An experimental study on the effects of the thermal barrier plating over engine fuel consumption exhaust temperature and emissions

Abstract

The aim of this study, the combustion chamber elements of a one-cylinder diesel engine which is air-cooled, single-cylinder, direct injection, 4-stroke and starter motor were plated with thermal barrier plating and tested with diesel fuel between the speeds of 1600 1/min to 3200 1/min and determined the effects of the thermal barrier plating on the engine exhaust gas temperature, emissions and fuel consumption. Increase in the temperature of the exhaust gas, decrease in HC and CO emissions that are harmful to the environment and living things and improvement in fuel consumption were observed.

Keywords

• Thermal barrier coatings, Diesel engine, Specific fuel consumption, Exhaust emissions, Exhaust temperature.

Termal bariyer kaplamanin motor yakit sarfiyati egzoz sicakliği ve emisyonlara etikilerinin deneysel olarak incelenmesi

Öz

Bu çalışmada, hava soğutmalı, tek silindirli, doğrudan püskürtmeli, 4 zamanlı ve marşlı Solax marka 178FE tipi dizel motorunun yanma odası elemanlarının termal bariyer malzemelerle kaplanması ve 1600 1/min ile 3200 1/min hızları arasında 400 1/min hız aralıklarında ve tam yük şartları altında % 100 dizel yakıtı ile denenmesi ve termal bariyer kaplamaların motorun egzoz gaz sıcaklığına, egzoz emisyonlarına ve yakıt sarfiyatına etkilerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Motor hızının artmasına ve kaplama malzemelerine bağlı olarak egzoz gaz sıcaklığının arttığı, çevreye ve canlılara zararlı olan HC ve CO emisyonlarının azaldığı ve yakıt sarfiyatında iyileşme olduğu tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Termal bariyer kaplama, Dizel motor, Özgül yakıt, Egzoz emisyonları, Egzoz sıcaklığı.

References

1. Büyükkaya, E., “Bir Dizel Motorunda Seramik Kaplama Uygulamaları ve Performans Analizi” Yüksek Lisans Tezi, İstanbul, 1994.
2. Taşdıvar, D., Erkmen, Z. E., “İçten Yanmalı Motorların Termal Bariyer Kaplanması” Ağustos/No. 16, 2006.
3. Bilim-Teknoloji Temmuz
4. Topal, A., “Alüminyum Alaşım Piston Malzemelerin Seramik Kaplanması İle Performans Artırılması”, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul, 2002.
5. Borat, O., Balcı, M. ve Sürmen, A., İçten Yanmalı Motorlar, Teknik Eğitim Vakfı Yayınları, Cilt 1, Ankara, 1995.
6. Malaev, V. L., “Internal Combustion Engines, Mc Graw-Hill International Book Company”, 1983.
7. Topgül, T., Çınar, C., “İçten Yanmalı Motorlarda Soğutma Suyu Sıcaklığının Motor Performansına Etkileri Üzerine Deneysel Bir Araştırma” Selçuk-Teknik Online Dergisi, ISSN: 1302-6178, Cilt: 2, Sayı: 1, 2001.
8. Gürbüz, H, Gökkaya, H., “An Evaluatıon of the Effects of Coatıng With Thermal Barrıer On Engıne Performance in Diesel Engine” Technology, 13 (1), 49-57, 2010.

9. Çırak, B. ve Gürbüz, H., “Yapay Sinir Ağları Kullanarak Termal Dizel Emisyonlara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitü Dergisi (1), 24-35, 2012. Bariyer İncelenmesi” Etkilerinin Nevşehir
10. Stokes, J., “The theory and application of the HVOF thermal spray process.”, Dublin City University Press, Ireland, 27-28 2003.
11. Davis, J.R., “Introduction to thermal spray processing”, Handbook of thermal spray technology editor, Asm International and the Thermal Spray Society, America, 3-13, 2004.
12. Ciniviz, M., “Türboşarjlı bir dizel motorunun yanma odası yüzeylerinin Y2O3~ZrO2 ile kaplanmasının performans ve emisyona etkileri”, Doktora Tezi, Selçuk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya, 15-90, 2005.
13. Uzun A., Çevik İ., Akçil M., “Effects of Thermal Barrier Coating on a Turbocharged Diesel Engine Performance”, Surface and Coatings Technology 116–119, 505–507, 1999.
14. Ciniviz, M., Haşimoğlu, C., Salman, M. S., Aydın, F. ve Örs, İ., “Bir dizel motorunda termal bariyer kaplamanın performans ve emisyon parametrelerine etkisinin deneysel incelenmesi”, Teknoloji, 10 (3): 223-233, 2007.
15. Taymaz, L, Çakır, K. and Mimaroğlu, A., "Experimental investigation of heat losses in a ceramic coated diesel engine", Surface and Coatings Technology, (2): 168-170, 2003.
16. Vijaya, K., Kumar, and Sundareswaran, V., “The Effect of Thermal Barrier Coatings On Diesel Engine Performance of PZT Loaded Cyanate Modified Epoxy Coated Combustion Chamber” Jordan Journal Of Mechanical And Industrial Engineering Volume 5, Number 5, Oct. 2011.
17. Yaşar, H., “Termal bariyer kaplamanın türbo doldurmalı bir dizel motorunun performansına etkileri”, Doktora Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 13-76, 1997.
18. Hazar, H., Öner, C., “CRN Kaplamanın Bir Dizel Motoru Üzerindeki Etkileri” Mühendis ve Makine, Cilt: 48 Sayı: 574, 2007.
19. Gürbüz, H., “Termal bariyer kaplamanın dizel motor performans ve emisyonlarına etkisinin deneysel olarak incelenmesi” Yüksek Lisans Tezi, Karabük Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Karabük, 16-42, 2011.
20. Toyoma, K., Yoshimitsu, T., Misfflyama, T. and Nakagaki, T., “Heat ınsulated urbocompound engine", Society of Automotive Engineers”, 831345, 276-287, 1983.
21. Janardhan, N., Ushasri, P., Murali Krishna, M.V.S., Murthy P.V.K., “Performance of Biodiesel in Low Heat Rejection Diesel Engine with Catalytic Converter” International Journal of Engineering and Advanced Technology (IJEAT) ISSN: 2249 – 8958, Volume-2, Issue-2, December, 2012.
22. Chan, S. H., Khor, K.A., “The Effect of Thermal Barrier Coated Piston Crown on Engine Characteristics”, Journal of Materials Engineering and Performance, 9: 103-109, 2000.