Polttomoottorin etanolikäyttö ja hyötytehon nosto
Paavola, Juha (2018)
Paavola, Juha
Tampereen ammattikorkeakoulu
2018
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201805117699
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201805117699
Tiivistelmä
Opinnäytetyön tarkoituksena on tutustua korkeaseosetanolipolttoaineiden ominaisuuksiin ja tutkia niiden käyttöä viritystyössä, jossa nostetaan polttomoottorin hyötytehoa. Tutkimuksen kohteena olevaan ajoneuvoon mitoitettiin etanolikäyttöä varten polttoainejärjestelmän osat, suuttimet ja polttoainepumppu. Hyötytehon nostoa varten ajoneuvoon mitoitettiin myös turboahdin ja vahvistettiin moottorin alakertaa. Mittaustulokset viritystyöstä saatiin käyttämällä tehodynamometriä. Näitä mittaustuloksia verrattiin moottorin alkuperäisiin tietoihin.
Työn onnistuminen edellytti valmistelevia toimenpiteitä ja moottorin suunnittelua. Alkuperäinen moottorinohjainyksikkö jouduttiin vaihtamaan uuteen. Moottorinohjauksen avulla säädettiin oikeat polttoaine- ja sytytyskartat, jotka ovat kriittisiä moottorin oikean toiminnan kannalta. Turboahdetussa moottorissa havaittiin myös E85-polttoaineen kiistattomat hyödyt, jotka mahdollistivat lisää sytytysennakkoa ja ahtopaineen nostoa ilman nakutusta. Alun perin ajoneuvoa yritettiin säätää samoilla muutoksilla bensiinille, mutta säätäjä joutui lopettamaan säätötyön joka kerta kesken, koska moottori nakutti liikaa. E85-polttoaineella kaikki ongelmat katosivat.
Varsinaisessa työssä jouduttiin tekemään paljon kompromisseja ja pohtimaan muutosten vaikutuksia toisiinsa. Hyötytehon nostossa päädyttiin valitsemaan polku, jonka avulla pyrittiin parantamaan sylinterientäytöstä ja näin polttamaan tietyssä aikayksikössä enemmän polttoainetta. Tähän ainoa tarkoituksenmukainen ratkaisu oli vaihtaa isompi turboahdin. Sylinterientäytöstä lisättäessä myös moottorin tehollinen keskipaine kasvaa, minkä vuoksi moottorin alakertaa jouduttiin vahvistamaan ennaltaehkäisevästi. Luotettavuuden ja nakutusherkkyyden takia moottorin puristussuhdetta ei voitu lähteä nostamaan, vaikka puristussuhteen nostaminen hyvin tyypillistä etanolikäytössä onkin.
Kaiken kaikkiaan voidaan todeta, että kaikki moottoriin tehdyt muutokset onnistuivat hyvin. Ajoneuvosta saatiin mitattua melkein kaksinkertaiset teho- ja vääntöarvot, eikä moottorin luonne muuttunut E85-polttoaineen ansiosta liikaa verrattuna alkuperäiseen. Suurimmat ongelmat olivat mittaustuloksissa, jotka jäivät osittain puutteellisiksi jatkuvien tehodynamometriin liittyvien ongelmien johdosta. Kaikkia muutoksia, kuten polttoainetankin tai linjaston vaihtoa, ei voitu myöskään toteuttaa halutulla tavalla puuttuvien resurssien ja ajan takia.
Työn onnistuminen edellytti valmistelevia toimenpiteitä ja moottorin suunnittelua. Alkuperäinen moottorinohjainyksikkö jouduttiin vaihtamaan uuteen. Moottorinohjauksen avulla säädettiin oikeat polttoaine- ja sytytyskartat, jotka ovat kriittisiä moottorin oikean toiminnan kannalta. Turboahdetussa moottorissa havaittiin myös E85-polttoaineen kiistattomat hyödyt, jotka mahdollistivat lisää sytytysennakkoa ja ahtopaineen nostoa ilman nakutusta. Alun perin ajoneuvoa yritettiin säätää samoilla muutoksilla bensiinille, mutta säätäjä joutui lopettamaan säätötyön joka kerta kesken, koska moottori nakutti liikaa. E85-polttoaineella kaikki ongelmat katosivat.
Varsinaisessa työssä jouduttiin tekemään paljon kompromisseja ja pohtimaan muutosten vaikutuksia toisiinsa. Hyötytehon nostossa päädyttiin valitsemaan polku, jonka avulla pyrittiin parantamaan sylinterientäytöstä ja näin polttamaan tietyssä aikayksikössä enemmän polttoainetta. Tähän ainoa tarkoituksenmukainen ratkaisu oli vaihtaa isompi turboahdin. Sylinterientäytöstä lisättäessä myös moottorin tehollinen keskipaine kasvaa, minkä vuoksi moottorin alakertaa jouduttiin vahvistamaan ennaltaehkäisevästi. Luotettavuuden ja nakutusherkkyyden takia moottorin puristussuhdetta ei voitu lähteä nostamaan, vaikka puristussuhteen nostaminen hyvin tyypillistä etanolikäytössä onkin.
Kaiken kaikkiaan voidaan todeta, että kaikki moottoriin tehdyt muutokset onnistuivat hyvin. Ajoneuvosta saatiin mitattua melkein kaksinkertaiset teho- ja vääntöarvot, eikä moottorin luonne muuttunut E85-polttoaineen ansiosta liikaa verrattuna alkuperäiseen. Suurimmat ongelmat olivat mittaustuloksissa, jotka jäivät osittain puutteellisiksi jatkuvien tehodynamometriin liittyvien ongelmien johdosta. Kaikkia muutoksia, kuten polttoainetankin tai linjaston vaihtoa, ei voitu myöskään toteuttaa halutulla tavalla puuttuvien resurssien ja ajan takia.