世界范围非公路用移动式重型柴油机排放法规
国内外非道路柴油机排气污染物标准及管理制度
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４ Ｒ Ｐ Ｔ９ 非道路 火花点燃式 发动机排放 控制 ０ＣＦ ＡＲ ０
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国 内外 非道 路 柴 油 机 排 气 污 染 物 标 准 及 管 理制 度
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认证 依据 美国 《 空气 清 洁法》， 国Ｅ Ａ联 合州和地 方政 美 Ｐ 府 颁发 系列商业 以及工业许可证 入美国市场 的汽油 进 机、 柴油机 等发动机 属于必须通 过美 国Ｅ Ａ 认证获证 的产 Ｐ
《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
8 实施本标准的环境效益及经济技术分析.............................................................................33 8.1 实施本标准的环境（减排）和社会效益 .................................................................... 33 8.2 燃油可行性分析............................................................................................................ 33 8.3 发动机技术可行性及成本分析.................................................................................... 34 8.4 测试设备可行性分析.................................................................................................... 37
国外现行和未来的非道路车辆用柴油机排放法规
国外现行和未来的非道路车辆用柴油机的排放法规应用开发部程克英非道路车辆也称非道路行走式机械，随着我国经济的快速发展，非道路行走式机械的生产量和保有量迅速增长，出口量也与日俱增。
环境和出口的要求，实施对非道路行走式机械排放的限制迫在眉睫，国家环境保护局已经委托济南汽车检测中心负责，重庆汽车检测中心协助制订我国《非道路行走式机械排气污染物的排放限值和测量方法》，等效采用欧盟非道路车辆排放法规也是大势所趋。
因此，笔者根据最近从国家拖拉机质量监督检验中心发动机排放试验室，AVL、RICARDO等单位收集的欧洲、美国和日本非道路车辆排放法规有关资料整理编写了这篇文章，并附上欧洲车用柴油机第Ⅲ/Ⅳ阶段的排放法规供参考使用。
一. 欧洲非道路车辆排放法规第一部欧洲非道路车辆排放法规发布于1998年2月27日（97/68/EC指令），该法规的细则对非道路车辆用柴油机按输出功率范围规定了第Ⅰ阶段和第Ⅱ阶段的排放限值和实施时间。
第Ⅰ阶段在1999年开始实施，第Ⅱ阶段从2001到2004年按实施输出功率范围分步实施。
法规所覆盖的设备包括工业钻探设备、空压机组，装载机、挖掘机、叉车、路面养护机械、扫雪机、机场路面机械、汽车起重机等。
农业和森林用拖拉机采用同一排放限值，但是执行时间按2000年5月22日的2000/25/EC指令，船用、铁路机车、飞机、发电机组不包括在第Ⅰ/Ⅱ阶段内。
2002年12月9日欧洲理事会采用的2002/88/EC指令，并对97/68/EC指令进行了修改，补充了对于19kW以下小型汽油机的排放限值，指令也把第Ⅱ阶段排放法规扩大应用到恒转速发动机上。
2002年12月27日欧盟委员会发布了对非道路车辆用发动机第Ⅲ/Ⅳ阶段排放标准的建议（COM（2002）765），并且在2003年10月为欧洲理事会所修改，第Ⅲ阶段排放标准从2006年—2012年，第Ⅳ阶段排放标准从2014年开始执行。
第Ⅲ/Ⅳ阶段排放标准对第Ⅰ/Ⅱ阶段所覆盖的发动机的类型做了补充，除第Ⅰ阶段和第Ⅱ阶段所覆盖的发动机外，还包括了铁路机车，内陆船用发动机用发动机。
非道路用柴油机国三标准与国二、国一区别
