陳　雪李晨貞錢　挺王紅凌（-天津內(nèi)燃機(jī)研究所　天津　30007　-中國(guó)汽車技術(shù)研究中心）

國(guó)內(nèi)外非道路柴油機(jī)排放現(xiàn)狀分析

陳雪1李晨貞2錢挺1王紅凌1
（1-天津內(nèi)燃機(jī)研究所天津3000722-中國(guó)汽車技術(shù)研究中心）

介紹了我國(guó)非道路柴油機(jī)的行業(yè)運(yùn)行情況和國(guó)內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)品依據(jù)的排放標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)，并對(duì)其現(xiàn)狀進(jìn)行了分析研究。

非道路柴油機(jī) 標(biāo)準(zhǔn)法規(guī) 排放

引言

非道路用柴油機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域廣闊，按型式可劃分為單缸柴油機(jī)（通常在13 kW以下，用于配套小型拖拉機(jī)等農(nóng)用機(jī)械）、小缸徑多缸柴油機(jī)（缸徑100 mm以下，功率通常在80 kW以下，用于配套農(nóng)用機(jī)械）、中等缸徑多缸柴油機(jī)（缸徑100～160 mm，功率通常在80～370 kW之間，用于大型工程機(jī)械配套）和大缸徑多缸柴油機(jī)（主要用于內(nèi)燃機(jī)車和船舶的配套）。目前國(guó)內(nèi)非道路用柴油機(jī)保有量超過(guò)6 000萬(wàn)臺(tái)，占我國(guó)非道路內(nèi)燃機(jī)社會(huì)保有量的66%［1-5］。然而，相對(duì)于道路用柴油機(jī)排放治理取得的較大成效，非道路柴油機(jī)排放治理工作的滯后日益凸顯，其廢氣污染物的排放對(duì)環(huán)境污染情況比較嚴(yán)重，越來(lái)越引起政府和社會(huì)的關(guān)注。因此，了解和掌握國(guó)內(nèi)外非道路柴油機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)，對(duì)于實(shí)施我國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)節(jié)能減排的總體工作，提升我國(guó)非道路柴油機(jī)的品質(zhì)將具有十分重要的意義。

1　2009年以來(lái)中國(guó)非道路柴油機(jī)的產(chǎn)量及未來(lái)的趨勢(shì)

2009年～2013年各年度我國(guó)非道路柴油機(jī)產(chǎn)量如圖1所示，占當(dāng)年柴油機(jī)總產(chǎn)量的比例如圖2所示，根據(jù)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的需求，未來(lái)幾年，其年產(chǎn)量仍會(huì)維持在500～600萬(wàn)臺(tái)。

圖1　各年度非道路柴油機(jī)產(chǎn)量

圖2　各年度非道路柴油機(jī)占柴油機(jī)總產(chǎn)量的比例

2　中國(guó)非道路用柴油機(jī)現(xiàn)有的保有量及其發(fā)展趨勢(shì)

根據(jù)“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題《環(huán)境污染物排放關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研制》［6］的研究統(tǒng)計(jì)，2008年我國(guó)各類用途的非道路柴油機(jī)的保有量約為3800多萬(wàn)臺(tái)，結(jié)合2009～2013年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)新增的各用途非道路柴油機(jī)2 000萬(wàn)臺(tái)，截止到2014年初，我國(guó)各類用途的非道路柴油機(jī)的保有量應(yīng)超過(guò)6 000萬(wàn)臺(tái)，約占非道路發(fā)動(dòng)機(jī)總保有量的66%。由于近年來(lái)國(guó)內(nèi)城鎮(zhèn)化的發(fā)展，工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、發(fā)電機(jī)組、園林機(jī)械及其它相關(guān)機(jī)械需求量上升勢(shì)頭強(qiáng)勁，故適用于這些機(jī)械動(dòng)力的非道路柴油機(jī)保有量未來(lái)幾年仍會(huì)持續(xù)的增長(zhǎng)。

3　國(guó)內(nèi)外非道路柴油機(jī)排放水平及法規(guī)要求

3.1中國(guó)非道路柴油機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)

