世界上首列采用颗粒滤清器的内燃动车组

介绍了阿尔斯通LHB公司制造的世界上首列采用柴油机排气颗粒滤清器的内燃动车组，描述了颗粒滤清器的结构原理及其与柴油机和动车的安装关系。利用这种颗粒滤清器，可使动车柴油机排放的碳烟量减少95％以上，颗粒排放量降低约90％，提前达到了从2012年起开始生效的欧盟废气排放法规。     

铁路工程车和机车的绿色标志

世界卫生组织(WHO)经过20年的研究,提出了一份关于柴油碳烟致癌影响的报告。柴油碳烟等同于石棉和神经毒气,不仅对人体健康极度有害,而且对气候也有非常有害的影响。德国铁路公司声明,未来只购置带颗粒滤清器的新型内燃机车。Tehag集团德国分公司是颗粒滤清器系统的供应商之一。该公司与其在瑞士的Tehag母公司合作,有20多年的内燃机车、动车和其他机械加装颗粒滤清器的研制经验。目前,该公司对MAK G 1206型内燃机车的小型车队进行加装作业,为用户的各种用途设计出最佳功能的颗粒滤清器系统。这种现代化的封闭式颗粒滤清器系统,采用了被动再生设计原理。该公司的企业战略,就是要使机车车辆达到最高程度的运行安全性、可靠性和用户满意度。试验表明,利用颗粒滤清器系统,可以过滤掉99.78%的固体物质,从而可达到良好的滤清度,过滤的颗粒物直径小于2.5μm。该公司在德国莫尔斯和瑞士迪森霍芬设有两个办事处,在用户驻地设有流动的组装团队,专门为用户加装颗粒滤清器。目前,在欧洲铁路上,加装的颗粒滤清器系统被视为机车和铁路工程车辆的绿色环保标志。     

柴油机排气中微粒的生成机理与减少方法

柴油机排气中的颗粒物质由干碳烟、可溶性有机物、硫酸盐、金属和灰尘等组成，而以干碳烟和可溶性有机物为主。发动机在高负荷动转时主要形成干碳烟、在低负荷运转时主要生成可溶性有机物。本文叙述了干碳烟和可溶性有机物的成分、性质、生成机理及其生成量计算方法，并着重说明了影响干碳烟、可溶性有机物生成的各种因素及降低颗粒物质排放的方法。     

柴油颗粒过滤器的再生对润滑油品质的影响

使用柴油颗粒过滤器可以明显降低柴油机的碳烟和颗粒排放。被滤出的碳烟颗粒经氧化使过滤器再生时,常需要后喷射的支持。IAV公司从润滑油稀释的角度对2种具有典型成分的润滑油性能和使用范围进行了研究。着重研究了润滑油化学及物理性质及其对性能的影响。     

用于柴油机的新型长寿命自洁式机油滤清器

柴油机机油滤清器系统的任务是使柴油机部件免受有害颗粒的损害，柴油机的最大寿命取决于机油滤清器系统的恰当使用。介绍一种新型低维护成本的油滤清系统，该系统由Alfa Laval公司设计、Cummins发动机公司研制。这种命名为Eliminator的新型滤清器系统由全流滤清器和旁通滤清器结合而成。全流滤清设计成一系列金属丝网盘，其不断地利用逆向油流冲洗，具有自清洁特征，旁通滤清包括一高效离心式滤清器。     

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。     

铁路内燃机车柴油机油中烟炱的研究

烟炱颗粒团聚后形成的结构会使柴油机油的黏度快速增加,导致柴油机油报废。采用反射和透射扫描电镜对铁路柴油机油中的烟炱颗粒进行分析研究。研究表明:柴油机油中的多数烟炱颗粒都分布在20~70nm附近,团聚后形成烟炱结构一般都呈点状或短链状,在黏度大的油样中有少量的球状团聚;柴油机油的黏度与烟炱结构大小具有相关性,结构大的黏度也大;柴油机油中烟炱颗粒的主要成份为C,还含有少量O,Ca,S,以及微量Si,Al和P;烟炱颗粒的晶体结构具有很高的硬度;烟炱含量大于4%的油品抗磨性能明显下降。     

高效自洁式空气滤清器

介绍了一种新型组合式多管旋风空气滤清器。这种滤清器与现有的滤清器相比具有下述优点：结构紧凑、重量轻、制造简便、最适用于大量空气的首次滤清。它可以用在电力机车、内燃机车、内燃动力车上。文内介绍了这种空气滤清器的结构及其空气动力阻力特性和清除灰尘、水滴、雪花的能力。     

ECO模块包——机车动车动力传动装置的创新设计

介绍了德国Voith公司最新开发的ECO动力传动装置包的设计、结构、原理和在节约能源、减少排放及降低噪声方面的优势。该动力传动装置包的技术创新包括：优化的隔声覆层，voith无声风扇，自适配的悬挂支承装置，利用排气和冷却水余热的蒸汽驱动装置，柴油机排气颗粒滤清器，静液压余热回收装置以及相应的VTDC控制装置。     

