國內外非道路柴油機排放現狀分析

陳　雪李晨貞錢　挺王紅凌（-天津內燃機研究所　天津　30007　-中國汽車技術研究中心）

國內外非道路柴油機排放現狀分析

陳雪1李晨貞2錢挺1王紅凌1
（1-天津內燃機研究所天津3000722-中國汽車技術研究中心）

介紹了我國非道路柴油機的行業運行情況和國內外相關產品依據的排放標準法規，并對其現狀進行了分析研究。

非道路柴油機 標準法規 排放

引言

非道路用柴油機應用領域廣闊，按型式可劃分為單缸柴油機（通常在13 kW以下，用于配套小型拖拉機等農用機械）、小缸徑多缸柴油機（缸徑100 mm以下，功率通常在80 kW以下，用于配套農用機械）、中等缸徑多缸柴油機（缸徑100～160 mm，功率通常在80～370 kW之間，用于大型工程機械配套）和大缸徑多缸柴油機（主要用于內燃機車和船舶的配套）。目前國內非道路用柴油機保有量超過6 000萬臺，占我國非道路內燃機社會保有量的66%［1-5］。然而，相對于道路用柴油機排放治理取得的較大成效，非道路柴油機排放治理工作的滯后日益凸顯，其廢氣污染物的排放對環境污染情況比較嚴重，越來越引起政府和社會的關注。因此，了解和掌握國內外非道路柴油機排放標準法規，對于實施我國內燃機工業節能減排的總體工作，提升我國非道路柴油機的品質將具有十分重要的意義。

1　2009年以來中國非道路柴油機的產量及未來的趨勢

2009年～2013年各年度我國非道路柴油機產量如圖1所示，占當年柴油機總產量的比例如圖2所示，根據國內外市場的需求，未來幾年，其年產量仍會維持在500～600萬臺。

圖1　各年度非道路柴油機產量

圖2　各年度非道路柴油機占柴油機總產量的比例

2　中國非道路用柴油機現有的保有量及其發展趨勢

根據“十一五”國家科技支撐計劃課題《環境污染物排放關鍵技術標準研制》［6］的研究統計，2008年我國各類用途的非道路柴油機的保有量約為3800多萬臺，結合2009～2013年國內市場新增的各用途非道路柴油機2 000萬臺，截止到2014年初，我國各類用途的非道路柴油機的保有量應超過6 000萬臺，約占非道路發動機總保有量的66%。由于近年來國內城鎮化的發展，工程機械、農業機械、發電機組、園林機械及其它相關機械需求量上升勢頭強勁，故適用于這些機械動力的非道路柴油機保有量未來幾年仍會持續的增長。

3　國內外非道路柴油機排放水平及法規要求

3.1中國非道路柴油機排放標準法規

國內對非道路柴油機排放的要求從2007年起分階段按GB 20891-2007《非道路移動機械用柴油機排氣污染物排放限值及測量方法（中國Ⅰ、Ⅱ階段）》［7］和GB 20891-2014《非道路移動機械用柴油機排氣污染物排放限值及測量方法（中國第三、四階段）》［8］進行考核，具體限值如表1和表2所示。其分階段實施控制過程如下：

1）第一階段（Ⅰ階段）：2007年10月1日開始實施；

2）第二階段（Ⅱ階段）：2009年10月1日開始實施；

3）第三階段（Ⅲ階段）：2014年10月1日起開始實施，自2015年10月1日，停止制造和銷售第二階段非道路用柴油機，所有制造和銷售的非道路用柴油機，其排放污染物排放指標應滿足第三階段的要求，自2016年4月1日起停止制造、進口和銷售裝用第二階段非道路用柴油機的非道路移動機械，所有制造、進口和銷售的非道路移動機械應裝用符合第三階段要求的柴油機；

