日本非道路特種機動車輛等排放法規(guī)法案的研究

文/劉伏萍 杜加振

【機動車專欄】

日本非道路特種機動車輛等排放法規(guī)法案的研究

文/劉伏萍1杜加振2

本文介紹了日本中央環(huán)境審議會議有關(guān)非道路特種機動車輛等排放法規(guī)法案修訂情況，并提出了可能對我國相關(guān)產(chǎn)品出口造成的技術(shù)壁壘及相應(yīng)的應(yīng)對措施。

非道路排放 法規(guī) 應(yīng)對措施

日本中央環(huán)境委員會在2008年發(fā)布《有關(guān)今后降低機動車尾氣排放對策的實施狀況》第9次研究報告后，2009年10月28日隨即發(fā)布通報稱，日本環(huán)境省擬修訂關(guān)于非道路特種機動車輛等排放的法規(guī)法案的實施條例。

我國非道路車輛管理體系與日本非道路車輛管理體系之間存在差異。針對非道路特種機動車輛的排放測試，不論在我國還是在日本測試對象均為單體發(fā)動機。由于管理體系不同（日本管“車”，我國管“機”），國內(nèi)將其稱為“非道路移動機械用發(fā)動機”，而在日本，非道路用特種車輛使用的發(fā)動機稱為“特定發(fā)動機”，其相應(yīng)車輛統(tǒng)稱為“特殊機動車”，根據(jù)燃料種類又分為“非道路用柴油發(fā)動機”和“非道路用汽油·液化石油氣（LPG）發(fā)動機”。本文對該研究報告中有關(guān)日本非道路特種車輛等排放法規(guī)的修訂內(nèi)容進行介紹，供大家參考。

一、非道路特種車輛等排放法規(guī)的主要修訂

日本近年的機動車減排對策是沿襲平成元年（1989年）12月的中央公害對策審議會復(fù)函“有關(guān)今后降低機動車排放對策的實施情況”（平成元年12月22日中公審第266號，以下簡稱“元年復(fù)函”）提出目標(biāo)，逐步推進而來的。截至平成11年（1999年），分別實施了以下各種政策：

汽油·LPG機動車的短期目標(biāo)為：按不同車型自平成12年（2000年）至平成14年（2002年）之間，在NOx和HC方面相對于汽油·LPG機動車的長期目標(biāo)減少70%左右（輕型貨車為50%左右）。

汽油·LPG機動車的長期目標(biāo)為：在考慮了CO2減排對策的同時，為加強對NOx、HC進行限制，截至平成17年（2005年）（輕型貨車為平成19年（2007年））之前，與汽油新短期的目標(biāo)相比，要把NOx減少50%～70%、HC減少63%～77%。

柴油機動車的短期目標(biāo)為：按不同車型自平成14年（2002年）至平成16年（2004年）之間，在PM和NOx方面相對于柴油機動車的長期目標(biāo)減少30%左右。

柴油機動車的長期目標(biāo)為：重點放在降低PM排放上面，截至平成17年（2005年）之前，與柴油機動車的新短期目標(biāo)相比，要把PM降低75%～85%、把NOx降低41%～50%。平成17年（2005年）的時候，日本排放標(biāo)準(zhǔn)已成為世界上最為嚴(yán)格的排放規(guī)定。

另外，為了能達成這些長期目標(biāo)，在第4次復(fù)函中規(guī)定在平成16年（2004年）年底前，提出把汽油和柴油中的硫磺含量降到50×10-6以下；在第7次復(fù)函中，為進一步促進長期目標(biāo)以后的減排技術(shù)開發(fā)，提出從平成19年（2007年）開始要把柴油中的硫磺含量降低到10×10-6以下。

除此之外，在柴油特殊機動車方面，根據(jù)第2次復(fù)函及第4次復(fù)函的要求，提出從平成15年（2003年）開始實施排放規(guī)定，并進一步在第6次復(fù)函中，提出從平成18年（2006年）到平成20年（2008年）之間，與當(dāng)時的限值相比要把PM和NOx減少20%～50%。從平成19年（2007年）開始，還提出要求引入汽油·LPG特殊機動車的排放規(guī)定。

