Search
dr hab. inż. Jacek Kropiwnicki
Employment
- Head of Section at Zakład Ekoinżynierii i Silników Spalinowych
- Vice-Dean for Cooperation and Advancement at Faculty of Mechanical Engineering and Ship Technology
- Associate professor at Institute of Energy
Publications
Filters
total: 79
Catalog Publications
Year 2024
-
Low temperature rotary Stirling engine: conceptual design and theoretical analysis
PublicationThe use of low-temperature energy sources for electricity generation demands a dual focus: a substantial enhancement in the efficiency of energy conversion devices and a reduction in system production costs. Particularly in scenarios where low-temperature energy sources are scarce, this factor can be pivotal in facilitating widespread adoption of such technologies. The Stirling engine emerges as a promising solution capable of...
Year 2023
-
Estimation of the Regenerative Braking Process Efficiency in Electric Vehicles
PublicationIn electric and hybrid vehicles, it is possible to recover energy from the braking process and reuse it to drive the vehicle using the batteries installed on-board. In the conditions of city traffic, the energy dissipated in the braking process constitutes a very large share of the total resistance to vehicle motion. Efficient use of the energy from the braking process enables a significant reduction of fuel and electricity consumption...
-
Evaluation of the energy efficiency of electric vehicle drivetrains under urban operating conditions
PublicationIn electric vehicles, as in hybrids vehicles, a very important factor affecting the energy efficiency of the powertrain is the ability to use the regenerative braking energy. Depending on the settings available in electric vehicles, the driver can choose different modes of operation: switch off the regenerative braking mode altogether, select the intensity of regenerative braking, or leave the control system in automatic mode....
-
FORECASTING BIOGAS FORMATION IN LANDFILLS
Publication: The aim of the present research was to develop a mathematical model for estimating the amount of viscous gas generated as a function of weather conditions. Due to the lack of models for predicting gas formation caused by sudden changes in weather conditions in the literature, such a model was developed in this study using the parameters of landfills recorded for over a year. The effect of temperature on landfill gas production...
Year 2022
-
Experiments on compression ignition engine powered by nano-fuels
PublicationThe use of nanoparticles in fuels provides new opportunities for modification of fuel properties, which may affect the operational parameters of engines, in particular the efficiency and fuel consumption. The paper presents comparison of compression ignition engine performance fuelled with neat diesel and nano-diesel. Alumina (Al2O3) was used as nanoparticles. Surface-active substances, including Span 80 surfactant, as well as...
-
Stirling engines - the state of technology development and computational models
PublicationStirling engines represent a technologically important solution in combined heat and power systems. Their use enables the achievement of over 90 percent efficiency in the management of the primary energy source with a very high durability of the device, mainly due to the lack of contact of the working gas with external factors and a very small number of mechanical components. The use of a Stirling engine may be equally important...
Year 2021
-
Modular Approach for Modelling Warming Up Process in Water Installations with Flow-Regulating Elements
PublicationThe paper presents a new method for modelling the warming up process of a water system with elements regulating the flow in a stochastic manner. The paper presents the basic equations describing the work of typical elements which the water installation is composed of. In the proposed method, a new computational algorithm was used in the form of an iterative procedure enabling the use of boundary conditions that can be stochastically...
Year 2020
-
A Theoretical and Experimental Study of Moderate Temperature Alfa Type Stirling Engines
PublicationThe Stirling engine is a device that allows conversion of thermal energy into mechanical energy with relatively high efficiency. Existing commercial designs are mainly based on the usage of high temperature heat sources, whose availability from renewable or waste heat sources is significantly lower than that of moderate temperature sources. The paper presents the results of experimental research on a prototype alpha type Stirling...
-
Application of Stirling Engine Type Alpha Powered by the Recovery Energy on Vessels
PublicationThe Stirling engine is a device, in which thermal energy is transformed into mechanical without a contact between the heat carrier, and the working gas closed in the engine. Mentioned feature makes this type of engine very attractive for the use of the recovery energy, taken from other heat devices. One of the potential applications of Stirling engines is the use of thermal energy generated in the ship's engine room for producing...
