Модуль 1.
Змістовий модуль №1. Синтез робочого процесу ДВЗ в диференційній формі.
Тема №1. Класифікація та коротка характеристика математичних моделей для синтезу робочого процесу ДВЗ. Основні припущення та базова система рівнянь нульвимірної квазістаціонарної термодинамічної моделі в диференційній формі.
Тема №2. Чисельні методи вирішення системи рівнянь, що описують зміну параметрів робочого тіла в відкритих термодинамічних системах.
Змістовий модуль №2. Процеси згоряння палива в ДВЗ.
Тема №3. Фізико-хімічна сутність процесів згоряння палива у циліндрі ДВЗ. Особливості згоряння палива для двигунів з іскровим запалюванням та займанням від стиснення.
Тема №4. Методи організації процесу згоряння.
Тема №5. Аналіз процесу згоряння за індикаторною діаграмою. Основні фази згоряння у двигунах.
Змістовий модуль №3. Математичне моделювання процесів згоряння палива в ДВЗ.
Тема №6. Характеристики тепловиділення. Метод Вібе для розрахунку характеристик тепловиділення. Основні переваги та обмеження методу Вібе.
Тема №7. Утворення горючих сумішей.
Тема №8. Динаміка та структура факела розпиленого палива.
Тема №9. Рівняння випаровування палива в циліндрі дизеля на ділянці паливоподачі.
Тема №10. Рівняння згоряння палива в циліндрі дизеля.
Тема №11. Узагальнене рівняння процесу дифузійного горіння палива у дизелях.
Тема №12. Розрахунок характеристик тепловиділення за методикою Разлейцева.

Модуль 2.
Змістовий модуль №4. Математичне моделювання процесів теплообміну та газообміну в ДВЗ.
Тема №13. Особливості процесів теплообміну в робочому циліндрі ДВЗ та колекторах системи наддуву. Розрахунок коефіцієнтів тепловіддачі від робочого тіла до стінок циліндрів.
Тема №14. Відносна зміна маси робочого тіла, об'єму циліндра та прохідних перерізів органів газорозподілу.
Змістовий модуль №5. Математичне моделювання процесів неповного згоряння палива в ДВЗ.
Тема №15. Неповне згоряння рідкого палива.
Тема №16. Рівняння динаміки утворення та вигоряння сажі в циліндрі дизеля.
Модуль 3. Курсовий проєкт.

● Базова система рівнянь нульвимірної квазістаціонарної математичної моделі відкритої термодинамічної системи.● Дослідження чисельних методів – Ейлера, Рунге-Кути, явних та неявних та їх порівняння.● Аналіз основних фази згоряння за індикаторною діаграмою двигуна.● Застосування моделі Вібе для синтезу характеристик тепловиділення.● Застосування моделі Разлєйцева для синтезу характеристик тепловиділення в двигунах з примусовим запалюванням.● Розрахунки коефіцієнтів тепловіддачі від робочого тіла до стінок циліндру.● Розрахунки температури стінок теплосприймаючих поверхонь відкритих термодинамічних систем.● Розрахунок масового обміну між відкритими термодинамічними системами для моделей енергоізольованого сопла.● Розрахунок продуктів згоряння рідкого палива.

Лабораторна робота №1. Експериментальне визначення характеристик впорскування дизельного двигуна типу 8ЧН 12/12
Лабораторна робота №2. Експериментальне визначення характеристик тепловиділення дизельного двигуна типу 8ЧН 12/12
Лабораторна робота №3. Експериментальне дослідження сумісної роботи турбіни та компресора турбокомпресора ТКР-11 в складі двигуна типу 8ЧН 12/12
Лабораторна робота №4. Експериментальне дослідження впливу температури надувного повітря на параметри робочого процесу двигуна типу 8ЧН 12/12
Лабораторна робота №5. Дослідження перехідних режимів роботи двигуна 8ЧН 12/12 

