Bombardier．ALP-45DP型机车的U．S．EPATier3废气排放认定

Bombardier。型机车是庞巴迪运输公司为北美市场制造的单司机室双动力源（电力和内燃）机车。机车持续功率在带接触网的电力牵引模式下标定值为4．0MW,在内燃电传动牵引模式下为3．OMw。内燃电传动牵引模式下,机车的功率由2台功率为1．5Mw的Caterpillar3512CHD型柴油机提供。本文描述了该型机车为获U．S．EPATier3机车认证所面临的挑战和解决方案。BombardierALP-45DP型机车的一些专有特点需要在废气排放认证过程中与环境保护局（EPA）进行意见交换。例如,新型机车采用了无级可变阀,这与北美惯用的“手柄位”不同,后者柴油机的转速和负载是离散的,由机车制造厂预先确定,因此废气排放测试模式的选择很单一。为满足预计的机车能源要求,庞巴迪公司对起动客运线路（NewJerseyTransit）进行了大量的分析,随后利用分析数据来确定特殊的排放测试模式和负荷循环加权因子用于EPA的排放认证测试。Bombardier ALP-45DP型机车的两台粜油机均装用了柴油机氧化催化器（DOC）。对北羡机车市场来说,这是一种比较先进的技术,为详细说明DOC的预处理要求和确定EPA所要求的劣化系数（认证内容之一）提供足够的技术支持,公司付出了相当大的努力。文中示出了uS．EPA认证试验得出的排放结果,其中包括HC、CO、NOx和PM等规定项目的排放值以及针对EPA新的要求对温室气体CO2及甲烷（CH4）测得的结果。甲烷的检测和报告是EPA针对自2012年起新遣机车提出的一项新要求,文中对这一程序进行了详细阐述。     

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,     

内燃机车烧液态甲烷燃料

若干年前发生的发动机燃料短缺促使人们对代用燃料的开发作出许多努力。伯灵顿北方铁路所作的一种探索性的努力就是使机车柴油机作为双燃料（柴油－气体燃料）燃用压缩天然气。考虑到机车使用压缩天然气会受到贮存容积大和其它的限制，所以着手了一项使机车燃用液化天然气燃料的计划。由于天然气的成分会因其来源和其制备工艺而异，所以将其成分控制到基本纯净的液态甲烷以用作发动机燃料亦是所希望的。本文描述了为提供车载式燃料供     

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。     

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。     

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公司交通运输部双燃料机车的开发

GE公司交通运输部2016年在芬兰赫尔辛基CIMAC会议上发布了一篇关于其NextFuel机车样车开发的论文。该产品市场化的关键是提升天然气替代率(SR)及顺利完成耐久试验、线路考核试验和排放认证。试验样车一直运行至2017年中期,2017年6月用于量产的硬件进入运营考核。目前的考核表明交付运营的双燃料机车与之前纯柴油机车拥有相似的可靠性。介绍了双燃料的开发过程和收获的经验,包括:1)天然气替代率的提升;2)爆震控制系统的开发和验证;3)柴油机控制系统的开发;4)燃油系统硬件的验证;5)无后处理系统情况下进行排放改进,以取得US EPA Tier 3验证。对上述内容进行逐一分析,并介绍了该产品市场化前的相关工作。     

世界铁路简讯

美国◆环境保护机构(EPA)已经批准德国发动机制造商(MTU)制造用于美国的第一批高速发动机,即4000系发动机。该发动机可以满足2级排放限速,并     

内燃动车环保评价系统

2005年2月发表的《京都议定书》规定了减少以二氧化碳为代表的温室气体排放量的目标值。日本《节能法》规定铁路企业也负有节能减排的义务。根据有关环境的法律体系,明确了环境法限制标准的主要动向。通过汽车行驶模拟测量法验证了《大气污染防治法》所规定的燃油消耗率的要求是合理可行的。尾气中的非甲烷碳氢化合物（NMHC）和氮氧化物会形成光化学烟雾,对大气造成污染,尾气排放规范指出了尾气排放容许值。新开发的内燃动车环保评价系统利用能量计算软件可计算出发动机瞬时耗油率、总耗油量及发动机负荷等数据,还可计算出二氧化碳排放量等数据。对铁路车辆排放只限制氮氧化物。     

美国环保署针对小型火花点燃式发动机的新法规

美国环保署（EPA）制定了旨在降低小型火花点燃式发动机HC、NOx和CO排放量的新法规。按该法规，需降低约35％的排放量。新标准按发动机不同排量规格将于2011或2012年生效。最终规定也包括降低发动机燃油系统蒸发排放量的新标准。2006年5月23日提出的规定涵盖了草坪和园艺装备、航空港维护设备等十类非道路用火花点燃式发动机。EPA发布了包括汽油船舶和个人水运工具在内的排放新法规。     

洋马公司小型发动机系列扩展

随着MINIMAX小型发动机系列的不断开发，洋马工业发动机公司称其3TNM72机型现已开发完毕。2008年初，洋马MINIMAX系列的3TNM68型、0．784L、工业用途功率16．8～18．9hp的机型上市，随着0．903L的3TNM72机型的亮相，该系列发动机功率已达23．6hp。两种机型均用于多功能车、商业草坪与园艺用设备、发电机组、灯塔以及农业机械等用途。该系列发动机执行EPA第四类非道路用发动机排放标准。     