非道路用柴油机国三标准与国二、国一区别(总4页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除非道路用柴油机国三标准与国二，国一的区别《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）》（GB20891-2007）标准，非道路移动机械用功率小于560kW的柴油机；在公路上用于载人（货）的车辆装用的第二台发动机；额定净功率不超过37kW，用于船舶驱动的，可参考本标准执行。
非道路移动机械用柴油机排气污染物中的CO、HC、NO、PMD的比排放量第I阶段如表1，第II阶段如表2X《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（中国三、四阶段）》具体限值如下表：对以上非道路用柴油机国三标准与国二、国一进行对比可知第三阶段有如下变化：1、加严了污染物的排放限值本标准限值要求与我国第II阶段限值对比见表32。
表32 非道路第II和第III阶段限制比较额定净功率（P max）（kW）CO（g/kWh）THC（g/kWh）NOx（g/kWh）THC+NOx（g/kWh）PM（g/kWh）II III II III II III II III II III130≤P max≤560 3.5 3.5 1.0 / 6.0 / / 4.0 0.2 0.2 75≤P max＜130 5.0 5.0 1.0 / 6.0 / / 4.0 0.3 0.3从上表中我们可以看出：各功率段污染物的主要变化在THC+NOx，THC+NOx降低幅度约30%-40%，CO没有任何变化，PM只有19≤P max＜37 和P max＜8功率段有所降低，降低幅度分别为25%和20%。
我国19kW以下机型数量巨大，且排放水平低，污染物分担率占到了非道路用移动机械的90%以上，需要重点控制。
2、增加了耐久性的技术要求引进了有效寿命的概念，有效寿命即保证非道路移动机械用柴油机及其排放控制系统（如有）的正常运转并符合有关气态污染物和颗粒物排放限值，且已在型式核准时给予确认的使用时间。
国外现行和未来的非道路车辆用柴油机排放法规
国外现行和未来的非道路车辆用柴油机的排放法规应用开发部程克英非道路车辆也称非道路行走式机械，随着我国经济的快速发展，非道路行走式机械的生产量和保有量迅速增长，出口量也与日俱增。
环境和出口的要求，实施对非道路行走式机械排放的限制迫在眉睫，国家环境保护局已经委托济南汽车检测中心负责，重庆汽车检测中心协助制订我国《非道路行走式机械排气污染物的排放限值和测量方法》，等效采用欧盟非道路车辆排放法规也是大势所趋。
因此，笔者根据最近从国家拖拉机质量监督检验中心发动机排放试验室，AVL、RICARDO等单位收集的欧洲、美国和日本非道路车辆排放法规有关资料整理编写了这篇文章，并附上欧洲车用柴油机第Ⅲ/Ⅳ阶段的排放法规供参考使用。
一. 欧洲非道路车辆排放法规第一部欧洲非道路车辆排放法规发布于1998年2月27日（97/68/EC指令），该法规的细则对非道路车辆用柴油机按输出功率范围规定了第Ⅰ阶段和第Ⅱ阶段的排放限值和实施时间。
第Ⅰ阶段在1999年开始实施，第Ⅱ阶段从2001到2004年按实施输出功率范围分步实施。
法规所覆盖的设备包括工业钻探设备、空压机组，装载机、挖掘机、叉车、路面养护机械、扫雪机、机场路面机械、汽车起重机等。
农业和森林用拖拉机采用同一排放限值，但是执行时间按2000年5月22日的2000/25/EC指令，船用、铁路机车、飞机、发电机组不包括在第Ⅰ/Ⅱ阶段内。
2002年12月9日欧洲理事会采用的2002/88/EC指令，并对97/68/EC指令进行了修改，补充了对于19kW以下小型汽油机的排放限值，指令也把第Ⅱ阶段排放法规扩大应用到恒转速发动机上。
2002年12月27日欧盟委员会发布了对非道路车辆用发动机第Ⅲ/Ⅳ阶段排放标准的建议（COM（2002）765），并且在2003年10月为欧洲理事会所修改，第Ⅲ阶段排放标准从2006年—2012年，第Ⅳ阶段排放标准从2014年开始执行。
第Ⅲ/Ⅳ阶段排放标准对第Ⅰ/Ⅱ阶段所覆盖的发动机的类型做了补充，除第Ⅰ阶段和第Ⅱ阶段所覆盖的发动机外，还包括了铁路机车，内陆船用发动机用发动机。
非道路柴油移动机械污染物排放控制技术要求
非道路柴油移动机械污染物排放控制技术要求HJ 1014-2020 非道路柴油移动机械污染物排放控制技术要求1 适用范围本标准规定了第四阶段非道路柴油移动机械（以下简称机械）及其装用的柴油机和在道路上用于载人（货）的车辆装用的第二台柴油机的污染物排放控制技术要求。
本标准适用于以下（包括但不限于）机械及其装用的在非恒定转速下工作的柴油机的型式检验、生产一致性检查、排放达标检查、在用符合性检查和耐久性要求，如：—工程机械（包括挖掘机械、铲土运输机械、起重机械、叉车、压实机械、路面施工与养护机械、混凝土机械、掘进机械、桩工机械、高空作业机械、凿岩机械等）；—农业机械（包括拖拉机、联合收割机等）；—林业机械；—机场地勤设备；—材料装卸机械；—雪犁装备；—工业钻探设备。
