一、法規背景

隨著機動車尾氣排放控制技術日益成熟，非尾氣顆粒物排放問題逐漸凸顯。研究表明，到2040年，非尾氣排放占車輛顆粒物排放總量的比例預計將超過90%。其中，制動磨損是城市顆粒物（PM）的主要來源之一，在非尾氣排放中，制動磨損貢獻了約40%的PM10和30%的PM2.5。

歐7法規（EU 2024/1257）已將制動磨損、輪胎磨損等非尾氣排放納入管控范圍，并對輕型車制動顆粒物排放（PM10）設定了明確限值：混合動力與燃油車為7 mg/km，電動車為3 mg/km。據行業評估，約50%的現有輕型車摩擦材料配方將超出該限值，約60%的制動器需要重新設計或調整配方。

中國“國七"標準草案預測顯示，除PM10外，PM2.5與顆粒物數量（PN）也可能被納入監測范圍。具體限值如下：

二、系統總體描述

四方儀器機動車制動排放測試系統按照聯合國全球技術法規GTR 24的要求進行設計，用于機動車制動顆粒排放的標準化測試。系統組成如下圖所示：

系統采用模塊化設計，各單元通過主控系統實現協調控制。稀釋風道內壁經過電解拋光處理，以降低顆粒損失，提高測量可重復性。該系統可測試PM2.5、PM10、SPN和TPN等指標，滿足歐7標準認證測試及相關研發需求。

三、PM采樣單元

3.1 構成與原理

PM采樣單元由取樣噴嘴、取樣探頭、旋風分離器（PM2.5或PM10）、濾紙架、流量測量裝置、流量控制器和真空泵組成。

在整個測試循環周期內，質量流量控制器與氣泵提供恒定氣流，將經旋風分離器篩分后的顆粒物（PM2.5或PM10）引導至直徑為47mm的濾紙上進行收集。隨后，在可控環境條件下對濾紙進行稱重，計算每個測試循環的顆粒物質量。

3.2 產品特點

• 針對制動磨損應用優化設計的PM2.5及PM10采樣器

• 針對制動粉塵顆粒特性進行全新研發

• 配備多種接口，易于集成至第三方自動化系統

• 可提供專業的潔凈室恒溫恒濕工作臺，用于濾膜稱重

3.3 技術參數

四、PN分析單元

4.1 構成與原理

PN分析單元由取樣噴嘴、取樣探頭、旋風分離器（2.5μm）、稀釋器、揮發性顆粒物去除器（SPN通道）及凝結核粒子計數器（CPC）組成。

在測試過程中，氣泵與限流元件提供恒定氣流，將制動排放產生的氣溶膠吸入系統。氣流首先經過旋風分離器，去除2.5μm以上的大顆粒；隨后經過冷稀釋（用于TPN測量）或熱稀釋與揮發物去除（用于SPN測量），最后進入CPC進行粒子計數并輸出濃度。

4.2 CPC關鍵技術

4.3 產品特點

• TPN和SPN分析模塊分別用于表征10nm粒徑以上的總顆粒數（TPN10）和固體顆粒數（SPN10）

• 可調稀釋比，為研發應用及認證測試提供高度靈活性

• 采用PN測量領域高級別的校準標準，實現最佳精度與良好可比性

4.3 技術參數

五、超聲波流量計

5.1 測量原理

UFM-7200-DN超聲波流量計基于超聲波時差法工作。通過一對超聲波換能器交替發射和接收超聲波，測量超聲波在氣體中順流與逆流傳播的時間差，計算流體速度，進而獲得流量數據。該測量方式為非接觸式，引起的壓差較低。

5.2 產品特點

• 采用超聲波技術，精度高且壽命長，長期運行無需特殊維護

• 多聲道設計，有效消除流場不穩定帶來的監測難點

• 超低始動流量，寬量程比

• 配備溫壓傳感器，通過溫度與壓力補償實現精準測量

• 無可動部件，不易腐蝕，壓力損失小，維護量幾乎為零

• 內置無線遠傳模塊，便于數據監控

• 數字化設計，功能齊全，顯示直觀

• 集成度高，外形美觀，安裝方便

5.3 技術參數

六、系統配置說明

四方儀器可根據用戶需求提供以下配置選項：

• 完整測試系統

• 性能測試臺升級

• 核心儀器單獨供應

系統及核心組件已經過實際應用驗證。PN設備已獲得中國計量科學研究院校準證書，與進口設備的比對測試結果顯示，瞬態數據曲線基本一致。