Możliwości ograniczenia negatywnego wpływu recyrkulacji spalin na sprawność ogólną okrętowego silnika spalinowego napędu głównego

Transkrypt

1 ARCHIWUM MOTORYZACJI 3, pp (2006) J. Merkisz, L. Piaseczy Możliwości ograiczeia egatywego wpływu recyrkulacji spali a sprawość ogólą okrętowego silika spaliowego apędu główego JERZY MERKISZ 1, LESZEK PIASECZNY 2 1 Politechika Pozańska, Istytut Siików Spaliowych i Trasportu 2 Akademia Maryarki Wojeej w Gdyi W artykule przedstawioo wyiki badań wpływu jedoczesego zastosowaia zasilaia silika emulsją paliwowo-wodą i recyrkulacji spali a zużycie paliwa oraz emisję związków toksyczych okrętowego silika spaliowego. Wykazao, że stosowaie emulsji paliwowo-wodej wpływa a zmiejszeie emisji tleków azotu, a jedocześie skuteczie ograicza egatywy wpływ recyrkulacji spali a sprawość ogólą silika. Stosowaie emulsji paliwowo-wodej może więc ograiczyć koieczość zmia kostrukcyjych układu apełiaia silika, związaych z zastosowaiem recyrkulacji spali. 1. Wprowadzeie Recyrkulacja spali EGR (Exhaust Gas Recirculatio) ależy do ajskutecziejszych metod wewętrzego (pierwotego) ograiczaia emisji tleków azotu przez siliki spaliowe. Kierowaie części spali do układu apełiaia silika powoduje zwiększeie zawartości dwutleku węgla i pary wodej w świeżym ładuku. Większa pojemość ciepla dwutleku węgla i pary wodej wpływa a obiżeie średiej temperatury procesu spalaia w cylidrach silika. Jedocześie EGR obiża zawartość tleu w powietrzu biorącym udział w procesie spalaia, co ozacza, że astępuje zmiaa wzajemych proporcji między tleem i azotem w świeżym ładuku i stąd wyikają waruki miej sprzyjające tworzeiu tleków azotu. Recyrkulacja spali jest powszechie stosowaa we współczesych kostrukcjach silików ZS małej mocy. Zastosowaie EGR daje bardzo dobre rezultaty w silikach turbodoładowaym o zmieej geometrii łopatek kierowicy sprężarki, pozwalając obiżyć emisję NO x w teście ESC (Europea Statioary Cycle) o około 50%, bez wzrostu emisji PM. Pełe wykorzystaie korzyści związaych z recyrkulacją spali, a jedocześie miimalizację jej egatywych skutków osiąga się przez elektroiczą kotrolę i sterowaie systemem EGR (rys. 1). Ilość spali podawaych wraz z powietrzem do cylidra jest ustalaa a podstawie prędkości obrotowej i obciążeia silika, z wykorzystaiem mapy zapisaej w pamięci jedostki sterującej ECU (rys. 2).

2 2 J. Merkisz, L. Piaseczy We współczesych samochodach układ recyrkulacji spali jest objęty adzorem systemu OBD II/EOBD (Europea O Board Diagostic), który kotroluje: zawór EGR i jego sterowaie (otwieraie i zamykaie zaworu), czujik ciśieia atmosferyczego, czujik masowego przepływu powietrza. Sygał czujika masowego przepływu powietrza jest przekazyway do sterowika do chwili włączeia zaworu EGR i jest porówyway z wartościami zadaymi, z uwzględieiem sygałów czujika wysokości. Zasada kotroli opiera się a tym, że masowy wydatek powietrza podczas otwarcia zaworu EGR jest miejszy, iż gdy przepływ spali do układu dolotowego jest zamkięty [1]. Kolektor wylotowy Turbia Temp. cieczy chłodzącej Kotrola atężeia EGR ECU Temp. ładuku dolotowego Dysza Veturiego Zawór EGR Chłodica pow. doładowującego Sprężarka Rys. 1. Schemat elektroiczego sterowaia układu recyrkulacji spali [2]. Fig. 1. Schematics of electroic cotrol of exhaust gas recirculatio [2].