Ціль виконання проекту: отримання практичних навичок синтезу робочого процесу ДВЗ з застосуванням математичних моделей, що базуються на вирішенні систем диференційних рівнянь стану робочого тіла в нульвимірній та одновимірній постановці, та виконання оптимізаційного пошуку раціональних параметрів робочого процесу двигуна, наддуву, паливоподачі; набуття досвіду пошукового дослідження методів підвищення екологічних та економічних характеристик двигуна-прототипу.
Зміст курсового проєкту
1. Розрахунково-пояснювальна записка (25...40 арк.):
– титульний лист;– завдання на виконання курсового проекту;– зміст;– вступ (у вступі необхідно коротко викласти мету виконуваного курсового проекту та основні очікувані результати);– опис двигуна-прототипу;– визначення вихідних даних для синтезу робочого процесу двигуна при його роботі на номінальному режимі;– розрахунок номінального режиму двигуна-прототипу;– дослідження впливу конструктивних параметрів двигуна та параметрів робочого процесу на ефективні показники;– дослідження процесу згоряння палива за рахунок пошуку раціонального поєднання параметрів паливоподачі та елементів паливної системи двигуна;– пропозиції та обґрунтування можливих конструктивних заходів чи змін у організації робочого процесу, спрямованих на підвищення експлуатаційних показників двигуна-прототипу; – висновки (у висновку необхідно навести основні підсумки проведених розрахункових досліджень із зазначенням основних кількісних та якісних результатів роботи);– перелік використаної літератури.
2. Графична частина:
● плакат з основними результатами розрахунку робочого процесу двигуна (індикаторні діаграми (тиску, температури) у згорнутому та розгорнутому вигляді, діаграми теплообміну, масообміну, тепловиділення);● побудова графічних залежностей результатів дослідження;● креслення елемента двигуна або самого двигуна з запропонованими конструктивними змінами.