國(guó)內(nèi)對(duì)非道路柴油機(jī)排放的要求從2007年起分階段按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）》［7］和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、四階段）》［8］進(jìn)行考核，具體限值如表1和表2所示。其分階段實(shí)施控制過(guò)程如下：

1）第一階段（Ⅰ階段）：2007年10月1日開始實(shí)施；

2）第二階段（Ⅱ階段）：2009年10月1日開始實(shí)施；

3）第三階段（Ⅲ階段）：2014年10月1日起開始實(shí)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(jī)，所有制造和銷售的非道路用柴油機(jī)，其排放污染物排放指標(biāo)應(yīng)滿足第三階段的要求，自2016年4月1日起停止制造、進(jìn)口和銷售裝用第二階段非道路用柴油機(jī)的非道路移動(dòng)機(jī)械，所有制造、進(jìn)口和銷售的非道路移動(dòng)機(jī)械應(yīng)裝用符合第三階段要求的柴油機(jī)；

表1　中國(guó)非道路柴油機(jī)第Ⅰ、Ⅱ階段排氣污染物限值

表2　中國(guó)非道路柴油機(jī)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(jī)其排放污染物排放控制要求在中國(guó)境內(nèi)實(shí)施日期尚未確定，國(guó)家主管部門鼓勵(lì)有條件的地區(qū)提前實(shí)施。

3.2國(guó)外非道路柴油機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)

3.2.1歐盟法規(guī)

歐盟委員會(huì)于1997年12月16日和2004年4 月21日發(fā)布了97/68/EC［9］和2004/26/EC［10］排放法規(guī)，這些法規(guī)相繼按輸出功率范圍規(guī)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(jī)的排放限值和實(shí)施時(shí)間，其中，歐洲第Ⅲ階段標(biāo)準(zhǔn)又被分為兩個(gè)子階段：ⅢA階段和ⅢB階段。歐洲第Ⅲ、Ⅳ階段標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施范圍除了包含Ⅰ和Ⅱ階段所列的發(fā)動(dòng)機(jī)類別，還增加了火車機(jī)車頭和內(nèi)陸河流船用發(fā)動(dòng)機(jī)，并將該排放法規(guī)應(yīng)用到恒轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)上。同時(shí)規(guī)定Ⅲ和Ⅳ階段排放法規(guī)發(fā)布時(shí)，已經(jīng)在用的機(jī)械仍按原發(fā)動(dòng)機(jī)最初投放市場(chǎng)時(shí)的第Ⅰ階段和第Ⅱ階段排放限值要求，一直到發(fā)動(dòng)機(jī)被替代為止。2011年起，歐盟從130～560 kW功率范圍開始，逐步實(shí)施非道路柴油機(jī)ⅢB階段排放標(biāo)準(zhǔn)。歐盟ⅢB階段排放標(biāo)準(zhǔn)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(dá)到此標(biāo)準(zhǔn)，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)必須配備微粒過(guò)濾器。2014年起執(zhí)行的歐洲第Ⅳ階段標(biāo)準(zhǔn)的NOχ限值比ⅢB階段排放標(biāo)準(zhǔn)限值降低了80%以上。歐盟第Ⅰ～Ⅳ階段非道路柴油機(jī)排放法規(guī)具體排放限值和實(shí)施時(shí)間詳見表3～表5。

3.2.2美國(guó)EPA法規(guī)

表3　歐盟非道路柴油機(jī)Ⅰ和Ⅱ階段排放限值要求

表4　歐盟對(duì)非道路柴油機(jī)ⅢA和ⅢB階段排放限值要求

表5　歐盟對(duì)非道路柴油機(jī)Ⅳ階段非道路柴油機(jī)排放限值要求

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

1）第Ⅰ階段：1996～2000年各功率范圍分步實(shí)施；

2）第Ⅱ階段：2001～2006年各功率范圍分步實(shí)施；

3）第Ⅲ階段：2006～2008年在37～560 kW功率范圍分步實(shí)施；

4）第Ⅳ階段：該階段排放標(biāo)準(zhǔn)分兩步運(yùn)行，首先2008～2014年按表7所述要求過(guò)渡實(shí)施，然后從2015年開始需達(dá)到表8所述排放標(biāo)準(zhǔn)。