3 Możliwości ograiczeia egatywego wpływu recyrkulacji spali Udział EGR [%] [obr/mi] Obciążeie [%] Rys. 2. Przykładowa charakterystyka recyrkulacji spali samochodowego silika ZS zapisaa w pamięci ECU [2]. Fig. 2. Example of characteristics of exhaust gas recirculatio fitted i passeger cars recorded i the ECU [2]. 2. Recyrkulacja spali w silikach okrętowych Zastosowaie recyrkulacji spali w silikach spaliowych dużej mocy jest a etapie badań [3, 4, 5], pośród których do raczej ieliczych ależą badaia zastosowań EGR w silikach okrętowych [6, 7] i są to ajczęściej badaia dotyczące ogólego wpływu recyrkulacji a zmiay wskaźików pracy i toksyczości silika okrętowego [6] lub iych problemów występujących przy jej zastosowaiu [7]. W dostępych publikacjach brak szerszych iformacji dotyczących wpływu zastosowaia EGR a zmiay wskaźików pracy i toksyczości silików współpracujących z okrętowymi śrubami apędowymi w całym zakresie obciążeń wyikających z charakterystyki śrubowej. Z daych literaturowych [6-9] wyika, że poza skuteczym ograiczaiem emisji tleków azotu, w astępstwie zastosowaia recyrkulacji spali, może wystąpić zwiększeie emisji iych toksyczych składików spali (tleku węgla, węglowodorów, cząstek stałych) oraz zmiejszeie sprawości ogólej silika. Z daych tych wyika także, że ajkorzystiejsze rezultaty uzyskao przy jedoczesych zmiaach kostrukcyjych układu przepłukaia cylidrów, zapewiających itesywe mieszaie paliwa i powietrza z recyrkulowaymi spaliami, w efekcie czego astąpiło obiżeie stężeia tleków azotu w spaliach awet o 95 % i węglowodorów o 20 % przy iezmieioym poziomie cząstek stałych i jedostkowego zużycia paliwa [9]. Wydłużoy okres opóźieia samozapłou w wyiku zmiejszoej temperatury ładuku oraz itesywe jego mieszaie w cylidrze wpłyęły a ograiczeie liczby stref w komorze spalaia z wysokimi wartościami temperatury (mieszaki o składzie zbliżoym do stechiometryczego λ ~ 1,0), a stąd rówomieriejszy i spokojiejszy proces spalaia w całej objętości komory spalaia.

4 4 J. Merkisz, L. Piaseczy Przeprowadzoe wcześiej badaia włase wykazały, że recyrkulacja spali może być bardzo skuteczym sposobem ograiczaia stężeia tleków azotu także w spaliach silika współpracującego z okrętową śrubą apędową [6, 10]. Wykazao bowiem, że 1 % recyrkulowaych spali zmiejsza w przybliżeiu o 1 % zawartość tleków azotu w spaliach okrętowego silika apędu główego. Przy skuteczym ograiczaiu stężeia tleków azotu (średio o 25 % przy EGR = 30 % dla całego zakresu obciążeń wyikających z charakterystyki śrubowej), występuje jedocześie zaczy wzrost stężeia tleku węgla (p. o 100 % przy EGR = 30 % i obciążeiach bliskich omialemu). Przy założeiu, że stężeia tleków azotu i tleku węgla są rówozacze, wykoao wykresy w postaci charakterystyk śrubowych różic stężeń tleków azotu i tleku węgla wyikających z zastosowaia recyrkulacji spali, które przedstawioo a rysuku 3. Wyika z ich, że po uwzględieiu wzrostu stężeia tleku węgla, ogóle ograiczeie toksyczości spali silika zmiejszyło się z poziomu 25 % (wyikającego ze zmiejszeia stężeia tleków azotu) do poziomu 23 % przy miimalym obciążeiu oraz do 13 % przy obciążeiach bliskich omialemu. Największy wpływ stężeia tleku węgla a ogólą toksyczość silika występuje więc przy omialym obciążeiu (12 %), a ajmiejszy przy miimalej wartości obciążeia silika (2 %). Na podstawie przedstawioych wyików ależy ogólie stwierdzić, że zastosowaie EGR w okrętowych silikach główych, bez zmiay kostrukcji ich układów apełiaia, charakteryzuje się stosukowo małą efektywością. Z badań tych wyika bowiem, że przy EGR = 30 %, jedocześie z iewielkim ograiczeiem toksyczości spali (do 13 %) przy obciążeiach zbliżoych do wartości omialych, ulegają zaczemu zwiększeiu (do 10 %) jedostkowe zużycie paliwa (rys. 4) oraz obciążeie cieple elemetów układów cylidrowo-tłokowych (rys. 5) C NOx C CO C NOx + C CO T tq C NOx, C CO [ppm] [mi -1 ] Rys. 3. Charakterystyki śrubowe różic stężeń tleków azotu i tleku węgla w spaliach okrętowego silika główego, wyikających z zastosowaia recyrkulacji spali o EGR = 30 %. Fig. 3. Screw propeller characteristics of differeces of cocetratio of itroge oxides ad carbo oxides i the exhaust gases i the marie egie resultig from the applicatio of the exhaust gas recirculatio.

