ИОК ДВС версии 2.0

AVL

 

 

Методическая комиссия «Конструирование и расчет ДВС»

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

Дисциплина включена в рабочие планы подготовки специалистов механических направлений университета.

Методической комиссией обеспечивается формирование у обучаемых основ конструирования и расчета ДВС.

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.

Учебно-методический комплекс
«Конструирование и расчет ДВС»

Учебно-методический комплекс содержит:

  • Рабочие программы для всех механических специальностей университета.
  • Типографские издания:
    • Учебники. «ДВС»: второй том «Динамика и конструирование", который впервые издан в 1995 году издательством "Высшая школа", переработан и переиздан в 2005, 2007 и 2010 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.
    • Учебное пособие «Автомобильные двигатели. Курсовое проектирование», которое впервые вышло в свет в 2011 г. в издательстве «Академия», а в 2012 году исправлено и переиздано.
    • Методические указания: по выполнению лабораторных работ по конструкции ДВС.
    • Иллюстративный материал по конструкции ДВС.
    • Журнал для выполнения лабораторных работ по конструкции ДВС.
  • Учебная лаборатория ДВС в боксе ЛД-1, в которой проводятся испытания механизма газораспределения и системы охлаждения.
  • Специализированный класс конструкции ДВС в аудитории 283 с образцами двигателей, их агрегатов и деталей используется для изучения дисциплины «Устройство ДВС», раздела конструирование ДВС, а также при выполнении курсового проектирования ДВС. В нем установлены разрезы современных ДВС — Ауди (W12), Мерседес, БМВ, а также размещена коллекция поршней и большой спектр различных деталей ДВС.
  • Учебная лаборатория по разборке и сборке ДВС в боксе ЛД-13 содержит современный двигатель БМВ для изучения дисциплины «Устройство ДВС», а также для семинара школьников «Современные автомобильные двигатели внутреннего сгорания».
  • Дидактические материалы, реализованные с использованием современных информационных технологий, объединены на единой платформе в Интегрированный обучающий комплекс (ИОК) «ДВС».

Основные компоненты ИОК «ДВС» по конструированию ДВС

Лекции базируются на последних достижениях отечественного и мирового двигателестроения, включают в себя разделы, касающиеся кинематики, динамики, основ конструирования и расчет элементов ДВС и их систем. Материалы лекций содержат сведения о современных технологиях производства ДВС, об особенностях их эксплуатации и ремонта.

Компьютерные лекции ИОК «ДВС», используемые при чтении лекционного курса и при самостоятельной работе, содержит следующие циклы.

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. Определены суммарные силы и моменты, действующие в КШМ и их зависимость от угла поворота кривошипа. Проанализировано влияние конструктивных и режимных факторов на параметры динамики 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 "Механизм газораспределения". Сформулированы назначение, требования, предъявляемые к процессам газообмена. Выполнено сравнение золотниковых и клапанных МГР, нижнеклапанных и верхнеклапанных механизмов. Рассмотрены принципиально возможные технические решения МГР. Проанализированы достоинства и недостатки различных видов расположения и количества распределительных валов. Описаны все варианты привода данных валов шестернями, цепью и зубчатым ремнем, а также конструкция распределительного вала. Выполнено сравнение двух и многоклапанных механизмов, а также различного расположения клапанов. Описаны условия работы клапанного узла, требования к нему, его характерные дефекты, а также его элементы (клапаны, седла, направляющие втулки, клапанные пружины),

Глава "Механизм газораспределения. Управление процессами газообмена". Рассмотрены проблемы использования МГР для формирования внешней скоростной характеристики, осуществления оперативного управления работой двигателя при оптимизации наполнения цилиндров и регулирования мощности ДВС на нагрузочных режимах. Проанализированы мероприятия по совершенствованию МГР путем увеличения проходных каналов при росте числа клапанов, управления фазами газораспределения и высотой подъема клапанов, замены привода клапанов с механического на гидравлический или электромагнитный. Описаны особенности механизмов ступенчатого и бесступенчатого регулирования фаз газораспределения. Проанализирован широкий спектр вариантов конструктивных решений, реализуемых в современных и перспективных ДВС.

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". 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.

Преподавателями методической комиссии написан второй том учебника "ДВС" "Динамика и конструирование", который впервые издан в 1995 году издательством "Высшая школа", переработан и переиздан в 2005, 2007 и 2010 гг. В 2010 и 2011 годах вышел в издательстве «Академия» учебник «Автомобильные двигатели». Данные учебники используются в учебном процессе не только в МАДИ, но и других вузов России и ближнего зарубежья.

Лабораторный практикум включает ряд расчетно-экспериментальных исследований по оценке надежности элементов двигателя и его систем в различных эксплуатационных условиях.

Цикл лабораторных работ по конструкции ДВС содержит следующие лабораторные работы.

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.

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.

Работа "Анализ динамики МГР с кулачками различного профиля" позволяет 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.

Методика лабораторного практика и спектры решаемых задач изложена в третьем томе учебника "ДВС" "Компьютерный практикум. Моделирование процессов в ДВС", который впервые издан кафедрой в 1995 году издательством "Высшая школа", переработан и переиздан в 2005 и 2007 гг.

Курсовой проект обеспечивает практическое закрепление знаний по конструированию и расчету ДВС, полученных при изучении дисциплины, путем проектирования двигателя.

Руководство студентом при курсовом проектировании ДВС осуществляет специально назначенным консультантом - преподавателем кафедры. Завершается проектирование ДВС защитой разработанного проекта перед комиссией.

Курсовой проект может выполняться с использованием системы автоматизированного проектирования (САПР) ДВС, включенной в ИОК «ДВС». САПР ДВС состоит из двух подсистем: геометрического и расчетного проектирования ДВС.

Система автоматизированного проектирования ДВС

Подсистема «Геометрическое проектирование ДВС» обеспечивает этап внешнего проектирование двигателя - 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. В настоящее время завершается разработка САПР «ДВС», в которой используют 3-D модели деталей двигателя с их последующей сборкой в узлы и механизмы. Полученная информация по базовым параметрам элементов ДВС может быть использована в САПР более высокого уровня для внутреннего проектирования двигателя – его более детальной проработки.

Подсистема 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.

Подсистема «Расчетное проектирование ДВС» обеспечивает расчет рабочих процессов, динамики, прочности деталей, производительности и эффективности процесса компонентов двигателя.

Методика выполнения курсового проектирования ДВС изложена в третьем томе кафедрального учебника "ДВС" "Компьютерный практикум. Моделирование процессов в ДВС" (издательство «Высшая школа»), и в учебном пособии «Автомобильные двигатели. Курсовое проектирование» (издательство «Академия»).

Контроль качества учебного процесса производится в процессе текущей и итоговой проверки работы студента.

Автоматизированная защита выполненных лабораторных работ осуществляется с использованием АОС ИОК «ДВС» после анализа полученных результатов численного эксперимента, оформления лабораторного журнала и после проверки его преподавателем.

Состав контролируемых тем по лабораторным работам: Оценка надежности элементов газового стыка двигателя, Исследование системы жидкостного охлаждения двигателя, Анализ динамики МГР с кулачками различного профиля.

Итоговый контроль выполняется в компьютерных классах с использованием банков тестовых вопросов ИОК «ДВС» Для этого разработан банк специальных вопросов по всему объему раздела. Контрольные вопросы разбиты на 10 тем, каждая из которых содержит более 50 вопросов. Студенту, сдающему зачет предлагается случайной выборкой по 1 вопросу из каждой темы.