Słaba rozprawa habilitacyjna rektora PWSZ w Nowym Sączu. Kolorowe obszary i napisy nie są dodane przez publikującego ten materiał.

1. Prof. dr hab. inż. Jerzy Merkisz
Politechnika Poznańska
Instytut Silników Spalinowych i Transportu
Poznań, 18.03.2014 r.
O P I N I A
o rozprawie habilitacyjnej pt.:
„Zastosowanie systemu zapłonowego iskrowego i samoczynnego
w silniku spalinowym”,
oraz o całokształcie dorobku naukowo-badawczego i dydaktycznego
dr. inż. Mariusza Cygnara
podstawa opracowania: pismo Dziekana Wydziału Budowy maszyn i Lotnictwa
Politechniki Rzeszowskiej, z dnia 03.01.2014, RM/531-06-02/2013/14, wraz z egzemplarzem
rozprawy habilitacyjnej i kompletem dokumentów
1. OCENA ROZPRAWY HABILITACYJNEJ
1.1. Ocena wyboru tematu i zasadnicze zalety pracy
Konieczność obniżania zużycia paliwa (emisji CO2) i ciągłe zaostrzanie norm
dotyczących emisji substancji toksycznych zmusza konstruktorów i producentów do
opracowania nowych konstrukcji, technologii i produkcji spalinowych zespołów napędowych.
Tematyka pracy obejmuje zagadnienia związane z procesem spalania. Autor
przedstawia nowatorską koncepcję silnika, który zależnie od warunków takich jak
temperatura, prędkość obrotowa i ciśnienie może pracować jako silnik o zapłonie iskrowym
(ZI) lub samoczynnym (ZS), z możliwością płynnego przełączania trybów pracy.
Poszukiwanie nowych systemów spalania i doskonalenie istniejących jest bez wątpienia
aktualnym i ważnym zadaniem, któremu przypisać należy duże znaczenie praktyczne.
Dlatego wybór tematu rozprawy oceniam jednoznacznie pozytywnie.
Głównym celem naukowym pracy jest według słów Autora „ wykazanie zwiększenia
sprawności ogólnej w zaprojektowanym silniku spalinowym o dwóch systemach
zapłonowych: iskrowym i samoczynnym. Cel pracy jest więc niewątpliwie ambitny.
Autor przedstawia koncepcję silnika badawczego, który wyposażony jest w układ
wtrysku dawki głównej do kanałów dolotowych typu MPI i dodatkowy układ wtrysku dawki
zapłonowej bezpośrednio do cylindra. Jako paliwo zasadnicze wykorzystywana jest
konwencjonalna benzyna, która zapala się w cylindrze dzięki przeskokowi iskry elektrycznej
na elektrodach świecy, lub – przy większym obciążeniu – dzięki samozapłonowi wtryśniętej
bezpośrednio do cylindra dodatkowej dawki benzyny zmodyfikowanej chemicznie.
Przeprowadzone zostały symulacje numeryczne procesu spalania oraz badania
odpowiednio przygotowanego silnika, które wskazują, że cel którym jest ograniczenie
zużycia paliwa został osiągnięty.
Z przyjemnością chcę podkreślić że podjęte zagadnienia zawarte w pracy
habilitacyjnej są na poziomie światowym, ponieważ recenzujący znalazł w SAE Automotive

2. 2
Engineering International (October 1, 2013) informację pt. „Chrysler sees the ICE future”.
Firma Chrysler przystępuje obecnie do podjęcia badań przyszłościowych o tej tematyce, którą
dr inż. Mariusz Cygnar zaprezentował w pracy habilitacyjnej.
1.2. Analiza treści rozprawy
Rozdz. 1 - Wprowadzenie
Posłużył Autorowi do przedstawienia wybranych nowatorskich systemów spalania,
stosowanych w silnikach tłokowych i odrzutowych lotniczych. Przegląd literaturowy bez
wątpienia jest właściwym punktem wyjścia dla prezentacji idei rozprawy, jednak obejmujący
zaledwie trzy strony tekstu rozdział pozostawia w tym zakresie pewien niedosyt. Autor
dokonał bezpośredniego porównania własnej koncepcji silnika z silnikami prototypowymi
zaprezentowanymi przez dużych europejskich producentów samochodów – firmę Mercedes
Benz i Volkswagen. W porównaniu tym wskazuje, że Jego „model spalania” jest
korzystniejszy od przytoczonego, podobnego rozwiązania zastosowanego przez firmę
Mercedes Benz, między innymi dlatego, że silnik DiesOtto pracuje jedynie w zakresie
prędkości obrotowej od 1000 do 3000 obr/min. To porównanie jest niepotrzebne, bo celem
producenta budującego prototypowy samochód demonstracyjny jest między innymi
podkreślenie innowacyjności i kompetencji w projektowaniu nowoczesnych samochodów, a
celem pracy naukowej jest przede wszystkim poznanie i zrozumienie zachodzących w silniku
zjawisk.
