Bachelor's Thesis

Effect of changes in valve timing on engine volumetric efficiency

Final Thesis 1.61 MB Appendix 2 MB

Author of thesis: Bc. Tomáš Dvořák

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Martin Beran

Reviewer: Ing. Michael Böhm, Ph.D.

Abstract:

The main objective of this thesis is to analyse the influence of valve timing adjustment on the volumetric efficiency of an internal combustion engine. The thesis focuses on the effect of intake and exhaust camshaft timing on air mass flow, engine power, and brake specific fuel consumption. Experimental measurements were carried out on an engine dynamometer under various engine operating conditions. Based on the measured data, relationships between valve timing and cylinder gas exchange parameters were determined.

Keywords:

volumetric efficiency, valve train, variable valve timing, intake camshaft, exhaust camshaft, cylinder charge exchange, internal combustion engine, 1.5 TSI EVO

Date of defence

10.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaDznamka

Grading

D

Process of defence

Student seznámil zkušební komisi s průběhem a výsledky své závěrečné práce. Následně zodpověděl otázky oponenta. 1. V závěru práce zmiňujete, že překrytí ventilů může mít v určitých otáčkách pozitivní vliv. Nikde však v experimentální části práce nemáme toto tvrzení podloženo. Na co tedy má přesně vliv úprava překrytí ventilů a proč toto nastavení může být různé pro různé otáčky a zatížení motoru? 2. Ve výsledcích práce jsou diskutovány pouze výkonové parametry a hmotnostní průtok vzduchu. Jak by bylo možné stanovit přímo hodnotu plnicí účinnosti? Dále odpovídal na otázky členů komise: 1. Co ve vaší práci představuje zvolená referenční hodnota? (nezodpovězeno) 2. Proč jste posuzoval sací a výfukovou vačku izolovaně? (zodpovězeno) 3. Z jakého důvodu prokládate naměřené body polynomiální funkcí? (částečně zodpovězeno) 4. Je zvolená polynomiální funkce vhodná pro prokládání naměřených hodnot? (částečně zodpovězeno)

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Engineering (B-STR-P)

Specialization

Machine and Equipment Construction (SSZ)

Composition of Committee

doc. Ing. Zdeněk Kaplan, CSc. (předseda)
Ing. Kamil Řehák, Ph.D. (místopředseda)
Ing. David Svída, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Fojtášek, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Janoušek, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Martin Beran

Pan Tomáš Dvořák se o zadané téma velmi zajímal a od počátku intenzivně konzultoval. Bohužel mu poměrně dlouho trvalo, než se v komplexní problematice zorientoval natolik, aby se mohl věnovat i experimentálnímu ověření na zkušebním motoru 1.5 TSI. Stejně tak stěžejní část textu práce začala vznikat až s blížícím se termínem odevzdání, což se projevilo především v praktické části. Zde student dokázal odprezentovat pouze základní naměřené souvislosti, chybí zde však hlubší zamyšlení nad problematikou a více vlastního přínosu – jak v navržené metodice měření, tak v samotném vyhodnocení. V něm by bylo vhodné zaměřit se na vzájemné ovlivnění nastavení sání i výfuku a také na další provozní režimy.

Zadání bylo splněno, byť jeho potenciál nebyl zdaleka plně vytěžen, a student prokázal odborné schopnosti odpovídající znalostem bakalářského studia. Práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment C
Working process, extent and suitability of applied methods C
Scholarly contribution and originality D
Ability to interpret achieved results and draw conclusions D
Applicability of results in practice or theory C
Logical arrangement of thesis and its layout B
Grafic layout, used style and language level B
Work with used sources including quotations B
Student's independence when working on the topic C

Grade proposed by supervisor: C

Reviewer’s report
Ing. Michael Böhm, Ph.D.

Bakalářská práce pana Tomáše Dvořáka se zabývá vlivem změny nastavení ventilového rozvodu na plnicí účinnost zážehového motoru. Zadání práce požadovalo provést rozbor vlivu konstrukčních prvků spalovacího motoru na jeho plnicí účinnost, stanovit metodiku měření a na základě experimentu určit závislost plnicí účinnosti na natočení sací a výfukové vačky.

