内燃动车能耗计算系统的开发

日本《节能法》规定，铁路从业者有义务配合该法的实施和推进。《节能法》和《全球变暖应对法》还规定，铁路从业者有义务定期上报运输过程中能源的使用量和温室效应气体二氧化碳的排放量。本研究所开发的能耗计算系统能够利用“运转曲线生成软件”中的数据，推算出走行中必要的燃油消耗量和尾气中的二氧化碳排放量。该软件由“运算处理部”、“数据输入·编辑部”和“描绘处理部”构成。根据计算结果，提出了在运转操作方面具体的有效节能操作方案。     

运用换气技术降低发动机二氧化碳排放

2008年,欧洲汽车制造商联合会主动提出降低汽车燃油耗或二氧化碳（CO2）排放量,由此其成为各国排放政策和用户关注的焦点。BMW公司在高效动力学开发策略下已提前开发出降低CO2排放的新技术,因而新出厂汽车的废气排放水平已低于协议规定的排放限值。在增压发动机上,换气系统的设计也对降低CO2排放作出了贡献。     

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。     

综合利用多种方式降低直喷式中速柴油机NOx排放量

对一台配有米勒（Ｍｉｌｌｅｒ）系统、新开发的高压废气再循环系统（ＨＰＥＧＲ）、共轨燃油喷射系统（ＣＲ）及具有可变涡轮几何形状（ＶＴＧ）的增压器的中等尺寸中速直喷式柴油机的排放和性能参数进行了测定，并与标准发动机进行了对比。在功率、燃油消耗、烟度及其它排放指标保持不变的情况下，氮氧化物排放量可降低３０％～５０％。若允许燃油消耗增大１％～３％以及允许烟度略有提高的话，则根据负荷的不同，氮氧化物排放量电     

高速铁路生命周期碳排放计算方法

基于生命周期评价理论,对高速铁路生命周期二氧化碳排放计算的边界进行界定,将高速铁路的生命周期划分为基础设施建造、运营和回收3个阶段；根据对各阶段高速铁路二氧化碳排放清单的分析,分别给出各个阶段二氧化碳排放的计算式；通过算例分析了高速铁路在建造和运营阶段碳排放的特点.分析和数值计算结果表明,虽然在高速铁路基础设施建设过程中由于大量建设材料和高能耗施工机械的使用,使得高速铁路建造阶段的二氧化碳排放量相对较多；但是,由于高速铁路具有节约能源、节省土地和货运增量替代效应等特点,使得高速铁路进入运营阶段后二氧化碳的排放量大幅度减少,即从生命周期全过程来看,高速铁路具有较好的减排效果.     

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。     

节能与环保型柴油催化剂

美国EnviroFuel,LP.公司最近收到本国环保局下属的环境技术鉴定计划部门的鉴定。据说,根据在一台机车上的试验,此种用于柴油机燃油的应用工程化合物可降低燃油消耗5%～10%,并且可使总的未燃碳氢化合物、氮氧化物、二氧化碳和一氧化碳排放量大为减少。节能与环保型柴油催化剂@苏     

在废气再循环条件下的柴油机富氧燃烧试验研究

为在尽量不恶化氮氧化物（NOx）排放性能的情况下减少颗粒物（PM）排放量,应用试验设计技术,通过控制喷油定时、进气空气中的二氧化碳（CO2）和氧（O2）体积分量,对一台单缸直喷柴油机富氧燃烧进行了研究。结果表明,在富氧条件下,CO2的添加降低了平均燃烧温度,NOx排放量的增加被控制在最小程度。还观测到,在CO2添加量达最大值时出现的燃油消耗率以及碳氢化合物和PM排放率的恶化趋势通过富氧得到极好的控制。     

基于优化燃料喷射控制的柴油机快速开发方法

从预防地球温室效应的观点出发,热效率高且二氧化碳排放少的柴油机已重新获得关注。此外,由于近年来减排技术和燃烧控制技术的不断发展,柴油机的氮氧化物和颗粒排放也已大幅度降低。在应用这些最新燃烧控制技术的过程中,必须合理调整控制参数,在各种运行条件下兼顾降低排放和提高热效率的要求。叙述了在实际发动机上高效率、高精度优化控制参数的方法。     

