排放提高 非道路机械排放也需要后处理

惊枝雀

做一个帅气的卡友很累，这点我真的深有体会。

目前，非道路移动机械行业正在实施的是国三排放标准。据悉，非道路移动机械国四排放标准初稿已编制完成，实施日期和若干细节仍在讨论中。而相关工程机械主机制造企业、发动机企业、排放控制企业，也已经开始了国四产品的研发和匹配工作，开展了大量的实验研究。

在2017年12月8日，由思为科主办的《非道路工程机械动力系统与排放控制技术研讨会》在苏州西交利物浦国际会议中心举行。本次研讨会得到济南汽车检测中心、徐工集团、东风康明斯发动机有限公司、道依茨上海国际贸易有限公司、优美科汽车催化剂（苏州）有限公司、天纳克（苏州）排放系统有限公司、无锡威孚力达催化净化器有限责任公司的大力支持。并邀请到行业内70余位专家和代表齐聚苏州，共同探讨非道路工程机械动力系统与排放控制技术领域眼下的热点问题。

会议由徐工道路机械事业部动力与传动所的史正文副所长主持。他的主持风格幽默风趣，气氛融洽，给严肃的技术研讨会增添了很多欢乐的气氛。

●  当下，车书万里江山——非道路国四标准要求与展望

研讨会首先，由来自济南检测中心发动机实验室主任陆宪忠先生，给与会嘉宾介绍了非道路国四排放标准的修订进程。

陆主任讲到，目前非道路移动机械用柴油机保有量持续增加，2014年末，已经突破5000万台。与道路车相比，非道路车的排放总量氮氧化物（NOx）占42.2%、颗粒物（PM）占61%，我们对大气污染的治理刻不容缓。因而新的大气法提出了新的管理要求：产品信息社会公开化、生产销售使用环节接受监督、型式检验实时监控、违法必罚。

接着又介绍了非道路国四的修订情况。谈到了以下几点：

①修订原则：排放控制水平与欧盟非道路IIIB阶段一致，不加严限制要求；依据大气法，增加管理要求，尤其是增加移动机械的监管要求。

②实验工况的修订：明确适用于0KW≤P≤560KW额多缸非恒速柴油机；重新规定了NRTC测定规程；增加非排放控制区的要求；明确了型式检验和一致性检验时，对功率实验的要求。

③确保NOx控制策略正确运行的要求：明确限扭控制策略以及激活要求；型式检验时的验证要求。

④其他后处理装置的监控要求：对采用DPF、DOC等后处理系统的柴油机提出监控要求。

⑤PEMS的要求：装用56KW-560KW之间的在用非道路移动机械需进行PEMS实验，检查的机械应具有足够的代表性。

⑥机械定位的要求：非道路移动机械生产企业应提供其产品作业的准确位置。

⑦推荐的劣化系数：在环境主管部门的同意下，可以采用推荐的劣化系数。

⑧在用符合性的要求：非道路移动机械用柴油机有效寿命内满足限值要求。

⑨技术分析：机内净化主要为高压共轨+EGR，机外净化主要采用DOC+DPF和DOC+SCR。最后，陆主任总结到：非四修订监管对象侧重整机，企业在产品研发中，需要制定更加严格的排放目标，零部件+柴油机+整机需要同步研发，周期变长，对于庭院，场院机械，新能源应用速度在加快。

陆主任强调，非道路企业要保证产品在用符合性达标，要提早做好准备。

●  研发，板凳要坐十年冷——非道路四阶段柴油机的烟度和颗粒排放物控制

东风康明斯发动机有限公司的副总经理、总工程师刘志礼先生向我们讲解了针对非道路国四，东风康明斯是如何对柴油机的烟度和颗粒排放物进行控制的。

东风康明斯主要研发和生产中重型柴油发动机产品，排量涵盖3.9升到13升，功率范围覆盖80马力到680马力。应用于国内和出口车用、工程用、发电机组/泵组和船用市场。

东风康明斯根据中国市场的OEM应用需求及客户使用特性，目前国内柴油机企业的非道路四阶段技术解决方案以高压共轨+SCR为主，在小排量柴油机上有EGR解决方案。

对柴油机缸内燃烧的控制：通过优化缸筒、活塞的设计和加工，以及使用截面及张力优化的活塞环，可以有效的减少参与缸内燃烧的机油减少排放颗粒物；通过延迟喷油结束点或者增加后喷，提升缸内温度，使部分SOOT氧化。

对排放后处理装置的控制手段：柴油颗粒捕捉器（DPF），加装DPF目前是有效控制PN的唯一方案。最后，刘经理谈到未来的法规对颗粒物和烟度提出了很高的要求，需要发动机制造企业和工程设备制造企业紧密合作，从系统的层面综合进行优化。刘总也呼吁希望能给行业足够的时间，在开发使用推广保养上留予足够的时间。

●  满足更高排放法规非道路产品动力系统匹配设计

徐工集团的史正文所长讲到，非道路工程机械未来面临着许多挑战，有未来竞争对象的变化、未来产品需求的变化、混合动力总成，燃氢/电动动力总成的挑战。当下动力系统设计核心目标：节能+高效+智能化。

谈到了动力传动系统主要节能降耗措施，有以下几点：变转速变功率、电控硅油驱动风扇、电比例液压驱动风扇、电子调控风扇、闭锁变矩器、混合动力、变截面增压器、怠速离合切断。

其中谈到了散热器的设计，包含水散热器和油散热器；噪音的设计情况，确定使用三腔体，采取插入管和共振直管的结构形式；SCR的测试项目，包含抗振动测试、消声和阻力测试、尿素加热测试、再生温度测试、适应性测试、尿素缺失控制测试；SCR的主要失效形式，包含进排气管脱落、隔板焊缝开焊、隔板开裂、载体破损、载体移位。

