Search

Ill ÖZET Doktora Tezi.¦.. DONER YANMA ODALI KOMUR YAKMA SİSTEMİ Cengiz ONER Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Eğitimi Anabilim Dalı 1997, Sayfa: 130 Türkiye'deki linyit yataklarının büyük bir bölümünün ısıl değeri düşük, rutubet ve kül içeriği yüksek kömürlerden olmasının; özellikle ısınma amaçlı linyit tüketiminin düşmesine sebep olduğu belirtilmektedir. Bu rezervlerden en üst düzeyde yararlanmak için, yeni yakma tekniklerinin geliştirilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada esas olarak, yüksek kabarma özellikli ve düşük kalorifik değerli kömürlerin daha verimli yakılabilmesi araştırılmıştır. Bu amaçla prototip olarak bir döner yanma odalı kömür yakma sistemi yapılmış ve bu sistemin performansı incelenmiştir. Yüksek kabarma özellikli kömürler yakılırken kek oluşumu kömür yatağının çalkalanması veya karıştırılması ile önlenebilir. Bu yeni kömür yakma sisteminde kömür döner yanma odasında alt üst edilerek yanma esnasında kek oluşumu önlenmiştir. Sunulan tezde Şırnak-Cizre ve Tunçbilek linyiti 4-9.5mm, 9.5-19 mm, ve 19-32 mm tane büyüklüklerine ayrılarak yakıldı. İşletme şartları olarak, döner yanma odasının devir sayısı, kömür debisi, hava fazlalık katsayısı ve hava dağıtım şekli değiştirildi. AyrıcaIV sistemin kuyruk açısına bağlı olarak kömürün yakma başlığındaki kalma süresi, yatak hacmi ve derinliği değiştirilerek; yanma verimi, yakma başlığı içerisindeki sıcaklık dağılımı ve baca gazı emisyonları incelendi. Yapılan çalışmada yakılan kömürlerin tek tane yanma davranışı ile yeni yakma sisteminden elde edilen veriler birleştirilerek bir yanma modeli geliştirildi. Bu model için sistemin işletme şartlarını değerlendirerek yanma sonuçlarını hesaplayan bir bilgisayar programı yapıldı. Tasarımı yapılan bu yeni kömür yakma sisteminde, düşük duman emisyonları şartlan altında tutularak çalıştırmak kaydıyla, sistemin yukarıda açıklanan işletme şartlarının optimum olması durumunda yanma veriminin %82'nin üzerine çıkmasının başarılması mümkün olabilmektedir. Kömürün içerdiği kül miktarının char yanması üzerinde etkili olduğu, daha aktif olması beklenen düşük karbonlu kömürlerin aktivitesi artan kül oranı ile azalarak char yanma süresinin arttığı, ancak; yanma odasının dönmesinin külün yanma üzerindeki bu olumsuz etkisini azalttığı sonucuna varılmıştır. NOx, CO, CO2 ve duman emisyonu seviyesinin işletme şartlarının optimizasyonu ile iyileştirilebileceği görülmüştür. Baca gazlarındaki islilik derecesinin Ringelman ölçeğine göre sıfıra kadar düşürülebileceği anlaşıldı. Son olarak hava dağıtımının gaz yanması üzerinde büyük bir etkiye sahip olduğu görüldü. V SUMMARY PhD. Thesis COAL BURNING SYSTEM WITH ROTATION COMBUSTION CHAMBER Cengiz ÖNER Fırat University Institute of Science and Technology Mechanical Education Department 1997, Page: 130 It is reported lignite consumption for heating has decreased because of its low, calorific value high moisture and ash content in Turkey. It is necessary to devolope new burning system to obtain a high efficiency from these reservoirs. In this study an alternative way of burning the coals with a high swelling ratio and low calorific value were investigated. With this aim, the protoype of a coal burning system with a rotary combustion chamber was designed, manufactured and its performance was determined The ach formation can be prevented by mixing or shaking the coal bed when burning the coals with a high swelling rate. In the study, the lignite from Şırnak-Cizre and Tunçbilek was sorted into the diameters of 4-9.5 mm, 9.5-19 mm and 19-32 mm and burnt in the combustor. The running conditions like rotation speed, coal rate, excess aer cofficient and the from of aer dittribution of the rotary combustion chamber were changed. In addition the heat distribution inside the burning head, funnel gas emissionsVI and burning efficiency were determined by changing. The passing time of the coal inside the burning head depending on the tail angle of the system and the volume and the depth of the bed. In the study a burning model was developed combaining the burning behaviour of a single coal and the data prepared, which calculates the results of the burning considering the running conditions of the system. In this coal burning system, the burning efficiency can rise up to 82 % provided running in the low fume emissions condition in case of optimum service condition. From the results it was concluded that the ash content of the coal affected. Char burning, contrary to the expectations, the activity of the coals with lower C content decrased and the burning time increased. However, the rotation of the combustion chamber decereased this negative effect of the ash on burning. It was understood that the emissions of NOx, CO, CO2 and fame amount could be improved by the optimization of the running conditions. It was concluded that the amount of soot in the emissions of chemney can be reduced to zero according to Rengleman scales. Finaly it was seen that air distribution had a big effect on gas burning. 130

Bu çalışma, buji ile ateşlemeli motorlarda, gelecekte benzinin yerine kullanılması muhtemel olan biyoetanol benzin karışımının ve ultrasonik yakıt enjeksiyon sisteminin saatlik yakıt tüketimi ve egzoz emisyonları üzerindeki etkilerini belirlemek amacıyla yapılmıştır. Yakıt, yüksek frekanslı ses dalgası ile atomize edilerek, motorun yakıt tüketimi ve egzoz emisyon sonuçları belirlenip, günümüzde kullanılan benzin püskürtme sistemi ve eski teknoloji olan karbüratörlü sistem ile karşılaştırılması yapılmıştır. Çalışmanın birinci bölümünde konuya giriş yapılarak konu ile ilgili mevcut literatür çalışmaları incelenmiştir. İkinci bölümde, deneysel yöntem tanıtılmış, üçüncü bölümde elde edilen veriler sunulmuştur. Dördüncü bölümde, elde edilen sonuçlar tartışılarak yorumlanmış ve ilgili literatür ile ilişkilendirilmiştir. Beşinci ve son bölümde öneriler verilerek çalışma tamamlanmıştır. Sonuç olarak ultrasonik yakıt sisteminin diğer yakıt sistemleriyle benzer özellik gösterdiği gözlenmiştir. Benzine biyoetanol eklendikçe bütün yakıt sistemlerinde yakıt tüketiminin arttığı, egzoz emisyonlarının iyileştiği görülmüştür. En düşük yakıt tüketimi ultrasonik yakıt sisteminde görülmüştür. Diğer yakıt sistemlerine kıyasla ultrasonik yakıt sisteminde egzoz emisyonların tamamında ciddi miktarda iyileşme olduğu görülmüştür. This study was carried out to determine the effects of bioethanol gasoline mixture and ultrasonic fuel injection system which may be used instead of petrol in spark ignition engines on the hourly fuel consumption and exhaust emissions. The fuel was atomized by high frequency sound wave and the fuel consumption and exhaust emission results of the engine were determined and compared with the current gasoline injection system and the old technology carburetor system. In the first chapter of the study, the subject was introduced and present literature samples with relation to the subject were given. In the second chapter, the experimental method was described while the third chapter tells us the experimental findings. In the fourth chapter, the gathered experimental results were discussed deeply and associated with literature. In the fifth and final chapter, the study was completed with giving the recommendations. As a result, it was observed ultrasonic fuel system has similar properties with other fuel systems. As bioethanol was added to the gasoline, it has been seen fuel consumption increased and exhaust emissions improved in all fuel systems. The lowest fuel consumption has been seen in the ultrasonic fuel system. Compared to other fuel systems, there has been a significant improvement in all of the exhaust emissions in the ultrasonic fuel system. 135