本标准适用于以下（包括但不限于）机械及其装用的在恒定转速下工作的柴油机的型式检验、生产一致性检查、排放达标检查、在用符合性检查和耐久性要求，如：—空气压缩机；—发电机组；—渔业机械（增氧机、池塘挖掘机等）；—水泵。
三轮汽车及其装用的柴油机、额定净功率小于37kW 的船舶及其装用的柴油机执行本标准。
2 规范性引用文件本标准引用了下列文件或其中的条款。
凡是未注明日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB 7258 机动车运行安全技术条件GB 17691-2005 车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法（中国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段）GB 17691-2018 重型柴油车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）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）GB 29518-2013 柴油发动机氮氧化物还原剂尿素水溶液（AUS 32）GB 36886-2018 非道路移动柴油机械排气烟度限值及测量方法GB/T 1147.1 中小功率内燃机第1部分：通用技术条件GB/T 25606 土方机械产品识别代码系统HJ 437-2008 车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车车载诊断（OBD）系统技术要求ISO 13400 道路车辆—基于互联网协议（DoIP）的诊断通信ISO 15031 道路车辆车辆与排放诊断相关用装置的通讯ISO 15765—4 道路车辆对控制器区域网（CAN）的诊断第4 部分：与排放有关系统的要求ISO 27145 道路车辆—实现全球范围内统一的车载诊断系统（WWH-OBD）通讯要求SAE J1939 商用车控制系统局域网络（CAN 总线）通讯协议SAE J1939-73 应用层—诊断ASTM E 29—06B 使用试验数据中重要数字以确定对规范的适应性3 术语和定义GB 20891-2014 界定的以及下列术语和定义适用于本标准。
非道路移动机械用柴油机排放法规与控制策略
第08卷 第01期 中 国 水 运 Vol.8 No.01 2008年 01月 China Water Transport January 2008收稿日期：2007-11-10作者简介：丁洪春 男(1974－) 武汉理工大学 工程硕士研究生 江苏江动集团 工程师 研究方向：柴油机排放控制非道路移动机械用柴油机排放法规与控制策略丁洪春 李忠照 罗马吉摘 要：本文介绍了美国、欧洲和中国的有关非道路用柴油机的排放法规情况，探讨了控制非道路用柴油机排气污染物的一些技术措施。
关键词：柴油机 排放法规 排气污染物 国家标准中图分类号：TK421+.5 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2008）01-0044-02非道路移动机械用发动机因其作业条件较差(无迎风面、冷却条件差)、工作环境大多比较恶劣(受冲击和振动、飞尘大、负荷重)，较车用柴油机使用的功率范围更宽广，所使用的机油质量难以保证，同时没有可以直接采用的降低排放的成熟技术，其尾气排放量及其对环境的污染情况比较严重，不可忽视。
随着人们对环境的关注以及环保意识的增强，非道路移动机械用发动机的排放日益得到重视。
目前，以美国、欧盟、日本为代表的国家都先后制定并实施了非道路移动机械用发动机排放法规。
我国的非道路用柴油机排放国家标准已于2007年4月3日发布，并于2007年10月1日正式实施。
一、各国非道路用柴油机排放法规一些国家在制定本国的非道路用内燃机排放标准的同时都针对不同时期制定了相应的排放限值，通常这些限值具有法规性质，强制实施。
美国、日本、欧洲先后系统地制定并发布了非道路机动设备用柴油机的排放法规。
中国也于今年4月正式发布了非道路用柴油机排放法规，并从今年10月1日起开始实施了。
下面介绍一下美国、欧洲和我国的最新非道路用柴油机排放标准。
