下一代排放标准还有多远

在国内，非道路国Ⅳ排放标准尚未普及的情况下，类似于Stage V的法规是遥遥无期的，努力达到国Ⅳ排放标准就足够了。

在我国，人们还在为相当于欧盟Stage ⅢB排放标准的非道路国Ⅳ排放标准纠结时，从巴黎的INTERMAT 2015上又传来一个惊人的消息，西方的行业大佬们已经在谈论Tier 5/Stage Ⅴ的问题了。难道下一代排放标准又要来了吗？

是的，非道路柴油发动机排放的传奇故事还没有结束。尽管欧盟的Stage Ⅴ目前仍然悬而未决，而美国还没有实施Tier 5的打算，但是我们仍然有必要了解未来的排放趋势。

由于欧盟和美国现行的法规已超过十年，欧盟现行的排放法规将在2019或2020年失效以启用下一代排放法规，即Stage Ⅴ，因此目前欧盟正在对Stage Ⅴ进行讨论。由于发动机业务是全球性的，通常欧盟的法规会与美闻的法规十分接近以避免发动机厂商为不同的市场生产不同的发动机。按说美国也应该在同一时间采取相同的标准，即Tier 5。但美国环保局（EPA）至今尚未表态是否及何时会引入新的法规。与联邦政府的态度不同，加利福尼亚州正在紧跟欧盟的发展，可能会寻求建立自己的类似于Stage Ⅴ的法规。业内人士认为，如果欧盟的法规制订上作有了进展，美国还是会跟进的。

据悉，针对Stage Ⅴ，欧盟监管机构的目标是消除柴油机尾气中的超细颗粒物，即尺寸小于100纳米的颗粒（这些颗粒对人体肺部健康造成的威胁最大，它们可以进入肺部深处并“常驻”）。从目前的形势来看，这个目标将比较容易满足，而且不会花很长时间。与欧美现行的Stage IV/Tier 4 Final法规相比，Stage Ⅴ/Tier 5法规将不会在技术水平上有大的变化。

除了颗粒的大小，未来的Stage Ⅴ法规的监管制度可能会与现行的Stage Ⅲ、Ⅳ/Tier 3、4存在显著差异，目前的法规讨论中涉及大量的政治、法律和技术方面的问题。

现行法规对19 kW以下发动机并不适厂用，但Stage Ⅴ可能会覆盖所有的发动机，此前的法规仅针对柴油燃料的车辆，新法规也可能涵盖所有燃料，包括天然气。汽油及双燃料发动机。不过该法规会比较灵活，给厂商以喘息的空间，一日一细节敲定，新法规的制订工作将在2016年完成，并在晚些时候成为法律。在执行上，Stage Ⅴ法规有望在2019年对0～55kW发动机生效，在2020年对56～129kW发动机生效。因此这会是个令发动机行业普遍感到满意的期限和法规，唯一的例外是更换发动机的规则，对于想继续使用旧设备的小公司来说会带来财政上的困难。此外，欧盟也在应对游说集团和非政府组织的诉求，他们还在要求对小型发动机进一步降低氮氧化物的排放限值。

现有技术在满足Stage V/Tier 5法规要求上并无难度，大多数厂商都准备了解决方案，只等法规和时间表的公布。去除超细颗粒，只需要用好的柴油微粒过滤器（DPF）。DPF首次出现址为应对Tier 3法规，可以拦截大的烟尘颗粒，而附着的颗粒必须经常性地消除，称之为“再生”。这需要停机并将燃料喷射到排气管来烧掉积碳，而“再生”总还是会有未燃烧的灰，所有必须要定期更换或者用专用机器进行清洗。在INTERMAT 2015上，一些发动机厂商宣称其现有发动机的DPF就具备满足Stage V的能力。

当初为了减少麻烦，很多厂商曾开发了不用DPF的小型发动机。因为小型发动机比较容易满足排放法规，通过调整EGR（排气再循环）比率、燃油喷射和气门正时，以及使用DOC（氧化催化器）等技术措施，不用DPF就能满足排放法规。这些发动机体积较小，也不需要再生循环，成本吏低。如果可能，这些厂商会尽量避免安装DPF。

但是如果功率超过55～93kW，发动机会产生大量的烟灰，特别是在重负载的大型土方机械上。在这种情况下，DPF是必需要安装的，以使这些发动机达到排放标准。

对于未来，如果Stage V和Tier 5如期推进，到2020年，DPF很可能会安装到所有的发动机上，无论功率大小，固定或者移动。避免安装DPF的时代会终结，这意味着像滑移装载机和两头忙这样的紧凑型设备也要安装DPF，带来发动机布置方面的问题。

在INTERMAT 2015上，一些发动机厂商展示了为Stage V做好准备的发动机，大多数已调整了设计，至少使得DPF的尺寸最小化。很多厂商提供了所谓的“一罐”解决方案，即将各种后处理部件都集成在一个罐里，而不是之前的各自分开。如康明斯的Stage V解决方案――EcoFit单模块，该模块就是将DPF、DOC和SCR（选择性催化还原器）集于一身。

此前康明斯的设计都把SCR作为一个单独的下游组件与DPF和DOC分开，相比现在的SCR和DPF组合系统，根据康明斯的说法，EcoFit单模块体积减少了60%，重量减轻了40%，背压降低了20%。EcoFit使用的更小的DEF（柴油机尾气处理液）液滴，从而使得模块的尺寸能够减少到一个罐中，由于安装后处理装置被认为是一种必要的恶，更小更轻的EcoFit模块会更符合用户的期望。

从西方国家在非道路柴油机排放法规的发展过程中我们了解到，目前的法规已经接近于技术上的极限了。早先，通过柴油品质的提高和提高燃烧温度和效率、使用高压共轨、DOC等手段使得硫化物、碳氢化合物、一氧化碳的排放大幅降低。此后主要的控制污染物是颗粒物和氮氧化物，先通过EGR降低燃烧温度控制氮氧化物，而用DPF控制颗粒物，又通过提高燃烧温度控制颗粒物，而用SCR控制氮氧化物，未来则是通过技术的组合进一步控制颗粒物。因此在国内，非道路国Ⅳ排放标准尚未普及的情况下，类似于Stage V的法规是遥遥无期的，努力达到国Ⅳ排放标准就足够了。