Testrigg för små förbänningsmotorer: Ett designarbete av testrigg för EcoMarathon-fordonet Vera III

Abstract

Denna rapport är ett kandidatarbete vid Chalmers Tekniska Högskola vårterminen 2020 utfört av fyra civilingenjörsstudenter. Syftet med projektet är att ta fram ett designförslag för en motortestrigg åt Chalmers Vera Team. Testriggen ska bidra med datainsalming som kan hjälpa laget i deras utvecklingsarbete av motorn. För att åstadkomma detta undersöktes liknande testriggar för större motorer och metodiken skalades sedan ner för att passa den mindre Vera-motorn. Resultatet blev en testrigg som kan mäta och spela in cylindertrycket och vevaxelpositionen under drift. Dessa data kan sedan användas för att ta fram ett PV-diagram för motorn samt det moment som Vera-motorn leverar. Testriggen använder en optisk givare för att mäta positionen på motorns vevaxel och en förbränningskammartryckgivare för att med hjälp av en samplingsutrustning ta fram tryckspåret. För att simulera riktiga körförhållanden behöver motorn bromsas. För det valdes en elektromagnetisk broms samt en elmotor för att driva runt motorn utan att tända och kalibrera vevaxelgivaren. Bromsen och elmotorn är kopplade parallellt och styr tillsammans motorvarvtalet med hjälp av varvtalsåterkopplad PID-reglering. Veras motor, vevaxelgivaren, bromsen och elmotorn är sammankopplade med en kedjeväxellåda. Dessa komponenter sitter alla i en momentfritt upphängd vagga för att kunna mäta momentet motorn leverar med så få förluster som möjligt. Momentet mäts med en trådtöjningsgivare som sitter i vaggan och chassit. Testriggen har visualiserats med hjälp av CAD och fokus legat på att göra en design som är möjlig att tillverka i manuella maskiner. Detta för att göra tillverkningsarbetet möjligt för Chalmers Vera Team. Projektet har uppfyllt alla ställda krav och mål då ett designunderlag för en testrigg har framtagits och överlämnats till Chalmers Vera Team.