Year 2019
-
A unified approach to the analysis of electric energy and fuel consumption of cars in city traffic
PublicationForecasting fuel and electricity consumption is an important factor determining the direction of changes in road engineering solutions, traffic management, selection of routes for public transport and development more efficient car drive systems. With a reliable and easy-to-use computational tool, it is possible to reduce the consumption of primary energy sources and reduce the emission of toxic compounds in cities. An analysis...
-
Analysis of start energy of Stirling engine type alpha
PublicationThe Stirling engine type alpha is composed of two cylinders (expansion space E and compression space C), regenerator that forms the space between the cylinders and the buffer space (under the pistons). Before the start-up and as a result of long-term operation, the average pressure in the working space (above the pistons) and in the buffer space is the same. However, in the initial phase of operation, the average pressure in the...
-
Analysis of the regenerative braking process for the urban traffic conditions
PublicationIn a regular drive system, with an internal combustion engine, vehicle braking is connected with the unproductive dissipation of kinetic and potential energy accumulated in the mass of the vehicle into the environment. This energy can constitute up to 70% of the energy used to drive a vehicle under urban conditions. Its recovery and reuse is one of the basic advantages of hybrid and electric vehicles. Modern traffic management...
-
Heavy Duty Vehicle Fuel Consumption Modelling Based on Exploitation Data by Using Artificial Neural Networks
PublicationOne of the ways to improve the fuel economy of heavy duty trucks is to operate the combustion engine in its most efficient operating points. To do that, a mathematical model of the engine is required, which shows the relations between engine speed, torque and fuel consumption in transient states. In this paper, easy accessible exploitation data collected via CAN bus of the heavy duty truck were used to obtain a model of a diesel...
-
Hydraulic resistance analyses of selected elements of the prototype Stirling engine
PublicationThe paper presents the results of simulation tests of hydraulic resistance and temperature distribution of the prototype Stirling alpha engine supplied with waste heat. The following elements were analyzed: heater, regenerator and cooler. The engine uses compressed air as a working gas. Analyses were carried out for three working pressure values and different engine speeds. The work was carried out in order to optimize the configuration...
Year 2018
-
Energetic model of hydraulic system of refuse collection vehicle based on simulation and experimental data
PublicationThis paper presents an energetic model of hydraulic system of a refuse collection vehicle. First, benefits resulting from implementation of an energetic model in the industry and operation of a Refuse Collection Vehicle are briefly explained. Then, components of the energy consumption in hydraulic circuits of compactor and lifting device are described and combined into a comprehensive model that can be evaluated using basic measurement...
-
Evaluation of the efficiency of the duty cycle of refuse collection vehicle based on real-world data
PublicationIn this paper a method of the efficiency evaluation of the duty cycle of Refuse Collection Vehicle is presented. Using real world data, two representative duty cycles were analysed. Total cycle efficiency was calculated, as well as the efficiency of particular cycle phases. Then, energy needed to collect and compact the waste and energy from fuel were compared. Measured and calculated values were shown on the diagrams illustrating...
-
Experimental determination of general characteristic of internal combustion engine using mobile test bench connected via Power Take-Off unit
PublicationThe general characteristics of the engine include information about the regions of the engine's operating area that are most efficient, where specific fuel consumption reaches the smallest values. Economic operation based on those characteristics can contribute to a significant reduction of fuel consumption and consequently less pollutant emissions and lower costs. The paper presents an experimental method of determination of general...
-
WYKORZYSTANIE SILNIKA STIRLINGA DO ODZYSKU ENERGII ZE SPALIN
PublicationSilnik Stirlinga jest urządzeniem wytwarzającym energię mechaniczną, w którym nie występuje spalanie paliwa wewnątrz cylindra. Dzięki temu możliwe jest zasilanie silnika energią z dowolnego źródła. Takim źródłem może być promieniowanie słoneczne, spalanie niskokalorycznego paliwa zachodzące w zewnętrznej komorze spalania lub energia odpadowa z innego urządzenia cieplnego, np. silnika spalinowego autobusu lub pojazdu ciężarowego....
