KŘIVÁNEK, M. Hlava válců přeplňovaného zážehového motoru [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2025.

Posudek vedoucího

Drápal, Lubomír

Téma této diplomové práce bylo vypsáno ve spolupráci se společností Ricardo Prague s.r.o., kde student krátkodobě působil, měl k disposici konsultace a interní metodické materiály. S vedoucím diplomové práce student konsultoval obecnou koncepci rešeršní části práce a následně konstrukci vlastního návrhu hlavy válců. Náročnost tohoto tématu však byla studentem časově podceněna, simulace vznikaly ve velké časové tísni a vedoucí práce neměl možnost odevzdaný dokument vidět v předstihu, tudíž jeho posudek odpovídá do značné míry spíše posudku oponenta. Z provedené rešerše není zřejmé, zda popisované motory, z jejichž konstrukce autor vychází, umožňují provoz na stechiometrickou směs v celém rozsahu otáček a zatížení. Tudíž i vlastní konstrukční návrh hlavy válců postrádá podložené zdůvodnění toho, zda by jí vybavený motor takto dokázal pracovat v rámci své úplné charakteristiky, což je požadováno zadáním. Nešikovná je volba válcové jednotky vlastního návrhu tříválcového motoru s vrtáním 86 mm a zdvihem 87 mm. Navržený zdvihový objem 1516 cm3 je totiž nevýhodný z daňových důvodů na některých asijských trzích, zejména na velkém trhu čínském. To je také jedna z příčin toho, proč většina světových výrobců vozidel v segmentech dle zadání práce nabízí motory do 1500 cm3. Konstrukční návrh hlavy válců je na úrovni hrubšího konceptu dostatečný. Simulace CFD však jsou poněkud samoúčelné a byly vytvořeny ve velké časové tísni. Spíše totiž potvrzují nedokonalost konstrukčního návrhu plnicích kanálů z hlediska požadovaného víření. V textu práce se objevují terminologické nedostatky, neboť např. víření náplně typu „tumble“ je příčné, nikoli tečné, jak je v dokumentu několikrát uvedeno. Časté použití anglicismů souvisí patrně s využitím podkladů ze společnosti Ricardo, tudíž např. na str. 40 se objevuje „propagace hoření“ namísto šíření plamene nebo na str. 43 je uvedena „stratifikované směs“, ačkoli pojem vrstvená směs je běžné znám a používám. Po formální stránce je dokument zpracován dost ledabyle. Prakticky všude se vyskytují chyby ve skloňování odkazů na obrázky a tabulky, jelikož autor nevyužil zkratky názvů. Odkazy na obrázky jsou nadto na mnoha místech chybné nebo nesvázané s daným obrázkem, objevuje se nesprávné pořadí obrázků atd. Chybné je strukturování textu a obrazového doprovodu s prázdnými místy na koncích stránek. V dokumentu se také objevují například odstavce s různým řádkováním nebo úplně stejný text nacházející na straně 27 i 28. Typograficky a obsahově není dobře zpracován ani seznam použitých zkratek a symbolů. Bibliografické citace zdrojů neodpovídají aktuálně platné normě ČSN ISO 690:2022. Navzdory výše uvedeným výtkám odvedl pan Michal Křivánek kus práce na poměrně náročném celku moderního spalovacího motoru, uspokojivě prokázal svůj inženýrský přístup při zpracování tématu průmyslové praxe a jeho diplomovou práci doporučuji k obhajobě.