Dalej Autor opisuje model procesu spalania zastosowany w swoim silniku, między
innymi podając, że dawka zapłonowa wynosi około 5% ładunku zasadniczego. W rozdziale 5
pokazane zostały wyniki badań, z których wynika, że dawka zapłonowa była w
rzeczywistości równa od około 6,5% do około 50% (str 92, u góry; str.94 rys. 5.3; str. 96, rys.
5.6). Wskazany brak precyzji jest niepotrzebną wadą tej pracy naukowej.
Rozdz. 2 - Założenia naukowe i teza pracy
We wprowadzeniu do rozdziału Autor opisuje unikalny charakter prezentowanego w
rozprawie systemu spalania. „Wyjątkowość zaproponowanego w pracy rozwiązania polega na
występowaniu nowego modelu propagacji płomienia, jaki powstaje od wtryśniętej dawki
zapłonowej do wcześniej przygotowanego ładunku homogenicznego…” „…małe ogniska
spalania detonacyjnego (dawki zapłonowej) są powierzchniowym początkiem spalania
ładunku zasadniczego.” „Samoistne zanikanie spalania detonacyjnego jest spowodowane
małą ilością dawki zapłonowej i nie występują gwałtowne przyrosty ciśnienia w komorze
spalania.”
Kolejno następuje przedstawienie wymienionego już celu pracy i omówienie jej
zakresu. Następnie Autor przedstawia tezę naukową „Silnik o zapłonie iskrowym i
samoczynnym z elektronicznym systemem sterowania zmianą rodzaju zapłonu wykazuje
większą sprawność ogólną i zmniejszoną emisję składników toksycznych spalin w
porównaniu z konwencjonalnymi silnikami o zapłonie iskrowym i samoczynnym.”
Po prezentacji tezy następuje zaskakujący akapit zatytułowany „uzasadnienie tezy
naukowej”, gdzie napisano „Zastosowanie silnika o dwóch układach zapłonowych z
elektronicznym systemem sterowania zmianą rodzaju zapłonu cechują zalety silnika o
zapłonie iskrowym – łatwy rozruch, bardziej równomierna i cichsza praca oraz silnika o
zapłonie samoczynnym – wysoka sprawność ogólna”. Uważam, że ten fragment pracy jest
błędem metodologicznym. Uzasadnienie tezy jest możliwe tylko przez zaplanowanie i
przeprowadzenie badań naukowych, zakończone ich analizą, a przedstawiony fragment tekstu
opisuje raczej przesłanki do sformułowania tezy.
Rozdz. 3 - Obiekt badań
Rozdział rozpoczyna się przedstawieniem podstawowych danych technicznych
seryjnie produkowanego silnika, który po odpowiednich modyfikacjach posłużył jako silnik

3. 3
badawczy. Należy z pełnym uznaniem ocenić pomysłowość i skuteczność w przystosowaniu
seryjnego silnika do specyficznych badań, szczególnie zakończone sukcesem zamontowanie
w głowicy silnika z techniką czterozaworową dodatkowego wtryskiwacza, pozwalającego na
doprowadzenie paliwa bezpośrednio do cylindra. Jednocześnie jednak nasuwa się pytanie o
celowość dokonywania takich modyfikacji, w sytuacji gdy od wielu lat produkowane są
seryjnie silniki z bezpośrednim wtryskiem benzyny. Do powstania tej wątpliwości Autor
mógł nie dopuścić, poprzedzając opis modyfikacji uzasadnieniem wyboru określonego typu
silnika. Właściwe byłoby też precyzyjne określenie typu silnika (oznaczenia producenta),
wtedy możliwe stałoby się uzupełnienie przez czytelnika mało szczegółowych informacji o
silniku podanych w tym rozdziale. Przykładem może być tutaj charakterystyka ogólna, lub
chociażby charakterystyka pełnej mocy silnika w oryginalnej wersji. Brakuje też informacji o
fazach rozrządu ustawionych w czasie prowadzenia badań – Autor informuje czytelnika
jedynie o fazach rozrządu „przy zimnym silniku” i o tym, że zastosowano mechanizm zmiany
faz rozrządu. Na rysunku 3.1, na stronie 21 Autor pokazuje układ pomiarowy, obejmujący
między innymi pomiar współczynnika nadmiaru powietrza, niestety wyniki tych pomiarów,
które w kontekście prowadzonych badań są niezwykle cenne, nie zostały później
przedstawione.
Opisano układ doładowania silnika ze sprężarką mechaniczną napędzaną niezależnie,
silnikiem elektrycznym, zastosowaną po to, by uzyskać samozapłon paliwa przy niskim
stopniu sprężania równym 10. Niezrozumiałe jest jednak, dlaczego stosowano różne ciśnienia
doładowania w przypadku gdy silnik pracował z zapłonem iskrowym (0,13 MPa) i
samoczynnym (0,14 MPa), szczególnie że później, przy porównaniu i interpretacji wyników,
Autor zdaje się o tej różnicy zapominać.
Cały rozdział trzeci jest nieco chaotyczny, np. informację o ciśnieniu doładowania
zamieszczono nie w podrozdziale dotyczącym doładowania, lecz układu zapłonowego (str.28,
ostatni akapit).
Należy dobitnie podkreślić, że przygotowane stanowisko silnikowe zasługuje pod
względem merytorycznym na szczególne uznanie, jedynie jego opis jest niekompletny i
pełen niedoskonałości.
