日本非道路特种机动车辆等排放法规法案的研究

文/刘伏萍 杜加振

【机动车专栏】

日本非道路特种机动车辆等排放法规法案的研究

文/刘伏萍1杜加振2

本文介绍了日本中央环境审议会议有关非道路特种机动车辆等排放法规法案修订情况，并提出了可能对我国相关产品出口造成的技术壁垒及相应的应对措施。

非道路排放 法规 应对措施

日本中央环境委员会在2008年发布《有关今后降低机动车尾气排放对策的实施状况》第9次研究报告后，2009年10月28日随即发布通报称，日本环境省拟修订关于非道路特种机动车辆等排放的法规法案的实施条例。

我国非道路车辆管理体系与日本非道路车辆管理体系之间存在差异。针对非道路特种机动车辆的排放测试，不论在我国还是在日本测试对象均为单体发动机。由于管理体系不同（日本管“车”，我国管“机”），国内将其称为“非道路移动机械用发动机”，而在日本，非道路用特种车辆使用的发动机称为“特定发动机”，其相应车辆统称为“特殊机动车”，根据燃料种类又分为“非道路用柴油发动机”和“非道路用汽油·液化石油气（LPG）发动机”。本文对该研究报告中有关日本非道路特种车辆等排放法规的修订内容进行介绍，供大家参考。

一、非道路特种车辆等排放法规的主要修订

日本近年的机动车减排对策是沿袭平成元年（1989年）12月的中央公害对策审议会复函“有关今后降低机动车排放对策的实施情况”（平成元年12月22日中公审第266号，以下简称“元年复函”）提出目标，逐步推进而来的。截至平成11年（1999年），分别实施了以下各种政策：

汽油·LPG机动车的短期目标为：按不同车型自平成12年（2000年）至平成14年（2002年）之间，在NOx和HC方面相对于汽油·LPG机动车的长期目标减少70%左右（轻型货车为50%左右）。

汽油·LPG机动车的长期目标为：在考虑了CO2减排对策的同时，为加强对NOx、HC进行限制，截至平成17年（2005年）（轻型货车为平成19年（2007年））之前，与汽油新短期的目标相比，要把NOx减少50%～70%、HC减少63%～77%。

柴油机动车的短期目标为：按不同车型自平成14年（2002年）至平成16年（2004年）之间，在PM和NOx方面相对于柴油机动车的长期目标减少30%左右。

柴油机动车的长期目标为：重点放在降低PM排放上面，截至平成17年（2005年）之前，与柴油机动车的新短期目标相比，要把PM降低75%～85%、把NOx降低41%～50%。平成17年（2005年）的时候，日本排放标准已成为世界上最为严格的排放规定。

另外，为了能达成这些长期目标，在第4次复函中规定在平成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次复函中，为进一步促进长期目标以后的减排技术开发，提出从平成19年（2007年）开始要把柴油中的硫磺含量降低到10×10-6以下。

除此之外，在柴油特殊机动车方面，根据第2次复函及第4次复函的要求，提出从平成15年（2003年）开始实施排放规定，并进一步在第6次复函中，提出从平成18年（2006年）到平成20年（2008年）之间，与当时的限值相比要把PM和NOx减少20%～50%。从平成19年（2007年）开始，还提出要求引入汽油·LPG特殊机动车的排放规定。

特殊机动车的限制对象为发动机输出功率大于19 kW小于560 kW的车辆。在限制对象方面，在第6次复函中有人指出，要对输出功率小于19 kW以及大于560 kW的发动机“一方面应充分弄清其对大气的污染状况、排放贡献率的变化情况以及减排技术的开发情况等，另一方面还要根据必要研讨是否将其列为排放规定对象”。

针对小于19 kW以及大于560 kW的排放贡献率进行调查后获得以下结果：

小于19 kW的柴油特殊机动车单台排放量非常小，在特殊机动车中所占排放贡献比例也就相对性较小（2005年的时候其PM和NOx在特殊机动车整体贡献率的占比均为7%左右）。目前，日本陆用内燃机协会（社团法人）也设置了与美国限制同等水平的基准，来对通用柴油发动机进行自主性限制，而且小于19 kW的通用柴油机基本上都是由该协会会员发动机厂商销售的。

