Mikrodenetleyici Tabanlı Yakıt Enjeksiyon Kontrol Sisteminde Yakıt Tüketiminin İleri Bildirimli Yapay Sinir Ağlarıyla Optimizasyonu (KOÜ BAP Proje No:2009/39)


Creative Commons License

Yılmaz S. (Yürütücü), Dülger Z., Kırcı H., Kutlu R. P., Kaya T., Özer A.

Yükseköğretim Kurumları Destekli Proje, 2009 - 2010

  • Proje Türü: Yükseköğretim Kurumları Destekli Proje
  • Başlama Tarihi: Ocak 2009
  • Bitiş Tarihi: Ocak 2010

Proje Özeti

Bu projede, içten yanmalı motorlarda kullanılan yakıt enjeksiyon denetim sisteminin tasarımı ve uygulaması yapılarak gelişmekte olan otomotiv endüstrisindeki yerli üretime ekonomik ve teknik fayda sağlamak amaçlanmıştır. Yeni nesil otomobillerde motorun uygun enjeksiyon zamanı ve süresi ECU (elektronik kontrol ünitesi) ile kontrol edilmektedir. ECU’nun maliyetini arttıran, bu birimde kullanılan komponentler değil, mikrodenetleyici içine gömülen yazılımdır. Bu da araç başına maliyeti arttırmaktadır. Daha da önemlisi, kalibrasyon ve test adresleri dışında bu yazılıma sadece yabancı üretici firmalar müdahale edebilmektedir.  Bu durumda,  yeni optimizasyon algoritmaları ile aracın performansını arttırmak, yakıt sarfiyatını düşürmek gibi yazılım geliştirmeleri,  ancak söz konusu firmaların tekelinde kalmaktadır. Oluşabilecek arızaların giderilmesi de elbette bu firmaların danışmanlığında yürütülmektedir.

Yazılımı kendimizin hazırlaması, yüksek performans ve düşük tüketim’e yönelik yazılım geliştirme olanaklarının önünü açacaktır. Bu projede denetim parametrelerini hesaplamada yapay sinir ağları kullanan özgün bir ECU tasarımı önerilmektedir.

Projede kontrol sisteminin geliştirilmesi süreci beş aşamalı olarak düşünülmüştür:

·         Çalışmanın disiplinler arası bir içeriğinin olmasından ötürü ilk aşamada makine mühendisliği bölümünden teorik ve pratik motor bilgisi alınması planlanmaktadır. Özellikle içten yanmalı motorların çalışması, motorda veri alışverişi için kullanılacak algılayıcı, enjektör gibi temel bileşenlerin yapısı ve elektronik yapıyla uyumluluğunun araştırılmasına ağırlık verilecektir. 

·         Algılayıcı giriş değerleriyle, bunlara karşılık gelen enjeksiyonu başlatma zamanı ve süresi gibi çıkış değerleri arasındaki ilişkiyi veren tablolar incelenecektir. Bu tablo verileri kullanılarak girişlerle çıkışlar arasındaki ilişki yüzeyi çıkarılacaktır. Bunun için yapay sinir ağları yöntemine başvurulacaktır. Yapay sinir ağı olarak geriye yayılımlı ileri bildirimli ağ yapısından yararlanılacaktır. Ağın eğitimi Matlab benzetim programından yararlanarak yapılacaktır. Böylece enjeksiyon sistemini denetleyen ECU’ya ait denetleyici parametreleri belirlenecektir. Bu parametreler, verilen tablolar göz önüne alındığında, optimum başarım elde etmesi öngörülen parametreler olacaktır. Adı geçen benzetim programında algılayıcı modelleri yardımıyla geribildirim döngüleri, sürücü, enjektör modelleriyle işletici elemanlar ve motor modeliyle de denetlenen sistem kurgulanarak kapalı çevrim yakıt enjeksiyon kontrol sistemi modeli elde edilecektir. Ardından bulduğumuz parametrelerle modelin başarımı ölçülecektir.

·         Başarımını sınadığımız model ışığında program algoritması hazırlanacaktır. Program, CCS C derleyicisinde C dilinde yazılacaktır. ECU kartı Proteus’ta tasarlanıp programın doğruluğu test edilecektir ve ardından ECU kartı gerçeklenecektir.

·         Araca ait, manifold basıncı, krank mili devri, kam mili açısı gibi büyüklükleri ölçen algılayıcılar yerine, algılayıcıların ürettiği işaretler, sinyal jeneratörlerü ve gerilim kaynaklarından yararlanılarak karta test amaçlı olarak girilecektir. Bu test girişlerine karşılık enjektörün püskürttüğü yakıt miktarı bir debi ölçer aracılığıyla ölçülerek, beklenen yakıt miktarıyla karşılaştırılacaktır. Böylece sistemin istenilen çıkışları verip vermediğine bakıp sistemin başarımı ölçülecektir.

Ardından sisteme gerçek algılayıcılar yerleştirilerek sistemin başarımı sınanacaktır.