Dizel motorlu otobüsler için yakıt yüketiminin sanal analizi ve optimizasyonu

Bu çalışmada, yakıt tüketiminin hesaplanma yöntemleri, test çevrimleri ve toplu taşıma araçları için sıklıkla uygulanan SORT testleri incelenmiştir. Örnek alınmış bir dizel şehir için yolcu otobüsü güç sistemleri, güç aktarma sistemleri ve taşıt mimarisi bakımından detaylıca modellenerek taşıtın dijital ikizi oluşturulmuştur. Dizel motor, şanzıman ve aks gibi ana komponentlerin yanında motordan güç çeken radyatör fanının, hidrolik pompaların, klima kompresörlerinin ve alternatörlerin de kayıpları hesaplanarak taşıt modeline eklenmiştir. Bu sayede hesaplanan tüketimin gerçek hayat testleriyle oldukça yakın sonuç vermesi sağlanmıştır. Taşıtın modellenmesi sırasında ilgili komponentlerin parametrelerinin hesaplanması için gerekli veriler gerçek hayat testlerinden toplanan verilerden elde edilmiştir. Veri toplanması sırasında örnek taşıta ilave sensörler eklenmiş ve bu sensör verileri CAN hattı üzerinden kaydedilmiştir. Bu sayede araçtan gelen verilerle eş zamanlı olarak incelenebilmiş ve verilerin doğruluğu arttırılmıştır. Taşıtın modellenmesi sırasında güç sistemlerine ek olarak süspansiyon sistemi, fren sistemi ve lastikler de modellenmiştir. Bu parametrelerin doğrudan yakıt tüketimine etkisi yok gibi gözükse de hızlanma ve durma mesafesini etkilediğinden simülasyonun hata payını azalttığı gözlemlenmiştir. Gerçek hayat testleri ve sanal analiz testleri arasındaki hata payı SORT çevrimleri için %1'in altında kalmıştır. Taşıt modellemesi bittikten sonra modeli valide etmek için gerçek hayat testleri uygulanmıştır. Validasyon tamamlandıktan sonra çalışmalar aracın yakıt tüketimini optimize etmek üzerine devam etmiştir. Özellikle otomatik şanzıman optimize edilerek tüketimi azaltmak hedeflenmiştir. Lock-up clutchların zamanlaması ve vites yükseltme devirlerindeki değişimin yakıt tüketimine doğrudan etkisi gözlenmiştir. SORT çevrimlerinde eğim sıfır kabul edildiğinden bu parametrenin yakıt tüketimine etkisi incelenememiştir. Bu sebeple Konya'daki 52A otobüs rotası eğimi, durakları ve ortalama hız profili incelenerek modellenmiş ve bu rota için özel olarak optimizasyon çalışmaları yapılmıştır. Sanal analizler sayesinde ortam ve taşıt parametreleri kolaylıkla kontrol edilebildiğinden her bir parametrenin sonuca etkisi incelenebilmektedir. Gerçek hayat testleri validasyon aşamaları için vazgeçilmez olsa da taşıtın test alanına sevki ve test sırasında tükettiği yakıt, kullanılan mühendislik zamanı ve birim zamanda denenebilecek iterasyon sayısının limitli olması sebebiyle maliyetli olmaktadır. Sanal analizlerde ise maliyetsiz ve iterasyon sınırı olmadan sonuç elde edilebilmektedir. Bu iterasyonların bir kısmının sanal analizlerle yapılmasının taşıt geliştirme maliyetlerini ve süresini kısalttığı, bu sayede de daha verimli toplu taşıma araçlarının geliştirilebileceği gösterilmiştir.