Laboratorium Silników Spalinowych i Napędów

Laboratorium oferuje szeroki zakres prac badawczych w obrębie innowacyjnych rozwiązań stosowanych w układach napędowych, a przede wszystkim w silnikach spalinowych. Dysponuje nowoczesną aparaturą badawczą do której zalicza się:

• silnikowe stanowiska hamulcowe z hamowniami dynamicznymi i statycznymi,
• stanowisko do badań pojazdów z napędem konwencjonalnym, hybrydowym i elektrycznym,
• stanowisko hamulcowe do badań motocykli.

Ponadto w laboratorium wykonuje się badania w zakresie oceny oddziaływania środowiskowego układów napędowych, działania układów wtryskowych oraz realizowane są pomiary zużycia i tarcia w silnikach spalinowych.

Instytut od 2007 r. realizuje pomiary emisji zanieczyszczeń w warunkach rzeczywistej eksploatacji przy wykorzystaniu unikatowej aparatury typu PEMS (Portable Emission Measurement System). Zalicza się do niej przyrządy:

• Semtech DS,
• Semtech-Ecostar,
• AVL M.O.V.E.,
• AVL Micro Soot Sensor,
• Engine Exhaust Particle Sizer 3090,
• AXION RS+.

Możliwe są pomiary dla wszystkich zastosowań silników spalinowych – w pojazdach samochodowych, pojazdach o zastosowaniach pozadrogowych, statkach powietrznych oraz jednostkach pływających. Za pomocą tej aparatury zrealizowano szereg innowacyjnych projektów w tym autobus elektryczny oraz autobus z szeregowym napędem hybrydowym. Instytut Siników Spalinowych i Napędów był pierwszą jednostką naukową, która zajęła się tym zagadnieniem w Europie. Pozwoliło to na nawiązanie współpracy międzynarodowej z koncernami samochodowymi VW, BMW, Mercedesem, Fiatem, Iveco czy Toyotą. Zaowocowało to wymianą doświadczeń między studentami z Politechniki Poznańskiej oraz innymi uczelniami powiązanymi z tymi koncernami. Instytut współpracuje z renomowanymi firmami produkującymi aparaturę pomiarową, laboratoriami badawczymi i jednostkami naukowymi, zaliczyć do nich można AVL, Horiba, FEV, Sensors Inc., JRC, Bosmal, IPS, ITS. Wielu spośród absolwentów obecnie jest pracownikami tych koncernów i jednostek naukowobadawczych.

Instytut wykonuje badania oceny ilościowej i jakościowej składu spalin za pomocą chromatografu gazowego Clarus 590 GC i analizatora termograwimetrycznego TGA. Metoda analizy chromatograficznej gazu wieloskładnikowego polega na rozdzieleniu mieszaniny na składniki między fazę nieruchomą i fazę ruchomą w kolumnie rozdzielczej, a następnie na pomiarach zawartości każdego z tych składników. 

Instytut oferuje szeroki zakres badań termodynamicznych procesu spalania, zarówno badania stacjonarne oraz badania drogowe. Prowadzone analizy dotyczą tradycyjnych oraz niekonwencjonalnych systemów zasilania silników: TSI, HCCI, układ dwóch wtryskiwaczy z wykorzystaniem m.in. maszyny pojedynczego cyklu (w zakresie badań podstawowych). Analizy takie opcjonalnie uzupełniane są badaniami emisji spalin.

Instytut oferuje badania optyczne, dotyczące rozpylenia paliw ciekłych oraz analizy procesu spalania (rozwoju płomienia i rozkładu temperatury w komorze spalania). Procesy te rejestruje się kamerą do zdjęć szybkich (do 250 000 kl./s). Badania wtrysku i spalania paliw ciekłych dotyczą różnych sposobów rozpylenia paliwa (ZI: MPI, DI; ZS: DI) z użyciem wtryskiwaczy piezo- oraz elektromagnetycznych. Dzięki takim badaniom student posiada umiejętności badań podstawowych silników spalinowych oraz rozwoju wszelkiego rodzaju napędów z silnikami spalinowymi. Umiejętności takie cenione są przez koncerny samochodowe i umożliwiają podjęcie pracy w jednostkach rozwojowych koncernów samochodowych w kraju i za granicą. Na przykład dzięki takim umiejętnościom nasi absolwenci podjęli pracę w Mercedes AMG w Wielkiej Brytanii zajmującej się rozwojem silników do Formuły 1.

Wykwalifikowana kadra oferuje dedykowane metody do analizy przepływu energii z układów napędu elektrycznego i hybrydowego (przede wszystkim w warunkach ruchu drogowego). Doświadczenie badawcze umożliwia ocenę zużycia energii w odniesieniu do poszczególnych faz jazdy oraz w zakresie hamowania regeneracyjnego. Instytut wykonuje analizy w zakresie współpracy układu napędowego z akumulatorami wysokonapięciowymi.

