導(dǎo)讀：長(zhǎng)期以來(lái)國(guó)內(nèi)非道路用柴油發(fā)電機(jī)出口到歐美等地區(qū)，都會(huì)受到當(dāng)?shù)嘏欧欧ㄒ?guī)的嚴(yán)重制約，2007年我國(guó)也制定了《非道路柴油發(fā)電機(jī)的排放限值及測(cè)量方法》標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)非道路用柴油發(fā)電機(jī)的排放要求將逐步與國(guó)際接軌。要滿足未來(lái)嚴(yán)格的排放法規(guī)，我們現(xiàn)有非道路用柴油發(fā)電機(jī)必須進(jìn)行技術(shù)改造升級(jí)。本文以康明斯柴油發(fā)電機(jī)的開(kāi)發(fā)為例，介紹一種適合中國(guó)市場(chǎng)的非道路用中小功率柴油發(fā)電機(jī)綜合技術(shù)改進(jìn)措施，通過(guò)這些改進(jìn)措施，在基本不增加成本的基礎(chǔ)上，可以使我們的非道路用柴油發(fā)電機(jī)滿足未來(lái)歐美及中國(guó)國(guó)內(nèi)的排放法規(guī)的要求，同時(shí)在某種程度上對(duì)中國(guó)國(guó)內(nèi)使用條件的適應(yīng)性更強(qiáng)。
有“世界王牌動(dòng)力”之稱的美國(guó)康明斯公司作為全球著名的柴油發(fā)電機(jī)制造商，早在1968年就領(lǐng)先所有柴油發(fā)電機(jī)廠商，投資2300萬(wàn)美元在公司總部所在地—美國(guó)印第安納州哥倫布市正式組建了自己的首家大型技術(shù)中心，為公司迎接從上世紀(jì)七十年代初開(kāi)始日益嚴(yán)格的環(huán)保排放法規(guī)的挑戰(zhàn)打了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，也使得康明斯能夠從一開(kāi)始就進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)規(guī)劃，并進(jìn)行有效的傳承與更新。
據(jù)了解，康明斯今天采用的排放解決方案是1990年代早期著手實(shí)施的一個(gè)技術(shù)規(guī)劃的直接結(jié)果，該規(guī)劃將貫穿至2010年乃至未來(lái)。此規(guī)劃的核心是一個(gè)戰(zhàn)略性的決策，即不要將康明斯自身局限于任何單一的方法，而是要針對(duì)每一種應(yīng)用和每一個(gè)服務(wù)市場(chǎng)開(kāi)發(fā)合適的技術(shù)。不同的運(yùn)行條件和經(jīng)濟(jì)因素將影響到最適合每個(gè)市場(chǎng)的技術(shù)路線。雖然開(kāi)發(fā)多種排放解決方案需要康明斯在研發(fā)上進(jìn)行更廣泛更深入的投資，但這可以向客戶保證康明斯發(fā)電機(jī)將以最低的運(yùn)行成本提供最佳的性能和可靠性。

柴油發(fā)電機(jī)的排放控制是一項(xiàng)綜合系統(tǒng)工程?？得魉?jié)M足排放法規(guī)的技術(shù)方案早期規(guī)劃有效傳承與更新，通過(guò)進(jìn)行大量試驗(yàn)和深入研究，我們能夠發(fā)現(xiàn)以下規(guī)律和改進(jìn)途徑：(1)改進(jìn)機(jī)體的結(jié)構(gòu)，提高剛性減少變形是有效改善柴油發(fā)電機(jī)排放的基礎(chǔ)。(2)采用渦流式燃燒系統(tǒng)并合理優(yōu)化燃燒室、鑲塊、高壓油管的設(shè)計(jì)參數(shù)可以在低成本的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出滿足嚴(yán)格排放法規(guī)的非道路用柴油發(fā)電機(jī)。(3)采用渦流式燃燒系統(tǒng)可以有效改善柴油發(fā)電機(jī)的噪聲。(4)采用火焰預(yù)熱裝置可以改善渦流室柴油發(fā)電機(jī)的冷起動(dòng)性能。(5)采用氧化型催化劑可以進(jìn)一步改善柴油發(fā)電機(jī)的排放性能。
