Università degli studi di Bologna D.I.E.M. Dipartimento di Ingegneria delle Costruzioni Meccaniche, Nucleari, Aeronautiche e di Metallurgia

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Alfredo Corona
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1 Università degli studi di Bologna D.I.E.M. Diartiento di Ingegneria delle Costruzioni Meanihe, Nuleari, Aeronautihe e di Metallurgia rev. giugno 2005

2 Motore ad aensione oandata

3 Motore ad aensione er oressione a 4 tei (ostruzione Perkins)

4 860

5 Nikolaus August Otto (832-89) Motore Otto e Langen atosheri reio Esosizione Parigi 867 Motore serientale a gas a 4 tei e diagraa di indiatore (roduzione Deutz 876)

6 Rudolf Diesel (ritratto del 92) (858-93) Diagraa di indiatore serientale Motore A250/400 (6 Luglio 897) Prio otore Diesel Costruzione: Friedrih Kru A G (Essen )

7 Confronto Cobustione (inneso) Misela Aensione oandata Inneso loale rovoato da saria elettria Misela reforata Fase oogenea Aensione er oressione Aensione sontanea er ondizioni oburente (, elevate) Fase disoogenea disersione del obustibile olverizzato Cobustibile Molto volatile Poo volatile Cobustione (sviluo) A suerfiie (roagazione fronte di fiaa) Cobustione a assa del obustibile iniettato Raorto di oressione r Liite sueriore a r Per evitare autoaensione e detonazione (ontrollo di r ) Liite inferiore a r Per onsentire autoaensione (Controllo assa obustibile) Cobustione (trasforazione) A volue ostante A ressione ostante

A suerfiie (roagazione fronte di fiaa) Cobustione a assa del obustibile iniettato Raorto di oressione r Liite sueriore a r Per evitare autoaensione e

8 Diagrai di indiatore,v

9 Diagraa olare della distribuzione

10 Diagrai terodinaii,v Otto Diesel Sabathè

11 Diagrai terodinaii,s Otto Diesel Sabathè

12 Rendiento ilo Sabathè () ( ) ( ) ( ) Q Q Q Q Q v v η v η

13 Rendiento ilo Sabathè (2) ( ) ( ) ( ) [ ] ln ln ln ; ; ; ; b a k a r a b s s a b a b r r a r V V V V b a k r V V k k v v k k k k k k v η

2 2 3 3 2 3 0 + + b a k a r a b s s a b a b r r

14 Rendiento ilo Sabathè (3)

15 Potenza otore alternativo P Pi L i n n 2 n n τ 2 τ i L i V e i P P i η η e e P i otenza indiata L i Lavoro indiato er ilo n nuero di ili er unità di teo n veloità di rotazione (giri/s) τ nuero di tei (2, 4) i ressione edia indiata e ressione edia effettiva veloità edia del istone Ω area del istone (olessiva) s orsa del istone P i i V 2 τ n i Ω s 2 τ n i Ω τ

(giri/s) τ nuero di tei (2, 4) i ressione edia indiata e ressione edia effettiva veloità

16 P L n L Q L P Potenza otore alternativo er via teria - P otenza all albero L lavoro effettivo er ilo n nu. di ili er unità di teo L th lavoro teorio (dal ilo terodinaio) Q alore introdotto (er ilo) Lthη iη e Q η thη iη e V ilindrata η i rendiento indiato K iη η rendiento di obustione K i η th rendiento terodinaio η η v rendiento voluetrio η e rendiento eanio ρ Vη K v η assa di obustibile ρ VK η η η η η assa di isela asirata v th i e ρ densità della isela asirata 2n K i otere alorifio del obustile ρ VK η η vη thη iη e K tonalità teria della isela n 2 n τ τ

indiato K iη η rendiento di obustione K i η th rendiento terodinaio η η v rendiento voluetrio η e rendiento eanio ρ Vη K v η assa di

17 Potenza otore alternativo er via teria -2 K K K B D K + + i K i a λ _ s ; a λ K i a λ ; s s K i otere alorifio del obustibile kj/kg ob K tonalità teria della isela kj/ 3 K D tonalità teria otore diesel K B tonalità teria otore a benzina λ _aria eff / _aria stehioetria assa di obustibile a_s assa di aria stehioetria ρ assa di isela asirata densità della isela asirata kj/kg isela

otore diesel K B tonalità teria otore a benzina λ _aria eff / _aria stehioetria assa di

18 Potenza otore alternativo er via teria 3 (energia sviluata er unità di volue di..) s a a i s a i B s a a s a a a a v v K K K v v v v V λ λ ρ λ λ ρ K i otere alorifio del obustibile K tonalità teria della isela K D tonalità teria otore Diesel K B tonalità teria otore a benzina λ _aria eff / _aria stehioetria assa di obustibile a_s assa di aria stehioetria assa di isela asirata kj/ 3

del obustibile K tonalità teria della isela K D tonalità teria otore Diesel K B tonalità teria