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。     

现代化的喷油系统应对未来大功率柴油机排放法规的挑战

能够满足EPA Tier 4最终版排放标准要求的大功率柴油机刚刚投放市场。EPA劣化系数测试和现场验证进展顺利。目前尚无有关其坚固性、可靠性和耐久性的统计结果。据文献报道,目前市场上解决排放问题的方案有:CRS1 800 bar+SCR和CRS 2 200 bar+EGR和DOC。随着燃烧进一步优化,不久将出现共轨系统1 600 bar+SCR+DOC。与EPA Tier 2发动机相比,上述方案均将显著提高成本。EGR和SCR的成本以及冷却和配套要求均使得Tier 4方案的采样变得十分复杂并提高成本。虽然对EPA Tier 4系统的了解还不全面,新的排放标准已经在讨论之中。已经发布了EU Stage 5的提案,其将对PM和NOx的限制更加严格。文章对喷油系统和排气后处理系统的要求进行了概述。大功率发动机用2 200 bar CRS能够达到的怎样的排放标准?这种方案能否满足未来的排放法规要求?文章介绍了喷油系统及其在排放相关负荷点的性能,以及排放与燃油消耗的关联。详细分析了喷油率、喷雾特性以及喷油孔出口的喷雾速度。对一台配有单级和两级涡轮增压器的高速大功率单缸机进行了试验研究。基于重载公路和非公路柴油机的经验,针对未来排放法规,对高速大功率发动机的喷射系统和排气后处理需要达到的条件进行了预测。目前的EU Stage 4和EPA Tier 4重载非公路应用(560 k W)所能达到的标准接近于未来的LE(560 kW)EU Stage 5限值。EU Stage 4为0.4 g/(kWh)NOx和0.02 g/(kWh)PM。当前的公路排放标准处于类似的水平,但附加有PM限值,并已在进行运行测试。现有的重载方案和现有的大功率发动机的业绩为LE EU Stage 5排放达标所可能采取的技术提供了依据。在成本、配套性和结构复杂性方面影响较小的方案是可取的。所有方案必须具有坚固性、可靠性和耐久性。     

满足EU ⅢB排放标准的下一代MTU4000系列机车柴油机

自2012年起,机车柴油机将必须满足更加严格的排放标准——EU非公路97/68/EGStageⅢB的要求。与StageⅢA相比,新标准规定的NOx排放限值降低了39%,PM限值降低了88%。新一代MTU4000系列R44发动机满足StageⅢB排放标准。首先,2012年之后将提供V形12缸和16缸发动机,而8缸和20缸V形机将紧随其后。新一代4000系列发动机功率范围将为1000～3000kW,用于电传动或液力传动干线机车和调车机车。MTU4000系列发动机作为在世界范围内运行的内燃机车的牵引动力装置已超过10年。从一开始起,MTU4000系列发动机就以其优异的经济效率、可靠性和功率-重量比而出类拔萃。新一代MTU4000系列R44发动机是目前MTU4000系列R43发动机的升级产品,后者是在2009年投放市场的。开发R44发动机的原则是,要尽可能地保留R43发动机久经考验的技术,对客户界面和发动机尺寸仅进行了略微修改,而且对所有技术都进行了数年的深入细致的试验和验证。到2012年标准系列发动机批量生产时,其样机在试验台和现场将积累数千小时的运行时间。EUⅢBNOx排放限值(NOx+HC4g/kWh)仅通过发动机内部技术(不带SCR催化器)即可达到,而采用柴油机颗粒过滤器(DPF)将可以使PM排放控制在限值以内(PM0.025g/kWh)。除了冷却的废气再循环和优化的气门定时(Miller循环)外,最新一代的LEAD共轨喷射系统(L'Orange公司制造)和MTU二级涡轮增压系统也是新发动机设计的突出特点。基于这些先进的发动机内部技术,可能实现很低的原始颗粒排放值,而发动机的结构可以兼容更高的背压(来自加载的颗粒过滤器)。按此原则,设计的柴油机颗粒过滤器与所开发的再生技术相结合,可满足用户对结构紧凑性、运行安全性、维修方便性和效率的要求。尽管R44发动机的废气排放量大幅度减少,但其仍保持了R43发动机优良的燃油经济性。MTU公司凭借其新的发动机,将继续为安装在干线机车和调车机车上的柴油机树立标准。     

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...     

MK1200G型液化天然气调车机车

１９９４年１月，美国ＭＫ公司推出了首台ＭＫ１２００型完全以液化天然气为燃料的调车机车。该型机车装用一台彼勒公司生产的Ｇ３５１６型火花点火式涡轮增压中冷发动机，牵功率为１２００英制马力。由于它完全液化天然气为燃料，因具有极理想的排放特性。     

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     

发动机制造商对非公路移动式机械排放立法的研究与考虑

排放法规成为目前发动机发展的一个主要驱动力。尤其是那些提供非公路移动式机械的发动机制造商,由于其发动机在全球的广泛应用和需要遵守各种排放法规,所以其面临的挑战也是独特的。因此,全球立法一致性对于全球市场的繁荣至关重要。对于代表非公路移动式机械发动机制造商的欧洲内燃机制造商协会来说,协调全球非公路移动式机械的立法始终是其最重要的工作之一。本文将对当前全球重要排放法规的修订情况进行概述,其中涉及对非公路移动式机械欧洲法规97/68/EC的技术评述审查及其修订条款(包括铁路应用领域和内河船舶)、国际海事组织针对海洋船舶规定的NOx技术标准修订和针对固定式发动机的哥德堡协议的修订情况,重点介绍对参与修订过程的非公路移动式机械发动机制造商的特殊要求,以保证向全球市场提供高效而又环保的发动机。     

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。     

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。