大于560 kW的发动机的销售量估计也就一年50台左右，其在2005年度的排放贡献率所占的比例不到1%，比例极为微小。

从以上两点分析，日本将输出功率小于19 kW和大于560 kW的特定发动机列为限制对象的任务优先度很低。

为实现更大幅度的特殊柴油机动车减排目标，势必要采用到颗粒过滤器（DPF）、选择性催化还原技术（SCR）等之类的排气后处理装置。虽说后处理装置的废气净化率是因排气温度变化而变化，但现行的试验工况[C1工况（8工况）]是一个恒定工况，无法对实际的排气温度变化进行再现，因而也就无法对排气后处理装置进行适当合理的评估。因此，作为柴油特殊机动车下一阶段的试验工况，应采用过渡工况更为妥当。

欧美下一阶段的规定中，将采用新的试验法瞬态排放试验循环（NRTC）工况来对柴油特殊机动车进行评估。日本环境省针对是否也采用NRTC工况这一问题进行了研究。在掌握特殊柴油机动车的实际使用情况后，编写了一个试验工况，并用该试验工况与NRTC工况进行了排放比对试验。试验结果显示，在PM、NOx等排放量方面，两种试验工况之间存在着很大的关联性，而且使用NRTC工况测得排放量（g/kW·h）要比按使用实际所编成的试验工况测定得到的值要稍大一些。

该委员会对这些情况进行斟酌后认为，把NRTC工况作为排放试验工况的话，将有望取得较大的大气环境改善效果，并且还有利于与国际性排放试验工况保持协调。因此，在下一阶段特殊机动车排放规定中，试验法的过渡工况采用NRTC工况是妥当的。

另外，NRTC工况是一个排气温升循环，它可以准确地评估发动机起动时的排放性能，所以，考虑到在暖机状态试验的基础上还应该对冷机状态进行试验来评估排放性能，认为在暖机和冷机两种发动机状态下都进行排放试验的做法是妥当的。

虽然，特殊机动车的使用时间会随着其机型及使用场所的不同而大相径庭，但从其通常的实际使用来看，下一阶段特殊机动车排放规定中，若把冷机状态下的排放量权重定为一成，那么它在NRTC工况下的废气排放量（g/kW·h）（即特殊机动车的废气排出量）=冷机状态的排放量（g/kW·h）×0.1＋暖机状态下排放量（g/kW·h）×0.9。

由此可见，对冷机状态的排放性能加以评估的方法是妥当的。

现在的排放试验工况C1工况在PM的排放量上与NRTC工况的关联性稍微低了些。因此，应考虑在当前的一段时间内予以保留，而作为柴油特殊机动车下一阶段的排放规定，应通过NRTC工况与C1工况相结合的方式来进行限制更为妥当。然后，再根据今后的排放实际情况以及排放规定的国际趋势，再来对其必要性进行重新研讨。

然而，C1工况的减排目标值则应与欧美保持一致，采用与NRTC相同的值。

二、应对措施

针对特殊柴油机动车来说，只要把目前普通柴油机动车上已经采用或者正在开发的技术在考虑特殊机动车特殊使用性的基础上，不断加以应用的话，进一步减少排放是完全可以实现的。在移植技术时，应充分考虑特殊柴油机动车存在着如下诸多课题：

