RailPower公司获得低排放调车机车订货

德国MTU公司在2006年柏林铁路创新博览会上展出了其最新的4000系列柴油机(图1)。改进型的4000系列柴油机被设计成可满足将于2009年1月开始实施的欧3A级排放法规的要求(允许的氮氧化物排放限制值从目前的9.5g/kWh降低到6.0g/kWh),而与此同时其功率比早先的4000系列发动机提升了1     

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。     

Iveco公司能满足欧6排放标准的柴油机

Iveco公司推出了首款能满足欧6排放标准的柴油机。这款排量为11．1L的Cursor11车用柴油机将代替10．3L的Cursor10车用柴油机。排量的增大使发动机额定转速从2100r／min降至1900r／min。同时，最大额定功率从标定的343kw增大到了358kW，最大扭矩在1050r／min时就达到2250N·m。     

Hyundai—Kia公司新型2．0L和2．2L4缸柴油机系列

2．2L柴油机是Hyundai—Kia公司新R系列中第1款满足欧5排放标准的机型,该机以66kW／L和200（N·m）／i．达到了单级增压柴油机比功率和比扭矩的最高值,使其动力总成在达到低噪声和低燃油耗的同时具有运动车型的行驶功率,并被批量搭载于KiaSorento轿车和HyundaiSantaFe轿车。     

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.     

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。     

通过进气道喷水降低柴油机NOX排放

对一台４缸四冲程直喷式增压柴油机进行了在吸气行程初期从进气道喷水以降低ＮＯＸ生成量的试验研究，并采用２区域模型法进行计算分析，对比了试验与计算结构。研究表明，在进气绝对湿度换算值为０．０３５ｋｇ／ｋｇ空气时，约可降低ＮＯＸ浓度５０％，而且上述效果与柴油机工况条件与喷射定时无关，只取决于进气的绝对湿度。     

更换发动机延长英国高速列车车队的寿命

因为还有3年欧盟新的内燃机车排放标准（在2009年,对于所有机车,颗粒物质的排放限值为2g／kWh;对于功率等级大于560kW的发动机,氮氧化物的排放限值为6g／kWh——译注）才开始生效,并且至少还有10年英国的200km／h内燃高速列车（以下简称nST）车队才能被替换,所以保证它的连续可靠性是至关重要的。Angel列车出租公司在去年分别试验了两种新设计的发动机,目前最大的HST用户——FGW铁路,正计划将新发动机安装到它的所有100辆HST动车上。     

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。     

2007年柴油机排放控制回顾

综述了2007年以来柴油机排放法规、发动机技术及NOx和PM控制技术的发展。目前欧洲排放法规的主要发展是提出了2013年重型车排放法规。该法规在技术上与美国2010年的排放要求相似。另外,欧洲委员会还首次提出了CO2排放130g／km的限值,接近于日本燃油经济性对CO2排放的要求。发动机取得了非常显著的进步,特别是美国轻型车发动机的清洁燃烧技术有很大发展。对重型发动机的研究主要集中在传统方法的改进,为满足严格的美国2010年排放要求,开发了许多发动机后处理技术。在不同的应用场合,NOx的控制集中采用选择性催化还原技术。对寒冷环境下的运行和系统优化进行了进一步研究。稀NOx捕集器的耐久性问题更受关注,并通过硫捕集器来提高性能。稀NOx催化技术得到进一步发展。柴油机颗粒过滤器技术得到进一步优化,成本得以降低。提出了新一代柴油机颗粒过滤器方案,并进行了关于碳烟与催化剂之间相互作用的基础研究,以及对柴油机颗粒过滤器结构进一步优化的研究。最后,提供了有关柴油机氧化催化器的最新进展,介绍了采用先进燃烧策略的研究趋势,讨论了影响NO2形成的重要因素,以及提高氧化催化器使用耐久性的一些新措施。     

Daimler公司满足欧6和第4阶段排放标准的10．7L商用车柴油机

OM470型10．7L柴油机是Daimler公司15．6L以下排量的新型重栽商用车柴油机系列的代表机型,已被投放市场。该机型通过了载货车和公交车用欧6柴油机的认证,能用作欧4和第4阶段（Tier4）排放标准等级的工业用柴油机,而且适用于全球市场。鉴于未来柴油机小型化,以及降低二氧化碳排放和燃油耗的要求,这种机型在Daimler公司重载商用车柴油机系列中起着越来越重要的作用。详细介绍了OM470型柴油机为达到欧6排放标准的热力学开发,以及为达到欧4和Tier4排放标准的配套情况。     

