Dizel bir motorda biyoetanol kullanımının segman aşınması ve yağlama yağı üzerindeki etkilerinin deneysel olarak araştırılması
Experimental investigation of the effects on ring wear and lubricant oil of the use of bioethanol in a diesel engine
Yazar: AYŞEGÜL ARI
Danışman: DOÇ. DR. İLKER TEMİZER
Sivas Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Bilimleri ve Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Biyoetanol = Bioethanol ; Motor yağları = Engine oils ; Triboloji = Tribology

Özet:
Bu çalışmada, iki farklı yakıt türünün motor yağlama yağı ve parçaları üzerindeki etkileri incelenmiştir. Çalışmada, %100 motorin (D100) ve %90 motorin-%10 biyoetanol karışım yakıtları (B10) uzun süreli dayanım testlerinde kullanılmıştır. İki farklı yakıt tek silindirli, direkt püskürtmeli dizel bir motorda; yaklaşık 110 saat süre ile kısmi yük altında çalıştırılmıştır. Çalışmada ilk olarak, kullanılan farklı yakıtların motor yağlama yağı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Uzun süreli dayanım testleri sonucunda, motor yağlama yağının; kül içeriği, yoğunluk, viskozite, asit sayısı tayini, parlama noktası gibi birtakım fiziksel ve kimyasal özellikleri analiz edilmiştir. İkinci aşamada, uzun süreli dayanım testleri sonucunda motorun yağlama yağındaki aşınma belirtisi metal kalıntıları tespit edilmiştir. Her bir test yakıtı için 55 ve 110 saatlik çalışma aralıklarında yağlama yağından numuneler alınarak metal kalıntıları Endüktif Eşleşmiş Plasma-Kütle Spektrometresi (ICP-MS) yöntemi ile tespit edilmiştir. Son olarak ise, her bir yakıt çalışmasında yenilenen piston segmanlarının tribolojik ve morfolojik analizleri yapılmıştır. Piston segmanları (1.segman, 2.segman ve 3.segman) üzerindeki değişimler Enerji Dağılımlı X-ışını Spektroskopisi (EDX) ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) kullanılarak incelenmiştir. Analizler sonucunda, yakıt türleri için aşınma elementlerinin zamana bağlı olarak değişiklik gösterdiği tespit edilmiştir. Aynı zamanda, segmanlar üzerinde yapılan tribolojik analizlerde ise, biyoetanol karışımlı yakıt türüne kıyasla, motorin kullanılan çalışmada daha fazla abrasif aşınma çizgilerine rastlanmıştır.

Abstract:
In this study, the effects of three different fuel types on engine lubricating oil and parts will be examined. In this study, 100% diesel (D100) and 90% diesel-10% bioethanol (B10) will be used in long term endurance tests. The experimental fuels will be used in a single-cylinder, direct injection diesel engine; under partial load, for approximately 110 hours. Firstly, ın this study, the effects of different fuels on engine lubricating oil will be examined. At the end of long-term endurance tests, the some physical and chemical properties of the engine lubricating oil; such as ash content, density, viscosity, acid number determination, the flashpoint will be analyzed. Secondly, at the end of the long-term endurance tests, wear trace metals in the lubricating oil of the engine will be detected. Wear trace metals in the samples taken from the lubricating oil at the operated of 55 and 110 hours for each test fuel will be determined by Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry (ICP-MS). Finally, tribological and morphological analyzes of renewed piston rings of the engine in each fuelled operation will be performed. Changes in piston rings (ring 1, ring 2, ring 3) will be examined using Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDX) and Scanning Electron Microscopy (SEM). As a result of the analysis, it has been determined that the wear elements for fuel types vary depending on time. At the same time, in the tribological analyzes made on the rings, more abrasive wear lines were found in the study using diesel fuel compared to the bioethanol blended fuel type.