- Nazwa przedmiotu:
- Silniki trakcyjne i ich źródła energii
- Koordynator przedmiotu:
- dr hab. inż. Andrzej Wolff, ad., Wydział Transportu Politechniki Warszawskiej, Zakład Budowy i Eksploatacji Środków Transportu
- Status przedmiotu:
- Obowiązkowy
- Poziom kształcenia:
- Studia I stopnia
- Program:
- Transport
- Grupa przedmiotów:
- Specjalnościowe
- Kod przedmiotu:
-
- Semestr nominalny:
- 5 / rok ak. 2022/2023
- Liczba punktów ECTS:
- 4
- Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- 104 godz., w tym: praca na wykładach 45 godz., praca na ćwiczeniach 15 godz., studiowanie literatury przedmiotu 15 godz., wykonanie prac zespołowych w zakresie ćwiczeń 15 godz., przygotowanie się do egzaminu 10 godz., konsultacje 2 godz. (w tym konsultacje w zakresie ćwiczeń 1 godz.), udział w egzaminie 2 godz.
- Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- 2,5 pkt. ECTS (64 godz., w tym:praca na wykładach 45 godz., praca na ćwiczeniach audytoryjnych 15 godz., konsultacje 2 godz., udział w egzaminie 2 godz.)
- Język prowadzenia zajęć:
- polski
- Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- 0,5 pkt ECTS (16 godz. w tym: konsultacje w zakresie ćwiczeń 1 godz., wykonanie prac zespołowych w zakresie ćwiczeń 15 godz.)
- Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
-
- Wykład45h
- Ćwiczenia15h
- Laboratorium0h
- Projekt0h
- Lekcje komputerowe0h
- Wymagania wstępne:
- Brak.
- Limit liczby studentów:
- Wykład: 100 osób, ćwiczenia audytoryjne: 30 osób.
- Cel przedmiotu:
- Wykład:
Zapoznanie się z budową i funkcjonowaniem głównych rodzajów współczesnych silników trakcyjnych.
Ćwiczenia audytoryjne:
Zdobycie umiejętności samodzielnego przeprowadzania symulacji komputerowych wybranych procesów pracy silników trakcyjnych oraz obliczeń wybranych części silnika.
- Treści kształcenia:
- Wykład:
Termodynamika silnika wewnętrznego spalania: Równanie stanu gazu. I zasada termodynamiki. Pojęcie entropii gazu. Przemiany gazowe: izochoryczna, izobaryczna, izotermiczna, izentropowa. Politropa uogólniona. II zasada termodynamiki. Obiegi gazowe silników: Carnot’a, Otto, Diesel’a i Sabathe’go. Procesy wymiany ciepła: przewodzenie, konwekcja i promieniowanie. Sprężarki tłokowe i wirnikowe. Obiegi rzeczywiste oraz procesy pracy tłokowych silników spalinowych z zapłonem iskrowym (ZI) oraz samoczynnym (ZS). Wskaźniki pracy silnika. Charakterystyki silników: prędkościowa, obciążeniowa, ogólna oraz regulacyjne.
Budowa i funkcjonowanie silnika wewnętrznego spalania: Wytwarzanie mieszanki w silnikach ZI. Proces wtrysku paliwa w silnikach ZS. Zastosowanie doładowania w silnikach ZI oraz ZS. Skład spalin i ich toksyczność. Sposoby zmniejszania zawartości substancji toksycznych w spalinach silników ZI (katalityczne dopalanie spalin, układ recyrkulacji spalin). Zadymienie i toksyczność spalin silników ZS. Mechanika układu tłokowo-korbowego i rozrządu. Systemy smarowania oraz chłodzenia silników.
Budowa i funkcjonowanie napędu elektrycznego z baterią akumulatorów: Zadania i podział akumulatorów. Silniki pojazdów elektrycznych. Układy sterowania. Przykładowe rozwiązania pojazdów elektrycznych.
Budowa i funkcjonowanie napędu elektrycznego z ogniwami paliwowymi (wodorowymi): Zasada działania ogniw paliwowych. Rodzaje ogniw paliwowych. Zastosowanie ogniw paliwowych. Przykład seryjnie produkowanego pojazdu (Toyota Mirai).
Budowa i funkcjonowanie hybrydowego napędu spalinowo-elektrycznego: Akumulatory mechaniczne, hydroakumulatory i akumulatory elektrochemiczne. Rodzaje hybrydowych układów napędowych. Schematy przepływu energii w wybranych fazach pracy napędu. Przykłady konstrukcji napędów hybrydowych.
