Moottoritestauspenkin suunnittelu ja valmistus

Abstract

Tässä opinnäytetyössä kehitettiin henkilöauton moottorin kunnon mittaamiseen ja vianhakuun tarkoitettu testipenkki. Moottori, jolle mittaukset suoritettiin, on Opel Commodoren kuusisylinterinen, 2500 cm³ bensiinimoottori, josta puristuspainemittarilla on tarkoitus saada mitattua puristuspaine jokaisesta sylinteristä. Moottori tulee jäämään Turun ammattikorkeakoulun tiloihin ja sitä tullaan käyttämään opetuskäytössä. Kokonaisuus suunniteltiin niin, että se soveltuu opetuskäyttöön ja sitä voidaan käyttää turvallisesti. Moottori puretaan ja neljään sylinteriin tehdään vaurioita, jotta näistä neljästä sylinteristä saadaan puristuspaineet laskemaan.

Testipenkkiin asennettiin 3 kW sähkömoottori, jolla moottoria pyöritetään. Voimansiirto sähkömoottorin ja auton moottorin välille toteutettiin ketjun välityksellä. Sähkömoottorin toimintaa ohjataan taajuusmuuntajalla, jolla sähkömoottorin käyttö saadaan optimoitua käyttökohteeseen sopivaksi. Taajuusmuuntajan avulla voidaan määrittää moottorin pyörimisnopeus, kiihtyvyys sekä maksimoida moottorin pysäyttämisnopeus hätätilanteessa.

Haastavinta tässä työssä oli suunnitella tapa ja laitteisto, jolla auton moottoria saataisiin pyöritettyä. Yleensä puristuspainemittaus tehdään käyttäen auton omaa starttimoottoria, joka pyörittää moottoria noin 250 1/min kierrosnopeudella, joten välityssuhde valittiin niin että moottorin tavoitepyörintänopeus on 250 1/min. Mittauksen kannalta on myös tärkeä saada moottori kiihdytettyä nopeasti tavoitenopeuteen, jotta öljynpaine ei ehdi nousta männänrenkaille tiivistäen sylinteriä ja näin parantaen puristuspainemittauksen tulosta.

Veto sähkömoottorin ja auton moottorin välille päädyttiin toteuttamaan ketjulla. Ketjun katsottiin olevan luotettavampi sekä pitkäikäisempi ratkaisu kuin moniurahihna. Ketjuvedon toteuttaminen oli myös yksinkertaisempaa, koska ketjulle ei tarvinnut tehdä erillistä kiristintä, ja rattaat ostettiin valmiina. Auton moottorin puoleiselle ketjurattaalle jouduttiin teettämään sovite, jolla voima välitetään kampiakselille. Sähkömoottorin päähän ketjurattaan kiinnitys tehtiin itse.

The purpose of this thesis was to design and build an engine mount, in which the future students will conduct compression pressure measurements. The engine on the mount is a 3- liter 6-cylinder Opel Commodore petrol engine. The engine mount and engine will remain in the laboratory of Turku University of Applied Sciences. and it will be used for educational purposes. The engine was disambled and added with some defects. The piston rings in two cylinders and the valves in the other two cylinders were damaged for the purpose of variety when measuring the compression pressure in each cylinder.

The engine mount was planned and installed with a 3 kW electric engine which is used to rotate the car engine. The powertrain between the electric engine and the car engine was realized by a chain from a moped. The electric engine needs a control system, and therefore a frequency converter was installed. This made it possible to optimize the function of the whole system. With the frequency transformer the rational speed and acceleration can be specified and the engine can be stopped as fast as possible if needed.

Usually the cylinder compression measurement is completed when the engine is in the car. In these cases the starter motor is used to rotate the engine. A normal start motor rotates the car engine at about 250 1/min, which is enough to conduct the cylinder compression measurement. When planning the gear ratio between the car engine and electric motor 250 1/min was set as a goal. To obtain good results out of the cylinder compression measurement, it is important to accelerate the engine rapidly to the required speed so the oil pressure will not rise and reach the piston rings and seal the gap between the piston ring and cylinder. A gauge is fitted in the whole of the spark plug, and then the engine is rotated. The gauge shows compression in the cylinder. This is completed for each cylinder at a time.

The power train between the car engine and electric motor was made by a chain because the chain is more reliable and needs no maintenance except oil from time to time. Compared to a belt, the chain was also easier to design and make. The chain needs no tightener as a belt needs the tightener or it may slip. If comparing the lifetime between a chain and a belt, the lifetime of the chain is longer.