Dünya nüfusunun artışına bağlı olarak giderek artan araç sayısı ve bu araçların büyük kısmının fosil kaynaklı yakıtlara bağlı olması çevre için ve dünyamızın geleceği için bir tehdit oluşturmaktadır. Bundan dolayı alternatif yakıtların kullanımı ve motor verimini artırmaya yönelik çalışmalar bilim insanlarının ilgisini çeken bir araştırma alanını oluşturmaktadır. Alternatif yakıtlar arasında doğalgazın bu tez çalışmasında seçilmesinin nedeni oktan sayısının yüksek olması, çevreci olması ve benzinli motorlarda herhangi bir modifikasyona gerek duyulmadan kullanılması gibi öne çıkan özellikleridir. Motor verimini artırmaya yönelik çalışmalarda ise yakıtın silindir içerisine gönderim şekli önemli bir parametredir. Yakıtın silindir içerisine kademeli şekilde püskürtülmesi ile yanma verimini iyileştirmek mümkündür. Bu tez çalışması kapsamında kademeli dolgulu bir benzinli motorda doğalgaz kullanımı üç boyutlu hesaplamalı akışkanlar dinamiği yazılımı olan ANSYS Forte 19'da incelenmiştir. Model olarak gerçeğe en yakın sonuç vermesi adına tam port modeli tasarlanmış, enjektörden püskürtülecek yakıt olarak ise doğalgazın büyük çoğunluğunu oluşturan CH4 seçilmiştir. İnceleme iki aşamada yapılmış olup ilk aşamada her bir kademede püskürtülecek yakıtın miktarı, ikinci aşamada ise ikinci kademede püskürtülecek yakıtın zamanlaması incelenmiştir. Yapılan inceleme sonucunda ikinci kademede az miktarda yakıtın püskürtülmesi ve ikinci kademenin zamanlamasının geç olmasının motor performansına, yanma verimine ve emisyonlara olumlu bir etkisi olduğu görülmüştür. The increasing number of vehicles due to the increase in the world population and the fact that most of these vehicles are dependent on fossil fuels poses a threat to the environment and the future of our world. Therefore, the use of alternative fuels and efforts to improve engine efficiency constitute an area of research that is of interest to scientists. Among the alternative fuels, the selection of natural gas in this thesis is a high number of octane number, it is environment-friendly and it is used in petrol engines without any modification. In studies to improve engine efficiency, the shape of the fuel to the cylinder is an important parameter. It is possible to improve the combustion efficiency by spraying the fuel gradually into the cylinder.Within the scope of this thesis study, the use of natural gas with stratified charged gasoline engine was investigated in ANSYS Forte 19, which 3D computational fluid dynamics software. As a model, a full port model has been designed to give the closest result, and CH4 has been selected as the fuel to be sprayed from the injector, which constitutes the majority of natural gas. In the first part of the study, the amount of fuel to be sprayed at each stage was investigated. In the second part, the timing of the fuel to be sprayed in the second stage is examined. As a result of the investigation, it was seen that spraying a small amount of fuel in the second stage and delaying the timing of the second stage positively effect engine performance, combustion efficiency and emissions. 80

Günümüzde hızla artan çevre sorunları, petrol kökenli yakıtların tükenme endişesi ve dışa bağımlılığı azaltma çabaları enerji alanında yeni arayışları beraberinde getirmiştir. Bu arayışlardan biride petrol kökenli mineral yağların yerine çevreyi daha az kirleten bitkisel kökenli yağların yağlama yağı olarak motorlarda kullanılabilirliğinin araştırılmasıdır. Çalışmada tek silindirli iki zamanlı bir benzinli motorda, yağlama yağı olarak 25 lt benzin içerisine 1lt bitkisel yağ veya mineral esaslı yağlama yağı karıştırılarak deneyler yapılmıştır.Deneyde mineral motor yağı ve bitkisel yağların (kanola ve ayçiçeği yağı) motor çalışması, motor elemanları üzerindeki kurum oluşumu ile bu yağların tribolojik performansı değerlendirilmiştir. Ayrıca segmanların SEM fotoğrafları çekilerek kullanılan farklı yağların mikro yapı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Bu amaçla iki zamanlı motorun segmanları kaplanmadan mineral yağ ile çalıştırılmıştır. Daha sonra motorun segmanları bor ile PVD (fiziksel buhar biriktirme) yöntemi kullanılarak kaplanmış ve mineral yağ ile çalıştırılmıştır. Bitkisel yağlarla yapılan çalışmada sadece kaplanmış segmanlar ile deney gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışma için kullanılan motor gerçek çalışma şartlarında yüklenerek her bir yağ için 100 saat çalıştırılmıştır. Daha sonra motor her seferinde sökülerek kurum oluşumu ile piston ve segmandaki aşınmalar incelenmiş, sonuçlar karşılaştırılmıştır.Yağlama yağı olarak mineral yağ yerine, bitkisel yağ kullanıldığında piston - segman yüzeylerinde daha fazla aşınmanın meydana geldiği belirlenmiştir. Ayrıca piston ve segmanlar üzerinde fazla miktarda kurum birikintisinin olduğu görülmüştür. Sonuç olarak bitkisel yemeklik yağların iki zamanlı bir motorda yağlayıcı olarak kullanımının iyi sonuçlar vermediği söylenebilir. Today, the fast-increasing environmental problems, the concerns on the termination of fossil-based fuels, and the struggles for decreasing the dependency on foreign sources brought with them new searches in the field of energy. One of them is the search for using plant-based lubricating oils, which pollute the environment less, instead of the petroleum-based mineral oils in engines. In this study, 1 liter plant-based oil or 1 liter mineral-based lubrication oil were added to 25 liter gasoline in a 1 cylinder and 2-stroke engine to perform the experiments.The effects of using mineral engine oil and plant-based oils (canola and sunflower oil) on the running of the engine, the soot formation and the tribological performance of the engine were assessed in the study. In addition, the SEM photographs of the segments were taken and the effects of the different oils used in the study on micro structure were investigated. For this purpose, the segments of the 2-stroke engine were operated with mineral engine oil without coating. Then, the segments of the engine were coated with boron by using PVD (Physical Vapor Deposition) method and the engine was operated again. In the experiment in which th plant-based oils were used, the experiment was performed with the segments that were coated. The engine used in the experiments was operated under real working conditions with loads for 100 hours for each experiment. The engine was removed each time, and the soot formation, the pistons and segments were examined in terms of corrosion, and the results were compared.When plant-based oil was used as lubrication oil instead of mineral-based engine oil, it was determined that more corrosion occurred on the surfaces of the pistons and segments. In addition, it was also observed that there was more soot formation on the pistons and segments. As a conclusion, it may be claimed that the use of plant-based oils in two-stroke engine as lubricant does not yield good results. 88

