Mechanical Design Concept for Top Dead Center, Valve Lift, and Camshaft Timing Tool

Abstract

This thesis work was made on behalf of Wärtsilä Finland Oy, and the topic addresses the mechanical design concept of mounts for sensors and encoders for the W31 engine type. The sensors and encoders are used to make the engine’s timing process automated and to reduce possible measurement errors when measuring manually with dial gauges. This method of determining the absolute Top Dead Center and valve lift saves time and gives more accurate results compared to traditional measuring methods.

This thesis work only covers the concept design stage for the different mounts and the approach to the final concepts presented in the results. The thesis work enlightens the challenges encountered when designing a concept and how they were addressed.

The theory of this thesis work focuses on engine theory, product development, and design. The engine theory gives the reader a better understanding of the importance of how different parts correlate with each other, and the role of timing in achieving successful combustion.

The results are design concepts that will be further developed to fit other engine types. This automated way of determining the engine’s timing reduces the measurement time and the errors that can be made given the human factor.

Detta examensarbete utfördes åt Wärtsilä Finland Oy, och ämnet behandlar det mekaniska designkonceptet åt fästen för sensorer och pulsgivare för W31-motortypen. Givarna och pulsgivarna används för att automatisera motorns timingprocess och för att minska eventuella mätfel vid manuell mätning med mätklockor. Denna metod för att bestämma absolut övre dödläge och ventillyft, sparar tid och ger mer exakta resultat jämfört med traditionella mätmetoder.

Detta examensarbete täcker endast konceptdesignfasen för de olika fästena och tillvägagångssättet för de slutliga koncepten som presenteras i resultaten. Examensarbetet belyser de utmaningar som uppstod vid utformningen av ett koncept och hur de hanterades.

Teorin i detta examensarbete fokuserar på motorteori, produktutveckling och design. Motorteorin ger läsaren en bättre förståelse för vikten av hur olika delar korrelerar med varandra, och timingens roll för att uppnå lyckad förbränning.

Resultatet är designkoncept som kommer att vidareutvecklas för att passa andra motortyper. Det här automatiserade sättet att bestämma motorns timing minskar mättiden och de fel som kan begås på grund av den mänskliga faktorn.

Tämän opinnäytetyön toimeksiantaja on Wärtsilä Finland Oy, ja aiheena on W31-moottorityypin antureiden ja koodareiden kiinnikkeiden mekaaninen suunnittelukonsepti. Antureiden ja koodareiden avulla moottorin ajoitusprosessi saadaan automatisoitua ja mahdolliset mittausvirheet pienenevät, kun mittaus tehdään manuaalisesti mittakelloilla. Tämä menetelmä absoluuttisen yläkuolokohdan ja venttiilin noston määrittämiseksi säästää aikaa ja antaa tarkempia tuloksia kuin perinteiset mittausmenetelmät.

Tässä opinnäytetyössä käsitellään ainoastaan eri kiinnikkeiden konseptisuunnitteluvaihetta ja tuloksissa esitettyjen lopullisten konseptien lähestymistapaa. Opinnäytetyö valottaa konseptin suunnittelussa kohdattuja haasteita ja sitä, miten niihin vastattiin.

Tämän opinnäytetyön teoria keskittyy moottoriteoriaan, tuotekehitykseen ja suunnitteluun. Moottorin teoria antaa lukijalle paremman käsityksen siitä, miten eri osat korreloivat keskenään ja mikä on ajoituksen merkitys onnistuneen palamisen kannalta.

Tuloksena on suunnittelukonsepteja, joita kehitetään edelleen muihin moottorityyppeihin sopiviksi. Tämä automatisoitu tapa määrittää moottorin ajoitus vähentää mittausaikaa ja virheitä, joita inhimillinen tekijä voi aiheuttaa.