Elektrikli araçların modellenmesinde motor modeli - OtoGüncel Oto Haber Sitesi

Teknik Bilgiler no image

Published on Ağustos 26th, 2011 | tarafından Dr. Abdullah DEMİR

0

Elektrikli araçların modellenmesinde motor modeli

İçten yanmalı motorların iç dinamiklerini incelemek için termodinamik modeller ve sonlu elemanlar yöntemi gibi yöntemler kullanılmaktadır. Hibrid araç hesaplamalarında, sistemin karmaşık olması, optimizasyon hesaplarının gerekliliği nedeniyle içten yanmalı motor, yakıt tüketimi ve emisyon hesaplamaları, tablolar halinde gösterilmelidir. 
Yakıt tüketimi ve emisyon haritaları deneysel yöntemler ile elde edilmektedir. Elde edilen veriler motorun sürekli rejime girdiği statik durumları için ölçülen değerleri ifade etmektedir. İçten yanmalı motorlar, gaz pedalı açıklığının değiştiği geçici rejim durumlarında daha fazla yakıt tüketmekte ve kirletici gaz emisyon miktarı da artmaktadır.
Motor modeli için yakıt tüketimi ve emisyon haritalarının kullanılması ile birlikte aşağıdaki kabuller yapılabilir:
       Silindirler ve her çevrimdeki farklılıklar ihmal edilebilir. 
       Motor sürekli rejim sıcaklığında kabul edilebilir.
       Motorda dinamik rejimler göz ardı edilebilir.
Geçici rejimlerdeki motor çalışma bölgelerinin emisyon haritaları üzerindeki etkisi, yakıt tüketimi üzerindeki etkisinden daha büyüktür. Bu nedenle, yapılacak optimizasyon çalışmalarında geçici motor rejimlerinin parametrik olarak ifade edilmesi gerekmektedir. Yapılacak optimizasyon hesaplamalarında, gaz pedalının dinamik hareketleri de hesaplara dahil edilmelidir. 
Boyuna hibrid elektrikli araç modelinde içten yanmalı motorun ürettiği tork ve gücü hesaplamak için pedal haritası kullanılmalı. Pedal haritasında motorun vereceği tork miktarı, pedal konumu ve motor hızına göre hesaplanmaktadır. Belirli pedal konumları ve motor devirleri için motorun negatif tork üretir. Motorun negatif tork vermesi, motor iç sürtünme kuvvetleri ve kompresyon freninden kaynaklanmaktadır. 
Yakıt tüketimi hesaplamaları için yakıt tüketimi haritaları kullanılmıştır. Çevrim süresince harcanan toplam yakıtın hesaplanabilmesi için yakıt tüketimi haritası, motorun çalışma bölgelerinin optimizasyonu için ise özgül yakıt tüketimi haritası kullanılmıştır.
Otomotiv mühendisliğinde yakıt tüketimi genellikle, birim güç başına harcanılan yakıt miktarı (özgül yakıt tüketimi) ile ifade edilmektedir. Özgül yakıt tüketimi haritasında, kütlesel olarak püskürtülen yakıta karşılık elde edilen güç miktarı oranlandığından aynı zamanda yakıt tüketimi ve verim ilişkisi de kolay bir şekilde görselleştirilmektedir. 
İçten yanmalı motorlarda yanma ürünü olarak su buharı (H2O), karbondioksit (CO2), ve azot oksit (NOx) gazları bileşenleri açığa çıkmaktadır. Yanmanın ideal şartlarda gerçekleşmemesi durumunda hidrokarbonlar (HC) ve karbon monoksit (CO) gibi kirletici gazlar da açığa çıkmaktadır. Yakıt içerisinde bulunan katkı maddeleri de göz önüne alındığında, içten yanmalı bir motorda gerçekleşen yanma sonucunda aşağıda verilen atık gazlar ortaya çıkar. 
       Yanmamış hidrokarbonlar (HC)
       Karbon monoksit (CO)
       Azot oksitler, (NOx)
       Aldehitler (HC, HO vb.)
       İs ve partiküller 
       Kükürt dioksit (SO2)
       Kurşun bileşenleri
İçten yanmalı motorlardan çevreye yayılan yanma ürünü gazlarının su buharı dışında tamamı insan sağlığına ve çevreye olumsuz etki yaptığından egzoz gazı emisyonlarına sıkı kısıtlamalar getirilmektedir. Bu nedenle hibrid elektrikli araç güç dağılımı optimizasyonu için egzoz gazları da probleme dahil edilmektedir. İçten yanmalı motorlarda CO emisyonları yüksek silindir içi sıcaklıklarında tam yanma nedeniyle azalırken, NOx gazlarının emisyonları artmaktadır. Motor haritalarında, araç yakıt tüketimi ve emisyon gazlarının her birinin en az oluştuğu bölgeler birbirleri ile çelişmektedir. Bu nedenle hem yakıt tüketiminin hem de tüm kirletici gaz emisyon miktarlarının azaltılması birbirleriyle çelişen hedefler ortaya çıkartmaktadır. Hibrid elektrikli araç kontrolünde, optimizasyon problemi tanımlanıyorken, bu durum dikkate alınarak amaç fonksiyonlarında her bir hedef için ağırlık katsayısı öncelik durumuna göre belirlenmelidir.
Kaynak: Ali Boyalı’nın Mayıs 2008’de İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü’ne sunduğu “Hibrid Elektrikli Yol Taşıtlarının Modellenmesi ve Kontrolü” konulu doktora tez çalışmasından derlenmiştir.