Práce je zpracována v rozsahu 41 stran. Teoretická část se věnuje výměně náplně válce, definici plnicí účinnosti, metodám měření množství nasávaného vzduchu, časování ventilového rozvodu, variabilnímu řízení ventilů a konstrukčním prvkům ovlivňujícím proces plnění válce. Tato část poskytuje základní přehled o řešené problematice a je převážně srozumitelná. Praktická část práce je založena na experimentálním měření přeplňovaného zážehového motoru VW 1.5 TSI EA211 EVO na motorové zkušebně.

Za nedostatek práce považuji skutečnost, že hlavní veličina uvedená v zadání, tedy plnicí účinnost, není ve výsledkové části přímo vypočtena ani graficky prezentována. Autor sice v teoretické části uvádí definici plnicí účinnosti a v metodice popisuje měření hmotnostního průtoku vzduchu pomocí MAF senzoru, ale ve výsledcích jsou prezentovány zejména závislosti výkonu a měrné efektivní spotřeby paliva na referenční poloze sací a výfukové vačky.

Metodika měření je popsána poměrně stručně. Chybí podrobnější informace o době ustálení po změně časování, opakovatelnosti měření, rozsahu natočení vaček, přesné definici zatížení, teplotních podmínkách a způsobu zpracování naměřených dat. Rovněž není provedena nejistotová analýza, přestože měření hmotnostního průtoku vzduchu sériovým MAF senzorem může být zatíženo chybou a ovlivněno pulsacemi proudění v sacím potrubí.

Výsledky práce ukazují očekávané trendy. Interpretace výsledků je tedy převážně fyzikálně správná, ale závěry jsou místy obecnější, než odpovídá omezenému rozsahu měření.

Za další omezení považuji skutečnost, že sací a výfuková vačka jsou vyhodnocovány odděleně. U skutečného motoru je však důležitá také jejich vzájemná kombinace, zejména vliv překrytí ventilů, zbytkových spalin a interní recirkulace. Práce rovněž neukazuje převod referenčních hodnot natočení vaček na skutečné okamžiky otevření a zavření ventilů v úhlech klikového hřídele.

Formální úroveň práce je průměrná. Text je přehledný a logicky členěný, ale obsahuje drobné jazykové a stylistické nedostatky. Grafická prezentace výsledků je přijatelná, nicméně hlavní grafy by mohly být zpracovány přehledněji a s důslednějším popisem veličin a jednotek. Práce s literaturou je v základním rozsahu dostatečná, ale vedle kvalitních odborných zdrojů se objevují také méně vhodné internetové zdroje. Použití generativní AI je transparentně uvedeno a nepovažuji jej za důvod ke snížení hodnocení.

Celkově lze konstatovat, že práce splňuje cíle zadání v základním rozsahu. Hlavní nedostatek spočívá v tom, že autor nezpracovává přímo zvolenou veličinu a nedokáže správně vyvozovat závěry a korektně diskutovat výsledky.

Práci doporučuji k obhajobě s celkovým hodnocením C / dobře.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment C
Working process, extent and suitability of applied methods C
Scholarly contribution and originality C
Ability to interpret achieved results and draw conclusions D
Applicability of results in practice or theory C
Logical arrangement of thesis and its layout B
Grafic layout, used style and language level C
Work with used sources including quotations C
Topics for thesis defence:
  1. V závěru práce zmiňujete, že překrytí ventilů může mít v určitých otáčkách pozitivní vliv. Nikde však v experimentální části práce nemáme toto tvrzení podloženo. Na co tedy má přesně vliv úprava překrytí ventilů a proč toto nastavení může být různé pro různé otáčky a zatížení motoru?
  2. Ve výsledcích práce jsou diskutovány pouze výkonové parametry a hmotnostní průtok vzduchu. Jak by bylo možné stanovit přímo hodnotu plnicí účinnosti?

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová