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欧洲柴油机排放法规的框架、限值与趋势
发布时间:2022-05-09 11:57:51  ▏阅读:次

摘要: 欧洲船用柴油机排放法规涵盖欧盟商用内河船、娱乐用船及莱茵河、博登湖、勃兰登堡三个区域性条例。本文系统梳理各法规的适用范围、排放限值、试验循环及耐久性要求,并指出欧盟下一阶段限值将向美国Tier IV看齐,为船用发动机制造与出口提供合规框架参考。

 

一、欧洲船用柴油机排放法规体系概述

 

欧洲船用柴油机排放法规包括欧盟商用内河船用柴油机排放法规2004/26/EC,娱乐用船用柴油机和个人游艇用船用柴油机排放法规94/25/EC,和三个区域性船用柴油机排放条例——莱茵河条例、博登湖条例和勃兰登堡航运条例。欧盟层面的法规覆盖商用与娱乐两大类船舶动力,区域性条例则在特定水域(莱茵河、博登湖及德国勃兰登堡州)叠加更严格或差异化的排放要求。

表1  欧洲船用柴油机排放法规

法规
适用范围
2004/26/EC
商用内河船用柴油机
94/25/EC
娱乐用船用柴油机和个人游艇用船用柴油机
Central Commission for Navigation on the
Rhine[CCNR]Regulation莱茵河条例
在区域水域行驶的船舶装用的船用柴油机
Bodensee Regulation博登湖条例
Brandenburg Shipping Order
勃兰登堡(德国东北部一城市)航运条例

 

更新后的欧盟柴油机排放法则.png

更新后的欧盟排放法则

 

二、欧盟商用内河船用柴油机排放法规(2004/26/EC)

 

1. 适用范围与限值
2004年4月21日,欧洲议会和欧盟理事会发布2004/26/EC法规,将97/68/EC法规适用范围扩大到内河船、铁路轨车装用的柴油机。该法规适用于装用在船长不小于20米且排水量不小于100立方米、在内河区域(包括河川湖泊、入海口等)航行的船舶上的柴油机,但不包括载客量不超过12人的客船、船长小于24米的娱乐船只、海监局服务船只、救火船只、海军舰艇及远洋船只。

排放限值根据功率和单缸排量分为V1和V2两大类型,共9个子类。所有子类的CO限值均为5.0g/kW.h,HC+NOx限值在7.2至11.0g/kW.h之间,PM限值在0.20至0.50g/kW.h之间,实施日期从2006年6月30日至2008年12月31日分批执行。

2. 试验循环与基准燃油
对于推进式船用柴油机,使用ISO 8178-4的E2或E3循环;对于辅助船用柴油机,使用C1或D2循环。认证试验用基准燃油的十六烷值要求在52至54之间,密度在833至837kg/m³,硫含量不超过300mg/kg,多环芳烃含量在3.0%至6.0%之间。

3. 耐久性要求
2004/26/EC的附件中规定了船用柴油机耐久性相关内容,要求耐久性时间为10000小时。获取劣化系数可以采用台架试验累积时间、实际使用累积时间、燃油加速试验(通常1300至1700小时)等方法。对于不同时生产非道路或道路发动机的专业船用柴油机生产企业,法规提供了多种变通方法,包括基于合理技术分析认定不同机型排放劣化特性相同、使用其他生产商的DF值,或在型式核准机构同意下使用基于工程经验的分析方法替代耐久性试验。

 

欧盟排放法则趋势图-柴油发电机组.png

欧盟排放趋势图

 

三、娱乐用内河船用柴油机排放控制指令(94/25/EC)

 

该指令适用于新生产的2.5至24米娱乐船上装用的柴油和汽油推进式发动机。压燃式船用柴油机的排放限值为:CO 5.0g/kW.h、HC 1.5+2.0/(PN)^0.5 g/kW.h、NOx 9.8g/kW.h、PM 1.0g/kW.h。试验使用ISO 8178-4的E5循环,净功率大于130kW的娱乐船用柴油机也可采用E3循环。如果某一类船用柴油机适用94/25/EC指令,则不适用2004/26/EC指令。

表2  柴油机排放限值

 

船用柴油机类型
CO(g/kW.h)
HC(g/kW.h)
NOx(g/kW.h)
PM(g/kW.h)
压燃式船用柴油机
5.0
1.5+2.0/(PN)0.5
9.8
1.0

