Методическая комиссия «Теория ДВС»

Методическая комиссия осуществляет руководство на кафедре всеми дисциплинам, содержащими раздел теории двигателей внутреннего сгорания.

Дисциплина включена в рабочие планы подготовки специалистов механических направлений университета, защиты окружающей среды, а также ряда специальностей управления и экономики.

Методики реализации всех форм обучения базируются на накопленном практически столетнем опыте преподавания теории ДВС отечественного и международного сообщества двигателистов при максимальном его адаптации к многообразию возможностей современных информационных технологий при анализе работоспособности ДВС, их узлов и механизмов с использованием всего.

Методики реализации всех форм обучения базируются на накопленном практически столетнем опыте преподавания конструирования ДВС отечественного и международного сообщества двигателистов при максимальном его адаптации к многообразию возможностей современных информационных технологий при анализе работоспособности ДВС, их узлов и механизмов с использованием всего.

Содержание дисциплин ежегодно корректируется с целью отражения в них новейших достижений и тенденций развития ДВС и в первую очередь, по вопросам, связанным с улучшением их экономических, энергетических и экологических показателей, а также эксплуатационной надежности. Особое внимание уделяется вопросам унификации и специализации дисциплин.

Ведущие преподаватели кафедры готовят и издают отдельные лекции по тем разделам программы, которые специфичны или отражают новейшие достижения, которые еще не достаточно отражены в базовых учебниках.

Учебно-методический комплекс «ДВС» (Теория ДВС)

Учебно-методический комплекс содержит:

• Рабочие программы для всех механических специальностей университета.
• Учебная лаборатория ДВС в боксах ЛД-1, ЛД-3, в которой проводятся натурные испытания для получения характеристик дизелей и ДсИЗ.
• Специализированный класс конструкции ДВС в аудитории 283 с образцами элементов систем питания дизелей и ДсИЗ.
• Типографские издания:
  • Учебники. «ДВС»: первый том «Теория рабочих процессов", который впервые издан в 1995 году издательством "Высшая школа", переработан и переиздан в 2005, 2007 и 2009 гг.; третий том Компьютерный практикум. Моделирование процессов в ДВС", который впервые издан кафедрой в 1995 году издательством "Высшая школа", переработан и переиздан в 2005 и 2007 гг. «Автомобильные двигатели», вышедший в свет в издательстве «Академия» в 2010 г., исправленный, дополненный и переизданный в 2011 году.
  • Методические указания: по выполнению лабораторных работ по теории ДВС.
  • Иллюстративный материал по теории ДВС, по системам питания ДсИЗ и дизелей.
  • Журнал для выполнения лабораторных работ по теории ДВС.
• Дидактические материалы, реализованные с использованием современных информационных технологий, объединены на единой платформе в Интегрированный обучающий комплекс (ИОК) «ДВС».

Основные компоненты ИОК «ДВС» по теории ДВС

Компьютерные лекции

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. В разделе "Классификация двигателей" приведена классификация тепловых двигателей (с внешним подводом теплоты, газотурбинного, роторно-поршневого, поршневых двигателя с искровым зажиганием и дизеля) и представлены принципы их работы. В разделе "Состав и структура поршневого ДВС" описаны состав, структура и функциональное назначение всех механизмов, систем и основных компонентов двигателя. В разделе "Рабочие процессы в ДВС" рассмотрены и представлены процессы и циклы 4-х и 2-хтактных поршневых двигателей. В разделе "Энергетический баланс и экономико-энергетические показатели ДВС" в наглядной форме последовательно выводятся отдельные составляющие баланса ДВС в виде структурных схем и "потоков" распределения энергии в ДВС. Вводятся основные показатели ДВС (индикаторные, механические и эффективные). В разделе "Литровая мощность и методы форсирования двигателей" представлены основные методы повышения литровой мощности (уменьшение тактности, повышение частоты вращения, среднего эффективного давления). Сформирована справочная структура в виде подменю для быстрого поиска информации о ВМТ, НМТ, S, D, V_h, ε, α, η_v, фазах газораспределения, индикаторных и эффективных показателях ДВС. Включены подразделы о фазах газораспределения и перекрытии клапанов. Подготовлен раздел "Понятие о характеристиках и эксплуатационных режимах работы двигателей". Даны понятия о режимах работы ДВС и о его характеристиках. Рассмотрено поле рабочих режимов работы ДсИЗ и дизеля. Определены скоростные и нагрузочные характеристики и наглядно представлена их взаимосвязь. Дано понятие об экспериментальной установке для испытания двигателей. Рассмотрена работа ДВС в составе транспортного средства при различных дорожных условиях. Описаны наиболее характерные режимы работы ДВС.