5 Możliwości ograiczeia egatywego wpływu recyrkulacji spali 5 b [g/kw h] EGR = EGR = 18 % 3 - EGR = 30 % [mi -1 ] Rys. 4. Porówaie charakterystyk śrubowych jedostkowego zużycia paliwa silika Sulzer 6AL20/24 przy różych stopiach recyrkulacji spali. Fig. 4. Compare of screw propeller characteristics of specific fuel cosumptio Sulzer egie type 6AL20/24 with differece rate of exhaust gas recirculatio. T tq b T tq [dan m] t w [ o C] EGR = 0 EGR = 18 % EGR = 30 % [mi -1 ] Rys. 5. Charakterystyki śrubowe temperatury spali silika Sulzer 6AL20/24 przy różych stopiach recyrkulacji spali. Fig. 5. Screw propeller characteristics of Sulzer egie type 6AL20/24 with differet rate of exhaust gas recirculatio. Podstawową przyczyą tak dużych wartości przyrostu jedostkowego zużycia paliwa są pogorszoe waruki spalaia przez doprowadzoą do cylidrów razem z powietrzem część spali. Przy iskich wartościach obciążeia zmiejszeie sprawości

6 6 J. Merkisz, L. Piaseczy silika wyika zarówo z iezupełego spalaia węgla, jak i zmiejszoej, w astępstwie doprowadzeia do cylidrów dwutleku węgla, temperatury ładuku. Ze wzrostem obciążeia (prędkości obrotowej) silika astępuje polepszeie jedorodości mieszaki palej i w efekcie występowaie ajmiejszych strat przy obciążeiu odpowiadającym ~ 480 obr/mi. Dalszy wzrost obciążeia silika przebiega przy zmiejszającym się współczyiku admiaru powietrza oraz rosących wartościach temperatury spalaia. Dlatego w zakresie wyższych obciążeń silika wzrost jedostkowego zużycia paliwa jest wyikiem zmiejszoej kocetracji tleu przyczyiającej się do iezupełego spalaia węgla, a także występujących w procesie spalaia korzystiejszych waruków do dysocjacji dwutleku węgla. Ze względu a efektywość procesu użytkowaia okrętów, ogólie ależy więc uzać za celowe stosowaie recyrkulacji spali wylotowych razem z dotychczas stosowaymi zmiaami kostrukcyjymi, lub z iymi sposobami wewętrzego (pierwotego) ograiczaia tleków azotu. Z przeprowadzoych wcześiej ogólych badań własych wyika [6], że egatywe skutki recyrkulacji spali mogą być zredukowae, a awet wyelimiowae, przez jedoczese doprowadzeie wody do cylidrów, a przykład przez zasilaie silika emulsją paliwowo-wodą. Dostarczoa do cylidra woda z emulsją powoduje zwiększeie zwłoki samozapłou, które wpływa a polepszeie jedorodości mieszaki palej w całej objętości komory spalaia. Zwiększoa zwłoka samozapłou wydłuża czas rozprzestrzeiaia i mieszaia z powietrzem wtryskiwaego paliwa, w efekcie czego maleje liczba stref z iedostatkiem tleu (λ << 1), co wpływa a zmiejszeie itesywości powstawaia cząstek stałych, tleku węgla i ie spaloych węglowodorów. Na te proces pozytywy wpływ ma rówież obecość wody jako katalizatora przyspieszającego spalaie węgla. Moża więc przyjąć, że zasilaie silika emulsją sprawia, iż woda dostarczaa jest w odpowiedich mometach i miejscach przestrzei komory spalaia, a także ie arusza waruków smarowaia i ochroy cylidrów przed korozją. Występuje bowiem całkowite odparowaie wody i jej kodesacja w komorze spalaia ie jest możliwa. Uzasadioe są więc wyiki tych badań [6, 11, 12], które w astępstwie zasilaia silika emulsją wykazały zmiejszeie stężeia w spaliach tleku węgla i węglowodorów dochodzące do 50 %, tleków azotu i cząstek stałych dochodzące do 70 % przy jedocześie zmiejszoym jedostkowym zużyciu paliwa o 6 % i obciążeiu cieplym elemetów układów cylidrowo-tłokowych o 4 %. Polepszeie sprawości ogólej silika uzyskao pomimo zwiększoych strat mechaiczych związaych z tłoczeiem emulsji (obiżeia eergii odiesioej do jedostki objętości mieszaiy wtryskiwaej do cylidrów) oraz strat cieplych związaych z odparowaiem wody. W literaturze [13] spotykae są także dae, które potwierdzają korzyste oddziaływaie zasilaia silika emulsją tylko w odiesieiu do emisji tleków azotu i cząstek stałych. Jedoczesy wzrost stężeia tleku węgla i węglowodorów jest zwykle uzasadiay zwiększoymi stratami cieplymi. Natomiast wzrost jedostkowego zużycia paliwa uzasadia się stratami cieplymi (zmiejszeiem sprawości wewętrzej) oraz stratami mechaiczymi (zmiejszeie sprawości mechaiczej).

