MTU公司展示达到欧盟ⅢB级排放标准的铁路柴油机

德国Tognum集团的子公司MTU Friedrichs-hafen在2010年柏林国际轨道交通技术博览会上展示了它新开发的新一代4000系列铁路柴油机,此种铁路柴油机可满足将从2012开始生效的欧盟IIIB级排放标准。MTU公司宣布,虽然它的新一代柴油机较之当代柴油机的排放限值有明显减少,     

德国铁路公司MTU柴油机排放的优化

２０多年来，德国铁路公司的ＢＲ２１８型液力传动内燃机车一直是非电气化路段重载列车牵引的主型机车。几乎所有的该型机车都装用１２Ｖ９５６ＴＢ１１型ＭＴＵ柴油机。有效的运行经验、特别是ＭＴＵ柴油机的可靠性促使联邦铁路委托ＭＴＵ公司提供优化发动机运行参数、降低有害物质排放量的措施以达到当今的要求。通过改进喷油系统、活塞、涡轮增压器形状和实行气缸顺序切断等措施，使废气排放量减少了８０％多。按行车计划对线路上     

Tognum公司提供MTU柴油机用于旧机车改造

2009年10月8日,Tognum集团的子公司MTU Ffiedfichshafen GmbH与德国铁路公司（DB AG）一起共同庆祝第400台V290型机车换装MTU柴油机。在从2002年开始至2009年9月结束的整个机车现代化改造期间,MTU公司总共为德国铁路公司提供了412台4000系列柴油机。     

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     

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。     

美国内燃机车面临更严格的排放标准

要求柴油机达到清洁空气指标的严格规迫使北美铁路公司与其供应厂商寻求降低柴油机排放污染的新途径，低硫燃料或液化天然气（ＬＮＧ）延迟或电子控制喷油以及低温合冷却有助于铁路公司遵守上述法规。     

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。     

MTU公司的低排放4000系列铁路柴油机

德国柴油机制造商MTU公司推出了它的4000系列铁路用柴油机。这种新的发动机能够达到更严格的欧盟ⅢA级排放标准的要求,该标准规定,柴油机的氮氧化物（NOx）排放量将从目前的最多为9．5g／kWh减少到从2009年开始执行的6．0g／kWh。     

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,     

为应对新排放法规而进行改造的新MTU4000系列柴油机

4000系列发动机自1996年投放市场以来,在世界铁路、矿山、海洋运输、发电以及油气各领域已可靠应用数百万小时,其以12V、16V和20V的结构形式实现了1 000～4 300 kW的功率覆盖面。为确保发动机排放值能够适应未来的需要,MTU对其4000系列发动机进行了全面升级改造。05型的开发重点是实现EU Stage IIIB、EPA Tier 4和IMO 3排放达标,与先前的适用标准相比,该排放法规要求NOx排放降低40%～90%,颗粒物排放降低80%～88%。MTU根据具体应用条件提供各种匹配的减排技术方案。针对船舶、铁路机车和发电应用,MTU提供排气后处理系统;此外,还针对油气和矿山的移动设备应用采取不同的技术措施。公司针对1600、2000和4000系列采用独特的发动机技术方案,可以不依赖任何排气后处理系统,这是在该性能等级内的一项独特的成果。除了排放达标,该发动机取得成功的关键因素还包括:优越的功率重量比、发动机尺寸、燃油经济性以及高可靠性。对于不采用排气后处理的发动机,在发动机结构方面,采用了大量的关键性减排技术。两级涡轮增压结合Miller燃烧以及排气再循环,有助于显著降低NOx排放量。公司的一种新型燃油喷射系统喷射压力可高达2 500 bar。新一代发动机使MTU的工程师们成功地解决了严格的减排法规要求与用户降低寿命期成本、改进发动机性能和固定发动机尺寸之间的矛盾。为每一种应用形式提供最佳的减排技术,其中包括加装和不加装排气后处理装置。     

满足未来排放标准的MTU解决方案

文章分析了欧盟和美国针对非公路柴油机制定的排放限值标准,列出并比较了MTU公司为达到Tier3、Tier4i以及Tier4排放标准所采用的机内措施和排气后处理措施,探讨了未来降低燃油消耗并同时减少排放的多种潜在途径。     