1．美国EPA 法规表1 美国EPA TierⅡ～Ⅲ非道路用柴油机排放标准（g/kWh）[1][2][3][4]表2 美国EPA TierⅣ非道路用柴油机排放标准g/kWh [1][2][3][4]2．欧盟法规表3 欧盟非道路用柴油机排放标准[5]表4 非道路移动机械装用柴油机排气污染物限值功率 COHC NOX PM 类别kW时间g/kWh 第二阶段 E 130 ≤ kW ≤5602002.01 3.5 1.0 6.0 0.2 F 75 ≤ kW ≤ 1302003.01 5.0 1.0 6.0 0.3 G 37 ≤ kW ≤ 752004.01 5.0 1.3 7.0 0.4 D 18 ≤ kW ≤ 372001.01 5.51.58.00.8 第三阶段A H 130 ≤ kW ≤5602006.01 3.54.0 0.2 I 75 ≤ kW ≤ 1302007.015.0 4.0 0.3 J 37 ≤ kW ≤ 752008.01 5.0 4.7 0.4 K 19 ≤ kW ≤ 372007.01 5.57.5 0.6 第三阶段BL 130 ≤ kW ≤ 5602011.01 3.50.19 2.0 0.025M 75 ≤ kW ≤ 1302012.01 5.0 0.19 3.3 0.025N 56 ≤ kW ≤ 752012.01 5.0 0.193.3 0.025P 37 ≤ kW ≤ 562013.01 5.04.7 0.025第四阶段Q 130 ≤ kW ≤ 5602014.01 3.50.19 0.4 0.025R56 ≤ kW ≤ 1302014.10 5.00.190.4 0.025功率Tier 时间 CONMHC+NOxPM kW <8 Tire2 2005 8.0 7.5 0.88≤ kW < 19 Tire2 2005 6.6 7.5 0.819≤ kW < 37 Tire2 2004 5.5 7.5 0.6Tire2 2004 5.0 7.5 0.437 ≤ kW < 75 Tire3 2008 5.0 4.7 0.4Tire2 2003 5.0 6.6 0.375 ≤ kW < 130 Tire3 2007 5.0 4.0 0.3Tire2 2003 3.5 6.6 0.2130 ≤ kW < 225 Tire3 2006 3.5 4.0 0.2Tire2 2001 3.5 6.4 0.2225 ≤ kW < 450 Tire3 2006 3.5 4.0 0.2Tire2 2002 3.5 6.4 0.2450 ≤ kW < 560 Tire3 2006 3.5 4.0 0.2kW ≥ 560Tire220063.5 6.4 0.2CO HC NOX HC+NOX PM额定功率（Pmax）（kW） 阶段g/kWhⅠ 5.0 1.3 9.2 — 0.54130≤Pmax≤560Ⅱ 3.5 1.0 6.0 — 0.2Ⅰ 5.0 1.3 9.2 — 0.775≤Pmax＜130Ⅱ 5.0 1.0 6.0 — 0.3Ⅰ 6.5 1.3 9.2 — 0.8537≤Pmax＜75Ⅱ 5.0 1.3 7.0 — 0.4Ⅰ8.4 2.1 10.8 — 1.018≤Pmax＜37Ⅱ 5.5 1.5 8.0 — 0.8Ⅰ8.4— — 12.9 —8≤Pmax＜18Ⅱ 6.6— — 9.5 0.8Ⅰ12.3— — 18.4 —0＜Pmax＜8Ⅱ8.0— — 10.5 1.0*第Ⅰ阶段排气污染物限值是在排气后处理装置（若安装）之前，柴油机排气口处应达到的限值。
浅析非道路国四排放法规
浅析非道路国四排放法规发布时间：2023-03-24T03:22:44.061Z 来源：《科技潮》2022年36期作者：马宏健徐长丽苗娟娟李放[导读] 非道路柴油移动机械门类繁多，如工程机械、农业机械、林业机械等，广泛应用于工业、农业等其他行业。
依据行业的统计，工程机械和农业机械用柴油机数量占到非道路移动机械用柴油机保有量的9成以上，其氮氧化合物排放总量占全部移动源排放量的30%，微粒物排放量占全部移动源排放量的55.4%。
徐州徐工基础工程机械有限公司摘要：本文介绍了非道路柴油移动机械四阶段相关标准的起草背景、主要内容，和需要注意的关键问题，为非道路移动机械排放满足第四阶段排放要求标准技术支撑。
关键词：非道路移动机械；柴油机；国四；排放1引言非道路柴油移动机械门类繁多，如工程机械、农业机械、林业机械等，广泛应用于工业、农业等其他行业。
依据行业的统计，工程机械和农业机械用柴油机数量占到非道路移动机械用柴油机保有量的9成以上，其氮氧化合物排放总量占全部移动源排放量的30%，微粒物排放量占全部移动源排放量的55.4%。
可见，非道路柴油移动机械的排放已经成为污染空气质量、影响环境的重要因素之一。
