低排放GE-7FDL大功率中速机车柴油机的开发

概述低排放的GE-7FDL系列机车柴油机的技术开发。开发的重点放在明显地减少发动机的NOx排放并减少和控制其他可见和不可见的排放物上,与此同时对发动机燃油效率的不利影响要尽可能小和对发动机系统和零部件的改动要尽可能少。使用一台单缸7FDL试验研究用发动机对几种设计概念进行了分析与研究。制造了一台低排放的16缸7FDL发动机和一台GE机车样车,并对其进行了性能验证、功能评估:和设计优化试验。GE公司的低排放7FDL发动机和机车已投入批量生产。新开发的低排放机车发动机达到美国环保局制定的0级排放限制标准而对燃油效率没有不良影响。这一目标的实现仅导致对发动机系统和零部件作了极少的改动,理想的发动机可靠性仍保持不变。新的发动机可与以前的7FDL基型发动机互换,因而现有基型发动机升级到低排放型发动机很容易。     

各种变化因素对中速柴油机NOx排放的影响

论述了各种变化因素对发电用中速柴油机ＮＯｘ排放的影响。这种发动机的ＮＯｘ排放水平不仅受空气中含水量（取决于空气温度 和湿度）的影响，而且受燃料可燃性的影响。为了确定绝对湿度、空气温度和中冷后空气温度等各种相关因素可能产生的影响，对两台缸径分别为２２０ｍｍ和２８０ｍｍ带余热利用装置的发电用柴油机的ＮＯｘ年度测试数据进行了处理分析。借助这些已有数据，利用最小二乘法，可以得出各种修正因素的影响。另外，为     

多用途中速柴油机排放达标策略

中速柴油机正面临着激动人心的发展时期。世界范围内的排放法规成为大型柴油机开发计划的推动力。对于同样的基准柴油机,不同的应用类型和市场技术条件要求采用不同的成套技术,以满足新的排放法规要求。在某些情况下,内部减排措施将不得不全面采用并发挥相互协同作用,才能达到新的目标。而在另外的一些情况下,则不得不遵循新的途径,例如采用废气再循环、燃用代用燃料或排气后处理,以帮助实现对排放的控制。工作在约1000r/min下的大型柴油机处在中速机和高速大型柴油机的中间地带,它们的特点是适应多用途,例如机车、船舶和电站。本文从该种柴油机的市场分析入手,指出未来各种应用领域在废气排放法规方面提出的各自不同的要求。这就为接踵而来的各种减排技术提供了条件,并最终为试验性的排放达标途径组合方案的出现提供了可能。大量的单缸机试验是排放达标工作的主要内容。深入的分析工作、热动力循环计算、燃烧和燃油系统计算流体动力学(CFD)研究促成了试验计划的顺利进行。在翔实的单缸机试验结果的基础上,对多方面的减排手段进行了分析。多缸柴油机性能则以计算为基础进行预测。最终,对应于柴油机的应用类型,对各种废气排放达标途径组合进行了对比。     

大功率高速柴油机进入中速机市场

随着高速柴油机功率的提升和耐久性的改进,以及由于其在初始成本、可获得性和受排放法规限制等方面的优势,它们正越来越多地进入中速发动机应用领域。文中简要概述和分析了这一趋向。     

中速大功率柴油机球铁曲轴的研究

较详细地介绍了3 680 kw(5000马力)16V240ZJE型柴油机球铁曲轴的由来和发展,具体结构设计和主要技术性能参数及有关计算分析,曲轴实物的试验、台架试验和实际运用情况,以及与国内外同类柴油机曲轴技术水平对比,从中可以看出该球铁曲轴完全具有自主知识产权,是具有中国特色的豪诺技术产品,达到了国际先进水平,其中某些重要特性指标处于世界领先地位.     

ADD 30V型大功率四冲程中速柴油机

ＡＤＤ公司新开发成功的ＡＤＤ３０Ｖ型中速柴油机的平均有效压力达２．７ＭＰａ。活塞平均速度１２．０ｍ／ｓ，最高燃烧压力２０ＭＰａ，强化系数Ｐｅ·Ｃｍ高达３２．３ＭＰａ·ｍ／ｓ。该型柴油机的重量比原有相同功率的中速机轻３０％，其燃油消耗率仅为１８４ｇ／ｋＷｈ。排烟浓度和ＮＯｘ排放分别为０．０２４ｇ／ｍ＾３和９００ＰＰｍ，并具有与原有柴油机同样良好的耐久可靠性。为实现上述高性能，该机采用了包括铸钢机体、ＲＲ锻钢曲轴、钢头球铁裙活塞、陶资喷涂缸和活塞环以及单气门结构在内的一系列突破性材料和新技术。     

