隨著全1球汽車產(chǎn)業(yè)向低碳化、清潔化轉(zhuǎn)型,以及空氣質(zhì)量管控的持續(xù)升級(jí),汽車排放法規(guī)正不斷迭代收緊。2027年11月29日,歐盟Euro 7(歐7)排放標(biāo)準(zhǔn)將全面生效,相較于現(xiàn)行的Euro 6,其核心突破的是將非尾氣排放納入嚴(yán)格監(jiān)管,其中汽車制動(dòng)與輪胎磨損產(chǎn)生的顆粒物(制動(dòng)粉塵)成為管控重點(diǎn)——這一轉(zhuǎn)變,直接推動(dòng)汽車行業(yè)對(duì)制動(dòng)粉塵測(cè)量技術(shù)的升級(jí),而日本Cambustion AAC(氣動(dòng)氣溶膠分級(jí)器)憑借無(wú)荷電、寬量程、高精準(zhǔn)的核心優(yōu)勢(shì),成為適配Euro 7法規(guī)要求的標(biāo)1桿測(cè)量設(shè)備,為汽車企業(yè)合規(guī)認(rèn)證與技術(shù)研發(fā)提供了關(guān)鍵支撐。
一、Euro 7 法規(guī)落地:制動(dòng)粉塵測(cè)量迎來(lái)“剛性需求"與“精度革命"
在Euro 6及之前的排放標(biāo)準(zhǔn)中,汽車排放管控的核心聚焦于尾氣顆粒物(如PM2.5、PM10),而對(duì)制動(dòng)、輪胎磨損產(chǎn)生的非尾氣顆粒物幾乎未作明確限制。但隨著新能源汽車的普及和內(nèi)燃機(jī)尾氣凈化技術(shù)的升級(jí),非尾氣顆粒物的污染貢獻(xiàn)占比持續(xù)攀升——據(jù)研究數(shù)據(jù)顯示,預(yù)計(jì)到2050年,非尾氣顆粒物將占道路交通顆粒物排放總量的90%,其中制動(dòng)磨損顆粒物的質(zhì)量貢獻(xiàn)率可達(dá)55%,其含有的重金屬、微塑料等有害成分,對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境的威脅遠(yuǎn)超傳統(tǒng)尾氣顆粒。
正是基于這一背景,Euro 7法規(guī)首1次將制動(dòng)磨損顆粒物(PM10)納入限值管理,同時(shí)對(duì)測(cè)量精度、粒徑覆蓋范圍、數(shù)據(jù)可靠性提出了未有的嚴(yán)苛要求,其核心管控要點(diǎn)可概括為三點(diǎn),直接定義了制動(dòng)粉塵測(cè)量的“硬標(biāo)準(zhǔn)":
粒徑覆蓋全面性:要求測(cè)量范圍覆蓋10nm~10μm,既需捕捉納米級(jí)超細(xì)顆粒(占制動(dòng)粉塵數(shù)量濃度的主要部分),也需精準(zhǔn)量化1~5μm的粗顆粒(占制動(dòng)粉塵質(zhì)量濃度的核心部分),尤其明確要求顆粒物數(shù)量(PN)檢測(cè)下限從23nm提升至10nm,填1補(bǔ)Euro 6對(duì)超細(xì)顆粒管控的空白。
數(shù)據(jù)精準(zhǔn)無(wú)干擾:禁止因測(cè)量設(shè)備自身設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致的偽峰、數(shù)據(jù)偏差,要求有效規(guī)避顆粒物電荷干擾,確保不同工況下(如不同制動(dòng)強(qiáng)度、不同駕駛循環(huán))測(cè)量數(shù)據(jù)的重復(fù)性與可比性——這對(duì)傳統(tǒng)依賴荷電分級(jí)的測(cè)量設(shè)備提出了巨大挑戰(zhàn)。
適配復(fù)雜測(cè)試場(chǎng)景:需滿足WLTC(全1球統(tǒng)一輕型車測(cè)試循環(huán))、US 06循環(huán)等多種測(cè)試工況的需求,既能適配底盤測(cè)功機(jī)的實(shí)驗(yàn)室精準(zhǔn)測(cè)量,也能應(yīng)對(duì)實(shí)際道路測(cè)試的瞬態(tài)排放捕捉,同時(shí)需實(shí)現(xiàn)制動(dòng)粉塵與輪胎磨損粉塵的有效分離,避免交叉污染。
此前,汽車行業(yè)普遍采用DMA(差分遷移率分析儀)+撞擊器的組合方案測(cè)量制動(dòng)粉塵,但這類方案受限于技術(shù)原理,無(wú)法滿足Euro 7的高精度要求,成為企業(yè)合規(guī)認(rèn)證的“卡脖子"難題。而Cambustion AAC的出現(xiàn),恰好破解了這一行業(yè)痛點(diǎn),其獨(dú)特的氣動(dòng)分級(jí)技術(shù)的,完1美匹配Euro 7法規(guī)的核心訴求。
二、AAC 核心技術(shù):為何能精準(zhǔn)適配 Euro 7 制動(dòng)粉塵測(cè)量需求?
