船用柴油机氮氧化物排放控制技术规则修正案MEPC 58/23/Add.1
船用柴油机氮氧化物排放控制技术规则修正案
(2008年氮氧化物技术规则)
引言
前言
1997年9月26日，《经1978年议定书修正的〈1973年国际防止船舶造成污染公约〉》(MARPOL 73/78)当事国大会以大会决议2通过了《船用柴油机氮氧化物排放控制技术规则》(《氮氧化物技术规则》)。《防污公约》附则VI,《防止船舶造成空气污染规则》于2005年5月19日生效后，该附则第13条适用的所有船用柴油机都必须符合本规则的规定。2005年7月，环保会第53届会议同意修订《防污公约》附则VI和《氮氧化物技术规则》。2008年10月，环保会第58届会议完成了审议，本《氮氧化物技术规则》(以下简称本规则)就是该过程取得的结果。
作为一般性的背景信息，在燃烧过程中形成氮氧化物的先决条件是氮和氧。这些成分一起构成柴油机吸入空气的99,。在燃烧过程中氧气将被消耗，多余氧气的数量是空气/燃料比的函数，柴油机在此情况下运转。氮在燃烧过程中大多未起反应;但有很小一部分将被氧化形成多种形式的氮氧化物。能够形成的氮氧化物(NO)包括一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO)，其总量主要是火焰或燃烧温X2 度的函数，以及存在于燃料中有机氮(如果存在)数量的函数，氮氧化物的形成还是氮和多余氧气在柴油机燃烧过程中暴露在高温下时间的函数。换句话说，燃烧温度愈高(如高峰值压力、高压缩比、高供油比率等)，所形成的氮氧化物总量就越大。通常低速柴油机所形成的氮氧化物量比高速机要大。氮氧化物能引起酸化，形成对流层臭氧，营养富集等不良环境影响，对全球人类健康造成危害。
本规则旨在为船用柴油机试验、检验和发证规定强制性程序，以使柴油机制造厂、船东和主管机关能够确保所有适用的船用柴油机符合附则VI第13条规定的关于氮氧化物排放限值。在制定一系列简单实用的要求(其中对确保符合氮氧化物排放允许值的措施作了定义)时，已认识到精确制定船用柴油机实际加权平均氮氧化物排放量的困难。
鼓励主管机关在适当受控条件下能进行精确试验的试验台上，对船用推进系MEPC 58/23/Add.1
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统和辅柴油机的排放性能进行评估。本规则的一个重要特点就是在这个初始阶段确保符合附则VI第13条。其后的船上试验将不可避免地受限于范围和精确度两方面，其目的应为推理或推断排放性能和证实柴油机的安装、操作和维护遵循了制造厂的规范，以及任何调整或改装没有偏离制造厂初次试验和发证确立的排放性能。
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目录
页码引言........................................................................................ 3 前言........................................................................................ 3 缩写、下标和符号................................................................. 6 第1章 , 总则.. (9)
1.1 目的 (9)
1.2 适用范围 (9)
1.3 定义........................................................................ 9 第2章 , 检验和发证. (12)
2.1 通则 (12)
2.2 发动机的前期发证程序 (13)
2.3 发动机的发证程序 (14)
2.4 技术档案和船上氮氧化物核实程序………………………....... 16 第3
章 , 氮氧化物排放标准 (18)
3.1 船用柴油机最大允许氮氧化物排放限值......................... (18)
3.2 适用的试验循环和加权因数……………………………..….…. 18 第4
章 , 系列化生产的发动机认可:
发动机族和发动机组的概念 (21)
4.1 通则 (21)
4.2 文件 (21)
4.3 发动机族概念的应用 (21)
4.4 发动机组概念的应用……………………………………..…….. 25 第5
章 , 试验台氮氧化物排放的测量程序…………………..….. .. 28
5.1 通则 (28)
5.2 试验条件 (28)
5.3 试验燃油 (30)
5.4 测量设备和测量数据 (31)
5.5 废气流量的测定 (31)
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5.6 发动机相关参数和其它基本参数的
测试仪的允许偏差 (32)
5.7 确定气体成份的分析仪 (32)
5.8 分析仪的校准 (32)
5.9 试验运行 (32)
5.10 试验报告 (32)
5.11 气体排放数据评估 (35)
5.12 气体排放计算……………………………………………..…….. 35 第6章 , 船上验证符合氮氧化物
排放限值的程序 (40)
6.1 通则 (40)
6.2 发动机参数检查方法...... . (40)
6.3 简化测量方法 (43)
6.4 直接测量和监测方法.................................................... 46 第7章 , 现有发动机的发证.................................................... 52 附录附录1 , EIAPP证书格式. (52)
附录2 , 船用柴油机检验和发证流程图 (56)
附录3 , 确定船用柴油机排放气体成分的分析仪
的技术条件 (60)
附录4 , 分析和测量仪器的校准 (65)
附录5 , 母型机试验报告 (78)
, 第1节,母型机试验报告 (78)
, 第2节,技术档案中包括的母型机试验数据 (86)
附录6 , 废气质量流量计算(碳平衡法) (89)
附录7 , 发动机参数检查方法的检查清单 (91)
附录8 , 直接测量和监测法的实施 (94)
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缩写、下标和符号
下表1、2、3和4概述了整个规则，包括附录3中的分析仪器的技术条件、附录4中的分析仪器的校准要求、第5章和附录6中的气体流量计算公式所用的
缩写、下标和符号以及第6章有关船上核实检验数据所用的符号。 .1 表1:代表本规则中所述的柴油机气体排放以及校准和满量程
气体中的化学成分的符号;
.2 表2:用于本规则附录3中规定的柴油机气体排放测量的分析
仪的缩写;
.3 表3:用于本规则第5章、第6章、附录4和附录6使用的术
语和变量的符号及下标;以及
.4 表4:用于本规则第5章、第6章和附录6所用的燃料成分的
符号。
表1
化学成分的符号和缩写
符号定义
甲烷 CH 4
丙烷 CH 38
一氧化碳 CO
二氧化碳 CO 2
碳氢化合物 HC
水 HO 2
一氧化氮 NO
二氧化氮 NO 2
氮氧化物 NO x
氧 O 2
表2
柴油机气体排放测量分析仪的缩写
(参阅本规则附录3)
化学荧光探测器 CLD
电化传感器 ECS
加热式化学荧光探测器 HCLD
加热式火焰离子探测器 HFID
非扩散红外分析仪 NDIR
顺磁探测器 PMD
二氧化锆传感器 ZRDO
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表3
术语和变量测量方法的符号及下标 (参阅本规则第5章、第6章、附录4和附录6)
符号术语单位空气与燃料的理想配比值 A/F 1 st
ppm 废气浓度(成份的后缀命名，d,干或w,湿) c x% (V/V)
分析仪的CO抑制 NOE % X2CO2
分析仪的水抑制 NOE % XH2O
转换器的效率 NOE % XNOx
氧分析仪修正系数 E 1 O2
过量空气系数kg干空气/(kg燃料?A/Fst) λ 1 试验条件参数 f 1 a
碳系数 f 1 c
干基废气流量计算的燃料特定系数 f 1 fd
湿基废气流量计算的燃料特定系数 f 1 fw
吸入空气的绝对湿度，(g 水/kg 干空气) H g/kg a
增压空气湿度 H g/kg SC
代表个别模式的角注 i 1
的湿度修正系数柴油机NOk1 Xhd
吸入空气的干对湿修正系数 k 1 wa
原始废气的干对湿修正系数 k 1 wr
-1发动机转速 n min d
-1涡轮增压器转速 n min turb
HC分析仪百分比氧干扰 %OI % 2
发动机吸入空气饱和蒸气压力，使用在与测p kPa a量p和R相同的位置测量的吸入空气温度ba
