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美國TSI：發(fā)動機排放顆粒物測量解決方案

2021-11-26 12:54:13·  來源：汽車測試網(wǎng)  
　
http://www.hairay.cn/com/tsichina/
歡迎美國TSI集團中國公司入駐汽車測試網(wǎng)官網(wǎng)！http://www.hairay.cn/com/tsichina/
一直以來始終處于測量儀器的技術(shù)尖端和前沿
過去20 年來，TSI 一直是汽車和重型內(nèi)燃機、非道路移動和固定機械、飛機發(fā)動機和船用發(fā)動機排放顆粒物測量儀器和解決方案的主要開發(fā)者和供應(yīng)商，其應(yīng)用領(lǐng)域包括：
? 發(fā)動機研發(fā)
? 型式認(rèn)證中粒子數(shù)量測量
? 發(fā)動機粒子表征
? 實際場景排放
1、發(fā)動機研發(fā)
發(fā)動機開發(fā)商、柴油和汽油顆粒物過濾器（DPF/GPF）制造商以及其它汽車部件供應(yīng)商依賴詳細(xì)的顆粒物粒徑和濃度數(shù)據(jù)來設(shè)計和優(yōu)化低排放車輛的發(fā)動機或后處理設(shè)備。同時，隨著汽車和道路重型移動機械排放標(biāo)準(zhǔn)趨于嚴(yán)格，飛機和船用發(fā)動機等非道路源造成的環(huán)境污染將持續(xù)增加。TSI 的解決方案使研究人員和制造商能夠保持位于技術(shù)的前沿，開發(fā)更清潔、更省油的發(fā)動機。
2、型式認(rèn)證中粒子數(shù)量(PN) 的測量
TSI 長期以來一直作為行業(yè)引領(lǐng)者，為各種應(yīng)用提供凝聚核粒子計數(shù)器（CPC）。事實上，在聯(lián)合國歐洲經(jīng)委會贊助的粒子測量計劃（PMP）非正式工作組的開發(fā)過程中，TSI凝聚核粒子計數(shù)器被視為標(biāo)準(zhǔn)參考儀器，對當(dāng)前歐洲基于顆粒物數(shù)量的排放法規(guī)制定做出了重大貢獻。用于型式認(rèn)證試驗的儀器通常使用TSI 的發(fā)動機排放CPC 作為測量儀器完整解決方案的一部分，通過底盤測功機測量來認(rèn)證車輛。
3 發(fā)動機排放顆粒物的表征
內(nèi)燃機排放顆粒物的物理化學(xué)表征使研究人員能夠了解影響顆粒物特性的粒子結(jié)構(gòu)、形態(tài)和化學(xué)成分。這些信息可以幫助發(fā)動機制造商進一步減少顆粒物排放，幫助氣候?qū)W家開發(fā)大氣化學(xué)模型，或者幫助濾料制造商設(shè)計呼吸器濾料，為重型設(shè)備操作人員提供保護。MSP 公司屬于TSI，長期以來一直是開發(fā)和制造級聯(lián)撞擊式分層采樣器的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，其應(yīng)用范圍從環(huán)境污染源和藥物氣溶膠到發(fā)動機粒子排放測量。
4 實際場景排放
評估建筑機械、船用發(fā)動機、公共汽車和其它車輛在實際使用條件下的排放水平迅速成為最近新聞中的熱門話題。TSI 公司的納米顆粒物排放測量儀（3795 NPET）就是為此目的而制造的，它符合瑞士法規(guī)941.242 中關(guān)于非道路移動機械（NRMM）的要求。
對于未配備DPF 的柴油發(fā)動機等顆粒物濃度極高的情況，TSI 最近開發(fā)了高濃度納米顆粒物排放測量儀(NPET 3795-HC），可用于測量帶有DPF 或GPF 的發(fā)動機上下游總固體顆粒物濃度、冷起動排放，或生物質(zhì)燃燒排放。
也可以使用3795-HC 測量燃燒木材爐灶的固體顆粒物排放量，以滿足認(rèn)證生態(tài)標(biāo)簽的要求。
近年來，為了提高發(fā)動機和車輛測試規(guī)程與實際情況相比的代表性，以及識別高排放車輛，定期技術(shù)檢查（PTI）的需求大幅增長。幾個歐洲國家正在實施車輛PTI 計劃，需要低成本、堅固耐用、快速且易于使用的固體顆粒物計數(shù)器，該計數(shù)器可配置在這些國家的數(shù)千個排放測試車庫中。荷蘭政府最近頒布了使用粒子計數(shù)器對在用柴油顆粒過濾器進行測量的法規(guī)，自2020 年1 月1 日起生效。
顆粒物數(shù)量測量的高級解決方案

1 3090 型發(fā)動機排放顆粒物粒徑譜儀?(EEPS?)
? 提供精確的時間分辨粒徑分布，10Hz 時間分辨率和從5.6nm 到560nm 共32 個粒徑通道
? 實時高精度測量瞬態(tài)條件下的顆粒物粒徑分布
? EEPS ?粒徑譜儀的測量結(jié)果與更傳統(tǒng)的測量方法有很好的相關(guān)性，在穩(wěn)定運行條件下測量發(fā)動機排放物的掃描電遷移粒徑譜儀（SMPS）
? 許多主要的汽車公司已經(jīng)在試驗室中使用EEPS ? 粒徑譜儀
應(yīng)用實例
作為其眾多應(yīng)用中的一個例子，3090 型EEPS 粒徑譜儀已用于跟蹤DPF 再生過程中常見的粒子排放的瞬間增加（見圖1）。不僅可以測量總顆粒物排放量，還可以測量粒徑分布，這對于開發(fā)和改進發(fā)動機控制策略和后處理裝置至關(guān)重要。