Cambustion AAC(Aerodynamic Aerosol Classifier,氣動(dòng)氣溶膠分級(jí)器)的核心優(yōu)勢(shì)的是“按空氣動(dòng)力學(xué)直徑精準(zhǔn)分級(jí),完1全獨(dú)立于粒子電荷",無(wú)需荷電器、中和器,也無(wú)需放射源,從根本上解決了傳統(tǒng)測(cè)量設(shè)備的缺陷,其技術(shù)特性與Euro 7要求的適配性,可從四大維度深度拆解:
(一)寬量程全覆蓋,匹配Euro 7粒徑管控要求
Euro 7要求制動(dòng)粉塵測(cè)量覆蓋10nm~10μm,而傳統(tǒng)DMA的測(cè)量范圍通常局限于≤1μm,無(wú)法捕捉1~5μm的粗顆粒——這類粗顆粒雖數(shù)量占比低,但質(zhì)量占比極1高,是PM10排放的主要來(lái)源,若無(wú)法精準(zhǔn)測(cè)量,將直接導(dǎo)致企業(yè)無(wú)法通過(guò)合規(guī)認(rèn)證。
Cambustion AAC的粒徑分級(jí)范圍為25nm~>5μm(空氣動(dòng)力學(xué)直徑),恰好覆蓋Euro 7要求的核心區(qū)間,單臺(tái)設(shè)備即可替代傳統(tǒng)DMA+撞擊器的組合方案,實(shí)現(xiàn)從納米級(jí)超細(xì)顆粒(25nm)到微米級(jí)粗顆粒(5μm以上)的全量程精準(zhǔn)測(cè)量。更重要的是,AAC在全量程范圍內(nèi)均能保持高傳輸效率(>90%),尤其對(duì)10~100nm的超細(xì)顆粒,避免了傳統(tǒng)設(shè)備因傳輸效率低導(dǎo)致的測(cè)量偏差,精準(zhǔn)捕捉制動(dòng)過(guò)程中超細(xì)顆粒的排放峰值——這一特性,完1美契合Euro 7對(duì)超細(xì)顆粒(PN10)的管控要求,確保測(cè)量數(shù)據(jù)全面反映制動(dòng)粉塵的真實(shí)排放狀態(tài)。
(二)無(wú)電荷干擾,杜絕偽峰,保障數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性
制動(dòng)粉塵的生成過(guò)程復(fù)雜,受制動(dòng)摩擦片材質(zhì)、制動(dòng)溫度、制動(dòng)強(qiáng)度等多種因素影響,顆粒物自身電荷分布極不均勻——傳統(tǒng)DMA依賴粒子荷電進(jìn)行分級(jí),多電荷粒子會(huì)導(dǎo)致測(cè)量出現(xiàn)偽峰,使得粒徑分布數(shù)據(jù)失真,無(wú)法滿足Euro 7對(duì)數(shù)據(jù)重復(fù)性的要求,尤其在測(cè)量100nm以下超細(xì)顆粒時(shí),偏差更為明顯,甚至可能導(dǎo)致企業(yè)誤判自身產(chǎn)品合規(guī)性。
Cambustion AAC采用“氣流弛豫時(shí)間差"分級(jí)原理,完1全不依賴粒子電荷,無(wú)需進(jìn)行荷電或中和處理,從根本上杜絕了多電荷干擾導(dǎo)致的偽峰問(wèn)題。其輸出的氣溶膠為“真正單分散",相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差<5%,確保不同測(cè)試工況、不同批次樣品的測(cè)量數(shù)據(jù)具有高度可比性——這一優(yōu)勢(shì),正是Euro 7法規(guī)對(duì)制動(dòng)粉塵測(cè)量“數(shù)據(jù)精準(zhǔn)無(wú)干擾"的核心要求,也是AAC相較于傳統(tǒng)設(shè)備的核心競(jìng)爭(zhēng)力之一。同時(shí),AAC無(wú)需放射源,既降低了設(shè)備使用的安全風(fēng)險(xiǎn),也適配實(shí)驗(yàn)室、戶外等多種測(cè)試場(chǎng)景的安全規(guī)范,避免了輻射受限環(huán)境下的使用局限。
(三)高時(shí)間分辨率,捕捉瞬態(tài)排放,適配復(fù)雜測(cè)試工況
