Bachelor's Thesis

Mechanical losses in the drive chain of modern SI engines

Final Thesis 4.29 MB

Author of thesis: Maxim Miško

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: prof. Ing. Josef Štětina, Ph.D.

Reviewer: Ing. Martin Beran

Abstract:

This bachelor’s thesis focuses on analysing the mechanical losses of modern spark-ignition engines. The theoretical part is focused primarily on the classification, main sources, causes, and mechanisms of their occurrence. Mentioned are the ways and design solutions by which their reduction is achieved. This part also includes methods used for their measurement, determination and prediction. The practical part is focused on the measurement and determination of real values of the mechanical losses of the modern turbocharged spark-ignition engine EA211 1.5 TSI EVO. The purpose of this part was to verify theoretical knowledge in practice and to demonstrate how the value of mechanical losses varies based on the effects of different loads and engine speeds.

Keywords:

Mechanical losses, combustion engine, spark-ignition engine, mechanical efficiency, friction mean effective pressure, pumping losses

Date of defence

09.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Student prezentoval zkušební komisi svou závěrečnou práci a zodpověděl otázky oponenta. Otázky oponenta: Muže se student vyjádřit k prezentovaným naměřeným datum průběhu tlaku ve válci, respektive k viditelným oscilacím? Zda pracoval s průměrnými hodnotami z 200 po sobě jdoucích cyklů, nebo s jedním vybraným cyklem. Data jsou až podezřele nekvalitní nemohla chyba vzniknout při importu nebo následném zpracování? Hodnocení: Zodpovězeno. Můžete student objasnit, čím je v p-V diagramu (Graf 1) způsoben ostrý skok v kompresní části? Hodnocení: Zodpovězeno. Můžete student komisi detailněji popsat a interpretovat naměřené grafické výstupy účinnosti pro jednotlivé režimy, u kterých v textu práce chybí hlubší komentář? Z čeho plynou zjištěné rozdíly? Hodnocení: Zodpovězeno. Následně odpovídal na otázky členů zkušební komise: Koľko predstavujú pasívne odpory ak ich vyjádříme odporovým výkonom? Hodnocení: Zodpovězeno. Využili ste empirické modely? Hodnocení: Zodpovězeno. Ako by ste vyjadril mechanickú účinnost pre ďalšie spracovanie? Hodnocení: Částečně zodpovězeno. Je možné riešiť reguláciu u olejového čerpadla? Hodnocení: Zodpovězeno.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Engineering (B-STR-P)

Specialization

Machine and Equipment Construction (SSZ)

Composition of Committee

prof. Ing. Josef Štětina, Ph.D. (předseda)
prof. Dr. Ing. René Pyszko (místopředseda)
Ing. Ondřej Blaťák, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Fojtášek, Ph.D. (člen)
Ing. David Svída, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
prof. Ing. Josef Štětina, Ph.D.

Bakalářská práce Maxima Miška s názvem „Mechanické ztráty hnacího řetězce moderních zážehových motorů“ se zabývá analýzou mechanických a čerpacích ztrát moderních spalovacích motorů. Téma je zvoleno vhodně, protože snižování pasivních odporů je jednou z cest ke zvyšování účinnosti spalovacích motorů a snižování spotřeby paliva.

Student v práci zpracoval přehled základních zdrojů mechanických ztrát, zejména ztrát v pístové skupině, uložení klikového hřídele, ventilovém rozvodu a pomocných agregátech. Práce se dále věnuje čerpacím ztrátám, metodám jejich experimentálního stanovení a možnostem modelování. Za přínosnou považuji zejména praktickou část, ve které student pracuje s měřenými daty moderního přeplňovaného zážehového motoru EA211 1,5 TSI EVO.

Oceňuji, že práce nezůstala pouze na úrovni rešerše, ale obsahuje i vyhodnocení reálných provozních dat. Student prokázal schopnost pracovat s veličinami používanými při hodnocení spalovacích motorů, jako jsou indikovaný, efektivní a ztrátový střední tlak, mechanická účinnost a čerpací práce. Výsledky jsou prezentovány přehledně a ukazují vliv otáček a zatížení motoru na velikost mechanických a čerpacích ztrát.

Cíle zadání považuji za splněné. Student popsal hlavní mechanismy vzniku mechanických ztrát, uvedl metody jejich měření a stanovení, zpracoval problematiku modelování a predikce a provedl praktické vyhodnocení pro konkrétní motor. Práce tak vhodně propojuje teoretický rozbor s experimentálními daty.

Po formální stránce je práce zpracována přehledně a logicky. Text je psán slovensky, je srozumitelný a doplněný vhodnými obrázky, tabulkami a grafickými výstupy. Drobné rezervy lze spatřovat v tom, že některé výsledky mohly být v závěru interpretovány ještě stručněji a s větším důrazem na praktické dopady pro konstrukci a provoz moderních motorů. Tyto připomínky však nesnižují celkovou kvalitu práce.

