ECTS - University of Pisa
Il corso è finalizzato all'approfondimento delle conoscenze, fornite dal corso di Macchine, nel campo della termofluidodinamica e del funzionamento dei motori a combustione interna.
Lo studente acquisirà le conoscenze sul funzionamento di un motore a combustione interna.
In particolare, il modulo Fondamenti fornirà informazioni di base su cicli termodinamici, combustione, ricambio della carica, raffreddamento, attrito ed emissioni, carburanti alternativi.
Il modulo Applicazioni e Innovazioni approfondirà le conoscenze sulle modalità di sperimentazione motore, sulle caratteristiche della sovralimentazione e dei sistemi di lubrificazione e raffreddamento motore, sull'applicazione dei combustibili altrenativi, sulle combustioni innovative, sui sistemi di abbattimento emissioni, per finire con una breve analisi delle tecniche di simulazione motore.
The course is aimed at deepening the knowledge, provided by the Machinery course, in the field of thermo-fluid dynamics and the operation of internal combustion engines.
The student will acquire the knowledge on the functioning of an internal combustion engine.
In particular, the Fundamentals module will provide basic information on thermodynamic cycles, combustion, charge change, cooling, friction and emissions, alternative fuels.
The Applications and Innovations module will deepen the knowledge on turbocharging, engine lubrication systems, engine cooling systems, advanced testing equipment and testing, innovative combustions, engine simulation principles, emission abatement systems.
Le conoscenze degli studenti saranno valutate mediante domande aperte, volte a verificare la comprensione dei concetti e la capacità di correlarli ed elaborarli. Ad esempio, allo studente viene chiesto di individuare la corretta procedura (sperimentazione) da utilizzare per l'analisi di un determinato fenomeno ed eventualmente come tale parametro varia al variare delle condizioni oprìerative del motore.
The student knowledge will be assessed by means of open questions, aimed at verifying the understanding of concepts and the ability to correlate and process them. As an example, the student is asked to explain why a certain phenomenon occurs or what happens when a parameter is varied.
Lo studente acquisirà la capacità di analizzare sperimentalemnte il comportamento di un motore ed eventualmente scegliere la soluzione tecnica adeguata per lo sviluppo di un nuovo motore o per l'analisi/simulazione di uno esistente.
The student will acquire the capability of choosing the proper technical solution for the development of a new engine or for the analysis/simulation of an existing one.
I criteri di valutazione delle competenze si basano su domande aperte mediante le quali lo studente dovrà affrontare un problema plausibile di dimensionamento o analisi di una specifica architettura del motore o soluzione realizzativa. Oppure lo studente dovrà descrivere come affrontare sperimentalmente l'analisi di un parmetro di funzionamento motore.
The assessment criteria of skill is based on open questions by means of which the student will be faced to a plausible problem of dimensioning or analysing a specific engine architecture or realizative solution.
La valutazione dei comportamenti consiste in una domanda aperta in cui viene chiesto allo studente di spiegare il suo comportamento di fronte a un problema reale di progettazione / simulazione / test di un motore.
The criteria assessment of behavior consists of open question in which the student is asked to explain its behavior when faced to a real problem of design/simulation/testing of an engine.
E' molto importante che l'esame venga sostenuto dopo il superamento degli esami del primo anno e dell'esame di Macchine (o insegnamento equivalente). La conscenza della matematica e della fisica di base con particolare riferimento alla termodinamica e allo scambio termico sono considerate conoscenze di base per questo insegnamento.
It is important that the exam will be done after completing the study of the first year and the exam of Macchine (or equivalent course). The knowledge of basic mathematics and physics with particular attention to thermodynamics and heat transfer are considered as basic knowledge for this course.
Lezioni frontali
Attività di apprendimento:
Frequenza: consigliata
Delivery: face to face
Learning activities:
Attendance: Advised
Modulo di Fondamenti di motori a combustione interna
Modulo di Applicazioni ed Innovazioni nei Motori a Combustione Interna
Module of Fondamenti di Motori a Combustione Interna
1. General features and characteristics of internal combustion engines
2. Recalls on the ideal Otto, Diesel and Sabathè cycles, real cycles, medium and real pressure, average pressure of interest, mechanical efficiency.
3. Replacement of the charge in the four-stroke engine, coefficient of filling, quasi-stationary effect in the ducts.
4. Engines in due time: analysis of the ideal and vital washing process, washing pumps and criteria for choosing the washing ratio, innovative solutions.
5. Power supply: introduction to carburetors, injection systems for spark-ignition engines, intake manifold, injection devices for injection engines for pulverization and jet penetration.
6. Combustion in the ignition engine, combustion speed, heat release, abnormal combustion and detonation, combustion of stratified charges.
7. Combustion in the compression injection engine, ignition load, combustion analysis in the case of an open chamber and pre-chamber, pulverization and penetration of the injected fuel, turbulence and charge drag motions.
8. Auxiliaries: cooling system, lubrication system, filtering and silencing of the intake air, exhaust silencing, electrical auxiliaries.
Module of Applicazioni ed Innovazioni nei Motori a Combustione Interna
1. Supercharging (historical outline, types, engine-turbocharger matching, evolutions).
2. Use of alternative fuels (hydrogen, natural gas, bio-fuels).
3. Acoustic characterization of the intake and exhaust pipes.
4. Innovative or unconventional technologies and solutions.
5. Advanced simulations of internal combustion engines.
6. Fundamentals of experimentation on MCI.
7. Advanced experimental investigations (indicated and indirectly indicated cycles and their analysis, optical temperature measurements, flows and sprays).
8. Test bench experiments: experimental characterization of an MCI (measurement of the grand features and calculation of the performance parameters).
1) Heywood JB. "Internal Combustion Engine Fundamentals", 2nd Edition, New York: McGraw-Hill Education; 2018. .
2) C. F. Taylor "The Internal Combustion Engine in Theory and Practice" (vols. 1 & 2), the M. I. T. Press, 1985.
3) G. Ferrari, G. D'Errico, A. Onorati, "Internal Combustion Engines" Esculapio Editeore, 2022.
4) Martorano, Antonelli, Elementi di Macchine, ETS
5) Dispense fornite dai Docenti.
Lecture notes provided by the teacher.
1) John B.Heywood, "Internal Combustion Engine Fundamentals" McGraw-Hill, 1988.
2) C. F. Taylor "The Internal Combustion Engine in Theory and Practice" (vols. 1 & 2), the M. I. T. Press, 1985.
3) Gordon P. Blair "Design and Simulation of Two-Stroke Engines" Society of Automotive Engineers, 1996.
4) G. Ferrari "Motori a combustione interna" Esculapio Editeore, 2016.
5) Martorano, Antonelli, Elementi di Macchine, ETS
L'esame consiste in una prova orale con il docente. La prova consiste in un colloquio tra il candidato e il docente e durante la prova orale potrà anche essere richiesto al candidato di risolvere anche problemi scritti, davanti al docente. Normalmente è richiesto di rispondere a tre domande. La durata media di ciascuno colloquio è di circa 30-40 minuti.
La prova orale è non è superata se il candidato mostra di non essere in grado di esprimersi in modo chiaro e non risponde o risponde con evidenti carenze sulle conoscenze di base del corso.
The exam consists of an oral conversations with the teacher. The conversation may include questions concerning the solution of written exercises in front of the teacher. Students are normally requested to answer three questions. The average duration is 20-30 minutes.
The oral exam is not passed if the candidate does not demonstrate to be able to express clearly the concepts and deos not answer or answer with evident lack of knowledge about the basic subjects of the course.
