探索非道路國(guó)四升級(jí)：不僅僅是排放升級(jí)
探索非道路國(guó)四升級(jí)：不僅僅是排放升級(jí)
每次排放升級(jí)都帶給行業(yè)帶來(lái)不小的震動(dòng)，國(guó)二升級(jí)令農(nóng)機(jī)行業(yè)進(jìn)入了實(shí)質(zhì)性排放控制階段，國(guó)三升級(jí)推動(dòng)農(nóng)機(jī)行業(yè)進(jìn)入了電控時(shí)代……
2月22日，環(huán)保部發(fā)布《非道路移動(dòng)機(jī)械及其裝用的柴油機(jī)污染物排放控制技術(shù)要求》征求意見稿（以下簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》），將國(guó)四升級(jí)提上日程。
那么，什么是國(guó)四排放？如何升級(jí)到國(guó)四排放？有哪些技術(shù)方案可以選擇？國(guó)四升級(jí)又將帶給行業(yè)哪些影響？在此小編給大家做一簡(jiǎn)單介紹。
什么是國(guó)四排放？
為了控制大氣污染，我國(guó)對(duì)不同領(lǐng)域的動(dòng)力機(jī)械污染物排放量進(jìn)行了限制。在非道路領(lǐng)域，國(guó)三排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施令氮氧化物（NOx）排放量降低了50%左右。國(guó)四標(biāo)準(zhǔn)則主要加嚴(yán)了NOx和顆粒物的限制要求，尤其是顆粒物限制幅度更大，其中NOx削減13%～45%，顆粒物削減50%～94%。
非道路移動(dòng)機(jī)械國(guó)三及國(guó)四排放污染物限值對(duì)比
這一標(biāo)準(zhǔn)，將我國(guó)與世界主流國(guó)家的非道路排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步拉近。
2008年，美國(guó)實(shí)施非道路T4過(guò)渡標(biāo)準(zhǔn)，2011年，歐盟實(shí)施與其相當(dāng)?shù)姆堑缆窔WⅢB排放標(biāo)準(zhǔn)。2014年，美國(guó)和歐盟又分別切換至T4最終標(biāo)準(zhǔn)和歐Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)。而我國(guó)即將實(shí)施的國(guó)四標(biāo)準(zhǔn)，則相當(dāng)于歐盟的歐ⅢB和美國(guó)的T4過(guò)渡標(biāo)準(zhǔn)。
而在《標(biāo)準(zhǔn)》的編制說(shuō)明文件中，又提出了鼓勵(lì)性的更高目標(biāo)性要求，相當(dāng)于美國(guó)與歐盟的四階段標(biāo)準(zhǔn)，目的在于引導(dǎo)企業(yè)提早規(guī)劃非道路新產(chǎn)品的技術(shù)路線。
如何升級(jí)到國(guó)四排放？
從技術(shù)上說(shuō)，國(guó)三升級(jí)與國(guó)四升級(jí)是一脈相承的關(guān)系，邁入國(guó)三電控時(shí)代后，國(guó)四升級(jí)的技術(shù)壁壘就不再明顯，只是要求更加嚴(yán)格。
在國(guó)三時(shí)代，非道路柴油機(jī)技術(shù)迎來(lái)了大的變革。電控技術(shù)首次應(yīng)用在非道路柴油機(jī)上，通過(guò)精確控制燃油噴射時(shí)間以及噴射量，達(dá)到國(guó)三排放標(biāo)準(zhǔn)。
到了國(guó)四升級(jí)，由于對(duì)顆粒物的限制更高，所以在電控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，需加裝后處理系統(tǒng)。由于國(guó)三時(shí)期已經(jīng)解決了電控技術(shù)在非道路柴油機(jī)上的應(yīng)用難題，所以國(guó)四升級(jí)的技術(shù)方案選擇更多的是在后處理上。
在《標(biāo)準(zhǔn)》中，環(huán)保部已經(jīng)明確37～560 kW的非道路移動(dòng)機(jī)械應(yīng)加裝壁流式顆粒物捕集器（DPF）。
然而，盡管降低顆粒物的方案已經(jīng)明確，但國(guó)四升級(jí)的整體技術(shù)路線仍需企業(yè)按照成本及技術(shù)實(shí)現(xiàn)難易程度的平衡點(diǎn)，找到最佳排放路線。
技術(shù)路線如何選擇？
在這里，我們需要清楚的是環(huán)保部限制的是哪些排放污染物，分別有哪些技術(shù)方案與之對(duì)應(yīng)。
