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,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,其中汽車制動與輪胎磨損產(chǎn)生的顆粒物(制動粉塵)成為管控重點——這一轉(zhuǎn)變,直接推動汽車行業(yè)對制動粉塵測量技術(shù)的升級,而日本Cambustion AAC(氣動氣溶膠分級器)憑借無荷電、寬量程、高精準(zhǔn)的核心優(yōu)勢,成為適配Euro 7法規(guī)要求的標(biāo)1桿測量設(shè)備,為汽車企業(yè)合規(guī)認證與技術(shù)研發(fā)提供了關(guān)鍵支撐。
一、Euro 7 法規(guī)落地:制動粉塵測量迎來“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),而對制動、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)燃機尾氣凈化技術(shù)的升級,非尾氣顆粒物的污染貢獻占比持續(xù)攀升——據(jù)研究數(shù)據(jù)顯示,預(yù)計到2050年,非尾氣顆粒物將占道路交通顆粒物排放總量的90%,其中制動磨損顆粒物的質(zhì)量貢獻率可達55%,其含有的重金屬、微塑料等有害成分,對人體健康和生態(tài)環(huán)境的威脅遠超傳統(tǒng)尾氣顆粒。
正是基于這一背景,Euro 7法規(guī)首1次將制動磨損顆粒物(PM10)納入限值管理,同時對測量精度、粒徑覆蓋范圍、數(shù)據(jù)可靠性提出了未有的嚴(yán)苛要求,其核心管控要點可概括為三點,直接定義了制動粉塵測量的“硬標(biāo)準(zhǔn)":
粒徑覆蓋全面性:要求測量范圍覆蓋10nm~10μm,既需捕捉納米級超細顆粒(占制動粉塵數(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)檢測下限從23nm提升至10nm,填1補Euro 6對超細顆粒管控的空白。
數(shù)據(jù)精準(zhǔn)無干擾:禁止因測量設(shè)備自身設(shè)計缺陷導(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(如不同制動強度、不同駕駛循環(huán))測量數(shù)據(jù)的重復(fù)性與可比性——這對傳統(tǒng)依賴荷電分級的測量設(shè)備提出了巨大挑戰(zhàn)。
適配復(fù)雜測試場景:需滿足WLTC(全1球統(tǒng)一輕型車測試循環(huán))、US 06循環(huán)等多種測試工況的需求,既能適配底盤測功機的實驗室精準(zhǔn)測量,也能應(yīng)對實際道路測試的瞬態(tài)排放捕捉,同時需實現(xiàn)制動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量制動粉塵,但這類方案受限于技術(shù)原理,無法滿足Euro 7的高精度要求,成為企業(yè)合規(guī)認證的“卡脖子"難題。而Cambustion AAC的出現(xiàn),恰好破解了這一行業(yè)痛點,其獨特的氣動分級技術(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 制動粉塵測量需求?
Cambustion AAC(Aerodynamic Aerosol Classifier,氣動氣溶膠分級器)的核心優(yōu)勢的是“按空氣動力學(xué)直徑精準(zhǔn)分級,完1全獨立于粒子電荷",無需荷電器、中和器,也無需放射源,從根本上解決了傳統(tǒng)測量設(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要求制動粉塵測量覆蓋10nm~10μm,而傳統(tǒng)DMA的測量范圍通常局限于≤1μm,無法捕捉1~5μm的粗顆?!@類粗顆粒雖數(shù)量占比低,但質(zhì)量占比極1高,是PM10排放的主要來源,若無法精準(zhǔn)測量,將直接導(dǎo)致企業(yè)無法通過合規(guī)認證。
Cambustion AAC的粒徑分級范圍為25nm~>5μm(空氣動力學(xué)直徑),恰好覆蓋Euro 7要求的核心區(qū)間,單臺設(shè)備即可替代傳統(tǒng)DMA+撞擊器的組合方案,實現(xiàn)從納米級超細顆粒(25nm)到微米級粗顆粒(5μm以上)的全量程精準(zhǔn)測量。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10~100nm的超細顆粒,避免了傳統(tǒng)設(shè)備因傳輸效率低導(dǎo)致的測量偏差,精準(zhǔn)捕捉制動過程中超細顆粒的排放峰值——這一特性,完1美契合Euro 7對超細顆粒(PN10)的管控要求,確保測量數(shù)據(jù)全面反映制動粉塵的真實排放狀態(tài)。
(二)無電荷干擾,杜絕偽峰,保障數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性
