Dizel motorlarda kirletici emisyonların düşürülmesi için egzoz sisteminin tasarımı ve analizi
Design and analysis of exhaust system for decreasing pollution emissions in diesel engines
Yazar: NEVFEL YUNUS COŞKUN
Danışman: PROF. DR. YASİN VAROL
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Enerji = Energy ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Trafik = Traffic

Özet:
Dizel araç motorlarının yüksek verimi, düşük kullanım maliyetleri, yüksek dayanımı ve yakıt tüketiminde iyi olması dizel motorlu araçlara talebi arttırmıştır. Ancak dizel motorlu taşıtların artan kullanımına bağlı hava kirliliği de artmaktadır. Bu yüzden hava kirliliğine neden olan emisyonların düşürülmesi için çalışmaların geliştirilmesi zorunlu hale gelmiştir.
Dizel oksidasyon katalisti (DOC) ve dizel partikül filtresi (DPF) birlikte kullanıldığında yüksek verim elde edilir. Fakat DPF rejenerasyonu için kullanılan yöntemler maliyeti artırmaktadır. Dolayısıyla günümüz taşıtlarında kullanılan DOC ve DPF gibi emisyon azaltıcı sistemler yüksek bir başarı ile çalışmalarıyla birlikte bu sistemlerin detaylı bir şekilde incelenmesi ve daha da geliştirilmeleri açısından önemlidir. Bu çalışmada DOC ve DPF incelenerek daha da geliştirilmesi için bir egzoz sistemi tasarlanmıştır. Tasarlanan bu egzoz sisteminin parçalarından dizel partikül filtresinin yapısı bu çalışma kapsamında özellikle araştırılmıştır. Öncelikle, kare hücreli kanallı DPF'in Alüminyum titanat, Silikon karbür ve Kordierit malzemeleriyle kaplanması ve Alüminyum titanat ile kaplanmış DPF'nin hexahex, petek ve kare kanal tipleri için ısı transferi, akışkanlar dinamiği ve emisyon değerleri detaylı olarak incelenmiştir. DPF malzeme ve şekil parametrelerinin sayısal analizleri AVL FIRE programında gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar; farklı DPF malzemesi ve farklı geometrik kanalların sıcaklık, basınç gibi değerlerini önemli ölçüde değiştirdiği görülmüştür. Bu değerlerin değişimi de partikül madde, kül birikimi, karbonmonoksit, karbondioksit ve azotoksit oranlarını değiştirmiştir. Silikon karbür malzemesiyle kaplı DPF'nin emisyon değerleri diğer malzemelere göre oldukça iyi olduğu görülmüştür. Ayrıca farklı şekillerdeki DPF'nin emisyon ve akış değerlerine bakıldığında, hexahex şekilli DPF'deki birikimin ve emisyon değerlerinin daha az olduğu gözlemlenmiştir. 

Anahtar Kelimeler: Emisyon kontrol, Dizel motorlar, Dizel Partikül Filtresi, Egzoz Sistemi

Abstract:
Design and Analysis of Exhaust System for Decreasing Pollution Emissions in Diesel Engines
Diesel vehicle engines have increased demand for diesel engines, which have high efficiency, low operating costs, high strength and good fuel consumption. However, air pollution due to the increased use of diesel motor vehicles is increasing. Therefore, it has become necessary to develop studies to reduce the emissions that cause air pollution.
High efficiency is obtained when the diesel oxidation catalyst (DOC) and the diesel particulate filter (DPF) are used together. However, the methods used for DPF regeneration are costly and increasing. Therefore, emission reduction systems such as DOC and DPF used in today's vehicles are very important in terms of detailed study and further development of these systems with high success. In this study, an exhaust system was designed for further development by examining DOC and DPF. The structure of the diesel particulate filter of this designed exhaust system has been specifically investigated in the scope of this study. Firstly, heat transfer, fluid dynamics and emission values of hexafluoroethylene, hexafluoroethylene and square channel types of DPF coated with aluminum titanate, silicon carbide and cordierite materials coated with square cell channel and coated with aluminum titanate have been examined in detail. Numerical analyzes of DPF material and shape parameters were carried out in the AVL FIRE program.
Obtained results; It has been observed that the temperature, pressure, etc. of different DPF materials and different geometric channels have changed significantly. Changes in these values have also changed the rates of particulate matter, ash accumulation, carbon monoxide, carbon dioxide and nitrogen oxides. The emission values of DPF covered with silicon carbide material were found to be quite good compared to other materials. Furthermore, when the emission and flow values of the DPF of different shapes are examined, it is observed that the accumulation and emission values in the hexahex-shaped DPF are less.

Keywords: Emission control, Diesel engines, Diesel Particulate Filter, Exhaust System