Tendencje rozwojowe okrętowych silników spalinowych

• Autorzy: Kowalski J.

Identyfikatory

DOI

10.15199/148.2016.12.3

Warianty tytułu

EN

Development trends of marine diesel engines

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W ostatnim 10-leciu nastąpił gwałtowny rozwój konstrukcji tłokowych silników spalinowych. Był on spowodowany m.in. zaostrzeniem przepisów dotyczących ochrony środowiska, w tym emisji związków toksycznych do atmosfery. W pracy zaprezentowano nowe rozwiązania techniczne stosowane w silnikach okrętowych, prowadzące do ograniczenia emisji tlenków azotu i tlenków siarki przy jednoczesnym ograniczeniu zużycia paliwa. Prezentowana analiza ma na celu przedstawienie i ocenę dostępnych rozwiązań konstrukcyjnych oraz próbę oceny dalszych kierunków rozwoju silników stosowanych w okrętownictwie. Skupiono się przy tym na tych rozwiązaniach konstrukcyjnych, które wpływają na przebieg procesu spalania w cylindrach silnika. Przedstawione zostały również koncepcje, które jak dotychczas nie znalazły szerszego zastosowania w okrętownictwie, ale mogą stanowić obiecującą alternatywę w przyszłych rozwiązaniach konstrukcyjnych silników spalinowych.

EN

Rapid development of the construction of internal combustion engines occurs in the past 10 years. It was caused by, i.e. the growth of environmental legislation, including toxic emissions into the atmosphere. The paper presents new technical solutions, used in marine engines, leading to the reduction of emissions of nitrogen oxides and sulfur oxides while reducing fuel consumption. Mentioned analysis is to present and evaluate the available design solutions and attempt to assess further development directions of marine engines constructions. The special attention was paid on construction solutions which influence on the combustion process in the engine cylinders. Paper includes concepts that so far have not found wider application in shipbuilding also, but it may be a promising alternative for future construction solutions for combustion engines.

Słowa kluczowe

PL

silnik spalinowy; emisja; wtrysk paliwa; rozrząd zaworów; silnik 5-suwowy; silnik 6-suwowy

EN

combustion engine; emission; fuel injection; valve timing; 5-stroke engine; 6-stroke engine

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT ; Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego
• Czasopismo: Przegląd Mechaniczny
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 12
• Strony: 19--24
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kowalski J.

• Akademia Morska w Gdyni, Katedra Podstaw Techniki, ul. Morska 81-87, 81-225 Gdynia