7 Możliwości ograiczeia egatywego wpływu recyrkulacji spali 7 Powyższe rozbieżości wyików badań mogą być powodowae różymi właściwościami emulsji, wyikającymi z techologii jej przygotowaia. Istoty wpływ sposobu przygotowaia emulsji wodo-paliwowej a wskaźiki pracy i toksyczości spali silika wykazały wyiki przeprowadzoych badań własych [10]. Badaia te dowiodły także, że poza zaczym ograiczeiem stężeia tleków azotu, zasilaie silika emulsją wodo-paliwową skuteczie ograicza egatywy wpływ recyrkulacji spali a ie wskaźiki toksyczości jego spali oraz sprawość ogólą, a zwłaszcza sprawość idykowaą. 3. Wyiki badań i ich aaliza Pomiary charakterystyk śrubowych podstawowych wskaźików toksyczości oraz wybraych wskaźików pracy przeprowadzoo a staowisku laboratoryjym czterosuwowego doładowaego silika okrętowego Sulzer 6AL20/24, wyposażoego w wielozakresowy regulator prędkości obrotowej typu PGA. Podstawowe dae techicze silika: średica cylidra... d = 200 mm; skok tłoka... s = 240 mm; objętość skokowa cylidra... V s = 7536 cm 3 ; stopień sprężaia... ε c = 12,7; ciśieie sprężaia......p c = 3,0 3,3 MPa; ajwiększe ciśieie spalaia,... p max = 10,29 10,78; omiala prędkość obrotowa... = 750 mi -1 ; omiala moc silika...p = 420 kw; ajmiejsze jedostkowe zużycie paliwa... b = 212 g/(kw h); średie ciśieie użytecze... p me = 1,48 MPa; ciśieie otwarcia wtryskiwaczy... p ow = 24,51 MPa; kąt wyprzedzeia wtrysku paliwa...kwwp = 19 ± 0,5 o OWK; kolejość pracy cylidrów Badaia laboratoryje przeprowadzoo zgodie z zaleceiami ormy ISO 8178, według których o ważości badań toksyczości decyduje wartość tzw. współczyika atmosferyczego laboratorium, określoego wzorem: f a = (100/p a ) 0,7 (T a /298) 1,5. (1) Badaia laboratoryje uzaje się jako waże, jeżeli współczyik te spełia waruek: 0,98 f a 1,02. (2) W przypadku, kiedy wartość współczyika atmosferyczego laboratorium spełia waruek: 0,93 f a 1,07, (3) badaie emisji składików gazowych spali moża uzać za waże bez potrzeby ich korygowaia. W takim przypadku jedak powia być skorygowaa emisja cząstek

