Araştırma Makalesi
BibTex RIS Kaynak Göster

Kontrollü EGR Soğutma Sistem Tasarımının NOx ve BSFC Üzerine Etkisinin Uyarlamalı Sinirsel Bulanık Çıkarım Sistemi (ANFIS) İle Modellenmesi ve Optimizasyonu

Yıl 2020, Cilt: 10 Sayı: 4, 2809 - 2821, 15.12.2020
https://doi.org/10.21597/jist.740374

Öz

Bu çalışma kapsamında dizel motorların egzoz gaz resirkülasyonu (EGR) sistemlerinde kullanılmak üzere egzoz gazlarını soğutan yenilikçi bir sistem tasarımı yapılmıştır. Tasarlanan sistemde 12 V elektrikli pompa ve fan kullanılmıştır. Bu elemanlar için ayrı ayrı PID (Oransal Integral Türev) kontrolcüler tasarlanmış ve kontrolcü parametreleri için optimizasyon yöntemi kullanılmıştır. Emme manifolduna giren gazların miktarı ve sıcaklığı için farklı çalışma koşullarında motor NOx ve fren özgül yakıt tüketimi (brake specific fuel consumption (BSFC)) üzerindeki etkileri analiz edilmiştir. Veriye dayalı yöntemler kullanılarak matematiksel model geliştirilmiştir. Elde edilen matematiksel model sayesinde tasarlanan kontrol sistemi için farklı motor çalışma koşullarında referans EGR akış miktarı ve sıcaklık değeri tanımlanmıştır. Uyarlamalı Sinirsel Bulanık Çıkarım Sistemi (Adaptive Neural Fuzzy Inference System (ANFIS)) ile tanımlanan modellerin gerçek verilerle uyumluluğu istatistiksel olarak analiz edilmiştir.

Destekleyen Kurum

Atatürk Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi

Proje Numarası

2015/362

Kaynakça

  • Abd-Alla GH, 2002. Using Exhaust Gas Recirculation in Internal Combustion Engines: A Review. Energy Conversion and Management 43 (8): 1027–42.
  • Agarwal D, Singh SK, Agarwal AK, 2011. Effect of Exhaust Gas Recirculation (EGR) on Performance, Emissions, Deposits and Durability of a Constant Speed Compression Ignition Engine. Applied Energy 88 (8): 2900–2907.
  • Al-Hinti IM, Samhouri A, Al-Ghandoor A, Sakhrieh A, 2009. The Effect of Boost Pressure on the Performance Characteristics of a Diesel Engine: A Neuro-Fuzzy Approach. Applied Energy 86 (1): 113–21.
  • Hountalas DT, Mavropoulos GC, Binder KB, 2008. Effect of Exhaust Gas Recirculation (EGR) Temperature for Various EGR Rates on Heavy Duty DI Diesel Engine Performance and Emissions. Energy 33 (2): 272–83.
  • Heywood J, 1988. Internal Combustion Engine Fundamentals. McGraw-Hill Science.
  • Lee DY, Seok H, 2018. A Development of Aluminum EGR Cooler for Weight Reduction and Fuel Economy. SAE International.
  • Lee SH, Howlett RJ, Walters SD, Crua C, 2007. Modeling and Control of Internal Combustion Engines Using Intelligent Techniques. Cybernetics and Systems 38 (5–6): 509–33.
  • Maiboom A, Xavier T, Jean-François H, 2008. Experimental Study of Various Effects of Exhaust Gas Recirculation (EGR) on Combustion and Emissions of an Automotive Direct Injection Diesel Engine. Energy 33 (1): 22–34.
  • Mariani F, Grimaldi CN, Battistoni M, 2014. Diesel Engine NOx Emissions Control: An Advanced Method for the O2 Evaluation in the Intake Flow. Applied Energy 113: 576–88.
  • Plee SL, Ahmad T, Myers JP, 1981. Flame Temperature Correlation for the Effects of Exhaust Gas Recirculation on Diesel Particulate and NOx Emissions. SAE Technical Paper.
  • Sayin C, Ertunc HM, Hosoz M, Kilicaslan İ, Canakci M, 2007. Performance and Exhaust Emissions of a Gasoline Engine Using Artificial Neural Network. Applied Thermal Engineering 27 (1): 46–54.
  • Thangaraja J, Kannan C, 2016. Effect of Exhaust Gas Recirculation on Advanced Diesel Combustion and Alternate Fuels - A Review. Applied Energy 180 (Supplement C): 169–84.
  • Zhao H, Hu J, Ladommatos N, 2000. In-Cylinder Studies of the Effects of CO2 in Exhaust Gas Recirculation on Diesel Combustion and Emissions. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering 214 (4): 405–19.
  • Zheng M, Reader GT, Hawley JG, 2004. Diesel Engine Exhaust Gas Recirculation––a Review on Advanced and Novel Concepts. Energy Conversion and Management 45 (6): 883–900.