Ćwiczenia audytoryjne:
Obliczenia silników trakcyjnych (z wykorzystaniem gotowych programów komputerowych dostarczonych przez prowadzącego albo arkuszy kalkulacyjnych tworzonych przez studentów) dot. następujących zagadnień: obiegu pracy silnika, obciążeń mechanicznych układu tłokowo-korbowego silnika, wyrównoważenia pracy silnika, doboru parametrów napędu elektrycznego dla wybranego pojazdu.
- Metody oceny:
- Wykład:
I część egzaminu ma formę pisemną stanowiącą albo test składający się, z co najmniej kilkunastu pytań zamkniętych, albo sprawdzian obejmujący kilka pytań otwartych (zwykle 3 do 4) weryfikujący osiągnięte przez studenta efekty uczenia się. Wymagane jest udzielenie poprawnych odpowiedzi na poziomie co najmniej 51%. Egzamin pisemny trwa ok. 60 minut. Warunkiem przystąpienia do części ustnej egzaminu jest uzyskanie pozytywnej oceny z części pisemnej. Część ustna egzaminu obejmuje wyjaśnienia studenta dot. odpowiedzi w części pisemnej plus co najmniej 2 pytania otwarte. Wymagane są poprawne odpowiedzi na poziomie co najmniej 51%. Brak uzyskania pozytywnej oceny z części pisemnej, albo ustnej egzaminu oznacza jego niezaliczenie. Ocena końcowa egzaminu jest średnią z pozytywnych ocen uzyskanych z części pisemnej i ustnej.
Ćwiczenia audytoryjne:
Zaliczenie (zwykle 2-3) zespołowych prac domowych. W przypadku wykrycia błędnych rozwiązań, prace zespołowe są poprawiane. Uzupełnieniem każdej pracy pisemnej są odpowiedzi ustne studentów, świadczące o wkładzie każdego członka zespołu w wykonanie pracy domowej. Warunkiem zaliczenia ćwiczeń audytoryjnych jest uzyskanie pozytywnych ocen z przedłożonych prac domowych i odpowiedzi ustnych.
Ocena zintegrowana:
Oceną zintegrowaną jest wartość średnia z dwóch ocen: oceny z egzaminu i oceny z ćwiczeń audytoryjnych.
- Egzamin:
- tak
- Literatura:
- Literatura podstawowa:
1) Informator techniczny Bosch: Napędy hybrydowe, ogniwa paliwowe i paliwa alternatywne, WKŁ 2010;
2) Kneba Z., Makowski S.: Zasilanie i sterowanie silników, WKŁ, Warszawa 2004;
3) Merkisz J., Pielecha I.: Alternatywne napędy pojazdów, Wydawnictwa Politechniki Poznańskiej, Poznań 2006;
4) Mysłowski J.: Doładowanie silników. WKŁ, Warszawa 2002;
5) Rokosch U.: Układy oczyszczania spalin i pokładowe systemy diagnostyczne samochodów. WKŁ, Warszawa 2007;
6) Rychter T., Teodorczyk A.: Teoria silników tłokowych, seria podręczników, WKŁ, Warszawa 2006;
7) Schmidt Torsten: Pojazdy hybrydowe i elektryczne w praktyce warsztatowej. Budowa, działanie, podstawy obsługi, WKŁ 2019.
8) Wajand J.A., Wajand J.T.: Tłokowe silniki spalinowe średnio- i szybkoobrotowe, WNT, Warszawa 2000;
9) Wiśniewski S.: Termodynamika techniczna, WNT, Warszawa 2012;
Literatura uzupełniająca:
1) Górzyński J.: Termodynamika. Wykłady i zadania z rozwiązaniami, Oficyna Wydawnicza P.W., Warszawa 2014;
2) Informator Techniczny Bosch: Układy wtryskowe paliwa. Wydanie 2000/2001;
3) Luft S.: Podstawy budowy silników. WKŁ, Warszawa 2006;
4) Merkisz J., Pielecha J., Radzimiński S.: Emisja zanieczyszczeń motoryzacyjnych w świetle nowych przepisów Unii Europejskiej. WKŁ, Warszawa 2012;
5) Wrzesiński Z.: Termodynamika. Zbiór zagadnień i zadań z rozwiązaniami, Oficyna Wydawnicza P.W., Warszawa 2014;
6) Zając P.: Silniki pojazdów samochodowych, tom 1: Podstawy budowy oraz główne zespoły i układy mechaniczne, WKiŁ, Warszawa 2012;
7) Zając P.: Silniki pojazdów samochodowych, tom 2: Układy zasilania, chłodzenia, smarowania, dolotowe i wylotowe, WKiŁ, Warszawa 2010.