Year 2017
-
Analysis of the possibilities of using of DME fuel in motor boat drive systems
PublicationThe characteristics of alternative fuel for diesel: dimethyl ether (DME) and an analysis of the potential to reduce emissions of toxic compounds by the engines when running on this fuel have been presented in this work. Basic types of design solutions of gas supply and control systems, possible for use in internal combustion engines with DME supply have been also presented. The paper presents a study of the legislation and an analysis...
-
Analysis of the possibility of determining the general characteristics using the operational data of a vehicle engine
PublicationThe paper presents an analysis of the possibility of determining the general characteristics using the operational data of an engine of refuse collection vehicle. Data acquisition was done by reading information from the CAN network using FMS standard (Fleet Management System), which is widely used in heavy duty vehicles since year 2002. The paper presents the analysis of the expected measurement uncertainties resulting from the...
-
Application of road map of operating condition for estimation of fuel and electric energy consumption from city transport
PublicationThe paper presents procedure of data collecting and generation of road map of operating condition in the selected urban area. This map allows forecasting the selected vehicle operating parameters for the assumed road. The main parameters calculated using the road maps of operating conditions are: total energy spent to drive the selected vehicle, consumed fuel, travel time, average speed of travel, CO2 emissions. Presented example...
-
CAUSALITY IN MODELS OF THERMAL PROCESSES IN SHIP ENGINE ROOMS WITH THE USE OF BOND GRAPH (BG) METHOD
PublicationWith a single approach to modeling elements of different physical nature, the method of Bond Graph (BG) is particularly well suited for modeling energy systems consisting of mechanical, thermal, electrical and hydraulic elements that operate in the power system engine room. The paper refers to the earlier presented new concept of thermal process modeling using the BG method. The authors own suggestions for determining causality...
-
Design of a test bench for determining the general characteristics of an internal combustion engine using a hydraulic power take-off system
PublicationThe paper presents a design of an engine test bench, which is used to determine the general characteristics of a truck engine using a power take-off (PTO). PTO drives a hydraulic system that generates a load on the engine at various points in its operation in the power range specified by the hydraulic system. The design allows for stationary and mobile tests with the test bench mounted on the truck, without any modification of...
-
Projekt stanowiska badawczego do wyznaczania charakterystyki ogólnej silnika spalinowego ZS przy wykorzystaniu hydraulicznego układu odbioru mocy
PublicationPrzedstawiono projekt stanowiska badawczego służącego do wyznaczania charakterystyki ogólnej silnika pojazdu ciężarowego, wykorzystując przystawkę odbioru mocy do napędu układu hydraulicznego generującego obciążenie silnika w różnych punktach jego pracy. Przedstawiono założenia projektowe oraz ograniczenia konstrukcyjne. Omówiono zasadę działania stanowiska i metodę wyznaczania charakterystyki. Opisano układ hydrauliczny oraz układ...
Year 2016
-
Modelowanie układów napędowych pojazdów z silnikami spalinowymi
PublicationW analizie struktur układów napędowych pojazdów wykorzystano metodę Grafów Wiązań, która daje możliwość modelowania elementów o różnej naturze fizycznej. Jest to bardzo istotne przy analizie energetycznej systemów o złożonej i zróżnicowanej strukturze energetycznej, np. w przypadku pojazdów samochodowych z klasycznym lub hybrydowym układem napędowym. W pracy przedstawiono również przykłady popularnych programów komputerowych do...
Year 2015
-
A Model of Thermal Energy Storage According to the Convention of Bond Graphs (BG) and State Equations (SE)
PublicationThe main advantage of the use of the Bond Graphs method and State Equations for modeling energy systems with a complex structure (marine power plants, hybrid vehicles, etc.) is the ability to model the system components of different physical nature using identical theoretical basis. The paper presents a method of modeling thermal energy storage, which is in line with basic BG theory. Critical comments have been put forward concerning...
-
Analysis of accumulation possibility of energy dissipated in the braking process of train driven by hybrid locomotive
PublicationW tradycyjnym procesie hamowania cała energia kinetyczna lub potencjalna pociągu napędzanego lokomotywą z silnikiem spalinowym jest rozpraszana do otoczenia w postaci energii cieplnej. W lokomotywach hybrydowych istnieje możliwość odzyskania części tej energii przez przekazanie jej do akumulatorów i ponowne wykorzystanie do napędu pociągu. W pracy przedstawiono model układu napędowego lokomotywy hybrydowej z silnikiem spalinowym,...