Modeling and Optimization of the Effect of Controlled EGR Cooling System Design on NOx and BSFC with Adaptive Neural Fuzzy Inference System (ANFIS)

Yıl 2020, Cilt: 10 Sayı: 4, 2809 - 2821, 15.12.2020
https://doi.org/10.21597/jist.740374

Öz

In this study, an innovative system was designed to cool exhaust gases to be used in exhaust gas recirculation (EGR) systems of diesel engines. The designed system uses a 12 V electric pump and fan. PID (Proportional Integral Derivative) controllers are designed for these elements and optimization method is used for the controller parameters. For the amount and temperature of the gases entering the intake manifold, their effects on engine NOx and brake specific fuel consumption (BSFC) under different acclimation conditions were analyzed. A mathematical model was developed using data-based methods. The reference EGR flow rate and temperature value for different engine operating conditions have been defined for the control system designed thanks to the obtained mathematical model. The compatibility of models defined with Adaptive Neural Fuzzy Inference System (ANFIS) with real data was statistically analyzed.

Proje Numarası

2015/362

Kaynakça

  • Abd-Alla GH, 2002. Using Exhaust Gas Recirculation in Internal Combustion Engines: A Review. Energy Conversion and Management 43 (8): 1027–42.
  • Agarwal D, Singh SK, Agarwal AK, 2011. Effect of Exhaust Gas Recirculation (EGR) on Performance, Emissions, Deposits and Durability of a Constant Speed Compression Ignition Engine. Applied Energy 88 (8): 2900–2907.
  • Al-Hinti IM, Samhouri A, Al-Ghandoor A, Sakhrieh A, 2009. The Effect of Boost Pressure on the Performance Characteristics of a Diesel Engine: A Neuro-Fuzzy Approach. Applied Energy 86 (1): 113–21.
  • Hountalas DT, Mavropoulos GC, Binder KB, 2008. Effect of Exhaust Gas Recirculation (EGR) Temperature for Various EGR Rates on Heavy Duty DI Diesel Engine Performance and Emissions. Energy 33 (2): 272–83.
  • Heywood J, 1988. Internal Combustion Engine Fundamentals. McGraw-Hill Science.
  • Lee DY, Seok H, 2018. A Development of Aluminum EGR Cooler for Weight Reduction and Fuel Economy. SAE International.
  • Lee SH, Howlett RJ, Walters SD, Crua C, 2007. Modeling and Control of Internal Combustion Engines Using Intelligent Techniques. Cybernetics and Systems 38 (5–6): 509–33.
  • Maiboom A, Xavier T, Jean-François H, 2008. Experimental Study of Various Effects of Exhaust Gas Recirculation (EGR) on Combustion and Emissions of an Automotive Direct Injection Diesel Engine. Energy 33 (1): 22–34.
  • Mariani F, Grimaldi CN, Battistoni M, 2014. Diesel Engine NOx Emissions Control: An Advanced Method for the O2 Evaluation in the Intake Flow. Applied Energy 113: 576–88.
  • Plee SL, Ahmad T, Myers JP, 1981. Flame Temperature Correlation for the Effects of Exhaust Gas Recirculation on Diesel Particulate and NOx Emissions. SAE Technical Paper.
  • Sayin C, Ertunc HM, Hosoz M, Kilicaslan İ, Canakci M, 2007. Performance and Exhaust Emissions of a Gasoline Engine Using Artificial Neural Network. Applied Thermal Engineering 27 (1): 46–54.
  • Thangaraja J, Kannan C, 2016. Effect of Exhaust Gas Recirculation on Advanced Diesel Combustion and Alternate Fuels - A Review. Applied Energy 180 (Supplement C): 169–84.
  • Zhao H, Hu J, Ladommatos N, 2000. In-Cylinder Studies of the Effects of CO2 in Exhaust Gas Recirculation on Diesel Combustion and Emissions. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering 214 (4): 405–19.
  • Zheng M, Reader GT, Hawley JG, 2004. Diesel Engine Exhaust Gas Recirculation––a Review on Advanced and Novel Concepts. Energy Conversion and Management 45 (6): 883–900.
Toplam 14 adet kaynakça vardır.