Alternatif yakıtların kullanılmasında hedeflenen iki önemli amaç vardır. Yakıtın çevreci olması ve enerji verimliliği sağlamasıdır. Doğalgaz, diğer alternatif yakıtlara göre daha çevreci ve daha ekonomiktir. Bu sebeple taĢıt motorlarında kullanılması açısından oldukça avantajlıdır. Doğalgaz, sahip olduğu yüksek oktan değeri ve özelliklerinden dolayı buji ateĢlemeli motorlar için ideal bir yakıttır. Buji ateĢlemeli bir motorun doğalgazla çalıĢmasını sağlamak için, motorda esas bir değiĢikliğe gerek yoktur. CNG yakıt dönüĢüm sistemini motora uygulamak ve sistemin ECU konfigürasyonunu gerçekleĢtirmek yeterlidir.Bu çalıĢmanın amacı; benzin yerine doğalgaz kullanılması durumunda motor performans karakteristiklerindeki değiĢimleri deneysel olarak belirleyip karĢılaĢtırmaktır. Homojen dolgulu buji ateĢlemeli bir motora, CNG yakıt dönüĢümü uygulanmıĢtır. DönüĢüm iĢleminde, çok nokta enjeksiyonlu sıralı tip CNG yakıt dönüĢüm sistemi kullanılmıĢtır. Deney motoru; hem benzinle çalıĢabilir duruma, hem de doğalgazla çalıĢabilir duruma getirilmiĢtir.Deney motorunun, benzinle çalıĢtırılması ve doğalgazla çalıĢtırılması Ģartlarında deneysel ölçümler yapılmıĢtır. Motor momenti, yakıt tüketim miktarı, egzoz gazı emisyonları, egzoz gazı sıcaklığı, hava fazlalık katsayısı, titreĢim yoğunluğu ve gürültü Ģiddeti ölçümleri gerçekleĢtirilmiĢtir. Deneysel ölçümlerle birlikte; motor gücü, hava/yakıt oranları, özgül yakıt tüketimi, efektif verim ve özgül enerji maliyeti hesaplanmıĢtır. Elde edilen veriler, karĢılaĢtırılmıĢ ve yorumlanmıĢtır.Doğalgazla çalıĢmada; motor gücünün ve momentinin azaldığı görülmüĢtür. CO, CO2, HC ve NO emisyonlarında önemli oranda azalma olduğu, egzoz gazı sıcaklıklarında ise artıĢ meydana geldiği görülmüĢtür. Daha ekonomik yakıt tüketimi sağladığı görülmüĢtür. Efektif verimde azalma belirlenmiĢtir. Motor titreĢimin yoğunluğunda kayda değer oranda bir değiĢim görülmemiĢtir. Gürültü seviyesinde ise azalma tespit edilmiĢtir.Anahtar Kelimeler: CNG, Doğalgaz, Homojen Dolgu, Buji AteĢlemeli Motorlar, Motor Performansı, Egzoz Gazı Emisyonları There are two important purposes of use alternative fuels. The fuel should be environmentalist and provide to energy efficiency. Natural gas is more environmentally friendly and more economical compared to other alternative fuels. For this reason it is quite advantageous in terms of its use in vehicle engines. Natural gas is an ideal fuel for spark ignition engines because of it possesses high octane value and characteristics. Not necessary of main change at the engine to ensure that a spark-ignition engine works with the natural gas. It is enough to apply the CNG fuel conversion system to the engine and perform the ECU configuration of the system.The purpose of this study is; experimentally determining and comparison of changes in engine performance characteristics when natural gas is used instead of gasoline. CNG fuel conversion was applied to a homogeneous filled spark ignition engine. Multi-point injected sequential type CNG fuel conversion system was used to in the conversion process. The experiment engine was made operable with natural gas besides gasoline.Experimental measurements were carried out at experiment engine of conditions in working situations with gasoline or with natural gas. Engine torque, amount of fuel consumption, exhaust gas emissions, exhaust gas temperatures, air surplus coefficient, vibration density and noise fierceness measurements were performed. Experimental measurements along with were calculated engine power, air-fuel ratios, specific fuel consumption, effective yield and specific energy cost. The data obtained were compared and interpreted.It has been seen that the engine power and engine torque have decreased when executed with natural gas. It has been observed that there is the significant decrease in CO, CO2, HC and NO emissions. It has been seen at increase of that the exhaust gas temperatures. It has been seen at provide more economical fuel consumption. It has been determined that the effective yield has decreased. Significant change in engine vibration intensity hasn't been observed. It has been determined that the noise intensity has decreased.Keywords: CNG, Natural Gas, Homogeneous-Filled, Spark Ġgnition Engines, Engine Performance, Exhaust Gas Emissions 199

Bu çalışma, buji ile ateşlemeli motorların hava yakıt karışımı hazırlama sistemlerine alternatif yeni bir yöntem olarak ultrasonik atomizer kullanımının motor performansı ve egzoz emisyonları üzerine etkilerini belirlemek üzere yapılmıştır. Yakıt, yüksek frekanslı ses dalgası ile atomize edilerek, atomizasyon performansı belirlenip, günümüzde en son teknolojiye sahip benzin direk püskürtme sistemi olan GDI (Gasoline Direct Injection) sisteminin literatürü ile karşılaştırılması yapılmıştır. Aynı şekilde Ultrasonik Yakıt Sistemi (USYS)'ne sahip motor ile Orijinal Yakıt Sistemi (OYS)' ne sahip motor, motor performans ve egzoz emisyonları yönünden kıyaslanmıştır.Çalışmanın birinci bölümünde konuya giriş yapılarak konu ile ilgili mevcut literatür çalışmaları incelenmiştir. İkinci bölümde, deneysel yöntem tanıtılmış, üçüncü bölümde elde edilen veriler sunulmuştur. Dördüncü bölümde, elde edilen sonuçlar tartışılarak yorumlanmış ve ilgili literatür ile ilişkilendirilmiştir. Beşinci ve son bölümde öneriler verilerek çalışma tamamlanmıştır. Sonuç olarak USYS sahip motorun, GDI sistemine benzer sonuçlar verdiği görülmüştür. Ortalama damlacık çapı GDI enjektöründe 15 µm iken, Ultrasonik atomizerde 12 µm olarak ölçülmüştür. Efektif güçte OYS'e sahip motora göre bir değişim görülmezken, Motor torkunda bir miktar azalma olmuştur. Özgül yakıt tüketiminde OYS'ne göre %30 civarında azalma olduğu gözlenmiştir. Egzoz emisyonların tamamında ciddi miktarda iyileşme olduğu görülmüştür. SUMMARYThe Experimental Investigation of Ultrasonic Atomizer Effect on Engine Performance and Exhaust Emissions in A Gasoline EngineThis study was made for to determine that the effect of ultrasonic atomizer, which is an alternative to prepare of air/fuel mixture, on engine performance and exhaust emission at spark ignition engine. The fuel was atomized with high frequency sound wave instead of high pressure, and the atomization performance was comparison with literature of gasoline direct injection (GDI) system that is latest technology in this area. At the same way the engine of USFS was compared with the engine of OFS in terms of engine performance and exhaust emission.In the first chapter of the study, the subject was introduced and novel literature samples with relation to the subject were given. In the second chapter, the experimental method was described while the third chapter tells us the experimental findings. In the fourth chapter, the gathered experimental results were discussed deeply and associated with literature. In the fifth and final chapter, the study was completed with giving the recommendations. As a result, the engine of USFS was found to give similar result with the engine of GDI. While the droplet diameter is 15 microns at the GDI injector, at the USFS is 12 microns. According to there was no change at the effective power. At the engine torque was a little decrease. The specific fuel consumption has decreased % 30 at the USFS. At the all exhaust emission have seen significant improvement 122

