Untersuchung eines AGR-Konzepts für mittelschnelllaufende Schiffsdieselmotoren

Die Arbeit behandelt die Untersuchung eines AGR Konzepts für mittelschnelllaufende Schiffsdieselmotoren um der Herausforderung der geforderten starken Reduzierung von Stickoxidemissionen in Emissionskontrollgebieten zu begegnen.

Es wird in definierten Gewässern die Reduktion der Stickoxidemissionen um 75-80% gegenüber der offenen See gefordert. Ebenso sind die Schwefeloxidemissionen reglementiert. Dies erfordert neben Motorschutzgründen den Einsatz von Schwefelarmen Kraftstoffen. Diese sind Kostenintensiver als Schweröl, welches als Kraftstoff auf offener See verwendet wird. Daher muss ein Umschalten zwischen dem Betrieb mit Abgasrückführung und ohne Abgasrückführung umgesetzt werden.

Für die Untersuchung des Einflusses der Abgasrückführung auf einen mittelschnelllaufenden Schiffsdieselmotor und die Charakteristika des Brennverfahrens wird an einem Forschungsmotor, betrieben durch die FVTR GmbH in Rostock, eine AGR-Niederdruckstrecke installiert und das Brennverfahren simulativ ausgelegt. Die mit diesem auf AGR Betrieb ausgelegten Motor erhaltenen Messergebnisse wurden analysiert, diskutiert und zur Erstellung eines Stickoxid- und Rußmodellierungsansatzes verwendet.

Für die Simulation der Verbrennung wird die Erweiterung eines Strahlmodells vorgestellt und für die weiteren Berechnungen verwendet. Zur Gewährleistung der Umschaltbarkeit bei gleichzeitigem Motorschutz und Berücksichtigung des positiven Spülgefälles wird ein Konzept favorisiert, das neben einem zweistufigen Aufladesystem einen dritten Turbolader als AGR-Pumpe verwendet.

Auf Basis dieser Ergebnisse wird ein Versuchsmotor, betrieben durch die Caterpillar Motoren GmbH & Co. KG in Kiel, mit einem entsprechenden Aufladesystem aufgebaut. Die damit gewonnenen Messergebnisse werden dargestellt und analysiert.