非道路移动机械用柴油机尾气标准研究与技术处治措施

于清 蒋波

摘 要：非道路移动机械在我国的各行各业的应用十分广泛，是提高劳动效率的有效保证。根据有关统计数据证实，非道路移动机械工作中的尾气排放污染，已成为现阶段城市空气污染的重要来源之一，因此，通过分析现阶段非道路移动机械的使用现状及排气问题，分析了排气标准制定的主要因素，并介绍了优化排气问题的主要技术方法和路线。

关键词：非道路移动机械；尾气；污染；标准；技术处理

中图分类号：X322 文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.09.001

随着非道路移动机械在我国的工业、建筑业、农业等领域应用越来越多，其在各个行业的发展与提升效率方面都起到了重要的作用，例如建筑上使用的推土机、压路机、摊铺机以及农业上使用广泛的拖拉机、收割机等，不仅显著节省了人力资源的消耗，更提升了作业效率与作业效果。与此同时，非道路移动机械所使用的柴油机在排放环保性上出现了较为明显的问题，特别是在我国主要城市空气污染日益严重的今天，机动车的尾气污染已经成为了空气污染的主要因素，非道路移动机械与普通的机动车相比，具有种类繁多、应用广泛、保有量大以及排放污染严重等众多特点。因此，对非道路移动机械的尾气排放标准和处置方法的研究具有重要意义。

1 非道路移动机械的排放及使用现状

1.1 使用范围大且数量多

我国的非道路移动机械所覆盖的行业非常广泛，且存在着流动作业、跨地区作业的特点。很多企业或个人购买非道路移动机械时，不会去相关的管理部门办理登记手续，且没有相关的政策要求对非道路移动机械进行强制登记，就使得非道路移动机械的购买与使用只是购买者的个人行为。由于缺乏对我国非道路移动机械的尾气排放监督与处罚的相关规定，非道路移动机械的环保性能只能依靠使用者的环保意识来保证。同时，由于流动性强，覆盖范围广，对于地区性的非道路移动机械的数量统计十分困难，现阶段拥有的数据与实际的使用量也存在较大的差距，参考意义不强。

1.2 相关标准及制度缺乏

针对于非道路移动机械尾气排放的相关标准，我国颁布的可供使用的标准仅有《非道路移动机械用小型点燃式发动机排气污染物排放限值与测量方法》及部分地方性准则。而对于非道路移动机械的相关监督与处罚规定仍然缺乏，这就导致了相关管理与执法人员在对非道路移动机械进行检查时，只能对其进行尾气的检测与评定，然后通过告知的方式通知使用者，但却无法对排放不合格的非道路移动机械进行处罚或限期整改，这在一定程度上减弱了非道路移动机械管理的职能发挥。

1.3 监督与管理工作不规范

现阶段我国监督管理部门对于非道路移动机械尾气排放问题的管理还比较薄弱，尽管监督部门对于非道路移动机械的使用和质量有明确要求，但是，由于非道路移动机械在实际使用时租赁数量多、使用人员复杂、机械流动性大，所以监督管理实施的过程难度很大。同时，监督管理人员在进行监管的过程中，往往更加重视机械的安全性和可靠性检查，而对于排放质量的检查并不重视。一些对非道路移动机械的尾气检测，也多用于判断机械性能的好坏，而对于排放过程中的环境污染是否合格并不做判断。

1.4 排放污染问题严重

在非道路移动机械工作的过程中，其尾气排放中的颗粒物量远高于普通机动车，根据美国的数据统计，非道路移动机械排放中的一氧化碳、氮氧化物总量远高于普通道路行驶的机动车，且尾气排放中的颗粒物超过60%以上来自于非道路移动机械。这说明使用量相对较小的非道路移动机械已逐渐成为动力机械污染的主要来源之一，对其尾气排放的控制以及环保性能的检测必须要不断加强。