天然气制油燃料对直喷式柴油机排放的影响

在1台安装先进排气后处理系统的柴油机上燃用天然气制油（GTL）燃料,进行了降低排放的试验研究。GTL燃料是一种更清洁的柴油机代用燃料,它几乎不含硫和芳香烃,且十六烷值高。采用几种专门制备的GTL燃料样品,研究了GTL燃料蒸馏特性对改进前发动机废气排放的影响。试验结果表明,GTL燃料的馏程对发动机的颗粒（PM）排放有重大影响。高十六烷值还能减少碳氢化合物和一氧化碳的排放,而这些燃料特性对氮氧化物（NOx）排放几乎没有影响。结果表明,低馏程和高十六烷值的GTL燃料有利于解决NOx与PM排放的折衷关系。为了改善柴油机的最终尾气排放,针对最有利的GTL燃料样品,对发动机进行了改进。为了在保持燃油耗不变的同时降低NOx排放,对废气再循环量、喷射定时和催化用排气管喷油进行了校正。车辆排放试验表明,发动机和GTL燃料的优化能进一步降低NOx和PM排放。此外,为便于今后柴油机使用GTL燃料,对发动机的压缩比、喷油嘴等技术规格进行了仔细研究。研究结果表明,低压缩比和大流量喷油嘴有利于进一步降低排放和提高输出功率。     

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。     

燃料性质的变化对重型车用发动机均质充量压燃的影响

均质充量压燃（HCCI）为显著改善效率和大幅削减排放提供了可能。然而，在实用负荷和转速下实现重型车用发动机的HCCI运行面临大量的技术挑战。必须把HCCI的运行范围成功地扩展到全部负荷和速度范围，同时要保持适当的燃烧相位，控制最高缸内压力和压力升高率，并限制氮氧化物和颗粒排放。Caterpillar和ExxoMobil公司的合作研究已在这方面取得重大进展。评估了燃料对HCCI发动机运行范围和排放的影响。测试燃料是在汽油和柴油的馏程范围内开发的，涵盖很大范围的着火性、燃料化学性质和挥发性。所有燃料均利用Caterpillar3401E单缸油料试验机、在HCCI条件下测评。测量了废气排放和性能等关键变量，以及发动机转速、废气再循环率、燃油喷射定时等参数。结果表明，燃料品质和发动机条件的适当组合可实现重型车用发动机在宽广负荷范围内的HCCI运行，同时显著削减排放。在发动机压缩比为12的条件下进行测试，发现某种着火性介于目前汽油和柴油之间的燃料可提供最大的高负荷运转能力。     

我国铁路运营二氧化碳排放影响因素研究

如何有效管控铁路运营产生的二氧化碳排放,实现铁路交通绿色发展面临重大挑战.以中国铁路各铁路局为研究对象,测算分析2006—2017年运营碳排放量的变化趋势,并应用计量经济模型,考虑影响铁路运营二氧化碳总排放量和二氧化碳排放量变动的主要因素.测算结果表明,我国铁路运输业在2006—2017年的运营阶段二氧化碳排放呈现波动...     

预混合压燃式发动机的燃烧特性及着火控制

在1台均质充量压燃式发动机上测定了着火定时的特性、失火条件、燃烧噪声和排放。在发动机试验中,利用详细的化学反应动力学模型进行发动机循环模拟,揭示出着火定时的特性,并观察到了低氮氧化物（NOx）燃烧。通过利用动力学模型的定容燃烧模拟,推算出燃烧期内燃烧噪声与压力升高率的关系。基于废气再循环、进气温度、压缩比和燃料组分对着火定时、燃烧噪声和NOx排放的影响,探讨了均质充量压燃式发动机的燃烧控制方法。     

Hyundai—Kia运动型多功能车用V6—3L柴油机的研发

为了满足高级运动型多功能车的要求,新开发了一款V6—3L柴油机。该发动机的有效功率提供了良好的行驶舒适性,并达到欧4排放标准。通过燃烧和排气后处理方案的优化,该发动机的基本设计方案可成为未来达到欧5排放标准的基础。同时,为了满足美国Tier 2 Bin 5排放标准的要求,正在开发采用尿素喷射的氮氧化物排气后处理系统。     

MAN公司新V8柴油机

MAN公司为重型载重车TGX和TGS结构系列成功开发出一款16L的新V8发动机,功率达500kW,扭矩为3000N·m。为了降低氮氧化物排放,MAN公司寄希望于尿素喷射的选择性催化还原系统。叙述了发动机最重要基础部件的设计方案、结构、汽车专用附件的开发,以及对燃烧基本参数和排气后处理的研究。     

内燃动车能耗计算系统的开发

目前全球变暖的形势要求有严格的措施来解决所涉及的问题。例如,要求铁路运营商们采取以各种降低能耗的方法为基础的节能措施。为此,日本铁道技术研究所开发了一种新的能够计算内燃动车能耗的系统。该系统使用可用来计算列车在运行中的燃料消耗量和二氧化碳排放量的软件。本文简要介绍了该系统的结构、功能以及装车试验情况。     