特殊機動車的限制對象為發(fā)動機輸出功率大于19 kW小于560 kW的車輛。在限制對象方面，在第6次復(fù)函中有人指出，要對輸出功率小于19 kW以及大于560 kW的發(fā)動機“一方面應(yīng)充分弄清其對大氣的污染狀況、排放貢獻率的變化情況以及減排技術(shù)的開發(fā)情況等，另一方面還要根據(jù)必要研討是否將其列為排放規(guī)定對象”。

針對小于19 kW以及大于560 kW的排放貢獻率進行調(diào)查后獲得以下結(jié)果：

小于19 kW的柴油特殊機動車單臺排放量非常小，在特殊機動車中所占排放貢獻比例也就相對性較?。?005年的時候其PM和NOx在特殊機動車整體貢獻率的占比均為7%左右）。目前，日本陸用內(nèi)燃機協(xié)會（社團法人）也設(shè)置了與美國限制同等水平的基準(zhǔn)，來對通用柴油發(fā)動機進行自主性限制，而且小于19 kW的通用柴油機基本上都是由該協(xié)會會員發(fā)動機廠商銷售的。

大于560 kW的發(fā)動機的銷售量估計也就一年50臺左右，其在2005年度的排放貢獻率所占的比例不到1%，比例極為微小。

從以上兩點分析，日本將輸出功率小于19 kW和大于560 kW的特定發(fā)動機列為限制對象的任務(wù)優(yōu)先度很低。

為實現(xiàn)更大幅度的特殊柴油機動車減排目標(biāo)，勢必要采用到顆粒過濾器（DPF）、選擇性催化還原技術(shù)（SCR）等之類的排氣后處理裝置。雖說后處理裝置的廢氣凈化率是因排氣溫度變化而變化，但現(xiàn)行的試驗工況[C1工況（8工況）]是一個恒定工況，無法對實際的排氣溫度變化進行再現(xiàn)，因而也就無法對排氣后處理裝置進行適當(dāng)合理的評估。因此，作為柴油特殊機動車下一階段的試驗工況，應(yīng)采用過渡工況更為妥當(dāng)。

歐美下一階段的規(guī)定中，將采用新的試驗法瞬態(tài)排放試驗循環(huán)（NRTC）工況來對柴油特殊機動車進行評估。日本環(huán)境省針對是否也采用NRTC工況這一問題進行了研究。在掌握特殊柴油機動車的實際使用情況后，編寫了一個試驗工況，并用該試驗工況與NRTC工況進行了排放比對試驗。試驗結(jié)果顯示，在PM、NOx等排放量方面，兩種試驗工況之間存在著很大的關(guān)聯(lián)性，而且使用NRTC工況測得排放量（g/kW·h）要比按使用實際所編成的試驗工況測定得到的值要稍大一些。

該委員會對這些情況進行斟酌后認(rèn)為，把NRTC工況作為排放試驗工況的話，將有望取得較大的大氣環(huán)境改善效果，并且還有利于與國際性排放試驗工況保持協(xié)調(diào)。因此，在下一階段特殊機動車排放規(guī)定中，試驗法的過渡工況采用NRTC工況是妥當(dāng)?shù)摹?/p>

另外，NRTC工況是一個排氣溫升循環(huán)，它可以準(zhǔn)確地評估發(fā)動機起動時的排放性能，所以，考慮到在暖機狀態(tài)試驗的基礎(chǔ)上還應(yīng)該對冷機狀態(tài)進行試驗來評估排放性能，認(rèn)為在暖機和冷機兩種發(fā)動機狀態(tài)下都進行排放試驗的做法是妥當(dāng)?shù)摹?/p>

雖然，特殊機動車的使用時間會隨著其機型及使用場所的不同而大相徑庭，但從其通常的實際使用來看，下一階段特殊機動車排放規(guī)定中，若把冷機狀態(tài)下的排放量權(quán)重定為一成，那么它在NRTC工況下的廢氣排放量（g/kW·h）（即特殊機動車的廢氣排出量）=冷機狀態(tài)的排放量（g/kW·h）×0.1＋暖機狀態(tài)下排放量（g/kW·h）×0.9。