-
Changing Attitudes in Cross Cultural Diversity through International Senior Capstone Projects
PublicationIn this global world, today’s engineer is likely to have to work in global international teams with colleagues from other nationalities. The challenge for many engineering curricula is how to include, in a realistic way, this global dimension and increase the student’s awareness of the issues that are encountered. In the Purdue University Engineering Technology program, an international capstone project was created to increase...
-
Development of Education Tomorrow’s Engineers at the Faculty of Mechanical Engineering in GUT
PublicationPaper presents educational activity of Faculty of Mechanical Engineering of the Gdańsk University of Technology. Faculty of Mechanical Engineering is one of the largest departments of the Gdańsk University of Technology (GUT), currently educating about 3 000 student. The Faculty of Mechanical Engineering offers studies in different areas: Mechanical Engineering, Medical and Mechanical Engineering, Materials Engineering, Mechatronic,...
-
Model of the hydraulic pump powertrain of refuse collection vehicle compaction mechanism
PublicationW pracy przedstawiono symulację pracy układu napędowego pompy hydraulicznej mechanizmu prasującego śmieciarki oraz wpływ różnych konfiguracji elementów składowych tego urządzenia na zużycie paliwa silnika napędowego w warunkach przyjętego cyklu obciążenia. W tym celu wykorzystano model układu napędowego pompy hydraulicznej mechanizmu prasującego śmieciarki w formie grafów wiązań oraz wyniki pomiarów ciśnienia roboczego w siłownikach...
-
Stirling engines powered by renewable energy sources
PublicationStirling engine is a device that produces mechanical energy using heat from any source of energy, without the need of combustion of any fuel inside the device. Renewable energy sources, which are mostly low-temperature energy sources, can be used to produce mechanical and electrical energy in Stirling engines. The paper presents an overview of the existing prototype Stirling engines designed for using of low-temperature energy...
Year 2014
-
Analiza zużycia paliwa przez silnik śmieciarki w warunkach cyklu pracy mechanizmu prasującego
PublicationW pracy przedstawiono analizę zużycia paliwa przez silnik śmieciarki w warunkach przyjętego cyklu pracy mechanizmu prasującego śmieci. W tym celu wykorzystano model zużycia paliwa silnika śmieciarki, model układu napędowego pompy hydraulicznej mechanizmu prasującego śmieciarki oraz wyniki pomiarów ciśnienia roboczego w siłownikach hydraulicznych mechanizmu prasującego w trakcie jednego pełnego cyklu pracy mechanizmu prasującego...
-
Carbon dioxide potential reduction using Start-Stop system in a car
PublicationOperating fuel consumption increases significantly when the vehicle stops frequently while driving or when the engine is idling during braking. In such cases, the internal combustion engine consumes the fuel but the mechanical energy is not used by the drive system. The amount of fuel that is consumed in this time by the engine can potentially be saved if the car is equipped with a Stop-Start system. Start-Stop system automatically...
-
Symulacja pracy mechanizmu prasującego pojazdu do usuwania odpadów z pojemników (PUOP)
PublicationW pracy przedstawiono analizę pracy wybranego typu mechanizmu prasującego PUOP oraz wpływ różnych konfiguracji elementów składowych tego urządzenia na energochłonność pracy w warunkach przyjętego cyklu obciążenia. W tym celu wykorzystano model mechanizmu prasującego PUOP w formie grafów wiązań oraz wyniki pomiarów ciśnienia roboczego w siłownikach hydraulicznych mechanizmu prasującego w trakcie jednego pełnego cyklu pracy przeprowadzonych...
-
The initial selection of parameters for dynamic brake for car engine test dynamometer
PublicationThe article presents an analysis of the car engine loads. The aim of the analysis was to determine the parameters of the brake / electric motor on an engine test bad. Analysis of loads on the driving tests concerned on chassis dynamo to simulate them on an engine dynamometer. To check the range of dynamometer shaft angular acceleration inertial mass of a car was reduced on the crankshaft axis. The calculations of maximum shaft...
