W niniejszym podręczniku przedstawiono informacje o metodach oceny szkodliwego wpływu silnika spalinowego na środowisko naturalne człowieka oraz o sposobach jego ograniczenia. Podręcznik ten, opracowany przez pracowników Zakładu Silników Spalinowych Instytutu Silni-ków Spalinowych i Transportu Politechniki Poznańskiej, pozwala na poszerzenie wiedzy przekazywanej studen-tom podczas specjalistycznych wykładów i ćwiczeń. Jest kontynuacją podręcznika Badania silników spalinowych wydanego w 2012 roku. W stosunku do poprzedniego, obecne wydanie podzielono na dwie publikacje zatytułowane: Badania silników spalinowych i ich układów funk-cjonalnych oraz Badania emisji zanieczyszczeń silników spalinowych. Prezentowane zagadnienia dotyczą praktycznych metod oceny emisji zanieczyszczeń silników spalinowych (ale także ca-łych pojazdów samochodowych) możliwych do realizacji podczas zajęć laboratoryjnych. W pierwszej części – zatytułowanej Wiadomości ogólne – zawarto informacje umożliwiające zapo-znanie się ze sposobami pomiarów gazowych związków szkodliwych w spalinach, a także za-prezentowano urządzenia i systemy pomiarowe do analizy emisji cząstek stałych. W drugiej części – Badania transportowych zanieczyszczeń środowiska – zamieszczono informacje o moż-liwościach oceny emisji spalin z silników spalinowych zasilanych różnymi paliwami, a jedno-cześnie wyposażonych w najnowsze układy oczyszczania spalin. Omówiono zagadnienia zwią-zane z oceną toksyczności spalin pojazdów z wykorzystaniem danych dostępnych z ich systemów diagnostycznych.

Spis ważniejszych skrótów 7 Spis ważniejszych oznaczeń 9 Przedmowa 11 CZĘŚĆ 1. WIADOMOŚCI OGÓLNE 13 1. Pomiary gazowych składników spalin 15 1.1. Wprowadzenie 15 1.2. Tworzenie szkodliwych składników spalin 18 1.3. Stężenie gazowych składników spalin z silnika o zapłonie iskrowym 22 1.4. Stężenie gazowych składników spalin z silnika o zapłonie samoczynnym 24 1.5. Analizatory spalin 26 2. Pomiary emisji cząstek stałych 39 2.1. Wprowadzenie 39 2.2. Budowa cząstki stałej 39 2.3. Pomiar masy cząstek stałych 49 2.3.1. Metody pomiaru masy cząstek stałych 49 2.3.2. Systemy do pomiaru masy cząstek stałych 56 2.4. Pomiar liczby cząstek stałych 60 2.4.1. Metody pomiaru liczby cząstek stałych 60 2.4.2. Urządzenia do pomiaru liczby cząstek stałych 66 3. Pomiary zadymienia spalin 71 3.1. Wprowadzenie 71 3.2. Urządzenia do pomiaru zadymienia spalin 74 3.3. Pomiary zadymienia i emisji masowej cząstek stałych 79 3.3.1. Badania korelacyjne na hamowni silnikowej 79 3.3.2. Badania korelacyjne na hamowni podwoziowej 84 4. Pomiary emisji spalin w testach toksyczności 89 4.1. Wprowadzenie 89 4.2. Metody pomiaru emisji i stosowana aparatura 90 4.3. Badania na hamowni podwoziowej 91 4.4. Badania na hamowni silnikowej 98 CZĘŚĆ 2. BADANIA TRANSPORTOWYCH ZANIECZYSZCZEŃ ŚRODOWISKA 111 5. Badania emisji zanieczyszczeń w rzeczywistych warunkach ruchu 113 5.1. Wprowadzenie 113 5.2. Wymagania odnośnie do badań drogowych 115 5.2.1. Dopuszczalne limity emisji spalin 115 5.2.2. Wymagania dotyczące aparatury pomiarowej 116 5.2.3. Wymagania eksploatacyjne 123 5.2.4. Wymagania dotyczące przejazdu 123 5.3. Wyznaczanie emisji spalin w testach drogowych 126 5.3.1. Metoda z wykorzystaniem wszystkich danych pomiarowych 126 5.3.2. Metoda