美国、瑞士等国外环保机构的研究表明，除机动车外，工程机械、船舶、内燃机车等非道路移动源所产生的污染物总量与道路车辆相当甚至更高，从美国环保局发布的2008年全美氮氧化物排放总量按源分类的统计结果可以窥见一斑。其中道路车辆占31.86%、非道路移动源占26.04%、电力生产占18.40%、工业生产占16.78%、其他占6.92%.各类移动污染源排放总量高达57.9%,仅非道路移动源氮氧化物排放量就超过1/4,因此，对非道路移动源的排放问题不可忽视。长期以来，中国一直把污染控制重点放在机动车上，而对非道路移动源排放问题关注很少，对非道路移动源的排放因子、活动状况和排放总量的认识比较匮乏。
工程机械的主要排放物与汽车产品的排放物相同，因工程机械产品量大面其对大气的污染也是不容忽视的。其排放物主要为一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOx）和颗粒物（PM）。
综述 早在1964年，美国加利福尼亚州在世界上迈出了控制车辆尾气排放的第一步，对1966年定型生产的轿车尾气排放进行了限制。1970年美国国会通过了"净化空气法案"，并组建了美国联邦环保署（EPA）。同年，欧洲和日本也制定了相应的排放控制标准。此后的几十年，随着汽车保有量的不断增加，以及公众对环境的要求日益提高，各国都制定了越来越严格的汽车排放标准。 但对非公路（美国称off-highway，欧洲称nonroad）用机动设备尾气排放引起的空气污染问题，并未引起足够的重视。直到1990年，EPA才开始着手研究和限制非公路用机动设备的尾气排放，就像给汽车尾气排放制定一个标准一样。EPA已经认识到，非公路用机动设备的柴油机尾气排放也给环境带来严重污染，因此决定与柴油机制造商及公众一起，制定一个切实可行的排放控制方案。
1996年，EPA和美国加州空气资源委员会（CARB）联合签署了一个适用于非公路用机动设备柴油机的原则意向书（SOP）。签署该意向书的发动机制造商有：卡特彼勒、康明斯、迪尔、底特律柴油机、道依茨、五十铃、小松、库伯塔（Kubota）、三菱、北极星（Navistar）、纽荷兰（New Holland）、威士康（Wis-Con）和洋马（Yanmar）。 1998年8月27日，EPA签署了最终法规以明确原来SOP所规定的非公路用机动设备柴油机排放标准。它使功率在37kW（50hp）以下的非公路用机动设备柴油机有了第一阶段排放标准（Tier 1）。从2000-2008年，对所有非公路用机动设备柴油机将分阶段实施更加严格的第二阶段（Tier2）和第三阶段（Tier 3）排放标准。
该协议使得美国联邦政府与加利福尼亚州的排放标准达到了统一，而且在某种程度上，与欧洲的非公路用机动设备柴油机排放标准趋于一致。它涵盖了非公路用机动设备使用的各种型号柴油机，这些柴油机被广泛应用于建筑、农业、工业设备以及部分舰船。主要机种有：农用拖拉机、挖掘机、柴油剪草机、推土机、伐木设备、便携式发电机组、平地机、叉车和帆船辅助推进设备。尚不包括机车和地下采矿设备用柴油机，以及功率超过37kW（50hp）的船用柴油机。
非公路用机动设备是各种工程机械设备、工程车辆、舰船和发电机组的总称。它包括户外动力设备、娱乐车辆、农业机械与工程机械、园林机械、水上舰船、机车、航空（天）飞行器等。它们所使用的发动机称之为非公路发动机，类型有压燃式发动机（CI，即柴油机）和火花点火发动机（SI，即汽油机），每年排放的氮氧化合物（NOx）、一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）和颗粒物（PM）等有害物质的总量几乎相当于公路用车辆发动机的年排放总量（以美国为例）。
由于柴油发动机具有很高的热效率，因而被广泛使用。非公路柴油机是非公路发动机市场的主体，主要用于农业机械（如拖拉机）、工程机械（如挖掘机、装载机、推土机）、物料搬运机械（如叉车）和多用途设备（如发电机组、抽水机）等。在非公路柴油机排放中，NOx和PM的排放量最为严重，分别约占NOx和PM排放总量的20%和36%。
而在柴油机的排放成分中，除99.7%（75.7%的N2、10%的CO2、8%的水蒸气和6%的O2）对人类无害外，其余0.3%（0.2%的NO、0.01%的NO2、0.03%的HC、0.05%的CO、0.01%的SO2和小于0.01%的PM）都是有害物质，它是形成酸雨和破坏臭氧层的罪魁祸首。随着人类对环境的日益重视，消除柴油机的尾气污染也成了大家所关注的重大话题。因此，发达国家已将柴油机污染排放作为环境治理的重要内容之一，并制定了相应的控制排放标准。非公路用机动设备排放标准控制的正是这些有害物质。
需求旺盛的工程机械行业在持续发展中也带来了更多的碳排放。在保护环境以及发展低碳经济的需求下，各国更加重视通过相应的法规和标准对工程机械的排放加以限制，这些法规和标准归纳起来主要有三大体系——美国、欧盟、日本标准体系。
美国工程机械排放标准体系 美国环境保护署根据空气清洁法制订并颁布EPA40 CFR PART89、40 CFR PART 1039、EPA40 CFR PART 1048和EPA40 CFR PART90等法规，对柴油机排放标准施行分阶段限制，其中与工程机械相适配的是E P A4 0 CFR P ART89《新的和在用的非道路压燃式发动机的排放控制和40 CFR PART 1039法规第4阶段新生产及在用的非道路压燃式发动机排放控制，其实施阶段及排放限值如下表 。