Rozdz. 4 - Badania symulacyjne silnika o zapłonie iskrowym i samoczynnym
Obliczenia przeprowadzono z wykorzystaniem modelu KIVA, a ich celem było
„wykazanie zmniejszenia zużycia paliwa oraz ograniczenie emisji składników toksycznych
spalin podczas pracy silnika w systemie dwuzapłonowym oraz określenie wartości zmian
ciśnienia i temperatury w cylindrze dla analizowanej jednostki napędowej”.
Warto zauważyć, że w kolejnym rozdziale przedstawiono wyniki badań silnikowych,
z których wynika, że istotnie, w trybie pracy z zapłonem samoczynnym silnik badawczy ma
wyższą sprawność niż w przypadku gdy pracuje jako silnik o zapłonie iskrowym.
Wątpliwości dotyczą tutaj przede wszystkim metodyki: czy symulacja ma służyć do
weryfikacji wyników uzyskanych w badaniach silnikowych? Wydaje się, że cel badań
symulacyjnych nie został właściwie sprecyzowany. Dużo lepiej byłoby, gdyby celem tym
stała się próba poszukiwania najkorzystniejszych nastaw silnika, później wykorzystanych w
badaniach na obiekcie rzeczywistym. Tak się jednak nie stało i np. na stronie 36
zamieszczono informację, że ciśnienie na dolocie wynosi 0,115 MPa, (dotyczy silnika ZI, na
stronie 53 podano wartość dla ZS – taką samą) czyli jest różne od wartości przyjętych w
badaniach silnikowych. Dla pełnej przejrzystości zwiększającej wiarygodność obliczeń
należałoby podać w tabeli wszystkie przyjęte do obliczeń wartości. Przyjętej do symulacji
temperatury powietrza doładowanego nie podano wprost, jednak na stronie 45 znajduje się
informacja, że „w miejscu zakrzywienia kanału dolotowego temperatura wynosi 260 K”, to
jest około -13°C. Już w kolejnym zdaniu pojawiają się informacje sprzeczne: „W cylindrze
silnika oraz w układzie dolotowym panuje praktycznie równomierna temperatura w granicach

4. 4
300–360 K.” Podana wartość temperatury ładunku w cylindrze zostaje z kolei zanegowana w
następnym zdaniu „W wyniku małych turbulencji oraz poprzez omywanie napływającym
ładunkiem zawory dolotowe, temperatura w centralnej części cylindra osiąga 400 K.” Na
podstawie tego rozdziału sformułowano ubogie – wnioski końcowe (str.89). We wniosku 2
Autor stwierdza, że maksymalna temperatura spalania w przypadku systemu ZS wynosi 2600
K i jest niższa o około 100 K w przypadku zastosowania systemu spalania z ZI. Jednak
wcześniej, na stronie 84 podano, że jest odwrotnie i temperatura dla ZI wynosi 2700 K, dla
ZS jest niższa o 100 K (str.85). Trudno odgadnąć, co Autor miał na myśli pisząc wniosek
3: „Kinetyczny model spalania ładunku i przebieg zmian ciśnienia w początkowej fazie
charakteryzuje się dużą szybkością spalania.” Czy przebieg ciśnienia może
charakteryzować się szybkością spalania?
Rozdz. 5 - Badania eksperymentalne
Uruchomienie silnika badawczego i uzyskanie materiału badawczego, który wnosi
istotny wkład do wiedzy inżynierskiej, było zadaniem złożonym, wieloetapowym i trudnym.
Dlatego chciałbym podkreślić, że wykonane badania silnikowe, których wyniki prezentowane
są w omawianym rozdziale, uważam za znaczące osiągnięcie Autora. Struktura omawianego
rozdziału została czytelnie podzielona na podrozdziały, ich tytuły dobrze oddają zakres
badań:
 Charakterystyka regulacyjna kąta wyprzedzenia wtrysku dawki zapłonowej,
 Charakterystyka obciążeniowa silnika badawczego,
 Charakterystyka prędkościowa silnika badawczego,
 Sprawność ogólna silnika badawczego pracującego w trybie ZI,
 Porównanie pracy silnika przy zmianie sposobu zapłonu z iskrowego na samoczynny,
 Analiza składników spalin wylotowych.
Treść rozdziału budzi także wątpliwości, które przedstawiam poniżej:
 Nie przedstawiono wyników badań parametrów takich jak: temperatura otoczenia,
temperatura cieczy chłodzącej silnik i powietrza doładowanego, współczynnik nadmiaru
powietrza. Autor informuje wprawdzie w różnych miejscach rozprawy, że przynajmniej
część z wymienionych wartości była mierzona.
 Autor nie informuje o tym, jakie paliwo użyto w układzie bezpośredniego wtrysku,
poprzestając na stwierdzeniu że była to zmodyfikowana benzyna.
 Autor w ogóle nie rozważa problemu błędów pomiaru, niepewności pomiarowej, czy
choćby tylko powtarzalności wyników badań. Szczególnie przy wyznaczaniu wartości
jednostkowego zużycia paliwa należałoby pamiętać, że sumują się tutaj błędy cząstkowe
wynikające z błędu pomiaru prędkości obrotowej, momentu obrotowego i zużycia paliwa.
