Состав, возможности и особенности ИОК "ДВС" версии 2.0

1. Лекционный курс

1.1. Концепция и особенности методики разработки лекционного курса

Назначение данного курса - представить информацию студенту в форме лекции по основным разделам дисциплины "Двигатель внутреннего сгорания" Он может использоваться для различного уровня подготовки и направленности как при самостоятельной работе обучаемого фрагментно или в полном объеме, так и при чтении лекций преподавателем. Оправдала себя и следующая форма работы с лекционным курсом. В начале читается установочная лекция по проблематике рассматриваемой темы и ее ключевым вопросам. Затем студенты прорабатывают лекцию в компьютерном классе. Завершается тема лекцией, на которой обсуждается изученная информация и разъясняются возникшие вопросы.

1.2. Состав лекционного курса

Глава "Принципы, показатели и условия работы двигателей"

Данная глава в краткой форме на первом уровне усвоения дает общее представление о транспортном ДВС и о его показателях. Она с успехом может быть использована в курсах небольшого объема для специальностей (перевозки, экономика и т.п.), в которых необходимо дать лишь в сжатой форме принципиально важные базовые сведения о ДВС.

Глава "Топливные системы дизелей"

Рассмотрены особенности конструкции и рабочих процессов топливных систем дизелей, как серийно выпускаемых, так и перспективных.

Глава "Кинематика и динамика кривошипно-шатунного механизма"

Рассмотрены типы КШМ линейных и V-образных ДВС, их достоинства и недостатки. Представлена расчетная схема, сделан вывод всех кинематических параметров (перемещений, скоростей, ускорений) поршня, шатуна и кривошипа. Выполнено формирование двухмассовой расчетной модели КШМ.

Глава "Цилиндровая группа и картеры"

В главе рассмотрены элементы корпуса ДВС, их назначение, условия работы, возможные дефекты, факторы, влияющие на их конструктивные решения, а также требования, предъявляемые к ним. Описаны мероприятия по повышению жесткости корпусных элементов без увеличения их массы.

Глава "Поршневая группа"

Рассмотрены состав и условия работы поршневой группы: поршня, его колец и поршневого пальца. Представлены особенности перекладки поршня. Проанализированы характерные эксплуатационные дефекты. Описаны причины их образования и представлены образцы деталей с этими дефектами. На этой базе сформулированы требования, предъявляемые к поршневой группе. Описан весь спектр технических решений элементов группы.

Глава "Шатунная группа"

Изложены условия работы шатунной группы и вытекающие из этого требования, предъявляемые к ней. Проанализированы возможные технические решения всех элементов шатуна: поршневой головки, стержня, кривошипной головки. Выполнено рассмотрение работы шатунных болтов.

Глава "Группа коленчатого вала"

Рассмотрены условия работы коленчатого вала и требования, предъявляемые к нему. Представлены результаты конечно-элементного моделирования колебаний вала. Расставлены приоритеты, положенные в основу формирования конфигурации коленчатого вала: равномерность чередования рабочих ходов, уравновешенность ДВС. Проанализирован широкий спектр вариантов конструктивных решений элементов коленчатого вала.

Глава "Смазочная система"

Сформулировано назначение системы, рассмотрены условия работы системы, ее роль в системе ДВС, сформулированы требования к ней. Представлены варианты состава и структура смазочной системы. Рассмотрены компоненты системы и их связи. Проанализированы моторные масла: требованиям к ним, представлены сведения по классификации масел по ГОСТ, SAE, API, ACEA.

Глава "Система охлаждения" (Новое!)

Рассмотрено назначение системы, проанализированы условия работы системы, ее роль в системе ДВС, сформулированы требования к ней. Представлены варианты состава и структура систем жидкостного и воздушного охлаждения. Рассмотрены элементы системы жидкостного охлаждения. Выполнен анализ используемых охлаждающих жидкостей. Выполнен сравнительный анализ различных систем охлаждения.

2. Лабораторный практикум по теории и конструкции ДВС

2.1. Концепция и особенности лабораторного практикума

Лабораторный практикум является активной формой обучения. Он предназначен для выполнения расчетного эксперимента, целью которого является получение новых знаний о ДВС через конкретную деятельность при эксперименте и анализе полученных результатов. В итоге приобретаются новые знания, вырабатываются навыки и умения, необходимые при испытаниях двигателей.

Выполнение лабораторной работы в такой форме экономически выгодно, обеспечивает экологически чистый эксперимент, объединяет индивидуальное и коллективное начало при ее осуществлении. Например, каждый из студентов выполняет свое индивидуальное задание, а результаты своей работы докладывает при коллективном обсуждении на итоговом занятии группы под руководством преподавателя. Имеется возможность регулирования уровня сложности и содержательности задач путем их соответствующего выбора из базы заданий. Темп эксперимента определяет и устанавливает сам обучаемый.

