摩托車國五標準排放測試系統(tǒng)解決方案

1. 摩托車國五標準排放測試系統(tǒng)的需求與痛點

我國是摩托車生產(chǎn)和使用大國，摩托車保有量約占全國機動車總保有量的20%。摩托車對高比功率輸出的需求以及缺乏精密的發(fā)動機結(jié)構(gòu)和排氣后處理裝置，導致摩托車成為燃燒副產(chǎn)物的強烈排放者，具有很大的健康風險。

排放標準升級是機動車污染減排的主要驅(qū)動力。自1994年開始，我國摩托車排放標準已從第一階段執(zhí)行到第四階段，CO、THC和NOx的排放總量分別削減了約97%、97%和77%。為了進一步削減摩托車尾氣污染物排放，2024年10月31日生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了摩托車第五階段排放標準征求意見稿，該標準與摩托車歐五排放標準趨于一致，不僅對CO、THC和NOX進一步加嚴，還增加了NMHC限值。

表1 摩托車國四、國五和歐五排放標準的I型試驗排放限值（裝用點燃式發(fā)動機的第二類摩托車）

在排放標準升級的指引下，我國眾多摩托車制造企業(yè)都需要使用與最新排放標準相匹配的全流稀釋排放測試系統(tǒng)設(shè)備來開展充分的研發(fā)試驗與質(zhì)量檢測，以保證摩托車產(chǎn)品符合排放標準限值要求。由于我國機動車排放標準長期跟隨歐美標準，全流稀釋排放測試系統(tǒng)設(shè)備涉及多項高精度檢測技術(shù)的集成與融合，自主開發(fā)難度極大，導致我國機動車行業(yè)需要使用的全流稀釋排放測試系統(tǒng)設(shè)備長期依賴國外進口產(chǎn)品。實際上，進口品牌全流稀釋排放測試系統(tǒng)設(shè)備是無法滿足國內(nèi)廣大用戶應(yīng)用需求的，主要體現(xiàn)在：1）全流稀釋排放測試系統(tǒng)設(shè)備作為機動車排放測試中的關(guān)鍵裝備，急需突破全面依賴進口的“卡脖子”難題；2）進口設(shè)備采購及使用成本較高，大多數(shù)國內(nèi)用戶難以承擔；3）全流稀釋排放測試系統(tǒng)設(shè)備中部分核心分析儀構(gòu)造復雜，往往需要返回原廠進行維護維修及校準，進口設(shè)備返廠需要耗費較長時間，從而會嚴重降低設(shè)備有效利用率。因此，加強國內(nèi)研發(fā)投入，盡快開發(fā)出符合法規(guī)技術(shù)要求的國產(chǎn)全流稀釋排放測試系統(tǒng)設(shè)備是解決當前供需矛盾的重要途徑。

2. 摩托車國五標準排放測試系統(tǒng)的解決方案

在汽車/發(fā)動機排放檢測領(lǐng)域，四方儀器經(jīng)過近二十年的技術(shù)沉淀，基于高精度氫火焰離子化檢測技術(shù)(HFID)、非分光紫外(NDUV)、非分光紅外(NDIR)、長壽命電化學(ECD)、粒子計數(shù)(CPC)及擴散荷電計數(shù)(DC)等技術(shù)原理，全線自研了氣體傳感器模組、尾氣分析儀、車載尾氣檢測設(shè)備以及國產(chǎn)汽車/發(fā)動機臺架排放測試系統(tǒng)，是國內(nèi)為數(shù)不多擁有全系列產(chǎn)品架構(gòu)且提供一站式解決方案的實力供應(yīng)商。近年來，四方儀器自主研發(fā)的Gasboard-9801發(fā)動機排放測試系統(tǒng)和Gasboard-9802全流稀釋定容采樣（CVS）系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于許多發(fā)動機、摩托車以及輕型車制造企業(yè)的研發(fā)與認證試驗，Gasboard-9805便攜式排放測試系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于機動車和非道路移動機械制造企業(yè)的實際工況排放測試試驗。

為了更好滿足廣大機動車行業(yè)用戶對機動車歐7及未來國七排放標準升級的測試需求，四方儀器新開發(fā)了顆粒數(shù)量分析系統(tǒng)、激光光譜排放分析系統(tǒng)和機動車制動排放測試系統(tǒng)等，同時對原有測試設(shè)備產(chǎn)品進行了全面升級與改進，形成了符合歐7及未來國七排放標準的新一代排放測試系統(tǒng)整體解決方案。該方案主要包含：用于實驗室尾氣排放測試的全流稀釋排放測試系統(tǒng)（圖1）和原始尾氣排放測試系統(tǒng)；用于實際駕駛尾氣排放測試的便攜式排放測試系統(tǒng)；用于制動顆粒排放測試的機動車制動排放測試系統(tǒng)。

圖1 四方儀器新一代全流稀釋排放測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖

3. 摩托車國五標準排放測試系統(tǒng)的應(yīng)用案例

用于驗證實驗室間精度標準化的方法之一是比較在不同設(shè)施、不同排放認證周期內(nèi)對單個發(fā)動機或車輛進行循環(huán)測試的排放結(jié)果。

2024年由某摩托車排放質(zhì)檢中心聯(lián)合5個大型摩托車企業(yè)開展了6個摩托車排放實驗室間的比對試驗。其中，5個排放實驗室均使用了國際制造商Horiba公司生產(chǎn)的全流稀釋排放測試系統(tǒng)，另外1個排放試驗室使用了四方儀器生產(chǎn)的全流稀釋排放測試系統(tǒng)。本次比對試驗使用了同一輛2-1類兩輪摩托車樣車。各實驗室嚴格按照（EU）No 134/2014（歐五）標準要求完成常溫下冷啟動后排氣污染物排放試驗（I型試驗）。比對試驗結(jié)果顯示所有參比實驗室各污染物組分的平均值在標準偏差的±2σ以內(nèi)（圖2），表明各實驗室試驗結(jié)果的一致性較好。同時，本次比對試驗結(jié)果及結(jié)論充分表明：四方儀器全流稀釋排放測試系統(tǒng)（CVS）不僅符合摩托車歐五及國五標準技術(shù)要求，其實際性能水平也已經(jīng)與國際主流品牌產(chǎn)品相當。

圖2 2024年6個摩托車排放實驗室比對試驗中所有參比實驗室各污染物組分的平均值統(tǒng)計