表8　2015年開始實(shí)施的美國(guó)EPA?、綦A段非道路柴油機(jī)排放限值要求

表6　美國(guó)EPA對(duì)第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ階段非道路柴油機(jī)排放限值要求

表7　2015年之前實(shí)施的美國(guó)EPA對(duì)Ⅳ階段非道路柴油機(jī)排放限值要求

3.3中外法規(guī)比較分析

1）中國(guó)從2007年（歐美始于上世紀(jì)90年代中期）才開始對(duì)非道路柴油機(jī)提出排放控制要求，該項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的建立和實(shí)施的基礎(chǔ)落后于歐美；

2）中國(guó)目前執(zhí)行的第Ⅲ階段非道路柴油機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)動(dòng)機(jī)分類與排放限值與歐盟的ⅢA階段和美國(guó)EPAⅢ階段法規(guī)相同；

3）中國(guó)有待執(zhí)行的Ⅳ階段非道路柴油機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)動(dòng)機(jī)分類與排放限值與歐盟的ⅢB階段法規(guī)相同；

4）歐盟Ⅳ階段排放標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的顆粒物排放限值比美國(guó)EPAⅣ階段排放標(biāo)準(zhǔn)中的限值高25%；

5）中國(guó)非道路柴油機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)第Ⅳ階段的限值總體落后于歐盟Ⅳ階段和美國(guó)EPAⅣ階段排放標(biāo)準(zhǔn)。

4　結(jié)論

當(dāng)前我國(guó)非道路柴油機(jī)產(chǎn)品排氣污染物的排放指標(biāo)以及依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)與國(guó)際先進(jìn)水平尚有一定的差距，具有國(guó)際品牌和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的制造企業(yè)較少，在用的非道路柴油機(jī)還存在很多低水平、高耗能產(chǎn)品。為了達(dá)到出口產(chǎn)品的認(rèn)證要求，只能采購(gòu)國(guó)外品牌的非道路柴油機(jī)用于配套農(nóng)業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械、發(fā)電機(jī)組等相關(guān)產(chǎn)品，提高了出口整機(jī)的成本，削弱其出口競(jìng)爭(zhēng)力。因此，改進(jìn)目前我國(guó)非道路柴油機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)，將對(duì)于推進(jìn)我國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)節(jié)能減排，加快內(nèi)燃機(jī)工業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、保障我國(guó)能源安全和應(yīng)對(duì)氣候變化、鞏固和發(fā)展裝配非道路柴油機(jī)的有關(guān)產(chǎn)品的國(guó)際市場(chǎng)將發(fā)揮非常重要的作用。

1中國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)協(xié)會(huì)．《中國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)年鑒》編委會(huì).中國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)年鑒（2010）年［M］．上海：上海交通大學(xué)出版社，2010

2中國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)協(xié)會(huì)．《中國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)年鑒》編委會(huì).中國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)年鑒（2011）年［M］．上海：上海交通大學(xué)出版社，2011

3中國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)協(xié)會(huì)．《中國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)年鑒》編委會(huì).中國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)年鑒（2012）年［M］．上海：上海交通大學(xué)出版社，2012

4中國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)協(xié)會(huì)．《中國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)年鑒》編委會(huì)，中國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)年鑒（2013）年［M］．上海：上海交通大學(xué)出版社，2013

5中國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)協(xié)會(huì)．《中國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)年鑒》編委會(huì).中國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)年鑒（2014）年［M］．上海：上海交通大學(xué)出版社，2014

6袁盈，張國(guó)寧.環(huán)境污染物排放關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研制［EB/ OL］.http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_zgkjcg2011090 11.aspx#userconsent#，2011.09

7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

8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、四階段）［S］.北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)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(jī)動(dòng)車輛及內(nèi)燃機(jī)信息采集與標(biāo)準(zhǔn)分析工作。

2015-11-01）