Year 2013
-
A PROPOSAL OF A DESCRIPTION OF THE OPERATING CONDITIONS OF DIESEL-ELECTRIC LOCOMOTIVES
PublicationThe paper presents a proposal of a description of the operating conditions of diesel-electric locomotives. The proposal is a result of the operational experience and the analysis of the locomotive operation. It constitutes a significant simplification in relation to the descriptions currently used by domestic carriers. The paper also presents examples of analyses of the operating conditions of locomotives using the proposed method.
-
Analiza warunków pracy silnika spalinowego lokomotywy na biegu jałowym
PublicationW trakcie eksploatacji lokomotyw z silnikami spalinowymi obserwowany jest znaczny udział pracy silnika spalinowego w stanie biegu jałowego. Dlatego też średnia wartość strumienia paliwa zużywanego przez silnik spalinowy lokomotywy w tym stanie będzie miała istotny wpływ na efektywność energetyczną układu napędowego. Wyznaczaniu wartości tego parametru musi towarzyszyć jednoznaczna klasyfikacja warunków pracy układu napędowego lokomotywy....
-
Education at the Faculty of Mechanical Engineering of the Gdańsk University of Technology
PublicationFaculty of Mechanical Engineering is one of the largest departments of the Gdańsk University of Technology (GUT), currently educating about 3 000 student. Lectures are conducted in five Chairs, which include 18 Divisions. In 2000 GUT introduced the European Credit Transfer and Accumulation System (ECTS). Each student should get during one academic year 60 ECTS points. Obtaining a diploma of BEng requires the acquisition of no less...
-
Education at the Faculty of Mechanical Engineering of the Gdańsk University of Technology
PublicationFaculty of Mechanical Engineering is one of the largest departments of the Gdańsk University of Technology (GUT), currently educating about 3 000 student. Lectures are conducted in five Chairs, which include 18 Divisions. In 2000 GUT introduced the European Credit Transfer and Accumulation System (ECTS). Each student should get during one academic year 60 ECTS points. Obtaining a diploma of BEng requires the acquisition of no less...
-
Konstrukcje i zastosowania współczesnych silników Stirlinga
PublicationW pracy omówione zostały przyczyny rosnącego zainteresowania komercyjnego wykorzystania silników Stirlinga. Scharakteryzowane zostały podstawowe typy silników Stirlinga ze względu na układ przestrzeni roboczej i cylindrów. W pracy przedstawione zostały przykłady współczesnych konstrukcji tych silników, dokonano również analizy aktualnych i planowanych zastosowań silników Stirlinga. Omówiono podstawowe zalety i wady wykorzystania...
-
Możliwości redukcji przebiegowego zużycia paliwa przy zastosowaniu elektronicznych systemów wspomagających kierowców
PublicationElektroniczne systemy wspomagające kierowcę pomagają kierującym kontrolować sytuację na drodze, przekazują sygnały do układu hamulcowego i napędowego, rozpoznają znaki drogowe, pozwalają utrzymać odpowiedni dystans w czasie jazdy w kolumnie, a także kontrolują położenie pojazdu na pasie ruchu. Elek-troniczne systemy wspomagające kierowcę pomagają również zmniejszyć przebiegowe zużycie paliwa, poprzez odpowiednie sterowanie układem...
-
TEST FOR ASSESSING THE ENERGY EFFICIENCY OF VEHICLES WITH INTERNAL COMBUSTION ENGINES
PublicationThe most popular method for assessing the energy efficiency of vehicles is to compare the fuel consumption achieved in the conditions of selected approval test. Operating conditions are defined using the speed profiles, usually for only two categories: urban and extra-urban driving. Assessing the energy efficiency of vehicles should be performed using a more detailed classification of conditions. Presented results of comparison...
-
Zastosowanie silników Stirlinga w mikroukładach kogeneracyjnych
PublicationW pracy przedstawiono zalety i wady wykorzystania silników Stirlinga w mikroukładach kogeneracyjnych, a także wyniki własnych badań eksperymentalnych (charakterystyki sprawnościowe i emisyjne) modułu 24V DC WhisperGen Personal Station PPS16-24MD z generatorem elektrycznym o mocy 800 W i wydajności cieplnej 5.5 kW.
