国内非道路柴油移动机械排放标准发展综述_郑春芳.pdf

内燃机与配件 国内非道路柴油移动机械排放标准发展综述郑春芳，庞永胜，李长豫，吴春玲，景晓军（中汽研汽车检验中心（天津）有限公司，天津 ）摘要：本文首先回顾非道路柴油移动机械排放标准发展历程，并对不同阶段排放标准的适用范围、排气污染物限值要求、测试工况、整车排放测试作了深入对比。其次根据不同阶段排放标准详细分析主机厂开发的主流技术路线，旨在全面梳理我国非道路柴油移动机械技术开发走势。最后通过对非道路阶段法规分析，预测下阶段非道路标准重点修订内容，目的指导主机厂整机开发方向。关键词：非道路柴油移动机械；发展历程；排放标准；技术路线中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（，）：，：；作者简介：郑春芳（）女，汉族，河北廊坊人，高级工程师，硕士研究生，主要从事内燃机及整车节能减排工作。前言我国非道路最早排放标准为 。非道路、阶段实施时间分别 年 月和 年 月，年 月非道路、排放标准 实施，该标准在主要修订内容包括：加严气态污染物和 得限值要求，非恒定转速排放循环增加瞬态循环（），在功率 以上也有排放限值要求。由于排气污染物及 限值加严，需要更严苛的技术路线及试验方法，增加后处理载体及贵金属的试验要求。非道路四阶段非道路柴 油 移 动 机 械 污 染 物 控 制 技 术 要 求 该 标 准 对 非道路四阶段排气污染物 浓度及 个数进行规定，同时型式检验、生产一致性、排放达标检查、在用符合性检查和耐久性进行详细补充，该标准最突出特点由传统对发动机排放检查增加到整车排放认证并且要求整车排放数据要实时上传至终端系统由环保部门进行监管。我国非道路柴油移动机械排放标准的发展历程如图所示。图我国非道路柴油移动机械排放标准发展历程DOI:10.19475/ki.issn1674-957x.2023.01.033 年第期非道路移动机械用柴油机不同阶段排放标准发展 污染物排放限值逐渐加严随着排放标准的不断推进，非道路柴油移动机械污染物排放限值逐渐加严，以 至 为例：从国升到国 排 放 限 值 加 严 ，排 放 限 值 加 严，排放限值加严，对比发现：国阶段 到 柴油机移动机械 排放限值由 减小到 ，限值加严，排放限值由 减小到 ，限值加严。以下柴油机 和 限值也均有不同程度加严。从国阶段增加了大于 限值要求，污染物 和 在国阶段分开进行限定，国阶段 组合有限值要求。功率在 到 柴油机移动机械 整体限值加严，、排放物限值不变。国升级国污染物中 限值变化较大：净功率大于 ，限 值 由 国 限 值 加 严 至 ，加严。净功率在 到 ，限值由国的 加严到 ，加严。测试工况逐渐全面 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、阶段）在型式试验中规定对于非恒定转速下工作的柴油机，按照工况进行试验，对于额定净功率小于 ，在非恒定转速下工作的柴油机按照工况进行试验。对于在恒定转速下工作的柴油机，按照工况进行试验。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、阶 段）新 增 了 瞬 态 试 验 循 环 （），该循环工况模拟非道路柴油机移动机械的实际工况，能够更好反应机械在工作时的排放结果。非道路柴油移动机械污染物排放控制技术要求 在 标准基础，非道路国新增非标准循环排气污染物验证。标准管理要求逐渐符合实际整车排放我国非道路国、排放标准 提出型式认证试验和生产一致性检查试验要求，型式验证是柴油机源机采用固定点稳态工况满足相应功率段的排放限值。在非道路阶段 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 法规要求型式核准主管部门根据监督管理的要求对已通过型式核准而批量生产的非道路移动机械用柴油机机型或系族，制造企业采取措施保证被检查的发动机与企业申报的排放水平是一致的。非道路阶段一个重要改进型式核准改成型式检验。监管部门从发动机一致性排放到整车在用符合性监管。非 道 路 柴 油 移 动机械不同 阶段 技术路线分析 我国非道路、阶段技术路线分析根据非道路、阶段排放标准限值要求，非道路移动机械不同功率段采用的技术路线分为种，具体功率采用技术路线总结如表：表非道路机械用柴油机、阶段技术路线功率（）阶段技术路线阶段技术路线 增压机械泵增压增压中冷机械泵电控系统 增压自然吸气机械泵增压增压中冷机械泵电控系统 增压自然吸气机械泵增压自然吸气机械泵优化燃烧 增压自然吸气机械泵增压自然吸气机械泵优化燃烧 自然吸气机械泵增压自然吸气机械泵优化燃烧对比发现：功率大于 的发动机由阶发展到阶段 加严，加严，所以在技术路线上新增中冷技术、电控系统、优化燃烧技术，增加电控系统和优化燃烧技术能够实现精准供油、喷油，增加燃油雾化，改善燃烧过程，有利于大幅降低颗粒物排放，满足非道路阶段对的限值要求。