Bir yarış aracı motorunun tek boyutlu termodinamik modellenmesi ve performans kalibrasyon optimizasyonu

Abstract

Motor kalibrasyon ve geliştirme çalışmaları finansal ve teknik rekabet sebebiyle günden güne daha optimize ürünlere ihtiyaç duymaktadır. Günümüzde bir boyutlu motor modellemesi tekniğinin içten yanmalı motor geliştirme çalışmalarında; motor geliştirme sürelerinin ve maliyetlerinin azaltılması, farklı parametrelerinin birbirlerine etkileşimlerini anlama, HIL ve SIL sistemleri olan modellerin entegre edilmesi gibi birçok alanda kullanması mümkündür. Bu sebeplerden dolayı bir boyutlu motor modellemesi tekniği içten yanmalı motor geliştirme çalışmalarında kritik rol oynamaktadır. Bu çalışmada 4 silindirli 600 cc doğal emişli ve port enjeksiyon sistemine sahip Otto prensibine göre çalışan bir içten yanmalı motor kullanılacaktır. Tezde üzerine çalışacak motor aynı zamanda Formula Student yarışlarında Yıldız Teknik Üniversitesi YTU Racing takımının aracının motorudur. Bir boyutlu analiz programı olarak sektörde oldukça yaygın olarak kullanılan GT- Suite programı kullanılmıştır. Hava yolu modellemesi için GT-Suite programının alt programı olan GEM 3D programı kullanılmıştır. Hava emiş ve egzoz hatları bir boyuta indirgenmiş ve çap ve uzunluk gibi geometrik değerleri analizlerde değişken olarak kullanılmak üzere parametrize edilmiştir. Kurulan bir boyutlu motor modeli, test datası korelasyonundan sonra emme ve egzoz manifold boru çap ve uzunlukları, emme ve egzoz valf zamanlamaları daha verimli bir motor elde edilmek amacıyla optimize edilmiştir. Yakıt tüketimi optimizasyonu yapılırken herhangi bir dayanım sorunundan kaçınmak için test datasında elde edilen egzoz gaz sıcaklığı limit olarak kullanılmıştır. Tüm bunların sonunda optimize edilen bir boyutlu motor modeli kullanılarak kalibrasyon haritaları elde edilmiştir.