淺談我國(guó)現(xiàn)階段非道路移動(dòng)機(jī)械用柴油機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)

周 磊

（1-重慶車(chē)輛檢測(cè)研究院重慶4011222-國(guó)家摩托車(chē)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（重慶））

淺談我國(guó)現(xiàn)階段非道路移動(dòng)機(jī)械用柴油機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)

周 磊1，2

（1-重慶車(chē)輛檢測(cè)研究院重慶4011222-國(guó)家摩托車(chē)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（重慶））

簡(jiǎn)要介紹了我國(guó)現(xiàn)階段執(zhí)行的非道路移動(dòng)機(jī)械用柴油機(jī)的排放標(biāo)準(zhǔn)，供關(guān)注非道路排放法規(guī)的有關(guān)人員參考。

非道路移動(dòng)機(jī)械柴油機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)

引言

近年來(lái)，在道路機(jī)動(dòng)車(chē)排放收緊控制的同時(shí)，非道路移動(dòng)機(jī)械的污染日益嚴(yán)重，有必要進(jìn)一步提高非道路移動(dòng)機(jī)械的污染物排放控制水平，以減輕由于此類(lèi)機(jī)械設(shè)備保有量和使用量的不斷增長(zhǎng)給環(huán)境帶來(lái)的壓力，早日實(shí)現(xiàn)環(huán)境空氣質(zhì)量改善目標(biāo)。

我國(guó)于2007年發(fā)布了非道路第一階段和第二階段排放標(biāo)準(zhǔn)[1]，現(xiàn)階段執(zhí)行的是GB 20891-2014《非道路移動(dòng)機(jī)械用壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物排放限值及測(cè)量方法（中國(guó)第三、四階段）》中的中國(guó)第三階段（以下簡(jiǎn)稱非道路國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)），自2016年4月1日起，所有制造、進(jìn)口和銷(xiāo)售的非道路移動(dòng)機(jī)械不得裝用不符合非道路國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)要求的柴油機(jī)。其中農(nóng)用機(jī)械，根據(jù)近期環(huán)保部公告，延至2016年12月1日，即2016年12月1日起，所有制造、進(jìn)口和銷(xiāo)售的農(nóng)用機(jī)械不得裝用不符合非道路國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)要求的柴油機(jī)。第四階段尚未確定生效日期，鼓勵(lì)有條件的地區(qū)提前實(shí)施。

1 非道路國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)

相比第二階段，非道路國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)具有如下特點(diǎn)：

1）加嚴(yán)了污染物排放限值。不論是道路車(chē)輛還是非道路車(chē)輛，其所帶來(lái)的污染是基本相同的，主要是空氣污染和噪聲污染。柴油機(jī)廢氣中含有150～200種不同的化合物，其中對(duì)人危害最大的有CO、HC、NOx及顆粒物。這些污染物對(duì)人體的健康損害非常嚴(yán)重，刺激呼吸道、使支氣管炎及呼吸困難的發(fā)病率升高、肺功能下降。表1為國(guó)Ⅱ與國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)非道路移動(dòng)機(jī)械用柴油機(jī)排氣污染物排放限值。

從表1可以看出，第三階段，增加了560 kW以上柴油機(jī)的控制要求，560 kW以上的柴油機(jī)主要應(yīng)用于大型礦山機(jī)械、發(fā)電機(jī)組等，雖然數(shù)量較少，但考慮到污染物總量減排的需要，也應(yīng)對(duì)其進(jìn)行控制。從第二階段過(guò)渡到第三階段，主要是加嚴(yán)了HC+NOx的控制要求，而CO和PM的限值，在37 kW以下的柴油機(jī)上有所加嚴(yán)，37 kW以上各功率段的柴油機(jī)限值沒(méi)有變化。

表1 非道路移動(dòng)機(jī)械用柴油機(jī)排氣污染物排放限值

2）增加了新的術(shù)語(yǔ)和定義。所增加的新術(shù)語(yǔ)和定義如下：

試驗(yàn)循環(huán)（test cycle）：指柴油機(jī)在穩(wěn)態(tài)工況或瞬態(tài)工況（NRTC試驗(yàn)）下按照規(guī)定的轉(zhuǎn)速和扭矩進(jìn)行試驗(yàn)的程序。

NRTC試驗(yàn)（non-road transient cycle）：此為第四階段標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)術(shù)語(yǔ)，指按非道路國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)中附件BE規(guī)定，包含1 238個(gè)逐秒變換工況的試驗(yàn)循環(huán)。