Bibliografia

• [1] Pitz W.J., C.J Mueller. 2011. „Recent progress in the development of diesel surrogate fuels". Prog. Energy Combust Sci. 37(3): 330-350.
• [2] Załącznik VI do konwencji MARPOL 73/78.2000. Przepisy o zapobieganiu zanieczyszczeniu powietrza przez statki oraz kodeks techniczny N0X. Gdańsk: Wydawnictwa Polskiego Rejestru Statków.
• [3] Jurdziński M. 2013. „Planowanie efektywności energetycznej statków morskich". Prace Wydziału Nawigacyjnego Akademii Morskiej w Gdyni 28: 5-10.
• [4] Piotrowski I., K., Witkowski. ZOOS. Okrętowe silniki spalinowe. Gdynia: Trademar.
• [5] Mohan B., W. Yang, S.K. Chou. 2013. „Fuel injection strategies for performance improvement and emissions reduction in compression ignition engines-A review". Renewable and Sustainable Energy Reviews 28: 664-676.
• [6] Hiwase D., S. Moorthy, H. Prasad, M. Dumpa, R.M. Metkar. 2013. „Multidimensional Modeling of Direct Injection Diesel Engine with Split Multiple Stage Fuel Injections". Procedia Engineering 51: 670-675.
• [7] Poinsot T., D. Veynante. 2005. Theoretical and numerical combustion. RT Edwards, Inc.
• [8] Agarwal A.K., D.K. Srivastava, A. Dhar, R.K. Maurya, P.C. Shukla, A.P Singh. 2013. „Effect of fuel injection timing and pressure on combustion, emissions and performance characteristics of a single cylinder diesel engine". Fuel 111: 374-383.
• [9] Perini F., P.C. Miles, R.D. Reitz. 2014. „A comprehensive modeling study of in-cylinder fluid flows in a high-swirl, light-duty optical diesel engine". Computers & Fluids 105: 113-124.
• [10] Wei S., F. Wang, X. Leng, X. Liu, K. Ji. 2013. „Numerical analysis on the effect of swirl ratios on swirl chamber combustion system of Dl diesel engines". Energy Conversion and Management 75: 184-190.
• [11] Wei S., K. Ji, X. Leng, F.Wang, X Liu. 2014. „Numerical simulation on effects of spray angle in a swirl chamber combustion system of Dl (direct injection) diesel engines". Energy 75: 289-294.
• [12] Fontana G., E. Galloni. 2009. „Variable valve timing for fuel economy improvement in a small spark-ignition engine". Applied Energy 86 (1): 96-105.
• [13] Verhelst S., J. Demuynck, R. Sierens, P. Huyskens. 2010 „Impact of variable valve timing on power, emissions and backfire of a bi-fuel hydrogen/gasoline engine". International Journal of Hydrogen Energy 35(9): 399-4408.
• [14] Jia M., M.Xie, T. Wang, Z. Peng. 2011. „The effect of injection timing and intake valve close timing on performance and emissions of diesel PCCI engine with a full engine cycle CFD simulation". Appl. Energy 88 (9): 2967-2975.
• [15] Zhang X., H. Wang, Z. Zheng, R.D. Reitz, M. Yao. 2016. „Effects of late intake valve closing (LIVC) and rebreathing valve strategies on diesel engine performance and emissions at low loads". Appl. Therm. Eng. 98: 310-319.
• [16] Bonatesta F., G. Altamore, J. Kalsi, M. Cary. 2016. „Fuel economy analysis of part-load variable camshaft timing strategies in two modern small-capacity spark ignition engines. Applied Energy 164: 475-491.
• [17] Sher E., T. Bar-Kohany. 2002. „Optimization of variable valve timing for maximizing performance of an unthrottled SI engine — a theoretical study". Energy 27: 757- 775.
• [18] De Simio L., M. Gambino, S. Iannaccone, L. Borrelli, A. Gimelli, M. Muccillo. 2013. „Experimental Analysis of a Natural Gas Fueled Engine and 1-D Simulation of VVT and VVA Strategies". SAE paper 2013-24-0111.
• [19] Wanga Z., Z. Zhao, D. Wang, M. Tan, Y. Han, Z. Liu, H.2016. „Impact of pilot diesel ignition mode on combustion and emissions characteristics of a diesel/natural gas dual fuel heavy-duty engine". Fuel 167: 248-256.
• [20] Wei L., P. Geng. 2016. „A review on natural gas/diesel dual fuel combustion, emissions and performance". Fuel Processing Technology 142: 264-278.
• [21] Arya P.K.., S. Tupkari, K. Satish, G.D. Thakre, B.M. Shukla. 2016. „DME blended LPG as a cooking fuel option for Indian household: A review". Renewable and Sustainable Energy Reviews 53: 1591-1601.
• [22] Wang Y., H. Liu, Z. Huang, Z. Liu. 2016. „Study on combustion and emission of a dimethyl ether-diesel dual-fuel premixed charge compression ignition combustion engine with LPG (liquefied petroleum gas) as ignition inhibitor". Energy 96: 278-285.
• [23] Setyawan H.Y., M. Zhu, Z. Zhang, D. Zhang. 2016. „Ignition and combustion characteristics of single droplets of a crude glycerol in comparison with pure glycerol, petroleum diesel, biodiesel and ethanol". Energy 113: 153-159.
• [24] Yao M., Z. Zheng, H. Liu. 2009. „Progress and recent trends in homogeneous charge compression ignition (HCCI) engines". Prog. Energy Combust Sci. 3S{S]: 398-437.
• [25] Kiplimo R., E. Tomita, N. Kawahara, S. Yokobe. 2012. „Effects of spray impingement, injection parameters, and EGR on the combustion and emission characteristics of a PCCI diesel engine". Applied Thermal Engineering 37: 165-175.
• [26] Li C, L. Yin, S. Shamun, M. Tuner, B. Johansson, R. Solsjo, X.-S. Bal. 2016. „Transition from HCCI to PPC: The Sensitivity of Combustion Phasing to the Intake Temperature and the Injection Timing with and without EGR. SAE Paper 121606.
• [27] Lia T., B. Wanga, B. Zhen. 2016. „A comparison between Miller and five-stroke cycles for enabling deeply downsized, highly boosted, spark-ignition engines with ultra expansion". Energy Conversion and Management 123: 140-152.
• [28] Arabaci E., Y. İçingür. 2015. „Thermodynamic investigation of experimental performance parameters of a water injection with exhaust heat recovery six-stroke engine". Journal of the Energy Institute.
• [29] Arabaci E., Y. İçingür, H. Solmaz, A. Uyumaz, E. Yilmaz. 2015. „Experimental investigation of the effects of direct water injection parameters on engine performance in a six-stroke engine". Energy Conversion and Management 98: 89-97.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).