同样，在小于 的发动机由阶段发展到阶段 和 都有不同程度的加严，采用优化燃烧或电控系统也能满足限值要求。我国非道路阶段技术路线分析非道路移动机械用柴油机第阶段的排放技术水平与车用柴油机第三阶段基本一致，主要通过发动机本体燃烧室、缸盖、凸轮轴的优化设计，采用电控 、增压中冷、高压共轨等技术即可达到非道路国标准的要求，这些技术对燃油的品质提出更高的要求。经过一系列试验，总结了能够实现非道路阶段排放标准的技术路线如表表非道路机械用柴油机阶段技术路线功率（）阶段技术路线 共轨增压中冷 增压中冷电控共轨优化燃烧 增压增压中冷分配泵共轨优化燃烧 （必要）增压自然吸气分配泵优化燃烧 （必要）自然吸气机械泵优化燃烧非道路机械用柴油机从阶段过渡到阶段，法规标准 限值从 到 加严，限值从 到 没有加严。在开发时，非道路阶段相对阶段，只需把 排放量降低，所以在非道路阶段开发过程，增压器带中冷技术，降低进气温度，尽量降低燃烧温度，达到减少 排放的目的。在功率比较小的机械中，受整车设计空间的影响，为了降低 排放，可以选择加 技术，通过降低氧气浓度来降低 排放。我国非道路阶段技术路线分析排放标准 非道路柴油移动机械污染内燃机与配件 物排放控制技术要求 是对 补充发布，该标准规定了非道路机械用车阶段的排放限值，技术路线较为复杂，根据企业开发的机型总结出非道路阶段不同功率的技术路线如表。主要采用增压中冷技术，不但能够有效降低进气温度，提升升功率，还能有效降低排放污染物中 的含量，其次通过增压中冷技术能够提高燃烧温度，增强氧化反应的速率，从而降低 的含量。表非道路机械用柴油机阶段技术路线功率（）阶段技术路线 高压共轨增压中冷 高压共轨增压增压中冷 或高压共轨增压增压中冷 高压共轨增压增压中冷 自然吸气高压共轨我国非道路柴油移动机械非道路阶段排放标准分析 我国非道路阶段标准分析我国当前实施的非道路国标准 内容参考欧洲非道路法规制定，具体内容参考法规内容总结如表。当前实施的 非 道 路阶 段 标 准 参 考 多 个 标准，同时制定符合中国国情的法规内容，该阶段法规的发布给外资公司增加很大壁垒，增加认证难度。从法规制定内容分析参考中国重型车排放标准 ，非道路四阶段不但要求发动机满足法规型式认证要求，柴油机整机也要进行实际道路 测试，满足限值要求。该标准是世界上最具特色的排放标准，外资工资增加了认证 难 度，给 国 内 研 发 实 力 较 差 的 公 司 带 来 巨 大挑战。表非道路国法规参考标准标准非道路国 限值，试验循环，氨泄漏限值，有效寿命期 排放控制区（），控制、限扭要求，推荐裂化 限值，测试方法，监控 固定式（部分参考），排放质保期，和 限值 矾基要求其他恒速机械限值，精准机械定位，限值，控制系统，高海拔排放，确认性试验，机械环保代码，固定式 我国非道路阶段提出 远程监控要求为满足标准要求，企业必须升级后处理排放技术才能满足限值要求。为了防止企业与移动机械用户排放作弊，采用 监管系统实时向监管部门传输 数据流进行远程监控。我国非道路阶段提出整车实际道路排放要求我国紧随欧美国家引入非道路移动机械实际整车污染物测量方法 ，对整车排放也进行测试。具体功率 限值要求如表整车 测试最大意义在于对整车实际工况的排放进行监管。表不同功率 限值要求额定功率（）（）（）（）（）（）（）（）大于 的可移动式发电机组用柴油机采用该限值 我国非道路阶段提出生产一致性及在用符合性要求我国非道路阶段标准提出了既要整机企业开展生产一致性和在用符合性的自查又要法规监管部门对整机生产一致性及在用符合性进行整机抽查。目的减少型式认证与新生产机子和使用一段时间后整机排放差异，杜绝排放造假，企业既要保证新生产整机排放一致，又保证整机使用中满足法规限值要求，这给整机企业的生产、开发技术带来挑战。结束语当前非道路阶段标准已处于世界领先水平，排放测试范围从发动机台架的型式认证扩展到整车实际道路排放测试，同时新增 数据实时上传远程监控功能检查。现阶段非道路柴油移动机械排放标准需加强对整机生产一致性及在用符合性企业自查及监管部门抽查力度，整车实际道路排放控制，并确保车辆在全生命周期内污染物控制装置正常工作。下阶段非道路排放标准加强对 、诊断系统进行排放限值监管，诊断范围增加，对整车排放测试方法提出更具体要求。参考文献：，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、阶段），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、阶段），非道路柴油移动机械污染物排放控制技术要求 陆史浩非道路第三阶段柴油发动机排放技术及试验研究广西大学，