确定
总大气压力 p kPa b
增压空气压力 p kPa C
分析系统冷却槽后的水汽压力 p kPa r
干燥大气压力，由以下公式确定: p kPa s
ps,pb,Ra?pa /100
增压空气的饱和蒸气压力 p kPa SC
未修正的制动功率 P kW
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符号术语单位仅为试验而安装但ISO 14396不要求的辅机P kW aux消耗的总功率
试验条件下柴油机转速下的最大测量功率或P kW m声明功率
干基吸入空气质量流量 q kg/h mad
湿基吸入空气质量流量 q kg/h maw
湿基废气质量流量 q kg/h mew
燃料质量流量 q kg/h mf
个别气体排放质量流量 q g/h mgas
吸入空气的相对湿度 R % a
碳氢化合物响应系数 r 1 h
3密度ρ kg/m 燃料齿条位置 s 发动机进口确定的吸入空气温度 T K a 增压空气冷却器，冷却剂进口温度 ? T caclin
增压空气冷却器，冷却剂出口温度 ? T caclout
废气温度 ? T Exh
燃油温度 ? T Fuel
海水温度 ? T Sea
增压空气/中冷空气温度 T K SC
增压空气/中冷空气参考温度 T K SCRef
废气成份和废气密度比率 u 1 加权因数 W 1 F
表4
燃料成分的符号
符号定义
燃料的氢含量，%m/m w ALF
燃料的碳含量，%m/m w BET
燃料的硫含量，%m/m w GAM
燃料的氮含量，%m/m w DEL
燃料的氧含量，%m/m wEPS
摩尔比率(H/C) α
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第1章
总则
1.1 目的
1.1.1 本《船用柴油机氮氧化物排放控制技术规则》，以下称本规则，详细规定了船用柴油机的试验、检验和发证要求，以确保其符合附则VI第13条的氮氧化物(NO)排放限值。本规则中引用的规则条款均指附则VI。 X
1.2 适用范围
1.2.1 本规则适用于所有已安装或设计并拟安装在附则VI和第13条适用的任何船上的输出功率大于130 kW的船用柴油机。就第5条关于检验和发证要求而言，本规则仅涉及柴油机符合NO排放限值的适用要求。 X
1.2.2 就本规则的适用而言，各主管机关有权委托经授权的组织代行本规则要
1求的主管机关的职能。在任何情况下，主管机关对检验和发证负全部责任。
1.2.3 就本规则而言，如能证明柴油机在初次发证、年度、中间和换证检验和其他要求的检验时NOx排放重量在这些限值之内，则该柴油机应被认为符合第13条的适用NOx排放限值。
1.3 定义
1.3.1 氮氧化物(NO)排放系指氮氧化物总排放量，按二氧化氮排放总重量计X
算，并以本规则所规定的相关试验周期和测量方法确定。
1.3.2 船用柴油机的实质性改装系指:
.1 对安装在2000年1月1日或以后建造的船上的发动机而言，实
质性改装系指:可能造成发动机超出列于第13条规定的适用排
放限值的发动机的改装。如果技术档案中所指的不改变排放性
能的常规发动机部件部分更换，不论是一部分还是多部分部件
被替换，均不视为“实质性改装”。
.2 对安装在2000年1月1日以前建造的船上的发动机而言，实质
性改装系指增加了6.3所述的简单测试方法确定的发动机现有
排放特性，使其超出6.3.11所述的允许值的任何改装。这些改
变包括，但不限于其运转或技术参数(例如:改变凸轮轴、燃油
喷射系统、空气系统、燃烧室构造，或发动机定时校准)的改变。
经证明按认可的方法安装与第13.7.1.1条一致或证书与第
13.7.1.2条一致，就本附录第13.2条适用而言不被视为实质性
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改装。
1.3.3 构件系指影响氮氧化物排放功能的那些互换性部件，由其设计/部件号标识。
1.3.4 设定系指对影响发动机氮氧化物排放性能的可调整部分的调整。 1.3.5 操作值系指柴油机参数，如发动机日志中所载的与氮氧化物排放量性能有关的气缸峰值压力、排气温度等。这些数据与载荷有关。
1.3.6 EIAPP证书系指与氮氧化物排放有关的发动机国际防止空气污染证书。
1.3.7 IAPP证书系指国际防止空气污染证书。
1.3.8 主管机关与《73防污公约》第2章第(5)分段具有相同的含义。 1.3.9 船上氮氧化物核实程序系指发动机证书申请方特别说明并经主管机关认可的在所要求的初次发证检验或换证、年度或中间检验时船上使用的可包括设备要求的程序，以证实符合本规则的任何要求。
1.3.10 船用柴油机系指第13条适用的，以液体或双燃料运行的任何往复式内燃机，包括加压器/混合系统(如适用)。
如果发动机拟在气体模式中正常运转，即使用主要的燃料气体和少量的液体引燃油，仅此运转模式应满足第13条的要求。如果发生故障由于气体供应受限而使用纯液体燃料运转，应对驶往下个港口进行故障修理的航次予以免除。 1.3.11 额定功率系指第13条和本规则适用的船用柴油机的铭牌及技术档案中载明的最大持续额定输出功率。
1.3.12 额定转速系指船用柴油机铭牌及技术档案中载明的在额定功率输出时的每分钟的曲轴转数。
1.3.13 制动功率系指在曲轴或其等效设备处测得的测量功率，为了在试验台上运转该发动机仅设有必要的标准辅助设备。
1.3.14 船上条件系指发动机:
.1 安装在船上并与其驱动的实际设备相连接;和
.2 处于运行状态以执行该设备的功能。
1.3.15 技术档案系指根据本规则第
2.4条的包括发动机构件和设定值的有可能影响发动机氮氧化物排放的所有参数细节的记录。
1.3.16 发动机参数记录簿系指与《发动机参数检查法》共同使用的、记录包括构件和发动机的设定值等可能影响发动机氮氧化物排放的所有参数变化的文件。
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1.3.17 认可方法系指应用于特定发动机或一系列发动机、确保其符合第13.7条所述的适用氮氧化物限值的方法。
1.3.18 现有发动机系指适用第13.7条的发动机。
1.3.19 认可方法档案系指描述认可方法及其检验方式的文件。
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第2章
检验和发证
2.1 通则
2.1.1 凡1.2中规定的船用柴油机，除本规则另有规定外，都应接受下列检验: .1 前期发证检验，这种检验应保证发动机的设计和装备使其符合
第13条规定的氮氧化物排放限值。如经检验合格，主管机关签
发发动机国际防止空气污染(EIAPP)证书。
.2 初次发证检验，这种检验应在发动机安装上船后但尚未投入使
用之前进行。该检验应保证安装到船上的发动机包括前期发证
后的任何改装和/或调整(如适用)符合第13条规定的氮氧化物
排放限值。该检验作为船舶初次检验的一部分，可向船舶初次
签发《国际防止空气污染(IAPP)证书》也可对船舶有效IAPP
证书予以修正已反映安装了新发动机。
.3 换证、年度和中间检验，这种检验应作为第5条要求的船舶检
验的一部分，以确保发动机继续完全符合本规则的要求。 .4 发动机初次发证检验，这种检验应在每次发动机进行了第13
条定义的重大改装时在船上进行，以确保发动机符合第13条的
适用氮氧化物排放限值。这将导致签发EIAPP证书和IAPP证
书的修正(如适用)。
2.1.2 为符合2.1.1中规定的各种检验和发证要求，本规则包含了供发动机制
造厂、造船厂或船东根据适用情况选择进行测量、计算、试验或核实发动机的氮
氧化物排放的方法，如下:
.1 符合第5章要求的前期发证检验试验台试验;
.2 对未经前期发证的发动机符合第5章全部试验台要求的前期发
证检验和初次发证检验合并起来的船上试验;
.3 使用技术档案规定的构件数据、发动机设定值和发动机性能数
据，确认前期发证的发动机或自最近一次检验后对氮氧化物关
键构件、设定值和操作值进行过改装或调整的发动机，按照6.2
规定确认其符合初次、换证、年度和中间检验要求的船上发动
机参数检查方法;
.4 按照6.3规定确认其符合换证、年度和中间检验要求或确认前
期发证柴油机符合初次发证检验要求的船上简化测量法;或
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.5 按照6.4的规定，仅确认符合换证、年度和中间检验要求的船
上直接测量和监测法。
2.2 发动机的前期发证程序
2.2.1 除2.2.2和2.2.4允许者外，每一台船用柴油机(单发动机)在安装上船之前应:
.1 予以调整，以满足适用的氮氧化物排放限值;
.2 根据本规则第5章规定的程序在试验台上对氮氧化物排放进行
测量;
