Minimum Yakıt Kriterine Göre Bir Dizel Motorun Kalibrasyonu

Abstract

Bu çalışmada, bir dizel motorun iki aşamalı modelleme yaklaşımı kullanılarak elde edilen motor modellerinden yararlanılarak minimum yakıt tüketimini sağlayacak kalibrasyon tabloları oluşturulmuştur. İki aşamalı modelleme yaklaşımına uygun toplanmış olan giriş değişkenlerinin biri değiştirilirken diğerlerinin sabit tutulması yolu ile çıkış değerlerinin ölçülmesi esasına göre toplanmış veri kümesi ile çalışılmıştır. İki aşamalı modelleme yaklaşımının ilk aşamasında çıkışlar ve püskürtme avansı arasındaki ilişkiyi tahmin etmek için her testte eğrilerin uydurulması yapılmış, ikinci aşamada bu eğrilerin motor parametrelerinin fonksiyonu olarak değişiminin modellenmesi yapılmıştır. Motor çıkışları olan tork, egzost sıcaklığı, silindir içindeki en yüksek basınç, azot-oksit emisyonu, değişken geometrili turbo hızı, egzost gazı yakıt fazlalık oranı, silindir içindeki artık gaz oranı modellenmiştir. Elde edilen modellerden yararlanılarak nonlineer kısıtlamalı optimizasyon problemi çözülmüş ve elektronik kontrol ünitesinin kalibrasyonu için gerekli olan tablolar oluşturulmuştur. Nonlineer kısıtlamalı optimizasyon problemi dizisel kuadratik programlama algoritması (SQP) kullanılarak çözülmüştür. Optimizasyonda giriş olarak kullanılan bağımsız değişkenler püskürtme avansı, yakıt miktarı, yakıt basıncı, değişken geometrili türbin kanat pozisyonu, egzost gazı geri dönüşüm oranı valf konumu değerlerinin istenilen şartlar altında hangi değerleri aldığı tablolar halinde gösterilmiştir. Böylece minimum yakıt kriterine göre dizel motorun kalibrasyonu yapılmıştır.

Calibration tables which will provide minimal fuel consumption are obtained in this work by making use of a motor model which is the end result of using a two stage model. The data set used in this design is suitable for a two stage model where the outputs are measure while one of the input variables is changed while the other input variables are kept constant. In the first stage of the two stage modeling, in order to guess the relation between the outputs and the start of the injection, curves are fitted in each test. In the second stage, the change in the curves is modeled as a function of the motor parameters. The outputs of the motor such as torque, exhaust temperature, peak pressure, NOX emission, turbo speed, equivalence ratio and exhaust gas regression mass fraction in the cylinder are modeled. With the help of the models obtained, the resulting tables from the solution of the non-linear constrained optimization problem are used for the calibration of electronic control unit. Nonlinear constraint optimization problem was solved by sequential quadratic programming (SQP) algorithm. The values of independent variables used as inputs in the optimization such as injection timing, fuel quantity, fuel pressure, variable geometry turbo, exhaust gas regression in the data set are listed in the tables. Calibration of the diesel motor is done according to minimum fuel consumption.