一、法規(guī)背景

隨著機(jī)動(dòng)車尾氣排放控制技術(shù)日益成熟，非尾氣顆粒物排放問題逐漸凸顯。研究表明，到2040年，非尾氣排放占車輛顆粒物排放總量的比例預(yù)計(jì)將超過90%。其中，制動(dòng)磨損是城市顆粒物（PM）的主要來源之一，在非尾氣排放中，制動(dòng)磨損貢獻(xiàn)了約40%的PM10和30%的PM2.5。

歐7法規(guī)（EU 2024/1257）已將制動(dòng)磨損、輪胎磨損等非尾氣排放納入管控范圍，并對(duì)輕型車制動(dòng)顆粒物排放（PM10）設(shè)定了明確限值：混合動(dòng)力與燃油車為7 mg/km，電動(dòng)車為3 mg/km。據(jù)行業(yè)評(píng)估，約50%的現(xiàn)有輕型車摩擦材料配方將超出該限值，約60%的制動(dòng)器需要重新設(shè)計(jì)或調(diào)整配方。

中國(guó)“國(guó)七"標(biāo)準(zhǔn)草案預(yù)測(cè)顯示，除PM10外，PM2.5與顆粒物數(shù)量（PN）也可能被納入監(jiān)測(cè)范圍。具體限值如下：

二、系統(tǒng)總體描述

四方儀器機(jī)動(dòng)車制動(dòng)排放測(cè)試系統(tǒng)按照聯(lián)合國(guó)全球技術(shù)法規(guī)GTR 24的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，用于機(jī)動(dòng)車制動(dòng)顆粒排放的標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試。系統(tǒng)組成如下圖所示：

系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，各單元通過主控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制。稀釋風(fēng)道內(nèi)壁經(jīng)過電解拋光處理，以降低顆粒損失，提高測(cè)量可重復(fù)性。該系統(tǒng)可測(cè)試PM2.5、PM10、SPN和TPN等指標(biāo)，滿足歐7標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證測(cè)試及相關(guān)研發(fā)需求。

三、PM采樣單元

3.1 構(gòu)成與原理

PM采樣單元由取樣噴嘴、取樣探頭、旋風(fēng)分離器（PM2.5或PM10）、濾紙架、流量測(cè)量裝置、流量控制器和真空泵組成。

在整個(gè)測(cè)試循環(huán)周期內(nèi)，質(zhì)量流量控制器與氣泵提供恒定氣流，將經(jīng)旋風(fēng)分離器篩分后的顆粒物（PM2.5或PM10）引導(dǎo)至直徑為47mm的濾紙上進(jìn)行收集。隨后，在可控環(huán)境條件下對(duì)濾紙進(jìn)行稱重，計(jì)算每個(gè)測(cè)試循環(huán)的顆粒物質(zhì)量。

3.2 產(chǎn)品特點(diǎn)

• 針對(duì)制動(dòng)磨損應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)的PM2.5及PM10采樣器

• 針對(duì)制動(dòng)粉塵顆粒特性進(jìn)行全新研發(fā)

• 配備多種接口，易于集成至第三方自動(dòng)化系統(tǒng)

• 可提供專業(yè)的潔凈室恒溫恒濕工作臺(tái)，用于濾膜稱重

3.3 技術(shù)參數(shù)

四、PN分析單元

4.1 構(gòu)成與原理

PN分析單元由取樣噴嘴、取樣探頭、旋風(fēng)分離器（2.5μm）、稀釋器、揮發(fā)性顆粒物去除器（SPN通道）及凝結(jié)核粒子計(jì)數(shù)器（CPC）組成。

在測(cè)試過程中，氣泵與限流元件提供恒定氣流，將制動(dòng)排放產(chǎn)生的氣溶膠吸入系統(tǒng)。氣流首先經(jīng)過旋風(fēng)分離器，去除2.5μm以上的大顆粒；隨后經(jīng)過冷稀釋（用于TPN測(cè)量）或熱稀釋與揮發(fā)物去除（用于SPN測(cè)量），最后進(jìn)入CPC進(jìn)行粒子計(jì)數(shù)并輸出濃度。

4.2 CPC關(guān)鍵技術(shù)

4.3 產(chǎn)品特點(diǎn)

• TPN和SPN分析模塊分別用于表征10nm粒徑以上的總顆粒數(shù)（TPN10）和固體顆粒數(shù)（SPN10）

• 可調(diào)稀釋比，為研發(fā)應(yīng)用及認(rèn)證測(cè)試提供高度靈活性

• 采用PN測(cè)量領(lǐng)域高級(jí)別的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)最佳精度與良好可比性

4.3 技術(shù)參數(shù)

五、超聲波流量計(jì)

5.1 測(cè)量原理

UFM-7200-DN超聲波流量計(jì)基于超聲波時(shí)差法工作。通過一對(duì)超聲波換能器交替發(fā)射和接收超聲波，測(cè)量超聲波在氣體中順流與逆流傳播的時(shí)間差，計(jì)算流體速度，進(jìn)而獲得流量數(shù)據(jù)。該測(cè)量方式為非接觸式，引起的壓差較低。

5.2 產(chǎn)品特點(diǎn)

• 采用超聲波技術(shù)，精度高且壽命長(zhǎng)，長(zhǎng)期運(yùn)行無需特殊維護(hù)

• 多聲道設(shè)計(jì)，有效消除流場(chǎng)不穩(wěn)定帶來的監(jiān)測(cè)難點(diǎn)

• 超低始動(dòng)流量，寬量程比

• 配備溫壓傳感器，通過溫度與壓力補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)測(cè)量

• 無可動(dòng)部件，不易腐蝕，壓力損失小，維護(hù)量幾乎為零

• 內(nèi)置無線遠(yuǎn)傳模塊，便于數(shù)據(jù)監(jiān)控

• 數(shù)字化設(shè)計(jì)，功能齊全，顯示直觀

• 集成度高，外形美觀，安裝方便

5.3 技術(shù)參數(shù)

六、系統(tǒng)配置說明

四方儀器可根據(jù)用戶需求提供以下配置選項(xiàng)：

• 完整測(cè)試系統(tǒng)

• 性能測(cè)試臺(tái)升級(jí)

• 核心儀器單獨(dú)供應(yīng)

系統(tǒng)及核心組件已經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證。PN設(shè)備已獲得中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院校準(zhǔn)證書，與進(jìn)口設(shè)備的比對(duì)測(cè)試結(jié)果顯示，瞬態(tài)數(shù)據(jù)曲線基本一致。