表1　中國非道路柴油機第Ⅰ、Ⅱ階段排氣污染物限值

表2　中國非道路柴油機第Ⅲ、Ⅳ階段排氣污染物限值

4）第四階段（Ⅳ階段）：非道路用柴油機其排放污染物排放控制要求在中國境內實施日期尚未確定，國家主管部門鼓勵有條件的地區提前實施。

3.2國外非道路柴油機排放標準法規

3.2.1歐盟法規

歐盟委員會于1997年12月16日和2004年4 月21日發布了97/68/EC［9］和2004/26/EC［10］排放法規，這些法規相繼按輸出功率范圍規定了第Ⅰ階段和第Ⅱ階段（97/68/EC）、第Ⅲ階段和第Ⅳ階段（2004/ 26/EC）歐洲非道路柴油機的排放限值和實施時間，其中，歐洲第Ⅲ階段標準又被分為兩個子階段：ⅢA階段和ⅢB階段。歐洲第Ⅲ、Ⅳ階段標準的實施范圍除了包含Ⅰ和Ⅱ階段所列的發動機類別，還增加了火車機車頭和內陸河流船用發動機，并將該排放法規應用到恒轉速發動機上。同時規定Ⅲ和Ⅳ階段排放法規發布時，已經在用的機械仍按原發動機最初投放市場時的第Ⅰ階段和第Ⅱ階段排放限值要求，一直到發動機被替代為止。2011年起，歐盟從130～560 kW功率范圍開始，逐步實施非道路柴油機ⅢB階段排放標準。歐盟ⅢB階段排放標準排放微粒的限值，由ⅢA階段的0.2 g/（kW·h）降至0.025 g/（kW·h）。為達到此標準，柴油發動機必須配備微粒過濾器。2014年起執行的歐洲第Ⅳ階段標準的NOχ限值比ⅢB階段排放標準限值降低了80%以上。歐盟第Ⅰ～Ⅳ階段非道路柴油機排放法規具體排放限值和實施時間詳見表3～表5。

3.2.2美國EPA法規

表3　歐盟非道路柴油機Ⅰ和Ⅱ階段排放限值要求

表4　歐盟對非道路柴油機ⅢA和ⅢB階段排放限值要求

表5　歐盟對非道路柴油機Ⅳ階段非道路柴油機排放限值要求

美國環保局（EPA）于1994年6月17日和2004年6月29日發布了40CFR Part89.112［11］和40CFR Part1039［12］排放法規，這些法規相繼按輸出功率范圍規定了第Ⅰ～Ⅲ階段和第Ⅳ階段美國非道路柴油機的排放限值和實施時間，具體限值如表6～表8所示。其分階段實施控制過程如下：

1）第Ⅰ階段：1996～2000年各功率范圍分步實施；

2）第Ⅱ階段：2001～2006年各功率范圍分步實施；

3）第Ⅲ階段：2006～2008年在37～560 kW功率范圍分步實施；

4）第Ⅳ階段：該階段排放標準分兩步運行，首先2008～2014年按表7所述要求過渡實施，然后從2015年開始需達到表8所述排放標準。

表8　2015年開始實施的美國EPA　Ⅳ階段非道路柴油機排放限值要求

表6　美國EPA對第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ階段非道路柴油機排放限值要求

表7　2015年之前實施的美國EPA對Ⅳ階段非道路柴油機排放限值要求

3.3中外法規比較分析

1）中國從2007年（歐美始于上世紀90年代中期）才開始對非道路柴油機提出排放控制要求，該項標準法規的建立和實施的基礎落后于歐美；

2）中國目前執行的第Ⅲ階段非道路柴油機排放標準的發動機分類與排放限值與歐盟的ⅢA階段和美國EPAⅢ階段法規相同；

3）中國有待執行的Ⅳ階段非道路柴油機排放標準的發動機分類與排放限值與歐盟的ⅢB階段法規相同；

4）歐盟Ⅳ階段排放標準法規的顆粒物排放限值比美國EPAⅣ階段排放標準中的限值高25%；

5）中國非道路柴油機排放標準法規第Ⅳ階段的限值總體落后于歐盟Ⅳ階段和美國EPAⅣ階段排放標準。

4　結論

當前我國非道路柴油機產品排氣污染物的排放指標以及依據的標準法規與國際先進水平尚有一定的差距，具有國際品牌和國際競爭力的制造企業較少，在用的非道路柴油機還存在很多低水平、高耗能產品。為了達到出口產品的認證要求，只能采購國外品牌的非道路柴油機用于配套農業機械、工程機械、發電機組等相關產品，提高了出口整機的成本，削弱其出口競爭力。因此，改進目前我國非道路柴油機排放標準法規，將對于推進我國內燃機工業節能減排，加快內燃機工業產業升級、保障我國能源安全和應對氣候變化、鞏固和發展裝配非道路柴油機的有關產品的國際市場將發揮非常重要的作用。