在缸內(nèi)燃燒研究、燃油系統(tǒng)、進(jìn)氣處理系統(tǒng)、排放控制和后處理等方面的領(lǐng)先地位，使得康明斯能夠通過(guò)為其服務(wù)的每個(gè)市場(chǎng)提供最合適的排放控制方案，從而堅(jiān)持為客戶實(shí)現(xiàn)價(jià)值最大化的目標(biāo)。在歐洲，為應(yīng)對(duì)2005年4月推出的歐IV排放標(biāo)準(zhǔn)，康明斯使用了選擇性催化還原（SCR）后處理方式。SCR是針對(duì)這個(gè)市場(chǎng)的最佳客戶方案，因?yàn)椴裼蛢r(jià)格在歐洲很高（與尿素相比），用尿素來(lái)減少燃料消耗量就顯得很經(jīng)濟(jì)。對(duì)于美國(guó)的重卡市場(chǎng)，康明斯已成為廢氣再循環(huán)（EGR）應(yīng)用的領(lǐng)導(dǎo)者。2002年10月，康明斯推出了首批經(jīng)美國(guó)環(huán)保署（EPA）認(rèn)證的滿足2.5克氮氧化物和非甲烷烴/馬力小時(shí)排放標(biāo)準(zhǔn)的全系列發(fā)電機(jī)。這些發(fā)電機(jī)以先進(jìn)的燃燒技術(shù)、靈活的燃料系統(tǒng)和控制、基本的發(fā)電機(jī)性能、可變幾何截面渦輪增壓器（VGT）和集成冷卻式廢氣再循環(huán)為特征，并且成功地為客戶提供了領(lǐng)先業(yè)界的節(jié)約燃料、高性能和可靠性的產(chǎn)品。這些發(fā)電機(jī)直接延期至2004年的認(rèn)證，并作為2007年及以后的基礎(chǔ)。

康明斯的一站式排放解決方案康明斯是全球柴油發(fā)電機(jī)企業(yè)中唯一一家能夠?qū)⒉裼桶l(fā)電機(jī)的五大關(guān)鍵系統(tǒng)—進(jìn)氣處理系統(tǒng)、濾清和排放后處理系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、電控系統(tǒng)和缸內(nèi)燃燒優(yōu)化系統(tǒng)全部自行開(kāi)發(fā)的跨國(guó)企業(yè)，能夠?yàn)榭蛻籼峁┤轿坏?ldquo;一站式”排放解決方案，從而確保了康明斯在新一輪排放大戰(zhàn)中處于國(guó)際領(lǐng)先地位。在中國(guó)，康明斯渦輪增壓技術(shù)系統(tǒng)（霍爾塞特）、濾清系統(tǒng)（弗列加（Fleetguard） ）、燃油系統(tǒng)和排放處理系統(tǒng)后先進(jìn)行本地化生產(chǎn)?？得魉钩蔀榈谝患覍V清系統(tǒng)、進(jìn)氣處理系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)和排放后處理等關(guān)鍵子系統(tǒng)技術(shù)和產(chǎn)品全部引入中國(guó)本地化生產(chǎn)的外國(guó)柴油發(fā)電機(jī)制造商。通過(guò)采用不同的技術(shù)方案或組合，康明斯能夠同時(shí)滿足歐美兩大排放法規(guī)。

