İçten yanmalı motorlarda azot oksit emisyonlarının modellenmesi

Abstract

Günümüzde çevre kirliliğinin en büyük nedenlerinden olan fosil yakıt emisyonlarını azaltmak için devletler ve kuruluşlar tarafından uygulanan kurallar sıkılaşmaktadır. İçten yanmalı motorların, hava ve yakıt karışımını mekanik işe dönüştürdüğü mekanizma olan yanma öncesinde, esnasında ve sonrasında ortaya çıkardığı emisyonları azaltmak için bir çok teknoloji geliştirilmiş ve geliştirilmeye devam etmektedir. Emisyonların ölçülmesi için kullanılan fiziksel sensörler yerine fiziksel, grey box ve black box modelleme yöntemleriyle aynı işlevi gören sanal sensörler geliştirilmektedir. Bu çalışma, yanma sonrası ortaya çıkan ve egzoz manifoldundan atılan azot oksit emisyonlarını yarı fiziksel modelleme yöntemiyle statik test verileri üzerinden modelleyecektir. Model için alınan veriler, Ford OTOSAN Ecotorq 13L, 6 silindir, 353 kW motorundan alınmıştır. Fiziksel girdi olarak; silindir içi basınç ölçümü bazlı silindir içi maksimum yanmış gaz sıcaklığı alt modeli, ölçülen girdi olarak; motor devrine ve torkuna bağlı olarak hesaplanan güç, silindir içine alınan temiz hava miktarı (ECU verisi), EGR’dan gelen tahmini yanmış gaz miktarı (ECU verisi), yakıt ray basıncı (ECU verisi), silindir içine gönderilen yakıt miktarı (ECU verisi) alınmıştır. Test motoru üzerinde yer alan sensör setleriyle ölçülebilen parametreler ile oluşturulan model, istatistiksel yöntemlerle önerilen empirik formüle dönüştürülecektir. Sonuç (hedef) verisi olarak motor çıkışından ölçülen dahili azot oksit sensörü kullanılmıştır.Bulunan empirik formül, test motorundan alınan deneysel motor haritalama testi verileri ile eğitilmiş ve motor üzerinde rastgele seçilen çalışma noktalarında doğrulaması yapılmıştır. Model tahmin sonuçları incelendiğinde %1 ile %10 arasında değişen hata oranı olduğu görülmüş ve bu oranın içten yanmalı motorlarda NOx emisyonu tahminlemek için kabul edilebilir olduğu görülmüştür.