排放标准再次升级

2011年1月出台了针对功率最大为560kW发动机的Euro IIIB排放标准,该标准从2012年开始适用于更大功率的发动机。与此同时,美国环保局(EPA)也开始将它的Tier3排放标准应用于机车,而它的Tier4排放标准将于2015年出台。文中简要介绍了几家发动机制造商为满足日益严格的排放标准限值要求而正在进行的开发努力。     

Voith公司将进入机车市场

为了改进二冲程柴油机的性能和降低排放以满足各种排放法规的要求，GM公司的电气动力部（EMD）在过去10年中加速了它的发动机开发计划。目前它生产的发动机符合美国环保局（EPA）Tier2标准、国际海运组织（IMD）标准和EPATier1和Tier2船舶排放标准。     

新的铁路用柴油机排气颗粒滤清器

美国GTE Industries公司和NREC（国家铁路设备公司）正在联合双方的力量进一步推进机车减排。早先的EPA（美国环保局）排放标准已经要求机车减少NOx和其他排放物的排放量,但是未来的将于2015年开始生效的Tier4排放标准还将要求机车的颗粒物（PM）排放量有明显减少。     

铁路牵引排放标准

美国环保局(以下简称EPA)于1997年12月正式通过了铁路机车的第一个排放法规〔63FR18997-19084,1998,4,16〕。该法规推行了新造和改造的铁路机车和机车发动机关于NOx、HC、CO、PM(颗粒物质)和烟度的Tier0～2级排放标准。这些排放标准于2000年开始生效,对于1973年之后原造的机车,     

用于北美铁路牵引的低排放发动机

简述了美国机车制造商及铁路运用部门为了满足日益严格的排放规要求而进行的铁路机车低排放发动机的研究开发活动。这些活动主要包括：对传统柴油机进行个性或优化设计，如加长行程，提高压缩比，采用电子燃料喷射等；开发气体燃料发动机，其中包括采用柴油引燃的双燃料发动机和纯烧天然气的发动机；开发能满足下一代高速铁路计划需要的燃气轮机车发动机。     

Cummins公司推出新型铁路柴油机

新的Cummins QSK50型机车柴油机在成功获得其排放达标证书之后,将于2010年初投入运用。该型发动机最近获得美国环保局（U．S．EPA）40CFR Part 1033 Tier 2排放标准和欧盟（EU）Stage 3a排放标准达标证书,并且被美国加利福尼亚州大气资源局认可为一种超低排放的机车（ULEL）发动机。     

RailPower公司的多发电机组低排放机车

基地在加拿大魁北克省蒙特利尔市的铁路动力技术公司（RailPower Technologies Corp．）开发出一系列专门用来帮助铁路公司达到排放要求而同时又具有高的生产率和效率的机车。这些低排放机车利用旧机车原有的支承框架,装有功率为1044～2088kW、达到美国环保局Tier3排放标准的Deutz柴油发电机组（图1）。     

710ECO Repower机车

710ECORepower技术是美国EMD公司不久前专门针对自己早先制造的中低功率机车的升级改造而开发的,其核心部件包括久经考验的EMD710系列柴油机、EM2000微机控制系统及发动机自动起动和停机（AESS）系统等。采用710ECORepower技术完成升级改造的机车比原型机车减少燃油消耗25％,减少机油消耗50％,减少排放70％,从而达到美国环保局的Tier2排放标准。文中简要介绍了710ECORepower机车的设计特点和主要技术参数。     

机车市场在复苏

随着运量增加,机车市场正在好转,各家制造商,如GE、EMD等,纷纷改进自己的产品,在符合美国环保局排放标准的前提下,满足各铁路公司对机车的要求。制造商开发的列车控制系统、排放后处理设备、混合动力机车、GenSet机车等产品丰富了市场,加快了机车市场的复苏。     

美国内燃机车车队的发展

美国环保局(EPA)制定的限制干线内燃机车和调车内燃机车有害物质排放的标准是近10年来美国确定内燃机车发展路线的重要事件.标准于1998年颁布,2002年开始生效.该标准分别对1972-1999年生产的旧机车和2000-2008年生产的新机车提出了要求.文章介绍了EPA各等级的排放标准以及美国内燃机车车队的构成情况,分...     

五十铃07年型FORWARD系列车用天然气多点喷射发动机的开发

五十铃汽车公司的FORwARD天然气（CNG）车自1997年开始销售以来，得到了广泛的好评，此次开发撤下了以往的6HA1-CNG型发动机，采用从2005年开始销售的ELFCNG车用发动机所用的多点喷射（MPI）系统，重新开发了6HF1-TC型发动机，并配装于新型FORWARD车。新开发的CNG—MPI发动机实现了清洁排放，在满足2003年CNG车排放限值的同时，还获得了低排放重型车的认证。另外，新采用了怠速停止及起动系统，进一步降低了二氧化碳排放。     

Helm公司开发出用于EMD645系列柴油机的排放达标套件

Helm金融公司的一家子公司Helm Environmental Solutions，LLC正在提供一种新的达到EPATier0＋排放标准的改造套件——645EcoLogic TM，用于EMD公司早期生产的EMD645E系列罗茨泵增压发动机。利用该套件对现有机车发动机进行改造以达到EPA（美国环保局）的排放标准，从而使它们能得到重新使用。用645EcoLogic套件实施改造，通过利用它的标准零部件，     