2.法规编制思路根据大气污染物防治法的的要求，当前移动源排放的监管关注从发动机排放变成了整机排放，其编制思路主要考虑以下3个方面出发：1）实现对非道路移动机械整机监管的要求，获知整机实际污染物排放水平；2）增加发动机后处理器的要求；3）实现对整车监控的要求。
3.非道路移动机械国四排放法规的构成与非道路国三阶段不同的是，国四阶段的主要内容是由国家标准GB 20891-2014和行业标准HJ 1014-2020共同组成。
法规将GB 20891-2014作为基础，规定了国四阶段的排放限值、环保标签和过渡实施等方面的要求。
与此同时，法规将HJ 1014-2020作为补充，污染控制、试验方法、在机械上的安装、新机达标及再用符合性检查等方面提出了具体要求。
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1400 - 3500 1460 - 2700 1300 - 2150 850 - 2220 760 - 1340 635 - 900 525 - 760 295 - 800 565 - 650 360 - 600 305 - 525 225 - 635 310 - 330 225 - 350 185 - 300 150 - 275 60 - 85 31-
法规一致对国际贸易非常关键
12
Mobile Source Emission Regulations Basic Elements (Typical) 移动式发动机排放法规的基本要素(典型)
• • • • • • • • • • • • Source categorization 污染源的种类 Gaseous/PM emissions test 气态污染物/ 颗粒排放试验 Smoke test 烟度试验 Regulated pollutants 法规限制的污染物 Standards/effect dates 标准/ 实施日期 Test conditions 试验条件 Measurement procedures 测量程序 Certification fuel 认证燃料 Family versus rating certification 系列和规格 Witnessed versus unwitnessed certification testing 是否要见证试验 Compliance flexibility programs 符合法规的灵活性计划 Verification programs 认证计划
Engine 发动机 Cooling System 冷却系 Few ratings 规格少 Few installation variations 安装变速少 Few product families 系列少 60 mph ram air 60 哩/时迎面风 Light load factors Dense radiator cores高密度散热器芯 载荷系数低 Clean environment 环境清洁 Minimal mechanical loads机械负载小
Japanese 13-mode Test 日本13工况试验
Engine Speed
Idle
Peak Torque
Rated
15
Mobile Off-Highway Emission Regulations Gaseous/PM Emissions Test 气体污染物/ 颗粒排放试验
B,C,L,M,N,K are all building in China B,C,L,M,N,K 系列都已在中国生产
200
600
1000
1400
1800
2200
2600
3000
3400
2
Horsepower
排放法规关注什麽
• 有害排气成分
Cx Hy Sz + O2 + N2
CO2 + H2O + N2 + O2 + NOx + HC + CO + SOx + C
WORLDWIDE EMISSION REGULATIONS FOR HEAVY-DUTY ENGINES USED IN MOBILE OFF-HIGHWAY APPLICATIONS
世界范围非公路用移动式重型柴油机排放法规
3,500H P
31 HP
Cummins Engine Product Line
温室效应 Green House
进气处理
Air Handling Fuel Handling Combustion Systems
可变增压器VGT
燃油处理
燃烧系统
电子控制
燃油质量
Electronic Controls
Fuel Quality
欧1 / 欧2 欧0 US 91/94 Tier1/Stage 1
• Rail Car
• Underground Mining
Y
N
N
Y Y
N?
