требования
ступени
ЕС
IIIА,
не-
обходимо
оптимизировать
рабо-
ту двигателя, в частности процесс
наддува, действие системы
впры-
ска
(формирование характеристи-
ки впрыска). Для соблюдения норм
ступени ЕС IIIB требуется устано-
вить
сажевый
фильтр
DPF,
обес-
печить дополнительную рецирку-
ляцию отработавших газов, приме-
нить новые способы сжигания топ-
лива
(например,
цикл
Миллера),
установить окислительные катали-
заторы
(DOC)
или систему селек-
тивного каталитического преобра-
зования (SCR).
Законодательные
нормы
ступе-
ни
ЕС
ШВ
предусматривают
сни-
жение
выброса
частиц
сажи
до
0,025 г/(кВт-ч), что на 90% ниже,
чем предусмотрено ступенью ЕС ША.
Чтобы соответствовать этим требова-
ниям, дизельные двигатели для же-
лезнодорожного подвижного соста-
ва должны быть оборудованы филь-
трами DPF. Снижение выбросов NOx
до 4 г/(кВт-ч) в соответствии с тре-
бованиями ступени ЕС ШВ может
быть обеспечено без дополнительной
внешней очистки отработавших га-
зов. На дизель-поездах наряду с уста-
новкой фильтров DPF, вероятно, по-
требуется применить системы внеш-
ней очистки от окислов азота.
Гибридизация
привода
и
ути-
лизация
отводимого тепла также
способствуют повышению эффек-
тивности использования энергии и
обеспечению экологической чисто-
ты подвижного состава.
Меры по оптимизации
рабочего процесса двигателя
Эффективное сжигание дизель-
ного топлива без выделения боль-
шого количества вредных веществ
является важным условием для со-
блюдения законодательно установ-
ленных экологических требований.
Сжигание топлива включает в себя
целый ряд отдельных, тесно связан-
ных друг с другом процессов, таких,
как подготовка жидкого дизельного
топлива в камере сгорания, смеши-
вание его с воздухом, воспламене-
ние и последующее сгорание.
При
проектировании
дизелей
большой
мощности
для
исполь-
зования на железнодорожном по-
движном составе до сих пор в пер-
вую
очередь
стремились
опти-
мизировать
расход топлива.
Это
объясняется
невысокими
сущест-
вующими требованиями законода-
тельства в отношении вредных вы-
бросов, а также использованием в
качестве топлива
более дешевых
фракций перегонки нефти.
На
автомобильном
транспор-
те
уже
давно
применяют
эффек-
тивные системы, обеспечивающие
комплексную
оптимизацию
рабо-
ты двигателя по расходу топлива,
выбросам вредных веществ и сни-
жению уровня шума. Для дизелей
большой мощности, устанавливае-
мых на железнодорожном подвиж-
ном составе, такие системы до сих
пор не использовались.
Важнейшими механизмами регу-
лирования процесса горения и вы-
броса вредных веществ являются:
• система впрыска Common-Rail,
позволяющая формировать его ха-
рактеристику путем многократных
впрысков;
• гибкая система регулирования
фаз газораспределения;
• турбонаддув;
• оптимизация камеры сгорания;
• рециркуляция отработавших га-
зов (AGR).
Исследования в области форми-
рования характеристики впрыска
на одноцилиндровом опытном дви-
гателе показали, что,
смещая
мо-
мент впрыска в сторону «запазды-
вания», можно заметно снизить вы-
бросы NOx. Возрастающее при этом
количество сажи можно уменьшить
с помощью дополнительного впры-
ска топлива, при котором усилива-
ется окисление сажи в камере сго-
рания. Этот эффект почти не влия-
ет на расход топлива.
Рециркуляция
отработавших
газов в сочетании с повышенным
давлением впрыска и более высо-
ким коэффициентом избытка воз-
духа в цилиндре может также спо-
собствовать сглаживанию противо-
речий между требованиями по сни-
жению выбросов NOx
и частиц сажи
или выбросов NOx
и расхода топли-
ва. Соответствующие исследования
проводились на опытном одноци-
линдровом двигателе MTU 382 с ка-
мерой сгорания Omega.
Повышая давление впрыска
рт
и объем рециркуляции отработав-
ших газов
VAb,
т.е. их процентное
содержание
в
воздухе для
сжига-
ния топлива, удалось снизить вы-
бросы окислов азота при одновре-
менном снижении выброса частиц
сажи. Последующее смещение нача-
ла впрыска привело к минимально-
му выбросу частиц сажи при низком
уровне выбросов NOx. Рассмотрен-
ные меры по оптимизации позволи-
ли также снизить удельный расход
топлива.
С турбонаддувом тесно связан
процесс охлаждения
наддувочно-
го
воздуха,
в
результате
которо-
го при постоянном давлении над-
дува увеличивается масса воздуха
в цилиндре. В то же время снижа-
ется средняя температура в камере
сгорания, что приводит к уменьше-
нию выброса окислов азота. В этом
отношении были исследованы воз-
можности
охлаждения
наддувоч-
ного воздуха. При постоянных па-
раметрах процесса сжигания топ-
лива (геометрия камеры сгорания,
впрыск, наддув, рециркуляция от-
работавших газов) существенно по-
нижали температуру наддувочного
воздуха. Установлено, что его ин-
тенсивное
охлаждение
является
эффективным средством одновре-
менного снижения выбросов NOx
и частиц сажи. В сочетании с рас-
смотренными методами снижения
вредных
выбросов,
такими,
как
установка
более
позднего
впрыс-
ка, повышение давления впрыска,
повышение давления наддува и ре-
циркуляция
отработавших
газов,
охлаждение наддувочного воздуха
ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2011, № 11
49
предыдущая страница 50 Железные дороги мира 2011 11 читать онлайн следующая страница 52 Железные дороги мира 2011 11 читать онлайн Домой Выключить/включить текст