otam aylık bülten

SAYI 46
HAZİRAN 2013
OTAM AYLIK BÜLTEN
OTOMOTİV TEKNOLOJİLERİ
ARAŞTIRMA GELİŞTİRME A.Ş.
İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ VAKFI
OTOMOTİV SANAYİİ DERNEĞİ
TAŞIT ARAÇLARI YAN SANAYİCİLERİ DERNEĞİ
OTOMOTİV ENDÜSTRİSİ İHRACATÇILAR BİRLİĞİ
İÇİNDEKİLER
D
eğerli Dostlarımız,
Geçen sayımızda duyurmuş olduğumuz “Taşıt
Akustiği Semineri”, 20-21/Haziran/2013 tarihlerinde başarıyla gerçekleştirilmiştir.
Seminerimiz, ilgili dokümanla daha önce paylaşıldığı
üzere aşağıda belirtilen içerikle gerçekleştirilmiştir;
Teorik Eğitim
Akustik teorisi
Ses Ölçümü
Taşıt akustiği
Ses kaynakları
Motor
Lastik
Susturucu
Otomotivde Gürültü Kontrolü
Akustik modlar
Kaynak tespiti
Patika tespiti
Yönetmelikler
Laboratuvar uygulaması
Akustik mod demosu
İç yutum ölçümü
Geçirgenlik ölçümü
TAŞIT AKUSTİĞİ SEMİNERİ
1
Enerji Ekonomisi ve Çevre İçin
Seyir Çevrimlerinin Önemi
(ikinci bölüm)
2
Modal test (titreşim)
Patika transfer fonksiyonu ölçümü
Sanayi kuruluşları ve mühendislerinin ilgi göstermiş olduğu bu programın sonbahar aylarında yeniden sunulması planlanmaktadır.
Tekrarlanacak olan seminere katılım göstermek isteyenler [email protected] adresine mail yolu ile başvuruda
bulunabilirler.
Saygılarımızla…
OTAM Ekibi
HAZİRAN 2013
OTAM AYLIK BÜLTEN
Enerji Ekonomisi ve Çevre İçin Seyir Çevrimlerinin Önemi (ikinci bölüm)
Kişisel sürüş tarzı ise gerek yakıt tüketimini gerekse emisyonları, diğer faktörlerin ötesinde, çok yüksek oranda etkileyen bir parametredir. Sürücünün hızlanmalar sırasındaki
çok ani ve hızlı gaz pedalı kumandaları, sabit hızda seyir
sırasında aracın hızını muhafaza etmekteki problemleri hem
yakıt tüketimini hem de emisyonları arttırmaktadır. Bu nedenle binek araçları seyir çevriminde hızlar açısından oldukça dar bir tolerans aralığı mevcuttur. Hedef hızdan sapmalar
belli bir kümülatif değeri aşarsa test geçersiz sayılmaktadır.
Böylece sürücü de bir bakıma standartlaştırılmıştır.
Prof.Dr. Metin ERGENEMAN (*)
Vites değiştirme zamanlarının seçilmesi ise sürücünün kişisel tarzının en büyük göstergelerinden biridir. Her ne kadar
standart test çevrimlerinde vites noktaları da önceden belirlenmiş ise de, spor kulanım denilen tarzda, maksimum hızlanma için vitesler daha yüksek motor dönme sayılarında
değiştirilirken (tabi yüksek motor sayılanına çıkış şu veya bu
şekilde vites değiştirme tembelliğinden kaynaklanmıyorsa)
ve böylece tüketim artarken, ekonomik kullanım tarzında
vitesler mümkün olan en düşük motor devrinde (genellikle
2000- 3000 d/dak) değiştirilir ve motorun, taşıtı sarsmadan
tahrik edebileceği en düşük devre kadar vites muhafaza
edilir.
Çevrimlerde hesaba katılmayan parametreler
Yokuş, viraj, kişisel sürüş tarzı
Binek araçlarının veya hafif ticari taşıtların tüketim ve emisyon değerlendirmesinde kullanılan çevrimler yokuş direncini simule etmemektedir. Bunun temel nedeni bu araçların
tüketim ve emisyonlarının taşıtın (hatta sürücü de dahil) bir
bütün olarak teste tabi tutulması ve bu testin de seyir şartlarını simule eden bir yer freninde (şasi dinamometresi)
yapılmasıdır. Sürücü test sırasında gaz pedalına ve frene hızzaman diyagramını takip edecek şekilde kumanda etmekte
olup yokuş bilgilisinden yoksundur.