Ayrıntılar

Birincil Dil Türkçe
Konular Mühendislik
Bölüm Makina Mühendisliği / Mechanical Engineering
Yazarlar

Halil İbrahim Akolaş 0000-0002-3153-8044

Ali Rıza Kaleli 0000-0002-3234-5922

Proje Numarası 2015/362
Yayımlanma Tarihi 15 Aralık 2020
Gönderilme Tarihi 20 Mayıs 2020
Kabul Tarihi 7 Ağustos 2020
Yayımlandığı Sayı Yıl 2020 Cilt: 10 Sayı: 4

Kaynak Göster

APA Akolaş, H. İ., & Kaleli, A. R. (2020). Kontrollü EGR Soğutma Sistem Tasarımının NOx ve BSFC Üzerine Etkisinin Uyarlamalı Sinirsel Bulanık Çıkarım Sistemi (ANFIS) İle Modellenmesi ve Optimizasyonu. Journal of the Institute of Science and Technology, 10(4), 2809-2821. https://doi.org/10.21597/jist.740374
AMA Akolaş Hİ, Kaleli AR. Kontrollü EGR Soğutma Sistem Tasarımının NOx ve BSFC Üzerine Etkisinin Uyarlamalı Sinirsel Bulanık Çıkarım Sistemi (ANFIS) İle Modellenmesi ve Optimizasyonu. Iğdır Üniv. Fen Bil Enst. Der. Aralık 2020;10(4):2809-2821. doi:10.21597/jist.740374
Chicago Akolaş, Halil İbrahim, ve Ali Rıza Kaleli. “Kontrollü EGR Soğutma Sistem Tasarımının NOx Ve BSFC Üzerine Etkisinin Uyarlamalı Sinirsel Bulanık Çıkarım Sistemi (ANFIS) İle Modellenmesi Ve Optimizasyonu”. Journal of the Institute of Science and Technology 10, sy. 4 (Aralık 2020): 2809-21. https://doi.org/10.21597/jist.740374.
EndNote Akolaş Hİ, Kaleli AR (01 Aralık 2020) Kontrollü EGR Soğutma Sistem Tasarımının NOx ve BSFC Üzerine Etkisinin Uyarlamalı Sinirsel Bulanık Çıkarım Sistemi (ANFIS) İle Modellenmesi ve Optimizasyonu. Journal of the Institute of Science and Technology 10 4 2809–2821.
IEEE H. İ. Akolaş ve A. R. Kaleli, “Kontrollü EGR Soğutma Sistem Tasarımının NOx ve BSFC Üzerine Etkisinin Uyarlamalı Sinirsel Bulanık Çıkarım Sistemi (ANFIS) İle Modellenmesi ve Optimizasyonu”, Iğdır Üniv. Fen Bil Enst. Der., c. 10, sy. 4, ss. 2809–2821, 2020, doi: 10.21597/jist.740374.
ISNAD Akolaş, Halil İbrahim - Kaleli, Ali Rıza. “Kontrollü EGR Soğutma Sistem Tasarımının NOx Ve BSFC Üzerine Etkisinin Uyarlamalı Sinirsel Bulanık Çıkarım Sistemi (ANFIS) İle Modellenmesi Ve Optimizasyonu”. Journal of the Institute of Science and Technology 10/4 (Aralık 2020), 2809-2821. https://doi.org/10.21597/jist.740374.
JAMA Akolaş Hİ, Kaleli AR. Kontrollü EGR Soğutma Sistem Tasarımının NOx ve BSFC Üzerine Etkisinin Uyarlamalı Sinirsel Bulanık Çıkarım Sistemi (ANFIS) İle Modellenmesi ve Optimizasyonu. Iğdır Üniv. Fen Bil Enst. Der. 2020;10:2809–2821.
MLA Akolaş, Halil İbrahim ve Ali Rıza Kaleli. “Kontrollü EGR Soğutma Sistem Tasarımının NOx Ve BSFC Üzerine Etkisinin Uyarlamalı Sinirsel Bulanık Çıkarım Sistemi (ANFIS) İle Modellenmesi Ve Optimizasyonu”. Journal of the Institute of Science and Technology, c. 10, sy. 4, 2020, ss. 2809-21, doi:10.21597/jist.740374.
Vancouver Akolaş Hİ, Kaleli AR. Kontrollü EGR Soğutma Sistem Tasarımının NOx ve BSFC Üzerine Etkisinin Uyarlamalı Sinirsel Bulanık Çıkarım Sistemi (ANFIS) İle Modellenmesi ve Optimizasyonu. Iğdır Üniv. Fen Bil Enst. Der. 2020;10(4):2809-21.