Konstrukce a dynamika

pohonných jednotek

Výzkum a vývoj v této oblasti zahrnuje koncepční a konstrukční návrh nových spalovacích motorů, jejich částí a sestav s využitím moderních CAD nástrojů. Při řešení problematiky napjatosti a deformace, vedení tepla, dynamiky, elektromagnetismu, elektrodynamiky, vibrací, životnosti apod. se využívají soudobé výpočtové a experimentální postupy založené na MKP a MBS.

Dynamické simulace se v závislosti na zkoumané problematice provádějí ve frekvenční nebo časové doméně, přičemž v časové doméně jsou zahrnuta modálně redukovaná tělesa, různé reologické modely nekovových materiálů, výpočtové modely ložisek několika úrovní atd. Kromě spalovacích motorů se dynamické simulace provádějí i u samostatných elektrických točivých strojů pohonných soustav dopravních prostředků, nebo jejich kombinacích se spalovacím motorem v hybridních pohonných jednotkách. Výpočtové simulace často probíhají v součinnosti s rozsáhlými experimenty.

Zkušenosti a poznatky v této oblasti jsou rovněž podpořeny dlouhodobým a úspěšným partnerstvím s výrobci pohonných jednotek, spoluprací s vývojáři softwaru pro automobilový průmysl a mezinárodní universitní spoluprací.

Největší objem výzkumu sice náleží pohonným jednotkám vozidel, ovšem pozornost je věnována i leteckým aplikacím. Cílem výzkumu a vývoje jsou moderní pohonné jednotky s vysokou účinností a životností, nízkou hmotností a nízkou úrovní hluku a vibrací. Poznatky získané výzkumem v této oblasti jsou bezprostředně využívány i ve výuce.

Kontakt

Lubomír Drápal

Projekty

Národní centrum kompetence inženýrství pozemních vozidel Josefa Božka

Národní centrum kompetence Josefa Božka pro pozemní dopravní prostředky

Hlavní výsledky

Nový motor pro nově industrialisované trhy

Koncept spalovacího motoru pro hybridní pohonnou jednotku

Klikový hřídel motorgenerátoru

Pístní skupina motorgenerátoru

Vyvažovací jednotka nestandardního tříválcového motoru

Klikový hřídel letadlového dvouválcového motoru

Tlumič torsních kmitů nestandardního tříválcového motoru

Témata disertačních prací

Dynamika hybridních pohonných jednotek s vypínáním válců

Klikové ústrojí s vysokou mechanickou účinností

Vybrané publikace

FRIDRICHOVÁ, Kateřina; DRÁPAL, Lubomír; RAFFAI, Peter; BÖHM, Michael. Comparative study of engine dynamics for rolling and selective cylinder deactivation. Online. Energy. 2024, vol. 303, published 15 September 2024, s. 1–12. ISSN 1873-6785. Dostupné z: https://doi.org/10.1016/j.energy.2024.131946. [cit. 2027-07-31].

FRIDRICHOVÁ, Kateřina; DRÁPAL, Lubomír; VOPAŘIL, Jan; DLUGOŠ, Jozef. Overview of the potential and limitations of cylinder deactivation. Online. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2021, vol. 146, iss. 8, s. 1–15. ISSN: 1364-0321. Dostupné z: https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.111196. [cit. 2027-07-31].

DRÁPAL, Lubomír; NOVOTNÝ, Pavel. Torsional vibration analysis of crank train with low friction losses. Online. Journal of Vibroengineering. 2017, vol. 19, iss. 8, s. 5691–5701. ISSN 1392-8716. Dostupné z: https://doi.org/10.21595/jve.2017.17876. [cit. 2027-07-31].

ŠKODA AUTO (CZ). Klikový hřídel spalovacího motoru a způsob výroby klikového hřídele. KUBÍČEK, Jiří; DRÁPAL, Lubomír; SLOVÁK, Marek; BRANKOV, Ivaylo (vynálezci). Přihl.: 12. 4. 2019. Uděl.: 23. 6. 2021. CZ 308882B6. Dostupné z: https://isdv.upv.cz/doc/FullFiles/Patents/FullDocuments/308/308882.pdf. [cit. 2027-07-31].

ŠKODA AUTO (CZ). Klikový hřídel spalovacího motoru a způsob výroby klikového hřídele. KUBÍČEK, Jiří; DRÁPAL, Lubomír; SLOVÁK, Marek; BRANKOV, Ivaylo (vynálezci). Přihl.: 12. 4. 2019. Uděl.: 23. 6. 2021. CZ 308883B6. Dostupné z: https://isdv.upv.cz/doc/FullFiles/Patents/FullDocuments/308/308883.pdf. [cit. 2027-07-31].

Partneři výzkumu

Škoda Auto a.s.

Audi AG

FEV Group GmbH

Vybrané výsledky výzkumu a vývoje

Hybridní pohonná jednotka s vypínáním válců

Rozšíření oblasti vypínání válců pomocí elektrického točivého stroje – snížení vibrací a spotřeby paliva
Selektivní a sekvenční metoda vypínání válců
Termodynamické simulace
Elektromagnetické simulace
Dynamika klikového mechanismu s řemenovým převodem a elektrickým točivým strojem
Únavová životnost
Vyhodnocení experimentů atd.

Čtyřválcový motor s vysokou mechanickou účinností

Svařovaný klikový hřídel
Koncept, konstrukce, pevnost, dynamika a životnost klik. mech.
Třecí ztráty
Hybridní uložení klikového hřídele v bloku motoru
Parametrické studie
Studie vnitřních momentů
Návrh torsního tlumiče
Vyhodnocení experimentů atd.

Tříválcový motor s novou válcovou jednotkou

Koncept, konstrukce a dynamika klikového mechanismu
Třecí ztráty
Parametrické studie, spojení motoru s dynamometrem
Studie vyvážení
Ventilový rozvod
Termodynamické simulace
Tvorba výkresové dokumentace
Vyhodnocení experimentů atd.

Dvouválcový prodlužovač dojezdu elektromobilu

Průzkum trhu
Koncept, konstrukce a dynamika prodlužovače dojezdu
Parametrická studie vyvážení
Ventilový rozvod
Termodynamické simulace
Vyhodnocení experimentů
Výkresová dokumentace

Tříválcový motor s nerovnoměrnými rozestupy zážehů

Nerovnoměrné zapalování (akustika)
Koncept, konstrukce a dynamika klikového mechanismu
Parametrická studie vyvážení
Návrh torsního tlumiče
Vyhodnocení experimentů

Invertní letadlový čtyřválec

Konstrukční a technologická modernisace motoru
Klikový mechanismus, ventilový rozvod
Konstrukce, dynamika, životnost
Termodynamické simulace
Hlava válců
Vyhodnocení experimentů

Dvoudobý letadlový motor s protiběžnými písty

Klikový mechanismus a převodové soukolí – konstrukce, dynamika, únavová životnost
Návrh a pevnostní výpočty pístních kroužků
Revise konstrukčního provedení celého motoru