降低欧洲内燃机车和动车的排放

概述国际铁路联盟和欧盟在降低欧洲内燃机车和动车排放方面所作出的努力和欧洲整个交通运输业在排放方面的现状及铁路内燃牵引在总的排放中所占的比例 ,指出铁路内燃牵引在排放方面的努力方向和前景。     

关于柴油车辆废气排放的治理动向

为降低柴油机排气中有害物的排放量,近年来加强了对排放的限制。在日本,排放法规适用于公路和非公路汽车和船舶,而对铁路车辆却不适用。在美国和欧洲,已对铁路车辆制定了严格的排放控制标准。本文介绍铁路车辆柴油机在排放控制方面的一些倾向和策略。     

满足欧4标准的发动机及其排放控制技术

北美、日本和欧洲这些交通运输高度发达的国家已经引用越来越严的排放法规。在国际化形势下,其他新兴市场对排放和燃油质量的控制也日益严格。发动机管理与排放控制系统相结合可以满足越来越严的法规。讨论了几种发动机排放控制系统的实例以及开发排放控制系统组合的方法。还对某些原设备制造商宣称能在不用NOx后处理的情况下达到美国2010重型车排放法规和欧5重型车排放法规的观点进行了探讨。     

低温废气再循环及低压缩比对降低欧6柴油机氮氧化物排放的影响

采用低温废气再循环（EGR）和低压缩比降低氮氧化物（NOx）排放,开发大型多功能运动车用欧6柴油机。低温EGR是通过低温EGR冷却液来降低再循环废气的温度,因而能在颗粒排放相同的情况下降低NOx排放。由于燃烧温度低,低压缩比可降低NOx排放。这两种方法在实际应用中部适用于常规柴油机。另一方面,EGR冷却液温度和压缩比过低可能会导致一些问题,如EGR积炭和冷起动能力不足等。因此,必须具备避免产生这些异常现象的NOx排放降低策略。结果表明,低温EGR在EGR流量较低的低负荷条件下可显著降低NOx排放,在新欧洲行驶循环的14个32．况点,可降低NOx排放约4％。考虑到冷起动的持续时间、怠速变动系数和生产偏差,将压缩比确定为15．2。在调整EGR率和主喷油定时以保持相同的颗粒排放后,将压缩比调至15．2可降低NOx排放约5％。     

运用换气技术降低发动机二氧化碳排放

2008年,欧洲汽车制造商联合会主动提出降低汽车燃油耗或二氧化碳（CO2）排放量,由此其成为各国排放政策和用户关注的焦点。BMW公司在高效动力学开发策略下已提前开发出降低CO2排放的新技术,因而新出厂汽车的废气排放水平已低于协议规定的排放限值。在增压发动机上,换气系统的设计也对降低CO2排放作出了贡献。     

天然气制油燃料对直喷式柴油机排放的影响

在1台安装先进排气后处理系统的柴油机上燃用天然气制油（GTL）燃料,进行了降低排放的试验研究。GTL燃料是一种更清洁的柴油机代用燃料,它几乎不含硫和芳香烃,且十六烷值高。采用几种专门制备的GTL燃料样品,研究了GTL燃料蒸馏特性对改进前发动机废气排放的影响。试验结果表明,GTL燃料的馏程对发动机的颗粒（PM）排放有重大影响。高十六烷值还能减少碳氢化合物和一氧化碳的排放,而这些燃料特性对氮氧化物（NOx）排放几乎没有影响。结果表明,低馏程和高十六烷值的GTL燃料有利于解决NOx与PM排放的折衷关系。为了改善柴油机的最终尾气排放,针对最有利的GTL燃料样品,对发动机进行了改进。为了在保持燃油耗不变的同时降低NOx排放,对废气再循环量、喷射定时和催化用排气管喷油进行了校正。车辆排放试验表明,发动机和GTL燃料的优化能进一步降低NOx和PM排放。此外,为便于今后柴油机使用GTL燃料,对发动机的压缩比、喷油嘴等技术规格进行了仔细研究。研究结果表明,低压缩比和大流量喷油嘴有利于进一步降低排放和提高输出功率。     

