USING A LOW-PRESSURE EXHAUST GAS RECIRCULATION SYSTEM TO ENSURE THE ENVIRONMENTAL PERFORMANCE OF MARINE DIESEL ENGINES
Abstract
Introduction. The efficiency of operation of sea and inland waterway vessels is determined not only by obtaining economic profit from transporting goods or providing recreation for passengers, but also by the level of negative impact of vessels and their power plants on the environment. One of the most polluting components that enter the environment from thermal engines of ship power plants is exhaust gases. The exhaust gases of ship diesel engines, along with neutral and hazardous components, include toxic substances, including nitrogen oxides, the emission of which is regulated in accordance with the requirements of Annex VI of MARPOL. In order to reduce the emission of nitrogen oxides, various methods are used, the most common of which is exhaust gas recirculation. The purpose of the study was to determine the impact of exhaust gas recirculation on the environmental performance of ship diesel engines. Results. To consider the issue of ensuring the environmental performance of ship diesel engines by using low-pressure exhaust gas recirculation systems. The features of lowpressure exhaust gas recirculation systems installed on high-power low-speed marine diesel engines are highlighted. It is in these systems that some of the exhaust gases after the gas turbocharger are returned to the cylinder of the marine diesel engine, thereby contributing to a decrease in temperature during fuel combustion. The results of research carried out on a low-speed marine diesel engine 7UEC60LS from Mitsubishi, equipped with a low-pressure exhaust gas recirculation system with a recirculation degree of 5…20 %, are presented. The influence of the recirculation degree on the emission of nitrogen oxides and the temperature of diesel exhaust gases was determined. Conclusions. It was experimentally established that changing the degree of exhaust gas recirculation in the range of 5…20 % provides a decrease in the concentration of nitrogen oxides in exhaust gases by 3.8…30.7 %, respectively, depending on the load of the diesel engine. It was also found that the use of a low-pressure exhaust gas recirculation system leads to an increase in temperature loads on the cylinder group and exhaust system of a marine diesel engine.
Downloads
References
2. Petrychenko O. Levinskyi M., Prytula D., Vynohradova A. Fuel options for the future: a comparative overview of properties and prospects. Transport Systems and Technologies. 2023. № 41. Р. 96–106.
3. Sagin S., Sagin A. Development of method for managing risk factors for emergency situations when using low-sulfur content fuel in marine diesel engines. Technology Audit and Production Reserves. 2023. № 5 (1(73)). Р. 37–43. DOI: https://doi.org/10.15587/2706-5448.2023.290198.
4. Сагін С. В., Куропятник О. А. Використання системи рециркуляції випускних газів низького тиску для забезпечення екологічних показників суднових дизелів : матеріали VI міжнародної морської науково-практичної конференції кафедри СЕУ і ТЕ ОНМУ “Marine Power Plants & Operation MPP&O-2025”. 2025. https://2025.depas.od.ua.
5. Sagin S., Kuropyatnyk O., Matieiko O., Razinkin R., Stoliaryk T., Volkov O. Ensuring Operational Performance and Environmental Sustainability of Marine Diesel Engines through the Use of Biodiesel Fuel. Journal of Marine Science and Engineering. 2024. Vol. 12. 1440. https://doi.org/10.3390/jmse12081440.
6. Petrychenko O., Levinskyi M., Goolak S., Lukoševiˇcius V. Prospects of Solar Energy in the Context of Greening Maritime Transport. Sustainability. 2025. Vol. 17. P. 2141. https://doi.org/10.3390/su17052141.
7. Sagin S.V., Kuropyatnyk O.A. Using exhaust gas bypass for achieving the environmental performance of marine diesel engines. Austrian Journal of Technical and Natural Sciences. 2021. No. 7–8. Р. 36–43. https://doi.org/10.29013/AJT-21-7.8-36-43.
8. Sagin S., Kuropyatnyk O., Tkachenko I. Ensuring the environmental friendliness of marine diesel engines of specialized ships. Суднові енергетичні установки : наук.-техн. зб. 2022. Вип. 45. С. 5–16. DOI: 10.31653/smf45.2022.5-16.
9. Varbanets R., Fomin O., Píštěk V., Klymenko V., Minchev D., Khrulev A., Zalozh V., Kučera P. Acoustic Method for Estimation of Marine Low-Speed Engine Turbocharger Parameters. Journal of Marine Science and Engineering. 2021. Vol. 9 (3). P. 321. URL: http://dx.doi.org/10.3390/jmse9030321.
10. Kuropyatnyk O.A. Reduction of NOx emission in the exhaust gases of low-speed marine diesel engines. Austrian Journal of Technical and Natural Sciences, Vienna-2018. No. 7–8. Р. 37–42. doi.org/10.29013/AJT-18-7.8-37-42.
11. Sagin A.S., Zablotskyi Yu.V. Reliability maintenance of fuel equipment on marine and inland navigation vessels. Austrian Journal of Technical and Natural Sciences. Scientific journal. 2021. No. 7–8. Р. 14–17. https://doi.org/10.29013/AJT-21-7.8-14-17.
12. Побережний Р. В., Сагін С. В. Забезпечення екологічних показників дизелів суден річкового та морського транспорту. Суднові енергетичні установки : наук.-техн. зб. 2020. Вип. 41. С. 5–9. DOI: 10.31653/smf340.2020.5-9.
