabus
Partially translatedTradotto parzialmente
Flavio CARESANA
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea Magistrale - [IM09] INGEGNERIA MECCANICA (Curriculum: ENERGIA) Master Degree (2 years) - [IM09] MECHANICAL ENGINEERING (Curriculum: ENERGIA)
Dipartimento: [040004] Dipartimento Ingegneria Industriale e Scienze MatematicheDepartment: [040004] Dipartimento Ingegneria Industriale e Scienze Matematiche
Anno di corsoDegree programme year : 2 - Primo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2022-2023
Anno regolamentoAnno regolamento: 2021-2022
Obbligatorio
Crediti: 9
Ore di lezioneTeaching hours: 72
TipologiaType: B - Caratterizzante
Settore disciplinareAcademic discipline: ING-IND/09 - SISTEMI PER L'ENERGIA E L'AMBIENTE
ITALIANO
Italian
Conoscenze di base di termodinamica, fluidodinamica, chimica, macchine elettriche
Basic knowledge of thermodynamics, fluiddynamics, chemestry, electric machines
Lezioni di Teoria, 54 ore,
Esercitazioni, 18 ore
Theory lessons, 54 hours
Excercises, 18 houres
Il Corso ha l’obiettivo di approfondire lo studio dei
sistemi di propulsione per autotrazione partendo
dalle configurazioni tradizionali basate su motori a
combustione interna (MCI) e e arrivando ai sistemi
ibridi ed elettrici. Si approfondiranno le metodologie
oggi disponibili per massimizzare la potenza
specifica e per ridurre i consumi, le emissioni e
l’impatto ambientale del sistema di propulsione. Lo
studente acquisirà conoscenze sulle strategie di
controllo dei sistemi di propulsione, sulla gestione
energetica di bordo ed infine sulle prospettive di
impiego di combustibili non tradizionali.
L’obiettivo è quello di fornire agli studenti gli
strumenti per poter confrontare in maniera equa i
sistemi di propulsione per autotrazione già disponibili
sul mercato o in via di sviluppo.
Capacità di applicare conoscenze e comprensione.
Lo studente sarà in grado di conoscere e
comprendere i requisiti energetici di base di un
sistema di propulsione e le sue caratteristiche di
emissione. Acquisirà la capacità di analizzare i
principali vantaggi e svantaggi delle diverse soluzioni
energetiche per il trasporto di passeggeri e dovrebbe
essere in grado di applicare tali competenze per
stimare le prestazioni energetiche e ambientali di uno
specifico sistema di propulsione.
Le conoscenze acquisite consentiranno allo studente
di analizzare criticamente il quadro normativo e le
politiche di incentivazione per il controllo delle
emissioni nel settore dei trasporti.
Competenze trasversali.
Essendo le prestazioni di un sistema di propulsione
dipendenti da scelte trasversali di tipo elettrico,
meccanico-strutturale, fluidodinamico, termico,
ambientale, il corso contribuirà al completamento
della formazione tecnica di base, con contributi di
varie aree culturali che contribuiscono a fondare la
cultura e la figura professionale dell'ingegnere.
L’approfondimento del funzionamento dei sistemi di
propulsione consentirà allo studente di mettere alla
prova le proprie capacità di integrare le conoscenze
ricevute e di interfacciarsi con specialisti di aree
diverse aree.
Il corso permette allo studente un’analisi critica
sull’impatto che le scelte per la mobilità avranno sullo
scenario energetico.
Knowledge and Understanding.
Starting from the traditional configurations based on
internal combustion engines (MCI) the course aims to
focus on automotive propulsion systems based on
hybrid and electric powertrains. The course will
address the environmental impact of the propulsion
system and treat the methods for specific power
optimization and fuel consumption and emissions
reductions. The student will also acquire knowledge
on the control strategies of propulsion systems, onboard
energy management and finally on the
prospects for the use of non-traditional fuels.
The objective is to provide to the students the
methodology and the tools for the evaluation and fair
comparison of consumption and emissions of the
different propulsion systems proposed or already
present on the market.
Capacity to apply Knowledge and Understanding.
The student will know and understand the basic
energy requirements of a propulsion system and its
emissions characteristics. He should acquire the
capacity of analysing the main advantages and
drawbacks of the different energy solutions for
passenger transportation. He should be able to apply
the abovementioned concepts to estimate the
energetic and environmental performances of a
specific vehicle drivetrain.
The knowledge acquired in the course will permit the
student to analyze critically the regulatory framework
and incentive policies for the control of emissions in
the transport sector.