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

На основе графа возможных технических решений топливных систем дизелей можно синтезировать требуемую схему, просмотреть ее принцип функционирования, оценить достоинства и недостатки выбранного варианта топливной системы. Рассмотрены принципы работы актуальных аккумуляторных топливных систем (Common Rail). Представлены принципиальные схемы и работа автоматических регуляторов частоты вращения: предельных (двухрежимных) и всережимных.

Проводится "экспресс-эксперимент" по снятию характеристик топливоподачи. Представлены виды и методы корректирования скоростных характеристик топливоподачи.

В разделе "Топливные насосы высокого давления распределительного типа (плунжерные и роторные), насосы такого типа широко используются в дизелях автомобилей и тракторов, представлены анимация сложных процессов, происходящих в этих насосах при их функционирования с параллельным показом изменения соответствующих параметров. В разделе "Форсунки", который содержит сведения о возможных технических решениях форсунок, приводится значительный фактический материал, который сочетается с большим объемов графической информации об управлении (гидравлическом и электронном), вариантах запирания иглы, о креплении форсунки.

В компьютерных классах кафедры студенты могут самостоятельно работать с отдельными циклами компьютерных лекций Интегрированного обучающего комплекса «ДВС» (ИОК «ДВС»), разработанного на кафедре и который продолжает дополняться и совершенствоваться.

Глава "Системы питания ДсИЗ". Сформулированы назначение и требования к системам питания двигателей данного типа. Для бензиновых ДВС рассмотрены две альтернативные системы.

Проанализированы состав, структура, элементы и функционирование вариантов следующих систем впрыскивания: центрального, распределенного и непосредственного впрыскивания в цилиндр. Для распределенного впрыскивания детально рассмотрены подсистемы подачи топлива, воздуха и управления, а также их элементы.

Описаны карбюраторные системы питания, их элементы, виды карбюраторов от элементарного и идеального до мнгокамерного, коррекция состава смеси в зависимости от режима работы двигателя.

Выполнено представление системы подачи газа для систем питания сжиженным газом (пропан-бутаном) и сжатым газом (метаном). Проведен анализ возможных технических решений, их достоинств и недостатков.

Представлены двухтопливные системы питания (бензин-газ).

Глава "Акустические показатели двигателей". Описаны акустические понятия и величины, а также характеристики источника звука. Рассмотрены виды акустического излучения ДВС: аэродинамический шум (процессы впуска и выпуска, работа вентилятора системы охлаждения), структурного шума (колебаний ДВС на подвеске, отдельных элементов наружных поверхностей). Описан механизм образования структурного шума, а также факторы, определяющие характер структурного шума. Детализированы источники (газовые силы, инерционные силы и моменты, ударные процессы), а также конструкция двигателя и его элементов. Представлен акустический баланс источников и излучателей структурного шума, а также излучатели структурного шума. Описаны экспериментальные и расчетные методы исследования шума и вибрации. Систематизированы методы конструктивного управления частотными характеристиками деталей ДВС с целью снижения структурного шума. Рассмотрена связь нормативного уровня звука автомобиля и акустической мощности его двигателя. Определены основные направления работ по снижению уровней шума автотракторных двигателей на основе «пассивных» и «активных» способов снижения шума.

Глава "Токсичность ДВС". Описан состав и агрессивность токсичных компонентов отработавших газов ДВС. Рассмотрен механизм образования нормируемых (СО, СН, NO_x, сажа и частицы) и ненормируемых токсичных веществ, а также смога, озона, кислотных дождей и парникового эффекта.