13. Neumann S., Varbanets R., Minchev D., Malchevsky V., Zalozh V. Vibrodiagnostics of marine diesel engines in IMES GmbH systems. Ships and Offshore Structures. 2022. No. 18 (11). P. 1535–1546. https://doi.org/10.1080/17445302.2022.2128558.
14. Сагін С. В., Побережний Р. В. Аналіз основних способів зниження емісії оксидів азоту дизелів суден морського та внутрішнього водного транспорту. Суднові енергетичні установки : наук.-техн. зб. 2022. Вип. 44. С. 132–141. DOI: 10.31653/smf44.2022.132-141.
15. Руснак Д. Ю., Сагін С. В. Забезпечення екологічних вимог при ультразвуковій десульфурізації вуглеводних палив. Суднові енергетичні установки : наук.-техн. зб. 2020. Вип. 40. С. 49–54. DOI: 10.31653/smf340.2020.49-54.
16. Petrychenko O., Levinskyi M. Trends and preconditions for widespread adoption of liquefied natural gas in maritime transport. Transport Systems and Technologies. 2024. Vol. 43. P. 21–36. DOI:10.32703/2617-9059-2024-43-2.
17. Звєрьков Д. О., Сагін С. В. Зниження механічних втрат у суднових дизелях. Суднові енергетичні установки : наук.-техн. зб. 2020. Вип. 41. С. 20–25. DOI: 10.31653/smf341.2020.20-25.
18. Марченко О. О., Сагін С. В. Вдосконалення процесу очищення суднових важких палив. Суднові енергетичні установки : наук.- техн. зб. 2020. Вип. 41. С. 10–14. DOI: 10.31653/smf341.2020.10-14.
19. Заблоцький Ю. В. Підвищення паливної економічності суднових дизельних установок. Вісник Одеського національного морського університету : зб. наук. праць. 2020. № 2 (62). С. 106–119. DOI: 10.47049/2226-1893-2020-1-106-119.
20. Sagin S.V., Kuropyatnyk O.A. Using exhaust gas bypass for achieving the environmental performance of marine diesel engines. Austrian Journal of Technical and Natural Sciences. 2021. No. 7–8. Р. 36–43. https://doi.org/10.29013/AJT-21-7.8-36-43.
21. Сагін С. В., Сагін А. С. Контроль та діагностування надійності та економічності дизелів морських та річкових засобів транспорту. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2023. Вип. 46. С. 118–131. DOI: 10.31653/smf46.2023.118-131.
22. Сагін С. В., Мадей В. В., Сагін А. С. Робота суднового дизеля на біодизельному паливі. Автоматизація суднових технічних засобів : наук.-техн. зб. 2021. Вип. 27. С. 93–107. DOI: 10.31653/1819-3293-2021-1-27-93-107.
23. Сагін С. В., Бондар С. А. Метод попередження аварійних ситуацій під час експлуатації суднових дизелів за аналізом потоку відмов його основних вузлів. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2023. Вип. 46. С. 101–109. DOI: 10.31653/smf46.2023.101-109.
24. Заблоцький Ю. В. Підвищення економічності роботи суднових дизелів. Суднові енергетичні установки: наук.-техн. зб. 2020. Вип. 40. С. 12–16. DOI: 10.31653/smf340.2020.12-16.
25. Petrychenko O. Levinskyi M. Trends and preconditions for widespread adoption of liquefied natural gas in maritime transport. Transport Systems and Technologies. 2024. No. 43. Р. 21–36.
26. Сагін С. С., Сагін С. В. Використання штучного інтелекту в ситуаціях надмірного зближення суден. Водний транспорт : зб. наук. праць. 2024. Вип. 1 (39). С. 215–225. doi.org/10.33298/2226-8553.2024.1.39.22.
27. Zablotskyi Yu.V., Sagin A.S. Applying of fuel additives in marine diesel engines. Суднові енергетичні установки : наук.-техн. зб. 2021. Вип. 43. С. 5–17. DOI: 10.31653/smf343.2021. 5-17.
28. Сагін С. В. Зниження енергетичних втрат в прецизійних парах паливної апаратури суднових дизелів. Суднові енергетичні установки : наук.-техн. зб. 2018. Вип. 38. С. 132–142.
29. Сагін С. В., Суворов П. С., Бондар С. А. Розробка методу оцінки ризиків виникнення аварійних подій під час експлуатації дизелів морських суден. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2023. Вип. 47. С. 122–130. DOI: 10.31653/smf47.2023.122-130.
30. Сагін С. В., Столярик Т. О. Динаміка суднових дизелів під час використанні моторних мастил з різними структурними характеристиками. Автоматизація суднових технічних засобів : наук.-техн. зб. 2021. Вип. 27. С. 108–119.
31. Сагін С. В., Мадей В. В., Сагін С. С., Чимшир В. І., Разінкін Р. О. Аналіз екологічної стійкості та енергетичної ефективності використання скруберного очищення випускних газів дизелів суден морського транспорту. Суднові енергетичні установки : наук.-техн. зб. 2023. Вип. 47. С. 157–171.
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