- Witryna www przedmiotu:
- www.wt.pw.edu.pl
- Uwagi:
- O ile nie powoduje to zmian w zakresie powiązań danego przedmiotu z efektami uczenia się w treściach kształcenia mogą być wprowadzane na bieżąco zmiany związane z uwzględnieniem najnowszych osiągnięć naukowych.
Efekty uczenia się
Profil ogólnoakademicki - wiedza
- Charakterystyka W01
- Ma uporządkowaną podbudowaną teoretycznie wiedzę o procesach zachodzących w silnikach trakcyjnych (napęd spalinowy, elektryczny, hybrydowy). Zna charakterystyki silników trakcyjnych i zależności między wskaźnikami pracy silnika. Ma wiedzę o budowie i funkcjonowaniu układów silnika. Zna przyczyny zanieczyszczenia środowiska przez pojazdy samochodowe i możliwości jego ograniczenia.
Weryfikacja: Egzamin pisemny i ustny. Wymagane jest udzielenie odpowiedzi na poziomie ocenionym na co najmniej 51% na pytania otwarte w zakresie tego efektu.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
Tr1A_W09, Tr1A_W10
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P6U_W, I.P6S_WG.o, I.P6S_WK
- Charakterystyka W02
- Zna trendy rozwojowe budowy układów silnika.
Weryfikacja: Egzamin pisemny i ustny. Wymagane jest udzielenie odpowiedzi na poziomie ocenionym na co najmniej 51% na pytania otwarte w zakresie tego efektu.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
Tr1A_W08, Tr1A_W09
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P6U_W, I.P6S_WG.o
- Charakterystyka W03
- Zna podstawowe metody obliczeniowe rozwiązywania zagadnień dotyczących procesów pracy silnika.
Weryfikacja: Ćwiczenia audytoryjne – zaliczenie zespołowych prac domowych. Uzupełnieniem każdej pracy pisemnej są odpowiedzi ustne studentów, świadczące o wkładzie każdego członka zespołu w wykonanie pracy domowej. Warunkiem zaliczenia ćwiczeń audytoryjnych jest uzyskanie pozytywnych ocen z przedłożonych prac domowych i odpowiedzi ustnych.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
Tr1A_W10, Tr1A_W12
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P6U_W, I.P6S_WG.o, I.P6S_WK
Profil ogólnoakademicki - umiejętności
- Charakterystyka U01
- Potrafi pozyskać informacje z literatury dotyczące silników trakcyjnych (napęd spalinowy, elektryczny, hybrydowy).
Weryfikacja: Egzamin pisemny i ustny. Wymagane jest udzielenie odpowiedzi na poziomie ocenionym na co najmniej 51% na pytania otwarte w zakresie tego efektu.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
Tr1A_U01
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P6U_U, I.P6S_UW.o
- Charakterystyka U02
- Posiada umiejętność przedstawiania schematycznego układów silnika i prezentowania charakterystyk silnika.
Weryfikacja: Egzamin pisemny i ustny. Wymagane jest udzielenie odpowiedzi na poziomie ocenionym na co najmniej 51% na pytania otwarte w zakresie tego efektu.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
Tr1A_U03, Tr1A_U08
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P6U_U, I.P6S_UK, I.P6S_UW.o
- Charakterystyka U03
- Potrafi stosować odpowiednie metody analityczne i symulacyjne do analizowania procesów fizycznych zachodzących w silnikach trakcyjnych. Umie interpretować wyniki obliczeń i wyciągać wnioski.
Weryfikacja: Ćwiczenia audytoryjne – zaliczenie zespołowych prac domowych. Uzupełnieniem każdej pracy pisemnej są odpowiedzi ustne studentów, świadczące o wkładzie każdego członka zespołu w wykonanie pracy domowej. Warunkiem zaliczenia ćwiczeń audytoryjnych jest uzyskanie pozytywnych ocen z przedłożonych prac domowych i odpowiedzi ustnych.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
Tr1A_U08, Tr1A_U11, Tr1A_U22
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P6S_UW.o, P6U_U, III.P6S_UW.o