Yokuşun etkileri
Bir çok coğrafi şartta yokuş etkisi ihmal edilemeyecek boyutlardadır.
Ağır hizmet taşıtlarının testleri ise sadece motor üzerinde
yapılmakta, bunların standart çevrimleri ise aynı zamanda
yük bilgisini de içermektedir. Yük durumunu hızlanma ve
seyir dirençleri (yokuş direnci de dahil) ile belirlendiği için
burada yük durumunu veren istatistiki veriler aynı zamanda
yokuş etkisini de içermektedir.
Güç ihtiyacı ve Tüketim
Yokuş tüketime etkili en önemli parametredir. Örneğin şehir
içi şartlarında ve düşük bir ivmelenme (ortalama 0,2 m/s2)
ile seyreden bir binek aracının tüketimi 7,8 l/100 km (bunun
%55’i ivmelenme direnci nedeniyle) iken, aynı taşıt %10
eğimli bir dağ yolunda 15,6 l/100 km (bunun %75’i yokuş
direnci nedeniyle), iki misli tüketmektedir.
Yokuş etkisi kadar olmasa da, hatta gerçekte çok düşük bir
oranda olsa da, viraj etkisi de taşıta gelen dirence katkıda
bulunmaktadır. Ancak özel olarak, çok sayıda ve keskin
viraja sahip yollarda bu etkinin de katkısı ihmal edilemeyecek boyutlara ulaşabilir.
Prensip olarak yokuş çıkarken tüketilen enerji yokuş inerken
büyük ölçüde geri kazanılabilir. Pratikte ise bir noktadan
kalkıp yükseldikten sonra aynı noktaya inmek şeklinde gerçekleşen uzun menzilli seyirlerde yokuş etkisinin yakıt tüketimine etkisinin hesaba katılacak boyutlarda olmadığı söylenebilir.
Ancak eğer yükselme ve inme rotaları farklı veya çıkış iniş
seyir şartları farklı ise yokuş etkisi genellikle yakıt tüketimini
arttırıcı yönde olacaktır. Ancak genel olarak fren enerjisinin
geri kazanıldığı hibrid ve elektrikli tahrik uygulamalarında
yokuş inişlerinde konvansiyonel sistemlerdeki gibi, fren
enerjisinin ısıya dönüştürülüp atılması yerine başka bir
enerji formuna çevrilerek depolanması mümkün olmakta,
taşıtın ekonomi bilançosu değişmektedir.
Emisyon
Yakıt tüketimi haline yokuş etkisinin çıkışta ve inişte birbirlerini kısmen dengeleyebileceği hususu emisyonlar için söz
konusu değildir. Genellikle NOx ve PM emisyonları yokuş
Amerikan ağır hizmet motor çevriminin çalışma noktaları
2
HAZİRAN 2013
OTAM AYLIK BÜLTEN
Enerji Ekonomisi ve Çevre İçin Seyir Çevrimlerinin Önemi (ikinci bölüm)
çıkarken artmakta ancak bu iniş sırasında geriye döndürülememektedir. CO ve HC emisyonları için ise yine dengesizlik
söz konusu olup ancak bu emisyonlar genellikle inişte çıkışa
göre yüksektir.
Yokuş etkisini çevrime katmak üzere çalışmalar
Çevrim üretirken tüketim veya emisyon testleri bir şasi dinamometresi üzerinde seyir çevriminin simülasyonu ile yapılmaktadır.
şeklinde sisteme tanıtılabilir.
Bu durumda yokuşsuz çevrim aşağıdaki gibi değişecektir.
Binek taşıtlarında seyir çevriminin uygulanmasında kullanılan “yükleme, toplama ve ölçme” sistemi
Tambur (şasi dinamometresi) tarafından taşıta uygulanan
kuvvet rüzgar direnci, ivme direnci ve yuvarlanma direnci ve
yokuş direnci bileşenlerini içermelidir.
hız seyrinin iki noktası arasında yokuş etkisinin belirmesi
Ancak tambur yokuş direncini transient olarak ve seyir çevrimiyle senkronize şekilde simüle edememektedir. Dolayısıyla mevcut şasi dinamometrelerinde bir seyir sırasında
ancak sabit bir yokuş direncinin uygulanması mümkün olup
değişken yokuş direnci verilememektedir.
