Bosmal - cudze chwalicie, swego nie znacie

Spaliny mogą być pobierane również bez rozcieńczania powietrzem (stężone). Takie pomiary najczęściej wykonuje się w czasie badań rozwojowych, np. przy kalibracji systemu sterowania silnikiem czy ocenie działania katalizatora (pobierając spaliny przed i za nim).

Bardzo ciekawą cechą układu poboru i próbkowania spalin laboratorium zamontowanego w komorze klimatycznej jest możliwość pomiaru liczby cząstek stałych (PN - Particulate Number) w spalinach silników Diesla. Jest to dodatkowy pomiar wykonywany za pomocą specjalnych liczników cząstek stałych, do których próbkę spalin pobiera się na końcu tunelu rozcieńczającego spaliny powietrzem. Standardowo zawartość cząstek stałych określa się wagowo przez ważenie próbki pobranej na specjalne filtry.

Analiza spalin
Po zakończonym teście zgromadzone w czasie jego trwania próbki są badane przez analizator spalin pod kątem obecności limitowanych związków. Stosowane urządzenia mają niewiele wspólnego z analizatorami stosowanymi w praktyce warsztatowej. W laboratoriach emisji Bosmala stosowane są analizatory firmy AVL (w starszym laboratorium z hamownią dwurolkową) i Horiba (w nowszym laboratorium z hamownią jednorolkową zamontowaną w komorze klimatycznej).

BosmalAnalizator spalin firmy Horiba

Zgodnie z wymaganiami emisyjnymi, analizator musi mierzyć zawartość tlenku i dwutlenku węgla, związków azotu i węglowodorów. Określenie zawartości poszczególnych składników w spalinach odbywa się z bardzo dużą dokładnością wymaganą regulaminami europejskimi (do 1% w zakresie pomiarowym i do 2% w punkcie pomiaru).

Aby zachować wysoką dokładność, analizator jest wzorcowany przed każdym pomiarem. Odbywa się to z wykorzystaniem odpowiednich gazów wzorcowych, które różnią się w zależności od mierzonego składnika spalin i zakresu pomiarowego. W specjalnie w tym celu wydzielonym pomieszczeniu znajduje się 30 butli z różnego rodzaju gazami wzorcowymi. Taki zapas wystarcza na około pół roku pracy laboratorium.

Centralne zarządzanie
Pracą laboratorium emisji zarządza system komputerowy, który, w zależności od wyboru konkretnego cyklu emisyjnego, steruje odpowiednio pracą układu poboru spalin i pracą analizatorów. Oprócz sterowania pracą laboratorium, system dysponuje bazą danych, w której gromadzone są wyniki przeprowadzonych badań.

BosmalNajnowsze hamownie silnikowe w Bosmalu są wyposażone w systemy sterujące AVL

Laboratorium silników
W Laboratorium Silników Instytutu Badań i Rozwoju Motoryzacji Bosmal znajduje się 20 hamowani silnikowych. Każda z nich jest zasilana 6 liniami paliwowymi (możliwość zasilania silników różnymi rodzajami paliw). Do pięciu stanowisk jest doprowadzone LPG (można na nich badać silniki zasilane autogazem). Na ośmiu stanowiskach można prowadzić badania silników zasilanych gazem ziemnym.

Hamownie silnikowe są wykorzystywane przede wszystkim do badań rozwojowych silników, a w dalszej kolejności również do badań trwałościowych i specjalnych testów.

BosmalGazowa jednostka napędowa na hamowni silnikowej

Najnowsze hamownie silnikowe w Bosmalu są wyposażone w osprzęt sterujący AVL oraz hamulce firm Schenck i Horiba (ta druga kilka lat temu przejęła Schencka). Pulpity sterownicze każdej z hamowni są wyposażone w system sterowania AVL Puma Open. System pozwala na pomiar minimum 16 wartości ciśnień, 32 wartości temperatur, dodatkowo dysponuje prądowymi wejściami analogowymi, które umożliwiają śledzenie wielu innych parametrów. Na hamowniach silnikowych można również badać skład spalin. W tym celu wykorzystywane są 3 mobilne analizatory spalin, w tym nowy AVL z jedną linią poboru i próbkowania spalin. W najbliższym czasie laboratorium silnikowe wzbogaci się o jeszcze jeden analizator, który umożliwi jednoczesny pomiar składu spalin w dwóch miejscach układu wylotowego (dwie linie poboru i próbkowania spalin). Umożliwi to np. pomiar skuteczności działania systemów oczyszczania spalin montowanych w układach wylotowych współczesnych samochodów.

Na każdym stanowisku hamowni silnikowej, nad badanym silnikiem, znajduje się ramię służące do podłączenia pobieranych z silnika sygnałów. Jest ono wyposażone w przetworniki ciśnienia oraz czujniki temperatury o różnych zakresach pracy. Dzięki nim możliwy jest pomiar różnych ciśnień i temperatur w silniku (temperatura i ciśnienie paliwa, cieczy chłodzącej, ciśnienia doładowania oraz ciśnienie w układzie dolotowym i wylotowym).

