Vliv časování ventilů na emise spalovacího motoru

Bc. Dávid Buša

Master's thesis

Effect of valve timing on internal combustion engine emissions

Abstract:

Optimalizace časování ventilů ve spalovacích motorech má zásadní význam pro dosažení rovnováhy mezi výkonem motoru a emisemi. Tato studie zkoumá vliv časování ventilů na emise motoru pomocí srovnávací analýzy dvou profilů vačkového hřídele s odlišnými charakteristikami časování ventilů. Ke zkoumání složitého vzájemného vztahu mezi časováním ventilů, výkonem motoru a emisemi jsou použity moderní simulační techniky a důkladné metody analýzy dat. Výsledky ukazují, že varianta s upraveným časováním ventilů vykazuje zlepšení měrné spotřeby paliva při brzdění (BSFC), což se projevuje v úspornějším motoru a nižších emisích CO2. Navíc teploty výfukových plynů před katalyzátorem vykazují u této varianty zlepšení, zatímco emise uhlovodíků zůstávají v celém rozsahu otáček téměř nezměněny. Tato zjištění poskytují lepší pochopení úlohy časování ventilů v emisích motoru a zdůrazňují potenciální výhody optimalizace časování ventilů pro čistší a účinnější motory. Výzkum přispívá ke stávajícím poznatkům v této oblasti a má praktické využití pro vývoj budoucích spalovacích motorů.

Abstract:

Optimalization of the valve timing in internal combustion engines is essential to achieve a balance between engine performance and emissions. This study investigates the effect of valve timing on engine emissions through a comparative analysis of two camshaft profiles with different valve timing characteristics. Advanced simulation techniques and rigorous data analysis methods are used to investigate the complex interrelationship between valve timing, engine performance and emissions. The results show that the variant with modified valve timing shows an improvement in brake specific fuel consumption (BSFC), which translates into a more fuel-efficient engine and lower CO2 emissions. In addition, the exhaust temperatures upstream of the catalytic converter show an improvement for this variant, while hydrocarbon emissions remain unchanged over the entire rev range. These findings provide a better understanding of the role of valve timing in engine emissions and highlight the potential benefits of optimizing valve timing for cleaner and more efficient engines. The research provides a contribution to existing knowledge in this area and has practical applications for the development of future internal combustion engines.

Keywords

Časování ventilů, Spalovací motor, Emise, Měrná spotřeba paliva, Emise CO2, Účinnost, Atkinsonův cyklus

Keywords

Valve timing, Internal combustion engine, Emissions, Specific fuel consumption, CO2 emissions, Efficiency, Atkinson cycle

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 3. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 18. 5. 2023
• Supervisor: Ing. Petr Jindra, Ph.D.
• Reader: Martin Pechout, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Engineering

Master programme / field:
Transport and Telecommunications Technology / Road Transportation and City Traffic