ПОКРАЩЕННЯ ЕКОЛОГІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВОХТАКТНОГО ДИЗЕЛЯ ПІД ЧАС ЕКСПЛУАТАЦІЇ

Анотація

Розвиток світового судноплавства відбувається за умов вимог, що постійно посилюються, щодо зменшення концентрацій токсичних складових газоподібних продуктів згоряння вуглеводневих палив. Межі концентрацій цих речовин регламентуються відповідно з додатком VI Конвенції MARPOL 73/78. Серед контрольованих компонентів відпрацьованих газів дизеля найнебезпечнішими для людей та довкілля є оксиди азоту. Проте зменшення вмісту оксидів азоту неминуче пов'язані з обмеженнями максимальної температури циклу, тобто термічного ККД, отже, і з погіршенням паливної економічності двигуна. На даний момент з метою зменшення викидів оксидів азоту великими транспортними дизелями найширше застосовується рециркуляція відпрацьованих газів у повітряний ресивер. Істотним недоліком застосування цієї схеми є необхідність охолодження відпрацьованих газів та їх додаткового очищення, що призводить до збільшення масогабаритних характеристик системи та її здорожчання. Тому для здешевлення логічним виглядає поєднання рециркуляції відпрацьованих газів з іншими способами зменшення викидів оксидів азоту. Для двигунів, що вже експлуатуються, одним з таких способів виглядає зміна кута впорскування палива: відомо, що чим пізніше після верхньої мертвої точки (ВМТ) почнеться згоряння палива, тим нижче внаслідок падіння температури повітряного заряду буде кількість оксидів азоту, що утворилися. Розрахунок викидів оксидів азоту був змодельований для головного двигуна MAN-B&W 7S50MC-С, встановленого на судні "LILA SHANGHAI". Спочатку модель, створена із застосуванням пакета AVL-BOOST, була верифікована, виходячи з результатів індиціювання. Після верифікації було здійснено розрахунок викидів оксидів азоту NOx при варіації кута початку згоряння палива в номінальному режимі. Склад газів у ресивері приймався незмінним. При зсуві кута початку згоряння палива далі від ВМТ спостерігалося погіршення паливної економічності та падіння циліндрової потужності при одночасному зменшенні маси оксидів азоту NOx, що викидаються. Тим не менш, можна сказати, що екологічність двигуна покращується набагато швидше, ніж погіршуються його потужно-економічні характеристики. Наведені розрахунки показують, що для двигунів, які вже перебувають в експлуатації, зміна кута впорскування палива дозволяє зменшити викиди оксидів азоту. Тому даний підхід без особливих труднощів можна поєднувати з іншими методами, здешевлюючи таким чином екологічне вдосконалення двигуна.