Mechanika i Budowa Maszyn Studia pierwszego stopnia Przedmiot: Silniki spalinowe Rodzaj przedmiotu: specjalnościowy Kod przedmiotu: MBM 1 N 0 5 58-1_1 Rok: Semestr: 5 Forma studiów: Studia niestacjonarne Rodzaj zajęć i liczba godzin w semestrze: 6 Wykład 18 Ćwiczenia 9 Laboratorium 9 Projekt - Liczba punktów ECTS: 5 Sposób zaliczenia: Zaliczenie Język wykładowy: Język polski C1 C2 C Cel przedmiotu Zapoznanie studentów z teorią silników spalinowych, zasadami ich konstruowania, budową i działaniem. Nabycie umiejętności przeprowadzania obliczeń parametrów procesu roboczego, parametrów kinematycznych, dynamicznych oraz wskaźników eksploatacyjnych i ekologicznych. Opanowanie metodyki badań silników na stanowiskach laboratoryjnych oraz analizy ich wyników. Wymagania wstępne w zakresie wiedzy, umiejętności i innych kompetencji 1 Wiedza z zakresu podstaw konstrukcji maszyn elementy maszyn, normalia. Podstawowa wiedza z zakresu termodynamiki podstawy termodynamiki, obiegi cieplne, 2 wymiana ciepła. Wiedza z zakresu metrologii techniki pomiarowe, analiza wyników, szacunek błędów. Podstawowe umiejętności w zakresie przeprowadzania badań eksperymentalnych oraz 4 opracowywania ich wyników. 5 Umiejętność pozyskiwania informacje z literatury. EK 1 EK 2 EK EK 4 EK 5 EK 6 EK 7 EK 8 Efekty kształcenia W zakresie wiedzy: Zna podstawowe zależności pozwalające obliczać główne parametry silnika spalinowego. Ma wiedzę z zakresu procesów termodynamicznych oraz mechaniki silnika spalinowego. Zna budowę głównych układów, podzespołów i elementów silników spalinowych. Ma wiedzę z zakresu metod wykonywania badań silników spalinowych. W zakresie umiejętności: Potrafi integrować informacje z literatury z wynikami eksperymentu. Umie wykonać obliczenia podstawowych wskaźników pracy silnika i ocenić ich wyniki. Potrafi wykonać podstawowe pomiary dotyczące silników spalinowych. W zakresie kompetencji społecznych: Posiada umiejętność zespołowego wykonania zadań badawczych.
EK 9 W1 W2 W W4 W5 W6 W7 W8 W9 W10 W11 W12 W1 W14 W15 Ma świadomość wpływu silników spalinowych na zdrowie człowieka i środowisko naturalne. przedmiotu Forma zajęć wykłady Wiadomości ogólne. Omówienie literatury do przedmiotu. Historia silników spalinowych. Podział silników cieplnych, zastosowanie, osiągi, charakterystyczne parametry, dwu- i czterosuwowy cykl pracy, zapłon iskrowy i samoczynny. Podstawowe wielkości i oznaczenia. Podstawy termodynamiczne. Pierwsza zasada termodynamiki w odniesieniu do czynnika znajdującego się w cylindrze. Składniki równania bilansowego energii i ich wyznaczanie. Obliczenia stechiometryczne procesu spalania. Tworzenie mieszaniny paliwowopowietrznej. Obiegi cieplne silników spalinowych. Założenia obiegów teoretycznych. Obiegi teoretyczne: Carnota, Otto, Diesla, Seiligera. Obiegi teoretyczne, porównawcze i rzeczywiste. Porównanie sprawności teoretycznych. Bilans cieplny silnika. Rzeczywisty wykres indykatorowy i podstawowe wskaźniki silników. Wykresy indykatorowe otwarte i zamknięte, silników dwu- i czterosuwowych. Parametry indykowane. Sprawności silnika. Wskaźniki porównawcze. Kształtowanie charakterystyki napełnienia. Podstawy procesu spalania. Spalanie mieszanki homogenicznej w silniku o ZI. Spalanie kinetyczne i dyfuzyjne w silnikach o ZS. Spalanie jako zespół reakcji łańcuchowych. Rodzaje komór spalania. Regulacja ilościowa mocy w silniku o ZI i jakościowa w silniku o ZS. Zapłon i przebieg wywiązywania ciepła. Mechanika układu korbowego. Kinematyka układu korbowo-tłokowego silnika. Siły gazowe i bezwładności. Rozkład sił w układzie korbowo-tłokowym. Wyrównoważanie silników. Wymiana ładunku i rozrząd. Kołowy wykres faz rozrządu silnika dwu- i czterosuwowego. Podstawy teorii akustycznej. Obliczenia przepływów przez zawory. Rodzaje konstrukcyjne zaworów i krzywek rozrządu. Kinematyka układu rozrządu. Paliwa i układy zasilania. Zasilanie gaźnikowe, zasilanie wtryskowe benzyną, zasilanie wtryskowe olejem napędowym. Układy zasilania gazowego LPG, CNG, LNG. Podstawowe właściwości paliw silnikowych. Liczba oktanowa i cetanowa. Emisja spalin. Skład spalin przy spalaniu