歐盟非道路柴油機排放標準與我國標準差異分析

文/楊曉慈

非道路移動機械用柴油機的應用領域廣闊，是當前無法替代的移動機械領域的配套動力，在我國國民經濟中占有重要地位。由于擁有巨大保有量，其造成的環境污染一直是國家重點關注的問題。國家一直在推進建立健全非道路機械、船舶、鐵路機車排放標準，積極跟蹤和參與機動車、非道路移動機械、燃油等技術標準的制訂，推進機動車排放標準與國際接軌勢在必行。

2016年底，歐盟最新非道路機械用內燃機氣體和顆粒污染物排放相關的條例EU2016/1628發布，本文就EU2016/1628中非道路柴油機相關部分，與我國標準中的排放限值、有效壽命、劣化系數及基準油品等重點內容進行分析比較。

一、EU2016/1628簡介

EU2016/1628于2016年9月簽署，2016年10月6日生效，于2017年1月施行。該條例主要用于已安裝或將要安裝到非道路機械的發動機，按照發動機分類對其氣體污染物及顆粒物的排放限值進行了規定。

1. 發動機分類和排放限值

由于非道路移動機械包括各種類型內燃機，所以在同一條例中規范如此寬泛的設備需要按照燃燒類型、功率（P）、運行概況（恒速或變速）進行分類。對比之前的歐盟排放指令97/68/EC，EU2016/1628增加了壓燃式內燃機的功率段，擴大了點燃式發動機的功率段，并增加了雪地機車、全地形車、多用途越野車及發電機組用發動機。重新劃分的分類見表1。

表1 發動機分類

相較于97/68/EC， EU2016/1628對發動機分類進行了重新劃分，新增了幾個類別，對原有分類也進行了細化，所以EU2016/1628的排放限值劃分得非常細致。新條例中點燃式發動機的排放限值采用了限值要求更高的EPA標準，壓燃式發動機的排放限值增加了顆粒物數量和質量的限值要求。

2. 測試循環、有效壽命和劣化系數

EU2016/1628在97/68/EC的基礎上，新增三個測試循環C2 & H & LSI-NRTC。三個測試循環都用于點燃式發動機試驗場合。由于發動機分類的細化，對于發動機有效壽命試驗的時間作出相應調整。由于壓燃式發動機排放限值增加了顆粒物數量要求，劣化系數要求也作出相應調整。

3. 過渡期限

EU2016/1628有一定的過渡期限，根據發動機不同類別，型式批準日期從今年起到2020年初，投放市場日期從2019年起到2021年初。

二、EU2016/1628非道路柴油機部分和GB 20891-2014差異分析

1. 排放限值差異

EU2016/1628中，非道路柴油機類別劃分主要是整機年產量少于100輛或用于移動吊車類（NRE），排放限值見表2。GB 20891-2014排放限值見表3。

表2 EU2016/1628 NRE類發動機排放限值（第五階段）

表3 GB 20891-2014排放限值

相較于表3所示GB 20891-2014的排放限值要求，EU2016/1628對功率段劃分略有不同。GB 20891-2014在56 kW～130 kW功率段細分了2個功率段，而EU2016/1628在小于37 kW功率段范圍里細分了3個功率段。

GB 20891-2014第三階段的排放限值明顯要比EU2016/1628的要求寬松，第四階段的排放限值則比較接近EU2016/1628的要求。GB 20891-2014第四階段的限值與EU2016/1628相比，CO限值在小于37 kW功率段要求略嚴格，其余功率段基本一致；HC限值在大于560 kW功率段略寬松，其余功率段基本一致；NOx限值除了在大于560 kW功率段保持一致以外，其余都明顯寬松于EU2016/1628；HC+NOx的限值在19 kW～37 kW功率段寬松于EU2016/1628，其余基本一致；顆粒物質量限值要顯著寬松于EU2016/1628的要求，并且對顆粒物質量沒有限值要求。

2. 有效壽命差異

有效壽命指的是發動機在規定的時間內，各污染物排放結果要滿足標準限值的要求。不同功率段的發動機，其有效壽命也是不一樣的。標準要求至少選擇發動機有效壽命的25%來進行耐久性試驗。EU2016/1628中非道路柴油機類別劃分主要是NRE類，其有效壽命要求見表4。GB 20891-2014中有效壽命要求見表5。

表4 EU2016/1628 NRE類發動機有效壽命要求

表5 GB 20891-2014有效壽命要求

由表5可知，EU2016/1628的有效壽命要求大多保持一致。唯一例外的是EU2016/1628中的NRE-c-3類別發動機，有效壽命要求為3 000 h，而GB 20891-2014中則要求該功率段的恒速發動機的額定轉速以3 000 r/min為界限，3 000 r /min及以上的發動機有效壽命為3 000 h，小于3 000 r/min的發動機有效壽命為5 000 h。

3. 劣化系數差異

EU2016/1628對測定劣化系數（DF）有兩種方法。一種方法與我國標準一致，可采用發動機有效壽命的25%來進行耐久性試驗，并采用合適的回歸方程確定有效壽命期終點的排放值，以確定DF。另一種是EU2016/1628中直接給出固定的DF。企業可以直接采用分配的DF進行計算，來確定發動機有效壽命終期的排放值是否符合限值要求。

4. 基準油品差異

GB 20891-2014和EU2016/1628在基準柴油的技術要求上也存在一些差異，主要體現在十六烷值和多環芳香烴兩個項目。EU2016/1628對十六烷值和多環芳香烴的數值范圍要求更寬泛一些。另外，相較于我國標準，EU2016/1628在技術要求上多了4個項目，分別是總污染、潤滑性（60 ℃時HFRR磨痕直徑）、110 ℃氧化安定性以及脂肪酸甲酯。

三、結 語

新發布的EU2016/1628和GB 20891-2014相比，試驗方法上并沒有變化，兩者最主要的差異還是體現在排放限值和所采用的基準柴油上。歐盟開始實行更嚴格的排放限值，體現了國際上對非道路柴油機排放污染的重視，非道路柴油機的排放依舊是未來一段時間各國的關注重點。GB 20891-2014主要采標歐盟的條例，此次新條例的出臺勢必也會推進我國非道路柴油機標準的更新發展。

國家對非道路柴油機節能減排的要求和相應法規的出臺，促進了非道路柴油機整體水平的提高，為柴油機的可持續發展和提高國際競爭力打下了堅實的基礎。近幾年是非道路移動機械用柴油機更新換代的關鍵時期，整個柴油機的領域將會進行重新洗牌，淘汰一些規模小、技術力量薄弱、排放差的企業。新技術、新工藝和新材料將會大量應用在非道路移動機械用柴油機行業，在一些農業領域將會出現以氣體為燃料等的新型動力，這也是國家能源清潔化和多樣化戰略的要求。提高自主開發能力和創新能力將是未來企業發展的重點。