.3 由主管机关进行前期发证，作为签发EIAPP证书的证明。 2.2.2 对系列化生产的发动机的前期发证，根据主管机关的认可，可采用发动机族或组的概念(见第4章)。在此情况下，2.2.1.2中规定的试验仅对发动机组或发动机族的母型机作要求。
2.2.3 进行发动机前期发证的方法是为主管机关:
.1 在试验台上进行发动机的证明试验;
.2 核实所有经过试验的发动机包括在发动机族或发动机组之内交
付使用的发动机(如适用)符合适用的氮氧化物限值;以及
.3 如适用，核实所选母型机能代表该发动机族或发动机组。 2.2.4 有些柴油机由于其尺寸、构造和交货计划的原因，不能在试验台上进行前期发证测试。在这种情况下，发动机制造厂、船东和造船厂应向主管机关申请在船上进行试验(见2.1.2.2)。申请者必须向主管机关证明该船上试验完全满足本规则第5章规定的试验台程序的所有要求。这种检验仅对单机或由母型机所代表的发动机组可以接受，但不应接受对发动机族的发证。如果初次检验在船上进行，且无任何有效的前期发证试验，则无论如何不允许有任何可能的测量偏差。对于在船上进行发证试验以取得EIAPP证书的发动机，应采用与在试验台上进行前期发证试验相同的程序。
2.2.5 氮氧化物减少装置
.1 如在EIAPP证书中包括氮氧化物减少装置，该装置应被认为是
发动机的一个构件并应记录到发动机技术档案中。应在前期发
证试验时对装有氮氧化物减少装置的发动机进行试验。
.2 如果在前期发证试验时未能满足要求的排放值而安装氮氧化物
减少装置以使装配取得EIAPP证书，发动机包括安装的减少装
置应重新试验以表明符合适用的氮氧化物排放限值。但在此情
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况下，该装配可按6.3所述的简化测量方法进行重新试验。在
任何情况下不允许6.3.11中给出的容许偏差。
.3 如果按2.2.5.2使用简化测量方法核实氮氧化物减少装置的有效
性，该试验报告应作为前期发证试验报告的附件，表明发动机
本身不能满足要求的排放值。两份报告均应提交给主管机关，
2.4.1.5中详述的试验报告数据，涉及两次试验应包括在发动机
技术档案中。
.4 根据2.2.5.2作为证实符合性过程一部分的简化测量方法仅对证
实其有效性的发动机和氮氧化物减少装置可接受，对发动机族
或发动机组发证则不可接受。
.5 在2.2.5.1和2.2.5.2所述的两种情况下，氮氧化物减少装置连同
设备运行时获得的排放值和主管机关要求的其它记录应包括在
EIAPP证书中。发动机的技术档案也应包括该装置的船上氮氧
化物核实程序，以确保该设备正常运行。
.6 尽管有2.2.5.3和2.2.5.4的规定，主管机关考虑到本组织制订的
导则认可氮氧化物减少装置。
2.2.6 如果由于构件设计的改变需要制定新的发动机族或发动机组但没有可用的母型机，发动机制造厂可向主管机关申请使用在适用试验循环的每次指定模式修改的以前获取的母型机试验数据以考虑到氮氧化物排放值的相应变化。在此情况下，用于确定修改排放数据的发动机应按4.4.6.1、4.4.6.2和4.4.6.3的要求对应于以前使用的母型机。如果多于一个构件需要改变，由此变化引起的组合效果应由一系列的试验结果予以证实。
2.2.7 当其安装在该主管机关权限下的船上时，对于发动机族或发动机组内的发动机的前期发证，应按照主管机关制定的程序，为每款母型机和在该发证下生产的每一台成员发动机签发EIAPP证书，以伴随发动机的整个使用期限。 2.2.8 发动机制造国主管机关签发证书
.1 如果发动机是在其将要安装的船舶的主管机关国家之外制造
的，则船舶的主管机关可要求发动机生产国的主管机关检验该
发动机。如果对按照本规则符合第13条的适用要求感到满意，
发动机制造国的主管机关应签发或授权签发EIAPP证书。
.2 证书副本和检验报告副本各1份应尽可能快地传送给提出申请
的主管机关。
.3 这样签发的证书应含有l份声明，说明此证书是应主管机关的
申请而签发的。
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2.2.9 本规则附录2提供了本规则第2章所述的有关船用柴油机前期检验和发证的导则的相关流程图。如有不一致，以第2章的文本为准。 2.2.10 EIAPP证书的一个样本格式作为附录1附于本规则之后。 2.3 发动机的发证程序
2.3.1 对相对于制造厂的原始技术条件未经调整或改装的发动机，有效的EIAPP证书应足以证明其符合适用的氮氧化物排放限值。
2.3.2 发动机安装到船上后，应确定其经过何种程度影响氮氧化物排放的进一步改装和/或调整。因此在发动机安装到船上后但签发IAPP证书之前，应检验其改装情况并且采用船上氮氧化物核实程序及2.1.2中所述的方法之一予以认可。
2.3.3 有些发动机在前期发证后，需要最后调整或改装以期达到性能最佳状态。这样，可以使用发动机组的概念以保证发动机仍符合适用的极限。 2.3.4 凡安装在船上的船用柴油机应备有1份技术档案。该技术档案应由发动机发证申请方提供并经主管机关认可，并要求伴随发动机的整个船上使用期。技术档案应包括2.4.1中所述的资料。
2.3.5 当安装氮氧化物减少装置并且需要其符合氮氧化物排放限值，提供方便核实符合第13条的方法之一是符合6.4的直接测量和监测方法。但是，鉴于所用装置的技术可能性，经主管机关认可，也可以监测其它相关参数。 2.3.6 为符合氮氧化物要求，如果引进一种附加物质如氨、尿素、蒸汽、水、燃料添加剂等，则
应提供监测这种物质消耗的方法。技术档案应有足够的资料使得一种方便方法能证明该附加物质的消耗与达到符合适用的氮氧化物限值目的相一致。
2.3.7 如使用符合6.2的发动机参数检查方法核实符合性，如果对发动机在其前期发证之后进行了任何调整或改装，则该调整或改装的1份完整记录应记载在发动机参数记录簿上。
2.3.8 如所有安装在船上的发动机经核查仍保持在技术档案记录的参数、构件和可调整特征之内，则应认为发动机在第13条规定的适用氮氧化物限值内运行。在这种情况下，如果符合本附则的其他所有适用要求，应随即为该船舶签发IAPP 证书。
2.3.9 如果任何调整或改装超出技术档案规定的认可限值，只有通过下列方法之一核实氮氧化物总体排放性能处于规定的限值之内，才可签发IAPP证书:符合6.3的简化船上测量;或参考表明调整或改装未超出适用氮氧化物排放限值的有关发动机组认可的试验台试验。在初次发动机检验之后的检验中，可替代使用经主管机关认可的符合6.4的直接测量和监测方法。
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Page 15 2.3.10 对于已签发EIAPP证书的发动机，主管机关可以按自己的决定根据本规则省略或减少所有船上检验部分。但是，对于发动机族或发动机组(如适用)中的至少1个气缸和/或1台发动机必须完成船上总体检验，并且只有在所有其它气缸和/或发动机期望在与被检验发动机和/或气缸相同的方式下运行时才可省略。作为对安装构件检查的替代方式，主管机关可对船上的备件实行部分检验，但是备件应代表安装的构件。
2.3.11 本规则附录2给出了在初次、换证、年度和中间检验时船用柴油机检验和发证(本规则第2章所述)的导则的流程图。如有不一致，以第2章的文本为准。 2.4 技术档案和船上氮氧化物核实程序
2.4.1 为使主管机关执行2.1中所述的发动机检验，2.
3.4所要求的技术档案应最低限度包括下列资料:
.1 影响氮氧化物排放的构件、设定值和操作值的确定，包括任何
氮氧化物减少装置或系统;
.2 发动机构件的可允许调整或替换的整个范围的确定;
.3 有关发动机性能包括其额定转速和额定功率的全部记录;
.4 根据第6章规定，在船上核实检验中证明符合氮氧化物排放限
值的船上氮氧化物核实程序体系;
.5 本规则附录5第2节所述的相关母型机试验数据副本1份;
.6 如适用，对属于发动机组或族的1台发动机的标识和限定;
.7 那些备件/部件规格，当其在发动机上使用时，根据这些规格将
使得发动机持续符合适用的氮氧化物排放限值;以及
.8 EIAPP证书(如适用)。
2.4.2 总的来说，船上氮氧化物核实程序应能使验船师很容易判定发动机是否符合第13条的适用要求。同时，不应过于繁琐而使船舶不当延误或要求对某一特定发动机有深入的了解或船上必须具有专门测量装置方面的负担。 2.4.3 应采用下列方法之一来确定船上氮氧化物核实程序:
.1 符合6.2的发动机参数检查方法以核定发动机构件、设定值和
操作值没有偏离发动机技术档案的规定;
.2 符合6.3的简化测量方法;或
.3 符合6.4的直接测量和监测方法。
