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氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)排放測(cè)試系統(tǒng)解決方案

更新時(shí)間:2025-06-13      點(diǎn)擊次數(shù):217

1. 氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

氫能作為零碳清潔能源,兼具環(huán)境效益與戰(zhàn)略價(jià)值:其燃燒產(chǎn)物僅為水,可實(shí)現(xiàn)真正的零二氧化碳排放,同時(shí)顯著降低對(duì)化石燃料的依賴。2025年1月1日,《中華人民共和國(guó)能源法》正式實(shí)施,將氫能納入國(guó)家能源體系,標(biāo)志著我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)進(jìn)入規(guī)范化發(fā)展的新階段。

當(dāng)前氫燃料交通技術(shù)主要分為兩條路徑:

• 氫內(nèi)燃機(jī)汽車(H2ICE):在燃料電池成本高、技術(shù)尚不成熟的背景下,H2ICE憑借與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的兼容性,成為商用車及非道路機(jī)械領(lǐng)域的過(guò)渡優(yōu)選。

• 燃料電池汽車(FCV):長(zhǎng)期來(lái)看仍是解決方案。

行業(yè)動(dòng)態(tài)顯示,國(guó)內(nèi)外企業(yè)已加速H2ICE產(chǎn)業(yè)化布局。例如,2024年11月14日,由中汽研(天津)牽頭啟動(dòng)了氫內(nèi)燃機(jī)實(shí)車示范項(xiàng)目,旨在驗(yàn)證其安全性、動(dòng)力性及環(huán)保性。

政策層面,生態(tài)環(huán)境部于2025年3月21日發(fā)布國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《重型柴油車污染物排放限值及測(cè)量方法(中國(guó)第六階段)》(GB 17691-2018)修改單(征求意見(jiàn)稿),新增氫燃料點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn),為行業(yè)提供了明確的監(jiān)管框架。

 

2. 技術(shù)挑戰(zhàn)與檢測(cè)需求

氫燃料內(nèi)燃機(jī)的開發(fā)面臨三大核心挑戰(zhàn):

•燃燒優(yōu)化:氫氣燃燒速度快,需精準(zhǔn)控制空燃比以避免爆震。

•后處理系統(tǒng):需針對(duì)性開發(fā)NOx減排技術(shù)。

•安全性:氫氣泄漏風(fēng)險(xiǎn)要求高靈敏度監(jiān)測(cè)。

關(guān)鍵檢測(cè)需求:實(shí)時(shí)量化燃燒產(chǎn)物(如H?、NOx、NH?等),以優(yōu)化性能并滿足排放法規(guī)。

 

3. 解決方案:氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)排放測(cè)試系統(tǒng)

四方儀器推出集成化測(cè)試方案,覆蓋從氫氣濃度到顆粒物的全參數(shù)檢測(cè),符合歐7、國(guó)六及未來(lái)國(guó)七排放標(biāo)準(zhǔn)要求。


3.1系統(tǒng)構(gòu)架

1.png

 

3.2氫氣分析儀

image.png

核心優(yōu)勢(shì):

• 電子轟擊電離質(zhì)譜(EIMS)、激光拉曼或TDLAS原理,精度達(dá)ppm級(jí)

• 全自動(dòng)進(jìn)樣,無(wú)需預(yù)處理

• 寬動(dòng)態(tài)量程(0-100% H?)


技術(shù)參數(shù)

測(cè)量氣體

H2

測(cè)量原理

電子轟擊電離質(zhì)譜(EIMS)、激光拉曼或TDLAS

測(cè)量范圍

0-50000 ppm,0-100 %

響應(yīng)時(shí)間

T10-901s

準(zhǔn)確度

≤±1.0%FS

重復(fù)性

≤±1.0%FS

 

3.3 激光光譜分析系統(tǒng)

image.png

核心優(yōu)勢(shì):

• 耐190℃高溫氣室,解決NH?冷凝難題

• 多反射腔設(shè)計(jì),響應(yīng)時(shí)間<2.5秒

• 同步檢測(cè)NH?/N?O,滿足歐7超低排放要求

 

技術(shù)參數(shù):

測(cè)量氣體

NH3

N2O

測(cè)量原理

TDLAS

TDLAS

測(cè)量范圍

0-2000 ppm

0-2000 ppm

響應(yīng)時(shí)間

T10-90<2.5s

準(zhǔn)確度

≤±2.0%RS或≤±0.3%FS

重復(fù)性

≤±0.5%FS

 








3.4 顆粒數(shù)量分析系統(tǒng)

image.png

核心優(yōu)勢(shì):

• 兩級(jí)可變比例稀釋(VPR),適應(yīng)高濃度尾氣

• 凝結(jié)核計(jì)數(shù)器(CPC),檢測(cè)下限擴(kuò)展至10nm


 技術(shù)參數(shù):

粒徑范圍

>23nm

>10nm

計(jì)數(shù)效率

23 nm:50% ±12 %

41 nm:90%

10 nm:65% ±15 %

15nm:90%

測(cè)量原理

凝結(jié)核粒子計(jì)數(shù)

CPC測(cè)量范圍

0-100000 #/cm3

CPC測(cè)量精度

≤±10%RS

響應(yīng)時(shí)間

T90<5s

 









3.5 發(fā)動(dòng)機(jī)排放測(cè)試系統(tǒng)

image.png

全能型方案:

• 檢測(cè)組分:THC、CH?、NOx、CO、CO?、O?

• 技術(shù)組合:NDIR(非分光紅外)+CLD(化學(xué)發(fā)光)+HFID(氫火焰離子化)

• 適用場(chǎng)景:全流稀釋/原始尾氣、EGR率測(cè)量、多路采樣

 

技術(shù)參數(shù):

氣體組分

THC

CH4

NOx

CO

CO2

O2

測(cè)量原理

HFID

NMC-FID

NDUV/CLD

NDIR

NDIR

MPD

最小量程

0-10 ppmC

0-10 ppmC

0-10 ppm

0-50 ppm

0-0.5%

0-1%

最大量程

0-30000 ppmC

0-3000 ppmC

0-10000 ppm

0-10%

0-20%

0-25%

響應(yīng)時(shí)間

T10-90<2.5s

準(zhǔn)確度

≤±2.0%RS或≤±0.3%FS

重復(fù)性

≤±0.5%FS

 

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