采取使用措施降低废气排放中的颗粒数

日益收紧的轿车废气排放限值对发动机的开发不断提出新的挑战。欧5排放标准首次对汽油机实施颗粒质量排放限值,紧接着从欧6排放标准起,在颗粒质量排放限值的基础上,又首次实施颗粒数排放限值。AVL公司已研究了降低机内原始颗粒排放的可能性,开发了未来的减排方案,并证实采取使用措施能够降低颗粒排放。     

柴油机NOx的排放控制

随着航运业的不断发展和柴油机技术的不断进步,船用柴油机废气排放已日益引起人们的重视,许多国家和国际组织都在积极采取各种有效措施来控制废气排放；对于生产柴油机的企业,按照最新的MARPOL附则Ⅵ的NOx技术规则要求于2011年1月1日起实施NOx排放TierⅡ标准,对柴油机的NOx排放控制要求很高,现主要介绍各种排放控制...     

均质充量压燃发动机一氧化碳及碳氢排放的分析

欧6排放标准对减少氮氧化物（NOx）排放的要求迫使发动机制造商开发柴油机均质压燃（HCCI）燃烧过程。作为应对环境挑战一种有前途的方法,HCCI可同时减少NOx和颗粒排放。遗憾的是,HCCI燃烧通常使一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）排放增加。现在用于欧4车辆的常规氧化催化技术可能由于活性催化点的饱和而无法转化这些排放物。因此,必须利用新型催化剂或新生技术,把这些增加了的CO和HC排放降低到标准限制以下。研究在“新一代柴油机后处理”项目框架下由欧洲委员会资助进行。目的是开发先进的新型催化剂,以提高低温下CO及HC的转化效率,可能与基于低温等离子理念的新生技术相结合,适应HCCI特定的废气排放。介绍了初步研究结果：在HCCI燃烧下定义氧化催化剂的边界条件。为此,在1辆装有2．2L4缸机的乘用车上,对窄角直喷（NADITM）双模式发动机（低负荷下的HCCI燃烧转换到高负荷下的常规燃烧）的CO和HC排放特性做了详细研究。法规排放物（COx总碳氢）由标准气体分析装置测量,HC物种分析由连接在火焰离子化分析仪系统上的C1-C9气相色谱仪进行。此外,醛和酮的排放用高压液相色谱仪分析。结果表明,HCCI燃烧易造成比常规燃烧更高的甲烷排放,且高EGR率会导致较高的含氧物（尤其是甲醛）排放。假如醛在催化剂热起后容易转化,那么,甲烷在该温度下就不会被氧化。今后将确定HCCI专用高效氧化催化剂的成分,并制造催化剂和进行测试,以达到CO和HC排放标准。在排气管中还将安装低温等离子反应器以促进氧化反应。     

ORE在排放测量方面的新进展

本文介绍了国际铁路联盟试验研究所在排放测量方面的最新要求，详细叙述了进行排放测量的试验条件、测量仪器以及新的排放限值和试验循环。     

未来铁路柴油机的一项标准——欧洲铁路非放标准测量循环

介绍了部分欧洲国家铁路内燃机车和内燃动车的保有量和年龄结构。给出了几种排放标准规定的内燃机车废气排放极限值，说明了制定一种新排放标准需要以统一的测量循环为基础，而欧洲铁路排放标准测量循环有可能成为未来铁路柴油机的标准。正在制定的新的铁路排放标准将有可能成为一项ＩＳＯ标准，因而将在全世界范围内实施。     

