OSCC-kaasunsyöttöjärjestelmän optimointi

Abstract

Tässä raportissa käsitellään Wärtsilä Finland Oy:n toimeksi antamaa Vaasan Vaskiluodossa sijaitsevassa Wärtsilän tutkimuslaboratoriossa tehtyä opinnäytetyötä. Projektin aiheena on Optical Spray Combustion Chamberin (OSCC)-kaasunsyöttöjärjestelmän optimointi. OSCC on Wärtsilän Marinen, Research and Technology Developmentin, Advanced Conceptsin ryhmä ja projekti, joka tutkii polttoaineen ruiskutusta ja palamista optiikan avulla sylinteriä kuvaavassa kammiossa. Suuri osa OSCC:stä koostuu opiskelijoista ja päättötyöntekijöistä. Opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää kaasunsyöttöjärjestelmän nykyinen toiminta, sen mahdolliset ongelmat, ongelmien juurisyyt, toteuttaa tarvittavat päivitykset, todeta muutosten vaikutus ja luoda kehitysehdotuksia tulevaisuuteen. Pitkäntähtäimen tavoitteena on polttomoottorin jatkuva kehitys.

Kehitystyön teoria perustuu termodynamiikan ja kaasujen tilanyhtälöiden soveltamiseen sekä paineen, lämpötilan ja ainemäärän väliseen toimintaan. Keskeisiä käsitteitä ovat paineen- ja lämpötilan hallinta sekä kaasunsyötön tarkkuus. Tutkimuksessa hyödynnettiin laitteistolla tehtyjen täyttötestien analysoinnin tuloksia sekä täyttötestien tuloksien vahvistavien simulointien tuloksia.

Kehitystyön tulokset osoittivat, että kaasunsyöttöjärjestelmässä esiintyy, epätarkkuuksia ja epästabiiliutta erityisesti paineen ja lämpötilan hallinnassa täytön aikana. Johtopäätöksenä voidaan todeta, että järjestelmällä on mahdollista täyttää tarkka määrä painetta, mutta se vaatii manuaalista työtä ja tietoa järjestelmän syvällisemmästä toiminnasta. Täysin tarkan kaasumäärän syöttäminen kammioon ei nykyisellä järjestelmällä ja vanhoilla toiminta tavoilla ole täysin mahdollista, johtuen kriittisten lämpötilatietojen puutteesta.