Laboratorium Silników Cieplnych

Działalność naukowo-badawcza Laboratorium Silników Cieplnych koncentruje się głównie w zakresie:

• Modelowania i badania cykli pracy tłokowych silników spalinowych.
• Konstrukcja, kinematyka i dynamika tłokowych silników spalinowych.
• Układy zasilania paliwami konwencjonalnymi i alternatywnymi tłokowych silników spalinowych.
• Procesy cieplne i przepływowe w tłokowych silnikach spalinowych,
• Modelowanie, budowa i analiza procesów spalania i katalizy w silnikach spalinowych.
• Budowa i zasada działania katalizatorów oraz neutralizacja szkodliwych składników spalin.
• Diagnostyka i sterowanie tłokowych silników spalinowych.
• Wpływ zasilania silników spalinowych typowymi paliwami węglowodorowymi i paliwami alternatywnymi na ich wskaźniki pracy.
• Doładowanie i recyrkulacja spalin w tłokowych silnikach spalinowych.
• Emisja szkodliwych składników spalin i hałasu w tłokowych silnikach spalinowych oraz zabezpieczenie przed skutkami ich oddziaływania na środowisko.
• Materiały eksploatacyjne tłokowych silników spalinowych.
• Współczesne tendencje rozwoju tłokowych silników spalinowych o zapłonie wymuszonym i samoczynnym.

Laboratorium Silników Cieplnych jest wyposażone w nowoczesną aparaturę pomiarową

Stanowiska hamowniane silników spalinowych wraz z wyposażeniem i dodatkowymi zabezpieczeniami

Stanowiska hamowniane obejmują trzy kompletne stanowiska wyposażone w silniki spalinowe, hamulce elektrowirowe oraz niezbędne wyposażenie służące do pomiarów i sterowania pracą na hamowniami. Pierwsze stanowisko wyposażone jest w dwa silniki o zapłonie samoczynnym i hamulec elektrowirowy o mocy 200kW. Drugie ze stanowisk wyposażone jest w silnik o zapłonie wymuszonym z układem zasilania wyposażonym w bezpośredni wtrysk paliwa do komory spalania oraz hamulec elektrowirowy o mocy 200kW. Trzecie stanowisko stanowi silnik o zapłonie wymuszonym wyposażony w zmienne fazy rozrządu oraz hamulec elektrowirowy o mocy 100kW.

Stanowisko hamowniane z silnikami o zapłonie samoczynnym

Stanowisko hamowniane  składa się z głównej ramy na której osadzony jest hamulec firmy AUTOMEX o mocy 200kW z kompletnym sterowaniem oraz dwa fabrycznie nowe silniki spalinowe o zapłonie samoczynnym firmy PERKINS. Jeden z silników typu 1104D-E44TA wyposażony jest układ zasilania Common Rail spełniający nomę emisji spalin Tier 3 zaś drugi z silników typu 1104D-44TA wyposażony jest w układ zasilania paliwem sterowanym mechanicznie.

Parametry techniczne silnika Perkins 1104D-E44TA

• Układ cylindrów – rzędowy
• Liczba cylindrów – 4
• Pojemność skokowa silnika – 4.4 dm³
• Średnica i skok tłoka 105mm x 127mm
• Moc nominalna – 100.2 kW przy n=2200 obr/min
• Moment obrotowy – 556 Nm przy n=1400 obr/min
• Rodzaj wtrysku – bezpośredni (common rail)
• Stopień sprężania – 16.2
• Układ doładowania – turbosprężarka z chłodnicą powietrza

Parametry techniczne silnika Perkins 1104D-44TA

• Układ cylindrów – rzędowy
• Liczba cylindrów – 4
• Pojemność skokowa silnika – 4.4 dm³
• Średnica i skok tłoka 105mm x 127mm
• Moc nominalna – 75 kW przy n=2200 obr/min
• Moment obrotowy – 416 Nm przy n=1400 obr/min
• Rodzaj wtrysku – bezpośredni (sterowanie mechaniczne)
• Stopień sprężania – 18.2
• Układ doładowania – turbosprężarka z chłodnicą powietrza

Stanowisko wyposażone jest w komputer wraz z oprogramowaniem do automatyzacji i wizualizacji badań. W układach funkcjonalnych obu silników zamontowano szereg czujników ciśnień (przetworniki ciśnienia) i temperatur (termopary i czujniki pt100). Ponadto w skład stanowiska wchodzą: serwomechanizm liniowy z silnikiem i sterownikiem służący do sterowania pracą silnika 1104D-44TA, dwa paliwomierze w tym jeden wagowy zaś drugi objętościowy służące do pomiaru zużycia paliwa przez silnik.