Autor jednak nie ustalił wartości tego błędu lecz podaje wartości jednostkowego zużycia
paliwa z dokładnością do miejsc dziesiątych (np. str. 95).
 W wielu miejscach rozdziału Autor prowadzi rozwlekłe i niepotrzebne porównania
wartości sprawności ogólnej silnika, bezpośrednio po przedstawieniu tych samych
rozważań dla wartości jednostkowego zużycia paliwa. Wobec przyjętego założenia, że
wartość opałowa paliwa jest stała, odrębne rozważanie przebiegu wartości jednostkowego
zużycia paliwa i sprawności ogólnej jest zatem niepotrzebne. Uważam, że najwłaściwsze
byłoby poprzestanie na analizie wartości jednostkowego zużycia paliwa, w opracowaniach
naukowych i inżynierskich zwykle podaje się minimalną, odczytaną z charakterystyki
ogólnej wartość jednostkowego zużycia paliwa i nie przelicza się jej na sprawność.
 Zbędne wykresy, np. na wykres 5.2 (str. 93) stanowi jedynie uzupełnienie informacji z
wykresu 5.1 o przebieg jednostkowego zużycia paliwa. Nie wydaje się przy tym
prawdopodobne, by uzyskana została wartość ok. 175 g/kWh, którą można odczytać z
wykresu 5.2. Dużo wykresów jest niewystarczająco opisanych – np. brakuje oznaczenia

5. 5
serii danych: rys. 5.11, 5.12 (str. 101), 5.13, 5.14.
 W treści rozdziału odnaleźć można błędy merytoryczne w rozumowaniu. Np. „Wtrysk
dawki zapłonowej powoduje obniżenie temperatury ładunku zasadniczego znajdującego
się w cylindrze silnika badawczego od zimniejszej masy napływającego paliwa.” (str.
108). Znajomość termodynamiki w zakresie wartości ciepła właściwego i ciepła parowania
benzyny wystarczy, by potwierdzić powszechnie znaną prawidłowość: wtrysk paliwa do
cylindra powoduje ochłodzenie ładunku przez to, że paliwo odparowuje, a nie przez to, że
ma niższą niż sprężone powietrze temperaturę. Bezpośrednio po przedstawieniu tej myśli
Autor dopatruje się korelacji pomiędzy temperaturą spalin i emisją tlenków azotu. W
rzeczywistości na mechanizm tworzenia tlenków azotu wpływ ma maksymalna, lokalna
temperatura w cylindrze, która nie jest tożsama z temperaturą spalin w kolektorze
wylotowym. O tym rozróżnieniu temperatur pamiętać należy szczególnie wtedy, gdy
porównuje się dwa zupełnie różne systemy spalania: ZI i ZS.
 Analiza ciśnienia w cylindrze sprowadza się do przedstawienia jednego wykresu
indykatorowego, dla wybranych warunków pracy silnika, który przedstawiany jest w
formie wykresu rozwiniętego (rys. 5.20, str. 110), we współrzędnych p-v na stronie
kolejnej, i później jeszcze raz w formie wykresu rozwiniętego na rysunku 5.26 (str. 119)– z
dodaną krzywą czystego sprężania. Cykl prezentowania różnych form graficznych tego
samego wykresu zamyka rys. 5.26a, przedstawione tutaj przebiegi wskazują, że ten
wielokrotnie powtarzany wykres może być wynikiem bardzo uproszczonych obliczeń
termodynamicznych, a nie pomiaru. Wskazują na to przebiegi ciśnienia w cylindrze silnika
ZI i ZS w punkcie, gdzie przecinają się one z linią czystego sprężania.
 We wnioskach (str. 121) Autor niepotrzebnie zawyża sprawność silnika ZS do „około
40%”, można bowiem stwierdzić, że najwyższa sprawność wszystkich nowoczesnych
silników samochodowych równa jest „około 40%”. Dla porównania z seryjnie
produkowanymi silnikami – choć podkreślam, że porównanie takie choć forsowane przez
Autora wcale nie jest w pracy naukowej konieczne – należałoby zestawić wartości
jednostkowego zużycia paliwa, nie sprawności. Wtedy jednak stało by się jasne, że
wyznaczona dla silnika badawczego maksymalna sprawność jest mniejsza niż maksymalna
sprawność obecnie produkowanych silników ZS. Podkreślam, że w mojej ocenie ten fakt w
najmniejszym stopniu nie obniża oceny projektu naukowego.
 Wniosek nr 3 (str.121) stoi w oczywistej sprzeczności z wynikami badań prezentowanymi
na rys. 5.3 i 5.6.
Rozdz. 6 - Określenie sprawności ogólnej silnika badawczego
Rozdział ten powinien stanowić część rozdziału 5, który zresztą zakończony został
wnioskami dotyczącymi sprawności ogólnej, tutaj te same kwestie poruszane są ponownie.
