Institutionen för

tillämpad fysik & elektronik

Anders Strömberg 2014-01-13

Laborationsintruktion

Energiomvandling Ottomotor

2

Allmänt

Ottomotorn har stor flexibilitet och används i många sammanhang. Men hur effektiv är den

egentligen?

Laborationens syfte

Syftet med laborationen är att med verkliga mätdata få en uppfattning om hur effektiv

energiomvandlingen kan vara i en applikation med en Ottomotor. Omvandling och förståelse

för olika mätmetoder är också en del av laborationen.

Uppgifter och redovisning

Via mätdata så skall du beräkna och redovisa:

1) Kemisk effekt in i ottomotorn

2) Utvecklad effekt i cylindern. Ej denna lab! Sida 7-9 utgår.

3) Mekanisk effekt

4) Elektrisk effekt ur generatorn

5) Termisk effekt ur varmvattenberedaren

6) Totalverkningsgrad

Resultatredovisning i WORD enligt ”Inför laboration.docx” samt ”Resultatredovisning.docx”.

Se separata instruktioner. Färdig redovisning laddas upp på kursens Moodle-sida senast 1

vecka efter utförd laboration.

Tekniska data för labuppställningen

Ottomotorn 1-cylindrig bensinmotor Honda GX200 196 cm3

Generator 1~230V Mecc Alte 3000 rpm 4.2 kVA Synkron

Varmvattenberedare 1~230V, 2000W

Vridmoment/varvtal Roterande mätning via trådtöjningsgivare samt pulsmätning

Start av körning

1. Starta utsugsfläkten på väggen mot verkstan i Maskinhallen.

2. Se till att varmvattenberedaren är elektriskt ansluten till generatorn.

3. Öppna bensinkranen.

4. Slå på tändningen på motorn.

5. Slå på choken på motorn om motorn är kall, annars inte.

6. Dra igång motorn och justera choken så att motorn inte stannar. Tryck in choken helt

efter 10-15 sekunder.

7. Justera varvtalet till ca 3000 varv.

8. Kör tills temperaturdifferensen över varmvattenberedaren är konstant, ca 15 min.

9. Läs av mätdata.

3

Bearbetning av mätdata

Funktion Mätsignal Mätutrustning

Tempdifferens VVB mV Fluke

Vattenflöde VVB Puls/Frekvens Frekvensräknare

Vridmoment V Fluke

Varvtal Hz Frekvensräknare

Generatorström A Fluke

Generatorspänning V Fluke

Bensinförbrukning kg/s Tidtagarur

Cylindertryck PSI Oscilloskop

Trigger V Oscilloskop

Temperaturmätning

Figur 1. Temperaturdifferensmätning. Termoelement Typ T. 0,08 1,6

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

Axi

s Ti

tle

Axis Title

delta-t

Linear (delta-t)

Figur 2. Kalibreringsdiagram Tempdiffmätning.

4

Flödesmätning VVB

Pulsräkning under en bestämd tidsperiod eller tidsmätning över ett bestämt antal pulser

(>50000 pulser).

6100 pulser = 1 liter.

Figur 3. Flödesmätning VVB. Pulsmätning.

Vridmoment/varvtalsmätning

Figur 4. Varvtal/Vridmoment. Frekvens/Trådtöjning.

5

Varvtalsmätning60 pulser/varv

Varvtal [rev/min] Pulser/min Frekvens [Hz]

500 30000 500

1000 60000 1000

1500 90000 1500

2000 120000 2000

2500 150000 2500

3000 180000 3000

3500 210000 3500

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

Varvtalsmätning

Varvtalsmätning

Linear (Varvtalsmätning)

[Hz]

[rpm]

Figur 5. Kalibreringsdiagram varvtalsmätning.

Vridmomentsmätning

mätvärde [V] Vrid [Nm]

0,5 2

0,75 3

1 4

1,25 5

1,5 6

1,75 7

2 8

2,25 9

2,5 10

2,75 11

3 12

3,25 13

3,5 14

3,75 15

4 16

4,25 17

4,5 18

4,75 19

5 20

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6

Vri

dm

om

en

t [N

m]

Mätvärde [V]

Vrid [Nm]

Linear (Vrid [Nm])

Figur 6. Kalibreringsdiagram Vridmomentsmätning.

Eleffektsmätning

Generatorns ström och spänning mäts och effekten räknas ut med hjälp av detta.

Bensinförbrukning

Bensinförbrukningen mäts med tidtagarur och det installerade mätsynglaset. Mätning görs

lämpligen på 20 ml.

6

Cylindertrycksmätning

Figur 7. Cylindertrycksmätning. Tändstift med piezoelektrisk givare.

Figur 8. Trigger för tändning. Kopparspole runt tändkabel.

7

PV-diagram för ottomotorns cylindertryck

8. Registrera en 4-takts cykel på oscilloskopskärmen genom att justera in

lämplig tids- och spänningsskala. (Använd triggeringång på

minnesoscilloskopet som triggingång så att en hel fyrtakt registreras på

oscilloskopskärmen). Tryck ”RUN/STOP” ⇒ (ett skärmsvep sparas).

9. Spara mätdata på SD-kortet som csv-fil

(datafil lämplig att ta in i kalkylprogram).

Spara undan data genom att:

1. trycka : Save/Recall

2. trycka : Formats

3. trycka : CSV (datafil i tabellformat)

4. trycka : Quick Print ⇒ till diskett

10. Mätdata ska senare bearbetas i plot- och analysprogrammet Origin för

att beräkna och rita upp pV-diagrammet för Ottomotorns 4-takts cykel.

8

9