铁路柴油机的排放优化、废气再循环和废气后处理

MTU公司一直密切关注着日益严格的铁路柴油机排放限值,并成功开发出可保证其能够在未来提供经济而有吸引力的铁路柴油机的若干技术方案。本文侧重介绍MTU公司为实现铁路柴油机排放优化而采取的废气再循环和废气后处理两种措施。     

Renault柴油机氮氧化物后处理系统的开发

柴油机为达到未来的废气排放标准限值，要求在机内优化的基础上应用排气后处理系统。Renault公司开发的降氮氧化物（NOx）催化器系统使得质量较重的商务车能达到未来的排放标准，并仍保持柴油机二氧化碳排放低的优势，从而降低了Espace dCi 175型轿车的NOx排放，并达到了欧5排放标准，为未来的欧6排放标准作好了准备。     

MTU公司展示达到欧盟ⅢB级排放标准的铁路柴油机

德国Tognum集团的子公司MTU Friedrichs-hafen在2010年柏林国际轨道交通技术博览会上展示了它新开发的新一代4000系列铁路柴油机,此种铁路柴油机可满足将从2012开始生效的欧盟IIIB级排放标准。MTU公司宣布,虽然它的新一代柴油机较之当代柴油机的排放限值有明显减少,     

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。     

满足未来排放法规要求的MTU解决方案

所有大型的柴油机制造商的开发重点都放在未来即将生效的废气排放法规上。国际海事组织Stage3标准将规定船用发动机在最大标定转速下的NOx排放限值为2g/kWh。针对机车的将从2012年开始生效的欧盟EUIIIB标准规定,NOx+HC的排放限值为4.0g/kWh,颗粒物排放量限值在0.025g/kWh以内。美国环保局规定,输出功率超过900kW发电机组的NOx排放限值为0.67g/kWh,颗粒物排放限值为0.10g/kWh。MTUFriedrichafen公司的柴油机产品遍布全球,应用领域十分广泛,因此需要考虑满足各种主流排放参数要求。最大限度地降低寿命周期成本的最佳技术理念已贯穿在每个应用领域的开发中。根据已生效的排放限值、再冷却条件、燃油经济性要求和燃油品质,可以采用不同技术组合,这些技术包括:燃油喷射、涡轮增压、气门定时、废气再循环和排气后处理。本文通过引用一些应用实例来阐述这些技术方案。     

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。     

新一代MTU 4000系列柴油机

日益严格的废气排放标准和不断提高功率的要求是德国MTU公司进一步开发4000系列柴油机的动因。这种非公路车辆用高速柴油机特别适用于建筑机械、发电机组、铁路和船舶。文中介绍了MTU 4000系列柴油机的结构特点、技术参数及排放指标等。     

EMD公司继续开发710系列柴油机

美国EMD公司最近宣布,它已生产了第7500台710系列柴油机。在过去的24个月中,EMD公司共取得37项有关其710系列发动机减少排放和改善燃油效率新技术的专利。710系列发动机达到美国环保局（EPA）Tier2排放标准,其中的12—710G3B．T2型和16-710G3B-T2型柴油机已于2006年获得欧盟Directive97／68EC排放法规的Stage3a限值达标认可。EMD公司期望下一步能在不需要采用尿素后处理措施来减少NOx排放的情况下达到Stage3b级排放标准的限值要求。     

印度铁路2006-07财政年度投资50亿美元

欧盟制定的铁路牵引用柴油机严格的废气排放限制标准将从2006年1月1日开始生效。从现在起，安装到新内燃动车或内燃动车组的发动机必须达到欧洲非公路车辆3A级排放限制标准，而用于机车的新发动机必须符合从2009年1月开始生效的排放限制标准。     

国内外机车柴油机排放污染物的法规制定进展与现状

系统介绍国内外机车柴油机排放污染物限值和测定方法法规制定的进展与现状、重点介绍了国际铁路联盟(UIC)、欧洲共同体(ECE)、经互会(CMEA)、国际标准组织(ISO)、美国、日本、捷克、前苏联及中国机车柴油机排放污染物限值与测定方法法规制定的有关情况.     

均质柴油燃烧——对系统、零件和燃油的挑战

现代轿车柴油机能够在低CO2排放的同时获得优异的行驶功率。在欧洲新登记车辆中，柴油机份额的不断增长有力地证实了柴油机动力装置的魅力。但是，未来更严格的排放法规将使全球的柴油机面临严峻挑战，例如，2014年欧洲将实施欧6排放法规，其氮氧化物限值要比当今欧4排放限值低70％以上。Bosch公司在接近汽车边界条件下的试验研究中，已证实了均质柴油燃烧降低N0x原始排放的潜力。     

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...     

