浅谈我国现阶段非道路移动机械用柴油机排放标准

周 磊

（1-重庆车辆检测研究院重庆4011222-国家摩托车质量监督检验中心（重庆））

浅谈我国现阶段非道路移动机械用柴油机排放标准

周 磊1，2

（1-重庆车辆检测研究院重庆4011222-国家摩托车质量监督检验中心（重庆））

简要介绍了我国现阶段执行的非道路移动机械用柴油机的排放标准，供关注非道路排放法规的有关人员参考。

非道路移动机械柴油机排放标准

引言

近年来，在道路机动车排放收紧控制的同时，非道路移动机械的污染日益严重，有必要进一步提高非道路移动机械的污染物排放控制水平，以减轻由于此类机械设备保有量和使用量的不断增长给环境带来的压力，早日实现环境空气质量改善目标。

我国于2007年发布了非道路第一阶段和第二阶段排放标准[1]，现阶段执行的是GB 20891-2014《非道路移动机械用压燃式发动机排气污染物排放限值及测量方法（中国第三、四阶段）》中的中国第三阶段（以下简称非道路国Ⅲ标准），自2016年4月1日起，所有制造、进口和销售的非道路移动机械不得装用不符合非道路国Ⅲ标准要求的柴油机。其中农用机械，根据近期环保部公告，延至2016年12月1日，即2016年12月1日起，所有制造、进口和销售的农用机械不得装用不符合非道路国Ⅲ标准要求的柴油机。第四阶段尚未确定生效日期，鼓励有条件的地区提前实施。

1 非道路国Ⅲ标准特点

相比第二阶段，非道路国Ⅲ标准具有如下特点：

1）加严了污染物排放限值。不论是道路车辆还是非道路车辆，其所带来的污染是基本相同的，主要是空气污染和噪声污染。柴油机废气中含有150～200种不同的化合物，其中对人危害最大的有CO、HC、NOx及颗粒物。这些污染物对人体的健康损害非常严重，刺激呼吸道、使支气管炎及呼吸困难的发病率升高、肺功能下降。表1为国Ⅱ与国Ⅲ标准非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值。

从表1可以看出，第三阶段，增加了560 kW以上柴油机的控制要求，560 kW以上的柴油机主要应用于大型矿山机械、发电机组等，虽然数量较少，但考虑到污染物总量减排的需要，也应对其进行控制。从第二阶段过渡到第三阶段，主要是加严了HC+NOx的控制要求，而CO和PM的限值，在37 kW以下的柴油机上有所加严，37 kW以上各功率段的柴油机限值没有变化。

表1 非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值

2）增加了新的术语和定义。所增加的新术语和定义如下：

试验循环（test cycle）：指柴油机在稳态工况或瞬态工况（NRTC试验）下按照规定的转速和扭矩进行试验的程序。

NRTC试验（non-road transient cycle）：此为第四阶段标准相关术语，指按非道路国Ⅲ标准中附件BE规定，包含1 238个逐秒变换工况的试验循环。

有效寿命（useful life）：指保证非道路移动机械用柴油机及其排放控制系统（如有）的正常运转并符合有关气态污染物和颗粒物排放限值，且已在型式核准时给予确认的使用时间。

替换用柴油机（replacement diesel engine）：指仅以更换部件为用途的非道路移动机械用新柴油机。替换用柴油机应满足被替换柴油机制造当时的排放要求[2]。

3）增加了耐久性要求。耐久性要求是发动机排放标准发展的必然趋势，目前重型柴油车、轻型柴油车都有耐久性要求。通过耐久性要求，更好地保证车辆在更长的使用时间内，发动机的排放状况一直满足相关标准要求，有效避免了由于排放控制部件严重劣化造成排放过高的现象，真正保护了环境，并能提高企业对自己产品的质量要求，有利于企业的健康发展[3]。因此，本标准增加了耐久性要求，其耐久性的最短运行时间或者等效运行时间不低于表2所规定的柴油机有效寿命的25%，并确定劣化系数或劣化修正值。

表2 耐久性时间要求

排气污染物的比排放量，乘以按照非道路国Ⅲ标准中附件BD.2.9条所确定的劣化系数（安装排气后处理系统的柴油机），或加上按照非道路国Ⅲ标准中附件BD.2.10条所确定的劣化修正值（未安装排气后处理系统的柴油机），结果都不应超出表1规定的限值。