有效壽命（useful life）：指保證非道路移動(dòng)機(jī)械用柴油機(jī)及其排放控制系統(tǒng)（如有）的正常運(yùn)轉(zhuǎn)并符合有關(guān)氣態(tài)污染物和顆粒物排放限值，且已在型式核準(zhǔn)時(shí)給予確認(rèn)的使用時(shí)間。

替換用柴油機(jī)（replacement diesel engine）：指僅以更換部件為用途的非道路移動(dòng)機(jī)械用新柴油機(jī)。替換用柴油機(jī)應(yīng)滿足被替換柴油機(jī)制造當(dāng)時(shí)的排放要求[2]。

3）增加了耐久性要求。耐久性要求是發(fā)動(dòng)機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的必然趨勢(shì)，目前重型柴油車(chē)、輕型柴油車(chē)都有耐久性要求。通過(guò)耐久性要求，更好地保證車(chē)輛在更長(zhǎng)的使用時(shí)間內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)的排放狀況一直滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，有效避免了由于排放控制部件嚴(yán)重劣化造成排放過(guò)高的現(xiàn)象，真正保護(hù)了環(huán)境，并能提高企業(yè)對(duì)自己產(chǎn)品的質(zhì)量要求，有利于企業(yè)的健康發(fā)展[3]。因此，本標(biāo)準(zhǔn)增加了耐久性要求，其耐久性的最短運(yùn)行時(shí)間或者等效運(yùn)行時(shí)間不低于表2所規(guī)定的柴油機(jī)有效壽命的25%，并確定劣化系數(shù)或劣化修正值。

表2 耐久性時(shí)間要求

排氣污染物的比排放量，乘以按照非道路國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)中附件BD.2.9條所確定的劣化系數(shù)（安裝排氣后處理系統(tǒng)的柴油機(jī)），或加上按照非道路國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)中附件BD.2.10條所確定的劣化修正值（未安裝排氣后處理系統(tǒng)的柴油機(jī)），結(jié)果都不應(yīng)超出表1規(guī)定的限值。

4）優(yōu)化了一致性檢查的判定方法。型式核準(zhǔn)主管部門(mén)在生產(chǎn)一致性抽查時(shí)可以選擇如下方法和判定準(zhǔn)則：

從批量生產(chǎn)的柴油機(jī)中隨機(jī)抽取3臺(tái)樣機(jī)，制造企業(yè)不得對(duì)抽樣后用于檢驗(yàn)的柴油機(jī)進(jìn)行任何調(diào)整，但可以按照制造企業(yè)的技術(shù)規(guī)范進(jìn)行磨合。

若抽取的3臺(tái)柴油機(jī)各種污染物比排放量結(jié)果均不超過(guò)非道路國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)第5條規(guī)定限值的1.1倍，且平均值不超過(guò)限值，則判定環(huán)保一致性檢查合格。

若3臺(tái)樣機(jī)中有任一臺(tái)樣機(jī)的某種污染物比排放量超過(guò)限值的1.1倍，或平均值超過(guò)限值，則判定環(huán)保一致性檢查不合格。

5）增加了催化轉(zhuǎn)化器的要求。對(duì)于裝用含有貴金屬催化轉(zhuǎn)化器的柴油機(jī)，試驗(yàn)前，制造廠家應(yīng)單獨(dú)提供兩套相同的催化轉(zhuǎn)化器，型式核準(zhǔn)主管部門(mén)應(yīng)任選一套進(jìn)行耐久性試驗(yàn)；另一套按HJ509-2009的規(guī)定檢測(cè)其載體體積及各貴金屬含量[4]，測(cè)量值不應(yīng)高于制造廠家申報(bào)值的1.1倍。并且提出了一致性檢查的要求：從裝配線上或批量產(chǎn)品中隨機(jī)抽取3套催化轉(zhuǎn)化器，按照HJ509-2009的規(guī)定，對(duì)抽取的催化轉(zhuǎn)化器檢測(cè)其載體體積及各貴金屬含量。

催化轉(zhuǎn)化器生產(chǎn)一致性的判定準(zhǔn)則：

若被測(cè)的3套催化轉(zhuǎn)化器的載體體積及各金屬含量的測(cè)量結(jié)果均不低于申報(bào)值的0.85倍，且其平均值不低于申報(bào)值的0.9倍，則判定催化轉(zhuǎn)化器的生產(chǎn)一致性檢查合格。

若被測(cè)的3套催化轉(zhuǎn)化器中有任一套的載體體積或某一貴金屬的測(cè)量結(jié)果低于申報(bào)值的0.85倍，或其平均值低于申報(bào)值的0.9倍，則判定催化轉(zhuǎn)化器的生產(chǎn)一致性檢查不合格。