19 Cobustibile λ kal/d 3 kj/d 3 Metano Nonano Cobustibile Liquido (generio)

20 Università degli studi di Bologna D.I.E.M. Diartiento di Ingegneria delle Costruzioni Meanihe, Nuleari, Aeronautihe e di Metallurgia

21 Università degli studi di Bologna D.I.E.M. Diartiento di Ingegneria delle Costruzioni Meanihe, Nuleari, Aeronautihe e di Metallurgia frazionaento ilindrata

22 Frazionaento della ilindrata a otenza P ostante - P P P z e s d z L 2 n τ τ e e _ Ω z z e _ z z e _ s d τ Ω _ z Iotesi: V τ _ 2 _ z n e Ω s 2 τ n e Ω n veloità di rotazione (giri/s) τ nuero di tei (2, 4) e ressione edia effettiva veloità edia del istone 2ns Ω area del istone (olessiva) s orsa del istone d diaetro del istone Cario terio ostante e L/V Pressioni inerzia ostanti i 2 Solleitazioni sul anovelliso ostanti s d σ ax τ ax a ontatto

23 F i M σ σ s d ax Frazionaento della ilindrata a otenza ostante Fi _ ax a ax d ω r ( + λ b ) ω 2 2 Ω d d ax ax ax σ ax F M W F ax ax ax ax 4 ax 4W Ω b b ax ax s d d s 2 d r ( ns b interasse erni di bano vel. edia del istone 2ns d diaetro del ilindro (alesaggio) F i forza d inerzia sul istone F ax forza sul anovelliso (ax) i ressione d inerzia sul istone ax ressione assia (gas+inerzia) n veloità di rotazione r raggio di anovella λ b allungaento della biella (r/l_biella) s orsa del istone (2r) W odulo di resistenza σ ax tensione aissibile ω veloità angolare Ω area del istone ) 2

24 Frazionaento della ilindrata a otenza ostante -3 z e z e Pz P τ Ω zω z Ω n veloità di rotazione (giri/s) d d z d z z s z s s d s z z z Ω τ τ nuero di tei (2, 4) e ressione edia effettiva veloità edia del istone Ω area del istone (olessiva) s orsa del istone d diaetro del istone z nuero di ilindri V V s s z z z z z Ω Ω s s z z n z z n

25 Frazionaento della ilindrata 4 Confronto soluzioni ono- e oli-ilindria Attributo Mono Poli Cilindrata Maggiore Minore Regolarità della oia Minore Maggiore Equilibratura forze alterne Sarsa Ottia Cobustione Peggiore Migliore Raffreddaento Minore Maggiore Colessità Minore Maggiore

26 Università degli studi di Bologna D.I.E.M. Diartiento di Ingegneria delle Costruzioni Meanihe, Nuleari, Aeronautihe e di Metallurgia restazioni - diagrai

27 Prestazioni (a iena aissione) oia all albero P Mω M e πτ V M2π n e V2n τ P otenza W M oia - N n veloità di rotazione - giri/s ω veloità angolare s - e ressione edia effettiva - Pa V ilindrata - 3 L e ρ V K L V η i ρ η i η K i v η η th η η i η e v η th η e

28 Prestazioni (a iena aissione) P Mω M2π n P otenza M oia (N ) q n onsuo seifio veloità di rotazione (giri/s) B otenza alla oia assia M 3 oia alla otenza assia η q K i

29 Rilievo delle restazioni (ediante freno idraulio) Eseio: q onsuo seifio 250 g/(kwh) K i kj/kg η q K i kj/(kwh) kg/(kwh) % kj/kg

30 Università degli studi di Bologna D.I.E.M. Diartiento di Ingegneria delle Costruzioni Meanihe, Nuleari, Aeronautihe e di Metallurgia ad aensione oandata e ad aensione er oressione

31 Motori a 2 tei AC

32 Valvole a laelle

33 Valvole a diso

34 aensione er oressione 4 Iniezione indiretta. Montaggio della valvola on seioni Iniezione diretta 2 Sovralientazione on oressore voluetrio a lobi tio Roots

36 Università degli studi di Bologna D.I.E.M. Diartiento di Ingegneria delle Costruzioni Meanihe, Nuleari, Aeronautihe e di Metallurgia ontrollo delle eissioni

37 Controllo eissioni (inquinanti MCI)

38 Controllo eissioni 2 (atalizzatore trivalente)

39 Controllo eissioni 3 (atalizzatore)

40 Controllo eissioni 4 (sonda labda)

41 Iniezione benzina M-Motroni

42 Università degli studi di Bologna D.I.E.M. Diartiento di Ingegneria delle Costruzioni Meanihe, Nuleari, Aeronautihe e di Metallurgia Sistea di iniezione COMMON RAIL

43 Iniezione Diesel (oon rail)

44 Iniezione Diesel (oonenti)

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