Budowa silników spalinowych i napędów hybrydowych

stacjonarne

I stopnia

Wykłady - 20h +,

Ćwiczenia - 14+,

Laboratoria - 10+,

Projekt - 0,

Seminarium - 0,

W / 20+, C / 14+, L / 10+, P /-, S /- Razem: 48

- Termodynamika techniczna. Wymagania wstępne: znajomość obiegów termodynamicznych silników cieplnych, praw gazowych.

- Podstawy konstrukcji maszyn. Wymagania wstępne znajomość obliczania i doboru elementów układów mechanicznych.

- Budowa pojazdów wojskowych. Wymagania wstępne: znajomość zasad działania i ogólnej budowy silników spalinowych i ich układów.

dr inż Mirosław Karczewski

Obiegi pracy silników spalinowych. Wskaźniki pracy i charakterystyki silników. Zasilanie paliwem i spalanie w silnikach o ZI. Zasilanie paliwem i spalanie w silnikach o ZS. Procesy wymiany ładunku. Urządzenia doładowujące. Mechanika układu korbowo-tłokowego. Mechanika układu rozrządu. Energetyczne aspekty napędu pojazdów. Paliwa alternatywne. Wykorzystanie układów elektrycznych w pojazdach. Ogniwa paliwowe. Pojazdy elektryczne. Napędy hybrydowe. Alternatywne napędy pojazdów. Pomiary parametrów silników i układów napędowych.

Treści Programu:

1. Obiegi pracy silników spalinowych.

Silniki tłokowe o spalaniu zewnętrznym i ich obiegi. Silniki turbinowe i ich obiegi. Silniki tłokowe o spalaniu wewnętrznym i ich obiegi. Wykres indykatorowy silnika tłokowego.

2. Wskaźniki pracy i charakterystyki silników. Parametry indykowane i użyteczne silników. Równanie mocy silnika. Sprawność silnika. Wskaźniki porównawcze silników. Metodyka wyznaczania charakterystyk silników. Charakterystyki prędkościowe i obciążeniowe. Charakterystyki regulacyjne. Charakterystyki aparatury wtryskowej.

3. Zasilanie paliwem i spalanie w silnikach o ZI. Własności paliw silnikowych. Tworzenie mieszanki paliwowo powietrznej. Parametry mieszanki paliwowo-powietrznej. Zapłon mieszanki jednorodnej i przebieg spalania. Spalanie ładunku uwarstwionego. Wpływ składu mieszanki na przebieg spalania i czystość spalin. Spalanie detonacyjne. Czynniki wpływające na przebieg spalania. Rodzaje komór spalania.

4. Zasilanie paliwem i spalanie w silnikach o ZS. Tworzenie mieszanki w silnikach o ZS. Parametry strugi paliwa. Skład mieszanki w silniku o ZS. Składniki toksyczne w spalinach silników o ZS. Procesy w okresie samozapłonu. Przebieg spalania mieszanki niejednorodnej. Spalanie w dzielonych i niedzielonych komorach spalania. Sterowanie silnikami. Zadania regulatorów w silnikach o ZS. Rozwiązania regulatorów mechanicznych. Charakterystyka dawkowania pompy wtryskowej. Korekcja dawki.

5. Procesy wymiany ładunku. Urządzenia doładowujące.

Współczynnik napełnienia cylindra. Wpływ konstrukcji układu dolotowego na napełnienie cylindra. Wymiana ładunku w silniku wolnossącym i doładowanym. Wpływ stopnia doładowania na własności użyteczne silnika ZI i ZS. Urządzenia doładowujące. Dobór sprężarki do silnika.

6. Mechanika układu korbowo-tłokowego. Kinematyka i dynamika układu korbowo-tłokowego. Nierównomierność biegu silnika. Zadania i obliczanie koła zamachowego. Wyrównoważenie silnika. Drgania skrętne wału korbowego. Tłumiki drgań skrętnych. Wyznaczanie obciążeń w mechanizmie korbowym. Obliczenia wytrzymałościowe wybranych elementów mechanizmu korbowego.

7. Mechanika układu rozrządu. Kinematyka układu rozrządu. Redukcja mas w układzie rozrządu. Dynamika układu rozrządu. Krzywka harmoniczna i syntetyczna. Sterowanie fazami rozrządu silnika. Obliczanie obciążeń mechanizmu rozrządu. Wyznaczanie charakterystyki sprężyny zaworowej.