Дати визначення математичній моделі робочого циклу ДВЗ. Навести класифікацію відомих Вам типів математичних моделей з зазначенням переваг та недоліків кожного з них.
Дати визначення відкритій термодинамічній системі та записати базові рівняння термодинаміки, що є справедливі для відкритої термодинамічної системи. Пояснити термін «нульвимірна математична модель».
Представлення двигуна внутрішнього згоряння як сукупності поєднаних відкритих термодинамічних систем, що можуть здійснювати масовий, енергетичний та тепловий обміни між собою та оточуючим середовищем.
Записати базову систему рівнянь для синтезу робочого процесу ДВЗ в диференційній формі в рамках феноменологічного нульвимірного представлення.
Назвіть відомі Вам форми представлення рівнянь стану робочих тіл ДВЗ. Чи допустиме використання моделі ідеального газу?
Обґрунтуйте можливість розрахунку робочих процесів в циліндрі ДВЗ в рамках нуль вимірного представлення, виконайте оцінку швидкості вирівнювання тиску та температурі в циліндрі.
Дайте визначення середньої та істинної теплоємності робочого тіла та вкажіть на особливості їх визначення для різних робочих тіл.
Наведіть розрахункову схему метода Ейлера для чисельного інтегрування базової системи рівнянь, що описують стан робочого тіла в відкритих термодинамічних системах ДВЗ. Недоліки та переваги даного метода.
Наведіть розрахункові схеми явного методу Рунге-Кутти четвертого порядку та неявного методу Рунге-Кутти другого порядку. Вкажіть на переваги даних методів порівняно з методом Ейлера.
Наведіть приклади та опишіть методику оцінки точності застосування того чи іншого чисельного методу для вирішення задачі моделювання робочого процесу ДВЗ.
Поясніть необхідність використання багатозонних математичних моделей при синтезі робочого процесу ДВЗ, наведіть приклади.
Особливості організації математичного моделювання при заданих потужності, цикловій дозі пального або коефіцієнту надлишку повітря. Чому для двигунів з зовнішнім сумішоутворення доцільно використовувати розрахунки лише при заданому значенні коефіцієнта надлишку повітря?
Наведіть ключові елементи двигуна, розрахунок процесів в яких доцільно виконувати в одновимірних та тривимірних математичних моделях. Чи можливе поєднання математичних моделей різної розмірності в рамках загальної моделі робочого процесу двигуна?
Дайте загальну характеристику процесу теплообміну в ДВЗ, які основні способі передачі тепла при цьому реалізуються та в яких елементах двигуна і відповідних відкритих термодинамічних системах?
Конвективний теплообмін між робочим тілом та стінками циліндру двигуна. Наведіть відомі Вам критеріальні рівняння (Нусельта, Пфлаума, Вошні, Розенбліта) та вкажіть на їх особливості.
Способи врахування променевого теплообміну. Для яких двигунів даний вид теплообміну є більш важливим і чому?
Яким чином можливий розрахунок локальних значень коефіцієнтів тепловіддачі в рамках реалізації підходів обчислювальної газової динамік?
Способи визначення тепловіддачі від стінок циліндра до охолоджуючого теплоносія, наведіть відомі Вам критеріальні рівняння.
Визначення результуючих температур газу та середнього коефіцієнта тепловіддачі в рамках нуль одновимірної моделі теплообміну.
Записати систему рівнянь вирішення задачі одновимірного теплообміну в циліндрі ДВЗ в рамках квазістаціонарного уявлення.
Пояснити обмеження щодо можливого застосування моделі одновимірного теплообміну при розрахунку середньої температури деталей двигуна, зокрема циліндрової втулки.
Модифікація одновимірної моделі теплообміну в робочому циліндрі двигуна для отримання епюри температури вогневої поверхні втулки циліндру.
Експериментальні методи дослідження процесів теплообміну в робочому циліндрі ДВЗ та способи перевірки адекватності математичного моделювання.
Застосування високотемпературного охолодження деталей ДВЗ, принципи, переваги та недоліки, конструктивні схеми.
Визначення сумарної кількості теплоти, що відводиться за цикл до охолоджуючих теплоносії двигуна. Шляхи зменшення втрат енергії палива при охолодженні деталей двигуна.
Назвіть основні відомі Вам способи організації робочого процесу двигунів з іскровим запаленням при різних типах зовнішнього сумішоутворення. Надайте характеристику кожному з способів.
Опишіть основні особливості вигоряння палива при застосуванні іскрового запалення. Дайте визначення фронту полум’я, та охарактеризуйте процеси, що здійснюються у фронті полум’я.
Поясніть ланцюгову природу згоряння вуглеводневого палива в циліндрі двигуна, наведіть рівняння для визначення швидкості утворення нових центрів реакції.
Наведіть рівняння І. І. Вібе для розрахунку характеристики тепловиділення при згорянні гомогенної паливо-повітряної суміші в циліндрі двигуна внутрішнього згоряння.
Поясніть яким чином можливе налаштування математичної моделі Вібе для наявних експериментальних даних? Дайте визначення та охарактеризуйте вплив параметру m (характеру процесу згоряння), та параметру φz – тривалості процесу згоряння.
Недоліки математичної моделі вигоряння палива, запропонованої Вібе І. І. при моделюванні процесів згоряння в двигунах з запаленням від стиснення та при моделюванні горіння негомогенних паливо-повітряних сумішей.
Детонація в двигунах з примусовим запаленням. Сутність процесу детонації, особливості математичного прогнозу детонації в циліндрі двигуна та засоби її уникнення.
Вдосконалення математичної моделі І. І. Вібе шляхом виділення декількох фаз вигоряння пального.
Наведіть відомі Вам способи сумішоутворення в двигунах з запаленням від стиснення (дизельних двигунах) при організації розділеної камери згоряння. Переваги та недоліки.
Організація робочого процесу в дизельних двигунах при впорскуванні пального у відкриту камеру згоряння: плівкове, об’ємно-плівкове та об’ємне сумішоутворення. Охарактеризуйте кожний з цих типів.
Використання кінетичної енергії потоку робочого тіла для покращення сумішоутворення та пришвидшення вигоряння палива в дизельних двигунах. Види вихорів, що спеціальним чином організуються в робочій порожнині. Типи впускних каналів.
Наведіть структуру та опишіть динаміку розвитку паливної струї при впорскуванні палива з використанням форсунки закритого типу у відповідності до математичної моделі Разлєйцева М. Ф.
Характеристики впорскування пального та методики їх обчислення. Статистична структура паливного факела, визначення середнього діаметру крапель паливного факела.
Формули Лишевського для розрахунку динаміки паливних струй.
Випаровування пального в умовах робочого циліндру ДВЗ. Рівняння Срєзневського та його використання для обчислення характеристик випаровування пального в методиці Разлєйцева М. Ф.
Затримка самоспалахування пального. Способи обчислення періоду самоспалахування за рівняннями Толстого, Хіроясу та ін.
Виділення декількох ділянок вигоряння пального в умовах циліндра дизельного двигуна. Розрахунок тепловиділення на ділянці затримки самоспалахування пального.
Розрахунок тепловиділення на ділянці впорскування пального за кінетичними рівняннями Разлєйцева М. Ф.
Розрахунок тепловиділення на ділянці розвиненого догоряння пального за кінетичними рівнянням Разлєйцева М. Ф.
Розрахунок процесів утворення та вигоряння сажі в математичній моделі Разлєйцева М. Ф.
Вдосконалення математичної моделі вигоряння дизельного пального за рахунок окремого розрахунку динаміки руху кожної струї палива та її взаємодії зі стінками камери згоряння.
Вплив на процеси згоряння рециркуляції відпрацьованих газів та необхідність його врахування при здійсненні математичного моделювання.
Особливості розрахунку процесу згоряння двопаливних суднових двигунів, в яких запалення основного газоподібного палива здійснюється за рахунок впорскування запальної дози дизельного пального. Поєднання методики І. І. Вібе та М. Ф. Разлєйцева.
Загальні основи розрахунку процесів впорскування, випаровування та вигоряння пального в рамках підходів обчислювальної газової динаміки.
Шляхи зменшення викидів шкідливих речовин ДВЗ шляхом внесення змін до організації процесів сумішоутворення та вигоряння палива.
Запишіть систему рівнянь для розрахунку стаціонарної течії газу в рамках моделі енергоізольованого сопла. Яким чином дана модель застосовується при розрахунку процесів течії газу через органи газорозподілу.
Визначення коефіцієнту витрати органів газообміну, проблема врахування тертя при русі газу в елементах газоповітряного тракту ДВЗ.
Дати опис характеристик компресорів, що використовуються для наддуву ДВЗ.