机车柴油机进气滤清器清扫装置

介绍了一种内燃机车柴油机进气空气滤清器维修用自动清扫装置的结构原理和使用效果。该装置由旋转工作台、滤清器内外侧清扫喷嘴及其进给装置以及集尘箱等部分组成。工作时将滤清器装在旋转工作台上 ,开动机器后 ,滤清器旋转 ,内外侧喷嘴由进给装置带动沿着滤清器内外侧往复吹扫。一般吹扫 15min即可使滤清器上的灰尘粘附率由 10 0 %降至 2 0 %。被吹落的灰尘由设在旋转工作台下方的集尘箱吸收。为了防止噪声扩散 ,在自动清扫装置周围设有屏障 ,使周边噪声由不设屏障时的 110dB降至 84dB。     

利用电控燃油喷射装置控制柴油机燃烧和排放的研究

为了降低直喷式柴油机瞬态工况排放,集中介绍了喷油器闭环控制。通过对共轨压力和气缸压力的实时测量,在闭环共轨喷油系统中实现了对喷油压力、燃烧正时和发动机输出功率的同步控制。通过对碳烟排放的实时测量,实现并评估了通常在发动机输出功率急剧增加时可以观察到的峰值碳烟排放的降低。结果显示,可以通过采用每个执行器3种比例积分微分控制器的方式,实现喷油压力、燃烧正时和发动机输出功率的同步控制,而峰值碳烟排放的降低则可以通过控制喷油压力来实现。     

机车滤清器清洗装置及清洗机构的开发

概述了机车通风用滤清器清洗装置的结构原理及实际使用中存在的问题及解决措施。随着清洗液循环清洗次数的增加，清洗效果下降，致使临近清洗液更换期的滤清器难以洗净。为此对现用装置进行了改进。介绍了新清洗装置的结构改进及试验研究过程。试验结果表明，新装置具有良好的清洗效果，即使在清洗液更换前夕清洗的滤清器，也具有高清洁度。     

一种同时降低直喷式柴油机碳烟和氮氧化物的新喷油策略的研究

直喷式柴油机燃烧时碳烟生成的一个主要来源是液态燃油或很浓的空燃混合气与火焰的相互作用,这种现象在现代直喷式发动机中尤为明显。由于噪声原因,这种发动机通常将喷油分为预喷油和主喷油。预喷的燃油着火后,由于主喷燃油直接喷向已经燃烧的气缸区域,部分主喷燃油会与仍处于液相的火焰相互作用,这就导致大量碳烟的生成。采用空间分离喷油来克服这一问题,一方面能减少燃烧早期的碳烟生成,另一方面能增加燃烧后期的碳烟氧化。特别是采用了一种能按照所述方法自由改变喷油的结构。因此,在一台重型单缸试验发动机的气缸盖上安装了一个辅助共轨喷油器。用辅助喷油器将预喷燃油喷入燃烧室中央,而主喷燃油则采用7孔喷油器按传统方式进行。在第一阶段,采用三维计算流体动力学的KIVA-3V程序模拟空间分离的预喷燃油和主喷燃油混合气形成,以获得混合气形成的第一印象。然后,用该单缸发动机研究新喷油策略对燃烧过程本身的影响,采用气缸压力显示、排气分析以及双色法来观察燃烧过程中燃烧室内的碳烟生成和碳烟氧化,并与传统发动机的运行作了比较,以评定发动机的运行特性,评估其降低排放的潜力。     

单级顺序增压涡轮增压器——超低排放柴油机的增压新理念

涡轮增压柴油机以超低排放达到了较高的平均有效压力水平。传统涡轮增压器的涡轮与压气机的匹配要达到期望的性能和响应特性变得越来越困难。为了满足排放法规的要求,采用超高水平的废气再循环控制氮氧化物排放,采用柴油颗粒过滤器控制碳烟和颗粒排放。这些技术使涡轮修正流量减少到压气机修正流量的一半,从而使压气机与涡轮的匹配恶化。介绍一种通过改变压气机作功一转速关系来显著改善涡轮性能的新设计理念。通过使用双面压气机叶轮,使压气机的1个叶轮停止工作,从而改善压气机的流量范围。由于压气机的流量范围得到改善,叶轮后弯曲率得以减小,进而改善了高压比能力。与球轴承相结合,该理念会使单级涡轮增压器的涡轮效率改善几十个百分点,压力高、流量范围大、尺寸小的压气机能提供传统结构的涡轮增压器所无法达到的性能水平。     

