滿足EPA第Ⅳ階段排放限值風(fēng)冷柴油機(jī)的開(kāi)發(fā).pdf

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1、第43卷第2期2014年4月小型內(nèi)燃機(jī)與摩托車SMALLINTERNALCOMBUSrll0NENGINEANDMOTORCYCI正V01．43No．2Apr．2014滿足EPA第Ⅳ階段排放限值風(fēng)冷柴油機(jī)的開(kāi)發(fā)李建新1魏志明1張東英2劉長(zhǎng)振1李旭東1郝勇剛1(1一中國(guó)北方發(fā)動(dòng)機(jī)研究所天津3㈣2一廊坊師范學(xué)院)摘要：介紹了為滿足美國(guó)非道路柴油機(jī)EPA第Ⅳ階段排放法規(guī)要求，F(xiàn)292風(fēng)冷柴油機(jī)進(jìn)行排放和功率提升所采取的技術(shù)措施和技術(shù)路線。關(guān)鍵詞：風(fēng)冷柴油機(jī)排放限值EPA中圖分類號(hào)：TK421．5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671—0630(2014)02

2、—0027—06DeVelopmentofAir-CooledDieselEn西neforMeetingTierⅣEmissionLiIIlit習(xí)ItioI塔ofEPALijia嬲缸1，WeiZhi】min91，Z蛔l駕D．mgyi嗚2，LiuCha【ng吐enl。LiXudo嗚1，HaoY蚰gga嗚11一ChinaNorthEngineResearchInstitute(Tianjin，300400，China)；2一Lang‰gNoⅡnalCoUegeA鼬ct：Intllispaper，formeetingnon—maddieselengin

3、eEPATierⅣemissionregulationsofUSA，tech—nologyaIldmethodsarepresentedforupdatingpe而m蚰ce齟demissionsof砣92air．cooleddieselen西ne．K叼哪rds：Air-cooleddiesel，Emission1imitations，EPA引言隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展，非道路用小型柴油機(jī)應(yīng)用范圍日趨廣泛，近年來(lái)我國(guó)小型柴油機(jī)年產(chǎn)量已達(dá)1000萬(wàn)臺(tái)，其中大部分用于出口海外市場(chǎng)，但主要集中在10kw以下的單缸柴油機(jī)。對(duì)于lo～20kw功率范圍的非道路兩

4、缸柴油機(jī)，由于技術(shù)開(kāi)發(fā)難度大，排放要求高，國(guó)內(nèi)柴油機(jī)廠產(chǎn)品很難在美國(guó)高端市場(chǎng)立足，其市場(chǎng)被Hatz、hmbardini、Kubota等廠商占據(jù)。為開(kāi)發(fā)美國(guó)及其它海外市場(chǎng)，擬將現(xiàn)有的一款固定發(fā)電機(jī)組用動(dòng)力砣90柴油機(jī)進(jìn)行功率和排放要求的提升，排放指標(biāo)由滿足中國(guó)非道路第Ⅱ階段限值提升到滿足美國(guó)環(huán)?？偸?EPA)第Ⅳ階段排放限值，柴油機(jī)整機(jī)性能全面達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，探索一條不使用后處理設(shè)備滿足EPA第Ⅳ階段排放法規(guī)為目標(biāo)的非道路雙缸柴油機(jī)升級(jí)路線。升級(jí)的F292柴油機(jī)除作為固定發(fā)電機(jī)組動(dòng)力外，還可拓展到小型工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械動(dòng)力等領(lǐng)域。1排放法規(guī)及國(guó)內(nèi)

5、現(xiàn)狀1．1排放法規(guī)環(huán)境保護(hù)是目前全世界所面臨的最重要的問(wèn)題之一，隨著工業(yè)的發(fā)展，廢氣污染越來(lái)越嚴(yán)重地威脅著人類賴以生存的環(huán)境，內(nèi)燃機(jī)排氣污染也日益受到世界各國(guó)的高度重視，并提上議事日程，各國(guó)和地區(qū)紛紛制定了各種關(guān)于環(huán)境保護(hù)的法規(guī)、措施，把提高內(nèi)燃機(jī)技術(shù)的目標(biāo)由過(guò)去追求經(jīng)濟(jì)性、可靠性向追求排放性方向發(fā)展。美國(guó)、歐盟、日本都在20世紀(jì)90年代中期開(kāi)始研究和控制非道路用柴油機(jī)的排放法規(guī)，其中以EPA排放法規(guī)最為嚴(yán)格，2008年開(kāi)始執(zhí)行第Ⅳ階段，相比于上一階段排放法規(guī)，對(duì)于功率小于19kw柴油機(jī)，cO、NMHc(非甲烷碳?xì)浠衔?及NO。排放限值沒(méi)有變化

6、。而PM(顆粒物)由o．89／(kw·h)降低到0．49／(kw·h)，下降幅度達(dá)到50％。1．2國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人們對(duì)環(huán)保意識(shí)的加作者簡(jiǎn)介：李建新(1979一)，男，副研究員，研究方向?yàn)閮?nèi)燃機(jī)總體設(shè)計(jì)及排放控制。小型內(nèi)燃機(jī)與摩托車第43卷強(qiáng)，國(guó)家對(duì)柴油機(jī)的排放要求日益嚴(yán)格，排放法規(guī)逐步與國(guó)際接軌。國(guó)家環(huán)?？偩执韲?guó)家先后制定并實(shí)施了非道路用柴油機(jī)排放法規(guī)，2007年4月正式發(fā)布了《非道路用柴油機(jī)排氣污染物排放限值及測(cè)量方法(中國(guó)I、II階段)》(GB20891—2007)，2012年又發(fā)布了《非道路用柴油機(jī)燃料消耗率和機(jī)油消耗率

7、限值及試驗(yàn)方法》(GB28239—2012)。從2009年10月1日開(kāi)始強(qiáng)制執(zhí)行第Ⅱ階段排放法規(guī)，對(duì)于功率小于18kw柴油機(jī)，CO排放限值為6．69／(kw·h)，THc(碳?xì)淇偦衔?+NO?？傊禐?．59／(kW．h)，PM為0．89／(kw．h)。由于我國(guó)技術(shù)裝備和工藝水平相對(duì)落后等原因，考慮到內(nèi)燃機(jī)生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)創(chuàng)新能力和技術(shù)儲(chǔ)備不足等客觀事實(shí)，目前正在實(shí)施的第Ⅱ階段排放法規(guī)限值水平僅相當(dāng)于EPA第1階段。如表l所示。2研制過(guò)程F290發(fā)動(dòng)機(jī)在先期的試驗(yàn)過(guò)程中，轉(zhuǎn)速由3000r／min提升到3600r／min時(shí)，燃燒迅速惡化，功率下降到

8、11．8kw，油耗增加到3049／(kw·h)，排溫上升到524℃，煙度增加到6．3Fsu，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到中國(guó)非道路第Ⅱ階段排放限值。