①因在尘土或泥水环境下使用或者长期置于室外等，其使用环境恶劣；

②发动机在高负荷、高转速下连续使用的频率高；

③其对发动机各部分的耐久性、可靠性要求很高；

④因车速缓慢，且作业时无法获得行驶风，故散热性能较低；

⑤因为除了要确保作业时的安全性之外，要移动时还往往要借助卡车等来搬运，所以其减排装置或冷却风扇的安装空间受到很大制约，这一点在小型车上表现得尤其明显；

⑥因为非道路特殊机动车有时候会使用到重油或煤油等作为燃料，所以还需要适当引导其使用合适的轻柴油；

⑦发动机的输出功率范围跨度大，在普通机动车没有的输出功率段中，无法直接套用普通机动车上所适用的技术，而需要重新来开发对策技术；

⑧因为是品种多产量少，所以在开发能对应新的排放规定的发动机和整车方面，所需要的周期更长，在费用上的负担也更重；

⑨很多情况下，发动机与整车制造厂不是同一厂商，这样就导致发动机厂无法单独设计出相关联的进排气系统或后处理系统。另外，只有当发动机制造厂把发动机开发出来之后，整车厂才能进行整车的开发，开发周期因此会变长。尤其是因为小型发动机的本体价格本来就很低，能用于进行减排对策上的费用有限，其能利用的对策技术也就更加有限了。

因此，对柴油特殊机动车实施与柴油乘用车、卡车同一阶段的排放规定是比较困难的，柴油卡车的技术转用到特殊机动车上也是需要一定的开发周期。在大力加强特殊机动车排放规定的过程中，需要采用如清除柴油微粒的DPF装置和还原NOx的SCR系统。对今后特殊机动车技术开发的进展趋势等进行调查之后发现，在所有的输出功率范围中，在继续进行燃烧室改善、燃料喷射系统改良，以及燃烧控制优化等技术路线的同时，还有在输出功率小的发动机上采用废气再循环（EGR）装置等做法。

今后，针对煤烟的测试将改用不透光式烟度计（Opacimeter）测定。柴油机动车排放出来的PM经过排放规定的不断加强已大幅减少，比如对重型车已经减少到了规定实施之初的1/100左右，但是一旦出现DPF故障等情况，其排放量将会大幅增加。可见，在使用过程中来确认排放性能是否劣化的工作就显得尤为重要了。

如果采用Opacimeter可以提高车辆年检时的煤烟检测效率。因此，把使用过程中的确认方法从之前的煤烟污染度测定改成采用Opacimeter测定更为妥当。另外，采用Opacimeter测定方法还可以通过对煤烟污染度很难检测的可溶性有机成分（SOF）进行评估。

通过研究分析研究报告中有关特定发动机的排放试验方法，日本将采用NRTC动态循环工况并实施冷热态排放水平进行综合评估。根据GB 20891－2007《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》中第2阶段要求，我国针对非道路移动机械用柴油机排放水平仅采用NRSC稳态工况进行评估。

根据报告中有关特殊机动车减排技术的分析，为满足未来严格排放标准，在特定发动机上加装排气后处理装置的趋势是不变的。如何将现有普通柴油发动机的技术移植至非道路发动机上使用，还是具有很多课题值得我们研究。况且，当前我国排气后处理装置技术还滞后于欧美日等国。

两点壁垒——测试方法壁垒和后处理装置技术壁垒，提出以下几点应对措施及建议.

①检测机构尽快研究NRTC测试技术方法，搭建相应的测试平台，满足发动机厂家的测试需求；

②发动机厂家应尽快开展基于NRTC工况的标定工作研究，并研究当前在普通柴油发动机上使用的排气后处理装置移植到非道路柴油发动机的应用；

③日本19 kW以下采用行业协会管理模式，我国相关企业可通过加入协会形式，加大对该类产品的出口；

④目前，日本针对大于560 kW特定发动机的排放仍处于管理真空，建议我们厂家应利用这段真空时间做好相应的技术储备。

[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）》.中央環境審議会大気環境部会自動車排出ガス専門委員会发布，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の細目を定める告示,別添43,2010-3-18.

[3]．王磊,姜宏,李玲.浅析欧洲非道路排放法规[J].内燃机与动力装置,2010(4):46-48.

[4]．谭艳辉.浅谈非道路柴油机排放法规及装载机企业应对方法[J].工程机械,2009,40:1-3.

[5]．蔡智刚,杨建生,顾月萍.非道路机动机械排放标准分析及达标对策研究[J].上海汽车,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

（作者单位：1.上海机动车检测中心;2.上海同济大学）