Dizel hibrit güç aktarma sistemi optimizasyonu
Optimization of diesel hybrid powertrains
Yazar: YÜCEL KARACA
Danışman: DOÇ. DR. ORKUN ÖZENER
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Otomotiv Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Otomotiv Mühendisliği = Automotive Engineering
Dizin: Ağır taşıtlar = Heavy vehicles ; Dizel motorlar = Diesel engines ; Melez sistemler = Hybrid systems ; Sistem modelleme = System modelling

Özet:
Gün geçtikçe daha da sınırlandırılan emisyon düzenlemeleri, tüm dünyada içten yanmalı motor hakimiyetini zayıflatmakta ve elektrikli motorlar bu talep boşluğunu doldurmakta. Ancak binek otomobiller, spor arazi araçları ve hafif hizmet araçlarının aksine ağır ticari araçlar için durum biraz farklı. Ağır vasıtaların, kısıtlı alanda yüksek enerji depolama ve güç ihtiyacı elektrik ve batarya sistemleri için temel problem. Bunun bir sonucu olarak, ticari araç araştırma ve geliştirme yatırımları hibrit-dizel motorlara yönelmekte.
Bu çalışmanın temel amacı, bir simülasyon ortamında dizel motorlu geleneksel güç aktarma sistemi bileşenleri ile gerçekçi bir baz araç modeli geliştirmek ve buna ek olarak, elektrikli bileşenler ve kontrolcüleri ile sisteme fazladan özgürlük derecesi ekleyerek, hibritleştirmenin yakıt ekonomisinin iyileştirilmesi açısından faydalarını değerlendirmektir. Bu çalışmada kullanılan baz araç modelinin içten yanmalı motor, aktarma organları ve her hibrit araç konfigürasyonunun pil ünitesi ve elektrikli tahrik bileşenleri AVL CruiseM™ kullanılarak modellenmiştir.
13L turbo şarjlı dizel motor modeli ile birlikte tam uyumlu bir egzoz gazı arıtma sistemi (EGAS) modeli geliştirildi ve kendi durağan ve dinamik test sonuçlarıyla doğrulandı. Ayrıca, uzunlamasına bir dinamik simülasyon için tam detaylı temel konvansiyonel araca sahip olmak için modele uzun yol yarı kamyon ve treyler araç gövdesi ve aktarma organları eklendi. Son olarak, hibrit araç bileşenlerinin de modele eklenmesiyle, Avrupa ve ABD'de yayınlanan çeşitli sürüş çevrimleri üzerinde koşulan simülasyon sonuçları karşılaştırmalı olarak incelendi.

Abstract:
Constricted emission regulations weaken internal combustion engine dominance all over the world, and electrified powertrains have been filling up this gap of demand. But, unlike passenger cars, SUVs and light-duty vehicles, the situation is different for commercial vehicles. The high demand for energy storage and power with the allowance of compact space for batteries is the primary problem of the electrification of heavy-duty commercial vehicles. As a consequence of that, commercial vehicle research and development investments turn towards hybrid powertrains.
The main objective of this study was to develop a realistic base vehicle model with its conventional powertrain components in a simulation environment. On top of that, by adding degree of freedom to the system with electrified components and their controllers to assess the opportunities of hybridization in terms of fuel economy improvement. Every hybrid vehicle configuration as well as the base vehicle used in this study was modeled using representative internal combustion engine (ICE), battery pack and electric drive components in AVL CruiseM™.
A 13L turbocharged diesel engine model along with a full-compatible aftertreatment system model was developed and validated with their own stationary and transient test results. Furthermore, a long-haul semi-truck and trailer vehicle body and driveline units were added to the model in order to have full-detailed base conventional vehicle for a longitudinal dynamic simulation. Finally, hybrid vehicle components were implemented to the model in order to be able to compare results of simulation over various drive cycles published in Europe and USA.