Transversal Skills.
Since the performance of a powertrain is depends
on electrical, mechanical, fluid-dynamical, thermal,
and environmental choices the course will contribute
to the completion of the basic technical training, with
contributions from various cultural areas that
contribute to the culture and professional role of an
engineer. The in depth knowledge of a propulsion
system will allow students to test their ability in
integrating their knowledge and interfacing with
specialists of different areas.
The course permits the student to analyse critically
the impact of the choices done in the mobility sector
on the energy scenario.
FONDAMENTI DI MOTORI DI COMBUSTIONE INTERNA
•Cicli termodinamici di riferimento
•Funzionamento del motore: processi di aspirazione nei motori a quattro e due tempi.
•Combustione nei motori ad accensione comandata: combustibili tradizionali e alternativi; variazioni cicliche, combustione parziale e mancata accensione; combustioni anomale.
•Combustione nei motori ad accensione spontanea: combustibili tradizionali e alternativi; spray; ritardo di accensione; combustione in fase premiscelata e a miscelazione controllata.
•Sistemi di aspirazione e scarico nei motori a quattro tempi; flussi di lavaggio nei motori a due tempi e disposizioni delle luci; sovralimentazione con specifico riferimento alle soluzioni turbo-compresse.
•Sistemi di dosaggio del carburante nei motori ad accensione comandata e nei motori ad accensione spontanea.
•Emissioni e cicli di omologazione di un autoveicolo
APPLICAZIONI AUTOMOTIVE DEI MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA
• Dinamica longitudinale del veicolo; valutazione della resistenza di marcia totale del veicolo; modello analitico per la previsione del consumo di carburante a partire dalle mappe in funzionamento stazionario del motore; criteri di abbinamento veicolo-motore nel rispetto degli obiettivi di progettazione del veicolo con particolare riguardo al trade-off tra consumo e prestazioni.
Cenni sul sistema di gestione del motore; descrizione dei sensori e degli attuatori che si interfacciano con la ECU (centralina elettronica); principali strategie e algoritmi del sistema di controllo del motore.
SISTEMI DI PROPULSIONE IBRIDI E ELETTRICI
Introduzione ai sistemi di propulsione alternativi. Principali tipologie e classificazioni. Principi di funzionamento e analisi dei principali componenti non convenzionali: sistemi di accumulo dell'energia, macchine elettriche di trazione e generazione
Architetture di veicoli ibridi elettrici. Ibridi Parallelo (sistema di propulsione del motore a combustione interna con assistenza elettrica); Ibridi Serie (sistema di propulsione elettrica assistito termicamente); Ibrido serie-parallelo (combinato, diviso ...)
Propulsione elettrica. Tipologie e principi di funzionamento; Prospettive e sviluppi futuri; Cenni sulle strategie per l'effettiva introduzione dei sistemi di propulsione elettrificati sul veicolo
INTERNAL COMBUSTION ENGINES FUNDAMENTALS
• Reference thermodynamic cycles
• Engine Operation: Intake in four- and two-stroke engines.
• Combustion in spark ignition engines: traditional and alternative fuels; cyclical variations, partial combustion and misfire; abnormal combustion.
• Combustion in compression ignition engines: traditional and alternative fuels; spray; ignition delay; combustion in the premixed phase and controlled mixing.
• Intake and exhaust systems in four-stroke engines; scavenging flows in two-stroke engines and ports arrangement; supercharging with specific reference to turbo-compressed solutions.
• Fuel metering systems in spark ignition and compression ignition engines.
• Emissions and homologation cycles of a motor vehicle
AUTOMOTIVE APPLICATIONS OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES
• Longitudinal dynamics of the vehicle; evaluation of the total running resistance of the vehicle; analytical model for the prediction of fuel consumption starting from stationary engine operating maps; vehicle-engine matching criteria in compliance with the vehicle design objectives with particular regard to the trade-off between consumption and performance.
Outline of the engine management system; description of the sensors and actuators that interface with the ECU (electronic control unit); main strategies and algorithms of the engine control system.
HYBRID AND ELECTRIC PROPULSION SYSTEMS
Introduction to alternative propulsion systems. Main types and classifications. Principles of operation and analysis of the main non-conventional components: energy storage systems, electrical traction and generation machines
Hybrid electric vehicle architectures. Parallel hybrids (internal combustion engine propulsion system with electric assistance); Hybrids Series (thermally assisted electric propulsion system); Series-parallel hybrid (combined, split ...)
