ma odrębny układ otwierania pompka tłoczkowa tłoczy olej sterujący i podnosi iglicę umożliwiając dopływ gazu do cylindra (dostaje się pod pierścień i unosi iglicę) ,występują też wtryskiwacze pilotujące na paliwo ciekłe

WARTSILA w jednym korpusie 2 wtryskiwacze : gazowy i pilotujący , sterowanie paliwem gazowym również pompką tłoczkową. Zawór elektromagnetyczny steruje olejem hydraulicznym do iglicy wtryskiwacza , zawór sterowany jest elektronicznie.

SKROPLENIE PALIWA GAZOWEGO

Wymagane jest małe urządzenie kriogeniczne . Ze zbiornika gazowego paliwa ciekłego (T=-165⁰C i p=2 bar) dostaje się do pompki tłoczkowej i dalej do \pulsation damper\ (350bar) do podgrzewacza parownika i dalej do silnika (T=40⁰C , p=350bar) . Sprężanie paliwa gazowego 2,5% mocy użytecznej silnika (tu 0,8%)

TOKSYCZNOŚĆ SPALIN WYLOTOWYCH Szkodliwe składniki spalin : a) tlenki azotu NO_X

b) niespalone składniki CH c) CO

d) SO_{2 i} SO₃

d) cząstki stałe

f) CO₂ nie jest toksyczny (efekt cieplarniany)

AD. A NO , NO₂ , N₂O₃ , N₂O₅ pierwsze dwa tworzą się w komorze spalania

O₂ + N →NO + O

O + N₂ → NO + N

OH + N → NO + H

N₂ + M → 2N + M

O₂ + M → 2O + M

NO + O₂ → NO₂ + O

NO + O → NO₂

Tworzone tlenki azotu b. trudno się dekomponują reakcja w drugą stronę przebiega b powoli.

NO₂ - powoduje w organizmie pewne reakcje , w atmosferze łączy się z wodą dając HNO₃ i po deszczu tworzy sole i znajduje się w glebie (samooczyszczenie atmosfery).

NO₂ - podrażnienie i obrzęk płuc , rozszerza naczynia krwionośne , obniża ciśń krwi 0.38 - 1.33 mg/dm³ - tlenki azotu powodują śmiertelne zatrucie , smog fotochemiczny powodują tlenki azotu .

NO - utlenia się w atmosferze do NO₂.

NO - bardzo aktywny i silnie reaguje z hemoglobiną tworząc NOH_b (wypiera tlen) - niedotlenienie organizmu (zawroty głowy , osłabienie , odrętwienie nóg , reaguje na ośrodkowy ukł nerwowy)

C_nH_m - wszystkie cząstki wchodzące w skład spalin dotyczące węgla i wodoru : a) szereg parafinowy ,

b) szereg olefinowy ,

c) szereg naftenowy ,

d) szereg aromatyczny. Ponad 200 połączeń węgla z wodorem w próbce spalin . W zależności od rodzaju grupy :

AD. A Szereg parafinowy w małych stężeniach działa jak narkotyk , słabo wiąże się z hemoglobiną

AD. B szereg olefinowy - większa zdolność do wiązania z hemoglobiną większe działanie narkotyczne drażni drogi oddechowe , zaburzenia oddechu , nieprzyjemny zapach .

AD. C szereg naftenowy - działanie toksyczne i narkotyczne , drażnią drogi oddechowe , nieprzyjemny zapach .

AD. D szereg aromatyczny - działają silnie toksycznie , utrata świadomości , zaburzenia ruchowe , senność , bóle głowy , działania rakotwórcze

SMOG FOTOGENICZNY - LONDYŃSKI , KALIFORNIJSKI - węglowodory , tlenki azotu i węgla , ozon Źródła smogu : benzyna , gaz , oleje napędowe. Warunki atmosferyczne: lato i jesień temper pow 24⁰C , mała wilgotność , w dzień (słońce ) wysokie stężenie ozonu toksyczność : podrażnienie oczu Procesy fotochemiczne zachodzące w ultrafiolecie - NO₂ + hv → NO + O

O₂ + O + M → O₃ + M O₃ + NO → NO₂ + O₂ = procesy zachodzą w obu kierunkach W obecności niespalonych węglowodorów RH + O → R + OH

RH + OH → R + H₂O

R + O₂ → RO₂ dalej

RO₂ + NO →RO + NO₂ - jednym z produkt przejściowych jest azotan nadtlenku acetylu

