Ağır vasıtalarda otomatikleştirilmiş manuel şanzımana ait parametrelerin optimizasyonu ve yakıt tüketimine etkileri
Optimization of automated manual transmission parameters and their effects on fuel consumption in heavy-duty vehicles
Yazar: DURAN ARİF GÖÇER
Danışman: DOÇ. DR. İBRAHİM YILDIZ
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yönetim ve Organizasyon (İngilizce) Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering
Dizin: Güç aktarımı = Power transfer ; K-Means algoritma = K-Means algorithm ; Vites değişimi = Gear shifting ; Yakıt ekonomisi = Fuel economy ; Şanzıman = Gearbox

Özet:
Şanzıman, motordan aldığı torku aracın tekerleklerine ileten güç aktarım organlarından kritik öneme sahip olan bir mekanizmadır. Araçlarda ise şanzıman tipine göre yakıt tüketimi farklılık göstermektedir. Yakıt ekonomisini iyileştirmek, emisyonu azaltmak ve sürüş performansını artırmak için son yıllarda şanzıman alanında birçok çalışmalar yapılmış olup araçlar üzerinde uygulanmıştır. Günümüzde birçok şanzıman çeşidi olmasına rağmen yaygın olarak kullanılan manuel ve otomatik şanzımanlardır. Bu şanzıman tiplerinin birbirine göre avantaj ve dezavantajları bulunmakta olup farklılıklar göz önünde bulundurularak yeni bir şanzıman arayışı ortaya çıkmıştır.
Tez çalışmasında ise manuel ve otomatik şanzımanın özellikleri birleştirilerek vites değiştirme bileşenleri ile robotize(otomatikleştirilmiş manuel) şanzıman ortaya çıkarılmıştır. Manuel şanzıman sistemine entegre edilen vites değiştirme bileşenleri şanzımanın otomatikleştirilmesinde kullanılmıştır. Robotize hale getirilen otomatikleştirilmiş manuel şanzıman için kontrolü sağlanacak vites değişim parametreleri belirlenmiştir. Vites değiştirme parametrelerine ait optimum değerlerin bulunması için araç üzeri test çalışmaları yapılarak dinamik test sürüşleri gerçekleştirilmiştir.  Bilindiği üzere manuel şanzımanlar otomatik şanzımanlardan daha verimli olmasına rağmen otomatik şanzımanda vites değişimi sürücüye bırakılmaksızın vites değişim parametrelerine göre otomatik olarak değişmektedir. Yapılan çalışmada ise vites değişimi sürücüden bağımsız halde bir vites değiştirme algoritmasına bağlı olarak kontrol edilmiştir. Sürücü ve vites değiştirme algoritması kontrolüne bağlı olarak yakıt tüketimleri dinamik test sürüşü ile ölçülmüştür.
K-means algoritması kullanılarak optimum vites değiştirme parametrelerine ait değer aralıkları belirlenmiştir. Optimum vites değiştirme parametrelerine göre araç ortalama 6,79 L/100km yakıt tüketmiştir. Sürücü algoritmadan bağımsız şekilde aracı kullanması sonucu ortalama 8,62 L/100km yakıt tükettiği gözlemlenmiştir. Vites değiştirme parametrelerinin optimize edilmesi ile %27 oranında yakıt tasarrufu sağlanmıştır.

Abstract:
The gearbox is a critical component that transfers torque from the engine to the vehicle's wheels. Fuel usage varies depending on the type of transmission. Different types of gearbox have been tested and used on vehicles in recent years to improve fuel efficiency, decrease emissions and, improve driving performance. Although there are different types of transmissions available today, manual and automatic transmissions are the most often used. These transmission types have advantages and disadvantages when compared to one another, and a search for a better one has evolved that considers these differences.
The features of manual and automatic transmissions, as well as shifting components and robotized transmission (automated manual), were revealed in the study.
Gear shift components integrated into the manual transmission system are used to automate the transmission. Gear shift parameters are determined to provide control for the automated manual transmission that has been robotized. On-vehicle test studies and dynamic test drives were performed to determine the best values for the gear shift settings. Although manual transmissions are more economical than automatic transmissions, gear changing in automatic transmissions is changed automatically based on the gear shift parameters, rather than leaving it up to the driver. The study used a gear shifting algorithm to regulate gear changing independently of the driver. Fuel consumption is determined using a dynamic test drive, with the driver and gear shifting algorithm under control.
The value ranges of optimum shifting parameters were calculated using the K-means method. The vehicle spent an average of 6.79 L/100 km of fuel according to the optimal shifting settings. As a consequence of using the vehicle independently of the algorithm, the driver spends an average of 8.62 L/100 km of fuel. Fuel savings improved 27% with gear shift characteristics.