BMW公司满足未来全球废气排放标准的柴油机排放技术

全球排放法规日趋收紧,而且美国、日本,以及欧洲各国的排放法规又有差异,因此,除进一步开发现有的系统外,还必须应用新技术,特别是在柴油机排气后处理方面。采用众所周知的、近发动机免维护柴油颗粒捕集器、氮氧化物存储催化器和选择性催化还原系统开发出1套排放组合装置,从而使BMW公司的柴油机动力总成继续保持高品质,并成功地进入美国和加拿大市场。     

降低内燃机车柴油机的排放污染

分析了内燃机车柴油机废气含有影响环境的有毒物质。为了减少最具毒性的氧化氮排放量，采取的主要措施有减小喷油提前角、使废气和使用催化中和器。文中较详细介绍了柴油机采取这些措施的试验结果分析以及所取得的效果。     

为达到欧3排放标准采用Taguchi技术优化重型柴油机的喷油参数

为了追求高功率密度、提高燃油经济性和达到排放标准,柴油机的性能在过去几十年中得到持续提高。燃烧技术、先进的电控喷油以及精确的发动机和喷油参数的开发帮助柴油机实现了环保方面的调整,同时降低了NOx和颗粒（PM）排放。了解发动机和喷油参数,以及它们对排放的影响对于生产更清洁的柴油机极其重要。研究的目的是优化一台重型直喷式柴油机的喷油参数,以尽可能降低法规限制的排放物,从而达到欧3排放标准。为了缩短开发周期,采用了仔细编制的试验设计和Taguchi技术。利用平均值分析、信一噪比分析和方差分析从L9正交排列的试验结果中筛选出最佳的参数。通过分析,保证这些参数能使各排放组分以确定的工程裕度达到欧3排放标准。对诸如凸轮转速、喷嘴流量、喷嘴头部在燃烧室中的凸出量和喷孔数等喷油参数的影响进行了试验研究。其中,凸轮转速会影响喷油速率,喷孔数会影响喷油压力和油束雾化,因而对降低NOx和PM排放起着直接作用。另外,喷嘴头部凸出量会影响到对油柬撞击燃烧室壁的位置,并对PM和HC排放产生中等的影响。就满足欧3排放标准而言,在已确定的试验工况范围内,喷嘴流量对柴油机排放的影响几乎可忽略不计。NOx、CO、HC和PM排放总体上能分别以11．5％、61．5％、76．5％和23％的裕度满足欧3排放标准的限值。此外,与原发动机性能相比,功率和扭矩提高了约30％,全负荷的燃油消耗率降低了10．6％,而且车辆的驾驶性和燃油经济性也得到了改善。     

降低内燃机车柴油机的有害物质排放

由欧洲铁路工业联盟(UNIFE)发起的Clean-D试验纲要的框架下所完成的试验结果证实,让内燃机车柴油机执行欧洲有害物质排放的ⅢA级和ⅢB级标准会有非常好的积极效果。不论是铁路运营商,还是内燃机车的制造厂商都在关注着生态环境的改善问题。     

MTU公司已准备好应对欧3B排放标准

随着欧3B（Euro III B）排放标准将于2012年1月1日开始生效,MTU公司在2010年柏林国际轨道交通技术博览会上展示了它的下一代4000系列柴油机。已获得德国联邦公路运输局认证的新系列柴油机装有颗粒过滤器和废气再循环装置,     

重型柴油机达到欧4和欧5标准的排放控制方案

现代柴油机是最通用的车辆动力之一。柴油机因较高的燃油经济性和扭矩得以长期用于全球重型车辆。此外,如今的涡轮增压小型高速柴油机有很高的动力性,以及优异的驱动性,加上很低的CO2排放,使得柴油机驱动的轻型车也越来越多。然而,只有当柴油车的废气排放满足日益严格的排放法规,它才可能被接受。在美国,重型柴油车和轻型柴油车要满足2007年开始生效的严格的排放法规,必须加装颗粒过滤器。从2010年起,排放法规将进一步收紧,这些车辆还必须加装NOx控制系统。欧洲与美国相似,先是欧4、欧5,最终将实施欧6排放法规。实际上,这样的目标意味着NOx和颗粒排放要比之前降低多达90％。评述了世界范围内重型柴油车为满足现行以及即将实施的欧6排放法规所使用的废气排放控制装置,以及控制策略的发展,探讨了有助于满足重型车法规要求的柴油机氧化催化器、通流式颗粒过滤器以及NOx控制催化器（选择性催化还原系统）的应用,并给出了不同控制方案的比较分析。