Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Silniki spalinowe
Course of study:
2019/2020
Code:
RMBM-2-321-SM-s
Faculty of:
Mechanical Engineering and Robotics
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
Inżynieria Zrównoważonych Systemów Energetycznych
Field of study:
Mechanical Engineering
Semester:
3
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr inż. Pytko Paweł (pawel.pytko@wp.pl)
Module summary

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.

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence: is able to
M_K001 Student wie jak konstruktywnie należy współpracować w zespole rozwiązującym problemy dotyczące pomiarów silnikowych (sporządzać charakterystyki) MBM2A_K07, MBM2A_K06 Execution of laboratory classes
M_K002 Student angażuje się w dyskusję w grupie, jak również z prowadzącym i potrafi dobrze sformułować swoje argumenty MBM2A_K07, MBM2A_K08, MBM2A_K06 Involvement in teamwork
Skills: he can
M_U001 Student potrafi rozwiązywać podstawowe zadania dotyczące: • oceny cyklu pracy silnika spalinowego o ZI i ZS (w tym czterosuwowego i dwusuwowego) • budowy silników tłokowych spalinowych • wpływu czynników konstrukcyjnych i eksploatacyjnych na pracę silnika o ZS i ZI • bezpiecznej pracy silników o ZS i ZI zasilanych paliwem konwencjonalnym (ropopochodnym) i alternatywnym podczas badań hamownianych MBM2A_U27, MBM2A_U21, MBM2A_U22 Execution of a project
M_U002 Student potrafi posługiwać się sprzętem laboratoryjnym będącym na wyposażeniu hamowni silnikowej i wykorzystać do pomiaru parametrów roboczych silnika MBM2A_U26 Execution of laboratory classes
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Student dysponuje wiedzą w zakresie ogólnej budowy silników spalinowych tłokowych, ich podziału wg: rodzaju zapłonu, sposobu tworzenia mieszanki, rodzaju paliwa, sposobu pracy, układu cylindrów i tłoków, a w szczególności zna: • cykle pracy silnika spalinowego o zapłonie samoczynnym i z zapłonem iskrowym • budowę tłokowych silników spalinowych (układy korbowe, rozrządu, kadłuby, głowice, układy chłodzenia, układy smarowania, układy oczyszczania spalin i tłumienia hałasu wylotu spalin) • wpływ czynników konstrukcyjnych i eksploatacyjnych na pracę silnika o ZS i ZI • doładowanie silników o ZS i ZI • wskaźniki pracy silników samochodowych • charakterystyki eksploatacyjne • właściwości dynamiczne silników • tendencje w zakresie rozwoju konstrukcji silników spalinowych • zasilania silników samochodowych paliwami alternatywnymi MBM2A_W17 Project
M_W002 Student zdobył wiedzę dotyczącą: • oceny cykli pracy silnika spalinowego o zapłonie samoczynnym i iskrowym (w tym czterosuwowych i dwusuwowych) • budowy tłokowych silników spalinowych • wpływu czynników konstrukcyjnych i eksploatacyjnych na pracę silnika o ZS i ZI w tym efektów doładowania MBM2A_W17 Project
Number of hours for each form of classes:
Sum (hours)
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
28 14 14 0 0 0 0 0 0 0 0 0
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Social competence
M_K001 Student wie jak konstruktywnie należy współpracować w zespole rozwiązującym problemy dotyczące pomiarów silnikowych (sporządzać charakterystyki) - + - - - - - - - - -
M_K002 Student angażuje się w dyskusję w grupie, jak również z prowadzącym i potrafi dobrze sformułować swoje argumenty - + - - - - - - - - -
Skills
M_U001 Student potrafi rozwiązywać podstawowe zadania dotyczące: • oceny cyklu pracy silnika spalinowego o ZI i ZS (w tym czterosuwowego i dwusuwowego) • budowy silników tłokowych spalinowych • wpływu czynników konstrukcyjnych i eksploatacyjnych na pracę silnika o ZS i ZI • bezpiecznej pracy silników o ZS i ZI zasilanych paliwem konwencjonalnym (ropopochodnym) i alternatywnym podczas badań hamownianych - + - - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi posługiwać się sprzętem laboratoryjnym będącym na wyposażeniu hamowni silnikowej i wykorzystać do pomiaru parametrów roboczych silnika - + - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student dysponuje wiedzą w zakresie ogólnej budowy silników spalinowych tłokowych, ich podziału wg: rodzaju zapłonu, sposobu tworzenia mieszanki, rodzaju paliwa, sposobu pracy, układu cylindrów i tłoków, a w szczególności zna: • cykle pracy silnika spalinowego o zapłonie samoczynnym i z zapłonem iskrowym • budowę tłokowych silników spalinowych (układy korbowe, rozrządu, kadłuby, głowice, układy chłodzenia, układy smarowania, układy oczyszczania spalin i tłumienia hałasu wylotu spalin) • wpływ czynników konstrukcyjnych i eksploatacyjnych na pracę silnika o ZS i ZI • doładowanie silników o ZS i ZI • wskaźniki pracy silników samochodowych • charakterystyki eksploatacyjne • właściwości dynamiczne silników • tendencje w zakresie rozwoju konstrukcji silników spalinowych • zasilania silników samochodowych paliwami alternatywnymi + + - - - - - - - - -
M_W002 Student zdobył wiedzę dotyczącą: • oceny cykli pracy silnika spalinowego o zapłonie samoczynnym i iskrowym (w tym czterosuwowych i dwusuwowych) • budowy tłokowych silników spalinowych • wpływu czynników konstrukcyjnych i eksploatacyjnych na pracę silnika o ZS i ZI w tym efektów doładowania + + - - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 58 h
Module ECTS credits 2 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 28 h
Preparation for classes 14 h
Realization of independently performed tasks 12 h
Examination or Final test 2 h
Contact hours 2 h
Module content
Lectures (14h):
  1. 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.