8 8 J. Merkisz, L. Piaseczy stałych, poieważ zależy oa w dużym stopiu od waruków atmosferyczych. Metodę korygowaia emisji cząstek stałych podaje orma ISO Badaia wpływu jedoczesego zastosowaia recyrkulacji spali oraz zasilaia silika emulsją wodo-paliwową przeprowadzoo zgodie z programem przedstawioym w tabeli 1, który wyika z charakterystyki śrubowej. Wartości wielkości regulowaych układów zasilaia i rozrządu silika odpowiadały wartościom omialym. Pomiary charakterystyk śrubowych w puktach wyszczególioych w programie badań przeprowadzoo dla astępujących zawartości wody E w emulsji zasilającej silik oraz stopi recyrkulacji spali EGR: - E = 10 %, EGR = 18 %; - E = 10 %, EGR = 30 %; - E = 20 %, EGR = 18 %; - E = 20 %, EGR = 30 %; - E = 0, EGR = 0. W badaiach zastosowao emulsję wodo-paliwową otrzymaą przy zastosowaiu wysokiego ciśieia (o wartości 20 MPa) do rozproszeia wody z emulgatorem chemiczym w oleju apędowym 1DS, której techologię przygotowaia opisao w pracy [10]. Nr pom. Tabela 1. Program badań silika okrętowego Sulzer 6AL20/24 według charakterystyki śrubowej. Table 1. Sulzer marie egie ivestigatio program accordig to screw propeller characteristics. Prędkość obrotowa Momet obrotowy Wskaźik hamulca / N [mi -1 ] T tq /T tq() T tq [dan m] W 1 0, , , , , , , , , , , , , , gdzie: Stopień recyrkulacji spali określao a podstawie zależości: CO2(d) EGR = 100% CO (4) 2(w) CO 2(d) stężeie dwutleku węgla w powietrzu a dolocie do sprężarki silika; CO 2(w) stężeie dwutleku węgla w spaliach wylotowych silika.

9 Możliwości ograiczeia egatywego wpływu recyrkulacji spali 9 Praktyczie ustaleie zadaej wartości stopia recyrkulacji spali w staach ustaloego obciążeia polegało a ciągłym pomiarze wartości stężeia CO 2(w) (w rurociągu wylotowym spali) i regulowaiu przesłoą strumieia recyrkulowaych spali do czasu uzyskaia takiej wartości stężeia CO 2(d) (w rurociągu dolotowym powietrza do sprężarki), która zapewiała założoy stopień recyrkulacji spali. Pomiary przeprowadzoo a staowisku laboratoryjym silika Sulzer 6AL20/24 trzykrotie, w odstępach tygodiowych, przy astępujących parametrach atmosferyczych: 1) p a = 1003 hpa, t a = 14 o C, φ = 50 %, 2) p a = 1000 hpa, t a = 15,5 16,5 o C, φ = 55 %, 3) p a = 996 hpa, t a = o C, φ = 60 %, co odpowiadało astępującym wartościom współczyika atmosferyczego: 1) f a = 0,9531; 2) f a = 0,9526 a początku i f a = 0,9575 a końcu pomiarów, 3) f a = 0,9577 a początku i f a = 0,9627 a końcu pomiarów. Wartości współczyika atmosferyczego mieszczą się w graicach określoych przez ormę i potwierdzają ważość przeprowadzoych pomiarów, bez potrzeby dodatkowej korekty uzyskaych wyików. Szczegółowe wyiki pomiarów oraz obliczeń podstawowych wskaźików pracy i toksyczości silika, a także obliczeń miar statystyczych zamieszczoo w protokółach z badań laboratoryjych, które staowią załączik do pracy [10], atomiast a rysukach 6, 7 i 8 zaprezetowao wybrae wyiki badań dotyczące zmia stężeń w spaliach tleków azotu i tleku węgla oraz jedostkowego zużycia paliwa przy astępujących wartościach stosuku zawartości wody E w emulsji do stopia recyrkulacji spali EGR (e = E/EGR): e = 10/18 = 0,56; e = 10/30 = 0,33; e = 20/18 = 1,11; e = 20/30 = 0,67. Z rysuku 6 wyika, że zmiay stężeia tleków azotu ie są proporcjoale do sumy efektów wyikających z zastosowaia recyrkulacji spali oraz dostarczoej wody do cylidrów silika. Zmiay te zależą atomiast od wzajemego stosuku zawartości wody w emulsji zasilającej silik oraz stopia recyrkulacji spali. W przeprowadzoym doświadczeiu ajwiększe ograiczeie stężeia tleków azotu wystąpiło przy wartościach stosuku e = 0,33 (E = 10 %, EGR = 30 %) oraz e = 0,67 (E = 20 %, EGR = 30 %), atomiast ajmiejsze przy e = 0,56 (E = 10 %, EGR = 18 %). Z wartości składowych współczyika e wyika, że a ograiczeie stężeia NO x większy wpływ ma stopień recyrkulacji spali. Moża przy tym zauważyć, że występuje zróżicowae ograiczeie stężeia tleków azotu w zależości od obciążeia silika. Największe ograiczeie występuje przy obciążeiu miimalym, iezależie od e = E/EGR.