内燃机车用柴油机排放气态污染物的试验研究

利用KNOS-600等先进测试仪器,参照UIC623及ECER49等法规标准,对路内3种主要机型机车柴油机6～7个工况条件下排放的气态污染物氮氧化物(NO_x)、—氧化碳(CO)及二氧化硫(SO_2)进行了测试研究,获取了现行机车废气排放的基础数据,提出了我国铁路主型机车柴油机标定工况下排气中NO_x、CO及SO_2的比排放量(g/kW·h)分别为1.05～2.03,7.89～13.23,0.17～0.76;排放系数(g/kg燃料)分别为5.08～9.46,36.35～62.92,0.81～4.23。与国外同型机车柴油机排放水平进行了对照比较,并以国际标准为参照,进行了测试结果评估。     

Voith将和MAN联手提供铁路柴油机

由VoithTurbo公司和MAN公司联合开发的V8新型柴油机（图1）将于2011年投放铁路市场。Voith公司动力系统技术副总裁Stephan Bartosch先生称，即将生效的欧洲排放标准和预测的能够达到这些排放限值标准的小型发动机市场缺口这两个因素推动了该型柴油机的开发。该型柴油机的标定功率为500kW，最大扭矩为2750Nm，长度为880mm，适用于新造内燃动车组和既有铁路车辆的翻新改造（替换原来的发动机）。     

Deutz公司满足第4i阶段排放标准的新型柴油机（第1部分）——结构和耐久性

自2010年1月1日起,功率130kW以上移动式工程机械用的美国第4i阶段（Tier4i）和欧3B排放标准已分别在美国和欧洲正式生效。其颗粒排放限值比之前的法规降低了90％,氮氧化物排放限值降低了50％。Deutz公司对6～16L排量的柴油机应用了大量新技术理念,以满足Tier4i或欧3B排放标准的要求。介绍了该柴油机的结构和耐久性。     

供铁路使用的MAN系列柴油机

介绍了近年来柴油机在铁路机车车辆上的应用情况 ,并对内燃机车牵引方式的优点、相关的背景以及边界条件等作了分析。柴油机在工业车辆上得以大批量使用 ,首要原因是其具有高经济性、低废气排放值以及长使用寿命的优点。     

MTU公司和德国铁路公司联合进行柴油机排放试验

作为欧盟清洁型铁路柴油机研究计划的一部分,德国Tognum集团的子公司MTU从2011年11月开始与德国铁路公司(DB AG)及其他开发合作伙伴进行柴油机实际运行条件下的排放试验。试验所用的柴油机是MTU公司的一台12缸发动机,该发动机达到将从2012年开始生效的欧盟ⅢB级排放标准。试验的目的是获得应对其他即将生效的排放法规的补充信息和新信息。用来进行试验的12V4000R84型柴油机标定功率为1800kW,通过采用优化的机内技术和结合采用颗粒过滤器,达到严格的欧盟ⅢB级排放标准。该型柴油机采用二级增压(装用3台涡轮增压器)和中间进气空气冷却以及冷却式废气再循环技     

BMW公司新型6缸轿车柴油机

3．0L6缸柴油机是BMW公司柴油机系列中除2007年已推出的新型2．0L4缸柴油机外的第2个主力机型,主要用作BMW公司大多数轿车产品系列中不同功率等级的动力装置,为满足未来燃油耗和废气排放要求作出了重要贡献。考虑到产品系列结构设计方案的一致性和零件的通用性,6缸机由4缸机派生而来。2008年9月,这种新6缸柴油机首次以180kW和520N·m的动力性能搭载于330d轿车,同时以180kW和540N·m的动力性能搭载于730d轿车,这2种车型都达到了欧5排放限值,而且,330d轿车还可作为欧6车型。     

MTU公司的低排放4000系列铁路柴油机

德国柴油机制造商MTU公司推出了它的4000系列铁路用柴油机。这种新的发动机能够达到更严格的欧盟ⅢA级排放标准的要求,该标准规定,柴油机的氮氧化物（NOx）排放量将从目前的最多为9．5g／kWh减少到从2009年开始执行的6．0g／kWh。     

AVL公司开发的小型化柴油机

要使排量1．05L的3缸柴油机输出功率达到80kW,是AVL公司小型化柴油机开发的下一目标。为了降低二氧化碳（CO：）排放并达到欧6排放标准,新开发机型要满足的关键准则是符合用户对动力和驾驶性能的期望,并使3缸柴油机结构的噪声一振动一平顺性性能接近4缸柴油机的水平。其结构方案以19MPa的最高燃烧压力限值为依据,并按高比功率来确定冷却系统。为了满足用户进一步降低CO2排放法规的要求,一些小型化动力装置已被成功地引入市场。例如,Renault公司研发了用于驱动1460kg中级车型的1．5L80kW柴油机。扫气容积约为1L的3缸柴油机正是小型化策略的体现。