z nadmiarem i niedomiarem powietrza. Składniki toksyczne spalin i ich powstawanie. Metody pomiarowe emisji spalin. Ograniczanie emisji składników toksycznych, normy. Układy chłodzenia. Klasyfikacja układów chłodzenia. Chłodzenie pośrednie i bezpośrednie. Niedogrzanie i przegrzanie silnika. Współczesne układy chłodzenia. Układy smarowania. Tarcie w silniku. Straty mechaniczne. Podział systemów olejenia. Współczesne układy smarowania. Układy zapłonowe, dolotowe i wylotowe. Klasyfikacja układów. Główne elementy struktury. Współczesne rozwiązania układów zapłonowych, dolotowych i wylotowych. Doładowanie silników. Podział systemów i parametry doładowania. Doładowanie mechaniczne, turbodoładowanie, doładowanie dwustopniowe, system Comprex, system stałego ciśnienia, system pulsacyjny, doładowanie kombinowane. Chłodzenie powietrza doładowującego. Charakterystyki silników spalinowych. Charakterystyki prędkościowe, obciążeniowe, regulacyjne, regulatorowe, ogólne, porównawcze. Wskaźniki elastyczności silników spalinowych. Podstawy projektowania silników. Obliczanie wymiarów głównych. Materiały konstrukcyjne stosowane w silnikach spalinowych. Forma zajęć ćwiczenia
ĆW1 ĆW2 ĆW ĆW4 ĆW5 ĆW6 ĆW7 ĆW8 ĆW9 L1 L2 L L4 L5 P1 P2 P Zajęcia wprowadzające. Omówienie przebiegu ćwiczeń rachunkowych. Obliczanie parametrów czynnika roboczego w układzie dolotowym. Ciśnienie i temperatura w układzie dolotowym, podgrzanie czynnika roboczego. Współczynnik napełnienia cylindra. Obliczanie zapotrzebowania powietrza do spalania i składu spalin. Zapotrzebowanie masowe i objętościowe powietrza do spalania. Skład spalin. Obiegi teoretyczne i porównawcze silników spalinowych. Obieg Otto, Diesla i Sabathe. Ciepło i praca obiegów teoretycznych. Obliczenia przyrostu ciśnienia i objętości w procesie doprowadzania ciepła do obiegu. Obliczanie pracy obiegu teoretycznego. Porównanie obiegu teoretycznego i rzeczywistego. Średnie teoretyczne ciśnienie indykowane. Wskaźniki porównawcze silnika. Obliczanie sprawności teoretycznej, cieplnej i indykowanej silnika na podstawie obiegu porównawczego. Jednostkowe zużycie paliwa, moc i moment jednostkowy. Kinematyka i dynamika układu korbowego silnika spalinowego. Obliczanie położenia, prędkości i przyspieszenia tłoka w funkcji kąta obrotu wału korbowego. Obliczanie rozkładu sił działających w układzie korbowym silnika. Obliczenia układu rozrządu silnika czterosuwowego. Obliczenia geometryczne kanałów dolotowych i wylotowych. Obliczenia geometryczne przepływu przez zawory. Równanie ciągłości strugi. Obliczenia geometryczne krzywek wału rozrządu. Zajęcia zaliczeniowe: wystawienie ocen końcowych, wpisy do indeksu. Forma zajęć laboratoria Zajęcia wprowadzające. Szkolenie BHP, zasady zaliczenia przedmiotu, podział na podgrupy, harmonogram ćwiczeń. Metodyka analizy wyników pomiarów, źródła błędów. Kinematyka układu korbowego i układu rozrządu. Wykonanie charakterystyk kinematycznych na modelu silnika. Charakterystyki prędkościowe. Wykonanie pomiarów i opracowanie graficzne typowej charakterystyki prędkościowej. Charakterystyki obciążeniowe. Wykonanie pomiarów i opracowanie graficzne typowej charakterystyki obciążeniowej. Charakterystyki regulacyjne. Wykonanie pomiarów i opracowanie graficzne charakterystyki składu mieszaniny paliwowo-powietrznej. Indykowanie silnika. Indykowanie szybkoobrotowego silnika trakcyjnego. Opracowanie graficzne wykresów indykatorowych. Badania toksyczności spalin. Wykonanie pomiarów analizatorem SESAM FTIR. Opracowanie graficzne wyników. Bilans cieplny silnika spalinowego. Wykonanie pomiarów składników bilansu zewnętrznego silnika i sporządzenie odpowiednich charakterystyk. Zajęcia zaliczeniowe. Odrabianie zaległych ćwiczeń laboratoryjnych, poprawa ocen uzyskanych z kolokwiów wprowadzających, wystawienie ocen końcowych, wpisy do indeksu. Forma zajęć projekt Metody dydaktyczne 1 Wykład z wykorzystaniem prezentacji multimedialnych. 2 Ćwiczenia rachunkowe: przygotowanie projektu, rozwiązywanie zadań na zajęciach. Laboratorium zajęcia praktyczne na stanowiskach badawczych oparte na pomiarach i analizie wyników pomiarów.
