Großdieselmotoren, die mit hohem Wirkungsgrad Schweröle verbrennen, werden bevorzugt zum Antrieb von Seeschiffen eingesetzt. Nach Ratifizierung des ersten internationalen Regelwerks zur Limitierung der gasförmigen Emissionen von Schiffsdieselmotoren ist eine Verschärfung der Grenzwerte zu erwarten. Der vorliegende Beitrag beschreibt einige der bei der MAN B&W Diesel AG durchgeführten Untersuchungen zur innermotorischen, verbrauchsneutralen Emissionsminderung an mittelschnelllaufenden Großdieselmotoren. Durch eine Anhebung der Verdichtung und die Verwendung von Miller-Ventilsteuerzeiten können die Stickoxidemissionen deutlich vermindert werden. Dabei bleibt der Verbrauch nahezu konstant und der maximale Zylinderdruck muss in der Regel nicht angehoben werden. Bei unveränderter Leistung sind jedoch hohe Verdichterdruckverhältnisse bei gleichzeitig hohen Turboladerwirkungsgraden erforderlich, um den geringeren Liefergrad zu kompensieren. Dem Abfall der effektiven Verdichtung durch die Miller-Steuerzeiten muss dagegen mit einer Anhebung der geometrischen Verdichtung begegnet werden, um das Startverhalten im Schwerölbetrieb nicht zu verschlechtern und dem Anstieg der Zündverzugszeiten sowie der Zylinderdruckgradienten entgegenzuwirken. Kurzhubige Motoren sind benachteiligt, da sich ungünstige Brennräume ergeben. Höhere Ladeluftdrücke lassen den Taupunkt im Ladeluft-System steigen, die Ladelufttemperatur muss ggf. etwas angehoben werden. Das Lastaufschaltverhalten ist insbesondere aus dem Leerlauf heraus schlechter, da der Turbolader in diesem Betriebspunkt keinen Ladedruck liefert und die Zylinderfüllung durch den Abfall des Liefergrades geringer ausfällt. Den ansteigenden Rauchwerten in der Teillast, die durch die Anhebung der Verdichtung noch verstärkt werden, kann z.B. mit dem Einsatz von variablen Einlassventilsteuerzeiten oder elektronisch gesteuerten Einspritzsystemen durch frühere Einspritzbeginne und höhere Einspritzintensitäten begegnet werden. Insbesondere die Flexibilität eines Common Rail Einspritzsystems zeigt Vorteile und bietet zusätzlich das Potenzial, durch Mehrfacheinspritzungen die Rauchwerte zu drücken und die Zylinderdruckgradienten zu mindern. Sehr effektiv sind variable Ventilsteuerzeiten, die es ermöglichen in der Teillast die Miller-Steuerzeiten 'abzuschalten'. Dadurch lassen sich die Rauchwerte sowie das Lastaufschaltverhalten entscheidend verbessern.
Herausforderungen bei der Brennverfahrensentwicklung für emissionsoptimierte, schwerölbetriebene Großdieselmotoren
Challenges developing low emisison combustion processes for heavy fuel oil operated diesel engines
2005
15 Seiten, 15 Bilder, 15 Quellen
Conference paper
German
Emissionsoptimierte Prozessführung in Großdieselmotoren für Schwerölbetrieb
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|Moeglichkeiten und Herausforderungen mit zweistufiger Aufladung bei Grossdieselmotoren
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