Günümüzde, petrol rezervlerinin sınırlı ve giderek tükeniyor olmasından dolayı, taşımacılık, endüstri ve tarımsal faaliyetler gibi geniş bir kullanım alanına sahip içten yanmalı motorlar için alternatif yakıtların bulunması ve geliştirilmesi çalışmalarına büyük bir ilgi gösterilmektedir. Bununla beraber petrol kökenli yakıtların aşırı kullanılmaları çevre ve insan sağlığı üzerinde olumsuz etkilere neden olan kirleticileri artırmaktadır. Bu durum alternatif yakıt arayışlarının önemini daha da artırmaktadır. Bu bağlamda, biyodizel ile biyoetanol içten yanmalı sıkıştırma ile ateşlemeli (dizel motorlar) motorlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.Bu çalışmada, dizel motorlarda biyoetanol ve dizel yakıtı karışımlarının kullanılabilirliği deneysel olarak araştırılmıştır. Bu amaçla dizel yakıtı ve biyoetanol-dizel yakıtı karışımı 3 silindirli ve direk püskürtmeli dizel motorunda sabit devir ve değişik yük şartlarında test edilmiş, performans ve emisyon parametreleri incelenmiştir. Dizel motorunun yüklenmesinde motordan hareket alan jeneratör kullanılmıştır. Ayrıca, atık kızartma yağlarından üretilen biyodizel ve onun dizel yakıtı ile karışımı ve dizel-biyodizel-biyoetanol karışımı da test edilmiştir. Deneysel sonuçlar alternatif yakıt karışımlarının yakıt tüketimini artırdığını, CO, NOx ve duman emisyonlarının ise düştüğünü göstermiştir. Özellikle yakıttaki yüksek biyoetanol oranlarında duman emisyonlarında önemli bir derecede azalma meydana gelmiştir. There is a great interest to find and develop alternative fuels for using in internal combustion engines which are mainly used in transportation, industry and agricultural facilities as petroleum has limited reserves and it is run out. In addition, excessive use of petroleum based fuels increase air pollution which has negative effects on environment and health. This increases importance of researching alternative fuels. In this context, biodiesel and bioethanol have mostly been used in internal combustion compression ignition (diesel engines) engines. In this work, usage of blends of bioethanol and diesel in diesel engines has been investigated experimentally. For this purpose, blended fuels were tested in a 3-cylinder and direct injection diesel engine powered generator under constant speed and variable load conditions, and the performance and emissions were investigated. Besides, biodiesel derived from waste frying oil and its blends with diesel and diesel-bioethanol-biodiesel blends were tested, too. Experimental results showed that fuels blends containing bioethanol or biodiesel increased fuel consumption while reduced emissions like CO, NOx and smoke in the exhaust. Moreover, smoke opacity reduced considerably with using blends containing bioethanol. 65

Bu çalışmada tek silindirli iki zamanlı benzinli bir motorda bitkisel yağ yağlama yağı olarak kullanılıp tribolojik fonksiyonu incelenmiştir. Yağlama yağlarının tribolojik fonksiyonlarını araştırmak için hem deney motoru hem de simülasyon test cihazı kullanılmıştır. Deney motoru, seçilen her bir yağ için 100 saat çalıştırılmıştır. Deney motorunda yağlama yağı olarak mineral yağ, fındık yağı ve fındık yağı metil esteri kullanılmıştır. Silindir yüzeyindeki aşınmayı belirlemek için numuneler hazırlanıp SEM (Scanning Electron Microscopy) ve EDS (Energy Dispersive Spectrograph) analizleri yapılmıştır. Analiz sonuçlarına göre fındık yağı ve fındık yağı metil esteri ile yapılan çalışmalarda silindir yüzeyindeki aşınmaların arttığı sonucuna varılmıştır. Deney motorunda yapılan çalışmalar esnasında egzoz emisyon değerleri ölçülmüştür. Ölçüm sonuçlarına göre fındık yağı ile yapılan çalışmada CO ve NOX değerlerinin mineral yağa göre daha olduğu yüksek tespit edilmiştir.Simülasyon test cihazında yağlama olarak mineral yağ, fındık yağı, fındık yağı metil esteri ve kanola yağı kullanılarak silindir numunesi aşındırılmıştır. Burada dökme demir ile CrN ve TiN kaplı silindir numuneleri kullanılmıştır. Simülasyon test cihazı, her bir numune ve yağlama yağı için 40 saat ayrı ayrı çalıştırılmıştır. Çalışmalar sonucunda bu numunelerin aşıntı miktarları tespit edilerek karşılaştırılmıştır. Araştırmalar sonucunda dökme demir silindir numunesi, CrN ve TiN kaplamaya göre daha fazla aşınmıştır. Anahtar Kelimeler: Silindir, Aşınma, Yağlama, Fındık Yağı, CrN, TiN In this study, The tribological performance using various lubricating oils of a two-stroke one cylinder gasoline engine have investigated. The gasoline engine and simulation testing machine have been used in the investigation of tribological performance of the lubrication oils.The gasoline engine was tested 100 hours using lubrication oils. The mineral oil, hazelnut oil and hazelnut oil methly ester have been used as lubrication oil. The wear and friction in the surface of cylinder was examinated using SEM (Scanning Electron Microscopy) and EDS (Energy Dispersive Spectrograph). The wear in the surface of cylinder has increased in the used of hazelnut oil and hazelnut oil methly ester in SEM and EDS analysis. Engine exhaust emissions have been measured. CO and NOX emissions have increased in in used of hazelnut oil.Mineral oil, hazelnut oil, hazelnut oil methly ester and canola oil have been used In the simulation testing machine. The gray cast iron, CrN coated and TiN coated cylinder sufaces have been used as cylinder sample. The simulation testing machine was tested 40 hours using various lubricating oils and cylinder samples. The wear loss in the gray cast iron cylinder sample has increased according to CrN and TiN coated cylinder samples in the experimental results.Key Words: Cylinder, Wear, Lubrication, Hazelnut Oil, CrN, TiN 117

Bu çalışmada, gıda olarak kullanılmayan hayvansal iç yağlardan baz katalizörlü transesterifikasyon ile hayvansal iç yağı metil esteri (biyodizel) üretilmiştir. Metil esterin viskozite ve yoğunluğu dizel yakıtına yakın, ısıl değeri ise biraz düşük olarak bulunmuştur. Bununla beraber viskozite ve yoğunluk değerleri ASTM D6751 ve EN 14214 standartlarında çıkmıştır. Biyodizel saf olarak (B100) ve dizel yakıtı ile karıştırılarak (B5, B20 ve B50) direk püskürtmeli bir dizel motorunda yakıt olarak kullanılıp, motor performans karakteristikleri ile egzoz emisyonu değişimleri dizel yakıtı ile karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Deneysel sonuçlara göre; biyodizel ve karışımları dizel yakıtı ile benzer motor gücü üretirken yakıtlardaki biyodizel oranının artmasıyla özgül yakıt tüketiminde artış ve efektif verimde düşüş olduğu görülmüştür. Biyodizel kullanıldığında CO, NOx, SO2, CO2 ve duman emisyonları dizel yakıtına göre ortalama olarak sırasıyla %15, %38.5, %72.7, %16.7 ve %56.8 daha düşük olmuştur. Test yakıtları arasında en düşük CO ve NOx emisyonları B20 yakıtı kullanıldığında ölçülmüştür. Hayvansal iç yağı metil esterinin bir dizel motorunda uzun süreli kullanımlar için uygun olup olmadığını ve motor elemanları üzerindeki etkilerini belirlemek için deney motoru B20 karışım yakıtı ile 100 saat çalıştırılarak motor elemanlarının durumu dizel yakıtının 100 saat kullanımına göre karşılaştırılmıştır. B20 ile çalışmada oluşan motor birikintilerin dizel yakıtı ile çalışmaya benzer olduğu fakat B20 ile oluşan birikintilerin motor elemanlarına biraz yapıştığı ve renginde bir farklılık olduğu görülmüştür. Bununla beraber oluşan birikintiler motorun çalışmasını engellememiş ve motor 100 saat boyunca sorunsuz bir şekilde çalışmıştır. Yapılan kısa ve uzun süreli motor testleri sonuçlarına dayanarak biyodizel ve karışım yakıtların direk püskürtmeli dizel motorlarında motor yapısında hiçbir değişiklik yapılmadan kullanılabileceği sonucuna varılmıştır. Ayrıca hava kirliliğinin azaltılması açısından özellikle B20 yakıtı dizel motorlar için uygun bir alternatif yakıt olmaktadır. In this study, animal tallow methyl ester as biodiesel fuel was produced from inedible animal tallow by base-catalyzed transesterification. Viscosity and density of tallow methyl esters are found to be very close to that of diesel. The calorific value of biodiesel is found to be slightly lower than that of diesel. However, viscosity and density of methyl ester have been found to meet ASTM D6751 and EN 14214 specifications. An experimental study was carried out in order to investigate the performance and emission characteristics of tallow methyl ester (B100) and its blends with petroleum diesel fuel (B5, B20, B50) in a direct injection diesel engine and compare the findings with petroleum diesel fuel. The effective engine power was comparable by biodiesel and blend fuels compared with diesel fuel. It was observed that the addition of biodiesel to the diesel fuel decreases the effective efficiency of engine and increases the specific fuel consumption. Emissions of CO, NOx, SO2, CO2 and smoke were reduced around 15%, 38.5%, 72.7%, 16.7% and 56.8%, respectively, in case of tallow methyl esters (B100) compared to diesel fuel. Besides, the lowest CO and NOx emissions were obtained for B20 among all test fuels. In order to clarify the effect of biodiesel on engine components and whether it is suitable for long term use or not in diesel engines, the engine was operated with both B20 and diesel fuel for 100 hours. Deposits in engine components were comparable in amount, but slightly different in color and adhesive, with the B20 when compared with those of diesel fuel. Besides, formation deposits in engine were not prevent to engine operated that engine was satisfactorily operated for 100 hours. It is concluded at the results of short and long term engine experiments, biodiesel and blended fuels can be used in direct injection diesel engines without any modification to substitute diesel fuel. The reductions in exhaust emissions made especially B20 a suitable alternative fuel for diesel engines and thus could help in controlling air pollution. 137