Obciążenie pracą studenta Forma aktywności Średnia liczba godzin na zrealizowanie aktywności Godziny kontaktowe z wykładowcą, w tym: 40 Udział w wykładach, udział zajęciach w laboratoryjnych 9 Konsultacje 4 Praca własna studenta, w tym: Przygotowanie się do laboratorium 0 Przygotowanie do zajęć ćwiczeniowych 0 Przygotowanie do zaliczenia wykładu 25 Łączny czas pracy studenta 125 Sumaryczna liczba punktów ECTS dla przedmiotu: 5 Liczba punktów ECTS w ramach zajęć o charakterze praktycznym (ćwiczenia, laboratoria, projekty) Literatura podstawowa Wajand Jan A., Wajand Jan T.: Tłokowe silniki spalinowe, średnio- i szybkoobrotowe. WNT, Warszawa 1 2005 2 Luft S.: Podstawy budowy silników. WKiŁ, Warszawa 200 Rychter T., Teodorczyk A.: Teoria silników tłokowych. WKiŁ, Warszawa 2006 Niewczas A. (red.):laboratorium silników spalinowych. Wydawnictwa Uczelniane Politechniki 4 Lubelskiej, Lublin 1996 Literatura uzupełniająca 1 Kneba Z., Makowski S.: Zasilanie i sterowanie silników. WKiŁ, Warszawa 2004 2 Kozaczewski W.: Konstrukcja grupy tłokowo-cylindrowej silników spalinowych. WKiŁ Warszawa 2004 Rokosch U.: Układy oczyszczania spalin i pokładowe systemy diagnostyczne samochodów. WKiŁ, Warszawa 2007 4 Jędrzejowski J.: Mechanika układów korbowych silników samochodowych. WKiŁ, Warszawa 1986 5 Mysłowski J.: Doładowanie silników. WKiŁ, Warszawa 2002 6 Majerczyk A., Taubert S.: Układy zasilania gazem propan-butan. WKiŁ, Warszawa 200 Efekt kształcenia EK 1 EK 2 Odniesienie danego efektu kształcenia do efektów zdefiniowanych dla całego programu (PEK) MBM1A_W01++ MBM1A_W02+ MBM1A_W0+ MBM1A_W16+++ MBM1A_W04++ Macierz efektów kształcenia Cele przedmiotu C1, C2 Treści programowe W1-9,W14,W15, ĆW1-9,L1- L9 Metody dydaktyczne 1 Metody oceny O1, O2, O, C1 W2-W7,ĆW2-8 1 O1, O2
EK MBM1A_W24+ C1 W1,W8,W10-1 1, O1 MBM1A_W08++ EK 4 MBM1A_W04+ C1,C W4,W14 1, O1 EK 5 MBM1A_U01+++ C1,C W4,W9,W14,L-7 1, O1, O, EK 6 MBM1A_U19+++ C2 ĆW1-ĆW9 2 O2 EK 7 MBM1A_U19+ C L1-L9 O, EK 8 MBM1A_K0++ C L1-L9 O, Ek 9 MBM1A_K02+++ C1,C W9,L7 1, O1, O, Metody i kryteria oceny Symbol metody Opis metody oceny Próg zaliczeniowy oceny O1 Zaliczenie pisemne wykładu [50%] O2 Oddanie i zaliczenie projektu z ćwiczeń [100%] O Zaliczenie kolokwiów wejściowych z laboratorium [50%] Oddanie i zaliczenie wszystkich sprawozdań z przeprowadzonych ćwiczeń laboratoryjnych [100%] Autor programu: Adres e-mail: Jednostka organizacyjna: dr inż. Paweł Kordos p.kordos@pollub.pl Instytut Transportu Silników Spalinowych i Ekologii