1中國內燃機工業協會．《中國內燃機工業年鑒》編委會.中國內燃機工業年鑒（2010）年［M］．上海：上海交通大學出版社，2010

2中國內燃機工業協會．《中國內燃機工業年鑒》編委會.中國內燃機工業年鑒（2011）年［M］．上海：上海交通大學出版社，2011

3中國內燃機工業協會．《中國內燃機工業年鑒》編委會.中國內燃機工業年鑒（2012）年［M］．上海：上海交通大學出版社，2012

4中國內燃機工業協會．《中國內燃機工業年鑒》編委會，中國內燃機工業年鑒（2013）年［M］．上海：上海交通大學出版社，2013

5中國內燃機工業協會．《中國內燃機工業年鑒》編委會.中國內燃機工業年鑒（2014）年［M］．上海：上海交通大學出版社，2014

6袁盈，張國寧.環境污染物排放關鍵技術標準研制［EB/ OL］.http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_zgkjcg2011090 11.aspx#userconsent#，2011.09

7環境保護部.GB 20891-2007非道路移動機械用柴油機排氣污染物排放限值及測量方法（中國Ⅰ、Ⅱ階段）［S］.北京:中國環境科學出版社，2007

8環境保護部.GB 20891-2014非道路移動機械用柴油機排氣污染物排放限值及測量方法（中國第三、四階段）［S］.北京:中國環境科學出版社，2014

9United States Environmental Protection Agency.40 CFR Part 89-Control of emissions from new and in-use nonroad compression-ignition engines［EB/OL］.http://www.ecfr.gov/cgibin/text-idx？SID=e88cb19f8ede701c7af6c1e51d1639c6&mc= true&node=pt40.20.89&rgn=div5，2012-1-18

10United States Environmental Protection Agency.40 CFR Part 1039-Control of emissions from new and in-use non road compression-ignition engines［EB/OL］.http://www.ecfr.gov/ cgi-bin/text-idx？SID=e88cb19f8ede701c7af6c1e51d1639c6& mc=true&node=pt40.33.1039&rgn=div5，2014-8-8

11The European Parliament and the Council.Directive 97/68/EC of The European Parliament and the Council of 16 December 1997 on the approximation of the laws of the Member States relating to measures against the emission of gaseous and particulate pollutants from internal combustion engines to be installed in non-road mobile machinery［J］.Official Journal of the European Communities，1997，L59:1-85

12The European Parliament and the Council.Directive 2004/26/ EC of The European Parliament and the Council of 21 April 2004 amending Directive 97/68/EC on the approximation of the laws of the Member States relating to measures against the emission of gaseous and particulate pollutants from internal combustion engines to be installed in non-road mobile machinery［J］.Official Journal of the European Communities，2004，L146:1-107 （

Analysis on the Current Situation of Non-Road Diesel Engine Emission of China and Abroad

Chen Xue1，Li Chenzhen2，Qian Ting1，Wang Hongling1
1-Tianjin Internal Combustion Engine Research Institute（Tianjin，300072，China）
2-China Automotive Technology and Research Center

This paper introduces the industry operation situations of non-road diesel engine in China and the standards and regulations of emission of the products belonging to non-road diesel engine in domestic and abroad，and also including their analysis and research of current situations.

Non-road diesel engine，Standards and regulations，Emission

TK421+.5

A

2095-8234（2016）01-0088-05

陳雪（1989-），女，助理工程師，主要從事機動車輛及內燃機信息采集與標準分析工作。

2015-11-01）