Otomotiv fren balatalarında, insan sağlığına olumsuz etkileri nedeniyle yasaklanan asbestin yerine asbestsiz organik fren balatası (non-asbestos organic-NAO) araştırma ve geliştirme çalışmaları hızlanmıştır. Son yirmi yılda otomotiv teknolojisindeki hızlı gelişmelerin sonucu olarak çok daha yüksek hız ve ivme kabiliyetine sahip taşıtlar üretilmiştir. Bu nedenle otomotiv frenlerinde kullanılan sürtünme kompozitleri de malzeme teknolojisinde popülerlik kazanmıştır.Bu çalışmada asbest ve elyaf katkı malzemesi bulunmayan disk fren balatası üretiminde bor mineralleri, bor türevleri (borik asit, boraks, üleksit, kolemanit) ve sedir çamı kozalak tozu kullanılmıştır. Balata performansının etkisini belirlemek için farklı üretim parametreleri uygulanmıştır. Böylece balata performansı üzerinde etkili olan parametreler araştırılmıştır. Bor minerallerinin komponent içerisindeki optimum oranını belirlemek için farklı balata kompozisyonu oluşturulmuştur. Üretilen balataların sürtünme katsayısı-zaman-sürtünme yüzey sıcaklığı değişimlerini belirlemek için deneysel çalışmalar yapılmış ve elde edilen değerlerle grafikler oluşturulmuştur. Numunelerin aşınma, sertlik, yoğunluk değerleri ve farklı sıvılara dayanımı ölçülmüş ve SEM resimleri çekilmiştir. Elde edilen bilimsel veri ve bulgular, fren balatasından istenen fiziksel, kimyasal ve mekanik özellikleri karşılayan sürtünme malzemeleri için yeni bir yaklaşım getirmiştir. In automotive brake lining, instead of asbestos that was prohibited because of negative effects on human health, non-asbestos organic brake lining research and development works were accelerated. In recent twenty years in consequence of fast development in automotive technology, vehicles that have more speed and acceleration capability were produced. Therefore, friction composites used in automotive brake gained popularity in material technology.In this study, in production of disc brake lining without asbestos and fiber addition material, boron minerals, boron derivatives (boric acid, borax, ulexite, kolemanit) and powder of cedar pine cone were used. In order to determine effects of brake lining performance carried out different manufacture parameter. Thus, the crucial parameters in brake lining performance were searched. In order to determine optima ratio of boron minerals in component, different brake lining composition was created. In order to define friction coefficient-time friction surface temperature changing of produced brake lining, experimental studies were carried out and graphics were carried out with obtained values. The wear, hardness, density values and resistance in different liquids of samples were measured and were taken SEM (Scanning Electron Microscopy) photos. The obtained scientific data and indication brought a new approach that supplied physical, chemical and mechanic feature wanted from brake lining, for friction materials. 277

İçten yanmalı motorlarda hava yakıt karışımının hazırlanması, tutuşmanın başlaması ve yanma olayları karmaşık bir işlemdir. Bu süreç motor performansı ve egzoz emisyonu üzerinde oldukça etkilidir. Yanmanın iyileştirilmesi için yakıt özelliklerinin iyileştirilmesi yönünde çalışmalar yapılmaktadır. Bunun yanı sıra yakıt cinsi ve motor çevrimine göre hava ile yakıtın silindirlere gönderilme şekli üzerinde çeşitli çalışmalar yapılmaktadır.Bu çalışmada, benzinli bir motorda LPG dönüşümü yapılıp sıralı yakıt püskürtme sistemi kullanılmıştır. Motorun hava geçiş yolu ve yakıt enjeksiyon sistemi modifiye edilip kademeli dolgu uygulaması yapılmıştır. Bu amaç doğrultusunda, homojen dolgu sistemlerinden farklı olarak ateşleme bujisinin etrafı stokiyometrik karışım, yanma odasının diğer bölgeleri ise aşırı fakir hava-yakıt karışımı ile doldurulmuştur. Böylece, buji etrafında hazırlanan zengin karışımın buji tarafından tutuşturulmasıyla yanma başlatılmış ve oluşan alev yanma odasındaki fakir bölgelere doğru ilerleyip buradaki karışımı tutuşturmuştur. Sonuç olarak, kademeli dolgu yöntemi kullanılarak çok fakir karışımlarla bile motorun çalışmasının mümkün olduğu görülmüştür. Performans deneyleri sonucunda, uygulanan kademeli dolgu sisteminin hem kısmi yükler altında hem de rölanti devrinde daha az yakıt tükettiği, motor performansının ve egzoz emisyonunun ise homojen dolgulu motorlara nazaran daha iyi olduğu görülmüştür. The preparation of air-fuel mixture, ignition and combustion is a complex process for internal combustion engine. These processes are very effective on engine performance and emission. Some studies have been conducted to improve the fuel properties for a better combustion. Additionally, some differently studies have also been focused on the principles of air and fuel transfer into the cylinder according to fuel type and engine cycle.In this study, LPG transformation was made in a gasoline engine and sequent fuel injection system was used. The air passing path and fuel injection system of the engine was modified for the stratified charge application. For this purpose, differently from the homogeneous charging systems, the around of spark plug was charged with stockhyometric mixture while the other areas of combustion chamber were charged with over poor air-fuel mixtures. Thus, the combustion was started by the ignition of rich mixtures around the spark plug and this flame lead to ignite the poor mixtures in the other parts of the combustion chamber. As a result, it is observed that the stratified charge application could run the engine with a very poor mixture. At the end of the performance experiments, the stratified charge application was showed better performance and emission, lower fuel consumption under loading and idle running conditions than homogeneous charging systems. 151

