İçten yanmalı motorlarda farklı egzoz arıtma sistemlerinin yakıt emisyonları üzerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of different exhaust treatment systems on fuel emissions in internal combustion engines
Yazar: HALİL İBRAHİM KARALI
Danışman: PROF. DR. HAKAN ÇALIŞKAN
Uşak Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Otomotiv Mühendisliği = Automotive Engineering
Dizin: Egzoz emisyonları = Exhaust emissions ; Isı enerjisi = Heat energy ; Partikül filtresi = Particle filter ; İçten yanmalı motorlar = Internal combustion engines

Özet:
İçten yanmalı motorlardan kaynaklanan egzoz emisyonlarının, insan sağlığı ve çevre kirliliği üzerine olumsuz etkileri bulunmaktadır. Bu olumsuz etkilerin azaltılması için getirilen katı kısıtlamalar otomotiv maliyetleri üzerinde büyük etki oluşturmaktadır. Egzoz emisyonlarını iyileştirme sistemlerinin %100 yeterli olmaması ve taşıt maliyetleri üzerine yaptığı olumsuz etkiler, egzoz iyileştirme sistemleri üzerine yapılan çalışmalara yoğunlaşmaya sebep olmaktadır. Bu çalışmada atık bor katkılı ve atık hammaddelerden oluşan, açık hücreli jeopolimer filtreler üretilmiştir. Üretilen filtreler, içten yanmalı dizel motorunun egzoz hattına egzoz iyileştirme sistemi olarak yerleştirilmiştir.  Bor katkılı egzoz iyileştirme sistemlerinin içten yanmalı dizel motorun farklı yük ve devir sayısı altında egzoz emisyonlarını iyileştirme seviyelerinin ölçülebilmesi için, içten yanmalı dizel motor 50 Nm, 75 Nm, 100 Nm torklarında ve 1500 rpm, 1700 rpm, 1900 rpm motor devirlerinde çalıştırılmıştır. Egzoz emisyon sonuçları, egzoz iyileştirme sistemine filtre takılı olmadan çalışma durumu ve motorun orijinal egzoz iyileştirme sistemi takılı olduğu durum olmak üzere iki farklı çalışma durumlarına göre karşılaştırmaları yapılmıştır. Enerji, ekserji, sürdürülebilirlik, termoekonomik ve eksergoekonomik analizlerle çevresel ve çevresel-ekonomik analizler gibi genişletilmiş termodinamik analizler uygulanmıştır. Gözenekli yapıya sahip, katalizör malzemeler içeren, basınca ve sıcaklığa dayanıklı, kolay uygulanabilir, düşük maliyetli ve atık hammaddelerden yapılabilir olan bor katkılı jeopolimer malzemelerin otomotiv endüstrisindeki egzoz arıtma sistemlerine alternatif olabileceği tespit edilmiştir.

Abstract:
Exhaust emissions from internal combustion engines have negative impacts on human health and environmental pollution. Strict restrictions imposed to reduce these negative effects have a major impact on automotive costs. The fact that exhaust emission improvement systems are not 100% adequate and their negative effects on vehicle costs cause studies on exhaust improvement systems to focus on exhaust improvement systems. In this study, open-cell geopolymer filters consisting of waste boron additives and waste raw materials were produced. The filters were installed as an after treatment system in the exhaust line of the internal combustion diesel engine. The internal combustion diesel engine was operated at 50 Nm, 75 Nm, 100 Nm torques and engine speeds of 1500 rpm, 1700 rpm, 1900 rpm in order to measure the improvement levels of the boron doped exhaust treatment systems under different loads and speeds of the internal combustion diesel engine. The exhaust emission results were compared according to two different operating conditions, namely the case without the filter installed in the exhaust aftertreatment system and the case with the original exhaust aftertreatment system installed in the engine. Enhanced thermodynamic analyses such as energy, exergy, sustainability, thermoeconomic and exergoeconomic analyses and environmental and environmental economic analyses were applied. It has been determined that boron-doped geopolymer materials, which have a porous structure, contain catalyst materials, are resistant to pressure and temperature, can be applied easily, have low cost, and can be made from waste raw materials, can be an alternative for the exhaust treatment systems in the automotive industry.