 

四、三个区域性船用柴油机排放条例

 

1. 莱茵河条例(CCNR)
莱茵河管理委员会由比利时、法国、德国、瑞士和荷兰五国组成,制订的莱茵河条例分两个阶段实施。第1阶段从2003年1月1日开始,小于130kW的船用柴油机要求与97/68/EC第1阶段相同,大于130kW的要求与IMO Tier I相同。第2阶段从2007年7月1日开始,小于560kW的要求与97/68/EC第2阶段相同,大于560kW的要求比2004/26/EC更严格。CCNR已同意接受EU Stage IIA认证作为CCNR stage II,未来船用柴油机法规由欧盟主导,CCNR不再单独出法规。

表3   CCNR第1阶段排放限值

PN(kW)
CO
(g/kW.h)
HC
(g/kW.h)
NOX
(g/kW.h)
PM
g/kW.h)
37≤PN<75
6.5
1.3
9.2
0.85
75≤PN<130
5.0
1.3
9.2
0.70
PN≥130
5.0
1.3
N≥2,800rpm=9.2
(-0.2)
500<N≤2,800rpm=45*N
0.54

表4   CCNR第2阶段排放限值

 

PN(kW)
CO(g/kW.h)
HC(g/kW.h)
NOx(g/kW.h)
PM(g/kW.h)
37≤P<75
5.0
1.3
7.0
0.4
75≤P<130
5.0
1.0
6.0
0.3
130≤P<560
3.5
1.0
6.0
0.2
P≥560
3.5
1.0
n≥3150 rpm:6.0
345≤n<3150 rpm:45×n(-0.2)−3
n<345 rpm:11.0
0.2

 

2. 博登湖条例(Bodensee Regulation)
博登湖周围接壤奥地利、德国和瑞士,瑞士政府决定制订条例降低船舶废气排放。该条例适用于在博登湖航行的新船、新改装船及首次在博登湖签发证书的船舶上装用的压燃和点燃式发动机。第1阶段排放法规1993年1月1日实施,第2阶段1996年1月1日实施。第2阶段NOx限值为10g/kW.h,并规定了烟度限值(自然吸气3.5、增压2.5 BOSCH)。该条例与2004/26/EC不同之处在于同时限制点燃式发动机排放并有烟度要求。

表5  柴油机排放限值

 
NOx
(g/kW.h)
HC
(g/kW.h)
CO
(g/kW.h)
实施日期
第1阶段
15
取决于发动机转速
取决于发动机转速
1996年1月1日前
生产的发动机
第2阶段
10
1996年1月1日后
生产的发动机

表6  柴油机烟度限值

 

阶段
船用柴油机类型
烟度限值(BOSCH)
1阶段
自然吸气船用柴油机
4.0
增压船用柴油机
3.0
2阶段
自然吸气船用柴油机
3.5
增压船用柴油机
2.5

 

3. 勃兰登堡航运条例(Brandenburg Shipping Order)
1997年德国勃兰登堡州引入船用柴油机排放和噪声限值要求,2003年1月实施。排放限值与94/25/EC相同,噪声限值仅适用于最大功率小于40kW的发动机。

据了解,欧盟正在研究制订下一阶段的船用柴油机排放法规,排放限值要求将会等同于美国船用柴油机排放法规Tier IV阶段的排放限值要求。这意味着未来欧盟商用内河船用柴油机将面临更严格的NOx和PM削减要求,发动机制造商需提前布局电控高压共轨、SCR后处理及DPF等关键技术。

 

 

总结

欧洲船用柴油机排放法规形成了“欧盟层面框架法规+区域性补充条例”的多层体系。2004/26/EC按功率和单缸排量分类设定CO、HC+NOx、PM限值,实施日期跨度为2006年至2008年;94/25/EC单独覆盖娱乐用船;莱茵河、博登湖和勃兰登堡三个区域性条例在特定水域叠加更严要求或差异化指标。耐久性方面要求10000小时,并提供多种劣化系数确定方法以适应不同规模生产企业。下一阶段欧盟法规将向美国Tier IV看齐,船用柴油机生产企业应密切关注法规动态,提前在燃油系统电控化、后处理集成及耐久性验证方面做好技术储备,以确保产品持续满足出口合规要求。


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