Kierrosnopeussäätöisen polttomoottorikäyttöisen korkeapainepesurin suunnittelu

Abstract

Current oil price developments, environmental issues and increased requirements for component lifespan have led to a situation in which companies can aquire a competitive advantage by developing more energy-efficient solutions and units with a longer lifespan.

The work is divided into six parts. The first section describes the situation in the begin-ning of the project. The goal of this diplom thesis is to develop an internal combustion engine powered high-pressure washer that keeps constant pressure in the high pressure line regardless of how many people use the line simultaneously. The second part is where the theory behind the designing of the high pressure washer is laid down. In this thesis there are three engine speed control techniques which are presented in second part.

In the third section we go through the designing of the high pressure washer with speed control. The objective of the fourth section is to reflect upon the EU machine directive and evaluate its demands on the design of high pressure washers.

The fifth section introduces the Finfinet Oy high pressure washer design program and its CAD-library which were both created as a part of this work. The sixth section focuses on the operation costs of the newly-developed washer compared to previous models.

This thesis develops two new ways to run the diesel engine speed control. The first technique is for engines with mechanical injection and the second is for engines that have a commonrail injection system. Both techniques are useful but the latter is more likely to be more common in the future due to the strict nature of current emission regulations.

Nykyinen öljyn hinnan kehitys, ympäristönäkökulmien huomioon ottaminen sekä vaatimukset komponenttien elinkaaren suhteen ovat aiheuttaneet tilanteen, jossa yritys voi hankkia kilpailuetua kehittämällä energiatehokkaita sekä pidemmillä huoltoväleillä toimivia tuoteratkaisuja.

Työ jakaantuu kuuteen osaan. Ensimmäisessä osiossa kerrotaan työn alkutilanteesta sekä lähtökohdista, joista työtä alettiin tehdä. Tämän työn tavoitteena oli kehittää dieselmoottoria voimanlähteenään käyttävä korkeapainepesuri, joka pitää pesulinjassa vakiopainetta riippumatta siitä, kuinka monta henkilöä pesuria samanaikaisesti käyttää. Toisena osana olevassa teoriaosuudessa esitetään korkeapainepesurin suunnittelun taustalla olevaa teoriaa sekä työssä suunniteltavien kierrosnopeussäätötekniikoiden teoriaa. Kierrosnopeussäätötekniikoita työssä esitellään kolme kappaletta, joista kaksi on uusia tekniikoita.

Kolmannessa eli työn soveltavassa osuudessa käydään läpi työssä suunniteltavaa koneikkoa. Osiossa suunnitellaan korkeapainepesuri jossa käytetään teoriaosuudessa esiteltyä kierrosnopeussäätötekniikkaa. Työssä on oma osuutensa EU:n konedirektiivin vaatimusten selvittämiselle, jonka toteutumista esitellään neljännessä kappaleessa.

Viidennessä osuudessa esitellään työn ohessa kehitettyä korkeapainepesureiden mitoitusohjelmistoa sekä sen osaksi kehitettyä CAD-kirjastoa. Kuudennessa osuudessa tarkastellaan työssä tehdyn korkeapainepesurin käyttökustannuksia verrattuna aikaisempiin malleihin.

Työssä kehitettiin kaksi uudenlaista tapaa suorittaa dieselmoottorin kierrossäätö. Toinen tavoista on korkeapainepesureille, jossa on voimanlähteenä mekaanisella ruiskutuksella varustettu dieselmoottori, ja toinen yhteispaineruiskutuksella varustetuille dieselmoottoreille. Molemmat tekniikat ovat käyttökelpoisia, mutta näistä jälkimmäistä käytetään tulevaisuudessa todennäköisesti enemmän johtuen nykyisistä kiristyneistä päästömääräyksistä.