Günümüz otomotiv sektöründe motor teknolojisi üzerindeki gelişmeler sadece motor hızını,gücünü ve performansını artırmak amacıyla yapılan çalışmalarla sınırlıdır. Bu tip yenilikler beraberinde bir çok sorunu da ortaya çıkarmaktadır. Motorlu taşıtların hepsi fonksiyonlarını yerine getirebilmesi için gerekli olan enerjiyi büyük ölçüde petrolden almaktadır. Dünyada ki petrol rezervlerinin sınırlı olması ve günümüz motorların petrole bağımlı olarak çalışmasından dolayı motor teknolojisinde yakıt ekonomisi çok önem kazanmaktadır. Bu yüzden bütün motor üretici firmalar motordan en yüksek verimi alabilmek için araştırmaya ve gelişmeye büyük yatırımlar yapmaktadırlar.Bu çalışmada hava girişine türbülatör yerleştirilmiş benzinli motorun yanma ve performans üzerindeki etkisi deneyler yapılarak incelenmiştir. Yapılan deneylerde benzinli motor farklı yüklerde türbülatörlü ve türbülatörsüz çalıştırılarak özgül yakıt tüketimi ve egzoz emisyonlarının ölçümü yapılmıştır.Sonuç olarak hava girişine eklenen türbülatörün düşük devirlerde yanmayı olumlu olarak etkileyerek emisyon değerlerini ve yakıt sarfiyatını düşürdüğü ancak yüksek devirlerde Yanmayı yüksek yük altında, ateşlemeyi geciktirmeden hızlandırmanın silindir içi basıncının çok daha yüksek olmasına yol açacağı yanmayı çok erken gerçekleştirdiği, Bunun sonucu olarak da vuruntu oluşturduğu görülmüştür.Ateşleme sistemi daha hızlı bir yanma için ayarlanmalıdır aksi halde bu sistemlerin yakıt ekonomisi üzerine etkileri kötüleştirici olabilir.Ateşleme geciktirilmediği taktirde tam yükteki türbülans artışı motora zarar verebilir. Within the automotive sector today, engine technology developments are solely limited studies on increasing the engine speed, strength and performance.This kind of innovations reveals multiple problems.All motorized vehicles receive the energy mostly from petrol for functioning. Hitherto fuel economy of engine technology has gained importance due to being dependant to limited petrol reserves of the world.For this reason all engine manufacturing firms are making high investments on research and development to peak efficiency of engines. In this study, measuring performance and burning effects of petrol-driven engines that have tabulator in their air entrance have been investigated by experiments.With applied experiments specific fuel consumption and exhaust emissions are being measured by running the engines on different loads with and without a turbulator.As a result, burning at low circulations, engines that have turbulator in their air entrance have positive effects to decrease the fuel consumption whereas on high circulations due to cylinder inner pressure incensement burning process begins too early in order not to delay firing to burn under high load and as a consequence generation of knocking is detected.Firing system has to be adjusted to a faster burning process otherwise these systems may have negative effects on the fuel economical output.As long as the firing is not delayed increasing turbulence at complete load may harm the engine. 66

ÖZET Yüksek Lisans Tezi DİZEL MOTORUNDA FINDIK YAĞI ESTERİNİN ALTERNATİF YAKIT OLARAK KULLANILABİLİRLİĞİ Arzu KEVEN Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Otomotiv Anabilim Dalı 2005, Sayfa: 51 Günümüzde içten yanmalı motorlarda genellikle petrol ürünleri kullanılmaktadır. Petrol ürünlerinin giderek tükenmesi yemlenebilir enerji kaynaklarının araştırılmasına neden olmaktadır. Dizel motorlarında yenilenebilir enerji kaynağı olarak bitkisel yağlar kullanılmıştır. Bu çalışmada ham fındık yağından fındık yağı etil esteri elde edilmiştir ve belirli oranlarda motorin ile karıştırılmıştır. Elde edilen bu karışım yakıtları tek silindirli, dört zamanlı, direkt püskürtmeli bir dizel motorunda kullanılarak bu yakıtların motor performansı ve egzoz emisyonları üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Sonuç olarak fındık yağı etil esteri ile motorin karışımlarının yakıt enjeksiyon sisteminde yakıt cinsine göre gerekli düzenlemeler yapıldıktan sonra dizel motorlarında kullanılabileceği ifade edilmiştir. Anahtar Kelimeler : Alternatif yakıtlar, Dizel motorlar. VII ABSTRACT M.Sc. Thesis USABILITY OF HAZELNUT OIL ESTER AS ALTERNATIVE IN DIESEL ENGINE Arzu KEVEN University of Fırat The Institute of Natural Sciences Main Science Branch of Otomotive 2005, Page: 51 Nowadays, petroleum products is used in internal combustion engines. The fact mat petroleum products become less and less causes investigation of renewable energy sources. Vegetable oils have been used as alternative fuel in diesel engines. In this work, it has been obtained hazelnut oil ethyl ester from raw hazelnut and mixed with diesel oil as definite proportions. This mixture fuels obtaining have been used in single cylinder, four - stroke cycle direct injected diesel engine and investigated influences of this mixture fuels on engine performance and exhaust gas emissions. Consequently, it has been stated that mixtures of hazelnut oil ethyl ester with diesel oil will be used in diesel engine after fuel injection system is regulated depending on fuel type. Keywords: Alternative fuels, Hazelnut oil, Diesel engines. vm 59

ÖZET Yüksek Lisans Tezi HAM FINDIK YAĞININ DİZEL MOTORLARDA KULLANILABİLİRLİĞİ Bülent AKBAŞ Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Eğitimi Anabilim Dalı 2005, Sayfa :77 Günümüzde yaygın olarak kullanılan petrol kökenli yakıt rezervlerinin büyük ölçüde tükenmiş olması alternatif yakıt arayışını önemli kılmaktadır. Yapılan birçok çalışmada, yenilenebilir ve enerjilerinin dizel yakıtına yakın olmaları sebebiyle bitkisel yağların dizel motorlarda kullanım olanakları artırılmıştır. Bu çalışmada ham findik yağı ve motorin karışımlarının dizel motorlarda kullanılabilirliği araştırılmıştır. Bu amaçla karışım yakıtları tek silindirli, dört zamanlı, direkt püskürtmeli bir dizel motorunda kullanılarak motor performansı ve egzoz emisyonları incelenmiştir. Neticede; ham findik yağı ve motorin karışımlarının motor yapısında değişiklik yapılmaksızın kullanılabileceği belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler : Alternatif yakıtlar, Fındık yağı, Dizel motorlar ABSTRACT M.Sc. Thesis USABLITY OF RAW HAZELNUT OIL IN DIESEL ENGINES Bülent AKBAŞ Fırat University The Institute of Natural Sciences EngineTraining Main Scientific Branch 2005, Page :77 That fuel reserves of petrol orijin, which are commonly used today, have run out in great deal, renders looking for the alternative fuels essential. Their energies are close to diesel fuels, and as they are renewable, the opportunities of using the vegetable oil as fuel in diesel engines have been searched. In this study, mixture of raw hazelnut oil with motorin to diesel engines usablity has been searched. For this purpose, mixture fuels has been used as fuel in direct injected diesel motor of four stroke and single cylinder, the effects on engine performance and exhaust emissions investigated, hi the end; concluded mixture of raw hazelnut oil with motorin can be used without making any changes in the structure of engine. Keywords: Alternative fuels, Hazelnut oil, Diesel engines. 86