Cała treść rozdziału zamyka się w rysunku 6.1 (str.123), gdzie przedstawiono pięć wartości
jednostkowego zużycia paliwa silnika ZI i ZS, uzyskanych dla różnych prędkości
obrotowych. Dane dotyczące silnika ZI zostały przeniesione z rysunku 5.10 (str. 100),
należałoby więc oczekiwać, że analogicznie przeniesione zostaną dane uzyskane dla silnika
ZS, również wcześniej już prezentowane – na rysunku 5.8 (str.98). Okazuje się jednak, że
wykres jednostkowego zużycia paliwa dla silnika ZS uległ „metamorfozie”, i dla
wybranych wartości prędkości obrotowej jednostkowe zużycie paliwa stało się wyraźnie
mniejsze.
Rozdz. 7 - Podsumowanie i wnioski końcowe
Zakres wniosków jest zgodny z treścią pracy. Prezentowane we wcześniejszych
rozdziałach wyniki badań, potwierdzają zmniejszenie jednostkowego zużycia paliwa w
przypadku gdy silnik badawczy pracuje w trybie ZS. Nieuzasadnione jest jednak twierdzenie
Autora, że „Silnik badawczy wykazuje większą sprawność ogólną oraz mniejszą emisję

6. 6
składników toksycznych spalin w całym zakresie prędkości obrotowej w porównaniu z
konwencjonalnymi silnikami o zapłonie iskrowym i samoczynnym.” Wniosek ten jest zbyt
śmiały, i po jego postawieniu należałoby odpowiedzieć na pytanie, dlaczego w ogóle te
„konwencjonalne silniki o zapłonie iskrowym i samoczynnym” są jeszcze produkowane.
W odniesieniu do zbudowanego silnika ZS, na stronie 98 Autor podaje, że „minimalna
wartość jednostkowego zużycia paliwa wynosi 217,5 g/kWh, później wartość ta okazuje się
być niższa i z wykresu 6.1. można odczytać, że wynosi około 214 g/kWh. Można podjąć
próbę porównania z konwencjonalnymi, współcześnie produkowanymi silnikami, choć po raz
kolejny podkreślam, że w aspekcie naukowej wartości pracy takie porównanie ma znaczenie
drugorzędne, jeśli jednak miałoby zostać dokonane, to bez niepotzrebnych błędów
merytorycznych. Pierwszym z nich – i zupełnie oczywistym – jest nieuwzględnienie w
bilansie energetycznym silnika badawczego mocy potrzebnej na napęd sprężarki
mechanicznej. Drugi problem jest bardziej złożony i dotyczy bardzo małej wartości średniego
ciśnienia użytecznego uzyskiwanego w silniku badawczym. Na podstawie danych silnika (str.
19) i charakterystyki prędkościowej zamieszczonej na rysunku 5.7 (str. 97) można stwierdzić,
że wartość średniego ciśnienia użytecznego silnika badawczego pracującego w trybie ZS była
równa około 1,1 MPa. Nowoczesne silniki niedoładowane ZI cechują się nieco wyższymi
wartościami średniego ciśnienia użytecznego, około 1,2 MPa, a odpowiednia wartość w
przypadku silników doładowanych wynosi około 2 MPa, niezależnie od rodzaju zapłonu.
Warunki pracy silnika badawczego odpowiadają więc obciążeniu częściowemu przeciętnego
nowoczesnego doładowanego silnika. W tych warunkach typowa wartość jednostkowego
zużycia paliwa silników ZI, z doładowaniem i wtryskiem bezpośrednim jest równa około
230…240 g/kWh, najmniejsze jednostkowe zużycie paliwa współczesnych silników ZS
wynosi zwykle około 196…205 g/kWh. Nie można więc przyjąć twierdzenia Autora, że silnik
badawczy cechował się większą sprawnością niż współczesne konwencjonalne silniki ZS,
nawet jeśli pominie się problem nieuwzględnienia mocy na napęd sprężarki mechanicznej.
Zatem Autor pochopnie postawił tezę pracy, której słuszności tezy nie można w pełni
dowieść. Cel pracy podany w rozdziale 2.1. (str.16) został jednak osiągnięty: wykazano, że
silnik badawczy pracujący w trybie z samozapłonem uzyskuje wyższą sprawność niż w
przypadku, gdy pracuje on w trybie z zapłonem iskrowym.
Wykaz literatury
Wykaz literatury obejmuje formalnie 162 pozycje. Wykaz cechuje się jednak błędami
polegającymi na nieuporządkowaniu alfabetycznym, w ten sposób np. pozycja [120]
powtórzona jest jako pozycja [148]. Jeśli pominąć prace Autora niniejszej rozprawy, to
pozostaje niewiele pozycji o charakterze naukowym, wydanych nie wcześniej niż przed 10
laty. Jest to niewłaściwe, szczególnie dlatego, że zakres prac prezentowanych w rozprawie
dobrze koresponduje z aktualnymi kierunkami badań (vide pkt. 1.1 – mojej recenzji).