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2.4.4 当考虑什么样的船上氮氧化物核实程序应包括在发动机技术档案中以核实发动机在要求的船上核实检验(发动机的初次船上检验除外)中是否符合氮氧化物排放限值，可使用6.1中规定的船上氮氧化物核实程序3种方法的任何一种。但是，与所使用的方法相关的程序应由主管机关认可。如果方法与原先认可的技术档案中规定的核实程序方法不同，该方法程序应作为技术档案的修正或者附加为技术档案所述程序的替代方法。此后船东可选择使用哪一种技术档案中认可的方法来证明符合性。
2.4.5 除了发动机制造厂规定的和经主管机关认可的用于发动机初次发证的方法，船东应可以选择符合6.4的氮氧化物排放直接测量法。该测量数据可以采取记录其他发动机常规及其整个运行范围内的操作数据的抽查方式，或通过持续监测和数据积累得出。数据必须是现时的(最近30天之内)并且必须使用本规则提到的试验程序来获得。这些监测记录应保存在船上3个月以备当事国按第10条核实。根据船上操作手册中的认可程序，数据还应进行周围环境和燃料规格的校正，并且测量设备必须进行正确校准和操作的检查。如果安装了影响氮氧化物排放的排气后处理装置，则测量点必须位于该装置的下风口。
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ANNEX 14
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第3章
氮氧化物排放标准
3.1 船用柴油机最大允许氮氧化物排放限值
柴油机PM排放控制技术探讨 摘要 本文针对车用柴油机PM的组成及对人类生活的危害所面临的若干问题，通过对柴油机污染物的生成机理、影响因素等方面的知识，进一步地阐述对柴油机污染物的净化措施等较高问题的本质，优化排放质量，以便使车用柴油机符合环保要求，更进一步的保护我们懒以生存的家园。 本论文共分四章：第一章绪论部分简要概述了本课题的研究思路、现状分析及净化措施；第二章阐述了柴油机的有害排放物的生成机理及危害，提出了本论文主要研究工作和基本思路；第三章讲述了柴油机有害排放物的净化措施等问题并进行了讨论；第四章对本课题的研究结果进行了总结。 关键词：车用柴油机；有害排放物；净化措施 Abstract This paper and composition of the vehicle diesel engine to human PM the dangers of life facing some problems, through the creation of pollutants of diesel mechanism, influencing factors and other aspects, further describes the purification of diesel engine pollutants nature of problems measures to higher quality, optimizing the emissions vehicle diesel engine, so as to meet environmental requirements, further protect us lazy to survive homes. This paper is divided into four chapters: the first chapter the introduction section of this topic briefly summarizes the current research approach, analysis and purification measures; The second chapter expounds the harmful emissions from diesel generating mechanism and harm, proposed the this thesis mainly research work and basic ideas; The third chapter of a diesel engine harmful emissions purification measures and discussed issues; The fourth chapter of this topic research results are summarized. Keywords: automotive diesel engine; Harmful emissions; Purification measures
柴油机尾气后处理技术
基础开发室性能组
李兴民 2009.4
内容
尾气后处理技术简介 柴油机尾气的组成 后处理基础知识 典型后处理布置方案
DEUTZ (DALIAN) ENGINE CO.,LTD
尾气后处理技术简介
为什么要采用尾气后处理技术？ 为了满足越来越苛刻的环保法 规要求，仅仅依靠发动机本体 的技术措施已经不能满足法规 的要求，专门针对发动机尾气 采用物理、化学方法进行净化 处理的方法叫做发动机尾气后 处理技术
DEUTZ (DALIAN) ENGINE CO.,LTD
排放法规
2 (8%)
cu rve
8 (9%) 10 (8%)
Torque
Fu ll l oa d
6 (5%)
4 (10%) 75% load
12 (5%)
5 (5%)
3 (10%) 50% lo ad
13 (5%)
7 (5%)
9 (10%)
25% load
11 (5%)
1 (15%) idle
250
A
B
C
Engine speed
100 Torque [%]
200
50
150
0
Engine speed [%]
100
-50
50
-100
0 0
Urban
600
Rural Time [sec]
-150 1200 Motorway 1800
DEUTZ (DALIAN) ENGINE CO.,LTD
柴油机的排放与控制 第一节柴油机的废气排放及生成机理的认知 柴油发电机组中，柴油机的废气排放是造成环境污染的重要来源，其中成份中除99.7%（75.5%的N2、10%的CO2、8%的水蒸汽和6%的O2）对人类无害外，其余的0.3%（0.2%的NO、0.01%的NO2、0.03%的HC和0.05%的CO、0.01%的SO2和小于0.01%的PM）都是有害物质，它是形成酸雨和破坏臭氧层的罪魁祸首。柴油机对环境的污染主要有下列三个方面：一是柴油机的废气排放物对大气的污染；二是噪声对环境的污染；三是废油、废水对土壤或地表水的污染。其中，尤以废气排放对人类健康的危害最大。柴油机排放的废气中包含有气态、液态及固态的污染物。气态污染物中含CO2、CO、H2、NO X、SO2、HC、氧化物、有机氮化物及含硫混合物等。 柴油是在533K～625K的温度范围内从石油中提炼出来的碳氢化合物。其中各成分质量分数分别是碳87%,氢12.6%,氧0.4%。碳氢化合物燃料完全燃烧时,将只产生CO2H2O,没有其它成分。和汽油机相比,柴油机的CO和HC排放均比较小,这是因为柴油机总体来说在稀混合气下运转,平均过量空气系数一般在1.5～3之间,CO生成后可以得到进一步的氧化;作为汽油机HC排放的主要来源——狭缝效应在柴油机中大为弱化,原因是柴油机中进入狭缝的是空气而不是可燃混合气,因此HC排放得到大幅度降低。NO x的排放与汽油机在同一个数量级,微粒排放则要大几十倍甚至更多,所以NO x和微粒是柴油机最主要的排放物。
近年来随着科技水平的发展和对柴油机研究的深入,通过机内机外净化措施已经大大改善了柴油机的排放水平。为防止高压喷射带来的氮氧化物排放增加,必须延迟喷油,这样又导致热效率下降。要想从根本上解决排放问题,需要对NO x和微粒这两种主要排放物的生成机理有深刻的认识。 一、NO x的生成机理 氮氧化物包括NO、NO2、N2O3 、N2O、N2O5、N2O4、NO3等,在化石燃料的燃烧过程中生成的氮氧化物主要是NO和N2O,其中以NO 为主。以煤的燃烧为例,NO占90%以上, N2O占5～10%。燃烧过程中NO x来源于燃料中的氮化合物和空气中的氮气的氧化过程,过去已经有大量的研究人员从事NO x的生成机理方面的研究。按其生成的基础理论,NO x可分为热力型NO x和燃料型NO x两大类,其中热力型NO x 又分为捷里德维奇(Zeldovich)NO x和快速型NO x。燃料中含氮量的不同以及氮元素在燃料中的存在形态的不同和燃烧方式的不同,使这两种氮氧化物的比例有很大区别。 1.热力型NO x。热力型NO x源于燃烧过程中空气中的氮气被氧化成NO,它主要产生于温度高于1800 K的高温区,其反应机理可以捷里德维奇(Zeldovich)模型描述,而且从扩大的模型的常用反应常数看,生成速度比较缓慢: N2 02 →NO NN 02 →NO 0N 0H →N0 H 热力型NO x的主要影响因素是温度和氧浓度。随温度和氧浓度的增加,热力型NO x的浓度增加。因此,降低热力型NO x的基本原理就是降
