Analiza mogućnosti smanjenja emisija čađe i NOx na suvremenim sporohodnim dizelskim dvotaktnim motorima

The reduction of NOx and soot emissions are, besides improvement of fuel efficiency, the main goals of the development of modern diesel engines. The manufacturers of large marine engines are developing systems that allow great operation flexibility and different strategies that allow the mentioned goals. Except for experimental measurements, the computer simulation is a tool that is used for this scope. 3D numerical simulations are the most appropriate for the calculation of pollutant production. The large marine engines are specific for their size, fuel used, location of the injectors and small revolution rate. In the present work, a large marine engine model was developed with the OpenFOAM software toolbox. A heavy fuel oil and a soot model were built in. Spray model parameters were tuned. A set of different calculation meshes was tested. The model validation was performed on a constant volume combustion chamber, an automotive engine and, finally, on a large marine engine. After a satisfactory matching with experimental measurements, a set of numerical simulations was performed by which the possibility of emission reduction was evaluated. The strategies of scavenging air temperature reduction, exhaust gas recirculation and alternative injection patterns were used. After the end of the analysis all the methods resulted in a reduction of pollutant emissions. * Defended Doctoral Thesis (2010)Smanjenje emisija dušikovih oksida i čađe uz povećanje stupnja djelovanja glavni su ciljevi kod razvoja suvremenih dizelskih motora. Proizvođači velikih brodskih motora razvijaju sustave koji omogućuju veliku fleksibilnost u radu i različite strategije koje omogućuju postizanje spomenutih ciljeva. U tu svrhu se osim mjerenja koriste kompjutorske simulacije. Za proračun tvorbe štetnih tvari najprikladnije su 3D numeričke simulacije. Veliki brodski motor specifičan je zbog svojih dimenzija, zbog goriva koje koristi, zbog smještaja rasprskača te zbog male brzine vrtnje. U radu je razvijen model velikog brodskog motora pomoću OpenFOAM programskog kompleta alata. Ugrađen je model teškog goriva i model za čađu. Korigirani su parametri modela mlaza. Testiran je čitav raspon proračunskih mreža različitih karakteristika. Validacija je vršena na komori izgaranja konstantnog volumena, na vozilskom motoru i konačno na velikom brodskom motoru. Nakon što je postignuto zadovoljavajuće poklapanje s eksperimentalnim mjerenjima, izvršena je serija numeričkih simulacija pri čemu su analizirane mogućnosti smanjenja emisija. Korištene su strategije smanjenja temperature ispirnog zraka, recirkulacije ispušnih plinova te alternativnih strategija ubrizgavanja goriva. Sve analizirane metode rezultirale su smanjenjem emisije štetnih tvari. * Obranjena doktorska disertacija (2010.