2013年车用发动机排放控制回顾（上）

回顾了2013年汽车排放法规和车用发动机排放控制技术的重要进展。介绍该领域排放法规的主要进展,包括美国建议收紧轻型车污染物排放标准,以及欧盟制定车辆实际行驶排放标准的情况。在应对严重的空气质量问题方面,中国和印度出现值得注意的转变。简要阐述了发动机燃油的发展状况。估计目前正处于石油稳定供应的初期阶段,有可能使燃油价格保持稳定。轻型车和重型车的发动机技术促使效率明显提高。回顾了汽油机和柴油机在满足现行氮氧化物和温室气体排放法规方面取得的重要进展。证实或不久将证实,重型发动机可以采用常用的方法达到50％有效热效率。回顾了包括选择性催化还原系统和选择性催化还原过滤器在内的氮氧化物控制技术进展,重点是低排气温度下的氮氧化物减排,以及各种部件的整合和控制。柴油机的颗粒减排技术正在围绕积灰特性和选择性催化还原一体化方面发展。直喷汽油机使用的颗粒捕集器正在快速发展,在某些情况下,这种捕集器的背压、点火特性和减排功能已与三效催化转化器的十分接近。氧化催化转化器的发展涉及一些棘手的问题,如排气中碳氢化合物和CO较高时的低温减排性能,以及甲烷氧化问题。讨论了汽油机气态排放物控制技术的主要进展,重点是发动机标定与排放控制系统的匹配,以及稀燃汽油机的排放控制。上半部分介绍排放法规、燃油,以及发动机技术的发展情况。     

2013年车用发动机排放控制回顾（下）

回顾2013年汽车排放法规和车用发动机排放控制技术的重要进展。介绍该领域排放法规的主要进展,包括美国建议收紧轻型车污染物排放标准,以及欧盟制定车辆实际行驶排放标准的情况。在应对严重的空气质量问题方面,中国和印度出现值得注意的转变。简要阐述了发动机燃油的发展状况。估计目前正处于石油稳定供应的初期阶段,这有可能使燃油价格保持稳定。轻型车和重型车的发动机技术促使发动机效率明显提高。回顾汽油机和柴油机在满足现行氮氧化物和温室气体排放法规方面取得的重要进展。证实或不久将证实,重型发动机可以采用常用的方法达到50％有效热效率。回顾包括选择性催化还原系统和选择性催化还原过滤器在内的氮氧化物控制技术进展,重点是低排气温度下的氮氧化物减排,以及各种部件的整合和控制。柴油机的颗粒减排技术正在围绕积灰特性和选择性催化还原一体化方面发展。直喷汽油机使用的颗粒捕集器正在快速发展,在某些情况下,这种捕集器的背压、点火特性和减排功能已与三效催化转化器的十分接近。氧化催化转化器的发展涉及一些棘手的问题,如排气中碳氢化合物和CO较高时的低温减排性能,以及甲烷氧化问题。讨论汽油机气态排放物控制技术的主要进展,重点是发动机标定与排放控制系统的匹配,以及稀燃汽油机的排放控制。下半部分介绍车用发动机排放控制技术的发展。     

“石脑油发动机”高负荷压燃运行的研究——一种从油井到车轮低二氧化碳排放的燃烧策略

对一种使用低辛烷值汽油（或称为“石脑油”）运行的燃烧系统在高负荷时的效率和排放潜力进行了计算和试验研究。石脑油发动机在低负荷时采用火花点燃,中负荷时采用均质压燃,高负荷时采用压燃方式运行,重点讨论高负荷时的压燃运行。试验在1台压缩比为16、采用共轨喷射系统的单缸柴油机上进行。考查了3种燃料：轻质石脑油（研究法辛烷值（RON）≤59,十六烷值（CN）≤34）,重质石脑油（RON≤66,CN≤31）、添加十六烷改进剂的重质石脑油（CN≤40）。在上止点单次喷射燃料（类似柴油机燃烧）,随负荷的增长会产生很大的燃烧噪声。与计算流体动力学预测的一致,噪声限制了最大功率。单次预喷后,受噪声限制的最大功率略为增加。在与传统轻型柴油机功率水平差不多的峰值负荷下运行,要求采用一种“分段燃烧”方法,即采用间隔很大的预喷和主喷。试验结果表明,发动机在低速、中高负荷下具有很好的性能和效率。由于加入十六烷改进剂后石脑油的着火性仍不佳,发动机分段燃烧高速运行时的转速被限制在2700r／min以下的范围内。中低负荷下的大量预混燃烧使氮氧化物和颗粒排放降低,分段燃烧在高负荷下出现了很高的排放（类似柴油机）。因此,为了高效率运行,虽然这种方法能达到不错的峰值负荷水平,但是,转速和排放限制了这种方法的应用,需要进一步的研究。