浅谈柴油机排放控制技术 摘要：本文针对车用柴油机PM的组成及对人类生活的危害所面临的若干问题，通过对柴油机污染物的生成机理、影响因素等方面的知识，进一步地阐述对柴油机污染物的净化措施等较高问题的本质，优化排放质量，以便使车用柴油机符合环保要求，更进一步的保护我们懒以生存的家园。 关键词：车用柴油机；有害排放物；净化措施 1 车用柴油机的排放物 1.1 柴油机的排放物及危害 柴油机排放的废气中，氮气（N）占75.2%，二氧化碳（CO2）占7.1%，氧气及其他成分占16.88%，有害排放占0.82%。其中有害排放的主要成分包括：氮氧化合物占35.4%，一氧化碳占35.4%，硫化物及微粒主要是炭烟，还包括油雾、金属颗粒等占20.66%。与汽油机相比，柴油机排放的CO和HC要少得多，NOx与汽油机在同一数量级，而微粒及炭烟的排放要比汽油机多十几倍甚至更多。因此柴油机的排放控制，重点是NOx和微粒及炭烟，其次是HC。柴油机的燃烧过程比较复杂，影响因素较多，由于诸多原因的影响使柴油与空气难以达到完全燃烧的程度，可能会造成局部或整个燃烧空间出现不完全燃烧，所以产生出不完全燃烧产物和燃烧中间产物，这些燃烧产物大部分是有毒的，或者具有强烈的刺激性和致癌作用，造成了对大气环境的污染和对人体的危害，必须加以控制。 （1）一氧化碳，一氧化碳是柴油在空气不足的情况下燃烧的中间产物，在柴油机排气中一般含量较低，当柴油机燃烧局部缺氧时容易产生。一氧化碳生成量的多少取决于空燃比，由于柴油机空燃比较大，因此一氧化碳排放量不大。一氧化碳浓度达到一定程度就能引起人体慢性中毒，导致人体组织缺氧，危害中枢神经，引起头痛、头晕、四肢无力等中毒症状，严重时会导致生命危险。 （2）氮氧化物，氮氧化物是在柴油机燃烧高温条件下产生的，其生成取决于燃烧过程中的温度和反应时间的长短。在直接喷射柴油机中，由于空燃比较大，氧气较为丰富，燃烧温度也高，使氮氧化物的生成量较大。在间接喷射柴油机中，燃烧首先在极缺氧的涡流室中进行，燃烧温度相对较低，当火焰喷入主燃烧室时，使燃烧在有充足空气中且燃烧温度较低的情况下进行，可避免氮氧化物的生成时机，所以氮氧化物排放量相对较低。氮氧化物中NO、NOx都具有毒性对人体和环境破坏较大。人吸入氮氧化物后出现眩晕、无力等，严重时出现窒息。另外，还会与碳氢化合物一起引起光化学反应，造成更严重的危害。 （3）碳氢化合物，在柴油机排气中碳氢化合物的生成的主要途径为燃料不完全燃烧、
船用主机的选型 于洪亮段树林陈刚 0 引言 随着船舶自动化程度的提高,机械系统变得越来越复杂,价格也越来越昂贵. 因此船东们非常关心如何在保 证船舶各种正常动力性能指标的同时,降低设备成本,并获得更高的回报. 在很多情况下,船舶建造者或船东发现在建造当中如何合理地选择机械设备,以保证其可靠性、操作性、可维修性又要保证其经济性是一件比较困难的事情. 船舶动力装置很复杂,包括推进装置、辅助装置、甲板机械、管路系统等,本文仅仅是以推进装置为例进行分析. 主推进装置的形式也很多,现在商船上使用的包括内燃机、气轮机、燃气轮机等. 由于其中内燃机占有主导地位,所以在这里我们仅仅对主机的选型进行分析和研究. 一般情况下,在进行推进装置选型时要考虑船型和船舶的任务,要考虑其经济技术、环境和性能指标等. 亦即在具体的选型时,除了要考虑功率以外,必须要考虑以下因素:可靠性、维修性、空间及安排要求、重量要求、对燃油的要求、燃油消耗、废热利用、操作性、价格、对辅助设备的要求、备件供应和岸基支持方面能力等等 . 由于主机的类型众多,如何从众多的主机当中选择一个合适的是我们在这里要研究的问题.而如上所述又有很多的规则制约了对主机的选择,所以我们可以认为这是一个多规则判别的问题(MCDM) (multiple criteria decision making) . 对于这种多规则问题,一般有两种解决方法,一个是多因子选择问题(MADM) (multiple att ribute de2cision making) ,一个是多目标选择问题(MODM)(multiple objective decision making) . 由于在这里是要通过很多的因素来选择最合适的主机类型,所以在这里我们选择使用MADM法. 现在在船舶选型中经常使用的方法有分层处理法(AHP) (analytical hierarchy process) 、加权法(WVM) (w eighed values method) [ 2 ] 、不确定度的混合多因子选择法等(hybrid MADM with un2certainty) [ 3 ] . 每一种方法都有其优缺点,本文选用的是分层次计算法. 由于在确定主机类型的因素中,有些是很难用准确的数据来定量说明的,像岸基支持能力、可操作性等等,即使像可靠性和维修性这样的因素,也不能轻易地说应选可靠度是0. 987 的设备而不选可靠度是0. 986 的设备,因为在他们之间有一个很难界定的模糊的界限,所以在这里尝试用模糊数学来解决这个问题. 共建共享中国国防科技论坛 2005-5-16 9:37:00 版主火热招聘中。。。 anycall
船用柴油机氮氧化物排放控制技术规则修正案MEPC 58/23/Add.1 船用柴油机氮氧化物排放控制技术规则修正案 (2008年氮氧化物技术规则) 引言 前言 1997年9月26日，《经1978年议定书修正的〈1973年国际防止船舶造成污染公约〉》(MARPOL 73/78)当事国大会以大会决议2通过了《船用柴油机氮氧化物排放控制技术规则》(《氮氧化物技术规则》)。《防污公约》附则VI,《防止船舶造成空气污染规则》于2005年5月19日生效后，该附则第13条适用的所有船用柴油机都必须符合本规则的规定。2005年7月，环保会第53届会议同意修订《防污公约》附则VI和《氮氧化物技术规则》。2008年10月，环保会第58届会议完成了审议，本《氮氧化物技术规则》(以下简称本规则)就是该过程取得的结果。 作为一般性的背景信息，在燃烧过程中形成氮氧化物的先决条件是氮和氧。这些成分一起构成柴油机吸入空气的99,。在燃烧过程中氧气将被消耗，多余氧气的数量是空气/燃料比的函数，柴油机在此情况下运转。氮在燃烧过程中大多未起反应;但有很小一部分将被氧化形成多种形式的氮氧化物。能够形成的氮氧化物(NO)包括一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO)，其总量主要是火焰或燃烧温X2 度的函数，以及存在于燃料中有机氮(如果存在)数量的函数，氮氧化物的形成还是氮和多余氧气在柴油机燃烧过程中暴露在高温下时间的函数。换句话说，燃烧温度愈高(如高峰值压力、高压缩比、高供油比率等)，所形成的氮氧化物总量就越大。通常低速柴油机所形成的氮氧化物量比高速机要大。氮氧化物能引起酸化，形成对流层臭氧，营养富集等不良环境影响，对全球人类健康造成危害。
柴油机排放的环境保护 赖可坚邹颂宇田少民 工程机械对环境的影响主要有三：一是柴油机的废气排放物对大气的污染；二是噪声对人居环境的污染；三是废油、废水对土壤或地表水的污染。其中，尤以废气排放对人类健康的危害最大。 1、废气中的污染物及其危害 柴油机排放的废气中包含有气态、液态及固态的污染物。气态污染物中含有CO2、CO、H2、NOx、SO2、HC、氧化物，有机氮化物及含硫混合物等；液态污染物中含有H2SO4、HC、氧化物等；固态污染物有碳、金属、无机氧化物、硫酸盐，以及多环芳烃(PAH)和醛等碳氢化合物。 上述污染物中，最主要的是CO、HC、NOx以及固体微粒(PM)。CO 是柴油不完全燃烧产生的无色无味气体；HC也是柴油不完全燃烧和气缸壁淬冷的产物；NOx是NO2与NO的总称，它们都是在燃烧时空气过量、温度过高而生成的氮气燃烧产物，NO在空气中即被氧化成NO2，NO2呈红褐色并有强烈气味；PM是所排气体中可见污染物，它是由柴油燃烧中裂解的碳(干烟灰)、未燃碳氢化合物、机油与柴油在燃烧时生成的硫酸盐等组成的微粒，也就是我们常见的由排气管冒出的黑
烟。相对汽油机而言，柴油机的CO和HC排放量较少，主要排放的污染物是NOx和PM。 CO通过呼吸道进入人体后，会同血红蛋白结合，破坏血液中的氧交换机制，使人缺氧而损害中枢神经，引起头痛、呕吐、昏迷和痴呆等后果，严重时会造成CO中毒。 HC中含有许多致癌物质，长期接触会诱发肺癌、胃癌和皮肤癌。 NO2刺激人眼黏膜，引起结膜炎、角膜炎，吸入肺脏还会引起肺炎和肺水肿。 HC和NOx在阳光强烈时的紫外线照射下，会产生光化学烟雾，使人呼吸困难、植物枯黄落叶、加速橡胶制品与建筑物的老化。 PM被吸入人体后会引起气喘、支气管炎及肺气肿等慢性病；在碳烟微粒上吸附的PAH等有机物，更是极有害的致癌物。 2、柴油机的排放标准 为了控制废弃污染，许多国家都制订了相应的环保法规和排放污染物防治的技术政策，以及控制排放污染物限制的技术监督标准。欧盟柴油机稳态试验(试验程序ESC)时的排放标准如附表所示。 我国已于2000年实施了“压燃式发动机和装用压燃式发动机的车辆排气污染物限值及测试方法(GB17691-1999)”、“压燃式发动机和装用压燃式发动机的车辆可见污染物限制及测试方法 (GB3847-1999)”等排放标准。这些强制性的国家标准等效采用了联合国欧洲经济委员会(ECE)有关汽车排放控制的全部技术内容，这意味着我国对新车的排放要求已达到欧洲90年代初期水平，比旧有的
