探索非道路国四升级：不仅仅是排放升级

每次排放升级都带给行业带来不小的震动，国二升级令农机行业进入了实质性排放控制阶段，国三升级推动农机行业进入了电控时代……

2月22日，环保部发布《非道路移动机械及其装用的柴油机污染物排放控制技术要求》征求意见稿（以下简称《标准》），将国四升级提上日程。

那么，什么是国四排放？如何升级到国四排放？有哪些技术方案可以选择？国四升级又将带给行业哪些影响？在此小编给大家做一简单介绍。

什么是国四排放？

为了控制大气污染，我国对不同领域的动力机械污染物排放量进行了限制。在非道路领域，国三排放标准的实施令氮氧化物（NOx）排放量降低了50%左右。国四标准则主要加严了NOx和颗粒物的限制要求，尤其是颗粒物限制幅度更大，其中NOx削减13%～45%，颗粒物削减50%～94%。

非道路移动机械国三及国四排放污染物限值对比

这一标准，将我国与世界主流国家的非道路排放标准进一步拉近。

2008年，美国实施非道路T4过渡标准，2011年，欧盟实施与其相当的非道路欧ⅢB排放标准。2014年，美国和欧盟又分别切换至T4最终标准和欧Ⅳ标准。而我国即将实施的国四标准，则相当于欧盟的欧ⅢB和美国的T4过渡标准。

而在《标准》的编制说明文件中，又提出了鼓励性的更高目标性要求，相当于美国与欧盟的四阶段标准，目的在于引导企业提早规划非道路新产品的技术路线。

如何升级到国四排放？

从技术上说，国三升级与国四升级是一脉相承的关系，迈入国三电控时代后，国四升级的技术壁垒就不再明显，只是要求更加严格。

在国三时代，非道路柴油机技术迎来了大的变革。电控技术首次应用在非道路柴油机上，通过精确控制燃油喷射时间以及喷射量，达到国三排放标准。

到了国四升级，由于对颗粒物的限制更高，所以在电控系统的基础上，需加装后处理系统。由于国三时期已经解决了电控技术在非道路柴油机上的应用难题，所以国四升级的技术方案选择更多的是在后处理上。

在《标准》中，环保部已经明确37～560 kW的非道路移动机械应加装壁流式颗粒物捕集器（DPF）。

然而，尽管降低颗粒物的方案已经明确，但国四升级的整体技术路线仍需企业按照成本及技术实现难易程度的平衡点，找到最佳排放路线。

技术路线如何选择？

在这里，我们需要清楚的是环保部限制的是哪些排放污染物，分别有哪些技术方案与之对应。

在《标准》给出的污染物排放限值中，主要是对一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOx）以及颗粒物（PM）做出了限定。一般来说，CO和HC的排放限值容易达到，所以并不需特别对待，需采取措施的是氮氧化物和颗粒物。

高压共轨或单体泵技术可以在燃烧阶段很好地减少排放污染物的产生，增压中冷及废气再循环技术（EGR）则是进一步改善燃烧环境，减少排放。这3者是国三升级普遍采用的技术方案，也是国四阶段可选择的缸内减排技术。

在后处理方面，降氮氧化物的措施有选择性催化还原转换器（SCR），降HC、CO的有氧化催化转换器（DOC），降颗粒物的有颗粒氧化催化转化器（POC）以及颗粒捕集器（DPF）。效果和实现难度各不相同。由于环保部已经推荐DPF，所以POC一般来说均不再选择。

国外的企业，大多技术路线采用高压共轨+EGR（可选）+不同的后处理技术，具体见下表。而国内企业最终选择哪种技术路线，仍需企业综合考量决定。

国际各企业针对T4过渡标准采取的技术路线

对企业和用户有哪些影响？

如果说国三升级是柴油机技术升级，那么国四升级，更多的则是监管升级。从《标准》中，我们可以看到国家对推动排放升级的决心，并为配合监管给出了不少技术手段。

首先，由点到面控制排放。《标准》引入控制区的概念，消除之前典型的点工况无法代表整个工况的情形。

其次，实施实时在线及远程监管。《标准》明确，柴油机系统需配备排放控制诊断系统（NCD与PCD），实时诊断排放故障，并给出故障代码和应对机制，比如降低在用设备使用性能，迫使使用者处理故障等。

排放控制诊断系统还需提供标准化或无限制访问接口，以便于监管。

此外，《标准》要求37～560 kW非道路机械配装精准定位系统，采集时间、经纬度信息实时上传至监控中心，实现远程监控。

再次，实施全寿命、实际工况监管。国三阶段标准仅要求发动机进行台架试验，并不能覆盖全生命周期和实际工况。因此，《标准》提出在用符合性的要求，即对已销售的机械进行田间抽查测试，以实现全寿命和实际工况监管。

在此要求中，提出了企业自查的概念，即除了环保部抽查外，企业还需定期对已销售产品进行自查，并报送和公开自查结果。

最后，信息透明化。《标准》要求，在不涉及生产企业机密内容的情况下，包括产品信息、测试及自查结果等进行信息公开。

而在升级成本方面，环保部给出了调研结果，不同功率段的成本增加大致在5%～20%。

各功率段国四升级增加成本情况

因此，国四升级不仅仅是排放升级，更需要全行业认真对待。

而在新一轮的排放升级过程中，企业、用户等行业参与者如何看待？敬请关注农业机械杂志社的后续报道。