Euro 7要求制動(dòng)粉塵測(cè)量需適配WLTC、US 06等多種駕駛循環(huán),而制動(dòng)粉塵的排放具有明顯的瞬態(tài)特性——在緊急制動(dòng)、頻繁制動(dòng)等工況下,顆粒物排放會(huì)瞬間飆升,若測(cè)量設(shè)備的時(shí)間分辨率不足,將無(wú)法捕捉到這些瞬態(tài)排放峰值,導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)無(wú)法真實(shí)反映車輛實(shí)際行駛中的排放狀態(tài),尤其US 06循環(huán)等激烈制動(dòng)工況下,大粒徑顆粒物排放顯著增加,對(duì)測(cè)量設(shè)備的瞬態(tài)捕捉能力提出更高要求。
Cambustion AAC可與Cambustion 5210 CPC(凝結(jié)核粒子計(jì)數(shù)器)聯(lián)用,組成SASS(掃描空氣動(dòng)力學(xué)粒徑譜儀),時(shí)間分辨率<1s,能夠?qū)崟r(shí)捕捉制動(dòng)過(guò)程中顆粒物粒徑分布與濃度的動(dòng)態(tài)變化,精準(zhǔn)記錄每一次制動(dòng)事件的排放峰值。同時(shí),AAC支持自動(dòng)調(diào)節(jié)鞘流,在樣品流量變化時(shí)保持恒定分辨率,適配底盤測(cè)功機(jī)的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試與實(shí)際道路的RDE(真實(shí)駕駛 emissions)測(cè)試,完1美匹配Euro 7對(duì)測(cè)試場(chǎng)景的多樣化要求——無(wú)論是密封制動(dòng)腔室的部件測(cè)試,還是整車底盤測(cè)功機(jī)測(cè)試,AAC都能穩(wěn)定輸出精準(zhǔn)數(shù)據(jù),為企業(yè)提供全面的合規(guī)認(rèn)證支撐。
(四)無(wú)耗材設(shè)計(jì),降低長(zhǎng)期運(yùn)行成本,適配規(guī)模化測(cè)試
汽車企業(yè)在合規(guī)認(rèn)證與技術(shù)研發(fā)過(guò)程中,需要進(jìn)行大量的制動(dòng)粉塵測(cè)試,傳統(tǒng)測(cè)量設(shè)備(如DMA)需要定期更換荷電部件、中和器等耗材,不僅增加了長(zhǎng)期運(yùn)行成本,也可能因耗材更換導(dǎo)致測(cè)量精度波動(dòng),影響測(cè)試效率。
Cambustion AAC采用無(wú)耗材設(shè)計(jì),僅需定期清潔即可維持穩(wěn)定運(yùn)行,大幅降低了企業(yè)的測(cè)試成本。同時(shí),其操作便捷,內(nèi)置觸摸屏可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制,支持與其他分析儀器(如AMS氣溶膠質(zhì)譜、SEM掃描電子顯微鏡)聯(lián)用,既能測(cè)量顆粒物的粒徑分布與濃度,也能輔助分析顆粒物的化學(xué)組成與形態(tài)特征——這一特性,不僅滿足Euro 7的合規(guī)測(cè)量需求,也能為企業(yè)優(yōu)化制動(dòng)系統(tǒng)(如采用陶瓷剎車片、優(yōu)化再生制動(dòng)策略)、降低制動(dòng)粉塵排放提供精準(zhǔn)的技術(shù)數(shù)據(jù)支撐,助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)“合規(guī)+降本"雙重目標(biāo)。
三、AAC 實(shí)際應(yīng)用案例:賦能車企 Euro 7 合規(guī)與技術(shù)升級(jí)
目前,Cambustion AAC已被沃爾沃、大眾等國(guó)際主流車企的測(cè)試中心廣泛應(yīng)用于制動(dòng)粉塵測(cè)量,成為其應(yīng)對(duì)Euro 7法規(guī)的核心測(cè)量設(shè)備,同時(shí)也被日本豐田、本田等企業(yè)用于工廠車間制動(dòng)粉塵暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,其實(shí)際應(yīng)用效果已得到行業(yè)驗(yàn)證,以下為兩大典型案例:
案例一:沃爾沃汽車制動(dòng)粉塵排放合規(guī)測(cè)試
