Zakład Silników Spalinowych wykonuje:

• badania emisji związków toksycznych spalin w rzeczywistych warunkach eksploatacji (RDE – Real Driving Emissions) z wszelkich środków transportu; pojazdów drogowych (LDV – Light Duty Vehicle, HDV – Heavy Duty Vehicle), pojazdów pozadrogowych, statków powietrznych,
• rozwój układów napędowych współczesnych środków transportu – hybrydowych i elektrycznych, ze szczególnym uwzględnieniem środków transportu publicznego,
• zwiększenie sprawności układów napędowych przez zastosowanie generatorów termoelektrycznych,
• wykorzystanie metod termograwimetrycznych oraz chromatografii i spektrometrii mas w badaniach właściwości ekologicznych środków transportu,
• analiza symulacyjna procesu spalania z wykorzystaniem oprogramowania AVL FIRE; analiza wtrysku i spalania z tworzeniem toksycznych składników spalin,
• analiza przepływu energii w układach napędu hybrydowego z uwzględnieniem napędów elektrycznych; ocena efektywności wykorzystania napędu spalinowego i elektrycznego,
• analiza odzyskiwania energii w układach napędu hybrydowego; analiza pracy akumulatorów napędu hybrydowego,
• badania niskotemperaturowych ogniw paliwowych; analiza pracy w warunkach nieustalonych oraz w układach kogeneracyjnych.

Laboratorium Ochrony Środowiska jest jednym z lepiej wyposażonych tego typu laboratoriów w Europie. W skład aparatury badawczej wchodzi szereg urządzeń pozwalających na pomiar emisji związków szkodliwych gazów wylotowych zgodnie z najnowszą metodyką RDE (ang. Real Drive Emissions). W skład zestawu aparatury wchodzi urządzenie do pomiaru gazowych składników gazów wylotowych Semtech DS firmy Sensors. Urządzenie to służy do pomiaru stężeń węglowodorów (HC), dwutlenku węgla (CO2), tlenku węgla (CO) oraz tlenków azotu (NOx), a jego połączenie z odbiornikiem GPS pozwala na określenie emisji poszczególnych związków szkodliwych spalin w czasie eksploatacji drogowej.

Bardziej nowoczesnym, modułowym rozwiązaniem firmy Sensors jest urządzenie Semtech Ecostar. Urządzenie to służy do pomiarów emisji związków szkodliwych gazów wylotowych (CO2, CO, HC, NO, NO2, THC, PM) oraz masowego strumienia spalin i koncentracji O2.

Podobnym urządzeniem, które również pozwala na pomiary RDE jest urządzenie AVL M.O.V.E. Przewagą rozwiązania proponowanego przez firmę AVL jest możliwość rozszerzenia głównego modułu pomiarowego o dodatkowe elementy, jak np. Micro Soot Sensor (MSS) umożliwiający ciągły pomiar stężenia cząstek stałych w rozcieńczonych gazach wylotowych lub AVL IndiMicro, czyli urządzenie do pomiarów parametrów szybkozmiennych.

Dużą przewagą potencjału badawczego Laboratorium jest możliwość analizy rozkładu wymiarowego cząstek stałych. Urządzeniem na to pozwalającym jest analizator EEPS (Engine Exhaust Particle Sizer) firmy TSI. Urządzenie dokonuje pomiaru składu granulometrycznego cząstek stałych zawartych w gazach wylotowych. W posiadaniu jest również urządzenie do mierzenia liczby cząstek stałych AVL Particulate Counter. Pomiar taki jest szczególnie istotny w obliczu nowych przepisów dotyczących emisji związków szkodliwych spalin (pomiar PM i PN wymagany jest od roku 2017 – norma Euro 6c).

Poza pomiarami masy i rozkładu wymiarowego cząstek stałych wyposażenie Laboratorium pozwala na dogłębną i szczegółową analizę zadymienia spalin. Pomiary takie mogą być wykonywane urządzeniami AVL Opacimeter lub AVL Smoke Meter.

W grupie kolejnych analizatorów wyróżnić można urządzenia Semtech NMHC i Semtech LAM. Pierwsze z nich szczególnie przydatne jest przy ocenie wpływu stosowania gazu ziemnego, jako paliwa, ponieważ pozwala na pomiar węglowodorów niemetanowych. Drugie z urządzeń pozwala określić stężenie cząstek stałych.

Urządzenie Lasar umożliwia pomiar stężenia amoniaku (NH3), podtlenku azotu (N2O) oraz metanu (CH4) w gazach wylotowych.

Laboratorium Ochrony Środowiska jest jednostką, która poza bardzo szerokim zakresem możliwości badawczych oferowanych dla przemysłu wykorzystuje swój potencjał do kształcenia studentów Wydziału. Zestawy stacjonarnych analizatorów gazów wylotowych pozwalają na zapoznanie się studentów z możliwościami pomiaru, z obróbką wyników i analizą danych. Po takim wprowadzeniu mogą oni rozpocząć kolejną ścieżkę rozwoju badawczego opartą na wykorzystaniu nowoczesnych, opisanych wyżej, mobilnych analizatorów. Wśród stacjonarnych analizatorów wyróżnić należy urządzenia firmy Horiba (1200 PM i Mexa 7000).

