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氫燃料發(fā)動機(jī)排放測試系統(tǒng)解決方案

氫燃料發(fā)動機(jī)排放測試系統(tǒng)解決方案
四方儀器  2025-06-13  |  閱讀:175

1. 氫燃料發(fā)動機(jī)的發(fā)展趨勢

氫能作為零碳清潔能源,兼具環(huán)境效益與戰(zhàn)略價值:其燃燒產(chǎn)物僅為水,可實(shí)現(xiàn)真正的零二氧化碳排放,同時顯著降低對化石燃料的依賴。2025年1月1日,《中華人民共和國能源法》正式實(shí)施,將氫能納入國家能源體系,標(biāo)志著我國氫能產(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)域的過渡優(yōu)選。

? 燃料電池汽車(FCV):長期來看仍是終極解決方案。

行業(yè)動態(tài)顯示,國內(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)布國家標(biāo)準(zhǔn)《重型柴油車污染物排放限值及測量方法(中國第六階段)》(GB 17691-2018)修改單(征求意見稿),新增氫燃料點(diǎn)燃式發(fā)動機(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):需針對性開發(fā)NOx減排技術(shù)。

?安全性:氫氣泄漏風(fēng)險要求高靈敏度監(jiān)測。

關(guān)鍵檢測需求:實(shí)時量化燃燒產(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)動機(jī)排放測試系統(tǒng)

四方儀器推出集成化測試方案,覆蓋從氫氣濃度到顆粒物的全參數(shù)檢測,符合歐7、國六及未來國七排放標(biāo)準(zhǔn)要求。


3.1系統(tǒng)構(gòu)架

氫燃料發(fā)動機(jī)排放測試系統(tǒng)解決方案


3.2氫氣分析儀

氫燃料發(fā)動機(jī)排放測試系統(tǒng)解決方案

核心優(yōu)勢:

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

? 全自動進(jìn)樣,無需預(yù)處理

? 寬動態(tài)量程(0-100% H?)


技術(shù)參數(shù)

測量氣體

H2

測量原理

電子轟擊電離質(zhì)譜(EIMS)、激光拉曼或TDLAS

測量范圍

0-50000 ppm,0-100 %

響應(yīng)時間

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)

氫燃料發(fā)動機(jī)排放測試系統(tǒng)解決方案

核心優(yōu)勢:

? 耐190℃高溫氣室,解決NH?冷凝難題

? 多反射腔設(shè)計,響應(yīng)時間<2.5秒

? 同步檢測NH?/N?O,滿足歐7超低排放要求


技術(shù)參數(shù):

測量氣體

NH3

N2O

測量原理

TDLAS

TDLAS

測量范圍

0-2000 ppm

0-2000 ppm

響應(yīng)時間

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)

氫燃料發(fā)動機(jī)排放測試系統(tǒng)解決方案

核心優(yōu)勢:

? 兩級可變比例稀釋(VPR),適應(yīng)高濃度尾氣

? 凝結(jié)核計數(shù)器(CPC),檢測下限擴(kuò)展至10nm


技術(shù)參數(shù):

粒徑范圍

>23nm

>10nm

計數(shù)效率

23 nm:50% ±12 %

41 nm:90%

10 nm:65% ±15 %

15nm:90%

測量原理

凝結(jié)核粒子計數(shù)

CPC測量范圍

0-100000 #/cm3

CPC測量精度

≤±10%RS

響應(yīng)時間

T90<5s


3.5 發(fā)動機(jī)排放測試系統(tǒng)

氫燃料發(fā)動機(jī)排放測試系統(tǒng)解決方案

全能型方案:

? 檢測組分: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)

? 適用場景:全流稀釋/原始尾氣、EGR率測量、多路采樣


技術(shù)參數(shù):

氣體組分

THC

CH4

NOx

CO

CO2

O2

測量原理

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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