  2. 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 paliwowo- powietrznej.

  3. Obiegi cieplne silników spalinowych. Założenia obiegów teoretycznych. Obiegi teoretyczne: Carnota, Otto, Diesla, Seiligera. Obiegi teoretyczne, porównawcze i rzeczywiste. Porównanie sprawności teoretycznych. Bilans cieplny silnika.

  4. 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 .

  5. 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.

  6. Mechanika układu korbowego. Kinematyka układu korbowo-tłokowego silnika. Siły gazowe i bezwładności. Rozkład sił w układzie korbowo-tłokowym. Wyrównoważanie silników.

  7. 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.

  8. 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.

  9. 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.

  10. Układy chłodzenia. Klasyfikacja układów chłodzenia. Chłodzenie pośrednie i bezpośrednie. Niedogrzanie i przegrzanie silnika. Współczesne układy chłodzenia.

  11. Układy smarowania. Tarcie w silniku. Straty mechaniczne. Podział systemów olejenia. Współczesne układy smarowania.

  12. Układy zapłonowe, dolotowe i wylotowe. Klasyfikacja układów. Główne elementy struktury. Współczesne rozwiązania układów zapłonowych, dolotowych i wylotowych.

  13. Doładowanie silników. Podział systemów i parametry doładowania. Doładowanie mechaniczne, turbodoładowanie, doładowanie dwustopniowe, system Comprex, system stałego ciśnienia, system pulsacyjny, doładowanie kombinowane. Chłodzenie powietrza doładowującego.

  14. 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.

Auditorium classes (14h):
  1. Zajęcia wprowadzające. Omówienie przebiegu ćwiczeń audytoryjnych. Pojęcia podstawowe.

  2. Bilans cieplny silnika.

  3. Analiza charakterystyk silnika oraz ich wpływu na warunki eksploatacyjne silnika.

  4. Obliczanie parametrów czynnika roboczego w układzie dolotowym. Ciśnienie i temperatura w układzie dolotowym, podgrzanie czynnika roboczego. Współczynnik napełnienia cylindra.

  5. Obliczanie zapotrzebowania powietrza do spalania i składu spalin. Zapotrzebowanie masowe i objętościowe powietrza do spalania. Skład spalin.

  6. Obiegi teoretyczne i porównawcze silników spalinowych.
    Obieg Otto, Diesla i Sabathe.

  7. 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.

  8. Wskaźniki porównawcze silnika. Obliczanie sprawności teoretycznej, cieplnej i indykowanej silnika na podstawie obiegu porównawczego. Jednostkowe zużycie paliwa, moc i moment jednostkowy.

  9. 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.

  10. Obliczenia układu rozrządu silnika czterosuwowego. Obliczenia geometryczne kanałów dolotowych i wylotowych. Obliczenia geometryczne przepływu przez zawory. Równanie ciągłości strugi. Obliczenia geometryczne krzywek wału rozrządu.

  11. Obliczanie wymiarów głównych silników – część I.

  12. Obliczanie wymiarów głównych silników – część II.

  13. Kolokwium zaliczeniowe.

  14. Podsumowanie zajęć. Wystawienie ocen końcowych.

Additional information
Teaching methods and techniques:
  • Lectures: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Auditorium classes: Podczas zajęć audytoryjnych studenci na tablicy rozwiązują zadane wcześniej problemy. Prowadzący na bieżąco dokonuje stosowanych wyjaśnień i moderuje dyskusję z grupą nad danym problemem.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Ocena zaliczenia OZ = ocena z kolokwium końcowego

Participation rules in classes:
  • Lectures:
    – Attendance is mandatory: No
    – Participation rules in classes: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Auditorium classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci przystępując do ćwiczeń są zobowiązani do przygotowania się w zakresie wskazanym każdorazowo przez prowadzącego (np. w formie zestawów zadań). Ocena pracy studenta może bazować na wypowiedziach ustnych lub pisemnych w formie kolokwium, co zgodnie z regulaminem studiów AGH przekłada się na ocenę końcową z tej formy zajęć.
Method of calculating the final grade:

Ocena końcowa OK=OZ

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Indywidualne zadania z zakresu materiału omawianego podczas nieobecności studenta.

Prerequisites and additional requirements:

Podstawowy kurs termodynamiki oraz wymiany ciepła.

Recommended literature and teaching resources:

Wajand Jan A., Wajand Jan T.: Tłokowe silniki spalinowe, średnio- i szybkoobrotowe. WNT,
Warszawa 2005
Luft S.: Podstawy budowy silników. WKiŁ, Warszawa 2003
Rychter T., Teodorczyk A.: Teoria silników tłokowych. WKiŁ, Warszawa 2006
Kneba Z., Makowski S.: Zasilanie i sterowanie silników. WKiŁ, Warszawa 2004
Kozaczewski W.: Konstrukcja grupy tłokowo-cylindrowej silników spalinowych. WKiŁ Warszawa
2004
Rokosch U.: Układy oczyszczania spalin i pokładowe systemy diagnostyczne samochodów.
WKiŁ, Warszawa 2007
Jędrzejowski J.: Mechanika układów korbowych silników samochodowych. WKiŁ, Warszawa
1986
Mysłowski J.: Doładowanie silników. WKiŁ, Warszawa 2002
Majerczyk A., Taubert S.: Układy zasilania gazem propan-butan. WKiŁ, Warszawa 2003

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

http://patenty.bg.agh.edu.pl/pelneteksty/PL211513B1.pdf

Additional information:

None