HCCI(homojen dolgulu sıkıştırma ile ateşlemeli) bir motor için kotrol algoritmasının geliştirilmesi
Development of control algorithm for an HCCI (homogeneous charge compression ignition) engine
Yazar: ALİ TAŞTAN
Danışman: DOÇ. DR. SEYFİ POLAT
Hitit Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Benzinli motorlar = Gasoline engines ; Buji ateşlemeli motorlar = Spark ignition engines ; Direkt püskürtmeli motorlar = Direct injection engines ; Kontrol algoritmaları =

Özet:
HCCI motorlarda hava yakıt karışımı homojen bir şekilde silindir içerisine alınmaktadır. Silindir içerisinde basıncı ve sıcaklığı yükselen hava yakıt karışımı silindirin her tarafında eşzamanlı olarak kendi kendine tutuşmaktadır. HCCI motorlarda yanma başlangıcı giriş hava sıcaklığı, hava yakıt oranı ve yakıtın kimyasal özellikleri gibi birçok parametreye bağlıdır. Bu nedenle HCCI motorları için yanma olayı üzerinde doğrudan veya dolaylı olarak etkisi olan tüm parametrelerin özgün bir şekilde kontrol edilebileceği kontrol algoritmalarına ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışma HCCI motorlarda kontrol algoritmalarının geliştirilmesi için yapılmıştır. Bunun için buji ile ateşlemeli tek silindirli 2.8 kW gücünde bir jeneratör motoru ile deney düzeneği hazırlanmıştır. Motora kam, krank, basınç ve hava debisi sensörleri, elektronik gaz kelebek boğazı, elektronik ateşleme sistemi ve port tipi yakıt enjeksiyon sistemi eklenmiştir. Motorun HCCI modda çalışabilmesi için giriş hava ısıtıcısı imal edilmiştir. Motor yükünün ölçülebilmesi için motora bağlı olan jeneratöre yük hücresi bağlanmıştır. Motoru farklı yüklerde test edebilmek için jeneratörde üretilen elektriği absorbe edebilecek 3.0 kW gücünde rezistans yük devresi üretilmiştir. Deney parametrelerinin esnek kontrolü için kontrol paneli geliştirilmiştir. Deney parametrelerinin izlenebilmesi ve kontrol edilebilmesi için Matlab Appdesigner programıyla grafiksel kullanıcı arayüzü programı geliştirilmiştir. Krank sensöründen elde edilen sinyaller ile iki krank açısı arasındaki süre hesaplanarak krank açısı hassas bir şekilde ölçülmüştür. Geliştirilen algoritma ile herhangi bir krank açısı için geçmesi gereken süre veya herhangi bir süre sonundaki krank açısı hassas bir şekilde tespit edilebilmiştir. Bu sayede enjeksiyon ve ateşleme sistemleri hassas bir şekilde kontrol edilebilmiştir.

Abstract:
In HCCI engines, the air-fuel mixture is taken into the cylinder homogeneously. The air-fuel mixture, whose pressure and temperature rises in the cylinder, self ignites simultaneously in all parts of the cylinder. Combustion initiation in HCCI engines depends on many parameters such as inlet air temperature, air-fuel ratio and chemical properties of the fuel. For this reason, control algorithms are needed for HCCI engines where all parameters that have a direct or indirect effect on combustion can be controlled in a unique way. This study was conducted for the development of control algorithms in HCCI engines. For this, an experimental setup was prepared with a spark-ignition single-cylinder 2.8 kW generator engine. Cam, crank, pressure sensors, electronic throttle, electronic ignition system and port type fuel injection system have been added to the engine. Inlet air heater has been manufactured so that the engine can operate in HCCI mode. In order to measure the engine load, a load cell is connected to the generator connected to the engine. In order to test the engine at different loads, a 3.0 kW resistance load circuit has been produced that can absorb the electricity produced in the generator. A control panel has been developed for flexible control of experimental parameters. A graphical user interface program was developed with the Matlab Appdesigner program in order to monitor and control the experiment parameters. The crank angle was measured precisely by calculating the time between the signals obtained from the crank sensor and the two crank angles. With the developed algorithm, the time required for any crank angle or the crank angle at the end of any time could be determined precisely. In this way, the injection and ignition systems could be precisely controlled.