Προσομοίωση της λειτουργίας δίχρονου ναυτικού κινητήρα Diesel και μελέτη της επίδρασης της μεταβολής της προπορείας έγχυσης καυσίμου στην ειδική κατανάλωση καυσίμου με έμφαση στη λειτουργία σε χαμηλά φορτία - Σκορδούλης, Νικόλαος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θερμότητας, 2014)
Σε παγκόσμιο επίπεδο λαμβάνει χώρα προσπάθεια για την μείωση της κατανάλωσης καυσίμου από την εμπορική ναυτιλία. Οι λόγοι που επιβάλλουν τη μείωση της κατανάλωσης είναι από τη μία το υψηλό λειτουργικό κόστος και από την άλλη οι υψηλές εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου. Με σκοπό να συμβάλλει στην αύξηση της ενεργειακής αποδοτικότητας των πλοίων ο Διεθνής Οργανισμός Ναυτιλίας (ΙΜΟ) υιοθετεί μέτρα, με τη μορφή δεικτών ενεργειακής αποδοτικότητας, τα οποία είναι υποχρεωτικά για τα νεότευκτα πλοία και προαιρετικά για τα ήδη υπάρχοντα. Προκειμένου να επιτευχθεί η συμμόρφωση με τα νέα μέτρα, μία σειρά λύσεων είναι διαθέσιμες, τόσο σε σχεδιαστικό όσο και υπηρεσιακό επίπεδο. Μία από τις λύσεις , η οποία βρίσκεται στο επίκεντρο του ενδιαφέροντος και αφορά κυρίως τα μεγάλα πλοία, είναι η μείωση της υπηρεσιακής ταχύτητας του πλοίου (slow steaming). Η τεχνική αυτή αξιοποιεί το γεγονός ότι, στα μεγάλα πλοία, ο κινητήρας και η έλικα βρίσκονται σε απευθείας μηχανική σύνδεση, με συνέπεια η απαιτούμενη από τον κινητήρα ισχύς να συνδέεται εκθετικά με την ταχύτητα πλεύσης. Πρακτικά αυτό οδηγεί σε μεγάλη μείωση της απαιτούμενης ισχύος (λειτουργία του κινητήρα σε χαμηλό φορτίο) για μικρή μείωση της ταχύτητας πλεύσης. Μειονέκτημα της μεθόδου αποτελεί το γεγονός ότι οι μεγάλοι ναυτικοί κινητήρες είναι βελτιστοποιημένοι, από πλευράς αποδοτικότητας (ειδικής κατανάλωσης καυσίμου), να λειτουργούν σε υψηλά φορτία. Για παρατεταμένη λειτουργία σε χαμηλά φορτία κρίνεται σκόπιμη η ρύθμιση του κινητήρα, ώστε η ειδική κατανάλωση καυσίμου να βελτιωθεί σε αυτή την περιοχή λειτουργίας. Από τις διάφορες τεχνικές που μπορούν να εφαρμοστούν για το σκοπό αυτό, η παρούσα εργασία μελετά την ρύθμιση της προπορείας έγχυσης καυσίμου. Σε τεχνικό επίπεδο αυτό είναι εφικτό με τη χρήση συστημάτων μεταβλητού χρονισμού έγχυσης (VIT). Στην παρούσα εργασία μελετάται το πώς η μεταβολή της προπορείας έγχυσης καυσίμου επηρεάζει την ειδική κατανάλωση καυσίμου και τη λειτουργική συμπεριφορά του κινητήρα γενικότερα, ώστε να διαπιστωθούν τυχόν περιορισμοί στη διαδικασία βελτιστοποίησης. Στη συνέχεια γίνεται προσπάθεια να καθοριστούν οι τιμές εκείνες της προπορείας που οδηγούν σε όσο το δυνατόν χαμηλότερη ειδική κατανάλωση καυσίμου στα χαμηλά φορτία (15-40% πλήρους φορτίου). Η μελέτη για τις βέλτιστες τιμές της προπορείας γίνεται με προσομοίωση της λειτουργίας του κινητήρα σε χαμηλά φορτία. Η προσομοίωση πραγματοποιείται με το λογισμικό “EDS-V”, το οποίο έχει αναπτυχθεί από τον Καθ. Δ. Χουντάλα. Να σημειωθεί ότι δεν εξετάζεται το πώς η μεταβολή της προπορείας επηρεάζει άλλα μεγέθη του κινητήρα, για παράδειγμα τις εκπομπές NOx.