圖1. 歐3 柴油機DPF 再生后的粒徑分布和數(shù)量濃度（2019 年11 月布魯塞爾第51 次PMP 會議，Sureal23 項目）
2 3098 多孔管熱稀釋器(PTT)
即將到來的后歐6/VI 顆粒物數(shù)量法規(guī)將要求低于23nm 的發(fā)動機排放顆粒物的精確測量。為此，TSI 最近推出了3098 型多孔管熱稀釋器（PTT）；與EEPS 粒徑譜儀配套設(shè)計組成一套完整的解決方案（見圖2）。
3098 型PTT 提供兩個獨立的用戶可調(diào)稀釋器，基于多孔管稀釋器設(shè)計（這種類型的稀釋器已被最近的地平線2020（Horizon 2020）歐洲項目推薦）。催化分離器位于2 個稀釋器之間，按照當(dāng)前顆粒物數(shù)量法規(guī)的要求測量固體顆粒。
? 該系統(tǒng)已充分考慮并補償了顆粒物損失
? 提供了一個用戶友好的統(tǒng)一軟件控制解決方案，還具有用于測試單元集成的AK 規(guī)程功能。
3090 型EEPS 和3098 型PTT 組成了一套稱為3095 型發(fā)動機排放顆粒物測量系統(tǒng)的完整即用系統(tǒng)。這套易于使用、性能穩(wěn)定的解決方案，是在顆粒物過濾器之前和/或之后測量原始發(fā)動機燃燒產(chǎn)生氣溶膠的理想工具。


圖2. 3095 型發(fā)動機排放顆粒物測量系統(tǒng)
3090 型EEPS 粒徑譜儀和3098 型多孔管熱稀釋器。

為各種應(yīng)用提供凝聚核粒子計數(shù)器(CPC) 的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者


1 3790A 型發(fā)動機排放凝聚核粒子計數(shù)器(EECPC)
最新一代3790A 型EECPC 能夠檢測納米顆粒物（按照歐5/6 和歐VI 法規(guī)的要求），通常與兩個稀釋器和揮發(fā)性顆粒去除器（VPR）結(jié)合使用，以進行符合PMP 的固體顆粒數(shù)排放測量。


2 該EECPC 的10nm 版本(3790A-10 型)
新版本的3790A-10 型CPC 可在即將出臺的適用于汽車和卡車的后UNECE 歐洲6/VI 法規(guī)之前問世，汽車制造商和配套供應(yīng)商現(xiàn)在擁有了必要的工具，可以在新法規(guī)實施之前提前開發(fā)新的解決方案。
下表比較了23 nm 3790A 型EECPC 和10 nm 3790A-10 型 EECPC

撞擊式顆粒物分級采樣器
NANOMOUDI?
撞擊式顆粒物采樣器125R


? 用于識別關(guān)鍵分子標(biāo)記，以便根據(jù)來源區(qū)分顆粒，包括提供有關(guān)燃油和潤滑油使用、發(fā)動機尺寸和發(fā)動機工作狀態(tài)的信息。
? 顆粒物樣品可在10 nm 至10μm 之間的13 個粒徑段中被采集，以便隨后進行物理和化學(xué)表征分析。
? 該系統(tǒng)已在地平線2020（Horizon 2020）PEMs4Nano項目中被使用，該項目專注于便攜式設(shè)備的開發(fā)，用于在實際道路排放應(yīng)用中檢測10 nm 以下的顆粒物。

真實場景排放中可靠的測量工具


納米顆粒物排放測量儀(3795 型NPET)
這種堅固、便攜的儀器用于評估實際條件下的排放水平：工程機械、船用發(fā)動機、公共汽車和其它非道路發(fā)動機。
? 自由測量模式，可連續(xù)進行數(shù)值濃度測量。
? 具有測試循環(huán)模式，符合瑞士法規(guī)941.242 規(guī)定的非道路移動機械（NRMM）測試規(guī)程。
? 批準(zhǔn)用于驗證配備顆粒物過濾器的船用柴油發(fā)動機是否符合瑞士法規(guī)SR 747.201.3。
? 能夠在-10°C 和3000 m 高度的條件下安全運行。
? 由于其靈敏度高，能夠檢測到柴油顆粒過濾器內(nèi)的小裂縫或泄漏引起的濃度升高，而這些裂縫或泄漏是用傳統(tǒng)煙度計無法檢測到的。
高濃度NPET (3795-HC 型)
對于未配備DPF 的柴油發(fā)動機等顆粒濃度極高的情況，3795-HC 型是首選儀器。
? 可以對高達(dá)每立方厘米1 億個粒子的濃度進行測量。
? 測量裝有DPF 或GPF 的發(fā)動機上下游的總固體顆粒物濃度、冷起動排放，或生物質(zhì)燃燒排放。
? 測量固體顆粒物排放量，使制造商能夠在新法規(guī)實施之前開發(fā)出新的解決方案。
? 測量燃燒木材爐灶的固體顆粒物排放量（符合德國藍(lán)天使認(rèn)證生態(tài)標(biāo)簽的要求）。
關(guān)于TSI公司
TSI公司研究、確定和解決各種測量問題，為全球市場服務(wù)。作為精密儀器設(shè)計和生產(chǎn)的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，TSI與世界各地的科研機構(gòu)和客戶合作，確立與氣溶膠科學(xué)、氣流、健康和安全、室內(nèi)空氣質(zhì)量、流體力學(xué)及生物危害檢測有關(guān)的測量標(biāo)準(zhǔn)。TSI總部位于美國，在歐洲和亞洲設(shè)有代表處，在其服務(wù)的全球各個市場建立了機構(gòu)。每天，我們專業(yè)的員工都在把科研成果轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實。


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