Bu çalışmada içten yanmalı motorlarda kullanılan geleneksel krank mili ana yatakmalzemesine alternatif olabilecek bir krank mili ana yatak malzemesi geliştirilmiş, bu yatağın aşınmadavranışı deneysel olarak incelenmiştir. Krank mili ana yatakları çok farklı etki ve zorlamaların tesirialtında çalışmaktadır. Bu zorlu şartlara uyum sağlayabilecek, Pb-Sn-Cu-ZrO içerikli yatak malzemesiçelik yatak şeli çalışma yüzeyine toz püskürtme yöntemi kullanılarak kaplanmıştır.Yatağın aşınma davranışları, hazırlanan deney düzeneğinde motorun gerçek çalışma şartlarısimülasyonu yapılarak incelenmiştir. Yeni üretilen yatak numunesi ve Opel marka motorun orijinalyatakları aynı anda motora bağlanarak deney seti çalıştırılmıştır. Böylelikle eşit çalışma şartlarındanasıl bir davranış sergiledikleri karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Bu süreçte, krank mili devir sayısı,yatak yükü, yağ sıcaklığı ve yağ basıncı sabit tutulmuştur.Her iki malzeme için de, karşıt malzeme olarak motorun orijinal krank mili kullanılmıştır.Krank milinin kollarına, yataklara eşit uzaklıklarda ağırlıklar bağlanarak milin balansı bozulmuşturböylece oluşan merkezkaç kuvveti ile yataklar zorlanmıştır. Yatakların yağlama işlemi ise motora aityağlama sistemi tarafından gerçekleştirilmiş. Yağ sıcaklığı termostatlı ısıtıcı kullanılaraksabitlenmiştir.Deney seti 500 saat çalıştırılarak yeni formülasyonlu yatak ve orijinal yatak sökülerek tartıyöntemi ile ağırlık kayıpları tespit edilmiştir. Her iki yataktan alınan numunelerin çalışmışyüzeylerinin SEM (Scaning Electron Microscopy) fotoğrafları çekilip aşınma yorumlanmıştır. AyrıcaEDS (Energy Dispersive Spectrograpy) analiz, Atomik yapı analizi ve mikro sertlik ölçümleriyapılmıştır. Elde edilen bulgulara dayanılarak, üretimi yapılan yatak numunesinin, orijinal yataknumunesine göre aşınmaya karşı daha dirençli olduğu sonucuna varılmıştır.Anahtar Kelimeler: Krank Yatakları, Pb, Toz Püskürtme, Aşınma In this study, a new crank shaft mean bearing material was developed and the wearbehaviour of this material experimentally investigated which can be used instead of theconventional one. The crank shaft mean bearing have run under the different effects of loadsand strengths. From this point of view, the Pb-Sn-Cu-ZrO bearing material coated thesteel bearing surface by prowler spray process.The wear behaviour of bearing was conducted with using the real running simulationconditions of engine. The new developed and the original bearing of Opel engines were fixedto engine and run simultaneously. Thus, the run performance have compared at the sameconditions. During the run process, the spindle speed of crank shaft, the bearing load, the oiltemperature and oil pressures were kept constantly.The original crank shaft?s surface was chosen the counter face for the both materials.The shaft was unbalanced binding the weights equal distance from the crank shaft the bearingwere forced by optained centrifugal forces. The bearing lubrication was provided by theengine?s own lubrication system, whereas the oil temperature was fixed using a thermostatheater.The weight losses of the new developed and conventional bearings were determinatedafter 500 hours of run duration of the experimental setup. The SEM micrographs of the bothmaterial?s worn surfaces were studied and the war behaviour was discussed. In addition, theEDS, atomic structure and microhardness tests were conducted. According to the analysisresults, it is observed that the new developed bearing material have an obvious advantage tothe conventional one in the mean of wear resistance.Keywords: Crank Shaft Bearings, Pb, Powder sprey, Wear 60

ÖZET Doktora Tezi BİR DİZEL MOTORU SİLİNDİR YÜZEYİNİN SERAMİK MALZEME İLE KAPLANARAK AŞINMA DAVRANIŞININ DENEYSEL İNCELENMESİ Hanbey HAZAR Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Eğitimi Anabilim Dalı 2004, Sayfa: 110 Bu çalışmada, bir dizel motorunun silindir yüzeyi CrN ile kaplanarak aşınma davranışı deneysel olarak incelenmiştir. Deneysel çalışma için seçilen tek silindirli direkt püskürtmeli bir dizel motorunun silindir yüzeyi, katodik Ark PVD (Fiziksel Buhar Biriktirme Yöntemi) kullanılarak 1,8 ±0,2 um kalınlığında CrN seramik malzeme ile kaplanmıştır. Deneysel çalışmada kullanılan motor önce kaplanmış olarak belirli yük ve devir sayılarında 200 saat test edilerek, performans değerleri alınmıştır. Daha sonra normal motor aynı yük ve devir sayılarında bu motor da 200 saat test edilmiş ve her iki motora ait performans değerleri karşılaştırmıştır. Silindirin aşınma etkilerini incelemek için kaplanmış ve kaplanmamış parçaların karşılıklı aynı bölgelerinden numuneler alınmıştır. Kaplanmış ve normal yüzeylerdeki mevcut fazlan ve bunların kimyasal bileşenlerini analiz etmek için SEM (Scanning Electron Microscopy), EDS (Energy Dispersive Spectrograph), X- Ray, yüzey pürüzlülüğü ve mikro sertlik analizleri yapılmıştır. Ayrıca özgül yakıt tüketimi, efektif güç, motor momenti, yağ sıcaklığı, egzoz gazı sıcaklığı, egzoz emisyonlarındaki değişmeler kaplanmış ve normal motor için ölçülmüştür. Yapılan analizler sonucunda, CrN kaplamalı silindirlerde, aşınmanın az ve aşınma çizgilerinin derinliğinin dökme demir silindire göre daha düşük olduğu görülmüştür. CrN kaplamalı silindirin yüzeyinde az da olsa mikro çatlakların olduğu tespit edilmiş, buna kaplama işlemi sırasında gelişen yüksek iç gerilmelerin sebep olduğu sonucuna varılmıştır. CrN kaplanmış yüzeyin aşınma direncinin yüksek, sürtünme katsayısının düşük olması, aşınmayı önemli ölçüde azaltmıştır. Yapılan kaplama işleminde, kaplama kalınlığının düşük olması (1,8 ±0,2 um) ısı yalıtımı açısından kayda değer bir fayda getirmediği, bunun Xsonucu olarak motor performansında önemli bir değişimin olmadığı gözlenmiştir. Seramik kaplanmış motorda egzoz gazı sıcaklığının bir miktar yükseldiği ölçülmüştür. Sıcaklık artışının yanmayı olumlu etkilediği, özellikle CO emisyonunu azalttığı sonucuna varılmıştır. Anahtar Kelimeler : Seramik kaplama, CrN, silindir, aşınma XI ABSTRACT PhD Thesis THE EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF WEAR BEHAVIOUR OF A DIESEL ENGINE WITH CYLINDER HAVING CERAMIC COATED SURFACE Hanbey HAZAR Fırat University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Machine Education 2004, Page : 110 In this study, wear behaviours of cylinder surface coated with CrN of a diesel engine were investigated. The engine selected for evaluation was a four-stroke, direct-injection, one cylinder diesel engine which the surface of the engine's cylinder was coated with 1.8 ± 0,2 um thickness of ceramic materials (CrN) using the katodik Ark PVD (Physical Vapour Deposition) technique. First, tiie ceramic coated test engine was tested 200 hours at different speed and load conditions. Then, this teste engine was tested again under the same operation conditions as the standart engine without a coating. The test data for both engine's performance were compared as diagrams. Samples the coated and uncoated cylinder surfaces were cut of same part for examine of wear effects. Phases present in the coated and uncoated surfaces and their chemical compositions were analyzed by SEM (Scanning Electron Microscopy), EDS (Energy Dispersive Spectrograph), X-Ray diffraction, surface roughness and micro-hardness. In addition, the specific fuel consumption, effective power, the engine moment, exhaust and oil temperature and exhaust emissions to coated and uncoated engines have been measured. Comparing the CrN coated cylinder with the uncoated cylinder, the poor wear and the worn depth observed on samples. The surfaces of wear specimens were observed by an SEM. XIIMicrostructual analysis of the CrN coated surfaces showed that micro-craks were formed on the coated surfaces, which considered as a result of the a reaction during coating process. The micro-hardness and corrosion resistance of CrN coated cylinder is higher compared with gray cast iron cylinder, moreover the friction coffecient and surface roughness of CrN coated cylinder is smaller than gray cast iron cylinder. That affects wear resistance. The coating (1.8 ±0,2 um) thickness of ceramic materials (CrN) of the surface of the engine's cylinder is less significant to engine performance. In the case of coated engine, exhaust gas temperatures incresaed addition of insulation. The experimental results show that, the ceramic coated engine affects CO emission parameter. Keywords : Ceramic coating, CrN, cylinder, wear. XIII 123