为达到欧3排放标准采用Taguchi技术优化重型柴油机的喷油参数

为了追求高功率密度、提高燃油经济性和达到排放标准,柴油机的性能在过去几十年中得到持续提高。燃烧技术、先进的电控喷油以及精确的发动机和喷油参数的开发帮助柴油机实现了环保方面的调整,同时降低了NOx和颗粒（PM）排放。了解发动机和喷油参数,以及它们对排放的影响对于生产更清洁的柴油机极其重要。研究的目的是优化一台重型直喷式柴油机的喷油参数,以尽可能降低法规限制的排放物,从而达到欧3排放标准。为了缩短开发周期,采用了仔细编制的试验设计和Taguchi技术。利用平均值分析、信一噪比分析和方差分析从L9正交排列的试验结果中筛选出最佳的参数。通过分析,保证这些参数能使各排放组分以确定的工程裕度达到欧3排放标准。对诸如凸轮转速、喷嘴流量、喷嘴头部在燃烧室中的凸出量和喷孔数等喷油参数的影响进行了试验研究。其中,凸轮转速会影响喷油速率,喷孔数会影响喷油压力和油束雾化,因而对降低NOx和PM排放起着直接作用。另外,喷嘴头部凸出量会影响到对油柬撞击燃烧室壁的位置,并对PM和HC排放产生中等的影响。就满足欧3排放标准而言,在已确定的试验工况范围内,喷嘴流量对柴油机排放的影响几乎可忽略不计。NOx、CO、HC和PM排放总体上能分别以11．5％、61．5％、76．5％和23％的裕度满足欧3排放标准的限值。此外,与原发动机性能相比,功率和扭矩提高了约30％,全负荷的燃油消耗率降低了10．6％,而且车辆的驾驶性和燃油经济性也得到了改善。     

控制排放任重道远

本文介绍里卡多公司对大型发动机排放控制技术领域进行研究的全貌。作者分析了大型发动机不同的典型应用以及排放法规的相关趋势,回顾了不同排放控制技术（包括主要技术和辅助技术）的优点和缺点。所给出的数据包括试验的结果和基于计算机的模拟结果。本研究评述了这些排放控制技术正在对发动机制造商和发动机用户提出的挑战,其中对前者的挑战在...     

内燃动车排放测量与评价

为减少有害物质的排放,了解铁路车辆废气排放的实际状况至关重要。文章介绍了日本针对有关被作为规范对象的排放物质而开发出的适用于日本铁路各检修工厂柴油机试验装置以及可在走行中对内燃动车的排放进行测量的方法、测量工具、试验循环方案和测量结果评价方案。     

降低颗粒排放对直接喷射汽油机的新挑战

全球废气排放法规正日益收紧,除了直接喷射汽油机颗粒质量排放限值普遍收紧之外,首次计划实施汽油机颗粒数排放限值,因此,降低颗粒排放越发成为汽车及内燃机产品研发人员关注的问题。德国柏林汽车与交通工程有限公司详细分析了影响直接喷射汽油机废气排放中颗粒数的各种因素,提出了在批量生产中降低颗粒排放的措施,并在批量生产方案中验证了这一措施。     

船用大功率柴油机排放净化和控制

简要介绍船用柴油机排放现状和国际IMO规定;综述降低大功率船用柴油机排放的技术措施.从船用柴油机主要排放、柴油机NOx排放、柴油机颗粒物排放等3个方面,分析船用柴油机排放生成原理,研讨大功率船用柴油机排放净化和控制的各种技术措施并从技术可行性、经济实用性、应用可操作性等方面加以分析.     

