1. 摩托車國五標(biāo)準(zhǔn)排放測試系統(tǒng)的需求與痛點(diǎn)

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(jī)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(jī)結(jié)構(gòu)和排氣后處理裝置，導(dǎo)致摩托車成為燃燒副產(chǎn)物的強(qiáng)烈排放者，具有很大的健康風(fēng)險(xiǎn)。

排放標(biāo)準(zhǔn)升級是機(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)征求意見稿，該標(biāo)準(zhǔn)與摩托車歐五排放標(biāo)準(zhǔn)趨于一致，不僅對CO、THC和NOX進(jìn)一步加嚴(yán)，還增加了NMHC限值。

表1 摩托車國四、國五和歐五排放標(biāo)準(zhǔn)的I型試驗(yàn)排放限值（裝用點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)的第二類摩托車）

在排放標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(yàn)與質(zhì)量檢測，以保證摩托車產(chǎn)品符合排放標(biāo)準(zhǔn)限值要求。由于我國機(jī)動車排放標(biāo)準(zhǔn)長期跟隨歐美標(biāo)準(zhǔn)，全流稀釋排放測試系統(tǒng)設(shè)備涉及多項(xiàng)高精度檢測技術(shù)的集成與融合，自主開發(fā)難度極大，導(dǎo)致我國機(jī)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(jìn)口產(chǎn)品。實(shí)際上，進(jìn)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(jī)動車排放測試中的關(guān)鍵裝備，急需突破全面依賴進(jìn)口的“卡脖子”難題；2）進(jìn)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(dān)；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(fù)雜，往往需要返回原廠進(jìn)行維護(hù)維修及校準(zhǔn)，進(jìn)口設(shè)備返廠需要耗費(fèi)較長時間，從而會嚴(yán)重降低設(shè)備有效利用率。因此，加強(qiáng)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(dāng)前供需矛盾的重要途徑。

2. 摩托車國五標(biāo)準(zhǔn)排放測試系統(tǒng)的解決方案

在汽車/發(fā)動機(jī)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(xué)(ECD)、粒子計(jì)數(shù)(CPC)及擴(kuò)散荷電計(jì)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(jī)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(shí)力供應(yīng)商。近年來，四方儀器自主研發(fā)的Gasboard-9801發(fā)動機(jī)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(jī)、摩托車以及輕型車制造企業(yè)的研發(fā)與認(rèn)證試驗(yàn)，Gasboard-9805便攜式排放測試系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于機(jī)動車和非道路移動機(jī)械制造企業(yè)的實(shí)際工況排放測試試驗(yàn)。

為了更好滿足廣大機(jī)動車行業(yè)用戶對機(jī)動車歐7及未來國七排放標(biāo)準(zhǔn)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(jī)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(jìn)行了全面升級與改進(jìn)，形成了符合歐7及未來國七排放標(biāo)準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)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(shí)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)排放測試系統(tǒng)的應(yīng)用案例

用于驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室間精度標(biāo)準(zhǔn)化的方法之一是比較在不同設(shè)施、不同排放認(rèn)證周期內(nèi)對單個發(fā)動機(jī)或車輛進(jìn)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(shí)驗(yàn)室間的比對試驗(yàn)。其中，5個排放實(shí)驗(yàn)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(yàn)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(yàn)使用了同一輛2-1類兩輪摩托車樣車。各實(shí)驗(yàn)室嚴(yán)格按照（EU）No 134/2014（歐五）標(biāo)準(zhǔn)要求完成常溫下冷啟動后排氣污染物排放試驗(yàn)（I型試驗(yàn)）。比對試驗(yàn)結(jié)果顯示所有參比實(shí)驗(yàn)室各污染物組分的平均值在標(biāo)準(zhǔn)偏差的±2σ以內(nèi)（圖2），表明各實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果的一致性較好。同時，本次比對試驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求，其實(shí)際性能水平也已經(jīng)與國際主流品牌產(chǎn)品相當(dāng)。

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