В лабораторном практикуме можно выбрать стандартную строго определенную последовательности действий или реализовывать свой план проведения эксперимента, ориентируясь на поставленную задачу.

Ряд заданий может быть сформулирован в виде деловой игры, в результате которой обучаемый решает ту или иную штатную или нештатную ситуацию или проблему, связанную с нарушением функционирования объекта, с возможностью улучшения его показателей, его работы в определенных эксплуатационных условиях и т.п.

В учебном процессе на кафедре "Теплотехника и автотракторные двигатели" МАДИ первые лабораторные работы по теории ДВС выполняются на моторном стенде, последующие - с использованием лабораторного практикума. Можно также первую часть работы провести на стенде, а вторую - в компьютерном классе.

Практикум включает весь спектр "классического" комплекта лабораторных работ, необходимого, практически, для всех вариантов курсов ДВС большинства энергетических специальностей.

2.2. Особенности отдельных компонентов лабораторного практикума

2.2.1. Цикл лабораторных работ по теории ДВС

При проведении лабораторной работы обучаемый должен выполнить управление двигателем на стенде, подобно операциям, производимым при экспериментальном снятии характеристик.

Состав цикла лабораторных работ

Работы по определению регулировочных характеристик ДсИЗ: по составу смеси и по углу опережения зажигания.

Работы по определению характеристик двигателей с искровым зажиганием: скоростные и нагрузочные характеристики.

Работы по определению характеристик дизелей: скоростные и нагрузочные характеристики.

2.2.2. Цикл лабораторных работ по конструкции ДВС

Лабораторная работа "Оценка надежности элементов газового стыка двигателя" позволяет исследовать широкий спектр ситуаций, возникающих при эксплуатации ДВС от нарушения затяжки до работы в условиях Крайнего Севера

Лабораторная работа "Исследование системы жидкостного охлаждения двигателя" дает возможность проводить комплексный анализ взаимодействия отдельных элементов системы: окружающей среды, ДВС, вентилятора, радиатора, жидкостного насоса при формировании теплового состояния двигателя.

Лабораторные работы "Анализ динамики МГР с кулачками различного профиля" позволяют отдельно исследовать влияние на функционирование МГР кулачков выпуклого и тангенциального профиля, безударных кулачков полидайн и Курца, а также проводить сравнительный анализ их работы в системе МГР.

2.3. Обучающе-контролирующая система

Система обеспечивает контроль достигнутого уровня обучения. Применение системы не исключает контроля преподавателя, а дополняет его.

2.3.2. Состав контролируемых тем лабораторных работ по теории ДВС

· Регулировочные характеристики по составу смеси двигателей с искровым зажиганием (ДсИЗ).

· Регулировочные характеристики по углу опережения зажигания ДсИЗ.

· Скоростные характеристики ДсИЗ.

· Нагрузочные характеристики ДсИЗ.

· Скоростные характеристики дизелей.

· Нагрузочные характеристики дизелей.

2.3.2. Состав контролируемых тем лабораторных работ по конструкции ДВС

· Оценка надежности элементов газового стыка двигателя.

· Исследование системы жидкостного охлаждения двигателя.

· Анализ динамики МГР с кулачками различного профиля.

· Итоговый контроль раздела Конструкция ДВС

3. Система автоматизированного проектирования ДВС
(курсовое и дипломное проектирование)

В системе реализованы наиболее сложные и важные вопросы компоновки и проработки компонентов КШМ, МГР, а также профилирования кулачков. Подсистема обеспечивает реализацию широкого спектра возможных технических решений и их быстрого сопоставления. Основа подсистемы - параметрические модели элементов ДВС, которые позволяют достаточно просто проектировать детали и согласовать их при включении в систему ДВС, а также оперативно вносить необходимые коррективы в проектное решение. Полученная информация по базовым параметрам элементов ДВС может быть использована в САПР более высокого уровня, например в конечно-элементных расчетах.

Система состоит из следующих процедур: Компоновка КШМ линейного и V-образного ДВС, Компоновка газораспределительного механизма, Кинематика КШМ и ГРМ, Эскизная проработка конструкции ДВС, Результаты проектирования ДВС.

4. Пакет численного моделирования процессов в ДВС (поставляется отдельно)

Уровень и широкий спектр задач, решаемых с помощью моделей пакета позволяет использовать их как при обучении бакалавров и инженеров, так и магистров - двигателистов.

Состав пакета

· Расчетный анализ рабочего цикла четырехтактного двигателя с искровым зажиганием.

· Расчет рабочего процесса дизеля.

· Расчет совместной работы дизеля с турбокомпрессором.

· Гидродинамический расчет топливной системы дизеля.

· Моделирование акустического излучения дизеля от рабочего процесса.

· Моделирование работы двигателя на режимах ездового цикла.

· Моделирование влияния двигателя на эксплуатационные свойства автотранспортного средства.