6）修訂了試驗(yàn)用基準(zhǔn)柴油的技術(shù)要求。隨著標(biāo)準(zhǔn)限值的提高，發(fā)動(dòng)機(jī)需要采用更先進(jìn)的排放控制技術(shù)，如高壓共軌、柴油氧化型催化器（DOC）、單體泵、廢氣再循環(huán)（EGR）等，這些技術(shù)對(duì)燃油品質(zhì)提出了更高的要求，如果硫含量過(guò)高，會(huì)生成大量的硫酸鹽，加速燃油系統(tǒng)的磨損，甚至造成噴油器阻塞，影響燃油系統(tǒng)的正常工作。硫含量過(guò)高會(huì)嚴(yán)重影響排氣后處理系統(tǒng)的正常工作，造成硫中毒等。因此，修訂了基準(zhǔn)柴油的技術(shù)要求，見(jiàn)表3。

表3 第三階段基準(zhǔn)柴油技術(shù)要求

2 結(jié)束語(yǔ)

新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后，產(chǎn)生的環(huán)境效益是非常巨大的。非道路移動(dòng)機(jī)械用柴油機(jī)的污染物排放量進(jìn)一步減少，第三階段單機(jī)NOx減排量在30%～45%左右。每年新增的非道路移動(dòng)機(jī)械在其有效壽命（5年）內(nèi)NOx將減排40萬(wàn)t左右。新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施要求生產(chǎn)企業(yè)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行提升。不同功率段的發(fā)動(dòng)機(jī)滿足國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)需要改進(jìn)的技術(shù)略有差異，較大型的發(fā)動(dòng)機(jī)可采用高壓共軌、增壓中冷、EGR等技術(shù)；小型發(fā)動(dòng)機(jī)可采用提高油泵油嘴噴油壓力及采用渦流室、增壓中冷等技術(shù)。

對(duì)于19kW以下的發(fā)動(dòng)機(jī)，要進(jìn)行較大的技術(shù)升級(jí)和改進(jìn)，如重新設(shè)計(jì)新機(jī)型、提高油泵油嘴噴油壓力及采用渦流室、DOC等技術(shù)。

總之，排放標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí)，不僅僅是燃油系統(tǒng)的改變，而是整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的本質(zhì)發(fā)生變化，從發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、性能開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品試驗(yàn)驗(yàn)證重新定義。在發(fā)動(dòng)機(jī)排放提升過(guò)程中，不僅要嚴(yán)格控制排放，還要提高產(chǎn)品品質(zhì)、性能及可靠性。

1環(huán)境保護(hù)部.GB 20891-2007非道路移動(dòng)機(jī)械用柴油機(jī)排氣污染物排放限值及測(cè)量方法（中國(guó)Ⅰ、Ⅱ階段）[S].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2007

2環(huán)境保護(hù)部.GB 20891-2014非道路移動(dòng)機(jī)械用柴油機(jī)排氣污染物排放限值及測(cè)量方法（中國(guó)第三、第四階段）[S].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2014

3劉順利，李宏寶，蒲雨新，等.非道路用壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物第Ⅲ階段標(biāo)準(zhǔn)征求意見(jiàn)稿淺析[J].工程機(jī)械，2012，43（11）：51-54

4環(huán)境保護(hù)部.HJ 509-2009車(chē)用陶瓷催化轉(zhuǎn)化器中鉑、鈀、銠的測(cè)定電感耦合等離子體發(fā)射光譜法和電感耦合等離子體質(zhì)譜法[S].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2009

Diesel Engine Emission Standards on the Present Stage of our Country for Non Road Mobile Machinery

Zhou Lei1,2
1-Chongqing Vehicle Test&Research Institute(Chongqing，401122,China) 2-National Motorcycle Quality Supervision and Test Center(Chongqing)

This paper briefly introduces the diesel engine emission standards for non road mobile machinery in our country at the present stage of execution,providing a reference for the related personnel.

Non road,Mobile machinery,Diesel engine,Exhaust emission,Standard

nref（

peed）：此為第四階段標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)術(shù)語(yǔ)，指按照GB 17691-2005標(biāo)準(zhǔn)附件BB中所述的，NRTC試驗(yàn)相對(duì)轉(zhuǎn)速100%點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的實(shí)際轉(zhuǎn)速值。

TK427

A

2095-8234（2016）05-0087-03

2016-08-10）（

2016-08-31）

周磊（1981—），男，工程師，主要研究方向?yàn)槟ν熊?chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、通用小型汽油機(jī)及單缸柴油機(jī)檢測(cè)工作。