GE公司GEVO柴油机的开发

美国GE公司运输分部开发了一种新型柴油机以满足下一阶段的排放和燃油经济性要求。该型发动机的开发始于1998年,其包括GE公司现有发动机的最佳特性以及新发动机技术的最新发展。它将首先应用于自2005年起新造的符合美国环保局2级排放标准的内燃机车。GEVO12缸发动机在1050r／min下的标定功率达到3360kW,这相当于原来的一台7FDL16缸发动机所达到的功率水平。发动机的缸径为250mm,行程为320mm。这导致了采用约2．0MPa的较保守的平均有效压力。美国机车的2级排放标准较之0级和1级排放标准在降低NOx和颗粒物质排放方面具有特殊要求。为了达到NOx排放标准而对现有发动机作进一步调整势必造成燃油经济性的巨大损失。为此,GE公司运输分部正通过开发一种新型发动机来满足2级排放标准要求,新型发动机将不仅能满足排放要求,而且在燃油经济性方面较之现有发动机亦将有较大改进。发动机的性能开发包括燃烧模拟、系统模拟和优化。应用统计学方法对燃油喷射系统进行了优化设计以保证高效和可靠的运行。涡轮增压器设计采用了先进的空气动力学和结构模拟以获得高的效率和安全性。单缸机和多缸机的性能试验进一步改进了燃烧系统。采用一个严格的可靠性设计(DFR)程序对每个系统和部件的可靠性进行了评估。通过将尺寸和强度变量与整个环境范围内的工作应力进行比较,保证了关键零部件的可靠性。通过在高加速条件下进行广泛的耐久性试验,验证了发动机的可靠性。在2005年投入大规模生产之前,50台针对2级排放标准的机车将进行广泛的现场试验以进一步考察和改进发动机的可靠性。     

排放达标成本将增加

编者按：本文作者David E．Banager在美国EMD公司供职37年,自1991年以来一直从事机车减排达标工作,现任EMD公司机车排放达标经理。他代表EMD公司参与了美国环保局（EPA）机车排放法规的制定。文中介绍了EPA最近新颁布实施的CFR Part 1033机车排放法规,并与早先的CFRPart92机车排放法规进行了比较。作者预测了新的排放法规将会给机车制造商和铁路公司带来的重大影响,同时还给出了几种新开发并已得到EPA认可的节能减排型调车机车产品实例。     

五十铃07年型GIGA车用发动机

五十铃公司的07年型GIGA车从2007年3月开始配装6UZ1-TC发动机，同型号牵引车从2007年6月开始配装6WG1-TC发动机并上市销售。所有发动机均满足日本新长期排放法规（2005年），获得低排放重型车的认证（颗粒排放比新长期排放法规限值降低10％以上），并符合日本8个都县市认可的低公害车要求，同时作为五十铃公司的主力车型，达到了日本2015年的燃油耗标准。     

机车和船舶发动机未来的排放要求（上）——面临的挑战、技术方案以及来自其他重型发动机应用领域的经验借鉴

未来世界范围内的船舶和机车废气排放法规要求大幅减少废气中的有害物（尤其是氮氧化物）的排放量。大幅减少尾气排放,同时保持低的燃油消耗也是目前重型发动机和工业用发动机的开发重点。根据从这些开发工作中获得的经验,可以得出结论：严格的排放限值标准不能仅通过一个技术阶段（发动机机内措施／安装排气后处理净化系统）来实现,而必须开发一整套经济有效的手段,其中包括降低发动机本身输出的排放值,辅之以满足要求的高效排气后处理措施。 关于氮氧化物的减排,在重型发动机和工业用发动机领域,当前主要是研究和采用SCR（选择性催化还原）技术。虽然船舶和机车发动机与公路用重型发动机和较小的工业用发动机在具体要求和边界条件方面有显著不同,但是已经取得的经验（尤其是在公路应用领域）仍可用于未来船舶和机车低排放方案开发。 在本文第一部分,将对船舶和机车发动机在排放法规和典型运用边界条件方面与公路用重型发动机和小型工业用发动机进行比较。进一步指出公路用重型和工业用小型发动机应用领域的新技术和发展趋势,包括基本发动机减排方案（EGR、增压、喷油系统等）、后处理技术（柴油机氧化催化器、SCR、主动／被动式柴油机颗粒过滤器、颗粒物氧化催化器等）以及传感器和控制技术。在此基础上,提出适用于船舶和机车应用的技术方案,对于这类应用场合,将考虑具体的边界条件（例如：法规要求、燃油品质及具体运行模式）。 将来把基本发动机与后处理措施结合起来,将会明显增大系统布置和校准方面的难度和工作量。尤其是大型船舶和机车发动机,在最终应用之前对大量金属部件变体进行试验将会受到很大的限制。在这方面,高效开发工具（诸如后处理系统的详细一维模拟,在综合气体试验台上确定催化剂的特性,根据模拟对控制方案和传感器方案进行评估）以及针对公路应用开发的高效标准程序,都可以用来提供可靠的系统布置和校准,同时又可保持短的开发周期和发动机试验时间。     

消息报道

GE公司EMD柴油机的新发展为了改进二冲程柴油机的性能和降低排放以满足各种排放法规的要求,GM公司的电气动力部(EMD)在过去10年中加速了它的发动机开发计划。目前它生产的发动机符合美国环保局(EPA)Tier2标准、国际海运组织(IMD)标准和EPATier1和Tier2船舶排放标准。自1985年以     

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。     

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。     

调车机车加装柴油机颗粒过滤器

美国环保局(EPA)的Tier4机车排放标准将于2015年开始实施,机车制造商和运营商正在率先开始确定采取何种途径来达标。可供选择的排放达标途径有:选择性催化还原(SCR)、废气再循环(EGR)、柴油机氧化催化器(DOC)、柴油机颗粒