CH₃CO₃+NO₂→CH₃CO₃NO₂

CO - bardzo intensywnie łączy się z hemoglobiną 200-300 razy lepiej niż tlen i tworzy karboksyhemoglobinę (COH_b) powodując niedotlenienie organizmu , w silnikach iskrowych duże stężenie przy rozruchu i biegu jałowym utlenia się

do CO₂

SO_x - przebywanie w środowisku o zbyt dużym stężeniu grozi śmiercią (0.5godz przy 1.4-1.7 mg/l ) działają toksycznie

PM- cząstki stałe - różne konglomeraty sadzy (odmiana alotropowa węgla) W wysokiej temperaturze węglowodory rozpadają się na wodór i węgiel , atomy węgla tworzą heksagonalny układ i tworzą cząstki kuliste i łączą się w większe cząsteczki (nie reagują z tlenem i pozostają w spalinach) .Cząstki stałe - cząstki częściowo niespalonego paliwa , popiół częściowo spalony olej , osady i nagar okresowo zrywane ze ścianek kom spalania. Sadza nie jest czysta i jest toksyczna (zw aromatyczne , naftalen , dwufenyl , antracen)

POMIAR STĘŻENIA SKŁADNIKÓW SPALIN

- jednostki objętości obj/m³ , ml/ m³ , kmol/m³ , kg/m³

- udziały procentowe lub ppm (natężenie wydzielania) - pom strumienia subst toksycznych kg/s

- emisja na jedn pracy g/kwh (siln iskrowe)

- emisja na jedn masy zużytego paliwa (paleniska , kotły , spalarki ) g/kg , kg.kg

stworzono cykle pracy w czasie których są mierzone wszystkie składniki toksyczne spalin (ok. 20 - 30 minut : rozruch , bieg jałowy , przyspieszenie , bieg na obciążeniu , przeciążenie ) dla silników samochodowych Cykl europejski , japoński , amerykański - w ich oparciu znajdujemy składn toksyczn spalin na kwh - obecnie 0.5 g na kwh. Zmniejszenie zawartości węglowodorów przez likwidację studzienki pod iglicą wtryskiwacza.

Zmiana kąta wyprzedzenia wtrysku o 30⁰- 0⁰ - zmniejszenie stężenia NO_x z 3500 - 500ppm. Powoduje to wzrost jednostkowego zużycia paliwa .

Próba zapachu substancji zaw w spalinach CO , CO₂ , NO - bezwonny , NO₂ - 1.3- 7.6 ppm , n-butan 5ppm , propan - 20ppm POMIAR TOKSYCZNOŚCI SKŁADNIKÓW

1.CO , CO₂ - bezdyspersyjne analizatory promieniowania podczerwonego (zjawisko absorpcji promieniowania w odpowiedniej długości przez CO (4.2 - 4.6μm) i CO₂ (4.5 - 4.9 μm)

2. Węglowodory - analizatory promieniowo jonizacyjne (FID)

zjawisko obecności cząstek węglowodorów w promieniowaniu w wysokiej temperaturze . występuje zjawisko ich jonizacji , rośnie liczba cząstek z ładunkiem elektrycznym . W gazach przepływ prądu jest ruchem jonów . Pomiar ładunku jest miarą zawartości cząstek węglowodorów (wynikająca z ilości cząstek węgla - informuje o skali zjawiska ) Używa się odpowiedniego wzorca do porównania stężenia wzorcowego z mierzonym , wzorcem może być : metan , etan , propan . W zależności od wzorca uzyskujemy różne stężenia węglowodorów w zależności od węgla we wzorcu . Wynik należy pomnożyć przez iloraz liczby atomów węgla we wzorcach

3. Tlenki azotu NO_x - zjawisko chemolumiscencji

NO₃ + O₃ → NO₂ + O₂ + hv gdzie v - to kwant promieniowania o długości fali 0.6-3.0 μm

Zliczając kwanty promieniowania możemy zmierzyć ilości tlenków azotu. W spalinach jest też NO₂ inne tlenki mają b małe stężenie , więc prowadzimy do dekompozycji NO₂ w NO i O - wynik jest wynikiem zastępczym dwóch tlenków azotu. Rozpad katalityczny tlenków azotu na azot i tlen w katalizatorze jest możliwe przy nadmiarze powietrza w granicach (1.01 - 10.5) Silniki są wyposarzone w sondę lambda , która stara się utrzymać ten współczynnik w okolicach jedności.

4 cząstki stałe - procedura b złożona a aparatura b droga (w silnikach okrętow ten problem nie jest zbyt podejmowany).