Представлены токсичные выбросы ДсИЗ. Описаны особенности нормирования токсичности отработавших газов ДсИЗ. Рассмотрены контроль токсичности отработавших газов при эксплуатации автомобилей с ДсИЗ, а также на испытаниях при официальном утверждении автомобилей с ДсИЗ. Определены мероприятия, направленные на снижение токсичных выбросов ДсИЗ.

Рассмотрены особенности образования токсичных компонентов и дымности отработавших газов дизелей. Описана специфика нормирования токсичности отработавших газов дизелей. Представлены формы контроля дымности отработавших газов при эксплуатации дизелей испытания, а также контроля токсичности и дымности отработавших газов при стендовых испытаниях дизелей. Рассмотрены способы снижения токсичности и дымности отработавших газов дизелей.

Глава "Система управления двигателем". Выполнено описание принципов управления двигателем. Представлены состав и структура системы управления двигателем.

Описан двигатель, как объект управления. Рассмотрены особенности двигателя как объекта управления, а также задачи управления двигателем. Сформулированы принципы управления работой двигателя.

Представлена организация электронного управления двигателя. Описаны структура электронной системы автоматического управления, представлены функциональные алгоритмы ЭСУ, даны функции управления рабочими процессами двигателя (фазами газораспределения; процессами газообмена, включая наддув; давлением и температурой воздуха на входе в двигатель; смесеобразованием в цилиндре; скоростью сгорания; рециркуляцией ОГ; температурой стенок камеры сгорания; работой нейтрализатора; степенью сжатия и расширения; рабочим объемом цилиндров)

Рассмотрены состав и структура ЭСУ, ее датчиков и исполнительных механизмов.

Глава "Регулировочная характеристика ДсИЗ по составу смеси". Даны определения коэффициента избытка воздуха и регулировочной характеристики по составу смеси. Заданы условия определения данной характеристики. Приведена методика снятия характеристики для двигателя со впрыскиванием топлива и с карбюратором. Проанализированы особенности выделения теплоты, величин составляющих энергетического баланса и образования компонентов (включая токсичные) отработавших газов при различном составе смеси. Определена область регулирования двигателя на конкретном режиме. Представлены факторы, влияющие на величину коэффициента избытка воздуха.

Глава " Регулировочная характеристика ДсИЗ по углу опережения зажигания". Выполнен анализ влияния момента подвода теплоты в цикле Отто на его показатели. Описаны проблемы сгорания и тепловыделения в ДсИЗ. Даны определения угла опережения зажигания и регулировочной характеристики по углу опережения зажигания. Рассмотрены периоды (фазы) сгорания в ДсИЗ. Проанализированы особенности раннего и позднего зажигания и выполнено сравнение составляющих внутреннего баланса ДВС при этом. Описано влияние изменения угла опережения зажигания на токсичность двигателя. Представлены факторы, влияющие на УОЗ (внешние атмосферные условия, режим работы и тепловое состояние двигателя, выбранные регулировки систем подачи топлива, рециркуляции отработавших газов, фазы газораспределения; состав горючей смеси). Описана специфика регулирования УОЗ в современных двигателях. Представлена методика определения регулировочных характеристик по углу опережения зажигания на тормозном стенде. Приводятся вопросы для самоконтроля.

Лабораторный практикум при испытании ДВС комплексно формируется на натурных экспериментах в 2-х учебных боксах со стендами для испытания современных ДсИЗ и дизелей и на компьютерных имитационных тренажерах (ИОК «ДВС»), позволяющих выполнять индивидуально большой спектр экспериментах, включая экстремальные.

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 двигателей с искровым зажиганием: по составу смеси и по углу опережения зажигания.
• Работы по определению характеристик двигателей с искровым зажиганием: скоростных и нагрузочных характеристик.
• Работы по определению характеристик дизелей: скоростных и нагрузочных характеристик.

Обучающе-контролирующая система ИОК «ДВС» обеспечивает контроль достигнутого уровня обучения. Применение системы не исключает контроля преподавателя, а дополняет его.

Контроль качества учебного процесса выполняется в компьютерных классах с использованием банков тестовых вопросов по всем характеристикам ДсИЗ и дизеля.

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.