Μηχανές Εσωτερικής Καύσης (Σχολή Μηχανολ. Μηχ. Ε.Μ.Π., 2.2.06.6)
(Αρχές λειτουργίας - θερμοδυναμική εμβολοφόρων Μ.Ε.Κ.) - 6ο εξάμηνο (υποχρεωτικό μάθημα)
1 - Γενικά Στοιχεία
Το μάθημα “Μηχανές Εσωτερικής Καύσης” (πρώην “Μ.Ε.Κ.-Ι και Εργαστήριο”), διδάσκεται στο 6ο εξάμηνο των Σχολών Μηχανολόγων Μηχανικών και Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών Ε.Μ.Π. ως υποχρεωτικό μάθημα κορμού και επικεντρώνεται στις βασικές αρχές λειτουργίας εμβολοφόρων κινητήρων όλων των τύπων(οχημάτων, φορτηγών, ναυτικών κλπ).
Περιλαμβάνεται περιγραφική εργαστηριακή άσκηση σε εμβολοφόρο κινητήρα.
Ουσιαστικό προαπαιτούμενο αποτελεί το μάθημα της Θερμοδυναμικής.
Σκοπός του μαθήματος:
Πρώτη επαφή αλλά και εξοικείωση των φοιτητών με τις γενικές αρχές λειτουργίας, ιδιαιτερότητες, πλεονεκτήματα, εφαρμογές και βασικές σχέσεις υπολογισμού εμβολοφόρων κινητήρων.
ΑΠΟ ΤΟ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟ ΕΤΟΣ 2020-2021, ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΚΑΥΣΗΣ (ΠΡΩΗΝ ΜΕΚ-Ι) ΠΕΡΙΛΑΜΒΑΝΕΙ ΜΟΝΟ ΤΗΝ ΕΝΟΤΗΤΑ ΤΩΝ ΕΜΒΟΛΟΦΟΡΩΝ ΜΕΚ - Η ΕΝΟΤΗΤΑ ΤΩΝ ΑΕΡΙΟΣΤΡΟΒΙΛΩΝ ΕΧΕΙ ΠΛΕΟΝ ΚΑΤΑΡΓΗΘΕΙ.
Θέματα που καλύπτονται:
- γενικά περί θερμικών μηχανών,
- κινηματικός μηχανισμός εμβολοφόρου κινητήρα,
- 2-Χ και 4-Χ λειτουργία,
- ροή δυνάμεων εντός του κινηματικού μηχανισμού,
- κινητήρας Otto: περιγραφή λειτουργίας-καύσης, αριθμός οκτανίου, κρουστική καύση, θάλαμοι καύσης, ρύθμιση ισχύος, προετοιμασία καυσίμου μίγματος (εξαεριωτές, ηλεκτρονικά συστήματα έγχυσης),
- κινητήρας Diesel: περιγραφή λειτουργίας-καύσης, αριθμός κετανίου, καθυστέρηση ανάφλεξης, θάλαμοι καύσης, ρύθμιση ισχύος, μηχανικά και ηλεκτρονικά συστήματα έγχυσης καυσίμου, κινητήρας Diesel έμμεσης έγχυσης,
- κινητήρας Otto άμεσης έγχυσης,
- καύσιμα ΜΕΚ - βιοκαύσιμα,
- περιστροφικός κινητήρας (Wankel),
- υποσυστήματα (κίνηση βαλβίδων, ψύξη, λίπανση, εκκίνηση),
- διατάξεις κυλίνδρων (εν σειρά, 'V', αστεροειδής κλπ),
- υπερπλήρωση,
- συνδυασμένες εγκαταστάσεις (με Α/Σ) - εφαρμογές,
- αρχές θεωρίας καύσης (στοιχειομετρία, λόγος ισοδυναμίας αέρα-καυσίμου κλπ),
- θερμοδυναμικός κύκλος Otto / Diesel / μικτός,
- πραγματικός μηχανικός κύκλος λειτουργίας εμβολοφόρων Μ.Ε.Κ. (επίδραση βαθμού συμπίεσης, εναλλαγή αερίων, βαθμός πλήρωσης, βαθμός παγίδευσης, έργο, ισχύς, τριβές, στρεπτική ροπή, βαθμός απόδοσης, ειδική κατανάλωση καυσίμου, μέση πραγματική πίεση, μηχανικός βαθμός απόδοσης, ενεργειακός ισολογισμός) και καμπύλες λειτουργίας,
- υβριδικά οχήματα,
- βασικές αρχές ρύπανσης και σύστηματα αντιρύπανσης.
2 - Ώρες-Αίθουσες Παραδόσεων
Το μάθημα διδάσκεται κατά το εαρινό εξάμηνο, δύο φορές την εβδομάδα, σε 3ωρες διαλέξεις (συνδιδασκαλία με τον Καθηγητή Δ.Θ. Χουντάλα σε ξεχωριστά τμήματα ανάλογα με το αρχικό γράμμα του επωνύμου κάθε φοιτητή):
Τρίτη 9:00-11:45 (Αίθουσα Ζ207 (Γράμματα Μ-Ω) - Θεωρία).
Παρασκευή 12:00-14:45 (Αίθουσα Ζ207 (Γράμματα Ν-Ω) - Θεωρία // Αμφιθέατρο Α - Θερμοδυναμική, καύση, λογιστικές ασκήσεις (ΕΔΙΠ Ν. Κομνηνός και Α. Δουκέλης))
3 - Διδακτικές Σημειώσεις - Βιβλία
Κ.Δ. Ρακόπουλος, “Μηχανές Εσωτερικής Καύσης Ι” (Εμβολοφόρες και Αεριοστρόβιλοι - Θεωρία και Εφαρμογές), Εκδόσεις Γρ. Φούντας, Αθήνα (στη διδακτέα ύλη ΔΕΝ περιλαμβάνεται η ενότητα των Α/Σ) - κωδικός συστήματος “Εύδοξου” 32998287.