Stanowisko oprócz oryginalnego sytemu sterownia wyposażone jest w badawczy sterownik silników o zapłonie samoczynnym firmy NIRA. Sterownik ten zapewnia dostęp do konfiguracji (regulacji, zmiany) wszystkich parametrów sterowania pracą silnika dobieranych podczas dostrajania pracy układu ECU do warunków pracy silnika (sterowanie układem zasilania tzn. czasy i fazy wtrysku, ciśnienie wtrysku paliwa, sterowanie układem doładowania, recyrkulacją spalin oraz innymi elementami wykonawczymi silnika). Zmiana parametrów możliwa jest z poziomu PC w sterowni stanowiska badawczego.

Stanowisko hamowniane z silnikiem o zapłonie wymuszonym i bezpośrednim wtryskiem paliwa

Stanowisko to podobnie jak poprzednie składa się z głównej ramy na której osadzony jest hamulec firmy AUTOMEX Sp. z o.o. mocy 200kW z kompletnym sterowaniem oraz jeden silnik spalinowy o zapłonie wymuszonym Volkswagen 1.2 wyposażony w układ zasilania z bezpośrednim wtryskiem paliwa do komory spalania spełniający normy emisji spalin EURO 5.

Stanowisko hamowniane z silnikiem Fiat 0.9 TwinAir

Wyposażone jest w hamulec firmy AUTOMEX Sp. z o.o.  o mocy 100kW oraz silnik spalinowy o zapłonie wymuszonym Fiat 0.9TwinAir spełniający normy emisji spalin EURO 5 wyposażony w układ zasilania z pośrednim wtryskiem paliwa do kolektora dolotowego. Silnik oprócz oryginalnej instalacji zasilania wyposażony jest w instalację zasilania silnika gazem LPG i gazem CNG, gdzie instalacja CNG wyposażona jest w przepływomierz Coriolisa do pomiaru zużycia gazu. Silnik oprócz oryginalnego sterownika wyposażony jest badawczy zewnętrzny sterownik firmy NIRA umożliwiający dostęp do konfiguracji (regulacji, zmiany) wszystkich parametrów sterowania pracą silnika.

Stanowisko hamowniane z silnikiem o zapłonie samoczynnym Fiat 1.3 MultiJet

Stanowisko wyposażone jest w hamulec elektrowirowy o mocy 100kW oraz silnik o zapłonie samoczynnym Fiat 1.3 Multijet.  Stanowisko umożliwia pomiar ciśnienia czynnika roboczego w cylindrze oraz ciśnienia paliwa w przewodzie wtryskowym za pomocą systemu do indykowania firmy AVL. Ponadto stanowisko umożliwia dokładny pomiar zużycia paliwa za pomocą dawkomierza typu 730 Dynamic Fuel Consumption firmy AVL oraz zużycia powietrza za pomocą przepływomierza SENSYFOLW iG firmy ABB.

System do indykowania firmy AVL

System do indykowania AVL umożliwia wyznaczanie przebiegów zmiany ciśnienia czynnika roboczego w cylindrze i innych wielkości, np.: ciśnienia w układzie wtryskowym, przebiegu sygnałów sterujących pracą wtryskiwacza i innych.

Zestaw do indykowania składa się z następujących elementów:

• głównego systemu akwizycji danych AVL IndiSmart 612,
• piezoelektrycznego czujnika ciśnienia w cylindrze silnika ,
• tensometrycznego czujnika ciśnienia w przewodzie wtryskowym,
• enkodera kąta obrotu wału korbowego silnika.

Ponadto w systemie znajduje się program AVL Indicom Mobile do obsługi całego systemu, w tym do sporządzania wykresów indykatorowych i charakterystyk wydzielania ciepła podczas procesu spalania.

Analizator HORIBA MEXA-1600DEGR

Analizator służy do pomiarów ciągłych, prowadzonych w czasie rzeczywistym, pięciu podstawowych składników gazów spalinowych tłokowych silników spalinowych takich jak: tlenku węgla CO, dwutlenku węgla CO_2, węglowodorów THC, tlenków azotu NO_x oraz tlenu O₂.

Przeznaczony jest zarówno do analizy spalin silników o zapłonie iskrowym jak i o zapłonie samoczynnym. Parametry techniczno-użytkowe analizatora takie jak: dokładność, szybkość odpowiedzi, zakresy pomiarowe, liniowość, umożliwiają zastosowanie analizatora do prac badawczych i rozwojowych tłokowych silników spalinowych oraz ich podzespołów. Analizator wyposażony jest w opcje EGR umożliwiającą pomiar EGR-CO₂.

