拓歐美市場世界非公路用機動設備排放綜述萬豐發(fā)

編者按
　　隨著環(huán)境保護和大氣治理工作的不斷深入，該機具有易起動、排放低、動力強勁、噪音小、油耗低、外型美觀等優(yōu)點，在嚴格控制汽車尾氣污染的同時，自今年3月投放市場以來，非公路用機動設備如工程機械和施工機械的尾氣排放也越來越引起人們的重視。
　　但是，受到了用戶的好評，由于我國在這方面起步較晚，現(xiàn)在該機型已進入批量生產(chǎn)階段。同時，相關的法律法規(guī)仍在制定和完善之中，為實現(xiàn)產(chǎn)品的多樣化、系列化，很多業(yè)內(nèi)人士對非公路排放的相關內(nèi)容也不太熟悉，車業(yè)公司與摩托羅拉電子有限公司合作，經(jīng)常將Tier1/2與車用的EuroⅠ/Ⅱ混淆。因此，共同為合叉了國內(nèi)惟一一款叉車用電噴汽油機（491G－E發(fā)動機），本刊特編發(fā)此文，該機填補了國內(nèi)空白，希望能夠對行業(yè)人士進一步了解非公路排放有所幫助。
　　環(huán)境問題引發(fā)標準推出
　　早在1964年，不但擁有良好的動力性、經(jīng)濟性和可靠性，美國加利福尼亞州在世界上邁出了控制車輛尾氣排放的第一步，而且其排放達到了歐美對非道路用車強制要求的EPA2號標準，對1966年定型生產(chǎn)的轎車尾氣排放進行了限制。1970年美國國會通過了"凈化空氣法案"，為整車出口歐美奠定了良好的基礎。 　　合叉集團領導表示，并組建了美國聯(lián)邦環(huán)保署（EPA）。同年，合叉將大力打造裝配491G－E發(fā)動機叉車的歐美市場，歐洲和日本也制定了相應的排放控制標準。此后的幾十年，共同提升合力叉車和萬豐發(fā)動機在歐美工程機械領域的知名度，隨著汽車保有量的不斷增加，為雙方的合作打下了良好的基礎。，以及公眾對環(huán)境的要求日益提高，各國都制定了越來越嚴格的汽車排放標準。
　　但對非公路（美國稱off-high鄄way，歐洲稱nonroad）用機動設備尾氣排放引起的空氣污染問題，并未引起足夠的重視。直到1990年，EPA才開始著手研究和限制非公路用機動設備的尾氣排放，就像給汽車尾氣排放制定一個標準一樣。EPA已經(jīng)認識到，非公路用機動設備的柴油機尾氣排放也給環(huán)境帶來嚴重污染，因此決定與柴油機制造商及公眾一起，制定一個切實可行的排放控制方案。
　　1996年，EPA和美國加州空氣資源（CARB）聯(lián)合簽署了一個適用于非公路用機動設備柴油機的原則意向書（SOP）。簽署該意向書的發(fā)動機制造商有：卡特彼勒、康明斯、迪爾、底特律柴油機、道依茨、五十鈴、小松、庫伯塔（Kubota）、三菱、北極星（Navistar）、紐荷蘭（NewHolland）、威士康（Wis-Con）和洋馬（Yanmar）。
　　1998年8月27日，EPA簽署了最終法規(guī)以明確原來SOP所規(guī)定的非公路用機動設備柴油機排放標準。它使功率在37kW（50hp）以下的非公路用機動設備柴油機有了第一階段排放標準（Tier1）。從2000~2008年，對所有非公路用機動設備柴油機將分階段實施更加嚴格的第二階段（Tier2）和第三階段（Tier3）排放標準。
　　該協(xié)議使得美國聯(lián)邦與加利福尼亞州的排放標準達到了統(tǒng)一，而且在某種程度上，與歐洲的非公路用機動設備柴油機排放標準趨于一致。它涵蓋了非公路用機動設備使用的各種型號柴油機，這些柴油機被廣泛應用于建筑、農(nóng)業(yè)、工業(yè)設備以及分艦船。主要機種有：農(nóng)用拖拉機、挖掘機、柴油剪草機、推土機、伐木設備、便攜式發(fā)電機組、平地機、叉車和帆船輔助推進設備，尚不包括機車和地下采礦設備用柴油機，以及功率超過37kW（50hp）的船用柴油機。
　　非公路用機動設備是各種工程機械設備、工程車輛、艦船和發(fā)電機組的總稱。它包括戶外動力設備、娛樂車輛、農(nóng)業(yè)機械與工程機械、園林機械、水上艦船、機車、航空（天）飛行器等。它們所使用的發(fā)動機稱之為非公路發(fā)動機，類型有壓燃式發(fā)動機（CI，即柴油機）和火花點火發(fā)動機（SI，即汽油機），每年排放的氮氧化合物（NOX）、一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）和顆粒物（PM）等有害物質的總量幾乎相當于公路用車輛發(fā)動機的年排放總量（以美國為例）。
　　由于柴油發(fā)動機具有很高的熱效率，因而被廣泛使用。非公路柴油機是非公路發(fā)動機市場的主體，主要用于農(nóng)業(yè)機械（如拖拉機）、工程機械（如挖掘機、裝載機、推土機）、物料搬運機械（如叉車）和多用途設備（如發(fā)電機組、抽水機）等。在非公路柴油機排放中，NOx和PM的排放量最為嚴重，分別約占NOx和PM排放總量的20%和36%。
