Модернизация высокооборотного судового двигателя для работы на двухтопливной смеси метанол–дизельное топливо: сравнение многоточечного и одноточечного впрыска метанола во впускные каналы

В связи с изменением климата и ужесточением законодательства в области выбросов судоходная отрасль начала переход к экологически устойчивым силовым установкам. Метанол является перспективным топливом для достижения этой цели: он обладает высокими октановым числом и теплотой испарения, не содержит углерод–углеродных связей и представляет собой простую молекулу, которую можно получать из возобновляемых источников. Двухтопливная технология метанол–дизельное топливо с впрыском метанола во впускную систему продемонстрировала перспективность в качестве решения для модернизации судов. В рамках этой концепции форсунки метанола могут устанавливаться в нескольких местах: для одноточечного впрыска (SPI) — во впускном трубопроводе, что, как предполагается, упрощает монтаж, либо для многоточечного впрыска (MPI) — во впускных каналах цилиндров, что, как предполагается, обеспечивает дополнительное охлаждение внутри цилиндров и подавляет детонацию. В статье сравниваются MPI и SPI с акцентом на максимальную энергетическую долю метанола (MEF), эффективный коэффициент полезного действия по тормозной мощности (BTE) и выбросы NOx, а также оба режима впрыска сравниваются с работой только на дизельном топливе. Наибольшая MEF, равная 84%, была зафиксирована при SPI. При высоких значениях MEF BTE при SPI был значительно выше благодаря более оптимальной фазировке сгорания, обусловленной повышенными температурами во впускной системе. Более высокие температуры во впускной системе при SPI приводили к увеличению выбросов NOx. Независимо от режима впрыска выбросы NOx в основном снижались по сравнению с работой только на дизельном топливе. Сделан вывод, что с точки зрения стоимости предпочтителен SPI, поскольку он обеспечивает максимальный BTE и минимальные затраты на модернизацию, тогда как с точки зрения устойчивого развития предпочтителен MPI, поскольку он обеспечивает максимальную MEF и минимальные выбросы NOx.