由此可見，對冷機狀態(tài)的排放性能加以評估的方法是妥當(dāng)?shù)摹?/p>

現(xiàn)在的排放試驗工況C1工況在PM的排放量上與NRTC工況的關(guān)聯(lián)性稍微低了些。因此，應(yīng)考慮在當(dāng)前的一段時間內(nèi)予以保留，而作為柴油特殊機動車下一階段的排放規(guī)定，應(yīng)通過NRTC工況與C1工況相結(jié)合的方式來進行限制更為妥當(dāng)。然后，再根據(jù)今后的排放實際情況以及排放規(guī)定的國際趨勢，再來對其必要性進行重新研討。

然而，C1工況的減排目標(biāo)值則應(yīng)與歐美保持一致，采用與NRTC相同的值。

二、應(yīng)對措施

針對特殊柴油機動車來說，只要把目前普通柴油機動車上已經(jīng)采用或者正在開發(fā)的技術(shù)在考慮特殊機動車特殊使用性的基礎(chǔ)上，不斷加以應(yīng)用的話，進一步減少排放是完全可以實現(xiàn)的。在移植技術(shù)時，應(yīng)充分考慮特殊柴油機動車存在著如下諸多課題：

①因在塵土或泥水環(huán)境下使用或者長期置于室外等，其使用環(huán)境惡劣；

②發(fā)動機在高負(fù)荷、高轉(zhuǎn)速下連續(xù)使用的頻率高；

③其對發(fā)動機各部分的耐久性、可靠性要求很高；

④因車速緩慢，且作業(yè)時無法獲得行駛風(fēng)，故散熱性能較低；

⑤因為除了要確保作業(yè)時的安全性之外，要移動時還往往要借助卡車等來搬運，所以其減排裝置或冷卻風(fēng)扇的安裝空間受到很大制約，這一點在小型車上表現(xiàn)得尤其明顯；

⑥因為非道路特殊機動車有時候會使用到重油或煤油等作為燃料，所以還需要適當(dāng)引導(dǎo)其使用合適的輕柴油；

⑦發(fā)動機的輸出功率范圍跨度大，在普通機動車沒有的輸出功率段中，無法直接套用普通機動車上所適用的技術(shù)，而需要重新來開發(fā)對策技術(shù)；

⑧因為是品種多產(chǎn)量少，所以在開發(fā)能對應(yīng)新的排放規(guī)定的發(fā)動機和整車方面，所需要的周期更長，在費用上的負(fù)擔(dān)也更重；

⑨很多情況下，發(fā)動機與整車制造廠不是同一廠商，這樣就導(dǎo)致發(fā)動機廠無法單獨設(shè)計出相關(guān)聯(lián)的進排氣系統(tǒng)或后處理系統(tǒng)。另外，只有當(dāng)發(fā)動機制造廠把發(fā)動機開發(fā)出來之后，整車廠才能進行整車的開發(fā)，開發(fā)周期因此會變長。尤其是因為小型發(fā)動機的本體價格本來就很低，能用于進行減排對策上的費用有限，其能利用的對策技術(shù)也就更加有限了。

因此，對柴油特殊機動車實施與柴油乘用車、卡車同一階段的排放規(guī)定是比較困難的，柴油卡車的技術(shù)轉(zhuǎn)用到特殊機動車上也是需要一定的開發(fā)周期。在大力加強特殊機動車排放規(guī)定的過程中，需要采用如清除柴油微粒的DPF裝置和還原NOx的SCR系統(tǒng)。對今后特殊機動車技術(shù)開發(fā)的進展趨勢等進行調(diào)查之后發(fā)現(xiàn)，在所有的輸出功率范圍中，在繼續(xù)進行燃燒室改善、燃料噴射系統(tǒng)改良，以及燃燒控制優(yōu)化等技術(shù)路線的同時，還有在輸出功率小的發(fā)動機上采用廢氣再循環(huán)（EGR）裝置等做法。