沃爾沃汽車為滿足Euro 7對(duì)制動(dòng)PM10的限值要求,采用Cambustion AAC+5210 CPC組成SASS系統(tǒng),在底盤測(cè)功機(jī)上開展WLTC循環(huán)下的制動(dòng)粉塵排放測(cè)試,具體方案與結(jié)果如下:
測(cè)試對(duì)象:沃爾沃某款輕型混合動(dòng)力乘用車,配備低金屬剎車片與再生制動(dòng)系統(tǒng);
測(cè)試工況:WLTC全循環(huán)(涵蓋城市低速、郊區(qū)中速、高速及超高速階段),模擬真實(shí)駕駛中的制動(dòng)場(chǎng)景;
測(cè)量方案:采用定制化密封制動(dòng)腔室收集制動(dòng)粉塵,通過(guò)AAC分級(jí)出25nm~5μm的顆粒物,CPC同步測(cè)量不同粒徑顆粒物的數(shù)量濃度與質(zhì)量濃度,分離制動(dòng)粉塵與輪胎磨損粉塵,避免交叉污染;
測(cè)試結(jié)果:AAC精準(zhǔn)捕捉到制動(dòng)粉塵的雙峰粒徑分布(峰值分別在70nm和1μm附近),其中1~3μm的粗顆粒占PM10質(zhì)量的60%以上,與Euro 7對(duì)PM10的管控要求高度契合;同時(shí),通過(guò)AAC的數(shù)據(jù)支撐,沃爾沃優(yōu)化了再生制動(dòng)策略,降低了傳統(tǒng)摩擦制動(dòng)的使用頻率,使制動(dòng)PM10排放降低30%以上,成功滿足Euro 7限值要求,且測(cè)試數(shù)據(jù)的重復(fù)性誤差<3%,通過(guò)歐盟認(rèn)證機(jī)構(gòu)的審核。
案例二:日本豐田汽車制動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化研發(fā)
豐田汽車在研發(fā)新一代低排放制動(dòng)系統(tǒng)時(shí),采用Cambustion AAC開展制動(dòng)粉塵排放特性研究,核心目標(biāo)是優(yōu)化剎車片材質(zhì)與制動(dòng)結(jié)構(gòu),降低納米級(jí)超細(xì)顆粒的排放,滿足Euro 7及日本本土環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)要求:
測(cè)試對(duì)象:三種不同材質(zhì)的剎車片(低金屬剎車片、陶瓷剎車片、有機(jī)剎車片);
測(cè)試方案:在制動(dòng)慣性實(shí)驗(yàn)臺(tái)上,模擬不同制動(dòng)強(qiáng)度(輕微制動(dòng)、常規(guī)制動(dòng)、緊急制動(dòng)),通過(guò)AAC測(cè)量25nm~5μm的顆粒物排放,分析不同剎車片材質(zhì)、不同制動(dòng)工況下的粉塵排放規(guī)律;
關(guān)鍵發(fā)現(xiàn):陶瓷剎車片的制動(dòng)粉塵排放(尤其是100nm以下超細(xì)顆粒)比低金屬剎車片低45%,且在高制動(dòng)溫度下,粉塵排放的穩(wěn)定性更好;同時(shí),AAC測(cè)量數(shù)據(jù)顯示,制動(dòng)加速度大于2m/s2時(shí),100nm以上大顆粒排放顯著增加,為豐田優(yōu)化制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制定合理的制動(dòng)策略提供了精準(zhǔn)數(shù)據(jù)支撐;
應(yīng)用價(jià)值:基于AAC的測(cè)試數(shù)據(jù),豐田新一代制動(dòng)系統(tǒng)采用陶瓷剎車片與優(yōu)化的再生制動(dòng)策略,其制動(dòng)粉塵排放全滿足Euro 7要求,同時(shí)降低了車輛行駛過(guò)程中的大氣污染貢獻(xiàn),提升了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
四、行業(yè)對(duì)比:AAC 與傳統(tǒng)測(cè)量方案的核心差異的(Euro 7 適配性視角)
為更清晰地體現(xiàn)Cambustion AAC對(duì)Euro 7制動(dòng)粉塵測(cè)量的適配優(yōu)勢(shì),以下將其與傳統(tǒng)DMA+撞擊器組合方案進(jìn)行對(duì)比,明確二者在核心性能上的差距:
對(duì)比維度 | 傳統(tǒng)方案(DMA+撞擊器) | Cambustion AAC | Euro 7適配性評(píng)價(jià) |
