尾气排放法规,液压挖掘机一般以柴油机为动力,燃烧排放的尾气中的有害物质有一氧化碳、碳氢化合物、氧化氮和颗粒物等。在环境污染日趋严重的今天,环境问题已成为制约经济发展、危害人民健康的重要因素。为保护大气环境,各国纷纷制订了相关排放法规,以限制尾气的排放。液压挖掘机的生产和销售也受限制,尤其是发达国家对环保的要求更高液压挖掘机属于非道路工业车辆。液压挖掘机排放的优劣主要取决于柴油机排放控制情况的优劣。在非道路用柴油机排放控制方面,国际上美国领先,欧盟和日本紧跟。我国的非道路车辆排放标准目前也进入了实施阶段。

国际非道路车辆排放标准状况,美国环保署(EPA)在1994年针对除机车、船舶和地下矿用设备以外的超过37kW的非道路柴油发动机发布了第1阶段排放标准。在196-2000年间,根据发动机规格不同而分阶段执行的第1阶段标准,NO,和颗粒物的排放量分别比未采用排放标准前降低了31%和60%。经过第Ⅱ阶段以后,在2006-2008年间分阶段执行的37-560kW发动机的第Ⅲ阶段标准,NO,和颗粒物的排放量比第1阶段分别再降低60%和40%,并计划在201-2014年执行的第Ⅳ阶段标准(暂时的)和第N阶段标准。

NO,和颗粒物的排放量均比未采用排放标准前降低96%欧盟(EU)第一个非道路移动机械排放控制标准(指令97/68/EC发布于1998年2月27日,其第I阶段标准于1999年执行,第Ⅱ阶段标准根据柴油机的功率不同分别于2001-2004年逐步执行目前执行的第Ⅲ阶段标准分两步进行:第一步(ⅢA阶段)仅包括气态排放物,从200年12月31日到2007年12月31日,与第Ⅱ阶段标准限值相比,NO排放量降低了30%;第二步(ⅢB阶段)涵盖颗粒物排放,将于2010年12月31日至2011年12月31日之间执行,与第Ⅱ阶段标准相比,颗粒物排放下降约90%。第Ⅳ阶段标准将于2014年执行。目前液压挖掘机涉及的国际排放标准有美国环保署(EPA)和欧盟(EU)非道路车辆用柴油机排放标准进程。

我国非道路车辆排放标准状况,我国最早用于非道路柴油机排放控制的排放标准是2003年4月1日发布的两个北京地方标准《非道路柴油机排气可见污染物限值及测量方法》(DB1/184-2003)和《非道路柴油机排气污染物限值及测量方法》(DB1118-2003)标准等同采用了欧洲第1和第Ⅱ阶段的排放限值,执行时间分别为2003年1月和2005年1月。

目前我国正在实施的《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》(GB208912007)标准(1、Ⅱ阶段)参考了欧盟标准。在欧盟指令97/68/EC基础上,增加了对农、渔业机械的要求;在第I阶段增加了对小于37kW柴油机的排放控制,在第Ⅱ阶段增加了对小于18kW的柴油机的排放控制等。减排措施,对于柴油工程车辆,要达到低排放的要求,主要依靠柴油机本身所采取的先进技术,如直喷技术、涡轮增压、中冷与多气门、超高压与微粒化和电子控制喷射、废气再循环等。

增压、中冷与多气门技术,柴油机汽缸内能燃烧的燃料量取决于进入汽缸的充气量,为此车用柴油机上广泛采用了涡轮增压、中冷及多气门技术。大型船用与机车柴油机一直采用四气门结构,车用柴油机缸径大于100mm以上的均优先采用四气门结构,优点是除了充分利用汽缸圆面积增加进气量与实现可变进气涡轮外还可以将喷油器垂直中置,使油柱分布均匀,有利于燃烧过程中的优化。对于缸径小于100mm的车用柴油机,有采用四气门,也有保持两气门的,如德国VW公司的upo机 IL benzon-660机, Elsbett公司的油冷机(d/s=82/92mm)与奥地利斯泰尔( Steyr)公司的m1系列柴油机。实现高压喷射与电控,优化喷油规律,柴油机是车辆的动力与心脏部件,而喷油系统又是柴油机的心脏,为满足越来越严格的排放法规,喷油压力不断提高。目前在传统的泵喷嘴系统中,喷油压力已普遍通过100MPa,在新的高压喷射系统中,喷油压力已超过150MPa,甚至达到200MPa。

排气再循环与排气后处理技术,实现排气再循环可降低NO2,但不利于燃油经济性,若能实现EGR(废气再循环系统)冷却与电控,则有利于改善综合性能。柴油机的排气后处理技术比汽油机困难,但是国外在微颗粒过滤及其再生技术与氧化氮催化还原技术方面已取得了长足的进步,可以适应未来排放法规的要求对液压挖掘机制造公司来说,任务就是选择通过相关排放认证的柴油机,在该柴油机与挖掘机的配套设计时确保进排气阻力、燃油阻力符合柴油机的相关要求。该要求能否达到须进行试验验证。