2012年汽车排放与环境保护复习提纲 1.柴油机冷启动阶段容易产生（白烟）。 2．汽油机怠速和小负荷工况时，转速低、汽油雾化差，燃烧速度慢，需要供给(浓混合气 )。 3. 在微机控制的点火系统中，基本点火提前角是由（）和（）两个参数数据所确定的。 4.汽油机主要排气污染物是（） 5.汽油机采用二次空气喷射的目的是为了减少（）排放。 6.汽油机采用热反应器的目的是为了减少（）排放。 7. 从汽车排气净化出发，汽油机的怠速转速有（提高）的趋向。 8.电喷汽油机在起动、暖机工况时汽油机在工况时，一般需要供给( )混合气。 9. 多点电控汽油喷射系统中，进气量间接测量方式有哪些？ 10. 废气涡轮增压后进气温度上升对NO排放浓度的影响是使NO排放（增加）。 11.推迟柴油机喷油定时，NO排放浓度（减少）。 12. 柴油机喷油延迟将引起柴油机烟度（增加）。 13. 柴油机燃用十六烷值低的柴油，NO排放（增加）。 14. 柴油机燃料的十六烷值较高时，碳烟排放会（增加）。 15. 柴油机提高喷油压力，碳烟排放会（降低） 16. 随汽油机暖机过程进行， NOx排放量逐渐（增加） 17. 汽油机采用EGR的目的是为了减少（）排放。
18. 汽油机一氧化碳排放的主要影响因素是（空燃比） 19. 从降低汽油机NO排放的角度出发，点火提前角应( 减 小 )。 20. 汽油机采用曲轴箱强制通风目的是降低（ HC ）排放 21. 汽油机小负荷、低速运转时（如怠速），PCV阀流通截面是（减小） 22. 柴油机喷油延迟将引起柴油机NOx排放（）。 23. 世界各国的排放法规规定，HC用（）测量。 24. 世界各国的排放法规规定，排气中的氧常用（）测量。 25. 当需要从总碳氢THC中分出无甲烷碳氢化合物NMHC时，一般采用（）测量甲烷。 26. 汽油机的冷启动性与汽油基本特性中的（ 10%馏出温度）有关。 27. OBDII主要监测功能中的点火系统失火诊断采用监测（）方法监测。 28. 柴油机喷油延迟将引起柴油机碳烟排放（增加）。 29. 汽车排放造成大气污染的物质大致可以分为和两类。二氧化碳的 也相应地持续增强，必然对全球性的气候造成不良影响。 30.柴油机电子控制系统的计算机根据和信号决定基本的喷油量及喷油时刻。
柴油机后处理净化技术 1.氧化催化转化器 氧化催化转化器是利用催化剂，象滤清器那样通过排气，将有害成分HC、CO、NOx进行化学反应转化为无害的CO2、H2O和N2的反应器。 减小污染物浓度的原理： 把一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）和颗粒中的可溶性有机物SOF成分氧化成二氧化碳和水。 氧化催化转化器的结构： 主要由壳体、衬垫（减震层）、载体和催化剂涂层四个部分组成。 ①壳体通常为不锈钢材料，防止高温氧化脱落。 ②衬垫通常为陶瓷材料；隔热性、抗冲击性、密封性和高低温冲 击性优于金属网。 ③载体材料主要有蜂窝陶瓷载体和金属载体两种。 ④催化剂涂层。涂层（γ-Al2O3）+主催化剂（铂Pt、钯Pd） 2.NOx机外净化技术 （1）吸附催化还原法(LNT) 催化剂活性成分：贵金属和碱土金属 在富氧气氛下，用吸附剂MO先将NOx储存起来： 然后在贫氧的还原气氛下进行分解和还原，其反应如下：
（2）选择性催化还原(SCR) NOx的催化还原技术有：选择性非催化还原（SNCR）、非选择性催化还原（NSCR）和选择性催化还原（SCR）三种方式，其中以选择性催化还原（SCR）技术在柴油机上的研究最为广泛。 工作原理： 以NH3或者HC作为还原剂，在催化剂的作用下将NOx转化为无害的氮气（N2）和水蒸气（H2O）。 （3）等离子辅助催化还原(NTP) 机理：空气经过低温等离子体作用后，产生一系列氧化性极强的自由基（OH*、HO2*）、原子氧（O）、臭氧（O3）等强氧化物质，这些物质将发动机尾气中的NO氧化，并转化为NO2
3. 颗粒物机外净化技术 微粒捕集器（DPF ）对颗粒物进行捕集是最可行的一种后处理技术。此外，也有使用等离子体净化技术和静电分离技术等法对颗粒物进行脱除。 （1）DPF 结构 陶瓷蜂窝载体 陶瓷纤维编织物 22O O ??→2O N NO N +??→+2N O NO O +??→+*N OH NO H +??→+2NO O NO +??→*222NO OH NO H O ++??→** 22NO HO NO OH +??→+323NO O NO +??→
《船舶发动机排气污染物排放限值及测量方法（中国第一、二阶段）》解读 日前，环境保护部会同质检总局发布了《船舶发动机排气污染物排放限值及测量方法（中国第一、二阶段）》（GB 15097—2016），就如何理解、贯彻该标准，环境保护部科技标准司司长邹首民回答了记者的提问。 1、国际上对船舶污染排放控制的通行做法？ 船舶从航行区域上可划分为国际远洋航行船舶和国内航行船舶，需满足不同的标准和管理要求。 对于国际远洋航行船舶，我国作为国际海事组织（IMO）A类理事国，往来的远洋船舶统一执行国际公约。另外，为了减少远洋船舶的排放影响，国际公约规定各国政府可以向IMO申请设立排放控制区（ECA）。在ECA，远洋船舶的污染控制要求严于国际公约，进入该区域的远洋船舶需要切换至低硫燃油和具备符合要求的后处理设施。
对于国内航行船舶（包括了内河船、沿海船、江海直达船、海峡[渡]船和各类渔船等），由各国自行立法监督管理。欧美均对国内船舶规定了严于国际公约的排放标准。我国尚未出台船舶的大气排放标准。 2、我国船舶污染控制的标准体系情况？ 针对船舶排放的水和固废污染控制，已经有国家污染物排放标准《船舶污染物排放标准》（GB3552-83），且环保部正在对该标准进行修订；针对船舶的大气污染控制，长期以来排放标准是空白。目前，国际上对船舶大气污染物的排放控制，均是以船用发动机为主体进行控制，通过型式核准、生产一致性检查、在用符合性检查等环境管理方式实现对船舶大气排放污染控制。此次制定标准也采用了上述通用管理思路，且采用的测试方法与国际上现有法规标准保持一致。 另外，环保部正在制订《船舶工业污染物排放标准》，重点控制造船过程中的挥发性有机物（VOCs）等大气污染物排放。 3、制定《船舶发动机排气污染物排放限值及测量方法（中国第一、二阶段）》的必要性和紧迫性如何？ 我国是一个内河航运资源比较丰富的国家，截至2013年底，我国拥有水上运输船舶17.26万艘，净载重量2.44亿吨。全球十大港口，我国占据八席，吞吐量约占全球四分之一。船舶运输所带来的环境污染问题日益突出。据测算，
柴油机NOx排放控制技术 ( 本站提供 应用行业： 阅读次数：4 )【字体：大中小】 柴油机自1892年问世以来，凭借其良好的动力性、经济性和耐久性等优点在各种动力装置、船舶和车辆上得到日益广泛的应用。欧洲和日本在70年代就基本实现了载货汽车和大型客车的柴油机化。从80年代后期开始，轿车上也越来越多的应用柴油机，例如目前德国生产的1.4L-2.0L排量的小轿车中，柴油机轿车占61%，而法国轿车柴油机的比例高达88%。从世界范围来看，汽车柴油化已经成为一种不可逆转的趋势。柴油机与同等功率的汽油机相比，微粒和NOX是排放中两种最主要的污染物。目前，世界各国都在致力于减少柴油机颗粒排放的技术研究，并且已经取得了实质性的进展。由于柴油机排气微粒与NOX的生成机理不同，因此减少微粒的同时又增加了NOX的排放，同时微粒的减少又使得催化剂中毒得以有效的扼制，从而使采用机外催化技术净化NOX成为可能。今后研究的重点应转向使柴油机排放的微粒与NOX同时减少。 2 柴油机NOX排放的危害和生成机理 2.1 柴油机NOX排放的危害 柴油机排出的NOX中，NO约占90%，NO2只是其中很少的一部分。NO无色无味、毒性不大，但高浓度时能导致神经中枢的瘫痪和痉挛，而且NO排入大气后会逐渐被氧化为NO 2。NO2是一种有刺激性气味、毒性很强(毒性大约是NO的5倍)的红棕色气体，可对人的呼吸道及肺造成损害，严重时能引起肺气肿。当浓度高达100×10-6体积浓度以上时，会随时导致生命危险。 NOX和HC在太阳光作用下会生成光化学烟雾，NOX还会增加周围臭氧的浓度，而臭氧则会破坏植物的生长。此外，NOX还对各种纤维、橡胶、塑料、电子材料等具有不良影响。 基于上述原因，柴油机排放物中的NOX对环境的严重污染引起了世界范围的普遍关注，因此各国限制其排放的法规亦越来越严格，表1是美国、日本、欧洲对重型柴油载货车NOX排放的有关规定。 表1 柴油机NOX排放的限值 单位：g/kW.h 试验循环工况 过渡工况 日本十三工况 欧洲十三工况 采用年份 美国 日本 欧洲 1997 6.67 7.75(直喷)6.76(非直喷) 7.96 1998 5.33 - - 1999 - 4.48(建议) 4.97(建议) 2004 2.67 - -