8. Energetyczne aspekty napędu pojazdów. Siły działające na pojazd w ruchu. Charakterystyka trakcyjna pojazdu. Wpływ przełożenia skrzyni biegów na zdolność pojazdu do przyspieszania. Metodyka doboru silnika do pojazdu.

9. Paliwa alternatywne. Charakterystyka paliw gazowych. Charakterystyka paliw alkoholowych. Wykorzystanie olejów roślinnych. Perspektywy wykorzystania paliw odnawialnych. Wodór. Otrzymywanie, dystrybucja i przechowywanie wodoru. Zasilanie wodorem. Bezpieczeństwo stosowania paliwa wodorowego.

10. Wykorzystanie układów elektrycznych w pojazdach Moc prądu elektrycznego. Napięcie i natężenie prądu. Prąd stały lub przemienny. Zasilanie elektryczne układów wspomagających pojazdu

11. Ogniwa paliwowe. Zasada działania ogniw paliwowych. Rodzaje ogniw paliwowych. Zastosowanie ogniw paliwowych.

12. Pojazdy elektryczne Napędy elektryczne pojazdów. Silniki pojazdów elektrycznych. Układy sterowania silnikami elektrycznymi. Rozwiązania pojazdów elektrycznych.

13. Napędy hybrydowe Rodzaje hybrydowych układów napędowych. Rozwiązania hybrydowych układów napędowych. Akumulatory energii: mechaniczne, hydrauliczne, elektryczne. Ultrakondensatory. Rozwiązania ogniw paliwowych w pojazdach. Przykłady konstrukcji napędów hybrydowych.

14. Alternatywne napędy pojazdów Napęd turbinowy. Charakterystyka napędu turbinowego. Właściwości trakcyjne pojazdów z napędem turbinowym.

15. Pomiary parametrów i wyznaczanie charakterystyk silników

- Wprowadzenie do zajęć laboratoryjnych.

- Charakterystyka prędkościowa. Charakterystyka obciążeniowa.

- Charakterystyka regulacyjna w funkcji kąta wyprzedzenia zapłonu.

- Charakterystyka regulacyjna w funkcji składu mieszanki.

- Charakterystyka elektrycznego układu napędowego.

- Charakterystyka hybrydowego układu napędowego.

Podstawowa:

- J. A. Wajand, J. T. Wajand, Tłokowe silniki spalinowe średnio i szybkoobrotowe, WNT 2005

- M. Bernhardt, S. Dobrzyński, E. Loth, Silniki samochodowe, WKiŁ 1988.

- J. Merkisz, I. Pielecha, Alternatywne napędy pojazdów. Politechnika Poznańska 2006.

- S. Ochwat, Teoria silników spalinowych. Materiały do zajęć laboratoryjnych, skrypt WAT 1991, S-49892.

uzupełniająca:

- J. Merkisz, Ekologiczne problemy silników spalinowych, T1 i 2, Politechnika Poznańska 1999.

- Z. Kneba, S. Makowski, Zasilanie i sterowanie silników, WKiŁ 2004.

- J. Kasedorf, Zasilanie wtryskowe olejem napędowym,1988.

- J. Kasedorf, Zasilanie wtryskowe benzyną,1989.

W1 - zna budowę i procesy zachodzące podczas pracy silników spalinowych i hybrydowych układów napędowych./ K_W06+++, K_W08+++, KW_21+

W2 - zna typowe charakterystyki układów napędowych i potrafi prowadzić badania na stanowiskach badawczych/ K_W18++,

U1 - rozumie zasady wykorzystania hybrydowych układów napędowych pojazdów / K_U01++, K_U08+++, K_U12+++, K_U13++,

K1 - Student ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz jest gotowy do podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania i ich wpływ na środowisko./ K_K02+, K_K03++

Przedmiot zaliczany jest na podstawie: zaliczenia

- zaliczenie przedmiotu odbywa się na podstawie pozytywnego zaliczenia kolokwium w trakcie semestru,

- zaliczenie ćwiczeń audytoryjnych na podstawie bieżącej aktywności na ćwiczeniach,

- warunek konieczny do uzyskania zaliczenia: pozytywne zaliczenie wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych.

Osiągnięcie poszczególnych efektów kształcenia weryfikowane jest następująco:

- efekty z kategorii wiedzy weryfikowane są podczas ćwiczeń i kolokwiów,

- efekty z kategorii umiejętności weryfikowane są podczas ćwiczeń audytoryjnych i ćwiczeń laboratoryjnych,

- efekty z kategorii kompetencji społecznych weryfikowane są podczas ćwiczeń audytoryjnych i ćwiczeń laboratoryjnych.