以氢为补充燃料的直喷式柴油机的燃烧和碳烟排放

已证实,在乙烯和乙炔与空气的层流扩散火焰中添加氢气（H2）可以大大减少碳烟的生成。将H2雾化喷入单缸自然吸气直喷式柴油机,对燃烧和碳烟排放进行研究。随着H2的加入,特别是H2能量分数增加到15％以上时,发现与以往报道相反,滞燃期明显缩短,压力升高率峰值很高,烟度增加,燃料效率下降。当H2能量分数占30％左右时,滞燃期降到0～1℃A,最大压力升高半上升到2．5～3．0MPa／℃A。当H2比例较低时,碳烟排放稍有减少,但在H2能量分数高于15％～20％时,碳烟急剧增加。H2与空气混合,有效地参与燃前反应,导致滞燃期缩短,随之对燃烧压力一时间历程、碳烟排放和效率产生影响。有必要通过进气加入H2或往发动机气缸内直喷H2进行燃烧控制,以评估H2减少碳烟排放的潜力。     

一起机油滤清器故障造成停机的原因分析及改进措施

针对DF_4型机车机油滤清器故障引起增压器滑油压力低造成的停机,结合滤清器的结构和尺寸测量,分析了故障发生的原因,并提出了改进措施。     

用于商用车的燃油滤清器模块

Mahle公司开发了一种适用于全球商用车的新型燃油滤清器模块。这一用于重型商用车的燃油滤清器模块方案能满足颗粒分离和水分离的苛刻要求,同时具有较长的使用寿命。其他开发重点包括成本与质量优化设计,以及允许多个方案使用大量相同部件的模块化理念。另一项挑战是模块化部件在所谓“世界发动机”上的应用,以及满足由此产生的要求。     

Mahle公司柴油滤清器中的自动排水系统

现代柴油机喷油系统要求不断提高耐磨性。除在燃油滤清器中有1套高效颗粒、水分离系统外，把被分离的水自动清除掉也显得越来越重要。由于柴油中的含水量较高，所以，Mahle公司研发了BlueDrain系统。将来，它既可作为独立的系统，也可作为Mahle燃油滤清器模块中的集成部件。广泛的比较证实，由于地区的差异，柴油中的含水量也有很大的差异。     

直喷式柴油机燃用柴油和生物柴油时的高均质压燃技术

在直喷式柴油机上很难实现高均质压燃。其主要原因是很难实现燃油充分气化和存在燃油喷雾撞壁问题。这种燃烧状况还会因压力升高率增加而限制最大运转负荷。与常规的燃烧过程相比,均质压燃的碳氢（HC）和一氧化碳（CO）排放会明显升高,且排放值很高。在一台直喷式柴油机上研究了2种实现高均质压燃的方法：采用日产公司MK型喷油系统和提早喷油。利用一台普通2L4缸共轨柴油机,以18．4和14．4的压缩比分别研究了喷油压力、喷油定时、废气再循环（EGR）率、EGR冷却器效率和压缩比的影响。鉴于目前人们对生物燃料的兴趣,结合高均质压燃方式,采用柴油和生物柴油,研究了燃料氧化特性对HC、CO、碳烟和氮氧化物（NO：）排放的影响。通过测量气态排放物、滤纸烟度值和压力进行研究。并用缸内压力计算出放热率和缸内压力升高率。减小压缩比能扩大高均质压燃充量的运行范围。在低负荷时,柴油和生物柴油的NOx和碳烟排放均可忽略不计。燃用生物柴油能使HC和CO排放减少。在高负荷时,碳烟排放变得较高,而燃用生物柴油则能使碳烟排放减少。简要介绍了实现低排放的几种柴油直喷方式,并分析了含氧生物柴油对这些燃烧方式的适应性。     

喷孔几何形状对降低柴油机排放的影响

在一台采用高压共轨喷射系统的多缸柴油机上对3种喷嘴形状各异的喷油器进行了试验。试验采用多种喷射压力,并结合使用废气再循环技术,以获得低的NOx和碳烟排放。研究中采用的喷油器包括6孔喷嘴的、10孔喷嘴的和K系数为3的6孔收敛形喷嘴的。所有3种喷油器具有相同的流量值。所试的所有3种喷油器在各自适当的条件下均有NOx和碳烟减排效果。研究发现,低温燃烧可通过采用高的废气再循环率与晚喷相结合来实现。在传统的喷油定时下,高喷射压力明显减少了碳烟的排放。在推迟的喷射定时（即上止点后5°曲轴转角）下,喷射压力的影响不明显。研究发现,在相同的喷射条件下,与直孔喷嘴相比,收敛形喷嘴会产生更高的碳烟排放量。收敛形喷嘴对NOx排放和燃油消耗率的影响不明显。10孔喷油器中的小喷孔喷嘴可产生较小的燃油滴从而导致更好的雾化。10孔喷油器在宽广的运行条件下似乎具有更好的空气利用率从而有显著的NOx和碳烟减排作用。