Η διανομή του βιβλίου γίνεται από τον εκδοτικό οίκο Γρ. Φούντας, Στουρνάρη 36, Αθήνα, 4ος όροφος, τηλ. 210-5238910.
4 - Διδακτέα Ύλη
Εμβολοφόρες Μ.Ε.Κ. (σελ. 12-239)
Κεφάλαια: 1, 2.1-2.5, 2.8-2.13, 3.1, 3.5-3.8, 3.14, 4.3-4.5, 5.1, 5.3, 5.7-5.13
5 - Εργαστηριακή Άσκηση
Η εργαστηριακή άσκηση του μαθήματος Μ.Ε.Κ.-Ι πραγματοποιείται στο εργαστήριο Μ.Ε.Κ. (Ισόγειο Κτιρίου 'Ν', Σχ. Μηχανολόγων Μηχανικών Ε.Μ.Π., Πολυτεχνειούπολη Ζωγράφου), στο τέλος του εξαμήνου, σε ομάδες των 10 ατόμων.
Η άσκηση είναι περιγραφική (επιδεικνύονται και αναλύονται όλα τα υποσυστήματα εμβολοφόρου κινητήρα).
Δεν απαιτείται παράδοση εργασίας, αλλά η παρακολούθηση της άσκησης είναι υποχρεωτική για όλους του φοιτητές του μαθήματος (συμπεριλαμβανομένων και όσων εισήχθησαν με κατατακτήριες εξετάσεις), με την εξαίρεση αυτών που προέρχονται από το εξωτερικό (ΔΟΑΤΑΠ).
Η εργαστηριακή άσκηση διαρκεί μία διδακτική ώρα και πραγματοποιείται τις ώρες διδασκαλίας του μαθήματος. Συμμετέχει δε με ποσοστό 10% στην τελική βαθμολογία.
Φοιτητής που δεν έχει παρακολουθήσει την εργαστηριακή άσκηση δεν δικαιούται βαθμού.
Φοιτητής που έχει παρακολουθήσει στο παρελθόν την εργαστηριακή άσκηση αλλά χρωστάει το μάθημα, δεν χρειάζεται να παρακολουθήσει ξανά το εργαστήριο.
ΓΙΑ ΤΟ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟ ΕΤΟΣ 2020-21, Η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΔΕΝ ΘΑ ΔΙΕΞΑΧΘΕΙ ΛΟΓΩ ΤΩΝ ΕΙΔΙΚΩΝ ΣΥΝΘΗΚΩΝ.
6 - Βοηθητικό Υλικό και Σημειώσεις Παρουσιάσεων - βλ. link μαθήματος στο helios.ntua.gr
https://helios.ntua.gr/course/view.php?id=1675
1) Περιγραφικά λειτουργίας εμβολοφόρων Μ.Ε.Κ.
2) Επιπλέον σημειώσεις κινηματικού μηχανισμού + δυνάμεων
 
7 - Εξέταση Μαθήματος
Η εξέταση του μαθήματος γίνεται με ανοιχτές σημειώσεις (ποσοστό συμμετοχής στον τελικό βαθμό 90%). Το υπόλοιπο 10% καλύπτεται από την παρακολούθηση της εργαστηριακής άσκησης.
Η εξέταση περιλαμβάνει λογιστικές ασκήσεις σε εμβολοφόρες ΜΕΚ (ροή δυνάμεων, κινηματικός μηχανισμός, πραγματικός κύκλος), ερωτήσεις κρίσης, ερωτήσεις πολλαπλών επιλογών καθώς και αναγνώριση βασικών εξαρτημάτων εμβολοφόρων κινητήρων.
8 - Προτεινόμενη Ξενόγλωσση Βιβλιογραφία
Εμβολοφόρες Μ.Ε.Κ.
1) R. Stone, “Μηχανές Εσωτερικής Καύσης”, Εκδόσεις Γρ. Φούντας, 2021 (Επιστημονική επιμέλεια Ε. Γιακουμής) (εισαγωγή και επισκόπηση σε όλα τα θέματα εμβολοφόρων ΜΕΚ).
2) J.B. Heywood, “Internal Combustion Engine Fundamentals”, M cGraw-Hill, New York, 1988 (εισαγωγή σε θέματα εμβολοφόρων ΜΕΚ, αλλά και εμβάθυνση σε θέματα ροής αερίων, καύσης και ρύπανσης)
3) C.R. Ferguson, A.T. Kirkpatrick, “Internal Combustion Engines: Applied Thermosciences”, 2nd edition, J. Wiley and sons, New York, 2001 (έμφαση σε υπολογιστικά θέματα σε γλώσσα προγραμματισμού Fortran).
4) “Bosch Automotive Handbook”, 7th edition, R.Bosch GmbH, J. Wiley and Sons, 2007.
5) B. Challen, R. Baranescu (eds), “Diesel Engine Reference Book”, 2nd edition, SAE International, 1999.
6) D. Woodyard, “Pounder's Marine Diesel Engines and Gas Turbines”, Butterworth-Heinemann, 2009 (ναυτικοί κινητήρες μεγάλων διαστάσεων).
7) C. F. Taylor, “The Internal-Combustion Engine in Theory and Practice, Vol. 1”, M.I.T. Press, Cambridge, MA, 1984.
8) V. Smil, “Prime Movers of Globalization - The History and Impact of Diesel Engines and Gas Turbines”, M.I.T. Press, Cambridge, MA, 2010. |
