满足EPA第Ⅳ阶段排放限值风冷柴油机的开发.pdf

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1、第43卷第2期2014年4月小型内燃机与摩托车SMALLINTERNALCOMBUSrll0NENGINEANDMOTORCYCI正V01．43No．2Apr．2014满足EPA第Ⅳ阶段排放限值风冷柴油机的开发李建新1魏志明1张东英2刘长振1李旭东1郝勇刚1(1一中国北方发动机研究所天津3㈣2一廊坊师范学院)摘要：介绍了为满足美国非道路柴油机EPA第Ⅳ阶段排放法规要求，F292风冷柴油机进行排放和功率提升所采取的技术措施和技术路线。关键词：风冷柴油机排放限值EPA中图分类号：TK421．5文献标识码：A文章编号：1671—0630(2014)02

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

3、eEPATierⅣemissionregulationsofUSA，tech—nologyaIldmethodsarepresentedforupdatingpe而m蚰ce龃demissionsof砣92air．cooleddieselen西ne．K叼哪rds：Air-cooleddiesel，Emission1imitations，EPA引言随着经济的持续高速发展，非道路用小型柴油机应用范围日趋广泛，近年来我国小型柴油机年产量已达1000万台，其中大部分用于出口海外市场，但主要集中在10kw以下的单缸柴油机。对于lo～20kw功率范围的非道路两

4、缸柴油机，由于技术开发难度大，排放要求高，国内柴油机厂产品很难在美国高端市场立足，其市场被Hatz、hmbardini、Kubota等厂商占据。为开发美国及其它海外市场，拟将现有的一款固定发电机组用动力砣90柴油机进行功率和排放要求的提升，排放指标由满足中国非道路第Ⅱ阶段限值提升到满足美国环保总署(EPA)第Ⅳ阶段排放限值，柴油机整机性能全面达到国内领先水平，探索一条不使用后处理设备满足EPA第Ⅳ阶段排放法规为目标的非道路双缸柴油机升级路线。升级的F292柴油机除作为固定发电机组动力外，还可拓展到小型工程机械、农业机械动力等领域。1排放法规及国内

5、现状1．1排放法规环境保护是目前全世界所面临的最重要的问题之一，随着工业的发展，废气污染越来越严重地威胁着人类赖以生存的环境，内燃机排气污染也日益受到世界各国的高度重视，并提上议事日程，各国和地区纷纷制定了各种关于环境保护的法规、措施，把提高内燃机技术的目标由过去追求经济性、可靠性向追求排放性方向发展。美国、欧盟、日本都在20世纪90年代中期开始研究和控制非道路用柴油机的排放法规，其中以EPA排放法规最为严格，2008年开始执行第Ⅳ阶段，相比于上一阶段排放法规，对于功率小于19kw柴油机，cO、NMHc(非甲烷碳氢化合物)及NO。排放限值没有变化

6、。而PM(颗粒物)由o．89／(kw·h)降低到0．49／(kw·h)，下降幅度达到50％。1．2国内现状随着中国经济的高速发展和人们对环保意识的加作者简介：李建新(1979一)，男，副研究员，研究方向为内燃机总体设计及排放控制。小型内燃机与摩托车第43卷强，国家对柴油机的排放要求日益严格，排放法规逐步与国际接轨。国家环保总局代表国家先后制定并实施了非道路用柴油机排放法规，2007年4月正式发布了《非道路用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国I、II阶段)》(GB20891—2007)，2012年又发布了《非道路用柴油机燃料消耗率和机油消耗率

7、限值及试验方法》(GB28239—2012)。从2009年10月1日开始强制执行第Ⅱ阶段排放法规，对于功率小于18kw柴油机，CO排放限值为6．69／(kw·h)，THc(碳氢总化合物)+NO。总值为9．59／(kW．h)，PM为0．89／(kw．h)。由于我国技术装备和工艺水平相对落后等原因，考虑到内燃机生产企业产品开发创新能力和技术储备不足等客观事实，目前正在实施的第Ⅱ阶段排放法规限值水平仅相当于EPA第1阶段。如表l所示。2研制过程F290发动机在先期的试验过程中，转速由3000r／min提升到3600r／min时，燃烧迅速恶化，功率下降到

8、11．8kw，油耗增加到3049／(kw·h)，排温上升到524℃，烟度增加到6．3Fsu，已经远远不能达到中国非道路第Ⅱ阶段排放限值。