Year 2012
-
Comparison of energy efficiency of vehicles powered by different fuels
PublicationNajpopularniejsza metoda oceny efektywności energetycznej pojazdów samochodowych polega na porównywaniu przebiegowego zużycia paliwa osiągniętego w warunkach wybranego testu homologacyjnego. Warunki eksploatacji, zdefiniowane za pomocą przebiegów prędkości w czasie, dotyczą najczęściej tylko dwóch kategorii: jazdy miejskiej i pozamiejskiej. Problemy wynikające z takiego sposobu postępowania zostały omówione na przykładzie analizy...
-
Evaluation of energy efficiency of vehicles powered by different fuels
PublicationW pracy przedstawiono nową metodę oceny efektywności energetycznej pojazdów zasilanych różnymi paliwami. Analizę można wykonać na podstawie jednego przejazdu w regularnym ruchu miejskim z rejestracją podstawowych parametrów silnika i pojazdu. Warunki eksploatacji identyfikowane są przy użyciu energochłonności jednostkowej, która uwzględnia zarówno wpływ warunków zewnętrznych jak również styl jazdy kierowcy.
-
Investigation of a Stirling engine as a micro-CHP system
PublicationW pracy przedstawiono przegląd konstrukcji silników Stirlinga, które mogą być stosowane w układach mikro-kogeneracyjnych. Zaprezentowano również wyniki badań silnika Stirlinga przeprowadzonych przy różnych obciążeniach cieplnych i elektrycznych układu.
-
Wpływ temperatury rozruchu silnika na czas pracy bez uwzględnienia w sterowaniu sygnału z czujnika stężenia tlenu
PublicationW pracy omówiono wybrane zagadnienia związane z wpływem temperatury rozruchu silnika spalinowego na emisję związków toksycznych w spalinach. Jednym z czynników powodujących wzrost emisji związków toksycznych podczas zimnego rozruchu jest sterowanie pracą silnika spalinowego bez udziału sygnału z czujnika stężenia tlenu. W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu temperatury na czas pracy bez uwzględniania tego ważnego w sterowaniu...
Year 2011
-
Analysis of the torque response of a car engine to the step change of the control signal
PublicationW pracy zamieszczono wyniki badań silnika samochodu osobowego w warunkach nieustalonych. Stan obciążenia silnika wynikał z realizowanego cyklu jezdnego w warunkach drogowych oraz sposobu sterowania układem napędowym. Parametry trakcyjne pojazdu mierzone były za pomocą systemu GPS z fenomenologiczną korektą sygnału wysokości, na której się on znajdował. Wybrane parametry pracy silnika mierzone były za pomocą sytemu komunikującego...
-
Application of FMEA analysis for assessing reliability and risk in biogas-fueled engines operation process
PublicationW pracy zamieszczono propozycję wykorzystania analizy FMEA (ang. Failure mode and effects analysis) - analizy rodzajów i skutków możliwych błędów występujących w instalacjach przemysłowych z silnikami spalinowymi. Obserwowany w ostatnich latach rozwój energetyki rozproszonej, opartej na tłokowych silnikach spalinowych jest wynikiem m.in. prowadzonej polityki rozwoju wykorzystania odnawialnych źródeł energii (OŹE) związanej z zagospodarowaniem...
-
Identification analysis of dynamic changes in the composition of biogas and their impact on the operation of internal combustion engines
PublicationW pracy zamieszczono wyniki badań składu biogazu pozyskiwanego na komunalnym wysypisku śmieci. Pozyskiwany biogaz jest wykorzystywany do zasilania biogazowych zespołów prądotwórczych wyposażonych w silniki o zapłonie iskrowym dostosowanych do zasilania tym paliwem. Pozyskiwany biogaz powstaje w sposób naturalny w procesie beztlenowej fermentacji zachodzącej przez ok. 20 lat, w organicznej części pryzmy odpadów składowanych na wysypisku...
seen 3408 times