Caterpillar公司中速柴油机电子控制喷射系统

采用电子控制喷射系统的中速柴油机通过喷射特性的适应性和柴油机优化运行赢得用户好评。这类喷射系统已经广泛应用于高速柴油机上，在中速柴油机上的应用则处于起步阶段。Caterpillar公司已经开发并正在研究应用于C280、M32C、M43C、M25C和M20C等中速机平台的系统。本文将论述在改进排放性能（减少NOx、颗粒物、CO2以及降低噪声）方面存在的潜力，明确指出电控柴油机关键部件所必备的特性，并介绍为使其具备这些特性所采用的两种不同的方案。     

采用超高喷射压力降低重型非道路用柴油机的排放

利用广泛的发动机试验和运行循环仿真,确定了在非道路瞬态循环和特定用途中降低运行成本的潜力。采用1台6缸柴油机作为试验发动机,配装电装公司第4代G4S共轨喷油系统,能够达到300MPa的喷射压力,并采用FEV公司的先进重型燃烧系统。基本型发动机在装备喷射压力达200MPa左右的现代喷油系统时,在不带后处理装置的前提下可满足美国第4阶段中期排放标准。电装公司的G4S喷油系统除了能达到300MPa的喷射压力外,还具有静态防漏喷油功能,因此对于给定的喷油量,可最大限度地减少建立压力所需的泵油能量。     

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.     

燃油温度对直喷式柴油机燃料喷射、燃烧和排放的影响

液体燃料进口温度对直喷式柴油机的影响是显著的。本文研究进口燃油温度对中速柴油机燃油喷射、缸内燃烧及对输出性能及排放的影响,介绍受进口燃油温度影响的主要喷油参数的变化,并开发了简化模型。研究指出：受影响的主要喷射参数包括喷油器喷射终点定时相对于喷油泵致动定时的变化量、喷油率、喷油持续期以及喷油油束的雾化。燃油温度对喷油参数的主要影响来自于燃油体积弹性模量和密度,而燃油黏度的影响不大。开发的模型可以预测由于进口燃油温度的变化引起的喷射参数的改变。预测结果指出,当进口燃油温度升高时,嘴端喷射始点定时相对滞后,喷油率降低,针阀开启持续期相对于基准状态有所延长。通过考察燃油温度对缸内燃烧过程的影响,分析了发动机输出和排放相对于燃油温度的变化趋势。预测指出,对于运行在全负荷下的普通柴油机,燃油温度的升高将会使CO、HC、PM以及烟排放值增高,而使NOx排放值降低,对燃油效率有不利影响。对一台中速四冲程柴油机进行试验得到的输出和排放值结果与趋势分析预测结果吻合。研究结果和开发的模型通常可以用于压燃直喷式液体燃料发动机。     

关于控制车用大功率柴油机排放的探讨

柴油机废话气排放对环境的污染，愈加引起社会的重视，越来越严格的排放法规对柴油机的设计和动用提出出新的课题。 参考国外有关控制，降低柴油机排放的方法并结合在这方面的进展情况，在对我厂１２Ｖ１８０ＺＪＣ柴油机在奥地利ＡＶＬ公司所作出的排放结果进行总结和分析的基础上，提出了柴油机在运转条件下控制进气温度、环境温度及采用停缸法等措施，来降低柴油排放量的有效途径。     

利用二级增压降低Wartsila四冲程中速柴油机排放

NOx和CO2的减排要求是促进未来内燃机发展的主要因素。NOx排放可通过使用Miller循环冷却燃烧过程来有效地降低。但是高度Miller循环（进气门提前关闭）需要高增压压力。对此,有效的措施之一就是采用二级增压系统,可使增压压力达到10bar。采用二级增压还可提高发动机效率以及降低CO2排放。发动机效率的提高是采用高效二级增压系统以及通过Miller循环使发动机压缩和膨胀冲程之间实现更佳的比例划分的结果。因此,Miller循环与二级增压系统相结合能使NOx和CO2排放都得到有效降低。为查明进气门关闭（IVC）提前与二级增压系统相结合所蕴含的潜力,采用一维模拟软件进行了研究。为寻求各种负荷下的最佳IVC,还利用可变的IVC系统进行了研究。在Wartsila 20型柴油机上进行了二级增压系统样机、极端提前的Miller定时以及短的扫气期的试验。将这些试验结果与模拟结果以及与前期试验（一级增压,压比最高达6．2bar,中度Miller定时）的结果进行了对比。本文还介绍了样机的结构以及目前的发动机为适应增压度的提高以及为增设辅助设施而需要作出的修改。模拟结果以及作出的假定通过试验得到验证。以下几点是在Wartsila 20型机上通过二级增压技术结合IVC提前技术所得到的结果：①极端提前的Miller定时使NOx排放减少达50％;②燃油消耗率的改进潜力得到证实;③由于高空／燃比使高负荷区热负荷得到改善,但由于进气流量受到限制,使部分负荷性能较差;④负荷承受能力及烟排放性能变差。但可采取可变的进气门关闭（VIC）系统加以解决。     

