陈　雪李晨贞钱　挺王红凌（-天津内燃机研究所　天津　30007　-中国汽车技术研究中心）

国内外非道路柴油机排放现状分析

陈雪1李晨贞2钱挺1王红凌1
（1-天津内燃机研究所天津3000722-中国汽车技术研究中心）

介绍了我国非道路柴油机的行业运行情况和国内外相关产品依据的排放标准法规，并对其现状进行了分析研究。

非道路柴油机 标准法规 排放

引言

非道路用柴油机应用领域广阔，按型式可划分为单缸柴油机（通常在13 kW以下，用于配套小型拖拉机等农用机械）、小缸径多缸柴油机（缸径100 mm以下，功率通常在80 kW以下，用于配套农用机械）、中等缸径多缸柴油机（缸径100～160 mm，功率通常在80～370 kW之间，用于大型工程机械配套）和大缸径多缸柴油机（主要用于内燃机车和船舶的配套）。目前国内非道路用柴油机保有量超过6 000万台，占我国非道路内燃机社会保有量的66%［1-5］。然而，相对于道路用柴油机排放治理取得的较大成效，非道路柴油机排放治理工作的滞后日益凸显，其废气污染物的排放对环境污染情况比较严重，越来越引起政府和社会的关注。因此，了解和掌握国内外非道路柴油机排放标准法规，对于实施我国内燃机工业节能减排的总体工作，提升我国非道路柴油机的品质将具有十分重要的意义。

1　2009年以来中国非道路柴油机的产量及未来的趋势

2009年～2013年各年度我国非道路柴油机产量如图1所示，占当年柴油机总产量的比例如图2所示，根据国内外市场的需求，未来几年，其年产量仍会维持在500～600万台。

图1　各年度非道路柴油机产量

图2　各年度非道路柴油机占柴油机总产量的比例

2　中国非道路用柴油机现有的保有量及其发展趋势

根据“十一五”国家科技支撑计划课题《环境污染物排放关键技术标准研制》［6］的研究统计，2008年我国各类用途的非道路柴油机的保有量约为3800多万台，结合2009～2013年国内市场新增的各用途非道路柴油机2 000万台，截止到2014年初，我国各类用途的非道路柴油机的保有量应超过6 000万台，约占非道路发动机总保有量的66%。由于近年来国内城镇化的发展，工程机械、农业机械、发电机组、园林机械及其它相关机械需求量上升势头强劲，故适用于这些机械动力的非道路柴油机保有量未来几年仍会持续的增长。

3　国内外非道路柴油机排放水平及法规要求

3.1中国非道路柴油机排放标准法规

国内对非道路柴油机排放的要求从2007年起分阶段按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）》［7］和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、四阶段）》［8］进行考核，具体限值如表1和表2所示。其分阶段实施控制过程如下：

1）第一阶段（Ⅰ阶段）：2007年10月1日开始实施；

2）第二阶段（Ⅱ阶段）：2009年10月1日开始实施；

3）第三阶段（Ⅲ阶段）：2014年10月1日起开始实施，自2015年10月1日，停止制造和销售第二阶段非道路用柴油机，所有制造和销售的非道路用柴油机，其排放污染物排放指标应满足第三阶段的要求，自2016年4月1日起停止制造、进口和销售装用第二阶段非道路用柴油机的非道路移动机械，所有制造、进口和销售的非道路移动机械应装用符合第三阶段要求的柴油机；

表1　中国非道路柴油机第Ⅰ、Ⅱ阶段排气污染物限值

表2　中国非道路柴油机第Ⅲ、Ⅳ阶段排气污染物限值

4）第四阶段（Ⅳ阶段）：非道路用柴油机其排放污染物排放控制要求在中国境内实施日期尚未确定，国家主管部门鼓励有条件的地区提前实施。

3.2国外非道路柴油机排放标准法规

3.2.1欧盟法规

欧盟委员会于1997年12月16日和2004年4 月21日发布了97/68/EC［9］和2004/26/EC［10］排放法规，这些法规相继按输出功率范围规定了第Ⅰ阶段和第Ⅱ阶段（97/68/EC）、第Ⅲ阶段和第Ⅳ阶段（2004/ 26/EC）欧洲非道路柴油机的排放限值和实施时间，其中，欧洲第Ⅲ阶段标准又被分为两个子阶段：ⅢA阶段和ⅢB阶段。欧洲第Ⅲ、Ⅳ阶段标准的实施范围除了包含Ⅰ和Ⅱ阶段所列的发动机类别，还增加了火车机车头和内陆河流船用发动机，并将该排放法规应用到恒转速发动机上。同时规定Ⅲ和Ⅳ阶段排放法规发布时，已经在用的机械仍按原发动机最初投放市场时的第Ⅰ阶段和第Ⅱ阶段排放限值要求，一直到发动机被替代为止。2011年起，欧盟从130～560 kW功率范围开始，逐步实施非道路柴油机ⅢB阶段排放标准。欧盟ⅢB阶段排放标准排放微粒的限值，由ⅢA阶段的0.2 g/（kW·h）降至0.025 g/（kW·h）。为达到此标准，柴油发动机必须配备微粒过滤器。2014年起执行的欧洲第Ⅳ阶段标准的NOχ限值比ⅢB阶段排放标准限值降低了80%以上。欧盟第Ⅰ～Ⅳ阶段非道路柴油机排放法规具体排放限值和实施时间详见表3～表5。