动力传动系统匹配：采用变功率曲线，发动机输出功率曲线由一条变为三条，优化扭矩输出提升扭矩储备系数与保持CAT120K机型一致；降低发动机转速：发动机输出三条曲线中，把发动机两条输出曲线额定转速从2200rpm降到2000rpm，用于1-5档的作业工况，同时降低油耗。

最后谈到了工程机械市场的相关性与趋势变化，当全球GDP增速大于2.7%的时候，工程机械将出现正增长，挖机市场行情往往是春江水暖鸭先知，预示着工程机械市场的冷暖转化即将开始，所以挖机销量指数（EQI)是观测工程机械市场景气度和转折点的重要指标。

●  非道路柴油机后处理催化剂技术及路线探讨

优美科汽车催化剂（苏州）有限公司的陈超经理分享了优美科非道路国四后处理技术。他讲到针对不同功率的发动机会采用不同的技术方案：P＜130KW时，采用EGR+DOC+DPF；130<P<560KW时，采用DOC+DPF+SCR；P>560KW时，采用SCR或者DOC/DPF。

优美科非道路国四后处理技术：EGR + DOC，采用EGR压低NOx原排，DOC去除PM，氧化SOF的同时抑制生成SO3；V-SCR（钒基SCR），优化燃烧获得低PM原排，采用SCR去除NOx，钒基SCR具有成本低和耐久可靠性强的优势，是非道路国四阶段SCR only路线的主流选择；EGR+DOC+DPF；DPF+SCR结合在一起。

不同的技术路线有各自的优缺点，需要兼顾各方面从而进行选择。最后陈超经理总结到，DOC和V-SCR 是非道路国四阶段没有PN限制的农机设备的主流后处理技术路线，低成本的DOC 技术是小功率发动机(无PN限制)的最好选择，EGR+DOC+DPF系统是应对130kw以下有PN限制的工程设备的主流后处理技术路线。

●  非道路国四后处理技术应用

天纳克（苏州）排放系统有限公司的高级工程师李伟先生和我们一起探讨了非道路国四的后处理技术应用。天纳克作为世界知名的排气系统厂商，在柴油机非道路后排放后处理领域拥有丰富的开发和应用经验。

李伟先生谈到了非道路后处理器的难点；在降噪方面，道路与非道路的差异；后处理/发动机/整车的安装匹配。接着向我们介绍了天纳克非道路应用的关键技术，包含混合器的开发；混合器的选型；流体仿真；结晶及性能测试-热流实验；瞬态发动机台架及整车实验；耐久的开发。又谈到了封装的开发流程，封装的开发工具HEP以及声学开发流程，声学仿真分析和实验验证。

●  满足非道路国四产品的解决方案

道依茨上海国际贸易有限公司的张仰东经理为我们分享了非道路国四对应及SCR后处理系统应用的经验。张经理谈到了非道路工程机械故障解决和人机对接(HMI)的问题以及尿素管可能的安装错误，

如：尿素管没有足够的活动空间；尿素管固定位置不当或弯曲半径过小；尿素抽吸管过长而盘绕；尿素喷嘴四周环境温度过高。这些错误都会导致后处理系统出现严重的错误。

因此也提出了一些改进措施：优化尿素管路的布置（避免不当受力）；优化尿素管的走向及管卡的位置；优化尿素管布置；按照Deutz 安装指南的要求实施。最后，张经理说到，针对日趋严格的排放法规，我们应该时刻做好准备，迎接挑战，克服困难。

●  非道路国四后处理集成系统开发和挑战

最后，由无锡威孚力达催化净化器有限责任公司技术中心基础研发部的陈增响部长介绍非道路国四后处理集成系统的开发和挑战。陈部长2010年加入无锡威孚，一直从事汽车排气系统的设计、分析、验证等工作，在排放领域内拥有着丰富的工程经验。

陈部长讲到，非道路分类影响后处理系统的布置和设计，影响后处理系统的配置和标定。接着谈到了非道路后处理的难点和关键技术，包含核心技术要求，一维性能分析，设计要点，流场性能分析评价，传感器位置评价，降噪性能评价，可靠性分析评价，材料、封装单元开发。

非道路工程机械净化器的核心要求：总成耐久性，集成化布置，流速均匀性，尿素结晶，NVH性能，保温性能等。其中谈到了保温隔热设计：采用全双层设计中间填装10mm保温棉，局部设计隔热罩。下面又介绍了非道路后处理系统的可靠性保证：材料试验，流场试验，尿素结晶试验，背压＆插入损失，部件及总成耐久试验，封装单元可靠性，路谱采集。最后，陈部长总结到非道路国四的封装技术还存在很大的挑战，需要大家共同的努力。

●  未来，潮平两岸阔，风正一帆悬

非道路工程机械作为眼下的市场热点和排放领域明年的工作重点之一，在柴油机排放领域内一直是广大厂商高度关注的重点工作内容。通过本次研讨会，与会嘉宾在轻松风趣的交流氛围中，对于法规的要求以及技术路线更加清新，获取了更新的认知，结交了更多的朋友。各位专家纷纷表示，本次不虚此行，盼望来年再聚！

会议期间，与会嘉宾热情积极，频频举手提问，日程紧凑气氛热烈，充满了良好的氛围。在大家日趋注重环保的时代，面对法规升级，整车，发动机，排放控制企业时刻都在迎接着挑战，也在努力工作，认真准备应对非道路国四法规带来的挑战和机遇。思为科负责人杨丽娜女士也积极的表示，思为科愿意为行业发展奉献自己的一份热忱，愿意为促进行业的交流和技术进步贡献自己最大的努力。

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