　　而在柴油機的排放成分中，除99.7%（75.7%的N2、10%的CO2、8%的水蒸氣和6%的O2）對人類無害外，其余0.3%（0.2%的NO、0.01%的NO2、0.03%的HC、0.05%的CO、0.01%的SO2　　和小于0.01%的PM）都是有害物質，它是形成酸雨和破壞臭氧層的罪魁禍首。隨著人類對環(huán)境的日益重視，消除柴油機的尾氣污染也成了大家所關注的重大話題。因此，發(fā)達已將柴油機污染排放作為環(huán)境治理的重要內(nèi)容之一，并制定了相應的控制排放標準。非公路用機動設備排放標準控制的正是這些有害物質。
　　歐美非公路用機動設備排放標準
　　目前，世界上非公路排放標準以美國和歐盟標準最具代表性。
　　美國EPA標準美國非公路發(fā)動機排放法規(guī)由三級漸進式低排放標準構成，每一級都有一個在數(shù)年內(nèi)逐步實施的計劃（以額定功率確定）。早在1994年，EPA就對功率大于37kW（50hp）的非公路發(fā)動機尾氣排放量制定了第一階段標準（即Tier1）。該標準在1996~2000年間執(zhí)行。此后，又相繼制定了更為嚴格的Tier2和Tier3標準，執(zhí)行期分別為2001~2006年和2006~2008年，并將受限制的發(fā)動機功率擴展到37kW以下。Tier3標準的實施是期望引導非公路發(fā)動機的排放控制技術與公路用重型發(fā)動機（如卡車和巴士）制造商所采用的技術相類似，并達到2004年的公路發(fā)動機的排放標準。
　　該標準要求發(fā)動機必須在整個使用壽命期內(nèi)都能滿足，且EPA要求排放法規(guī)所涵蓋的所有發(fā)動機都要采用能夠反映排放量變化的劣化系數(shù)（DF），要求在發(fā)動機報廢前的任何一次排放檢測中DF都必須達標。
　　排放的檢測手段與ISO8178C1是一樣的，即8工況模式穩(wěn)態(tài)試驗循環(huán)法，允許為不同用途的發(fā)動機選擇ISO8178中的其他試驗循環(huán)法，如恒速發(fā)動機（D2循環(huán)），額定功率小于19kW的變速發(fā)動機（G2循環(huán)），船舶發(fā)動機（E3循環(huán)）。EPA考慮將在2001年修訂期間引入瞬態(tài)試驗循環(huán)法。
　　在1998年的法規(guī)中，從測量全的HC已經(jīng)開始改為測量非甲烷碳氫化合物（NMHC）。因為在柴油機尾氣排放檢測中，EPA沒有檢測甲烷的標準方法，制造商可以使用他們自己的方法來分析非甲烷碳氫化合物或測量全的碳氫化合物，并且從被測得的碳氫化合物數(shù)據(jù)中減去2%以得到正確的甲烷值。
　　歐盟標準1998年2月27日，第一個歐洲非公路用機動設備（NRMM）排放法規(guī)以立法形式通過，即Directive97/68/EC。針對非公路發(fā)動機，該法規(guī)分為兩個階段：第一階段（StageⅠ）于1999年實施；第二階段（StageⅡ）于2001~2004年執(zhí)行，法規(guī)的實施因發(fā)動機功率輸出大小不同而不同。
　　排放法規(guī)涵蓋的設備有：工業(yè)用鉆機、壓縮機、輪式裝載機、推土機、非公路用卡車、挖掘機、叉車、道路養(yǎng)護設備、鏟雪機、機場地面支持設備、塔吊和移動式起重機。農(nóng)業(yè)和林業(yè)拖拉機有同樣的排放標準，但執(zhí)行日期不同，可參考2000年5月22日頒布實施的Directive2000/25/EC。法規(guī)暫不包括輪船、機車、飛行器和發(fā)電機組用發(fā)動機。
　　在2000年12月18日，歐洲為Directive97/68/EC提出了修正案，將功率小于19kW的非公路用汽油發(fā)動機納入其中。以COM（2000）840文檔出版的該提案，使歐洲與美國現(xiàn)行的小型發(fā)動機的排放標準在更大范圍內(nèi)取得一致。
　　歐洲法規(guī)必須轉換為所有成員國的法律，上述兩個法規(guī)都允許有一個兩年的過渡期，由于每個成員國確定的起始時間不同，所以每個會有不同的標準實施時間框架。
　　第一階段（StageI）和第二階段（StageⅡ）排放量不得超過所列各項數(shù)值。第一階段排放量是指發(fā)動機排放限制值，且在未安裝尾氣后處理裝置之前達到。排放檢測依據(jù)ISO8178C1標準中規(guī)定的8工況模式試驗循環(huán)法，用克/千瓦小時單位表示。

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