uśredniania emisji w oknach pomiarowych 129 5.3.3. Metoda kategoryzacji mocy 136 5.3.4. Porównanie metod pomiarowych 139 5.4. Parametryczna ocena testów drogowych 145 5.4.1. Dwuwymiarowe charakterystyki udziału czasu pracy pojazdu (silnika) i natężenia emisji związków szkodliwych 145 5.4.2. Możliwości porównywania testów drogowych 151 6. Badania wskaźników ekologicznych silników spalinowych zasilanych gazem 155 6.1. Wprowadzenie 155 6.2. Paliwa gazowe – właściwości i wymagania jakościowe 157 6.3. Współczesne koncepcje silników zasilanych gazem 160 6.4. Podstawowe informacje o układach zasilania gazem 162 6.5. Wskaźniki emisji spalin silników zasilanych paliwami gazowymi 165 6.5.1. Silniki zasilane gazem LPG 165 6.5.2. Silniki zasilane gazem ziemnym 167 6.5.3. Silniki zasilane wodorem 168 6.6. Badania silników zasilanych gazem 169 7. Wpływ stanu cieplnego silnika na emisję związków szkodliwych 171 7.1. Wprowadzenie 171 7.2. Zagadnienia rozruchu silników 172 7.3. Wpływ wybranych czynników na emisję związków szkodliwych podczas zimnego rozruchu silnika 176 7.4. Charakterystyka rozruchu silnika spalinowego 180 7.5. Eksploatacja silników w różnych warunkach otoczenia 181 7.6. Laboratoryjne badania emisji spalin w niskiej temperaturze otoczenia 183 7.7. Badania emisji spalin podczas rozruchu silników pojazdów osobowych 185 7.8. Rozwiązania konstrukcyjne zmniejszające emisję podczas zimnego rozruchu silnika 195 8. Analiza katalitycznego ograniczania emisji spalin 201 8.1. Uwagi ogólne 201 8.2. Analiza działania trójfunkcyjnych reaktorów katalitycznych 203 8.3. Analiza działania reaktorów utleniających 210 8.4. Charakterystyka pracy filtrów cząstek stałych 212 8.4.1. Badania warstw wspomagających regenerację 212 8.4.2. Analiza spadku ciśnienia przy przepływie gazów wylotowycprzez filtr czysty i wypełniony 213 8.4.3. Analiza odkładania popiołów w filtrze 218 8.5. Mechanizm reakcji katalitycznych 223 8.6. Analiza chemicznych i fizycznych parametrów reaktorów katalitycznych 225 8.7. Budowa i klasyfikacja reaktorów katalitycznych 226 8.8. Sprawność reaktorów katalitycznych 228 8.9. Parametry konstrukcyjne reaktorów katalitycznych 229 9. Badania emisji spalin silników z filtrami cząstek stałych 233 9.1. Zwiększenie wymagań emisji dla silników ZI 233 9.2. Formowanie cząstek stałych w silniku ZI DI 236 9.3. Możliwości zmniejszenia emisji cząstek stałych w silnikach ZI DI 241 9.4. Różnice między silnikami ZI i ZS w aspekcie eksploatacji filtrów cząstek stałych 242 9.5. Analiza parametrów filtrów do silników ZI DI 244 9.6. Porównanie emisji spalin bez filtra i z filtrem cząstek stałych 247 10. Diagnostyka pokładowa pojazdu z wykorzystaniem skanerów diagnostycznych systemu OBD 251 10.1. Wprowadzenie 251 10.2. Rodzaje testów diagnostycznych 254 10.3. Transmisja informacji diagnostycznej 255 10.4. Diagnostyczne tryby pracy 257 10.5. Kody błędów 258 10.6. Analiza parametrów bieżących pojazdu i silnika 259 10.7. Diagnostyka czujników stężenia tlenu 262 10.8. Diagnostyka reaktora katalitycznego 269 10.9. Czytniki informacji diagnostycznej 271 10.10. Normy emisji spalin a systemy diagnostyczne 273 10.11. Rozwój systemu OBD 276 10.12. Możliwości określania sprawności silnika na podstawie sygnałów diagnostycznych 278 Literatura 283