Analizator HORIBA MEXA-1230PM

Analizator przeznaczony jest do ciągłych pomiarów w czasie rzeczywistym ilości cząstek stałych PM w spalinach. Umożliwia on rozdział mierzonych cząstek stałych na dwa składniki:

• rozpuszczalne związki organiczne – SOF,
• sadzę – Soot.

Analizator przeznaczony jest do pomiaru stężenia składników gazów spalinowych tłokowych silników spalinowych o zapłonie samoczynnym. Pobierane przez analizator spaliny mogą być zarówno „surowe”, bezpośrednio z instalacji wylotowej, jak i po rozcieńczeniu w tunelu pomiarowym. Pomiar stężenia sadzy (Soot) dokonywany jest poprzez pomiar ilości przetransportowanego ładunku elektrycznego, przez naładowane w polu elektrycznym cząstki sadzy. Rozpuszczalne związki organiczne (SOF) mierzone są za pomocą dwóch detektorów FID, jako różnica ich sygnałów dla badanych spalin przy temperaturach 47ºC oraz 191ºC.

Zakresy pomiarowe analizatora MEXA-1230PM są następujące:

• sadza (Soot): 0 – 15/75/150 mg/m³,
• rozpuszczalne związki organiczne (SOF): 0 – 150 mg/m³,

całkowita ilość cząstek stałych PM: 0 – 300 mg/m³.

Analizator spalin z funkcją dymomierza AVL DiCom 4000 PL

Analizator umożliwia pomiar stężenia podstawowych składników spalin: tlenku węgla CO, dwutlenku węgla CO₂, tlenu O₂, węglowodorów HC, tlenków azotu NO_x oraz zadymienia spalin  w trybie standardowym i urzędowym zgodnie z obowiązującymi w Polsce przepisami. Pomiar zadymiania spalin realizowany jest z zastosowaniem metody optycznej.

Stół probierczy Bosch EPS 708

Nowoczesne stanowisko do badania elementów układów zasilania Common Rail silników o zapłonie samoczynnym. Stanowisko przeznaczone jest do badania pomp wysokiego ciśnienia Common Rail CP1, CP3, CP3.4 Bosch, pomp wysokiego ciśnienia Common Rail Delphi, Denso, Siemens. Ponadto umożliwia badanie wtryskiwaczy piezoelektrycznych CRI Bosch, Siemens, Denso, wtryskiwaczy elektromagnetycznych CRI Bosch, Delphi, Denso do samochodów osobowych oraz wtryskiwaczy elektromagnetycznych CRIN Bosch do samochodów ciężarowych. Stanowisko umożliwia badanie pomp wysokiego ciśnienia i wtryskiwaczy Common Rail z ciśnieniami do 2200 bar. Stanowisko wyposażone jest w zasobnik paliwa przystosowany do ciśnień 2500 bar, co pozwala na jego przystosowanie do przyszłych rozwiązań w zakresie układów Common Rail.  Stół probierczy EPS 708 umożliwia przeprowadzenie klasyfikacji IMA.

Urządzenie Bosch EPS 200

Urządzenie do badania wtryskiwaczy Bosch EPS 200 posiada wbudowaną pompę wysokiego ciśnienia Common Rail wytwarzającą ciśnienie do 180 MPa. Wyposażone jest w wbudowany komputer i wyświetlacz LCD  z ekranem dotykowym. Próbnik EPS 200 umożliwia automatyczne badanie: wtryskiwaczy elektromagnetycznych Common Rail do samochodów osobowych (CRI)  i ciężarowych (CRIN), wtryskiwaczy 1 – i 2 – sprężynowych, kompletnych wtryskiwaczy standardowych z czujnikiem wzniosu igły, wtryskiwaczy stopniowych oraz końcówek pompowtryskiwaczy. Próbnik umożliwia także badania konwencjonalne: szczelności kompletnych wtryskiwaczy, szczelności gniazd, elektryczne badanie „chrypienia” oraz pomiar ciśnień otwarcia rozpylacza, badania wtryskiwaczy elektromagnetycznych CRI/CRIN bazujące na pomiarze wydatku poprzez pomiar: dawki wtrysku pilotowego (VE), dawki wtrysku biegu jałowego (LL), dawki wtrysku pełnego obciążenia (VL), dawki powrotu.

Stół warsztatowy Bosch

Stół wyposażony jest w narzędzia umożliwiające pełną naprawę wtryskiwaczy silników o zapłonie samoczynnym.