Her ne kadar bugün binek ve hafif hizmet taşıtlarının yüklenmesi için kullanılan şasi dinamometreleri, prensip olarak,
yokuş bilgisini de senkronize olarak simüle edebilecek şekilde tasarımlanabilirlerse de, pratik nedenlerle bugünkü standartlarda bu yapılmamaktadır.
Bu şartlar altında yine de yokuş etkisini çevrim testlerinin
sonuçlarına eklemek, yokuşsuz çevrim değiştirilerek, eğer
yokuş direnci her noktada biliniyorsa, bu direnç belli ölçülerde, ivme direncine eklenerek çevrime katılması mümkündür.
Transient bir çevrimde yol eğimi de kaydedilmiş ise, çevrimin yokuş faktörü ile modifikasyonu
“a” eski ivme ve “ayeni” değiştirilmiş ivme olmak üzere:
3
HAZİRAN 2013
OTAM AYLIK BÜLTEN
Enerji Ekonomisi ve Çevre İçin Seyir Çevrimlerinin Önemi (ikinci bölüm)
Bu uygulamalarda aşağıdaki şekilde gösterilen ve yol kayıtları sırasında elde edilmiş hıza bağlı ivme dağılımlarına (a),
hıza bağlı eğim dağılımlarını da ekleyerek (b), modifiye bir
hıza bağlı ivme dağılımı elde etmek ve bu değiştirilmiş verilerden çevrim üretmek amaçlanmaktadır.
Ayrıca daha kolay bir uygulama olarak; mevcut bir çevrim
de, trnasient eğim dağılımı, adım adım senkronize bir şekilde değil de, ortalama bir yokuş etkisi ilavesiyle de dönüşüm
sağlanabilir.
Bütün bu uygulamada dikkat edilmesi gereken husus, yokuş
etkisi ilavesiyle dönüştürülen çevrim işi ile yokuşsuz çevrim
işi ve yokuş işi toplamının aynı olmasına dikkat edilmesidir.
Ancak bu şekilde yokuşlu çevrim eşdeğer bir çevrim olarak
kabul edilebilir.
Daha Yeni Çevrimlere ve Kontrol Metodlarına Doğru
Basit çevrimler taşıtın gerçek yol şartlarında karşılaştığı etkileri sağlayamamaktadır. Örneğin Avrupa çevrimi sırasında
motor sadece düşük yük (motor büyüdükçe %25’e kadar
düşen) ve orta devir bölgesinde kalmaktadır. Bu da üreticilere motoru ve emisyon kontrol sistemini sadece bu bölgede kalibre etmek, diğer bölgelerde ise yüksek emisyon ve
tüketimlere müsaade etmek imkanını vermektedir. Aşağıdaki şekilde taşıtın motorunun Avrupa çevrimi (NEDC) sırasında sıklıkla karşılaştığı çalışma noktaları (motor hızı ve moment) gösterilmiştir. Bu durum bazen, taşıtın gerçek tüketimi ve emisyonu ile standart çevrim boyunca olan tüketimi
ve emisyonları arasında kabul edilemez büyük farklar oluşmasına yol açmaktadır.
Bir motor tüketim haritası üzerinde NEDC çalışma noktalarının yeri
Bu durumda, taşıtların gerçek tüketimlerinin ve emisyonlarının basit çevrimlerle doğru tahmin edilememesi karşısında
daha kompleks ve yol şartlarını daha çok karşılayacak yapıda çevrim uygulamalarını gündeme gelmiştir. Örneğin
Eğim Hız İstatistiksel Korelasyonu a) Hıza bağlı ivme dağılımı, b) Hıza bağlı eğim dağılımı, c) İvme dağılımına eğim
dağılımının eklenmesi
4
HAZİRAN 2013
OTAM AYLIK BÜLTEN
Enerji Ekonomisi ve Çevre İçin Seyir Çevrimlerinin Önemi (ikinci bölüm)
2014’den itibaren “Birleşmiş Milletler Küresel Hafif Taşıt
Test Prosedürü” (UN-ECE - World Light vehicle Test Procedure –WLTP-) kademeli olarak devreye girecek ve motorlar
daha da düşürülmüş emisyon sınırlarını sadece test çevrimi
boyunca değil bütün normal seyir şatlarında sağlayacak
şekilde kalibre edilmek zorunda olacaktır.