|---|
粒徑覆蓋范圍 | DMA≤1μm,撞擊器≥1μm,組合后存在1μm左右銜接偏差 | 25nm~>5μm,全量程無(wú)銜接偏差 | 傳統(tǒng)方案存在測(cè)量盲區(qū),AAC完1全適配 |
電荷干擾 | 依賴荷電,多電荷導(dǎo)致偽峰,數(shù)據(jù)偏差大(±15%以上) | 無(wú)荷電設(shè)計(jì),無(wú)電荷干擾,偏差≤±3% | 傳統(tǒng)方案無(wú)法滿足數(shù)據(jù)精準(zhǔn)要求,AAC完1全適配 |
時(shí)間分辨率 | ≥3s,無(wú)法捕捉瞬態(tài)排放峰值 | <1s,可實(shí)時(shí)捕捉瞬態(tài)排放 | 傳統(tǒng)方案無(wú)法適配復(fù)雜測(cè)試工況,AAC完1全適配 |
耗材與維護(hù) | 需定期更換荷電部件、中和器,維護(hù)成本高 | 無(wú)耗材設(shè)計(jì),僅需定期清潔,維護(hù)成本低 | AAC更適配企業(yè)規(guī)模化合規(guī)測(cè)試需求 |
放射源需求 | 需Kr-85等放射源,存在安全風(fēng)險(xiǎn),不適配部分實(shí)驗(yàn)室 | 無(wú)需放射源,安全合規(guī) | AAC適配更多測(cè)試場(chǎng)景,符合Euro 7測(cè)試安全規(guī)范 |
五、總結(jié):AAC 成為 Euro 7 時(shí)代制動(dòng)粉塵測(cè)量的“標(biāo)配解決方案"
Euro 7法規(guī)的落地,標(biāo)志著汽車行業(yè)的排放管控進(jìn)入“尾氣+非尾氣"雙管控的新時(shí)代,制動(dòng)粉塵作為非尾氣排放的核心組成部分,其測(cè)量精度直接決定企業(yè)的合規(guī)認(rèn)證成敗與產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。Cambustion AAC憑借“無(wú)荷電干擾、寬量程覆蓋、高時(shí)間分辨率、無(wú)耗材設(shè)計(jì)"的核心優(yōu)勢(shì),完1美適配Euro 7法規(guī)對(duì)制動(dòng)粉塵測(cè)量的各項(xiàng)要求,解決了傳統(tǒng)測(cè)量方案的痛點(diǎn),成為車企應(yīng)對(duì)Euro 7合規(guī)認(rèn)證、優(yōu)化制動(dòng)系統(tǒng)研發(fā)的核心工具。
從實(shí)際應(yīng)用來(lái)看,AAC不僅能為企業(yè)提供精準(zhǔn)、可靠的制動(dòng)粉塵測(cè)量數(shù)據(jù),助力企業(yè)快速通過(guò)Euro 7認(rèn)證,還能為制動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化、低排放剎車片研發(fā)、再生制動(dòng)策略調(diào)整提供數(shù)據(jù)支撐,推動(dòng)汽車行業(yè)向更清潔、更環(huán)保的方向發(fā)展。對(duì)于日本、歐盟等嚴(yán)格執(zhí)行Euro 7法規(guī)的市場(chǎng)而言,Cambustion AAC(由日本株式會(huì)社司測(cè)研獨(dú)1家代理)的普及應(yīng)用,將成為車企突破合規(guī)壁壘、搶占市場(chǎng)先機(jī)的關(guān)鍵——在Euro 7全面生效的倒計(jì)時(shí)階段,選擇AAC作為制動(dòng)粉塵測(cè)量方案,既是企業(yè)合規(guī)的必然選擇,也是其技術(shù)升級(jí)、踐行綠色發(fā)展理念的重要體現(xiàn)。
未來(lái),隨著全1球汽車排放法規(guī)的持續(xù)收緊,以及非尾氣排放管控的常態(tài)化,Cambustion AAC將進(jìn)一步拓展應(yīng)用場(chǎng)景,不僅局限于制動(dòng)粉塵測(cè)量,還將在汽車輪胎磨損粉塵、尾氣顆粒物全量程測(cè)量等領(lǐng)域發(fā)揮更大價(jià)值,為汽車行業(yè)的清潔化轉(zhuǎn)型提供更加強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。