10 10 J. Merkisz, L. Piaseczy 1,05 1,00 0,95 0,90 = 0,52 = 0,64 = 0,73 = 0,80 0,85 C NOx 0,80 0,75 0,70 0,65 0,60 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 E/EGR Rys. 6. Względe zmiay stężeia tleków azotu w zależości od stosuku zawartości wody w emulsji i stopia recyrkulacji spali oraz prędkości obrotowej silika. Fig. 6. Relative chages of itroge oxides cocetratio depedig o the amout of water i the emulsio, rate of exhaust gas recirculatio ad speed of egie. Na podstawie powyższych uwag moża przyjąć, że uzyskay z przeprowadzoych badań ekstremaly charakter krzywych wskazuje a możliwość racjoalizowaia (optymalizowaia) parametrów obydwu zastosowaych metod w ograiczaiu stężeia tleków azotu w spaliach silika apędu główego okrętu. W świetle wyików przedstawioych a rysuku 7 ależy stwierdzić, że wprowadzeie wody i recyrkulowaych spali do cylidra spowodowało wzrost stężeia CO w spaliach. W zakresie średich obciążeń wpływ te ie jest duży i podoby dla obu czyików, tj. dodatku wody i recyrkulowaych spali. W zakresie wysokiego obciążeia ilość wody ie ma w zasadzie zaczeia, atomiast zazacza się bardzo sily iekorzysty wpływ recyrkulowaych spali. Zjawisko to jest zae silików ZS małej mocy, dlatego powyżej średiego obciążeia recyrkulacji zasadiczo się tam ie stosuje (por. rys. 2). Nadmiere obiżeie poprzez recyrkulację spali i tak dość iskiego przy pełym obciążeiu współczyika admiaru powietrza prowadzić może do pogłębieia lokalych iedomiarów tleu w komorze spalaia, a awet do wystąpieia iedomiaru globalego, czego efektem jest zwiększoa obecość w spaliach produktów iezupełego spalaia. Przy wspólym zastosowaiu emulsji paliwowo-wodej i recyrkulacji spali zaotowao ogólie kilkuprocetowe zmiejszeie jedostkowego zużycia paliwa (rys. 8). W świetle wcześiejszych rozważań (por. rys. 4) poprawę sprawości pracy silika ależy przypisać obecości wody we wtryskiwaym paliwie. Jedym z główych efektów obecości wody jest poprawa rozpyleia paliwa przez mikrowybuchy cząsteczek wody w komorze spalaia.

11 Możliwości ograiczeia egatywego wpływu recyrkulacji spali 11 1,8 1,7 1,6 1,5 = 0,52 = 0,64 = 0,73 = 0,80 1,4 C CO 1,3 1,2 1,1 1,0 0,9 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 E/EGR Rys. 7. Względe zmiay stężeia tleku węgla w zależości od stosuku zawartości wody w emulsji i stopia recyrkulacji spali oraz prędkości obrotowej silika. Fig. 7. Relative chages of carbo oxides cocetratio depedig o the amout of water i the emulsio, rate of exhaust gas recirculatio ad speed of egie. 1,12 1,08 1,04 = 0,52 = 0,64 = 0,73 = 0,80 1,00 b 0,96 0,92 0,88 0,84 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 E/EGR Rys. 8. Względe zmiay jedostkowego zużycia paliwa w zależości od stosuku zawartości wody w emulsji i stopia recyrkulacji spali oraz prędkości obrotowej silika. Fig. 8. Relative chages of specific fuel cosumptio depedig o the amout of water i the emulsio, rate of exhaust gas recirculatio ad speed of egie.