Laboratorium Napędów Hybrydowych

Podstawowe wyposażenie laboratorium stanowi napęd hybrydowy umożliwiający badania przepływu energii w skali makro. Jest to w pełni funkcjonalny układ full-hybrid z akumulatorem niklowo-wodorkowym. Badania stanowiskowe uzupełniamy badaniami drogowymi napędów hybrydowych oraz elektrycznych. Współpraca z firmą Toyota Motor Poland umożliwia badania drogowe najnowszych rozwiązań napędów hybrydowych.

Opracowane są konstrukcje układów napędowych hybrydowych z zastosowaniem aparatury firmy HBM do badań pojazdów elektrycznych, Doświadczenie badawcze umożliwia ocenę zużycia energii w odniesieniu do poszczególnych faz jazdy oraz w zakresie hamowania regeneracyjnego. Badania te są korelowane z natężeniem ruchu oraz kategorią pojazdów. Dzięki temu student nabiera umiejętności badań i diagnostyki pojazdów hybrydowych zarówno części mechanicznej oraz elektrycznej napędu. Umiejętności te są obecnie rzadkie i będą cenione na rynku pracy.

W laboratorium dostępny jest system ogniw paliwowych do analizy działania i współpracy z układami elektrycznymi, który umożliwia ocenę bilansu energetycznego w zakresie sposobu zasilania ogniw i ich wykorzystania w układach kogeneracyjnych. Układ ten wspomaga zarządzanie energią w hybrydowym układzie napędowym wyposażonym w akumulatory konwencjonalne lub Li-Ion (w aspekcie ich ładowania oraz sterowania SOC). Dysponując ogniwami paliwowymi o mocach 1,2 kW oraz 0,5 kW możliwa jest skuteczna analiza ich współpracy z akumulatorami oraz przetwornicami napięcia. Wymuszenie impulsowej pracy umożliwia ocenę odpowiedzi ogniwa paliwowego na skokowe zmiany zapotrzebowania energetycznego układu. Analiza parametrów elektrycznych umożliwia ocenę przepływu energii w takich układach.

Symulator CKAS MotionSim5

Symulator CKAS MotionSim5 Urządzenie treningowe do symulacji lotu Symulator lotu CKAS MotionSim5 (FSTD) to system wykorzystujący oprogramowanie i sprzęt łączący w sobie niezawodność nowoczesnego komputera stacjonarnego zainstalowanego na specjalnie wykonanej platformie ruchowej, z kokpitem wyposażonym w urządzenia sterujące identyczne jak urządzenia sterujące w prawdziwym samolocie lub do nich podobne.

Symulator lotu CKAS MotionSim5 jest zaprojektowany do symulacji czterech ogólnych rodzajów samolotów lekkich: samolotów z jednym silnikiem tłokowym, takich jak Piper PA28 Arrow oraz Cessna C172, samolotów z dwoma silnikami tłokowymi, takich jak Piper PA44 Seminole oraz Beechcraft Baron, lekkich samolotów z dwoma silnikami turbośmigłowymi, takich jak Beechcraft KingAir, oraz lekkich samolotów odrzutowych, takich jak Learjet 45 lub Cessna CitationJet. Nie jest on przeznaczony do symulacji konkretnego modelu samolotu, lecz do symulacji sposobu obsługi i funkcji typowego samolotu każdej klasy.

Wszystkie symulowane samoloty są wyposażone w zestaw awioniki przypominający urządzenie Garmin G1000. Niektóre urządzenia, takie jak zespół manetek zarządzania parametrami lotu lub panel rozrusznika, są wykonane dla konkretnych modeli samolotów i powinny zostać zainstalowane przez użytkownika dla każdego konkretnego modelu.

Lockheed Martin Prepar3D v2 to oprogramowanie symulacyjne wykorzystywane do generowania scenerii, z zastrzeżonym oprogramowaniem obsługującym dany model lotu, środowisko dźwiękowe, systemy ruchu oraz doskonalenie urządzeń optycznych.

MotionSim5 to platforma wyposażona w cztery fotele, z dwoma zestawami instrumentów pokładowych. Obsługa wykonywana jest przez co najmniej dwie osoby: pilota oraz instruktora siedzącego za siedzeniem pilota po lewej stronie na stanowisku instruktora. Stanowisko instruktora umożliwia kontrolę parametrów środowiska symulatora, takich jak pogoda, pozycja, usterki oraz śledzenie w czasie rzeczywistym oraz zapis parametrów lotu.