ÖZET Yüksek Lisans Tezi MOTORİN VE SUSAM YAĞI KARIŞIMLARININ DİZEL MOTORLARDA KULLANDLABİLİRLİĞİ Şchnıus ALTÜN Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Eğitimi Anabilim Dalı 2004, Sayfa: 69 Günümüzde yaygın olarak kullanılan petrol kökenli yakıt rezervlerinin büyük ölçüde tükenmiş olması alternatif yakıt arayışını önemli kılmaktadır. Ayrıca, petrol ürünlerinin yanması sonucu dışarı atılan egzoz emisyonlarının azaltılması ve hava kirliliği kontrolü ile ilgili geliştirilen standartlar nedeniyle de alternatif yakıtların geliştirilmesi ile ilgili çalışmalar büyük bir hız kazanmıştır. Bu çalışmalar içerisinde; yenilenebilir olmaları, enerjilerinin dizel yakıtına yalan olması ve emisyon oranlarının nispeten düşük olması gibi özelliklerinden dolayı bitkisel yağların dizel motorlarda yakıt olarak kullanım olanakları araştırılmıştır. Bu çalışmada, dizel motor yakıtına alternatif olarak susam yağı araştırılmıştır. Bu amaçla; motorin ve susam yağının motorin ile % 25, % 50 ve % 75 oranlarındaki karışımları, Lombardini marka 6 LD 400 model tek silindirli, dört zamanlı ve direkt püskürtmeli bir dizel motorunda yakıt olarak kullanılarak, motor performansı, egzoz emisyonları ve motor elemanları üzerindeki etkileri motorin ile karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Araştırma sonuçlan, susam yağı ve motorin karışımlarının deneylerde kullanılan oranlan için motor yapısında değişiklik yapmadan yakıt olarak kullanılabileceğini göstermiştir. Anahtar Kelimeler : Dizel motor, Susam yağı, Motorin, Alternatif yakıtlar. VIII ABSTRACT M.Sc.Thesis USABLITY OF MIXTURES OF MOTORİNE AND SESAME OIL IN DIESEL ENGINE Sehmus ALTUN University of Fırat The Institute Of Natural Sciences EngineTraining Main Scientific Branch 2004, Page :69 That fuel reserves of petrol origin, which are commonly used today, have run out in great deal, renders looking for the alternative fuels essential. Moreover, that exhaust emissions which are discarded as a result of combustion of petrol products are to be lessened, and because of the standarts developed for the air pollution control, the efforts related with the improvement of alternative fuels have gained a great speed. Among these studings, as they are renewable, and their energies are close to diesel fuels, and their emission rates are relatively low, and because of such specifications, the opportunities of using the vegetable oil as fuel in diesel engines have been searched. In this study, alternative to diesel engine fuel sesame oil has been searched. For this purpose, motorine and the mixture of sesame oil with motorine at the rates of % 25, % 50 and % 75 has been used as fuel in a direct injected diesel motor of four stroke and single cylinder which is Lombardini brand of 6 LD 400 model, and the effects on engine performance, exhaust emissions and engine elements have been examined in comparison with motorine. The result of the investigation; for the rates of motorine and sesame oil that are used in the experiments have shown that these mixtures can be used as fuel without making any changes in the structure of engine. Keywords : Diesel engine, Sesame oil, Motorin, Alternative fuels. DC 72

IV ÖZET Yüksek Lisans Tezi LPG DÖNÜŞÜMÜ YAPILMIŞ BİR MOTORUN PERFORMANS VE YAĞLAMA YAĞI KİRLENMESİNİN DENEYSEL OLARAK ARAŞTIRILMASI Hanifi BANKUR Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makina Eğitimi Anabilim Dalı 2002, Sayfa:65 Bu çalışmada LPG'nin benzin motorlarında kullanılması, bu uygulama sırasında motor performansındaki değişmeler ile LPG kullanımının motor yağma etkisi deneysel olarak araştırılmıştır. Motor benzin ve LPG ile muhtelif devirlerde çalıştırılarak devir ve güç arasındaki ilişki karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Ayrıca farklı özellikteki motor yağlan değişik marka ve modeldeki taşıtlarda kullanılmıştır. Yakacak olarak benzin ve LPG kullanılan bu taşıtlarda aynı kullanma süresi aralıklarında yağ numunesi alınmış ve yağ kirlenmesi zamana bağlı olarak ayrı ayrı incelenmiştir kirlilik üzerindeki etkili olan parametreler araştırılmıştır. Sonuç olarak LPG kullanımında, benzine oranla motorda kayda değer bir güç azalması görülmemiştir. Ancak uygulamada gaz fazındaki yakıtın dolgu içindeki kapladığı hacim nedeni ile LPG kullanımı sonucu motor gücünde %5 mertebesinde bir azalma olduğu gözlenmiştir. Motor yağının viskozite, yoğunluk ve alevlenme noktalarındaki değişmeler, LPG ile çalışmada benzinli çalışmaya göre daha az olduğu görülmüştür. Yağ kirlenmesi ve bozulması üzerinde motordaki yanmanın önemli ölçüde etkili olduğu, LPG kullanılan motorlarda benzinli motorlara göre daha iyi bir yanma olduğu, buna bağlı olarak yağ kirlenme ve bozulma süresinin uzadığı sonucuna varılmıştır. Anahtar Kelimeler: Motor, LPG, benzin, performans, yağ, kirlilik ABSTRACT Master Thesis EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF OIL DIRTINESS AND ENGINE PERFORMANCE OF A LPG TRANSFORMED ENGINE Hanifi BANKUR Fırat University institute of Natural Sciences Department of Mechanical Education 2002, Page:65 In this study, the use of LPG in spark ignition engine, the variation of its performance by this process and the effect of LPG on the oil have been investigated. The engine was set to ran in different speeds with both petrol and LPG and the relation between power and speed has been comparatively studied. Additionally, the different oils were used in different types and ages of vehicles. The oil samples have been taken from the vehicles using petrol and LPG in the same usage period and their dirtiness have been investigated. In conclusion, using LPG didn't cause significant power lose as compared to petrol. However, in practice, using LPG the vehicle losses its power in %5 due to the volume covered by LPG in the air-fuel ratio. The changes in the viscosity, density and flame points of engine oil ware less for LPG as compared to petrol. It was found that the flame of the LPG or petrol in the engine has significant effect on the oil dirtiness. However, using LPG leads to better burning and therefore the oil dirtiness and corrosion take longer time. Key words: Engine, LPG, petrol, performance, oil, dirtiness. 66