bakalářská práce

Matematický model motoru 1.5TSI

Text práce 1.65 MB Příloha 2.56 MB

Autor práce: Bc. Matúš Michalička

Ak. rok: 2023/2024

Vedoucí: Ing. David Svída, Ph.D.

Oponent: Ing. Martin Beran

Abstrakt:

Táto bakalárska práca sa zaoberá vytvorením matematického modelu spaľovacieho motora v programe Matlab resp. Simulink s použitím vstavaných knižníc. Súčasťou práce je tiež podrobná analýza dvoch už vytvorených modelov, ktoré sa nachádzajú v príkladoch používaného programu. V analýze sú zhrnuté rôzne prístupy k tvorbe matematických modelov, ich možnosti a spôsob výpočtu. Práca sa ďalej zaoberá zostavením matematického modelu spaľovacieho motora. Na vytvorený model nadväzuje meranie na zadanom spaľovacom motore 1,5 TSI. Výsledky simulácie zostaveného modelu sú nakoniec priamo porovnané s výsledkami merania.

Klíčová slova:

Matematický model, spaľovací motor, simulácia, Matlab, Simulink

Termín obhajoby

11.06.2024

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaCznamka

Klasifikace

C

Průběh obhajoby

Student seznámil zkušební komisi s průběhem a výsledky své závěrečné práce. Následně zodpověděl otázky oponenta: V práci student přímo zmiňuje, že jím použitý model je výrazně zjednodušený a méně přesný oproti modelu popsaném v kapitole 2.2, kde naopak vyzdvihuje jeho kvality. Proč tedy tento model nepoužil, co byly jeho limity vzhledem k množství informací a naměřených dat, které k motoru měl? Zodpovězeno Kdyby měl student k dispozici i naměřený průběh spalovacích tlaků dokázal by zhodnotit jak jím zkoumaný model pracuje z hlediska mechanických ztrát? Zodpovězeno Dále odpovídal na otázky členů komise: Jaké jsou další simulační nástroje pro simulování spalovacích motorů? Zodpovězeno Jaké jsou možnosti využití méně přesných modelů? Částečně zodpovězeno Jaké parametry budou mít největší vliv při modelování převodových ústrojí? Částečně zodpovězeno Jak vypočítáte vlastní frekvenci pro soustavu s jedním stupněm volnosti? Částečně zodpovězeno

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Základy strojního inženýrství (B-ZSI-P)

Specializace

Základy strojního inženýrství (STI)

Složení komise

prof. Ing. Josef Štětina, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Pavel Novotný, Ph.D. (místopředseda)
Ing. David Svída, Ph.D. (člen)
Ing. Aleš Prokop, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Janoušek, Ph.D. (člen)

Posudek vedoucího
Ing. David Svída, Ph.D.

Bakalářská práce pana Matúše Michaličky se zabývá matematickým modelem motoru VW 1.5 TSI v prostředí programu Matlab/Simulink.
Zadání vyžadovalo, aby se student seznámil s principy fungování zážehových spalovacích motorů a způsoby matematického vyjádření klíčových funkcí/vlastností v prostředí Matlab/Simulink.
Sestavení samotného matematického modelu úplně od začátku by bylo nad rámec bakalářské práce, proto bylo již v zadání práce uvedeno, že je cílem využít dodávané knihovny. Program Matlab/Simulink má těchto "vestavěných" modelů několik a úkolem studenta bylo dosadit do těchto modelů hodnoty z reálného měření a ověřit získané výsledky.
Student hned od začátku projevil o zadané téma práce velký zájem, ale nakonec se dostal do časové tísně, což ve výsledku znamenalo v omezené porovnání možností jednotlivých vestavěných knihoven. Student si tedy zvolil jeden model a ten analyzoval. Ve výsledku ovšem není studentova chyba, že zvolený model, ani po zadání reálných hodnot neposkytuje věrohodné výsledky.
Celkově lze konstatovat, že zadání práce bylo splněno a práci doporučuji k obhajobě.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání C
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod C
Vlastní přínos a originalita C
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry C
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii C
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu B

Známka navržená vedoucím: C

Posudek oponenta
Ing. Martin Beran

Pan Matúš Michalička se ve své bakalářské práci věnuje matematickým modelům spalovacího motoru které jsou součástí programového prostředí Matlab/Simulink. Jeho hlavním úkolem je pokusit se ověřit věrohodnost těchto modelů a zhodnotit vhodnost použití. V první části práce se student zaměřuje na principy funkce programu Matlab/Simulink a seznamuje se tak s jednotlivými modely spalovacího motoru. Bezchybné pochopení jednotlivých funkčních bloků modelu je stěžejní pro celou práci a je zřejmé, že se s tím student dobře vypořádal.

V rámci řešení práce bylo provedeno experimentální měření za účelem získání potřebných dat jako vstupů do matematického modelu a následné porovnání vypočtených výsledků s reálným měřením. S postupy a provedením experimentu lze souhlasit nicméně naměněné výsledky by bylo vhodné lépe presentovat jak tabelárně, tak graficky třeba i formou přílohy. Čtenář se tak pouze v textu může dozvědět co se asi měřilo a pak v grafu 20. na straně 41 zjistí průběh otáček motoru v čase, což považuji jako nepodstatné. Ocenil bych, spíše graf vnější otáčkové charakteristiky doplněný například o hodnoty plnicího tlaku, tlaku před turbodmychadlem, teploty výfukových plynů, teploty nasávaného vzduchu a jeho naměřeného průtoku, popřípadě jiné veličiny, které jsou pro výpočet relevantní.

Závěrečné kapitoly jsou věnovány dílčím zhodnocení, která jsou však vzhledem ke stanoveným cílům práce pojata až  přiliž zjednodušeně. Ocenil bych výraznější zamyšlení nad problematikou jednotlivých vstupů do modelu a jejich význam, případně co student považuje za hlavní zjednodušení, které nejvíce vzdaluje výsledky od reality. Přímo se nabízí vzhledem k použití simulačního modelu a naměřeným reálným výsledkům na motoru provedení citlivostní analýzy pro některé vstupy aby student lépe pochopil v čem tkví hlavní zjednodušení použitého modelu.

(Je zřejmé, že hlubší a plné pochopení této oblasti by vyžadovalo znalosti jak z oblasti termodynamiky tak konstrukce spalovacích motoru, které dalece přesahuje znalosti studenta 3. ročníku bakalářského studia)

Až na uvedené výtky bych práci hodnotil jako zdařilou. Student prokázal schopnosti práce s pokročilým simulačním software a pro zadanou problematiku musel čerpat z celé řady zahraniční literatury. Cíle práce byly splněny. Práci doporučuji k obhajobě.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání C
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod C
Vlastní přínos a originalita C
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry E
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii C
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací B
Otázky k obhajobě:
  1. Kdyby měl student k dispozici i naměřený průběh spalovacích tlaků dokázal by zhodnotit jak jím zkoumaný model pracuje z hlediska mechanických ztrát?
  2. V práci student přímo zmiňuje, že jím použitý model je výrazně zjednodušený a méně přesný oproti modelu popsaném v kapitole 2.2, kde naopak vyzdvihuje jeho kvality. Proč tedy tento model nepoužil, co byly jeho limity vzhledem k množství informací a naměřených dat, které k motoru měl?

Známka navržená oponentem: C

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová