Hibrit Elektrikli Hafif Ticari Araçta Dizel Motoru Azotoksit (nox) Emisyonları Optimizasyonu

Abstract

Söz konusu tez çalışmasında ilk olarak hibrit elektrikli araçların yapıları, bileşenleri ve bu bileşenlerin araç tasarımına ve araç kontrol stratejisine etkileri incelenmiştir. Ayrıca genel olarak hibrit araç çalışma modları belirtilmiştir. Çalışmanın ilerleyen bölümlerinde, uygulanacak hibrit yapının belirlenmesi için dijital ortamda en kötü şartları temsil eden hibrit araç bileşenlerinin üç boyutlu modelleri ile başlangıç geometrik fizibilite çalışmaları yapılmıştır. Alternatif araçlar üzerinde yapılan söz konusu çalışmalar ve üründen beklenen özellikler ışığında uygulanacak hibrit yapı belirlenmiştir. Belirlenen araca bağlı proje hedefleri düzenlenerek hibrit araç bileşenleri seçilmiş ve bileşenlerin dijital ortamda üç boyutlu modelleri ile geometrik yerleşimi sonlandırılmıştır. Hibrit araç dönüşümü tamamlandıktan sonra ise dizel motoru azotoksit (NOX) emisyonlarının optimizasyonu için sayısal yöntemler yardımıyla konvansiyonel ve hibrit araç modelleri kurulup fiziksel test sonuçları ile karşılaştırılarak modellerin doğruluğu kanıtlanmıştır. Sonraki aşamada doğruluğu kanıtlanan hibrit araç modeli ile sanal ortamda, içten yanmalı motorun sürüş çevrimi boyunca gösterdiği çalışma karakteristiğini değiştirmeye yönelik parametreler ile çeşitli iterasyonlar yapılarak yakıt tüketimi ve azotoksit (NOX) emisyonları için optimum değerler elde edilmiştir. Çalışmanın sonucu olarak fiziksel test ve sanal araç modelleri arasındaki ilişki gözetilerek, optimize edilen kontrol algoritması ile aracın gerçekte sahip olacağı yakıt tüketim ve azotoksit (NOX) emisyon değerleri belirlenmiş, seçilen stratejinin avantajları ve dezavantajları ortaya konulmuştur. Elde edilen sonuçların doğruluğunun kanıtlanabilmesi için referans hibrit aracın fiziksel olarak son kontrol stratejisi ile donatılarak test edilmesi gerektiği kararına varılmıştır.

In this thesis, firstly, configurations and components of HEVs and impacts of these components on vehicle design and control strategy are investigated. Additionally, general running modes of HEVs are described. At the following sections of the study, 3D models of HEV components that are simulating the worst-case conditions are investigated in CAD environment in order to define appropriate hybrid configuration as the initial feasibility check. According to CAD studies done on alternative vehicles and product targets, applicable hybrid configuration is defined. According to product targets that are set after the vehicle choice, final hybrid vehicle components are determined and packaging study is finalized by using 3D models of relevant components in digital environment. After vehicle modification in accordance with hybrid structure, models of conventional and hybrid vehicles are established in ADVISOR to compare the analytical and physical test results for optimization of nitrogen oxides (NOX) emissions. Analytical models are validated according to comparison study for each vehicle type. Next step, optimum results are obtained for fuel consumption and nitrogen oxides (NOX) emissions by changing the parameters of control algorithm on the validated analytical vehicle model. Consequently, test results of modified physical vehicle can be predicted closely by investigating the correlation of analytical and physical models. In addition to these results, advantages and disadvantages of the chosen control strategy are specified. It is also concluded that to be sure the accuracy of the results, reference hybrid vehicle needs to be modified with latest control algorithm and tested accordingly.