Nowadays, reducing the fuel consumption, increasing the performance and efficiency of engine are the significant customer demands for the automotive industry. To meet the customer expectations and overcome this engineering challenge, new generation diesel engines are developed by using direct injection technology (common rail), turbocharger application considering the downsizing trend. Due to the downsizing, turbocharging, injection technology development and obligation of compliying with the emission regulations, engine out exhaust gas temperature reaches over 800 °C for diesel engine. Through the engine operating condition, exhaust manifold is exposed high thermal stresses due to the elevated exhaust gas temperature. Exhaust manifold metal surface temperature increase very quickly and extreme transient temperature gradient can occur. Thermomechanical fatigue cracks are observed as a result of the cyclic manner thermal loading.To come up with a robust and durable engine exhaust manifold design, it is required well developed CAE methodology to predict accurate transient temperature distribution on exhaust manifold. Then the predicted metal temperature is used to carry out the thermo-structure durability analysis evaluating the design of exhaust manifold. In this study, investigated the feasibility of three different CAE approaches called conjugate heat transfer analysis, sequential coupling and co-simulation to assess the temperature field of heavy duty diesel engine exhaust manifold. Apart from the numerical calculation, performed thermal camera measurement called thermal survey on the Ecotorq 12.7 L heavy duty diesel engine at Gölcük dynamometer laboratory to validate the CAE results.

Otomotiv endüstrisinde son zamanlarda, yüksek performans'a sahip, daha az yakıt tüketimi olan verimli motorların üretilmesi en büyük müşteri talepleri arasında yer almaktadır. Bütün bu müşteri beklentilerini karşılamak ve zorlu mühendislik probleminin üstesinden gelebilmek amacıyla yeni nesil dizel motorlarda common rail yakıt enjeksiyon ve turboşarj sistemleri kullanılmaya başlanmıştır, motorlarda hacim küçültme yoluna gidilmiştir. Gelişen yeni nesil motorlarda yukarıda bahsedilen teknolojilerin kullanılmaya başlanmasıyla birlikte ister istemez yanma sonucu açığa çıkan egzoz gaz sıcaklıkları da dizel motorlarda 800 °C'ye kadar ulaşmıştır. Egzoz emisyon değerlerinin (regülasyonlar) sağlanması da gaz sıcaklıklarının artmasında ayrıca bir rol oynamaktadır.Egzoz manifoldu, motor çalışma koşullarınd yükselen egzoz gaz sıcaklıklarından dolayı şiddetli termal gerilmelere maruz kalmaktadır. Manifold metal yüzeyinde gerçekleşen ani sıcaklık artışı ile birlikte büyük sıcaklık gradyanları oluşmaktadır. Tekrarlı ısıl yüklemelerin gerçekleşmesi sonucunda ise termomekanik yorulma kaynaklı çatlaklar gözlemlenmektedir. Dayanımı yüksek ve gürbüz bir manifold tasarımı geliştirilmesi sürecinde yüzeydeki sıcaklık dağılımını doğru tahmin edecek analiz yöntemleri önem kazanmaktadır. Egzoz manifoldu üzerinden elde edilen sıcaklık dağılımları daha sonrasında ısıl dayanım analizlerinde kullanılmaktadır.Bu çalışma kapsamında, dizel ağır ticari araç motorunun egzoz manifoldu üzerindeki sıcaklık dağılımının incelenmesi amacıyla 3 farklı nümerik analiz metodu, bileşik ısı transfer analizi, sıralı-bağlı analizler ve eş simulasyon, incelenmiştir. Ayrıca Gölcük dinamometre laboratuvarlarında, Ecotorq 12.7 litre ağır ticari araç dizel motoru üzerinde termal kamera ile sıcaklık ölçümleri gerçekleştirilmiştir ve nümerik analizler ile validasyon sağlanmıştır.