Pozitivně hodnotím také transparentní uvedení podpůrného využití generativní umělé inteligence, zejména pro rešerši a jazykovou korekturu, bez přímého vkládání výstupů do práce.

Celkově hodnotím práci jako zdařilou bakalářskou práci s praktickým přesahem. Student prokázal schopnost zpracovat odborné téma z oblasti spalovacích motorů, pracovat s měřenými daty a formulovat závěry vyplývající z provedeného vyhodnocení. Práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry C
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu C

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Martin Beran

Bakalářská práce pana Maxima Miška se věnuje mechanickým ztrátám spalovacího motoru. První, rešeršní část je poměrně obsáhlá (celkem 45 stran) a poskytuje ucelený přehled o problematice tření ložisek, pístové skupiny, rozvodového mechanismu a o energetických nárocích příslušenství. Celá tato část je velmi přehledně a logicky uspořádaná, ovšem převážně jen popisuje a opakuje obecně známá fakta. Je velkou škodou, že se autor naopak více nevěnoval hlubší a kritické analýze dostupných odborných zdrojů. V textu citelně chybí zařazení konkrétních grafických závislostí vystihujících trendy mechanické účinnosti a ztrát (například vliv viskozity a teploty motorového oleje, vliv různých provozních režimů či různých konstrukčních řešení), což by teoretické části dodalo mnohem větší inženýrskou hloubku.

Naopak celá kapitola 3 by se dala výrazně zestručnit. Je zřejmé, že výměna náplně souvisí s čerpacími ztrátami, ale považuji za nadbytečné podrobněji rozepisovat obecně známé principy konstrukčních řešení VVT. Stejně tak přeplňování mohlo být demonstrováno graficky v rámci porovnání parametrů downsizingových trendů. Správně bylo zmíněno využití recirkulace výfukových plynů, což je velmi aktuální téma; případné doplnění konkrétních přístupů a reálných hodnot úspor (např. v dálničním režimu) by práci taktéž výrazně obohatilo. V kapitole 6 student jen velmi okrajově zmiňuje metody modelování a predikce mechanických ztrát a tato kapitola bohužel dostatečně nevystihuje danou problematiku.

Druhá část práce se věnuje experimentálnímu ověření mechanické účinnosti motoru 1.5 TSI. Kladně hodnotím správné zvolení metody s využitím průběhu tlaku ve válci (indikovaného tlaku) jako jediné adekvátní, byť tato metoda neumožňuje zjistit dílčí ztráty. Ocenil bych ovšem, kdyby student detailněji popsal celý měřicí řetězec a měřené veličiny. Celá metodika měření je v práci popsána nestandardním, nekonkrétním a příliš obecným způsobem.(není popsán měřicí řetězec ani měřené veličiny) Student zde skokově přechází od metodiky měření k výpočtům průběhu tlaku ve válci a p-V diagramu. Tato experimentální část tak ztrácí logickou návaznost na předchozí kapitoly, což je škoda, protože realizovaný experiment považuji za hlavní přidanou hodnotu celé práce.

V poslední části práce se student věnuje zhodnocení a analýze naměřených průběhů tlaku v kontextu s veličinami měřenými na motoru, respektive dynamometru. Samotná prezentace výsledků je méně přehledná a někdy se vytrácí smysl toho, co chtěl autor konkrétním grafem vyjádřit. K naměřeným výsledkům by bylo vhodné doplnit širší komentář. Obecně bych doporučil v závěru prezentovat naměřené trendy mechanické účinnosti v jednom souhrnném grafu (kde by na ose x byly otáčky motoru a na ose y zatížení motoru ohraničené vnější charakteristikou). Z toho by byla jasně patrná výrazně horší mechanická účinnost v nízkých zatíženích motoru (obdoba úplné charakteristiky, kterou pokrývaly vybrané body měření).

Naměřená data průběhu tlaku jsou až podezřele nekvalitní – viditelné silné oscilace, z práce nelze zhodnotit kde nastala chyba. Bylo by také vhodné naměřená data a analýzu výsledků přidat k nahlédnutí do příloh práce.

Student prokázal potřebné odborné schopnosti při řešení zadaného technického úkolu. Práce je splněna v celém rozsahu, a proto ji doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita D
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry D
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii C
Logické uspořádání práce a formální náležitosti C
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací B
Topics for thesis defence:
  1. Můžete student objasnit, čím je v p-V diagramu (Graf 1) způsoben ostrý skok v kompresní části?
  2. Můžete student komisi detailněji popsat a interpretovat naměřené grafické výstupy účinnosti pro jednotlivé režimy, u kterých v textu práce chybí hlubší komentář? Z čeho plynou zjištěné rozdíly?
  3. Muže se student vyjádřit k prezentovaným naměřeným datum průběhu tlaku ve válci, respektive k viditelným oscilacím? Zda pracoval s průměrnými hodnotami z 200 po sobě jdoucích cyklů, nebo s jedním vybraným cyklem. Data jsou až podezřele nekvalitní nemohla chyba vzniknout při importu nebo následném zpracování?

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová