Hibrit araçlarda yakıt tüketimi ve emisyonların modellemesi
The modelling of fuel consumption and emissions in hybrid vehicles
Yazar: EMRE ÇAYIR
Danışman: DOÇ. DR. SEMİH SEZER
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Teorisi ve Kontrol Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Şehir içi ulaşımda fosil yakıt tüketimine bağlı etkenlerin atmosfere bırakılmasının çevre ve doğal yaşamın sürdürülebilirliği açısından tehdit arz etmesi, emisyon regülasyonlarının bu çerçevede belirlenmesi gerektiği hibrit tahrik sistemleri ve geleneksel yakıtlara göre daha temiz olan alternatif yakıt kullanan taşıtları zorunlu kılmaktadır. Günümüzde elektrik tahrikli taşıtların, batarya teknolojisinin gelişmeye ihtiyaç duyması (güç gereksiniminin arttırılması gerekliliği, şarj süreleri vb.) gibi sebeplerden dolayı elektrikli araçlara geçiş döneminde seri hibrit tahrik sistemleri ön plana çıkmaktadır. Bu çalışmada seri hibrit tahrik sistemleri Matlab/Simulink programı yardımıyla modellenmiş, elde edilen deneysel verilerle analiz edilerek emisyon değerleri ile yakıt tüketimi değerleri karşılaştırılması, elektrik araçlara geçiş aşamasında özellikle toplu taşıma araçlarında seri hibrit tahrik sisteme sahip dizel ve doğalgaz yakıt tipine sahip araçlara göre avantajları  ve dezavantajlarının ortaya çıkarılması hedeflenmekte ve seri hibrit tahrik sistemlerinin otobüslerde kullanılması ile hem yakıt ekonomisi, hem de emisyonlar açısından büyük oranda iyileşme gözleneceği öngörülmektedir. Bu amaçla, seri hibrit taşıt modeli kurularak, motorin yakıtlı, metan yakıtlı ve seri  motorin-hibrit tahrikli olarak çalıştırılma durumunun ve seri metan-hibrit tahrikli olarak çalıştırılma durumunun yakıt tüketimi ve emisyonlardaki etkisi incelenmiştir. Ayrıca, çalışma kapsamında gerek minimum yakıt tüketimi, gerekse de termik verim-güç açısından en uygun çalışma noktaları belirlenerek, seri hibrit araçlara uygun elde edilen deneysel verilerin bilgisayar ortamında modelleyerek ve eğri uydurma metoduyla performans haritaları oluşturulmuş ve İYM'nin ve hibrit tahrik sisteminin çalışma aralığı belirlenmiştir. Sonuç olarak, seri hibrit sistemin seçilen örnek taşıtta görüldüğü gibi kullanılması ile emisyon normlarında ve yakıt tüketiminde iyileşmeler olduğu sonucuna varılmıştır.

Anahtar Kelimeler: Seri hibrit, motorin-metan yakıtı, yakıt tüketimi, simülasyon, eğri uydurma

Abstract:
In urban transportation, the factors related to the consumption of fossil fuel is a threat to the sustainability of the environment and it is required using alternative fuels that are cleaner than conventional fuel vehicles. Today, series-hybrid driving systems come to the forefront because of the need for the development of battery technology in electric driven vehicles. In this study, the series- hybrid driving system is modeled via Matlab/Simulink Programme and fuel consumption and emission values are analyzed with the obtained experimental data, comparing the advantages and disadvantages of diesel and natural gas fuel type vehicles within public transport vehicles during the transition to electric vehicles, series-hybrid driving the system is expected a great improvement in terms of fuel economy and environment. In accordance with this purpose by configuring series-hybrid vehicle model, the effect of the operation of diesel fuel, natural gas and series-diesel hybrid, series-gas-hybrid drive on fuel consumption and emissions are investigated. On the other hand, the performance maps by specifying the most suitable operating points and modelling in computer environment with regards to both minimum fuel consumption and thermal efficiency-power are created and the operating range of the ICE and the hybrid driving system is determined. As a result, it is concluded that the improvements in emission norms and fuel consumption as is seen from a specified vehicle model.

Keywords: Series-hybrid, diesel engine, fuel consumption, simulation, curve- fitting