3.2.2美国EPA法规

表3　欧盟非道路柴油机Ⅰ和Ⅱ阶段排放限值要求

表4　欧盟对非道路柴油机ⅢA和ⅢB阶段排放限值要求

表5　欧盟对非道路柴油机Ⅳ阶段非道路柴油机排放限值要求

美国环保局（EPA）于1994年6月17日和2004年6月29日发布了40CFR Part89.112［11］和40CFR Part1039［12］排放法规，这些法规相继按输出功率范围规定了第Ⅰ～Ⅲ阶段和第Ⅳ阶段美国非道路柴油机的排放限值和实施时间，具体限值如表6～表8所示。其分阶段实施控制过程如下：

1）第Ⅰ阶段：1996～2000年各功率范围分步实施；

2）第Ⅱ阶段：2001～2006年各功率范围分步实施；

3）第Ⅲ阶段：2006～2008年在37～560 kW功率范围分步实施；

4）第Ⅳ阶段：该阶段排放标准分两步运行，首先2008～2014年按表7所述要求过渡实施，然后从2015年开始需达到表8所述排放标准。

表8　2015年开始实施的美国EPA　Ⅳ阶段非道路柴油机排放限值要求

表6　美国EPA对第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段非道路柴油机排放限值要求

表7　2015年之前实施的美国EPA对Ⅳ阶段非道路柴油机排放限值要求

3.3中外法规比较分析

1）中国从2007年（欧美始于上世纪90年代中期）才开始对非道路柴油机提出排放控制要求，该项标准法规的建立和实施的基础落后于欧美；

2）中国目前执行的第Ⅲ阶段非道路柴油机排放标准的发动机分类与排放限值与欧盟的ⅢA阶段和美国EPAⅢ阶段法规相同；

3）中国有待执行的Ⅳ阶段非道路柴油机排放标准的发动机分类与排放限值与欧盟的ⅢB阶段法规相同；

4）欧盟Ⅳ阶段排放标准法规的颗粒物排放限值比美国EPAⅣ阶段排放标准中的限值高25%；

5）中国非道路柴油机排放标准法规第Ⅳ阶段的限值总体落后于欧盟Ⅳ阶段和美国EPAⅣ阶段排放标准。

4　结论

当前我国非道路柴油机产品排气污染物的排放指标以及依据的标准法规与国际先进水平尚有一定的差距，具有国际品牌和国际竞争力的制造企业较少，在用的非道路柴油机还存在很多低水平、高耗能产品。为了达到出口产品的认证要求，只能采购国外品牌的非道路柴油机用于配套农业机械、工程机械、发电机组等相关产品，提高了出口整机的成本，削弱其出口竞争力。因此，改进目前我国非道路柴油机排放标准法规，将对于推进我国内燃机工业节能减排，加快内燃机工业产业升级、保障我国能源安全和应对气候变化、巩固和发展装配非道路柴油机的有关产品的国际市场将发挥非常重要的作用。

1中国内燃机工业协会．《中国内燃机工业年鉴》编委会.中国内燃机工业年鉴（2010）年［M］．上海：上海交通大学出版社，2010

2中国内燃机工业协会．《中国内燃机工业年鉴》编委会.中国内燃机工业年鉴（2011）年［M］．上海：上海交通大学出版社，2011

3中国内燃机工业协会．《中国内燃机工业年鉴》编委会.中国内燃机工业年鉴（2012）年［M］．上海：上海交通大学出版社，2012

4中国内燃机工业协会．《中国内燃机工业年鉴》编委会，中国内燃机工业年鉴（2013）年［M］．上海：上海交通大学出版社，2013

5中国内燃机工业协会．《中国内燃机工业年鉴》编委会.中国内燃机工业年鉴（2014）年［M］．上海：上海交通大学出版社，2014

6袁盈，张国宁.环境污染物排放关键技术标准研制［EB/ OL］.http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_zgkjcg2011090 11.aspx#userconsent#，2011.09

7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

8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、四阶段）［S］.北京:中国环境科学出版社，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

陈雪（1989-），女，助理工程师，主要从事机动车辆及内燃机信息采集与标准分析工作。

2015-11-01）