环保和经济的MTU柴油机【德】WolfgangSTOLBA摘要:介绍德国MTU公司为满足柴油机愈来愈严格的排放限制和更高的经济性要求所开展的工作。除了在增压、喷射和电子管理技术等方面对柴油机本身采取的技术措施外,特别介绍了该公司与滤清器厂家和铁路用户合作,对铁路牵引用MTU柴油机进行的排气后处理技术与产品的研究、开发和试验。关键词:柴油机排放经济性排气后处理颗粒滤清器铁路牵引动力包MTU加强对装有柴油机的铁道车辆和固定设备的排放限制,是制造商和用户目前面对的最大挑战。采用优化排气的柴油机通常意味着燃料消耗量的明显增加和运用费用的提高。由于现代柴油机不仅能弥补目前能够采取的技术措施的所有不足,而且明显地具有功率大、可靠性高和寿命长的优点,所以解决环境保护和寿命周期成本之间的矛盾成为可能。作为大功率柴油机制造商和供货商的领头羊,MTU公司多年来把工作重点放在减少柴油机的排放上。由于欧洲委员会(CE)为铁道车辆制定的3B级的排放限值将会特别严格,所以铁路牵引柴油机的开发会特别促进这方面技术的进步。至今,这项工作的重点始终放在柴油机本身技术的研发上,以便从一开始就不允许形成有害物质。尽管如此,MTU公司亦对采用在发动机之外的相关技术感兴趣,即采用柴油机颗粒滤清器。降低柴油机排放的措施在降低柴油机排放措施方面,MTU公司已经处于领先地位。所强调的突出的关键技术,如增压、喷射和电子管理技术,已经使柴油机的某些排放值远低于规定的限制值,而且符合欧盟(EU)和美国环保局(EPA)有关机车和动车的标准。与此同时,MTU柴油机以低燃料消耗和高功率而见长,并符合已经进入制定阶段和从2009年开始生效的(EU3A级)排放限制标准。机车用4000系列柴油机共轨喷射系统的采用和电子监控功能的扩大,使4000系列柴油机成为目前市场上可供选用的最现代化的大功率柴油机之一。该系列柴油机有8、12、16和20缸几种机型,功率范围在1000～3000kW。这些柴油机不但在新造铁道车辆上,而且在更新动力装置的工矿调车机车、干线机车和重联运用机车上经受过考验。从它们进入市场起,就批量安装有共轨喷射系统,该系统以电子方式控制所有重要的喷射参数,而和柴油机转速无关。这也意味着在油耗、功率和排放方面进行了优化调节。该系统和同样由MTU公司开发和实施的增压系统接受MDEC(“MTU柴油机控制”的英文缩写)发动机电子管理系统的帮助以满足铁道车辆的需要。共轨喷射系统、电子管理系统和增压系统三者的共同应用既提高了发动机功率,同时又降低了排放。这不只是针对某些参数而言,而是对整个功率范围均有效。与普通喷射系统相比,共轨喷射系统在降低噪声和振动方面也有优势。典型的例子是8V4000型柴油机的优化设计方案。该型柴油机的氮氧化物排放量可降到8g/kWh(按照ISO8178-4,F循环)以下。此外,碳氢化合物、一氧化碳和碳粒亦低于排放限值。在企业内部关键技术的开发将增压、电子喷射和管理这三项关键技术应用于发动机的决定因素是MTU公司在企业内部开发53《国外内燃机车》2007年第1期(总第391期)图1德国铁路目前正在实施400台重偷鞒祷档母脑旒苹?其将换装MTU公司的排放经过优化的8V4000型柴油机这些技术的能力,而不是到别处去获得这些技术。购买这些技术是不会达到今天所取得的成果的。此外,MTU公司还拥有了今后开发的良好基础。在喷射技术水平方面,必须特别指出的是目前喷射压力已经提高到1400巴(140MPa),而且喷射特性曲线和整个燃烧系统都得到优化。对增压的改进是在增压空气的效率和压力方面。对发动机电子管理系统的进一步改进则是有关特性场的调节和对燃烧影响的适应性。动车用6H-1800型动力包MTU公司建议动车装用6H-1800型动力包以同时实现环保、大功率和经济的牵引。该动力包已经符合3A级排放限制标准,功率达到390kW。与电子管理结合的喷油泵能使柴油机的功率、油耗和排放达到最佳值。动力包构成了将牵引系统布置于动车地板下的完整解决方案。动力包包括柴油机、电力/液力传动装置、冷却系统和其它有关牵引和车上发电的必需的辅助装置。目前已经有2500个动力包交付世界各地。柴油机颗粒滤清器对废气排放限制的加强使之在柴油机内部寻找解决措施愈来愈觉得到了极限,从而导致朝向柴油机的外部琢磨技术方案,例如对排气的后处理。图2欧洲最洁净的机车柴油机:NOx排放量低