N Y?
N
N Y
14
• Marine Auxiliary (inc barges)N
On-highway Regulation Types 公路用法规类型 Certification Test Procedure Comparison 认证试验程序的比较
Torque (%) 100% 75% 50% 25% 10% Engine Speed Engine Speed 40% 20% 5% Rated Torque (%) Torque (%) 95% 80% 60% 40%
Idle
Peak Torque
Idle 20%
40%
60%
80%
Rated
Euro I & II 13-mode Test 欧洲1和2 13工况试验 U.S. EPA Transient Test 美国EPA变工况试验
CI >=37
kW
发动机功率
HP
>=50
>=175
50-750
40-349
Applications (U.S. & Europe include most others; JMOC specifies applications) • Portables (in general) • Portable Generator Sets • Rail Maintenance • Locomotive Aux (head-end) Y Y Y Y Y Y N N Y N Y? N Y Y N N
燃料
空气
主要排气成分
排气中的微量成分
气体污染物 CO, HC, NOx, 微粒排放物 PM
汽油机：主要是 CO , HC 柴油机：主要是 NOx, PM
3
对排放的关注和柴油机技术的发展
碳烟
Black Smoke
光化学气体/臭氧 Smog/Ozone
其它影响健康的因素 Other Health Effects
欧 3 / 欧4 欧5 US 07/10 US 98 / 02 Tier3/Stage3 Tier2/Stage 2
后处理
After-treatment
4
Nationwide Mobile Source Emissions NOx Inventory
美国移动式污染源对NOx 排放的贡献
Heavy-duty On-highway 公路用重型柴油 22% Nonroad Diesel 非公路用柴油机 16% Locomotives 火车 8.7% Marine 船舶 1.9% Aircraft 飞机 1.4% Nonroad Gasoline 非公路用汽油机 1.0%
Other 1763 OEMs 其余1763个OEM 78.4% Mobile Off-Highway 移动式非公路用
11
Other Considerations as Compared to On-Highway 较之公路用法规还有其他的考虑
• Low volume engines and equipment 发动机和设备的产量低 Reduced emissions inventory contribution 对排放的贡献较少 Smaller volume over which to spread costs 能用以分摊成本的产量较少 • Much equipment used primarily in non-urban areas 许多设备在非城区使用 • International business; harmonization is critical
9
Sample Engine Installation － Mobile Off-Highway
非公路用发动机安装示例
Radiator水箱 Trans Cooler 变速箱散热器
Freon Cooler 空调散热器 Hydraulic Cooler 液压散热器 Drivetrain 传动系 Engine 发动机 Cooling System 冷却系 Many suppliers of low Many ratings 规格很多 Limited available space 可用空间受限 volume components Several product families No ram air; fan hp increases 无迎面风,风扇功率 大 低产量部件多家供应 Many families 好些系列 More auxiliary coolers 较多附件散热器 Varied drivetrain High load factors载荷系数高 Dirty environment 环境脏 10 requirements High vibration & impact loads 多种传动要求 高振动和冲击负荷
6
Mobile Off-Highway Emission Regulations Development Activities
移动式非公路用发动机排放法规的制定
California Air Resources Board (CARB)
加州空气资源委员会(CARB)
U.S. Environmental Protection Agency (EPA)
8
Sample Engine Installation -- On-Highway 公路用发动机的安装示例
Radiator水箱 Trans Cooler 变速箱散热器
Freon Cooler 空调散热器
Drivetrain 传动系 Standard dimensions标准尺寸 Standard ratios 标准速比 Standard torque limits 标准扭矩限制