5 . zadymienie spalin - wskaźnik ten był brany pod uwagę przy diagnostyce procesu spalania

a) metoda 1 dymomierz boscha - bibuła filtracyjna , pompka zasysająca stałą obj spalin . Sadza zaczernia bibułkę proporcjonalnie do zawartości sadzy w spalinach . Firma opracowała wzorce w skali od 0-10 . Na początku wzorce opierały się na metodzie porównawczej . Nadajnik wysyła promieniowanie świetlne na bibułkę, im zanieczyszczenie rośnie to bibuła pochłania więcej światła , więc mniej światła pada na fotoogniwo i metodą mostka mierzony jest przepływ prądu . Na liczniku jest skala od 0-10 (matoda bezpośrednia)

b) metoda 2 dymomierz firmyHARFRIDGE

absorpcja promieniowania świetlnego przez sadzę w spalinach) Na element fotoczuły przy wzroście zadymienia pada mniej promieniowania świetlnego . Fotoogniwo połączone jest z układem mostkowym . Są dwie komory : jedna z czystym powietrzem , druga ze spalinami . Porównuje się je przy pomocy fotoogniwa. Skala od 0-100 ale że sadza stanowi 5-10% toksyczności cząstek stałych to pomiar zadymienia traci na znaczeniu.

MET. ZWALCZANIA TOKSYCZNOŚCI SPALIN

Tlenki azotu : NO można utlenić do NO₂ w obecności katalizatorów (ale wtedy gdy λ jest tylko niewiele większy od 1). Silniki z zapłonem iskrowym mogą pracować przy λ= 1 , więc katalizatory się stosuje. Silniki mają w ukł wydechowym sondę λ sterującą dawką pal. W silnikach o zapłonie samoczynnym λ jest dużo większe od 1.

Reakcje tlenków azotu z amoniakiem : 4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O 2NO₂+4NH₃+O₂

→3N₂+6H₂O

pozostaje wolny azot i cząstki pary wodnej

NO_X obniżamy :

− zmianę ciśn wtrysku,

− zmiana opóźń samozapłonu,

− zmianę penetracji podczas opóźnienia samozapłonu,

− zmiana kształtu kom spalania,

− zmianę ciśn otwarcia i zamknięcia rozpylacza,

− zmiana kształtu wykresu indyk (samozapłon za GMP), − zasilanie silnika paliwem i wodą (jeden wtryskiwacz paliwowo−wodny) powoduje spadek max temp w silniku poprzez oddanie ciepła na ogrzanie wody

-EGR- recyrkulacja spalin część spalin z układu wylotowego kierowana jest do przewodu wlotowego i miesza się z powietrzem - zmniejsza się zawartość tlenu i azotu w powietrzu doprowadzanym do silnika

Wpływ recyrkulacji :

- rośnie jednostkowe zużycie paliwa

- maleje średnie ciśnienie efektywne

- metoda SCR - selektywna redukcja katalityczna, stos katalizator

Katalizatory (montowane w ukł wylotu spalin ) : platyna , iryd, rod, rozłożone na odpowiednio dużej powierzchni (wkładki porowate).

CO utlenianie do CO₂ przy obecności tlenu i katalizatora ,węglowodory też przy nadmiarze tlenu i katalizatora. Wkładki porowate z materiałów ceramicznych pokrytych cienką warstwą platyny( w μm). Należy też zapewnić odpowiednią temp wkładki katalizatora (powyżej 650⁰C inaczej katalizator nie będzie skutecznie działał. Dlatego przy rozruchu silnika toksyczność spalin jest duża. Patenty = nagrzewanie katalizatora przed uruchomieniem silnika (en. elekt z akumulatora ). W silnikach okr. zaczyna dopiero mieć to znaczenie

Wkład wprowadza dod opór powodujący wzrost ciś wydechu i zmniejszenie pracy indykowanej obiegu.

- sys CRT - utleniający

katalityczne utlenianie dwudrogowe Kat składa się z Oxicat-a i filtru cząstek stałych

Reakcje przebiegające :

HC, O₂- H₂O, CO₂

CO_2, O₂ - CO₂

SO₂, O₂ - SO₃ - H₂SO₄

NO

USZKODZENIA ELEMENTÓW SILNIKA

1.PĘKNIĘCIA ZMĘCZENIOWE -

Trzy przypadki zmiennych obciążeń działające na przekroje

1 naprzemienne nie w SO

2 odzerowe tuleja denko tł

3 pulsujące zrywają więzy między atomami w poszczeg kryształach ⇒mikropęknięcia⇒zmiana lokalnego rozkładu naprężeń⇒spiętrzenie naprężeń⇒dalszy rozwój pęknięcia. Zjawiska w skali

---