1.3. Podsumowanie oceny rozprawy
Omawiane uwagi nie umniejszają mojej pozytywnej oceny rozprawy, przede
wszystkim ze względu na to, że Autor przedstawił nowatorską koncepcję działania silnika
spalinowego. W takiej pracy łatwo jest znaleźć wiele niedoskonałości, niedociągnięć, a także
błędów. Mimo powyższych uwag krytycznych, niektórych dyskusyjnych, realizację
postawionego zadania należy ocenić bardzo wysoko ze względu na:
 prawidłowe określenie i zdefiniowanie przedmiotu badań,
 sposób prezentacji wyników,
 opis wykonania poszczególnych etapów pracy, dzięki czemu praca zawiera wiele
elementów świadczących o nowatorskim wkładzie Autora w rozważaną dziedzinę,
 wykazane przez Autora dobre rozeznanie w prezentowanych dziedzinach wiedzy,
 wymierne osiągnięcia teoretyczno-aplikacyjne, pozwalające na szereg spostrzeżeń

7. 7
i wyciągnięcie interesujących wniosków.
Autor w pracy podjął się bardzo trudnego zadania, które z oczywistych względów nie
wyczerpuje całości zagadnień związanych z problemami dwusystemowego zapłonu
(iskrowego i samoczynnego) silnika spalinowego. Liczba czynników wpływających na te
zjawiska jest znaczna, co bardzo komplikuje zagadnienie. Trudne jest zdecydowane
wydzielenie wpływu jednego czynnika (tzw. analiza pierwiastkowa), ponieważ należy liczyć
się z interakcją innych. Należy przy tym zaznaczyć, że obecny stan wiedzy o niektórych
czynnikach, a zwłaszcza ich kwantyfikacja, jest niewystarczający do pełnego ustalenia ich
wpływu na parametry regulacyjne silnika spalinowego, zasilanego dwusystemowo. Wynika z
tego konieczność dalszych badań, które pozwolą w sposób jednoznaczny określić rezerwy,
jakie ma w kształtowaniu tych parametrów współczesna technologia.
Wniosek końcowy
W podsumowaniu oceny przedstawionej rozprawy należy podkreślić aktualność jej
tematyki z punktu widzenia potrzeb prezentowanej dyscypliny naukowej. Rozprawa zawiera
pewne elementy, które można uznać za oryginalny i znaczny wkład w rozwój dyscypliny
„Budowa i Eksploatacja Maszyn”, a zwłaszcza wiedzy w specjalności „Silniki Spalinowe”.
Autor podał w niej szereg wyników swoich rozważań i badań, które mogą mieć dużą wartość
także dla praktyki technicznej.
Uważam, że rozprawa habilitacyjna dr. inż. dr. inż. Mariusza Cygnara pt.
„Zastosowanie systemu zapłonowego iskrowego i samoczynnego w silniku spalinowym”
spełnia wymagania stawiane pracom promocyjnym na stopień naukowy doktora
habilitowanego, zgodnie z obowiązującymi przepisami (ustawa z dnia 14.03.2003 ze
zmianami z dnia 18.03.2011).
2. OCENA DOROBKU NAUKOWO-BADAWCZEGO I DYDAKTYCZNEGO
2.1. Przebieg pracy zawodowej
Kandydat w 1997 roku ukończył studia magisterskie na Wydziale Mechanicznym
Politechniki Krakowskiej. Po ukończeniu studiów od 1.07.1997 pracował w Fabryce Maszyn
Wiertniczych i Górniczych „Glinik” w Gorlicach na stanowisku stażysty – technologa
produkcji. Ze względu na rozpoczęcie studiów doktoranckich z dniem 1.10.1997 zrezygnował
z tej pracy i rozpoczął prace badawcze w Instytucie Pojazdów Samochodowych i Silników
Spalinowych Politechniki Krakowskiej.
W grudniu 2002 roku uzyskał stopień doktora nauk technicznych nadany przez Radę
Wydziału Mechanicznego Politechniki Krakowskiej.
W tym samym roku został zatrudniony w Instytucie Technicznym Państwowej
Wyższej Szkoły Zawodowej w Nowym Sączu. W latach 2003 – 2007 został powołany na
funkcję Prorektora ds. studenckich, natomiast w latach 2007 – 2011 pełnił w II kadencji
funkcję Prorektora ds. studenckich i kształcenia. Obecnie pracuje na stanowisku starszego
wykładowcy w Zakładzie Mechatroniki.
2.2. Osiągnięcia naukowo – badawcze
Głównym obszarem działalności naukowo – badawczej dr inż. Mariusza Cygnara są
zagadnienia związane z konstrukcją silników spalinowych, układów zasilania
i modelowaniem zjawisk gazodynamicznych w cylindrze silnika. Prowadzone badania
dotyczyły problematyki silników spalinowych o bezpośrednim wtrysku benzyny spalających
mieszanki uwarstwione. Habilitant koncentrował się na badaniach symulacyjnych
i eksperymentalnych w kilku obszarach, mianowicie:
 badania symulacyjne zjawisk gazodynamicznych w cylindrze silnika GDI przy użyciu
programu KIVA, KIVA II i 3V oraz określenie podstawowych wskaźników pracy, mające
decydujący wpływ na parametry termodynamiczne podczas procesu spalania

8. 8
uwarstwionego ładunku,
 optymalizacja procesu wtrysku w silniku o bezpośrednim wtrysku benzyny, mające na celu
zmniejszenie zużycia paliwa i zwiększenie sprawności ogólnej przy jednoczesnym
obniżeniu składników toksycznych spalin w oparciu o badania stanowiskowe,
 wizualizacja procesu wtrysku i spalania uwarstwionych ładunków dla różnych obciążeń i
wybranych prędkości obrotowych silnika GDI. Badania prowadzone były
w celu określenia i dobrania jak najkorzystniejszych parametrów procesu wtrysku oraz
porównanie z symulacją komputerową wirtualnego modelu wykonanego
w programie KIVA.
