31 Марта – 4 апреля 2008 года в Лондоне (Великобритания) состоялась 57-я сессия Комитета по защите морской среды (кзмс 57) Международной морской организации (имо).

Одним из ключевых вопросов повестки дня 57-й сессии Комитета по защите морской среды был вопрос предотвращения загрязнения атмосферы с судов. Пересмотр Приложения VI «Предотвращение загрязнения атмосферы с судов» к Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов 1973 года, измененной Протоколом 1978 года к ней, (МАРПОЛ) и разработки мер по снижению выбросов парниковых газов с судов.

Рассматривались проблемы снижения выбросов окислов серы с судов, с уровня 4,5% в глобальном масштабе и 1,5% в районах контроля выбросов окислов серы, и окислов азота, которые регулируются Техническим кодексом NOx.

Согласован проект поправок к Приложению VI Конвенции МАРПОЛ, которые включают следующие меры ограничения.

Содержания серы в топливе:

в глобальном масштабе:

• 4,5 массовые % - до 1 января 2012 г.

• 3,5 массовые % с 1 января 2012 г.

• 0,5 массовые % с 1 января 2020 г.

Последние требования введены с оговоркой, что с 2018 году будет проведен анализ достаточности топлива с таким содержанием серы на мировом рынке.

в зоне контроля выбросов окислов серы (Балтийское море и северное море):

• 1,5 массовые % - до 1 марта 2010 г.

• 1,0 массовые % с 1 марта 2012 г.

• 0,1 массовые % с 1 января 2015 г.

Влияние конструктивных факторов топливной аппаратуры и рециркуляции газов на содержание окислов азота и экономичность

Наиболее ощутимый эффект по снижению вредных выбросов без снижения экономичности двигателя и повышения температурной напря женности дают изменения конструкции топливной аппаратуры. Так, фирма МАН - «Бурмейстер и Вайн» предлагает заменить существующие распылители форсунок на распылители, дающие низкое содержание NOx (low NOx).

Распылители имеют такую конструкцию, которая обеспечивает низ кий удельный расход топлива с равномерной и низкой температурой и напряженностью деталей камеры сгорания.

Сопловый наконечник low NOx отличается от стандартного количеством, диаметром и расположением сопловых отверстий. Так, двигатель S50MC со стандартным распылителем имел 4 отверстия, диаметром 1,15 мм, а распылитель low NOx - 6 отверстий, диаметром 0,95 мм и измененные углы их расположения. Выбор количества, проходных сечений отверстий и углов осуществлялся вначале расчетным методом по программе оптимизации, а затем проводилась экспериментальная проверка на двигателе.

Относительно большой объем между распыливающими отверстиями и запорной иглой форсунки в стандартной конструкции имеет отрицательное влияние на образование частиц сажи и СН. Поэтому был разработан новый распылитель с уменьшенным объемом «мешочка», который составил около 15% от объема в обычной форсунке.

У современных малооборотных двигателей оптимальная продолжительность впрыска составляет 18-20 градусов поворота коленчатого вала и максимальное давление сгорания достигается во второй половине этого периода. Для получения лучшего термического КПД и снижения токсичности выпускных газов топливо, впрыснутое после достижения макси мального давления сгорания, должно подаваться и сгорать как можно быстрее.

В отличие от обычного насоса с кулачковым приводом, аккумулятор ная система впрыска с электронным управлением может иметь регулиру емый ход плунжера и подавать топливо под необходимым давлением и количеством, которое должно впрыскиваться при определенной нагруз ке. Система может обеспечить как одиночный впрыск, так и двойной впрыск с варьированием впрыска по форме, фазам, продолжительности, давлению и т.п.

Испытания, проведенные фирмой на исследовательском двигателе 4Т50МХ, показали, что традиционная система впрыска с распредели тельным валом является наилучшей в отношении удельного расхода топлива (рис. 5.7, б), но не является оптимальной с точки зрения содержания NOx. Система двойного впрыска повышает удельный расход топлива примерно на 1 г/кВт ¦ ч, но при этом снижает эмиссию на 20% (рис. 5.7, а). Таким образом, достигается компромисс между снижением NOx и возрастанием удельного расхода топлива.

Существенный эффект для снижения эмиссии NOx может быть достигнут при ре­циркуляции части отра­ботанных газов из выпу­скной системы на всасывание центробежного компрессора. При этом уменьшается концентрация кислорода в смеси газов в цилиндре, возрастают теплоем­кость и газовая постоянная рабочего тела и, как следствие, уменьшается температура газов в цилиндре при сгорании топлива. Оба фактора обусловливают уменьшение количества NOx, Рис. 5.7. Влияние формы впрыска на эмиссию NOx (а) образующихся в цилин- и экономичность двигателя (6). 1 ~ при постоянном дре. Однако перепуск давлении впрыска; 2 ~ двойной впрыск; газов ведет к снижению

3 - традиционная, с распределительным валом коэффициента избытка

воздуха при сгорании,

поэтому такой способ применим, когда имеется достаточный запас по воздуху (например, на малых нагрузках). В дизелях, работающих на вы­сокосернистых топливах, этот способ неприемлем, так как в отработанных газах, перепускаемых на всасывание, содержится значительное количество SOx. При наличии значительного количества паров воды в наддувочном воздухе будет происходить интенсивное образование серной кислоты в воздушном тракте и цилиндрах при продувке.

Рециркуляция части отработанных газов, хотя и является эффективным средст- Рис 5 8 Влияние рециркуляции выпускного газа вом уменьшения образова- на эмиссию NOx малооборотных дизелеи

ния NOx (рис. 5.8), но очистка выпускного газа до того, как он смешивается с продувочным воздухом, сложна, а остаточные продукты процесса очистки: кислотные, грязевые и масляные образуют шлам, который трудно удалить. Кроме того, следы серной кислоты в очищенном выпускном газе могут привести к коррозии компрессора на стороне всасывания ТК и в воздухоохладителе. Поэтому система рециркуляции выпускных газов в данный момент не считается готовой к практическому применению на больших двухтактных двигателях.