Posudek oponenta

Svída, David

Diplomová práce pana Michala Křivánka se zabývá návrhem hlavy válců čtyřdobého zážehového přeplňovaného motoru spalující ve všech provozních režimech stechiometrickou směs. Cíle zadání jsou velmi konkrétní a vyžadují, aby student celé problematice velmi dobře rozuměl. V úvodní kapitole 1 student provádí přehled vybraných tříválcových a čtyřválcových motorů. Přehled je hodně obsáhlý, ovšem kritéria zadání na které student při výběru své diplomové práce přistoupil vyžadují nejen výkonové kritérium, ale také emisní. Při podrobném prozkoumání celého přehledu lze nalézt velmi málo informací zachycující konstrukční trendy právě z pohledu emisí. V přehledu je u motorů uvedena celá řada rozměrů a parametrů, ale snad kromě počtu ventilů a kompresního poměru, tam k hlavám válců víc podstatných informací není. Kapitola 2 se sice nazývá "Trendy ve výrobě a vývoji" hlav válců, ale fakticky o výrobě je tam minimum informací. Zadání práce výrobu nevyžadovalo, takže bylo zbytečné ji to názvu kapitoly uvádět. Z pohledu vývojového trendu student obecně prošel všechny klíčové oblasti v konstrukci hlav válců, ale bez jasného závěru. Popis je tak obecný a nekonkrétní, že není jasné na základě jakých informací bude student konstruovat hlavu válce splňující zadání. Není zodpovězena klíčová otázka, jak hlava umožní spalování stechiometrické směsi v celém výkonovém spektru? Lze toho vůbec dosáhnout? Bude použito aktivní, nebo pasivní předkomůrky? Jak bude řešena a řízena teplota výfukových svodů? Kapitola 3 se věnuje návrhu konceptu motoru a konstrukci nové hlavy válců. Student se při návrhu odkazuje na kapitolu 1 a obsáhlého přehledu. Z pohledu oponenta studentem navržený a popsaný koncept motoru měl být více konkrétní se zaměřením na emise. Je záhadou, proč student nedodržel podmínku zadání, ze které jasně vyplývá maximální zdvihový objem 1500ccm? Není také zcela jasné, jestli studentem uvedené maximální otáčky motoru jsou maximální konstrukční, nebo je při nich dosahováno maximálního výkonu. Proč je kompresní poměr jen 11:1? Jednotlivé konstrukční celky jsou doprovázeny velmi pěknými 3D modely. Bohužel text obsahuje velmi málo technických informací a odkazů na kapitolu 2 s vývojovými trendy. Pokud nějaká čísla a rozměry uvedeny jsou, tak není jasné jestli to tak musí být kvůli správné funkci, nebo to student zvolil, aby mu to vyšlo. Z pohledu oponenta hlavní problém je, že se tato konstrukční kapitola opírá o neveřejný zdroj [55] "Gasoline cylinder head design" od firmy Ricardo. Podle názvu se dá usuzovat, že měl student k dispozici firemní "kuchařku" podle které celou konstrukci provedl. V kapitole 4 student provedl analýzu proudění v sacích kanálech metodou CFD. Je otázkou proč se student rozhodl pro tuto konkrétní analýzu. V kapitole 2 student uvádí, že je nutné analyzovat "tumble ratio" a uvádí i jeho číselné hodnoty, proč tedy dělá výpočet rychlostního pole? Zadané okrajové podmínky ani neodpovídají žádnému ustálenému provoznímu režimu. Maximálně tak v počátečním okamžiku otevření sacího ventilu. Analýza pro větší zdvihy ventilu v modelu s otevřenými konci nedávají smysl. Pokud student chtěl nějakou CFD simulaci provést, tak měl raději provést výpočet ztrátového součinitele, který by se dal použít v některém dostupném 0D a 1D simulačním programu. Celkově lze říct, že zadání diplomové práce bylo velmi ambiciózní a vyžadovalo od studenta zejména jeho porozumění a pochopení řešené problematiky. Studentem navržený koncept motoru neodpovídá požadavkům zadání, kde byl zřetelný důraz na emisní předpisy. Stejně tak prezentovaný konstrukční návrh hlavy válců neobsahuje důraz na spalování stechiometrické směsi v celém výkonovém rozsahu. Na konstrukční návrh hlavy válců měl evidentně hlavní vliv neveřejný zdroj [55], než závěry z kapitol 1 a 2. I přes to, že cíle byly splněny částečně, práci doporučuji k obhajobě.

eVSKP id 165927