Otomatik transmisyon vites değişim tepkilerini objektif olarak değerlendirmeye yönelik model bazlı yaklaşım geliştirilmesi

Abstract

Bir güç grubunda motor ve tekerlek arasındaki koordinasyonu sağlayan, otomotivdeki en kritik optimizasyon aracı transmisyondur. İçten yanmalı motor ile tahrik edilen bir güç grubunun tork ve hız arasındaki koordinasyonunu sağlayarak, sistemin daha verimli çalışmasına imkan sağlayan transmisyonlar, konfor ve verimlilik yönünden araç üzerinde büyük bir etkiye sahiptirler. Otomotivde her geçen gün, teknolojinin gelişmesine paralel olarak, kullanım iyileştirmeleri yapmak ve en iyiyi yakalamak mümkün hale gelmektedir. Teknolojideki bu gelişmeler, transmisyon geliştirmeleri üzerinde de büyük faydalar sağlamaktadır. Geleneksel otomatik transmisyona sahip araçların seri üretime başlandığı 1939 yılından beri (Hydramatic), yaşanan gelişmeler ile birlikte otomatik transmisyonlar, sürüş konforunu ve verimini önemli seviyede arttırmış ve buna mukabil satış oranları da hızla artış göstermiştir. Bu durumun ana sebepleri olarak, üretim kalitesinin artması, elektro-hidrolik kontrol araçlarının gelişmesi, çeşitlenmesi ve kalibrasyon testlerinin önemli seviyede artması olarak gösterilebilir. Bir otomatik transmisyonun geliştirilmesi sürecinde test mühendisleri, farklı kontrol parametrelerini manuel olarak değiştirerek, elektro-hidrolik kontrolü sağlanan vites değişimlerinin kalibrasyonunu sağlar. Test mühendisinin subjektif değerlendirmeleriyle yapılan kalibrasyon çalışmaları sonucunda, tekrarlanabilirliği olmayan ve test yapan mühendisin tecrübesine bağlı sonuçlar elde edilir. Bu nedenle, geliştirme sürecinde manuel olarak yapılan kalibrasyon çalışmalarının model öngörüsünün desteği ile objektif olarak değerlendirilmesine yönelik yapılan çalışmalar, bugün hala otomatik transmisyon üzerine yapılan çalışmaların başında gelmektedir. Bu tez çalışmasında, geleneksel otomatik transmisyona sahip, 8x8 konfigürasyonda bir ağır vasıta araç güç grubuna yönelik model öngörüsüyle ve bu güç grubunun çoklu hedeflerine yönelik oluşturulan objektif değerlendirme metodundan yararlanarak, güç grubunun kalibrasyonuna yönelik bir yöntem sunulmuştur. Çalışmaya öncelikle, araç güç grubunun dinamiklerini içeren modelin oluşturulması ile başlanmış ve özellikle alt sistem testleri ile doğrulanmış olan otomatik transmisyon ve kontrol komponentleri, detaylı olarak modellenmiştir. Sonrasında, literatürde yer alan, subjektif değerlendirmelerin anket bazlı korelasyonundan oluşan objektif değerlendirme parametrelerinden de yararlanılarak, araç güç grubunun vites değişimi konforu ve enerji verimliliği yönünden hedeflerine uygun bir objektif değerlendirme metodu oluşturulmuştur. Çalışmada, vites değişim konforuna yönelik araç ivmelenmesinin türevi olan jerk değeri ve verimlilik yönünden ise enerji kaybı değerleri metrik olarak kullanılmıştır. Ayrıca, hız ve tork değerlerinin de meydana gelen dalgalanmalar gözle kontrol edilerek değerlendirilmiştir. Jerk ve enerji kaybı değerinin minimize edilmesine yönelik oluşturulan amaç fonksiyonu ile vites değişimi esnasında ilgili kavrama gruplarında oluşturulan basınçlandırma sürelerinin belirlenmesi ve tahrik unsuru olan içten yanmalı motorun sunduğu tork miktarında, uygun oranda kısıtlamaların yapılması üzerine pareto optimizasyonu yapılmış ve optimal kontrol çözümleri sunulmuştur. Optimizasyon çalışması öncelikle, motorun 25 saniye boyunca tam yükte çalışması ile tüm vites aralıklarının test edildiği senaryo üzerinde gerçekleştirilmiştir. Böylece hızlı bir simülasyon çalışması ile tüm vites aralıkları için optimizasyon çalışması gerçekleştirilmiştir. İlk senaryodaki elde edilen optimal sonuçların, taşıtın daha olağan bir sürüş koşulunda değerlendirebilmesi amacıyla, bir seyir çevrimi hızı hedefiyle, ilk senaryoya göre daha uzun süreçli başka bir senaryo daha oluşturulmuştur. İlk senaryoda oluşturulan optimal çözümler kullanılarak, oluşturulan ikinci senaryoda minimum enerji kaybı ve jerk değerine sahip parametre seti çalışmanın çıktısı olarak sunulmuştur. Böylece, kalibrasyon çalışmalarının objektif değerlendirilmesi ve optimizasyonun model öngörüsü ile yapılmasıyla, uzun süreli ve maliyetli kalibrasyon testleri kısalacak ve optimum seviyede çıktıların alınması mümkün olacaktır.