12 12 J. Merkisz, L. Piaseczy 4. Podsumowaie Przedstawioe w artykule wyiki badań wskazują a możliwość uzyskaia dzięki recyrkulacji spali zaczego obiżeia stężeia tleków azotu w spaliach silika okrętowego, praktyczie w całym zakresie obciążeń. Wprowadzeie dodatkowo do cylidrów wody w postaci emulsji paliwowo-wodej umożliwia rówież kilkuprocetowe zwiększeie sprawości silika. Oba te korzyste efekty w zakresie iskich i średich obciążeń wiążą się z iewielkim wzrostem stężeia tleku węgla w spaliach. Przy dużym obciążeiu stężeie tleku węgla w spaliach gwałtowie wzrasta, ale adal stosowaie EGR jest korzyste z puktu widzeia emisji tleków azotu. Uzyskae dotychczas wyiki badań wskazują a celowość ich kotyuowaia. W ajbliższej przyszłości plaowaa jest optymalizacja wprowadzaych do cylidra dawek wody i spali, a także ocea wpływu obu tych czyików a emisję cząstek stałych, szczególie w warukach pełego obciążeia. Należy zwrócić uwagę, że zapropoowaa w artykule metoda, jakkolwiek zaa w teorii, w praktyce silików ZS dużej mocy ie jest powszechie stosowaa. W silikach morskich zajdują atomiast zastosowaie rozwiązaia, które ze względu a koszt, okres zwrotu czy też ciężar lub zajmowaą przestrzeń ie są stosowae powszechie w silikach małej mocy (p. selektywa katalitycza redukcja tleków azotu SCR). Połączeie tych metod może zapewić iską emisję tleków azotu w całym zakresie mometu obrotowego silika, bez zwiększeia emisji produktów iezupełego spalaia i wzrostu zużycia paliwa oraz przy obiżeiu kosztów katalityczego oczyszczaia spali. Literatura [1] MERKISZ J., MAZUREK S.: Pokładowe systemy diagostycze pojazdów samochodowych. WKiŁ, Warszawa [2] MERKISZ J.: Ekologicze problemy silików spaliowych. T2. Wydawictwo Politechiki Pozańskiej, Pozań [3] TAKATSUTO R., IGARASHI T., LIDA N.: Noho kikai gakhai robushu. B. Tras. Jap. Soc. Mech. Eg. B. 1999, r 638, s [4] The Gree Diesel. Marie Egieerig Review, May [5] Low speed diesels, emissio cotrol compliace ad egie performace. MAN B&W Diesel A/S, Copehage, Demark. [6] PIASECZNY L. i ii: Metody ograiczeia emisji związków toksyczych tłokowych silików spaliowych eksploatowaych w siłowiach okrętowych. Sprawozdaie z projektu badawczego r T12D AMW, Gdyia [7] KIMURA S.: Niho kikai gakkaishi. J. Jap. soc. Mech. Eg. 1997, r 947. [8] TEODORCZYK A., PRZASTEK J.: Aaliza obliczeiowa wpływu recyrkulacji spali a emisję NO x w siliku o zapłoie iskrowym. Materiały koferecyje KONES 99. [9] MOCHACON H. T. C., SHIGA S., KURASAWA T., NAKAMURA H.: Effect of EGR o the particulate ad its compoet emissios i a D. I diesel egie. Bull. Mar. Eg. Soc. Jap. 1997, r 2. [10] KAFAR I., PIASECZNY L.: Badaia symulacyje wpływu jedoczesej recyrkulacji spali i wtrysku do cylidrów wody a emisję przez silik ZS tleków azotu. Zeszyt Nr 26-27/2003 PAN Oddział w Krakowie, Teka Komisji Naukowo-Problemowej Motoryzacji, Kraków 2000, s

13 Możliwości ograiczeia egatywego wpływu recyrkulacji spali 13 [11] BENVENUTO G., CAMPORA U., FIGARI M.: Reductio of NOx Emissios From Marie Diesel Egies By Meas of Exhaust Gas Recirculatio Techique: A Numerical Approach. IX Cogress IMAM 2000, 2-4 April 2000, Vol. III, Sessio M, pp [12] Diesel fuel/water emulsios HDC system reduces diesel egie emissio Levels. HSB It. (Holl. Shipbuld. 1998, r 2. [13] BINDER K.: Miderug der Stickoxid - ud Partikelemissioe durch Diesel/Water - Emulssioe. Mieraloltechik 1992, r 12. Possibilities of limitig egative impact of EGR o overall marie egie efficiecy S u m m a r y The article presets the research results o the ifluece of simultaeous applicatio of fuel water emulsio ad EGR o the fuel cosumptio ad the level of emissios of a diesel marie egie. It has bee show that the applicatio of water fuel emulsio does ifluece the NOx emissio at the same time limits the egative impact of EGR o the overall egie efficiecy. The applicatio of water fuel emulsio may thus reduce the ecessity to redesig the egie ilet system after EGR applicatio.