Вплив водневих добавок до основного палива на еколого-енергетичні показники суднового дизельного двигуна в змінних умовах експлуатації

Abstract

Сучасні вимоги Міжнародної морської організації (IMO) до енергоефективності та екологічної безпеки морського транспорту зумовлюють потребу в пошуку рішень, які дозволяють підвищити паливну економічність і знизити токсичність відпрацьованих газів існуючих суднових дизельних двигунів без радикальної зміни їх конструкції. Особливо гостро проблема збереження ефективності постає в тропічних умовах експлуатації, де підвищені температури охолоджувальної води та впускного (наддувного) повітря призводять до погіршення наповнення циліндрів, зростання теплових навантажень і погіршення екологічних показників. У роботі виконано аналітичне узагальнення відомих експериментальних даних із літератури та власних досліджень авторів щодо використання малих домішок водню до дизельного палива в суднових і транспортних дизельних двигунах. Запропоновано нормований підхід до аналізу енергетичних, екологічних та індикаторних показників у відносних координатах, побудовано узагальнені залежності відносної зміни ефективної питомої витрати палива, димності, викидів CO і HC, максимального тиску в циліндрі та жорсткості згоряння від частки H₂ за енергією для помірних і тропічних умов. Показано, що в діапазоні малих часток H₂ (приблизно 2–3 % за енергією) водневе підживлення здатне частково компенсувати втрати ефективності, зумовлені підвищеними температурами охолодження та наддуву, і знизити димність та викиди CO/HC до рівнів, близьких до дизельної роботи в помірному кліматі. Водночас відзначено зростання максимального тиску й жорсткості згоряння, що обмежує допустимий діапазон часток H₂ і вимагає оптимізації параметрів упорскування та контролю теплового стану суднової енергетичної установки.