如何改善柴油发电机组废气排放

　　我国社会经济的不断发展，柴油发电机组排放技术的研究落后于发电机是不争的事实，柴油发电机组空气利用率要差，容量比发电机组要低，低温起动性、加速性能要差，比质量要高，碳烟和高的NOx排放一直是阻碍柴油发电机组机辆的瓶颈。

　　我国的实际情况不管是标准的松紧程度，还是道交通情况都和欧洲相似。因此，我国的排放法规是以欧洲的排放法规为蓝本，全面采用了欧盟指令、ECE技术和部分法规。我国在近些年来大力提倡节能减排政策并制定了严格的柴油发电机排放的法例加以规管。为了满足未来法规的要求，必须同时减少NOx和烟尘的排放。表1为我国重型柴油发电机组排放标准。

　　EGR即废气再循环就是将一部分废气引入进气管与新鲜充量混合后进入气缸进行燃烧。EGR技术有两种实现方法，一是保留发电机前一工作循环的部分废气，实现可变气门定时（称内部EGR）；另一种是利用一根EGR管道将废气引入进气管，再进入发电机下一工作循环参与燃烧（称外部EGR）。

　　冷却的EGR技术是国外控制NOx排放的具体措施术，已经得到广泛的应用。据相关资料的介绍，EGR冷却器可有效降低NOx排放的7%耀15%。冷EGR系统如图1所示。

　　冷EGR技术是满足欧芋和欧郁排放标准的新技术，已是国外柴油发电机机内净化必备措施，然而冷EGR技术发展还不是很完善，废气温度±然很高。国内外大量研究工作者从冷却器的材料、构成、制造技术等发面进行改进，希望得到最理想的冷却效率和最佳的排放和性能要求。

　　日本五十铃公司生产的采用可变喷嘴截面涡轮增压器的柴油发电机组6AW 1（12L，28OkW）、新型的4HF1和4HG1非增压柴油发电机组（功率分别为95.6和103kW）、6HH1和6HL1等增压中冷柴油发电机组、通用公司生产的6.5L柴油发电机组、洋马的TES150型柴油发电机组、大众公司从1997年推出的Golf和Jetta以及1998年度推出的新型Passat等发电机组、2000年推出的LUPO三升康明斯等使用的废气涡轮增压的高速直喷式柴油发电机组（带可变喷嘴和中冷）等都采用了冷EGR技术来满足严格的排放法规的要求。根据有关资料介绍，现在欧洲所有发电机组柴油发电机组上都采用了冷EGR技术。

　　在重型柴油发电机组方面，VOLVO发电机组公司称，所有在2002年第四季度订购的装用VOLVO柴油动力的发电机组都采用了称为V脉冲的冷EGR系统，以现有发电机的平台而无须采用后处理技术，从而满足美国2004年的排放标准。美国的Cummins公司在上个世纪90年代中叶已将冷却EGR技术用于包括B系列在内的所有中型和重型柴油发电机组上。采用该技术后，与原有产品相比，燃油消耗下降了2%，NOX减少了50%，无辅助冷起动时间减少了80%。Cummins公司的副总裁兼首席技术官John Wall指出，Cummins公司对EGR技术的研究结果非常满意、充满信心，可用于所有Cummins公司的机用发电机平台。他认为目前既要使NOX+NMHC排放达到2.5g/bhp-hr的限值标准，又要使得燃油耗和成本低、响应和其他发电机性能好的目标，除了采用EGR技术没有更好的措施。

　　从以上不难看出，目前在康明斯的主要生产和消费地区，部分欧2机型和几乎所有排放达到欧3的中重型柴油发电机组都运用了冷却EGR技术，许多发电机组用柴油发电机组在欧1排放阶段已经采用该技术，用来降低NOx和改善经济性，而且这是柴油发电机组达到今后更高排放标准时，不可缺少的一项重要技术。

　　可以研制开发一种能与给定发电机相匹配EGR冷却器，优化冷却器的构成，使EGR的废气温度在发电机的各种工况下都能自动调节到既有较低的NOx排放又具有良好的综合性能的温度值。为EGR冷却器的进一步优化打下基础，满足越来越严格的排放要求。

　　EGR冷却器不但要满足热交换器的基本要求，还要满足自身冷却温度不能过低的要求。冷却器内的气体流动处于湍流状态，它的基本控制方程包括连续性方程、动量守恒方程、能量方程。

　　湍流模拟是目前模拟优化技术研究最多，困难最多的一个领域。EGR冷却器内的湍流模拟是基于基本的能量守恒定律来进行数学求解。考虑到紊流的影响，采用紊流模型的不可压缩性描述。本次模拟也采用这种模型，该模型所对应的方程为：

　　对于柴油发电机组械的燃烧优化研究，点火延迟和喷射之间看似偶然，其实它们都与时间有着密切的联系。因此，我们可以通过燃料量和湍动能密度来控制放热情况。

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