Wynikiem prowadzonych w/w badań naukowych było opracowanie szeregu publikacji
naukowych wygłaszanych na konferencjach krajowych i zagranicznych.
Na podkreślenie zasługuje fakt, że większość prac badawczych Habilitant realizował
przez czynne uczestnictwo w 7 projektach badawczych, finansowanych przez Ministerstwo
Nauki i Szkolnictwa Wyższego oraz Unię Europejską. Charakterystyka zakresu prac
badawczych stojących na wysokim poziomie teoretycznym i praktycznym, pozwala na
stwierdzenie, że dr inż. Mariusz Cygnar posiada wiedzę i kwalifikację do rozwiązywania
niekonwencjonalnych, złożonych problemów naukowych, które mają istotny wpływ
poznawczy i utylitarny.
2.3. Dorobek publikacyjny
Łączny dorobek publikacyjny wynosi 78 pozycji. Po uzyskaniu stopnia doktora nauk
technicznych dr inż. Mariusz Cygnar znacząco powiększył swój dorobek i opublikował 54
publikacje (w większości z dominującym udziałem Habilitanta), mianowicie:
 3 monografie jako współautor (w tym jedna w j. angielskim),
 1 rozdział w monografii anglojęzycznej, wydanej przez wydawnictwo InTech jako
współautor,
 2 publikacje w języku angielskim w czasopiśmie wymienionym na liście JCR (lista
MNiSW, jako współautor),
 2 samodzielne publikacje w języku angielskim na konferencjach międzynarodowych,
 46 publikacji w opracowaniu zbiorowym (w tym 45 w j. angielskim),
 47 referatów związanych z obszarem zainteresowań.
Zakres i poziom osiągnięć Habilitanta dowodzą, że należy On do pracowników
naukowo – badawczych umiejących skutecznie współpracować z zespołami naukowymi.
Osiągnięcia naukowe cechują się oryginalnością i pozwalają na stwierdzenie, że spełnia
wymagania stawiane kandydatom ubiegającym się o nadanie stopnia naukowego doktora
habilitowanego.
2.4. Osiągnięcia dydaktyczno – wychowawcze
Dr inż. Mariusz Cygnar wykazuje się dużą aktywnością dydaktyczną pod względem
prowadzonych zajęć w Państwowej Wyższej Szkole Zawodowej w Nowym Sączu. Będąc na
stanowisku starszy wykładowca prowadzi wykłady, ćwiczenia, zajęcia projektowe
i laboratoryjne na studiach I i II stopnia, z przedmiotów:
- Teoria ruchu pojazdów,
- Teoria silników spalinowych i układów zasilania,
- Mechatroniczne systemy sterowania kontroli trakcją,
- Mechatroniczne systemy sterowania układów napędowych,
- Nowoczesne źródła napędu,
- Mechanika ogólna i wytrzymałość materiałów,
- Grafika inżynierska.
Na uznanie zasługuje fakt wypromowania ponad 70 inżynierów, natomiast kilka prac
było realizowanych z uwzględnieniem konkretnych potrzeb zakładów produkcyjnych takich
jak: Newag, Fakro. Dodatkowo, Habilitant brał czynny udział w opracowywaniu autorskich

9. 9
programów nauczania w ramach kierunku Mechatronika oraz Zarządzanie i inżynieria
produkcji, na studiach I i II stopnia.
