Yakıt tasarrufu ve emisyon azaltımı sağlayan hidrostatik rejeneratif fren sisteminin matematiksel modellenmesi, tasarımı ve deneysel incelenmesi
Mathematical modelling, designing and experimental analysis of hydrostatic regenerative braking system that reduce emission and save fuel
Yazar: MUSTAFA KARAMAN
Danışman: DOÇ. DR. SALİH KORUCU
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Yapılan olan bu çalışmada da hidrostatik rejeneratif fren sisteminin katı model tasarımı, hidrolik devre tasarımı ve Matlab/SIMULINK ortamında matematiksel modellemesi yapılmıştır. Simülasyon programında oluşturulan model, deneysel çalışma ile elde edilen hidromotor basınç, tork ve güç değerleriyle doğrulanmıştır. Hidrostatik rejeneratif fren sistemi araca paralel hibrit olarak entegre edilmiş ve Matlab/SIMULINK ortamında araca etki eden direnç kuvvetleri, hidrolik akümülatör, hidrolik pompa/motor, hidrolik sistemin araç ile olan ilişkisi, hidrolik tank ve yakıt tasarrufu modelleri oluşturulmuştur. Tam yüklü hali 18000 kg ağırlığında olan araç için simülasyon sonuçları oluşturulmuş ve incelenmiştir. Aracın ilk kalkış durumunun incelenmesinde, araç tam yüklü halde 0°  eğimde ve 3°  eğime kadar yokuş çıkışında akümülatörün 50 litre yağ ile dolu ve 350 bar basınçlı durumda aracın 0°  eğimde 3 m/s maksimum hıza ve 50 m maksimum konum değişikliğine ulaştığı görülmüştür. Frenleme durumunda araç tam yüklü halde 0°  eğimde ve 3°  eğime kadar yokuş iniş durumlarında hidrolik akümülatörün maksimum basınca çıkması için gerekli olan minimum ilk araç hız değerleri belirlenmiş ve 0°, 1° ,2°,  3°  eğimlerde sırası ile 7 m/s, 6m/s. 3 m/s ve 1 m/s ilk araç hızı değerlerinin 350 bar akümülatör basıncına erişmek için yeterli olduğu görülmüştür. İlk kalkış hareketinin hidrostatik fren sistemi ile yapılması durumunda 0°, 1° ,2°,  3°  yokuş eğimleri için sırasıyla 0,1771 litre, 0,0785 litre, 0,0325 litre ve 0,0118 litre yakıt tasarrufu yapıldığı görülmüştür. Bu sayede aracın emisyon değerlerinde azalma olacaktır.

Abstract:
In this study, solid model design, hydraulic circuit design and mathematical modeling in Matlab/SIMULINK environment of the hydrostatic regenerative braking system were made. The model created in the simulation program was verified with the hydromotor pressure, torque and power values obtained by the experimental study. The hydrostatic regenerative braking system was integrated into the vehicle as a parallel hybrid system and the resistance forces acting on the vehicle, hydraulic accumulator, hydraulic pump/motor, the relationship of the hydraulic system with the vehicle, hydraulic reservoir and fuel saving models were created in the Matlab/SIMULINK environment. Simulation results were created and analyzed for the vehicle, which weight 18000 kg when fully loaded. In the examination of the vehicle's first take-off situation, 0°, 1°, 2° and 3° slopes were considered with the vehicle fully loaded and accumulator charged to 350 bar pressure with 50 liters of oil. It was observed that the vehicle reached a maximum speed of 3 m/s and a maximum position change of 50 m at 0° slope. When braking, the minimum initial vehicle speed values required for the hydraulic accumulator to reach the maximum pressure of 350 bar were determined to be 7 m/s, 6m/s. 3 m/s and 1 m/s for 0°, 1° ,2°,  3° slopes respectively. It has been observed that 0.1771 liter, 0.0785 liter, 0.0325 liter and 0.0118 liter of fuel savings are possible for 0°, 1° ,2°,  3° slopes respectively when the first take-off is made with the the hydrostatic regenerative braking system. As a result, the emission values of the vehicle will be reduced.