BosmalDo każdej hamowni silnikowej doprowadzonych jest 6 linii paliwowych. Pięć stanowisk umożliwia badanie silników zasilanych LPG, na ośmiu można hamować silniki zasilane gazem ziemnym

Na każdym stanowisku badany silnik można zasilać różnymi paliwami. Producenci pojazdów, zlecając badania rozwojowe swych silników, muszą przygotowywać rozwiązania stosownie do mających obowiązywać w przyszłości wymagań, dlatego oprócz paliw handlowych do zasilania badanych jednostek napędowych wykorzystuje się paliwa, które będą dostępne na rynku dopiero za jakiś czas. Są to głównie paliwa o zwiększonej zawartości biokomponentów, ale nie tylko. W przypadku prowadzenia badań jednostek napędowych, które są przygotowywane na rynki tzw. rozwijające się, gdzie normy dotyczące paliw i emisji spalin są dużo bardziej liberalne, wykorzystywane są paliwa, których w Europie już się nie stosuje, np. oleje napędowe o dużej zawartości siarki (350 ppm lub więcej, przy obowiązującej w Europie normie 10 ppm). Zarówno paliwa przyszłościowe, jak i „historyczne” (z naszego punktu widzenia) są przygotowywane przez Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Przemysłu Rafineryjnego w Płocku.

Instalacje doprowadzające LPG na hamownie silnikowe umożliwiają także regulację składu mieszanki propanu i butanu.

BosmalNajwiększy hamulec silnikowy stosowany w hamowniach Bosmala pozwala obciążać silniki o mocy do 470 kW, dysponujące maksymalnymi momentami obrotowymi do 3000 Nm

Hamulce
Najważniejszym elementem każdej hamowni silnikowej jest oczywiście hamulec, który pozwala obciążyć silnik i dzięki temu „zmusić” go do oddania swoich parametrów. W laboratorium silnikowym Bosmala stosowane są hamulce elektrowirowe firmy Schenck. Największy z nich umożliwia obciążanie i badanie silników do 470 kW mocy i 3000 Nm momentu obrotowego.

Wiele procedur badawczych wymaga stosowania hamulców dynamicznych, czyli takich, które pozwalają również na napęd badanego silnika (aby jak najwierniej symulować warunki normalnej pracy silnika w pojeździe). Z tego powodu 2 stanowiska są wyposażone w hamulce dynamiczne. Umożliwiają one badanie zachowania jednostki napędowej w czasie hamowania silnikiem, a odpowiednio zaprojektowane oprogramowanie pozwala symulować np. wysprzęglanie czy też moment zmiany biegu.

BosmalCiepło generowane w hamulcach stosowanych w hamowniach silnikowych jest rozpraszane w potężnych chłodniach umieszczonych na zewnątrz

Wykonywane na hamowniach silnikowych próby trwałościowe mogą trwać od 200 do ponad 1000 godzin, co oznacza, że silnik pracuje ciągle (z przerwą weekendową) w okresie od 2 tygodni do ponad 3 miesięcy. Testy te są najczęściej prowadzone w cyklu automatycznym, lecz zarówno silnik, jak i stanowisko wymagają stałego dozoru, co powoduje, że Laboratorium Silników pracuje w cyklu trzyzmianowym.

Laboratorium Silników dysponuje układem schładzania cieczy chłodzącej badane jednostki napędowe. Dzięki niemu można obniżyć temperaturę w układzie chłodzenia badanego silnika do -30° C. Pozwala to na wykonywanie różnych prób, np. zimnego rozruchu silnika, czy też badania odporności jednostki napędowej na szok termiczny, czyli gwałtowną zmianę temperatury. W rzeczywistych warunkach eksploatacji sytuacja taka ma miejsce, gdy w okresie zimowym (kiedy panują niskie temperatury zewnętrzne) otwiera się termostat układu chłodzenia silnika.

Inne zakłady
Oprócz badań silników, Bosmal wykonuje również wiele innych prac badawczo-rozwojowych, m. in. badania drogowe pojazdów oraz badania zespołów i elementów pojazdów. W tym celu w Instytucie pracuje około 1000 różnych stanowisk do badania takich elementów. Możliwe jest również wykonywanie oprzyrządowania produkcyjnego i wykorzystywanego do kontroli jakości, wykonywanie badań materiałów czy zleceń z zakresu metrologii.

Podsumowanie
Miło, że polska firma, chociaż nie produkcyjna, ma udział w opracowywaniu i rozwijaniu nowych rozwiązań dla motoryzacji, będąc przy okazji jednym z nielicznych pozytywnych przykładów prywatyzacji państwowej firmy i chyba pierwszą prywatyzacją placówki badawczej. Instytut prowadzi prace rozwojowe dla wielu światowych firm z branży motoryzacyjnej, mając wyłączność niektórych z nich na prowadzenie określonych prac badawczych. Zwyczajowo dość dużym klientem pozostaje pobliski Fiat, lecz wśród klientów Bosmala są firmy ze wszystkich kontynentów.