Instrukcja obsługi syntetycznego urządzenia szkoleniowego (STOM), oprócz szczegółowych opisów działania urządzenia, zawiera program szkolenia naziemnego do wykorzystania w odniesieniu do FSTD oraz typowych scenariuszy lotu dotyczących typu ćwiczenia odpowiedniego do zdobycia punktów potwierdzających aktualność szkolenia w zakresie ADF, VOR, ILS oraz LLZ, GNSS RNAV, a także przyloty DME/GPS oraz ćwiczeń na ziemi według wskazań przyrządów. Wykorzystywany jest on do prac badawczych, działań statutowych, prac inżynierskich, magisterskich i doktorskich.

Bezzałogowe statki powietrzne

Bezzałogowe statki powietrzne wykorzystywane są do szkolenia operatorów. Wyposażone w kamerę o dużej rozdzielczości ze stabilizatorem, pozwalają na wykonywanie lotów do 30 minut (wyposażony w moduł GPS).

Platforma do profesjonalnych produkcji filmowych. Inspire 1 to dron, którego kamera nagrywa filmy w rozdzielczości 4K i przesyła dane w rozdzielczości HD do wielu urządzeń jednocześnie w czasie rzeczywistym. Kamera 4K zintegrowana ze wzmocnioną wersją modułu przesyłu danych Lightbridge HD (najbardziej zaawansowaną technologią) stanowi łatwą w obsłudze jednostkę latającą, która umożliwia nagrywanie niezapomnianych ujęć.

Profesjonalny heksakopter S900 w zestawie z wysokiej jakości kontrolerem A2 i Gimbalem Zenmuse Z15 (pod GH4). Ważąc jedynie 3,3 kg S900 jest w stanie wystartować z masą równą 8,2 kg. To pozwala na użytkowanie większości aparatów oraz gimbali.

Drony przeznaczone do wykorzystania podczas zajęć dydaktycznych dla studentów. Wyróżnia go funkcjonalność i mobilność. Cechuje się niewielką wagą i składaną konstrukcją. Do określenia swojej pozycji, dron Hubsan wykorzystuje pozycjonowanie GPS oraz barometr. Urządzenie może zatem zawisnąć w powietrzu lub automatycznie powrócić do miejsca startu. Dodatkowo, urządzenie posiada funkcję automatycznego startu i lądowania.

Dron został specjalnie zaprojektowany do inspekcji, pomiarów, utrzymania bezpieczeństwa oraz celów poszukiwawczo ratowniczych. Dzięki mnogości kompatybilnych ładunków wspiera w pracy strażaków, policję, inspektorów technicznych oraz przedstawicieli wielu innych profesji, a kamera dualna E10Tv pozwala im na dokładniejsze i szybsze działanie oraz rozszerza zakres możliwości. BSP wyposażony w podczerwień.

Na wyposażeniu laboratorium jest miniaturowy silnik turboodrzutowy GTM-120, o ciągu maksymalnym 120 N, zbudowany z jednostopniowej sprężarki promieniowej, napędzanej jednostopniową turbiną osiową.

Urządzenie Eyetraceker Pupil Invisible pozwala dokonywać pomiaru ruchu gałek ocznych. Analizuje ludzkie zachowanie i zrozumieć proces poznawczy danej osoby. Eye tracker urządzenie do śledzenia wzroku w naturalnym środowisku. Umożliwia natychmiastową automatyczną kalibrację a tym samym rozpoczęcie badania zaraz po założeniu okularów. Umożliwiają one przenoszenie badań poza laboratorium do realnego świata w obszarach badawczych, takich jak interakcje interfejsów w zakresie nowych technologii, interakcje społeczne, a także bezpieczeństwo ruchu drogowego i lotniczego. Badania z wykorzystaniem eyetrackerów prowadzone są w wielu obszarach, m.in. w ramach psychologii sportu, w marketingu i ekonomii, w medycynie, psychologii rozwojowej, informatyce. Szerokie zastosowanie znajdują również w transporcie. Stosowanie eyetrackerów w badaniu umożliwia analizę złożonych procesów poznawczych zachodzących w trakcie wykonywania badanych czynności czy zjawisk.

Laboratorium posiada również urządzenie umożliwiające pomiar cząstek w zakresie od 0,3 do 10 μm dla koncentracji od 0 do 3000 cm3 . Model 3330 firmy TSI Optical Particle Sizer (OPS) jest lekkim, przenośnym urządzeniem zapewniającym szybki i dokładny pomiar stężenia cząstek i rozkładu ich wielkości przy użyciu technologii liczenia pojedynczych cząstek. Przenośne urządzenie do pomiaru stężenia cząstek stałych oraz ich rozkładu wymiarowego w zakresie od 10 do 420 nm. Możliwość pomiaru stężeń cząstek stałych w zakresie od 100 do 1000 000 szt./cm3 . W połączeniu z urządzeniem TSI Optical Particle Sizer OPS 3330, możliwa jest analiza cząstek stałych o rozmiarach od 10 nm do 10 μm.