Öte yandan çevrim mantığının daha geliştirilmiş şekliyle,
özellikle akıllı ulaşım sistemlerinin bir parçası olarak, taşıtın
gideceği yeri önceden bilmesi halinde, rotaya bağlı olarak
çevrim hesabı yapıp alternatif rota seçmesi ve bu rota içinde bir enerji kontrol stratejisini devreye sokması ile minimum enerji tüketmesi hedeflenebilecektir. Bu çapta enerji
tasarrufu ihtiyacı, özellikle akıllı ulaşım sistemlerinin yaygınlaşması yanında, ilerde sayısının artması beklenen elektrikli
araçların elektrik enerjisi depo kapasitelerinin kısıtlılığından
kaynaklanmaktadır.
KAYNAKÇA:
“Birleşmiş Milletler Küresel Hafif Taşıt Test Prosedürü” (UNECE - World Light vehicle Test Procedure –WLTP-)
[1] Ergeneman, M., Soruşbay, C. and Göktan, A.G.,
“Estimation of Greenhouse Gas Emissions Related to
Urban Driving Patterns”, ICAT 2010, Int Conference on
Energy and Automotive Technologies, Four Seasons
Hotel, Istanbul, 5th November 2010.
Benzer şekilde ağır hizmet motorları da, sadece test çevrimi
üzerinde değil geniş bir çalışma bölgesi içinde belli emisyon
sınırlarını dağlayacak şekilde kalibre edilecektir. Bu amaçla,
halen uygulanan ve motorun çalışma çevrimi dışında kalan
rastgele çalışma noktalarında yapılan emisyon kontrollerini
içeren “Aşılmama Sınırı” (Not to Exceed –NTE-) uygulamasına ilave olarak gerçek çalışma şartlarının da, taşınabilir
emisyon ölçme sistemleri (Portable Emission Measurement
Systems –PEMS-) ile ilave kontroller de devreye girecektir.
[2] Dinç, C., Soruşbay, C., Ergeneman, M., Göktan, A.G.,
“Development of a Driving Cycle for the Estimation of
Vehicle Emissions”, OTEKON 2012, 6. Otomotiv Teknolojileri Kongresi, Bursa, 4 – 5 Haziran 2012.
[3] Ergeneman M., Sorusbay C., Goktan A., “Development
Of a Driving Cycle From Road Traffic Measurements For
The Prediction Of Pollutant Emissions and Fuel Consumption”, Int Journal of Vehicle Design, Vol. 18, No.
3/4,1997.
Yapılan araştırmalar, standart test metotları ile belirlenen
emisyon miktarları ile gerçek yol şartlarında üretilen emisyonlar arasındaki makasın gittikçe açılmakta olduğunu göstermektedir. Gerçekten, örneğin Almanya için, ortalama
CO2 emisyonu, test değeri olarak, 2001 yılından 2011 yılına
%20 azalmışken, yolda ölçülen emisyonlar ancak %5 azalmıştır. Doğrudan yol şartlarında yapılacak kontroller için
geçiş süresi olarak 2013-14 yılları öngörülmektedir [7].
[4] Booth-Esteves A., Muneer T., Kirby J., Kubie J., Hunter J.,
“The measurement of vehicular driving cycle within the
city of Edinburgh”, Transportation Research Part D 6
(2001) 209-220
[5] Tzirakisi E., Pitsas K., Zannikos F., Stournasi S., “Vehicle
emissions and driving cycles: Comparison of the Athens
driving cycle (ADC) with ECE-15 and European Driving
Cycle (EDC)”, Global NEST Journal, Vol 8, No 3 (2006),
282-290
[6] Pelkmans L., Debal P., “Comparison of on-road emissions with emissions measured on chassis dynamometer
test cycles”, Transportation Research Part D 11 (2006)
233–241
[7] Marco Schöggl, “In-Vehicle Testing”, 3. AVL Tech Days
Türkiye, 16-17 Mayıs, 2013
(*)
[email protected]
İletişim Bilgileri :
İstanbul Teknik Üniversitesi Ayazağa Yerleşkesi, Motorlar ve Taşıtlar Laboratuarı,
OTAM A.Ş. 34396 Maslak / İstanbul
Tel:
0212 276 16 12
Eposta:
[email protected]
Faks: 0212 276 16 13
Web:
www.otam.com.tr
5