2010年柴油机排放控制回顾

从排放法规、发动机技术,以及氮氧化物（NOx）、颗粒、碳氢化合物（HC）和一氧化碳控制等方面扼要回顾了柴油机排放控制的最新进展。排放法规正在继续向前推进,美国加利福尼亚州可能会提出2016—2022年拟收紧70％的轻型车车队平均排放标准。轻型车和重型车发动机的二氧化碳（CO2）排放法规也都会收紧,这些法规对柴油机及其排放的影响可能会在未来延续很长时间。发动机技术正在顺应这些要求。小型柴油机试图在增强燃烧方面取得进展,以便能通过发动机的小型化来减少CO2排放。大型柴油机力求在硬件制造、减少NOx的控制和燃油耗之间取得最佳的平衡。迄今已发表了许多有关优化选择性催化还原（SCR）系统的报道,其中不少报道都提出,可以采用合适的还原剂管理和新的催化剂配方,以改善系统的低温性能。以HC为基础的减少NOx的技术侧重于稀NOx捕集器（LNT）和LNT＋SCR系统的研发,而LNT的标定策略是要产生供下游SCR使用的氨。采用柴油机颗粒过滤器（DPF）控制PM的技术非常有效。从再生策略、催化剂利用和基底材料设计等方面报道了DPF再生技术的进步。生物柴油对DPF功能的影响变得更为清晰。最后,针对SCR系统使用的下游催化型DPF生成的二氧化氮的影响,介绍了柴油机氧化催化器的试验研究情况。     

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。     

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。     

新型冷却系统对柴油机性能和排放特性的影响

汽车制造商和工程师一直致力于改进柴油机性能和降低排放的研究,使其能满足多种排放法规的要求。为此,通过使用一种由电子执行器控制的车用柴油机冷却系统,对诸如冷却液高温控制、快速升温和后冷却等新的冷却策略进行了研究。对1款2．7L高速直喷式柴油机的冷却系统进行了改造,并采用新欧洲行驶循环进行了柴油机试验。传统的水泵与柴油机断开,由无刷直流电动机对其实施电子控制。调节阀安装在位于柴油机与冷却组件之间的冷却液通道中。总之,这种改造既降低了燃油消耗率,又减少了总碳氢和一氧化碳等废气排放。尤其在低转速、低负荷运行条件下,通过控制冷却液的高温,这一效应相当可观。此外,通过水泵的独立运行,并利用阀控制冷却液流量,缩短了冷起动过程中的升温时间,从而降低了有害物排放和燃油消耗率。     

新型直列3缸1．2L机械增压汽油机

介绍新型1．2I．3缸HRl2DDR型汽油机，其开发目标是达到欧洲B级车市场最低的二氧化碳排放，并通过优异的动力输出性能来满足用户的驾驶乐趣。同时，该汽油机的开发目的也是为了满足日趋收紧的法规要求，以及将来取代轿车柴油机。2011年，该汽油机已被应用在日产汽车欧洲市场的Micra车型上，达到了新欧洲行驶循环的二氧化碳排放限值95g／km。为了降低燃油消耗率，通过提高压缩比，最大限度地提高热效率，并尽可能降低机械摩擦损失。通过汽油直接喷射系统优化燃烧。选择带有旁通阀和电磁离合器的机械增压系统，在不牺牲动力性的前提下实现更好的燃油经济性。详细介绍了HRl2DDR型汽油机及其应用的技术亮点。     

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     

符合美国环保署第4阶段过渡性排放法规的小型柴油机的开发

与其他发动机相比,柴油机具有燃油利用率高和燃油耗低的优势,现已作为各种工程机械的动力装置被广泛使用。但另一方面,相关的排放法规逐年收紧,针对额定输出功率56～75kW的柴油机,2012年美国环保署（EPA）公布实施第4阶段过渡性（InterimTier4）排放法规,与之前的法规相比,该法规规定的颗粒排放量被要求降低到原来的1／20以下。因此,三菱重工公司开发了D04EG型柴油机,以进一步降低排放和燃油耗,满足EPAInterimTier4排放法规的要求。     

WAERTSILAE20系列柴油机的运用状况

Ｗａｅｒｔｓｉｌａｅ柴油机公司的Ｗａｅｒｔｓｉｌａｅ２０系列柴油机缸径为２００ｍｍ，行程为２８０ｍｍ，制动平均有效压力为２．２５￣２．４６ＭＰａ，在转速为７２０￣１０００ｒ／ｍｉｎ时每缸输出功率为１３０￣１６５ｋＷ。本文简要介绍了该系列柴油机的结构及运用状况。     

铁路柴油机应达到未来废气排放限值标准

目前德国联邦铁路公司运用的内燃机车约有2 70 0台,内燃动车约有2 0 0 0辆。随着环保意识的增强,公众越来越关注柴油机的废气排放。本文介绍了当前铁路柴油机的废气排放情况,并将之与铁路柴油机的废气排放限值标准进行比较,指出了达到这个排放限值标准的技术可能性。