欧盟工程机械排放标准体系 欧盟对发动机排放的法规有97／68／EC、2001／63／EC、2002／88／EC和2004／26 ／EC指令，其中与工程机械排放相关的是97／68／EC关于统一成员国有关非道路移动机械用内燃机气体和颗粒污染物排放限制措施的法律》，主要适应于非道路移动机械装用的压燃式发动机。2004年4月21日，欧洲议会和欧盟理事会对上述指令补充发布了20004／26／E C指令，该指令规定了非道路用机械压燃式柴油机第ⅢA，ⅢB、Ⅳ阶段的排放指标和实施日期，并将柴油机覆盖范围扩大到内河船、铁轨车、铁路机车用压燃式柴油机，其实施阶段及排放限值如下表2。
日本工程机械排放标准体系 日本从1996年起，对用于国家直辖工程的一部分工程机械为对象开始实施排放法规限制，日本环境厅、国土交通省和经济产业省根据《大气污染防止法》制订《特殊汽车排放法规（道路用）》、《特定特殊汽车排放法规（非道路用）》和《低排放型工程机械指定制度》等法规。日本对工程机械要求的各实施阶段及排放限值如下表 。
中国工程机械排放标准体系 中国环境保护局根据《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国大气污染防治法》在2006年制订了针对工程机械排放的国家强制标准GB20891—2007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（中国I、II 阶段）。此标准是修改采用欧盟指令97／68／EC关于统一成员国有关非道路移动机械用内燃机气体和颗粒污染物排放限制措施的法律，但标准排放限值与其等同。各实施阶段及排放标准限值如下表 。
工程机械各标准体系排放限值对比分析 美国在1996-2000年间，根据发动机规格不同而分阶段执行的Tier l 标准，氮氧化物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Tier 2标准实施后，在2006-2010年间分阶段对130-560kW发动机执行了Tier 3标准，使“碳氢化合物+氮氧化物”排放量比Tier 2标准降低约38％。而在2011-2014年执行的Tier 4过渡标准，使“碳氢化合物+氮氧化物”和颗粒物的排放量比Tier 3排放标准又分别降低约45％和90％。
欧盟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1阶（Stage I）于1999年执行，第Ⅱ阶段（Stage Ⅱ）根据发动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（StageⅢ）标准分两步：第一步（Stage ⅢA）从2006年2010年，仅包括气态排放物，与第11阶段限值相比，“碳氢化合物+氮氧化物”排放量降低了约43％；第二步（Stage ⅢB）标准更加严格控制颗粒物排放水平，已于2011开始执行，与第1I阶段相比，碳氢化合物、氮氧化物和颗粒物排放分别下降约81％、67％，88％，欧盟第Ⅳ阶段（StageIV）排放标准将从2014年开始执行，标准等同于美国Tier 4标准。 日本发动机排放控制法规虽起步晚于美国和欧盟，但排放要求起点高，第 2阶段比第 1 阶段碳氢化合物排放量降低了60％，氮氧化物排放量降低了40％，日本第3阶段比第2阶段碳氢化合物排放量降低了50％，氮氧化物排放量降低了40％。从第3阶段开始其排放要求已与欧盟和美国一致，只用了短短的七年时间就达到了欧美国家的排放水平。
中国最早用于非道路发动机排放控制的排放标准是遵循于欧盟的排放体系。在2003年4月1日发布了两个北京地方标准《DB11／184—2003非道路柴油机排气可见污染物限值及测量方法》和《DB11／18—2003非道路柴油机排气污染物限值及测量方法》，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年和2005年。而环保局制订的EI前在用的国家强制性柴油机排放标准与上述北京地方标准限值没有差别，与欧美日的排放限值相差甚远，所以提高柴油机排放标准限值时不待我。
美国和欧盟对工程机械的排放限制从上个世纪九十年代已开始，比中国早了十年时间。从2010年开始两者的标准排放限值Tier4过渡和Stage ⅢB达到相同，日本工程机械排放限值在短短的几年时间内也达到了美国和欧盟的排放要求。自哥本哈根会议后，美国和欧盟统—了思想，工程机械从2014年1月1号开始，将强制采用Tier4（StageIV）标准。而目前中国工程机械排放标准限值仍停留在欧盟的Stage Ⅱ阶段，发动机排放标准中碳氢化合物、氮氧化物和颗粒物排放量的限值分别是其5倍、3倍和8倍，时间上落后了将近10年，技术落后就更难以估算。中国是世界工程机械大国，以其价低抢占着世界工程机械市场，出口到发达国家和地区的工程机械产品，发动机及其相关零部件均采用进口采购方式，价格是国产的两倍，但随着2014年的Tier4和StageIV标准的强制执行，对发动机及其相关配件的技术含量要求会更高，价格必将上涨，中国工程机械企业如不早谋划、早准备，仍依赖于发动机的进口，产品是否有利润还有待验证，加之在世界范围内执行碳排放交易，中国工程机械产品进入欧美市场将是昙花一现。
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