4）优化了一致性检查的判定方法。型式核准主管部门在生产一致性抽查时可以选择如下方法和判定准则：

从批量生产的柴油机中随机抽取3台样机，制造企业不得对抽样后用于检验的柴油机进行任何调整，但可以按照制造企业的技术规范进行磨合。

若抽取的3台柴油机各种污染物比排放量结果均不超过非道路国Ⅲ标准第5条规定限值的1.1倍，且平均值不超过限值，则判定环保一致性检查合格。

若3台样机中有任一台样机的某种污染物比排放量超过限值的1.1倍，或平均值超过限值，则判定环保一致性检查不合格。

5）增加了催化转化器的要求。对于装用含有贵金属催化转化器的柴油机，试验前，制造厂家应单独提供两套相同的催化转化器，型式核准主管部门应任选一套进行耐久性试验；另一套按HJ509-2009的规定检测其载体体积及各贵金属含量[4]，测量值不应高于制造厂家申报值的1.1倍。并且提出了一致性检查的要求：从装配线上或批量产品中随机抽取3套催化转化器，按照HJ509-2009的规定，对抽取的催化转化器检测其载体体积及各贵金属含量。

催化转化器生产一致性的判定准则：

若被测的3套催化转化器的载体体积及各金属含量的测量结果均不低于申报值的0.85倍，且其平均值不低于申报值的0.9倍，则判定催化转化器的生产一致性检查合格。

若被测的3套催化转化器中有任一套的载体体积或某一贵金属的测量结果低于申报值的0.85倍，或其平均值低于申报值的0.9倍，则判定催化转化器的生产一致性检查不合格。

6）修订了试验用基准柴油的技术要求。随着标准限值的提高，发动机需要采用更先进的排放控制技术，如高压共轨、柴油氧化型催化器（DOC）、单体泵、废气再循环（EGR）等，这些技术对燃油品质提出了更高的要求，如果硫含量过高，会生成大量的硫酸盐，加速燃油系统的磨损，甚至造成喷油器阻塞，影响燃油系统的正常工作。硫含量过高会严重影响排气后处理系统的正常工作，造成硫中毒等。因此，修订了基准柴油的技术要求，见表3。

表3 第三阶段基准柴油技术要求

2 结束语

新标准实施后，产生的环境效益是非常巨大的。非道路移动机械用柴油机的污染物排放量进一步减少，第三阶段单机NOx减排量在30%～45%左右。每年新增的非道路移动机械在其有效寿命（5年）内NOx将减排40万t左右。新标准的实施要求生产企业对现有技术进行提升。不同功率段的发动机满足国Ⅲ标准需要改进的技术略有差异，较大型的发动机可采用高压共轨、增压中冷、EGR等技术；小型发动机可采用提高油泵油嘴喷油压力及采用涡流室、增压中冷等技术。

对于19kW以下的发动机，要进行较大的技术升级和改进，如重新设计新机型、提高油泵油嘴喷油压力及采用涡流室、DOC等技术。

总之，排放标准的升级，不仅仅是燃油系统的改变，而是整个发动机的本质发生变化，从发动机产品设计、性能开发、产品试验验证重新定义。在发动机排放提升过程中，不仅要严格控制排放，还要提高产品品质、性能及可靠性。

1环境保护部.GB 20891-2007非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法（中国Ⅰ、Ⅱ阶段）[S].北京：中国环境科学出版社，2007

2环境保护部.GB 20891-2014非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法（中国第三、第四阶段）[S].北京：中国环境科学出版社，2014

3刘顺利，李宏宝，蒲雨新，等.非道路用压燃式发动机排气污染物第Ⅲ阶段标准征求意见稿浅析[J].工程机械，2012，43（11）：51-54

4环境保护部.HJ 509-2009车用陶瓷催化转化器中铂、钯、铑的测定电感耦合等离子体发射光谱法和电感耦合等离子体质谱法[S].北京：中国环境科学出版社，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）：此为第四阶段标准相关术语，指按照GB 17691-2005标准附件BB中所述的，NRTC试验相对转速100%点所对应的实际转速值。

TK427

A

2095-8234（2016）05-0087-03

2016-08-10）（

2016-08-31）

周磊（1981—），男，工程师，主要研究方向为摩托车发动机、通用小型汽油机及单缸柴油机检测工作。