Analizatory gazów wylotowych pozwalają na pomiar stężeń poszczególnych związków. Określenie emisji wymaga uwzględnienia dodatkowo parametru odniesienia – np. pokonanej drogi. W tym celu Laboratorium wyposażone jest w urządzenie Racelogic Video Box, które na bieżąco rejestruje prędkość
i przyspieszenia pojazdu (z OBD) oraz jego położenie (z GPS).

Kolejną znaczącą grupę urządzeń wykorzystywanych w Laboratorium Ochrony Środowiska stanowią urządzenia przeznaczone do diagnozowania stanu silników spalinowych. W jej skład wchodzą urządzenia Texa (Navigator TXT i Uniprobe), AMX 530, Brain Bee ST-6000 oraz aparaty firmy AVL (DiCom i DiGas 465).

Laboratorium wyposażone jest również w system do badań silników w warunkach dynamicznych oraz pomiar grawimetryczny cząstek stałych w warunkach rzeczywistej eksploatacji. Podstawowym elementem wykonawczym urządzenia AVL DynoRoad jest trójfazowa, asynchroniczna maszyna elektryczna o konstrukcji klatkowej, pozwalającej na odbiór mocy maksymalnej do 120 kW. Podczas pracy stanowiska silnik spalinowy generuje pracę mechaniczną zamienianą w hamulcu na energię elektryczną, która po przekształceniu napięciowo-częstotliwościowym przekazywana jest do sieci zewnętrznej.

Jedną z podstawowych funkcji tego urządzenia jest możliwość zaimplementowania w oprogramowaniu algorytmu symulacji odzwierciedlających eksploatację jednostki spalinowej w warunkach RDE uwzględniając przy tym wpływ elementów układu napędowego, parametrów konstrukcji zamodelowanego pojazdu takich jak zastosowane przełożenia skrzyni biegów, opory układu przeniesienia napędu, masa konstrukcji, współczynnik oporów powietrza związany z gabarytem pojazdu, charakterystykę pracy sprzęgła, bezwładność i generowane opory przez osie napędowe. Urządzenie daje możliwości określenia parametrów znamionowych, jak również wskaźników ekologicznych z jednostek napędowych przez wykorzystanie hamowni silnikowej pozwalającej na wygenerowanie warunków pracy w stanach nieustalonych.

Laboratorium wyposażone jest również w hamownię dynamiczną będącą efektem realizacji projektu: „Pierwsze polskie stanowisko do badań silników spalinowych w warunkach nieustalonych wyposażone w hamulec dynamiczny”. Projekt realizowany był w ramach konsorcjum ISSiT oraz firmy ODIUT Automex Sp. z o.o. w ramach działania InnoTech finansowanego przez NCBiR.

Kolejną hamownią jest podwoziowa hamownia motocyklowa Dynomite-Motorbike, która służy do badania motocykli o mocy do 200 KM i prędkości 300 km/h. Wyposażona jest w hamulec elektrowirowy podłączony do rolki łączonej z kołem motocykla. Hamownią steruje się za pomocą zewnętrznej aplikacji dostarczonej przez producenta. Pomiar określonych parametrów może odbywać się z częstotliwością do 1000 Hz.

W skład aparatury Laboratorium wchodzi również hamownia do badania układów napędowych pojazdów. Uzupełnienie aparatury Laboratorium o tego typu urządzenie podyktowane było głównie chęcią rozszerzenia możliwości badawczych o pojazdy z napędami alternatywnymi (elektrycznymi i hybrydowymi). Urządzenie pozwala na odwzorowanie drogi na hamowni poprzez cztery silniki asynchroniczne.

Należy również wspomnieć o zestawie do jakościowej i ilościowej oceny składu gazów wylotowych składającego się z chromatografu i analizatora termograwimetrycznego. Chromatograf gazowy Clarus 590 GC pozwala na stosunkowo szybką i dokładną analizę złożonych substancji, które mają postać gazów lub par. Metoda analizy chromatograficznej gazu wieloskładnikowego polega na rozdzielaniu mieszaniny na składniki między fazę nieruchomą i fazę ruchomą w kolumnie rozdzielczej, a następnie na kolejnych pomiarach zawartości każdego z tych składników w gazie nośnym na wylocie kolumny rozdzielczej. Z kolei analizator termograwimetryczny (TGA) służy do pomiaru zmiany masy próbki w funkcji temperatury. Technika ta pozwala wnioskować o wielkości przemiany termicznej oraz o temperaturze, w jakiej ta przemiana zachodzi. Pozwala także na oznaczenie poszczególnych składników badanej próbki. Ubytki lub przyrosty masy zależą w największym stopniu od stechiometrii reakcji, zachodzących podczas analizy.