Основна література
1. Двигуни внутрішнього згоряння. Теорія : Підручник / В.Г. Дяченко; За ред. А. П. Марченка. – Харків: НТУ “ХПІ”, 2008. – 488 с.
2. Марченко А. П., Пильов В. О. М. К., Шеховцов А. Ф. Двигуни внутрішнього згоряння : серія підручників у 6 т. Т. 4. Основи САПР ДВЗ / ред. проф. А. П. Марченко та засл. діяча науки України проф. А. Ф. Шеховцова. Харків : Прапор, 2004. – 336 с.
3. Абрамчук Ф. І. Автомобільні двигуни: Підручник / Ф. І. Абрамчук, Ю. Ф. Гутаревич, К. Є. Долганов, І. І. Тимченко. – К.: Арістей, 2004. – 474 с.
4. Двигуни внутрішнього згоряння : Серія підручників у 6 томах. Т.5. Екологізація ДВЗ / за ред. А. П. Марченка, А. Ф. Шеховцова. – Х. : Видавн. центр НТУ “ХПІ”, 2004. – 466 с.
5. Diesel engine reference book / edited by B. Challen, R. Baranescu. – Oxford : Butterworth - Heinemann, 1999. – 714 p.
6. Heywood John B. Internal Combustion Engine Fundamentals / John B. Heywood. – New York. : McGraw Hill New York, 1988. – 930 р. – ISBN 0-07-100499-8.
7. Hiereth H. Charging the Internal Combustion Engine. Powertrain / H. Hiereth, P. Prenninger. – Wien. : Springer Wien New York, 2007. – 268 p.
8. Mollenhauer, K. Hanbbook of diesel engines / K. Mollenhauer, H. Tschoeke. – Berlin : Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2010. – 634 p.
9. Pounder’s Marine Diesel Engines and Gas Turbines Eighth edition / Edited by Doug Woodyard. - Elsevier Butterworth-Heinemann, 2004. – 884 p.
10. Наливайко В. С. Характеристики двигунів внутрішнього згоряння та споживачів / В. С. Наливайко, С. Г. Ткаченко, В. Г. Хоменко – Миколаїв: НУК, 2011. – 95 с.
Допоміжна література
1. Наливайко В. С. Суднові двигуни внутрішнього згоряння : Підручник / В. С. Наливайко, Б. Г. Тимошевський, С. Г. Ткаченко. – Миколаїв: видавець Торубара В. В., 2015. – 332 с.
2. Марченко А. П., Рязанцев М. К., Шеховцов А. Ф. Двигуни внутрішнього згоряння: Серія підручників у 6 томах. Том 1. Розробка конструкцій форсованих двигунів наземних транспортних машин Підручник. – Харків: Прапор, 2004. – 384 с.
3. Марченко А. П., Рязанцев М. К., Шеховцов А. Ф. Двигуни внутрішнього згоряння: Серія підручників у 6 томах. Том 2. Доводка конструкцій форсованих двигунів наземних транспортних машин Підручник. – Харків: Прапор, 2004. – 288 с.
4. Isermann R. Engine Modeling and Control / R. Isermann. – Springer Heidelberg Dordrecht London New York, 2014. – 646 р.


Інформаційні ресурси в інтернет
1. Національна бібліотека України ім. В. І. Вернадського. Режим доступу: http://www.nbuv.gov.ua
2. Наукова бібліотека Національного університету кораблебудування імені адмірала Макарова. Режим доступу: http://lib.nuos.edu.ua
3. Харківська державна наукова бібліотека імені В. Г. Короленка. Режим доступу: http://korolenko.kharkov.com