2013年车用发动机排放控制回顾（上）

回顾了2013年汽车排放法规和车用发动机排放控制技术的重要进展。介绍该领域排放法规的主要进展,包括美国建议收紧轻型车污染物排放标准,以及欧盟制定车辆实际行驶排放标准的情况。在应对严重的空气质量问题方面,中国和印度出现值得注意的转变。简要阐述了发动机燃油的发展状况。估计目前正处于石油稳定供应的初期阶段,有可能使燃油价格保持稳定。轻型车和重型车的发动机技术促使效率明显提高。回顾了汽油机和柴油机在满足现行氮氧化物和温室气体排放法规方面取得的重要进展。证实或不久将证实,重型发动机可以采用常用的方法达到50％有效热效率。回顾了包括选择性催化还原系统和选择性催化还原过滤器在内的氮氧化物控制技术进展,重点是低排气温度下的氮氧化物减排,以及各种部件的整合和控制。柴油机的颗粒减排技术正在围绕积灰特性和选择性催化还原一体化方面发展。直喷汽油机使用的颗粒捕集器正在快速发展,在某些情况下,这种捕集器的背压、点火特性和减排功能已与三效催化转化器的十分接近。氧化催化转化器的发展涉及一些棘手的问题,如排气中碳氢化合物和CO较高时的低温减排性能,以及甲烷氧化问题。讨论了汽油机气态排放物控制技术的主要进展,重点是发动机标定与排放控制系统的匹配,以及稀燃汽油机的排放控制。上半部分介绍排放法规、燃油,以及发动机技术的发展情况。     

锅炉烟气脱硫相关因素分析

目的通过对洛阳铁路地区各单位及洛阳市部分单位的锅炉烟气SO2排放浓度及锅炉烟气相关参数的检测结果分析,找出影响影响锅炉烟气SO2排放浓度高低的因素,从而为铁路各单位治理锅炉烟气SO2排放提供科学参考。方法运用GB5468-91《锅炉烟尘测试方法》对洛阳铁路地区的有关单位的燃煤锅炉排放的锅炉烟气检测,对结果进行相关性分析。结果锅炉烟气SO2浓度的排放与除尘器出口烟气温度成正相关,如果排放烟气温度过高,SO2浓度就会升高;锅炉烟气SO2浓度的排放与除尘器内烟气压力有一定的相关性,在一定范围内烟气压力升高,SO2浓度也会随之升高。结论控制烟气排放温度即控制除尘器排放口烟气温度是控制SO2排放的关建因素;烟气流经除尘器时动压不能过大,应有减压措施,这样才能保证SO2在水中的溶解和便于吸收,从而降低锅炉烟气SO2的排放。     

2013年车用发动机排放控制回顾（下）

回顾2013年汽车排放法规和车用发动机排放控制技术的重要进展。介绍该领域排放法规的主要进展,包括美国建议收紧轻型车污染物排放标准,以及欧盟制定车辆实际行驶排放标准的情况。在应对严重的空气质量问题方面,中国和印度出现值得注意的转变。简要阐述了发动机燃油的发展状况。估计目前正处于石油稳定供应的初期阶段,这有可能使燃油价格保持稳定。轻型车和重型车的发动机技术促使发动机效率明显提高。回顾汽油机和柴油机在满足现行氮氧化物和温室气体排放法规方面取得的重要进展。证实或不久将证实,重型发动机可以采用常用的方法达到50％有效热效率。回顾包括选择性催化还原系统和选择性催化还原过滤器在内的氮氧化物控制技术进展,重点是低排气温度下的氮氧化物减排,以及各种部件的整合和控制。柴油机的颗粒减排技术正在围绕积灰特性和选择性催化还原一体化方面发展。直喷汽油机使用的颗粒捕集器正在快速发展,在某些情况下,这种捕集器的背压、点火特性和减排功能已与三效催化转化器的十分接近。氧化催化转化器的发展涉及一些棘手的问题,如排气中碳氢化合物和CO较高时的低温减排性能,以及甲烷氧化问题。讨论汽油机气态排放物控制技术的主要进展,重点是发动机标定与排放控制系统的匹配,以及稀燃汽油机的排放控制。下半部分介绍车用发动机排放控制技术的发展。     

基于优化燃料喷射控制的柴油机快速开发方法

从预防地球温室效应的观点出发,热效率高且二氧化碳排放少的柴油机已重新获得关注。此外,由于近年来减排技术和燃烧控制技术的不断发展,柴油机的氮氧化物和颗粒排放也已大幅度降低。在应用这些最新燃烧控制技术的过程中,必须合理调整控制参数,在各种运行条件下兼顾降低排放和提高热效率的要求。叙述了在实际发动机上高效率、高精度优化控制参数的方法。