中速柴油机燃烧和排放仿真的发展和挑战

对目前精准仿真中速柴油机的发动机循环的可能性和挑战进行综述。排放标准法规的日趋严格和竞争的日益激烈,要求在设计阶段要做出更多的努力,以预测中速柴油机的排放和效率。近年来,仿真工具的发展在预测方面已取得很大的进步。然而,由于在柴油机运行中燃烧和排放物形成过程是复杂的,对所使用的工具要求极其严格。3D CFD仿真可用作优化燃烧室内的燃烧和排放形成过程,0D和1D发动机循环仿真适用于选择理念和预优化重要的发动机参数。0D和1D模型的一大优势是计算时间较短,可对大量参数变量进行研究。对几种0D、准维和3D仿真模型进行研究、比较和评估,用于计算燃烧率以及碳烟和NOx生成。0D燃烧模型评估（LEC-DCM）是基于对喷雾的总体描述,然而准维模型是使用多区域方法（MZCM）。3D燃烧模型的评估包括扩展拟序火焰模型（ECFM-3Z）。除了燃烧模型,还有一个重要的因素是喷油率历史,为精准仿真提供基础。然而NOx排放仿真主要受燃烧率模型质量的影响,碳烟生成和氧化过程的仿真依据更多的重要参数。对不同的0D和3D仿真模型进行了研究。另外,单缸发动机的光学测量用于验证碳烟模型。     

某柴油机炭烟排放改善研究

从柴油机炭烟形成机理人手,分析了某柴油机黑烟较重的原因.对影响炭烟的敏感参数进行重点分析,提出了了改进技术措施,并完成了性能仿真与试验验证,取得了较好的效果.     

中国的排放法规将导致中速柴油机的设计改变

在过去60多年的时间里，在中国，发动机为满足市场的需要而设计，市场需要的是功率量、体积更小、重量更轻、油耗更低、可靠性和耐久性更高、价格更低的发动机，不久，另外一个要求，更低的排放将列入其中，20年前、，其它国家的汽车发动机机遇到了这种挑战，而现在大型发动机也要面对它，在未来，中国将强化有关法规，商用发动机的设计不得不进行改变。本文表明，发动机设计者已开始改变设计以降低排放。由VAL和其它汽车和卡车发动机厂商开发的技术现已于船用发动机、发电用和机车用发动机以满足以不同的需要，运用的这些技术都以事例进行了说明，指出了导致降低排放的设计特点及其效果，在大多数情况下，降低排放导致上面的其它各项指标的相互折衷，本文这了为改进折衷目前发动机设计中采用的新技术。最后，预见了未来发动机的发展。     

适应未来排放法规的大型柴油机喷射系统

排放限制要求是当今柴油机发展的驱动因素之一,大型柴油机的燃油喷射系统以及排气后处理技术正处于发展阶段。由于大型柴油机寿命长,其中有许多在其寿命期内需要进行燃油系统的现代化改造以提高其在市场上的竞争力。大型柴油机被应用于许多不同的工业领域,在这些领域中,它们在未来的整个寿命期内必须遵守各种排放法规的要求（即EPA、EU、...     

柴油机碳烟排放浓度自动测量仪的开发

作者开发了一种以激光散射法和透射法相结合来实时测定柴油机碳烟排放量的仪器。采用这种装置可以实时测定碳烟粒子的尺寸和浓度（数量密度、体积浓度和重量浓度）。本文介绍了这种测定方法的原理、光学系统和仪器的结构，并对由稳定火焰燃烧器和非稳定火焰燃烧器所排放的碳烟指标进行了测定。为了验证其测定精度，用电子天平测定法进行了测定结果的对比。对比结果表明，两者具有较好的相符性。