2.5. Osiągnięcia organizacyjne
Habilitant prowadził bardzo aktywną działalność organizacyjną na różnych
płaszczyznach, która obejmuje przede wszystkim:
1) Funkcja prorektora ds. studenckich w latach 2003 – 2007,
2) Funkcja prorektora ds. studenckich i kształcenia w latach 2007 – 2011 (uczestniczył w
szeregu pracach mających istotny wpływ na poprawę warunków dydaktycznych oraz
jakość kształcenia w Państwowej Wyższej Szkole Zawodowej w Nowym Sączu),
3) Członek zespołu w PWSZ ds. opracowywania wniosków unijnych, pozyskanie dwóch
grantów w ramach kształcenia zamawianego w roku 2008 i 2009 w ramach Programu
Operacyjnego Kapitał Ludzki na kierunku Mechatronika, których był kierownikiem,
4) Wielokrotnie zapraszany do wygłaszania referatów w ramach Małopolskiej Nocy
Naukowców,
5) Inne istotne działania organizacyjne, które uważam za efektywne i wnoszące do dorobku
organizacyjnego to:
- Członek Konwentu Państwowej Wyższej Szkoły Zawodowej w Nowym Sączu,
- Członek zespołu ds. oceny jakości prac dyplomowych na kierunku Mechatronika,
- Ekspert zawodowy VCC,
- Ekspert w zakresie certyfikacji kompetencji ECCC,
- Członek Senatu Państwowej Wyższej Szkoły Zawodowej w Nowym Sączu 2003-2011,
- Przewodniczący Uczelnianych komisji stypendialnych, komisji ds. dydaktycznych
komisji ds. jakości kształcenia,
- Redaktor wydawniczy „Kwartalnika Gorlickiego” do 2004,
- udział w akcjach informacyjnych w szkołach średnich na terenie Małopolski w ramach
rekrutacji na studia,
- promocja Instytutu Technicznego PWSZ na różnego rodzaju sympozjach, targach,
konferencjach dydaktycznych,
6) udział w organizacji różnego rodzaju konferencji:
 „Inżynier Mechatroniki - napędem do rozwoju innowacyjnego przemysłu
i konkurencyjnej gospodarki” – kierunek zamawiany, „Konferencja podsumowująca
projekt”, Nowy Sącz 2012. Patronat: Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego,
 Kierunek zamawiany „Mechatronika – pilotaż” ,Konferencja podsumowująca projekt,
Nowy Sącz 2011. Patronat: Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego,
 Posiedzenie Sekcji Mechatroniki, Mikro- i Nanotechnologii Komitetu Budowy Maszyn
Polskiej Akademii Nauk, październik 2010, Nowy Sącz,
 Ogólnopolskie posiedzenie Prorektorów ds. studenckich i kształcenia oraz
Kierowników Działów Nauczania” maj 2006, Rytro;
 Posiedzenie Sekcji Podstaw Technologii Komitetu Budowy Maszyn PAN, Maj 2003,
Nowy Sącz, organizacja konferencji;
 “Rozwój konstrukcji silników spalinowych i jakości paliw w aspekcie spełnienia
wymagań przyszłości” – Konferencja międzynarodowa, czerwiec 2001 r. w Krakowie i
Janowicach, organizacja konferencji;
 „Festiwal Nauki Państwowej Wyższej Szkoły Zawodowej w Nowym Sączu”, kwiecień
– maj, corocznie.
7) Członkostwo w stowarzyszeniach:
 Polskiego Towarzystwa Naukowe Silników Spalinowych,
 Sekcji Spalania Komitetu Termodynamiki i Spalania Polskiej Akademii Nauk,
 Stowarzyszenia Miłośników Ziemi Gorlickiej.
Podsumowując osiągnięcia organizacyjne Habilitanta stwierdzam, że Jego

10. 10
zaangażowanie potwierdza duży wkład intelektualny i dużą aktywność zawodową, nie tylko
pod względem badawczym, ale również jako organizator i propagator różnych form
działalności organizacyjnych związanych z rozwojem nauki.
2.6. Nagrody i wyróżnienia
Dr inż. Mariusz Cygnar otrzymał szereg nagród za osiągnięcia naukowo – badawcze,
dydaktyczne i organizacyjne. Habilitant otrzymał 8 razy nagrodę Rektora Państwowej
Wyższej Szkoły Zawodowej w Nowym Sączu za pracę dydaktyczną i organizacyjną. Za prace
naukowo – badawcze otrzymał dwie nagrody od Society of Collective Management of
Copyrights of Creators of Scientific and Technical Works KOPIOPL w 2008 roku.
2.7. Podsumowanie oceny dorobku:
 dr inż. Mariusz Cygnar zgromadził znaczący dorobek naukowy, wyraźnie wzbogacony
po doktoracie, a Jego działalność naukowo-badawcza jest zdecydowanie ukierunkowana
na zagadnienia silników spalinowych, co stanowi oryginalny i wartościowy przyczynek
do krajowej nauki w tej dziedzinie,
 prace badawcze Habilitanta wiążą się zarówno z podstawowymi zagadnieniami
naukowymi, jak i praktycznymi (doświadczenie przemysłowe, badania dla przemysłu
zastosowane w praktyce, dorobek konstrukcyjny i wdrożeniowy),
 większość prac badawczych była prowadzona z inspiracji dr. inż. Mariusza Cygnara,
względnie pod Jego kierownictwem,
 Habilitant uczestniczy w organizacji badań naukowych i to również na forum
międzynarodowym,
 Kandydat jest doświadczonym nauczycielem akademickim z dużym dorobkiem
dydaktycznym i wychowawczym.
3. KONKLUZJA
Uwzględniając pozytywną ocenę całokształtu dorobku naukowo-badawczego
i dydaktycznego oraz walory rozprawy habilitacyjnej stwierdzam, że
dr inż. Mariusz Cygnar spełnia wymagania stawiane osobom ubiegającym się
o stopień naukowy doktora habilitowanego przez ustawę z dnia 14.03.2003 r. ze
zmianami z dnia 18.03.2011 r. „O stopniach naukowych i tytule naukowym oraz
o stopniach i tytule w zakresie sztuki”. Wnioskuję zatem o dopuszczenie
dr. inż. Mariusza Cygnara do kolokwium habilitacyjnego.