滿足EPA2007排放法規(guī)的技術(shù)面對(duì)更加嚴(yán)格的EPA2007排放法規(guī)，康明斯通過(guò)之前的技術(shù)方案輕松應(yīng)對(duì)。冷卻式廢氣再循環(huán)（CEGR）有效地控制氮氧化物排放。CEGR通過(guò)使用冷卻的廢氣稀釋來(lái)自外部的空氣增加熱容并降低燃燒室的氧氣濃度。在燃燒期間，廢氣再循環(huán)可以有效降低火焰溫度，進(jìn)而減少氮氧化物的產(chǎn)生，因?yàn)榈趸锏漠a(chǎn)生與火焰溫度成正比。這就可以使發(fā)電機(jī)在更低的氮氧化物水平下調(diào)整到最佳的燃料經(jīng)濟(jì)性和性能。為了精確控制氮氧化物和顆粒兩者的排放，進(jìn)入發(fā)電機(jī)的再循環(huán)廢氣和空氣的量必須在所有運(yùn)行條件下都經(jīng)過(guò)精確計(jì)量。這已經(jīng)推動(dòng)了能不斷改變送入發(fā)電機(jī)的空氣量的先進(jìn)的可變截面渦輪增壓器（VGT）的使用。
由康明斯渦輪增壓技術(shù)有限公司生產(chǎn)的霍爾塞特VGT有一個(gè)獨(dú)家專(zhuān)利的整體滑動(dòng)噴嘴，可以不斷移動(dòng)來(lái)改變渦輪的動(dòng)力和送入發(fā)電機(jī)的空氣量，它被證明是世界上最可靠的可變截面渦輪增壓器。VGT與廢氣再循環(huán)控制閥一起精確計(jì)量進(jìn)入進(jìn)氣系統(tǒng)的廢氣，從而提高了發(fā)電機(jī)的性能和燃料經(jīng)濟(jì)性，客戶的收益自然也得到提高。除了采用冷卻式廢氣再循環(huán)技術(shù)在發(fā)電機(jī)內(nèi)部減少氮氧化物的“缸內(nèi)”技術(shù)外，康明斯還采用若干種后處理方案，通過(guò)處理排出發(fā)電機(jī)的廢氣獲得降低的氮氧化物水平，包括選擇性催化還原法（SCR）和氮氧化物吸附法。SCR是歐洲重型機(jī)動(dòng)設(shè)備柴油發(fā)電機(jī)排放的解決方案，它使用了一種化學(xué)還原劑——尿素，能在廢氣流中轉(zhuǎn)換成氨，并在一種催化劑的作用下與氮氧化物起反應(yīng)形成無(wú)害的氮?dú)夂退?。尿素是一種良性物質(zhì)，通常來(lái)自自然中的氣體并廣泛用于工農(nóng)業(yè)中。在選擇性催化還原系統(tǒng)中，尿素噴射比例必須被嚴(yán)密控制。如果噴射比例過(guò)高，那么會(huì)有部分氨不與氮氧化物反應(yīng)，而從催化劑中“溜走”；如果噴射比例過(guò)低，會(huì)達(dá)不到希望的氮氧化物還原量。兩者均非理想狀態(tài)，都必須避免。尿素選擇性催化還原系統(tǒng)主要由三個(gè)要素組成：催化劑、尿素和尿素噴射控制系統(tǒng)。氮氧化物吸附催化劑（NAC）是1990年代開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù)。氮氧化物吸附催化劑采用一種以基層金屬氧化物的復(fù)合物和貴金屬涂層來(lái)有效控制氮氧化物。基層金屬成分（例如氧化鋇）與氮氧化物反應(yīng)形成硝酸鋇——有效地將氮氧化物儲(chǔ)存在催化劑的表面。在可用的儲(chǔ)存室被占滿時(shí)，催化劑暫時(shí)在“富氧”廢氣條件下工作（即調(diào)整空氣與燃料的比率以排除廢氣中的氧）。這樣就從基層金屬儲(chǔ)存室釋放出氮氧化物，并允許其在貴金屬層上被轉(zhuǎn)變成氮?dú)夂退魵狻?br /> 截至目前，康明斯已經(jīng)在全球8個(gè)國(guó)家建立了19家研發(fā)機(jī)構(gòu)。歷經(jīng)數(shù)十年的發(fā)展，康明斯已成為擁有強(qiáng)大技術(shù)實(shí)力和研發(fā)資源的跨國(guó)企業(yè)，能夠選擇最適合的技術(shù)解決方案，為各類(lèi)應(yīng)用市場(chǎng)開(kāi)發(fā)出最為合適的產(chǎn)品，使柴油發(fā)電機(jī)在越來(lái)越嚴(yán)格的排放法規(guī)要求下變得越來(lái)越環(huán)保，還世界一片藍(lán)天的夢(mèng)想也不再遙遠(yuǎn)。