船用柴油机氮氧化物排放控制技术规则修正案 (2008年氮氧化物技术规则) 引言 前言 1997年9月26日，《经1978年议定书修正的〈1973年国际防止船舶造成污染公约〉》(MARPOL 73/78)当事国大会以大会决议2通过了《船用柴油机氮氧化物排放控制技术规则》(《氮氧化物技术规则》)。《防污公约》附则VI－《防止船舶造成空气污染规则》于2005年5月19日生效后，该附则第13条适用的所有船用柴油机都必须符合本规则的规定。2005年7月，环保会第53届会议同意修订《防污公约》附则VI和《氮氧化物技术规则》。2008年10月，环保会第58届会议完成了审议，本《氮氧化物技术规则》(以下简称本规则)就是该过程取得的结果。 作为一般性的背景信息，在燃烧过程中形成氮氧化物的先决条件是氮和氧。这些成分一起构成柴油机吸入空气的99％。在燃烧过程中氧气将被消耗，多余氧气的数量是空气/燃料比的函数，柴油机在此情况下运转。氮在燃烧过程中大多未起反应；但有很小一部分将被氧化形成多种形式的氮氧化物。能够形成的氮氧化物(NO X)包括一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)，其总量主要是火焰或燃烧温度的函数，以及存在于燃料中有机氮(如果存在)数量的函数，氮氧化物的形成还是氮和多余氧气在柴油机燃烧过程中暴露在高温下时间的函数。换句话说，燃烧温度愈高(如高峰值压力、高压缩比、高供油比率等)，所形成的氮氧化物总量就越大。通常低速柴油机所形成的氮氧化物量比高速机要大。氮氧化物能引起酸化，形成对流层臭氧，营养富集等不良环境影响，对全球人类健康造成危害。 本规则旨在为船用柴油机试验、检验和发证规定强制性程序，以使柴油机制造厂、船东和主管机关能够确保所有适用的船用柴油机符合附则VI第13条规定的关于氮氧化物排放限值。在制定一系列简单实用的要求(其中对确保符合氮氧化物排放允许值的措施作了定义)时，已认识到精确制定船用柴油机实际加权平均氮氧化物排放量的困难。 鼓励主管机关在适当受控条件下能进行精确试验的试验台上，对船用推进系统和辅柴油机的排放性能进行评估。本规则的一个重要特点就是在这个初始阶段确保符合附则VI第13条。其后的船上试验将不可避免地受限于范围和精确度两方面，其目的应为推理或推断排放性能和证实柴油机的安装、操作和维护遵循了制造厂的规范，以及任何调整或改装没有偏离制造厂初次试验和发证确立的排放性能。
第一节柴油机排放的特点 一、柴油机排气污染物的种类及特点 柴油机排气的有害成分主要有CO'HCNO-、硫化物以及颗粒物、臭味气体等。由于沾油机使用的混合气的平均空燃比较理论空燃比大，故其C0及HC排放明显低于汽油机;但柴油机NO,的排放、颗粒物及臭味气体却十分突出11]9 柴油机颗粒物的排量远髙于汽油机，这已被大量的试验证明。图6-1为柴油车与汽油车的微粒排放数量比较[2:,图中D和G分别表示柴油车和汽油车，D和G后面的字母a、b、c 等表示车辆编号，试验车辆均满足日本2000年的排放标准。柴油车和汽油车的微粒排放平均浓度分别为2.13 xlO8个/cm3和5.48 xlO5个八.m3,柴油车和汽油车的平均微粒排放数量分别为5.23 x 1014个/km和6. 36 x 10"个/km。可见，柴油车排放的微粒数量远高于汽油车。另外，试验时环境大气中的微粒物平均浓度为2. 92 x如个/cm3,可见,汽油车的微粒排放浓度远大于环境大气。表6-1为装备柴油机的2t载重车与其他发动机的汽车排气中的污染物NO,和PM比较。柴油车排放的也远高于汽油车：如第二章听述,颗粒物的危害性很大,有致癌和致突变的嫌疑，因此柴油车排气的危害远高于其他汽车。 225
225 由于柴油中挥发性差的大分子碳氢化合物含量高于汽油，因此，柴油机排放的HC 与 汽油机有所不同：在柴油机燃烧过程中，喷雾中氧气不足使大量的燃油分子髙温分解，并 引起烃分子之间的化学反应，导致HC 成分复杂、含有高沸点（多为高相对分子质量)的碳 氢化合物成分多。图6 - 2为柴油机NM0G 排放中不同C 原子数的HC 排放量比较,与使 用普通柴油的发动机HC 排放相比，安装了DPF 并使用低硫柴油的发动机和使用低芳烃 及低硫柴油的普通柴油机可降低绝大多数成分的碳氢化合物排放量。 二、柴油机排气污染物控制的困难 柴油车的排放特点是，危害很大的PM 和N0，的排放远高于其他车辆，HC 和C0的 排放不多,问题不突出。因此柴油车的NO,和PM 的降低一直是柴油机排放控制的重点， 各个国家或地区的法规对这两类污染物的限制越来越严格（图6-3和图6-4)。从1994 年以来，欧盟各成员国及美国和日本的柴油轿车N0X 和PM 的限值分别沿着Eurol — Euro2—>Euro3—?Euro4—+Euro5、TieiO —Tierl ~*Tier2( Bin9) —>Tier2 ( Bin5 )和短期一》■长期 新短期—新长期—新长期后的路线不断加严EUR 06标准也已制定,这使柴油车的污 染物控制面临空前的挑战。欧盟各成员国和日本的柴油载重车NO,和PM 限值的路线与 柴油轿车基本相同，美国的则与柴油轿车有较大差别。
对柴油机喷油系统排放控制技术切实可行的改进办法 摘要: 经济发展的进程中，柴油机以其自身的优势广泛的应用于农业机械、建筑工程机械、航船机械以及汽车动力系统等多种领域。柴油机要想保持充足的动力，就必须使得自身的喷油系统在整个运作环节保持通畅。而喷油系统自身聚集着精密的构件，加之原油质量参差不齐，所以在柴油机运作的过程中，燃烧柴油排放在大气中N2,C02，CO,Nox以及微粒碳烟等物质都会给大气环境和人类的健康构成威胁。为了打造更加环保节能的生存环境，改进柴油机喷油系统排放控制技术就显得尤为重要。 关键词：柴油机喷油系统排放控制改进办法 一、柴油机喷油系统有害排放物的形成机理及危害 柴油机本身就是一种集多种功能、组成部分等因素为一体的动力系统。柴油机原油在油缸内燃烧过程中，一部分有害物质会随着燃烧废气排放到外界。而有害气体的排放究其根本是是受喷油系统、气流传输系统以及缸内的燃烧机理等主要因素的制约。在探究柴油机喷油系统有害物排放的形成机理及其危害就要着眼于这些角度。 柴油燃烧排放在大气中的CO,HC,Nox等物质是对人类安全造成威胁的主要物质。这些物质释放到空气中对于人的视力、体制都早成了极大的威胁，长期的置身于这样的环境当中，也有可能引发致癌物质，危及生命安全。 喷油系统中的柴油在燃烧的过程中，排放产物由于燃烧的温度不高，燃烧的不彻底，在中间环节喷油的速度过于缓慢等因素，在整个
的氧化还原的环节，就没有能够与O2很好的反应，致使柴油机负荷率过高，CO随之产生。 喷油系统在经过喷油器压燃的环节对柴油实施动力释放，因此这个环节进行的过程中在喷油燃烧室停留的时间很短促，油体燃烧的沉积物由于受到这种时间限制，加之空间局限性，最终致使气体燃烧化合后与空气的浓度比不能达到万群燃烧的要求，就使得未燃烧的烃等物质随之产生。 Nox是喷油系统完成喷油燃烧之后，氧原子和氮气在较高温度和压强之下化合的产物。其浓度随着燃烧过程的承载能力而变化。在其分子结构当中，我们可以很清晰的看出，Nox的主要构成成分主要是对人体健康极易造成威胁的NO。在对柴油机的喷油系统的主要类型进行分析之后，我们知道直喷柴油机和羽然柴油机是其主要的使用类型。不管是哪一种类型，在对柴油进行燃烧的过程中，Nox的释放量都与柴油机的承载能力和喷油的运转速度直接相关。 二、影响柴油机有害物排放的主要因素 影响柴油机有害物质的排放的因素众多，要想采取行之有效的措施，切实的控制有害气体烦人排放量，就需要我们对其影响因素进行相应的掌控，以期对症下药。 柴油机要想正常的运作，燃料是其原动力。而燃料中所蕴涵的芳香烃、烷烃或者S的含量直接影响着柴油燃烧与氧气接触之后的形成物质的成分。将含有钡族金属类可溶性的物质添加到原有之中，就能够制约碳烟的排放。
【摘要】从船用柴油机的市场、产品、技术等方面介绍了柴油机的现状及发展动向。论述当前国外气缸直径160 mm以上，单机功率大于1000 kW的大功率低速、中速、高速柴油机的总体技术水平、技术发展概况，特别是在提高、改善其低工况特性、降低其排放和智能柴油机等方面进行阐述，并预测今后的发展趋势。 0 引言 柴油机因其功率范围大、效率高、能耗低、使用维修方便而优于蒸汽机、燃气轮机等，在民用和中小型舰艇推进装置中确立了主导地位。船用柴油机的整体结构及其零部件结构不断改进，特别是电子技术、自动控制技术在柴油机上的应用，使其各项技术指标不断创新，市场上已有一批性能好、油耗低、功率范围大、废气排放符合法定标准、高的产品。 柴油机相对汽油机的最大优点在于高压缩比。这使最大功率、热效率提高，油耗降低；发动机坚固、耐用，寿命变长。但柴油机缺点在于比功率低于汽油机，对空气利用率低，摩擦损失大。 1 低速柴油机 低速柴油机由于性能优良、可靠性好、使用维护方便、能燃用劣质燃油等优点，已成为大型油船、大型干散货船、大型集装箱船的主要动力。最新型低速柴油机在许多方面趋于一致。即结构方面，采用非冷却式喷油器、可变喷油定时油泵、长尺寸连杆、液压驱动式排气门、单气门直流扫气、定压增压、高效涡轮增压器；性能方面，平均有效压力不断提高，增加活塞平均速度，改进零部件结构，增加强度，保持原有的低燃油消耗水平，使单缸功率不断增大，使用寿命延长。电子液压控制系统取代传统的机械式的凸轮驱动机构，简化柴油机设