Yazar Hakkında

1973 yılında Trabzon’da doğdu. İlk, orta ve liseyi Trabzon’da tamamladı. 1992 yılında Marmara Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Makine Eğitimi Bölümünü kazandı. 1996 yılında Otomotiv Öğretmeni olarak mezun oldu. 1996-1999 yılları arasında “Toplu Taşım Araçlarında Otomatik Vites Kutusu Uygulaması ve İşletme Maliyetlerine Etkisi” konulu tez çalışmasıyla yüksek lisansını tamamladı. 1997-2000 yılları arasında Marmara Üniversitesinde Araştırma Görevlisi olarak çalıştı. 2009 yılında Kocaeli Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsünde “Fren Disklerine Uygulanan Kaplamaların Frenleme Performansına Etkisinin Deneysel İncelenmesi” konulu tezi vererek doktor unvanını aldı. Demir, İSPARK AŞ’de sırasıyla, Teknik İşler Şefi, İşletmeler Müdürü, Etüt Plan ve Proje Müdürü, Etüt ve Planlama Müdürü olarak çalıştı. 17.11.2011 tarihinde Marmara Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü’nde Yardımcı Doçent unvanıyla öğretim üyeliğine başladı. Başta otomotiv olmak üzere, güç aktarma organları, alternatif yakıtlar, ulaşım ve otopark yönetimi alanlarında ulusal ve uluslararası dergilerde, kongre ve sempozyumlarda yayımlanmış 30 makale çalışması bulunmaktadır. Ayrıca “Otopark Uygulamalarında Teknoloji, Çevre ve Emniyet Faktörleri”, 52 bin kelimelik “Otomotiv ve Temel Teknik Bilimler Sözlüğü”, 2500 kelimelik “Otopark Endüstrisi Sözlüğü”, 11 bin kelimelik “Sistem Sistem Otomotiv Teknik Terimler ve Terminolojiler Sözlüğü” gibi yayımları da bulunmaktadır. Haftalık Otohaber dergisinde yaklaşık 4 yıl süre ile teknik danışmanlık ve okur soruları editörlüğü, www.otomotivbilgi.com web sitesinde yayımlanmış 43 haftalık yazısı, www.otoguncel.com ve www.nenedir.net web sitelerinin editörlüklerini yürütmektedir. Aynı zamanda Wushu spor dalında hem Uluslararası Hakem hem de Merkez Hakem Kurulu Üyesi’dir. Uluslararası Wushu Sanda Hakemlik Kuralları Tercümesi gibi yayımları olan Demir, İngilizce bilmektedir. Evli ve bir çocuk babasıdır.


Üste Git ↑