2 非道路移动机械尾气标准分析

对于非道路移动机械的尾气标准，各个国家所制定的细则和方向均存在较多不同。但是通过制定柴油发动机的排放新标准，来促使柴油机和非道路移动机械的生产制造企业研究和使用新技术，从而实现新排放标准是行之有效的手段。同时对于已经售出和正在使用的非道路移动机械，可对其进行尾气排放检测，并参照《非道路移动机械用小型点燃式发动机排气污染物排放限值与测量方法》的相关细则进行评定，再就是有目的的对现有机械进行改造与升级，采用政府补贴的方式，减轻用户改造自身机械的消费，通过对现有非道路移动机械的改造升级，不仅能达到尾气排放的环保要求，更能够提升机械的使用性能和寿命。要真正实现尾气排放质量达标，还应对柴油的品质进行一定的控制，保证高品质燃油的足量供应，严禁不合格燃油流入市场使用。

美国与欧盟的非道路移动机械的排放标准经过多年的发展，具有较高的代表性。美国早在20世纪70年代就通过了《空气净化法案》，并同时成立了美国联邦环保署，通过一系列的调查研究证实了非道路移动机械使用量很大（如图1），且尾气排放总量与道路发动机几乎一样高。就颗粒物排放而言，非道路发动機排放量还要远高于道路发动机。从发达国家建立的排放标准与法规来看，对于小功率柴油机的排放标准要求日益严格，这说明越是小排量的发动机，应用到非道路移动机械上时，越受到成本和用途的制约，而不会采用先进的增压、E-GR、电控等技术来降低排放的污染程度。因此，针对于单缸发动机的尾气排放必须要依靠机内净化解决，而高要求的排放限值也只能依靠机内净化再通过排气后处理解决。由于我国单缸柴油机产量最大，按功率计算约占总产量的40%左右，从保护环境的角度出发，对全功率段提出排放限值要求是非常必要的。随着科技的进步和计算机、新材料及新工艺等在发动机上的应用，已使发动机的结构和性能焕然一新，排放标准的建立能够有效推动工程机械柴油机技术进步，从而降低非道路移动机械尾气排放的环境污染。

3 尾气排放的技术处理

对于非道路移动机械的尾气处理，主要应从三方面进行考虑，即燃油喷射系统的改进，空气系统的优化以及增加尾气后处理系统来实现（如图2所示），其中常用的技术方法如下。

（1）废气再利用技术。主要是将产生的废气循环回发动机的汽缸，能够在一定程度上降低氮氧化合物的排放。通过对循环废气进行降温处理，能够有效降低汽缸燃烧室的温度，使氮氧化物的排放量减少近40%，但是也可能会因为汽缸温度降低而产生过多的颗粒物，导致柴油機的效率降低，再生次数增加，油耗增加，发动机后处理设备的寿命减少，同时发动机操作性降低，使用和维护成本升高。

（2）降低排量与转速。在保证发动机输出功率不变的情况下，通过降低发动机的排量能够实现优化排气的效果，当柴油机的排气量下降10%左右，燃油效率则能够提高1%～4%，这种做法较适用于非道路移动机械使用。同时，对于某些非道路移动机械的柴油机，在满足实际工作要求的前提下，对其进行降速控制也能够提高发动机的工作效率，当柴油机的转速下降200转时，其燃油经济性能够提高1%～3%。

（3）提升燃烧效率。柴油机的燃烧效率直接影响到排气的环保程度，通过增加缸内压力，能够有效提升汽缸的最大压缩比，从而增强柴油机汽缸内燃料燃烧的程度，减少有害物质的排出，柴油机缸内压力的增加要求汽缸的强度也必须同时满足要求，否则容易对汽缸造成一定程度的损坏。要提升燃烧效率，还可以考虑通过改善空气与燃料的混合程度来优化燃料的疏松与燃烧效果，以提高柴油机性能并减少污染物质的排放。

（4）颗粒物的催化与过滤。通过催化器处理燃烧过程中产生的颗粒物，主要是利用铂、钯等贵金属作为催化剂，通过氧化收集表面颗粒物及气态污染物，能够有效降低一氧化碳和碳氢化合物以及颗粒物质的排放。通过过滤器对颗粒物及污染物进行过滤，也能够有效降低颗粒物质对空气的污染，改善排气质量。

4 结语

对非道路移动机械的尾气排放质量进行约束与优化，能够显著降低非道路移动机械在工作过程中产生的空气污染。随着我们对空气污染来源的研究越来越深入，对非道路移动机械的排气效果的监督与治理会越来越严格，通过制定符合我国国情的相关标准，通过有效的技术处理和专业手段，一定能够将非道路移动机械的排放问题有效解决。

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