今后，針對煤煙的測試將改用不透光式煙度計（Opacimeter）測定。柴油機動車排放出來的PM經(jīng)過排放規(guī)定的不斷加強已大幅減少，比如對重型車已經(jīng)減少到了規(guī)定實施之初的1/100左右，但是一旦出現(xiàn)DPF故障等情況，其排放量將會大幅增加?？梢?，在使用過程中來確認(rèn)排放性能是否劣化的工作就顯得尤為重要了。

如果采用Opacimeter可以提高車輛年檢時的煤煙檢測效率。因此，把使用過程中的確認(rèn)方法從之前的煤煙污染度測定改成采用Opacimeter測定更為妥當(dāng)。另外，采用Opacimeter測定方法還可以通過對煤煙污染度很難檢測的可溶性有機成分（SOF）進行評估。

通過研究分析研究報告中有關(guān)特定發(fā)動機的排放試驗方法，日本將采用NRTC動態(tài)循環(huán)工況并實施冷熱態(tài)排放水平進行綜合評估。根據(jù)GB 20891－2007《非道路移動機械用柴油機排氣污染物排放限值及測量方法》中第2階段要求，我國針對非道路移動機械用柴油機排放水平僅采用NRSC穩(wěn)態(tài)工況進行評估。

根據(jù)報告中有關(guān)特殊機動車減排技術(shù)的分析，為滿足未來嚴(yán)格排放標(biāo)準(zhǔn)，在特定發(fā)動機上加裝排氣后處理裝置的趨勢是不變的。如何將現(xiàn)有普通柴油發(fā)動機的技術(shù)移植至非道路發(fā)動機上使用，還是具有很多課題值得我們研究。況且，當(dāng)前我國排氣后處理裝置技術(shù)還滯后于歐美日等國。

兩點壁壘——測試方法壁壘和后處理裝置技術(shù)壁壘，提出以下幾點應(yīng)對措施及建議.

①檢測機構(gòu)盡快研究NRTC測試技術(shù)方法，搭建相應(yīng)的測試平臺，滿足發(fā)動機廠家的測試需求；

②發(fā)動機廠家應(yīng)盡快開展基于NRTC工況的標(biāo)定工作研究，并研究當(dāng)前在普通柴油發(fā)動機上使用的排氣后處理裝置移植到非道路柴油發(fā)動機的應(yīng)用；

③日本19 kW以下采用行業(yè)協(xié)會管理模式，我國相關(guān)企業(yè)可通過加入?yún)f(xié)會形式，加大對該類產(chǎn)品的出口；

④目前，日本針對大于560 kW特定發(fā)動機的排放仍處于管理真空，建議我們廠家應(yīng)利用這段真空時間做好相應(yīng)的技術(shù)儲備。

[1]．《今後の自動車排出ガス低減対策のあり方について（第九次報告）》.中央環(huán)境審議會大気環(huán)境部會自動車排出ガス専門委員會發(fā)布，平成20年1月29日.

[2]．《ディーゼル特殊自動車排出ガスの測定方法》,道路運送車両の保安基準(zhǔn)の細目を定める告示,別添43,2010-3-18.

[3]．王磊,姜宏,李玲.淺析歐洲非道路排放法規(guī)[J].內(nèi)燃機與動力裝置,2010(4):46-48.

[4]．譚艷輝.淺談非道路柴油機排放法規(guī)及裝載機企業(yè)應(yīng)對方法[J].工程機械,2009,40:1-3.

[5]．蔡智剛,楊建生,顧月萍.非道路機動機械排放標(biāo)準(zhǔn)分析及達標(biāo)對策研究[J].上海汽車,2001,5: 29-33.

This paper introduced the emission regulation amendment of Non-road special motor vehicle in the report of central environment council in Japan,and suggested the technical barrier due to the amendment which will interfere with the related product export to Japan.Countermeasures to such technical barrier are proposed.

Non-road emission;Regulation technical;Countermeasure

（作者單位：1.上海機動車檢測中心;2.上海同濟大學(xué)）