Electric propulsion. Types and principles of operation; Prospects and future developments; Notes on the strategies for the effective introduction of electrified propulsion systems on the vehicle
La valutazione del livello di apprendimento degli studenti avverrà per mezzo di una prova orale che potrà comprendere anche l’esposizione di un lavoro di gruppo.
Criteri di valutazione dell'apprendimento.
Lo studente deve dimostrare di aver compreso i concetti fondamentali dell’insegnamento ed in particolare di aver acquisito le competenze di base sui sistemi di propulsione per autotrazione sia relativamente alle configurazioni tradizionali basate su motori a combustione interna che quelle basate su sistemi ibridi ed elettrici.
La valutazione della prova orale sarà effettuata sulla base dei seguenti indicatori: completezza, esposizione, pertinenza. La prova dovrà consentire di accertare le capacità di conoscenza e comprensione, di applicare le competenze acquisite, di esposizione, di apprendere e di elaborare soluzioni in autonomia di giudizio, di lavorare in gruppo.
La valutazione massima è attribuita agli studenti che dimostrano una conoscenza approfondita dei contenuti dell’insegnamento, rigore metodologico ed appropriatezza di vocabolario tecnico.”
Criteri di misurazione dell'apprendimento.
Viene attribuito un voto in trentesimi, con eventuale lode.
Il voto minimo per il superamento dell’esame è 18/30
Criteri di attribuzione del voto finale.
Affinchè l'esito finale della valutazione sia positivo lo studente dovrà dimostrate di non avere lacune sulle conoscenza di base trattate nel corso.
La valutazione massima è raggiunta dimostrando una conoscenza approfondita dei contenuti del corso oggetto della prova orale.
La lode è riservata agli studenti che, avendo svolto l’orale in modo corretto e con buon grado di approfondimento, abbiano dimostrato anche una particolare brillantezza nella esposizione e/o abbiano dimostrato particolare padronanza della materia sapendo utilizzare le competenze acquisite anche per analizzare argomenti non espressamente trattati nel corso o trattando gli stessi in maniera alternativa a quella proposta durante il corso
Learning Evaluation Methods.
The assessment of the students' learning level will take place by means of an oral test which may also include the presentation of a group work.
Learning Evaluation Criteria.
The student must demonstrate that he has understood the fundamental concepts treated in the course and in particular that he has acquired the basic skills on propulsion systems based both on conventional systems with internal combustion engines and on hybrid and electric systems.
The oral exam will be assessed on the basis of the following indicators: completeness, exposure, relevance. The test must allow to ascertain the skills of knowledge and understanding, of applying the skills acquired, of exposition, of learning and developing solutions, in group working.
The highest rating is attributed to students who demonstrate in-depth knowledge of the teaching contents, methodological rigor and appropriateness of technical vocabulary. "
Learning Measurement Criteria.
A thirty-points scale is used for grading, with possible praise.
The minimum quatation to pass the exam is 18/30
Final Mark Allocation Criteria.
In order for the final outcome of the assessment to be positive, the student must demonstrate that he does not have any gaps in the basic knowledge covered in the course.
The highest score is achieved by demonstrating an in-depth knowledge of the course contents covered during the oral exam.
Praise is reserved to students who, having carried out the oral exam correctly and with a good degree of in-depth analysis, have also shown a particular brilliance in the exposition and / or have demonstrated particular mastery of the subject knowing how to use the skills acquired also to analyze non-specific topics. expressly treated during the course or by treating them in an alternative way to that proposed during the course
- Ferrari, G. "Motori a Combustione Interna", Il Capitello, Torino
- Heywood, John B., "Internal Combustion Engine Fundamentals", McGRAW-HILL INTERNATIONAL EDITIONS
- Guzzella, L., Sciarretta, A. “Vehicle Propulsion Systems - Introduction to Modeling and Optimization”. Ed. Springer
Materiale didattico scaricabile da:
https://learn.univpm.it
- Ferrari, G. "Motori a Combustione Interna", Il Capitello, Torino
- Heywood, John B., "Internal Combustion Engine Fundamentals", McGRAW-HILL INTERNATIONAL EDITIONS
- Guzzella, L., Sciarretta, A. “Vehicle Propulsion Systems - Introduction to Modeling and Optimization”. Ed. Springer
online material:
https://learn.univpm.it
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento. Academic year 2022-2023
Università Politecnica delle Marche
P.zza Roma 22, 60121 Ancona
Tel (+39) 071.220.1, Fax (+39) 071.220.2324
P.I. 00382520427