Pienmoottoridynamometrin kehittäminen : Inertiaan perustuva järjestelmä

Abstract

Tässä opinnäytetyössä kehitettiin pienmoottorin tehomittaukseen sopiva, vauhtipyörän hitausmomenttiin perustuva moottoridynamometri. Moottori, jolle järjestelmä ensisijaisesti suunniteltiin, on Samuli Hallivuoren opinnäytetyökseen vuonna 2015 valmistama 240 cm³ yksisylinterinen ottomoottori, josta dynamometrillä on tarkoitus saada mitattua moottorin teho sekä vääntömomentti pyörintänopeuden funktiona. Järjestelmä suunniteltiin sellaiseksi, että sitä voi hyödyntää myöhemmin myös alustadynamometrinä 2-pyöräisillle.

Työn alussa selvitettiin moottorin lähtötiedot, sekä pyrittiin arvioimaan moottorin tuottama vääntömomentti ja pyörintänopeusalue. Näiden tietojen perusteella valittiin dynamometrityypiksi inertiaan perustuva järjestelmä. Mittausohjelmistoksi valikoitui nimensä mukaisesti yksinkertainen SimpeDyno-ohjelmisto. Ohjelmiston vaatima induktiivinen pyörintänopeusanturi valmistettiin itse.

Suunnittelussa käytettiin apuna 3D-mallinnusta sekä FEM-laskentaa. Kestävyyden kannalta kriittisille osille suoritettiin lujuustarkastelu.

Työn tuloksena syntyivät tarkat piirustukset sekä 3D-malli dynamometristä. Varsinaista tehonmittausta ei laitteistolla ole vielä suoritettu, mutta mittausohjelmiston testiajon oheistuotteena syntyi kohtuullisen tarkka käsitys mielenkiinnon kohteena olevan moottorin tuottamasta tehosta sekä tehoalueesta.

The main goal of this thesis was to design a dynamometer primarily for a small 240 cm³ petrol powered internal combustion engine. This engine is designed and manufactured by Samuli Hallivuori in his own engineering thesis in the year 2015.

The power measuring device which is based on the moment of inertia is able to plot the power and torque curves graphically as a function of rotational speed of the engine.

The project started by collecting the output specifications from engine design documentation as well as making effort in creating more precise estimation of the rotational speed and torque generated by the engine. An inertia based system was selected on account of this information.

SimpleDyno, the simple dynamometer software as its name suggests, was selected for measurement software. Inductive speed sensor required by the software is authors own made and design.

The designing process was aided by 3D modeling and finite element method calculation software.

As a result of this thesis, detailed drawings and a 3D model of the dynamometer were created. The actual power measurement of the engine has not been carried out yet. However, as a coproduct of the software test run, a reasonably accurate perception of the power band and torque generated by the engine was achieved.