在《標(biāo)準(zhǔn)》給出的污染物排放限值中，主要是對(duì)一氧化碳（CO）、碳?xì)浠衔铮℉C）、氮氧化物（NOx）以及顆粒物（PM）做出了限定。一般來(lái)說(shuō)，CO和HC的排放限值容易達(dá)到，所以并不需特別對(duì)待，需采取措施的是氮氧化物和顆粒物。
高壓共軌或單體泵技術(shù)可以在燃燒階段很好地減少排放污染物的產(chǎn)生，增壓中冷及廢氣再循環(huán)技術(shù)（EGR）則是進(jìn)一步改善燃燒環(huán)境，減少排放。這3者是國(guó)三升級(jí)普遍采用的技術(shù)方案，也是國(guó)四階段可選擇的缸內(nèi)減排技術(shù)。
在后處理方面，降氮氧化物的措施有選擇性催化還原轉(zhuǎn)換器（SCR），降HC、CO的有氧化催化轉(zhuǎn)換器（DOC），降顆粒物的有顆粒氧化催化轉(zhuǎn)化器（POC）以及顆粒捕集器（DPF）。效果和實(shí)現(xiàn)難度各不相同。由于環(huán)保部已經(jīng)推薦DPF，所以POC一般來(lái)說(shuō)均不再選擇。
國(guó)外的企業(yè)，大多技術(shù)路線采用高壓共軌+EGR（可選）+不同的后處理技術(shù)，具體見下表。而國(guó)內(nèi)企業(yè)最終選擇哪種技術(shù)路線，仍需企業(yè)綜合考量決定。
國(guó)際各企業(yè)針對(duì)T4過(guò)渡標(biāo)準(zhǔn)采取的技術(shù)路線
對(duì)企業(yè)和用戶有哪些影響？
如果說(shuō)國(guó)三升級(jí)是柴油機(jī)技術(shù)升級(jí)，那么國(guó)四升級(jí)，更多的則是監(jiān)管升級(jí)。從《標(biāo)準(zhǔn)》中，我們可以看到國(guó)家對(duì)推動(dòng)排放升級(jí)的決心，并為配合監(jiān)管給出了不少技術(shù)手段。
首先，由點(diǎn)到面控制排放。《標(biāo)準(zhǔn)》引入控制區(qū)的概念，消除之前典型的點(diǎn)工況無(wú)法代表整個(gè)工況的情形。
其次，實(shí)施實(shí)時(shí)在線及遠(yuǎn)程監(jiān)管?！稑?biāo)準(zhǔn)》明確，柴油機(jī)系統(tǒng)需配備排放控制診斷系統(tǒng)（NCD與PCD），實(shí)時(shí)診斷排放故障，并給出故障代碼和應(yīng)對(duì)機(jī)制，比如降低在用設(shè)備使用性能，迫使使用者處理故障等。
排放控制診斷系統(tǒng)還需提供標(biāo)準(zhǔn)化或無(wú)限制訪問(wèn)接口，以便于監(jiān)管。
此外，《標(biāo)準(zhǔn)》要求37～560 kW非道路機(jī)械配裝精準(zhǔn)定位系統(tǒng)，采集時(shí)間、經(jīng)緯度信息實(shí)時(shí)上傳至監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
再次，實(shí)施全壽命、實(shí)際工況監(jiān)管。國(guó)三階段標(biāo)準(zhǔn)僅要求發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)，并不能覆蓋全生命周期和實(shí)際工況。因此，《標(biāo)準(zhǔn)》提出在用符合性的要求，即對(duì)已銷售的機(jī)械進(jìn)行田間抽查測(cè)試，以實(shí)現(xiàn)全壽命和實(shí)際工況監(jiān)管。
在此要求中，提出了企業(yè)自查的概念，即除了環(huán)保部抽查外，企業(yè)還需定期對(duì)已銷售產(chǎn)品進(jìn)行自查，并報(bào)送和公開自查結(jié)果。
最后，信息透明化?！稑?biāo)準(zhǔn)》要求，在不涉及生產(chǎn)企業(yè)機(jī)密內(nèi)容的情況下，包括產(chǎn)品信息、測(cè)試及自查結(jié)果等進(jìn)行信息公開。
而在升級(jí)成本方面，環(huán)保部給出了調(diào)研結(jié)果，不同功率段的成本增加大致在5%～20%。
各功率段國(guó)四升級(jí)增加成本情況
因此，國(guó)四升級(jí)不僅僅是排放升級(jí)，更需要全行業(yè)認(rèn)真對(duì)待。
而在新一輪的排放升級(jí)過(guò)程中，企業(yè)、用戶等行業(yè)參與者如何看待？敬請(qǐng)關(guān)注農(nóng)業(yè)機(jī)械雜志社的后續(xù)報(bào)道。
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