计，降低成本，优化运行控制。近年来，其爆发压力从8 MPa上升到16 MPa，燃油消耗率从208g/(kw·h)降至155g/(kw·h)左右。 目前世界船用低速柴油机市场仍被MAN B&W、Wartsila-New Sulzer和日本三菱重工三大公司垄断，以生产总功率来说，分别约占57％、33％和10％。MAN B&W公司通过提高气缸平均有效压力和活塞平均速度来提高单缸功率。为使MC系列柴油机的NOx排放量降低，采用提高压缩比和可导致平稳燃烧的喷射系统等措施。 为了在减少NOx排放时不影响燃油消耗率，在设计时应考虑采用增加喷射压力、压缩比、燃烧压力、增压器效率等措施。MAN B&W 6L60MC型柴油机是世界上第一台正式投入使用的“智能化”主机，其燃油喷射和排气阀控制均通过电子完成，达到了低油耗、NOx低排放的目标。 Wartsila-New Sulzer公司通过重组后，在开发、设计和制造能力方面骤然大增。RTA系列低速柴油机为该公司20世纪80年代开发，至今近20年来该公司通过提高平均有效压力、增加活塞平均速度，探索达到更大功率的可能性。通过增大行程／缸径比，探索提高推进效率的方法；通过提高最大燃烧压力和可变燃油正时、排气正时，挖掘柴油机热效率潜力；采用新，改进零部件的设计，随负荷控制气缸冷却水和气缸润滑油，以求提高零部件的工作可靠性，增加柴油机的使用寿命；通过电子控制技术，达到柴油机运行的智能化。该公司研制的12RTA96C柴油机是目前世界上实际输出功率最大的柴油机。 随着世界重心转向日本和韩国，近年来日、韩两国的低速柴油机产量已超过世界产量的2／3，其中韩国低速柴油机年产量为735万kW，并呈进一步上升的趋势。从产品市场占有率来看，在以低速柴油机为推进动力的2000 t以上的上，MAN B&W公司和Wartsila-New Sulzer公司的低速柴油机产品占世界份额
当下常用柴油机后处理技术： 1SCR（Selective Catalytic Reduction 选择性催化还原技术） 1.1NH3- SCR 1.1.1反应原理 使用尿素水溶液作为氨气来源，这种溶液尿素质量分数为32.5%，符合DIN V70070国际标准，市 场上也称之为“AdBlue”溶液。当尿素水溶液被喷射到排气管中后，与高温的废气混合，尿素水溶 液经过气化、热解和水解等一系列复杂的化学反应生成氨气和二氧化碳，简单可以分为两步。 第一步: 热解反应 CO(NH2)2→加热→NH3+ HNCO 第二步: 水解反应 HNCO+H2O→催化剂→NH3+CO2 尿素分解释放出的氨气与废气中的NO x发生化学反应，具体反应方程式如下 4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O 4NH3+2NO+2NO2→4N2+6H2O 8NH3+6NO2→7N2+12H2O 1.1.2控制方法 尿素SCR系统主要由后处理控制单元( DCU)、尿素泵( SM)、喷嘴( DM)、尿素罐、SCR 催化器及 相应液力管路和电气线束构成，如下图所示。 DCU为主控制单元，处理传感器信号、计算尿素喷射量并对各种执行器进行控制。SCR 系统开始 工作时，DCU首先确认系统是否处于正常状态，然后发出指令使尿素泵开始加压，压力使尿素水溶 液开始流动。控制单元通过CAN总线与发动机的ECU进行通讯，获得发动机的运行参数，再加上 催化器上游温度信号，计算出尿素喷射量，驱动喷嘴将适量的尿素水溶液喷射到排气管内，按反应 机理还原尾气中的NO x，多余的尿素被送回到尿素罐内。 1.1.3存在的问题 1.1.3.1低温工况下NO x转化率低 尿素在废气温度为160℃左右时，开始发生热解反应产生异氰酸(HNCO)和一部分氨气。由于尿 素热解需要吸收大量的热量，当排气温度较低时热解速度较慢。有关研究表明，温度为330℃时 仅有20%左右的尿素可以发生热解，而400℃时有50%的尿素发生热解，剩下的尿素只能到达 催化剂表面后完成热解。当外界环境温度较低或发动机时，发动机废气温度很可能达不到要求， 不能产生足够的氨气，反应效率低下，后处理系统不能发挥应有的作用。对此的对策是开发低 温催化剂，改善尿素溶液喷射装置使喷射出的液滴更小，安装水解催化剂促进尿素低温水解等 等。 1.1.3.2尿素结晶 由于排气管的材料一般为不锈钢，废气与排气管内壁之间存在一定的温度差，如果尿素溶液在 较低的温度下喷射到排气管中，势必有部分雾化后的尿素小颗粒会附着在管壁上形成液膜，进 而会产生晶体。其原因是在温度范围为132 ～180℃的低温条件下，尿素除了正常分解外，还 会发生另外的一系列副反应产生副产物，如三聚氰酸C3N3(OH)3、缩二脲NH(CONH2)2 和三聚氰胺C3N3(NH2)3等。
一、填空题 1、汽车排放的污染物主要有_ 一氧化碳_、氮氧化合物_、_ 碳氢化合物__和__微粒____。 2、柴油机氮氧化物的生成主要受三个要素的影响,分别是_ 喷油定时_、 放热规律___和 负荷与转速的影响_。 3、三元催化转化器的起燃特性有两种评价方法,对于催化剂常用__ 起燃温度 __来评价,而对于整个催化转化系统则用__ 起燃时间 _来评价。 4、微粒捕集器的过滤机理存在四种,即_ 扩散机理、 拦截机理_、 惯性碰撞机理_、 重力沉积机理_。 5、电控柴油喷射系统已发展了三代，第一代是 位置控制_ 系统，第二代是_ 时间控制__系统，第三代是 电控高压共轨 系统。 6、目前控制汽油机氮氧化物排放最主要的措施是_ 废气再循环技术_。 7、常用排放污染物取样系统有 直接取样系统___、_稀释取样系统_和_定容取样系统_。 8、汽油发动机中未燃HC 的生成主要来源于_ 燃烧室未燃燃料、 窜入曲轴箱的未燃燃料和 燃油系统蒸发的燃油蒸汽_ 三种途径。 9、缸内直接喷射汽油机与其它汽油机相比，最大区别是_ 汽油喷射的位置_。 10、EGR 率是指 ×100%+返回废气量进气量返回废气量 11、为使三元催化转化器的净化效率达到80%以上，其过量空气系数(Φa) “窗口”应达到的要求是“窗口”很窄，宽度只有_ 0.01~0.02__。 12、生成氮氧化物的三个要素是_ 混合气浓度_、 温度_和 氧浓度_。 13、目前微粒捕集器被动再生的方法主要有 化学催化的方法_。 14、排气成分分析中，CO 和CO2用_ 不分光红外线气体分析仪_测量，NO 用_ 化学发
光分析仪_测量，HC用 _ 氢火焰离子型分析仪_测量，氧多用顺磁分析仪_测量。 15、烟度的测量方法主要有两类：滤纸法__和消光度法__。 16、目前,各国正纷纷开发各种代用燃料以解决未来石油能源枯竭的问题,其中最主要的代用燃料是天然气__、液化石油气_、醇类燃料__和植物油__。 17.汽车排放污染主要来源于发动机排出的废气。 18.柴油机的主要排放污染物是微粒_ 、氮氧化物和碳氢化合物 _。 量主要与负荷、转速_有关。 19.发动机排出的NO X 20开环控制EGR系统主要由__EGR阀__和___EGR电磁阀__等组成。 21.在开环控制EGR系统中，发动机工作时，ECU给EGR电磁阀通电停止废气再循环的工况有：高速大负荷_、高速小负荷 _、部分负荷__。 22.随发动机转速和负荷减小，EGR阀开度将_增大__。 23.三元催化转换器的功能是_ 将发动机排出的废气中的有害气体转变为无害气体，有效地降低废气中的一氧化碳、碳氢化合物及氮氧化物的含量___。 24.给发动机控制模块反馈信号的传感器主要有_ 进气压力传感器__ 、转速传感器___。 27.废气再循环的主要目的是_ 控制氮氧化合物的排放__。 28.减少氮氧化合物的最好方法就是_ 降低进气温度_。 29.废气在循环会使混合气的着火性能和发动机输出功率 _降低_。 30.目前所用的二次空气供给方法有__空气泵系统__ 、__脉冲空气系统__两种。 、HC 。 31.汽油机的主要排放污染物是 CO 、NO X 32.EGR系统主要有机械式 EGR系统和电控式 EGR系统。 33.二次空气供给系统在一定情况下，将额外的空气送入排气管，以降低CO和HC的排放量。 34.装有氧传感器和三元催化转换装置的汽车，禁止使用含铅汽油。 35.发动机工作进行废气再循环时，废气再循环量的多少可用 EGR率来表示。 是控制中的氧气与氮气在高温、富氧条件下形成的。 36.NO X 37．三元催化转换器正常起作用是以减少_ HC、CO 、NO __的排放。 X