制動粉塵的生成過程復(fù)雜,受制動摩擦片材質(zhì)、制動溫度、制動強度等多種因素影響,顆粒物自身電荷分布極不均勻——傳統(tǒng)DMA依賴粒子荷電進行分級,多電荷粒子會導(dǎo)致測量出現(xiàn)偽峰,使得粒徑分布數(shù)據(jù)失真,無法滿足Euro 7對數(shù)據(jù)重復(fù)性的要求,尤其在測量100nm以下超細顆粒時,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“氣流弛豫時間差"分級原理,完1全不依賴粒子電荷,無需進行荷電或中和處理,從根本上杜絕了多電荷干擾導(dǎo)致的偽峰問題。其輸出的氣溶膠為“真正單分散",相對標(biāo)準(zhǔn)偏差<5%,確保不同測試工況、不同批次樣品的測量數(shù)據(jù)具有高度可比性——這一優(yōu)勢,正是Euro 7法規(guī)對制動粉塵測量“數(shù)據(jù)精準(zhǔn)無干擾"的核心要求,也是AAC相較于傳統(tǒng)設(shè)備的核心競爭力之一。同時,AAC無需放射源,既降低了設(shè)備使用的安全風(fēng)險,也適配實驗室、戶外等多種測試場景的安全規(guī)范,避免了輻射受限環(huán)境下的使用局限。
(三)高時間分辨率,捕捉瞬態(tài)排放,適配復(fù)雜測試工況
Euro 7要求制動粉塵測量需適配WLTC、US 06等多種駕駛循環(huán),而制動粉塵的排放具有明顯的瞬態(tài)特性——在緊急制動、頻繁制動等工況下,顆粒物排放會瞬間飆升,若測量設(shè)備的時間分辨率不足,將無法捕捉到這些瞬態(tài)排放峰值,導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)無法真實反映車輛實際行駛中的排放狀態(tài),尤其US 06循環(huán)等激烈制動工況下,大粒徑顆粒物排放顯著增加,對測量設(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)核粒子計數(shù)器)聯(lián)用,組成SASS(掃描空氣動力學(xué)粒徑譜儀),時間分辨率<1s,能夠?qū)崟r捕捉制動過程中顆粒物粒徑分布與濃度的動態(tài)變化,精準(zhǔn)記錄每一次制動事件的排放峰值。同時,AAC支持自動調(diào)節(jié)鞘流,在樣品流量變化時保持恒定分辨率,適配底盤測功機的實驗室測試與實際道路的RDE(真實駕駛 emissions)測試,完1美匹配Euro 7對測試場景的多樣化要求——無論是密封制動腔室的部件測試,還是整車底盤測功機測試,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)認證支撐。
(四)無耗材設(shè)計,降低長期運行成本,適配規(guī)模化測試
汽車企業(yè)在合規(guī)認證與技術(shù)研發(fā)過程中,需要進行大量的制動粉塵測試,傳統(tǒng)測量設(shè)備(如DMA)需要定期更換荷電部件、中和器等耗材,不僅增加了長期運行成本,也可能因耗材更換導(dǎo)致測量精度波動,影響測試效率。
Cambustion AAC采用無耗材設(shè)計,僅需定期清潔即可維持穩(wěn)定運行,大幅降低了企業(yè)的測試成本。同時,其操作便捷,內(nèi)置觸摸屏可實現(xiàn)獨立控制,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)測量需求,也能為企業(yè)優(yōu)化制動系統(tǒng)(如采用陶瓷剎車片、優(yōu)化再生制動策略)、降低制動粉塵排放提供精準(zhǔn)的技術(shù)數(shù)據(jù)支撐,助力企業(yè)實現(xiàn)“合規(guī)+降本"雙重目標(biāo)。
三、AAC 實際應(yīng)用案例:賦能車企 Euro 7 合規(guī)與技術(shù)升級
目前,Cambustion AAC已被沃爾沃、大眾等國際主流車企的測試中心廣泛應(yīng)用于制動粉塵測量,成為其應(yīng)對Euro 7法規(guī)的核心測量設(shè)備,同時也被日本豐田、本田等企業(yè)用于工廠車間制動粉塵暴露風(fēng)險評估,其實際應(yīng)用效果已得到行業(yè)驗證,以下為兩大典型案例:
案例一:沃爾沃汽車制動粉塵排放合規(guī)測試
沃爾沃汽車為滿足Euro 7對制動PM10的限值要求,采用Cambustion AAC+5210 CPC組成SASS系統(tǒng),在底盤測功機上開展WLTC循環(huán)下的制動粉塵排放測試,具體方案與結(jié)果如下:
測試對象:沃爾沃某款輕型混合動力乘用車,配備低金屬剎車片與再生制動系統(tǒng);
測試工況:WLTC全循環(huán)(涵蓋城市低速、郊區(qū)中速、高速及超高速階段),模擬真實駕駛中的制動場景;
測量方案:采用定制化密封制動腔室收集制動粉塵,通過AAC分級出25nm~5μm的顆粒物,CPC同步測量不同粒徑顆粒物的數(shù)量濃度與質(zhì)量濃度,分離制動粉塵與輪胎磨損粉塵,避免交叉污染;
測試結(jié)果:AAC精準(zhǔn)捕捉到制動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PM10的管控要求高度契合;同時,通過AAC的數(shù)據(jù)支撐,沃爾沃優(yōu)化了再生制動策略,降低了傳統(tǒng)摩擦制動的使用頻率,使制動PM10排放降低30%以上,成功滿足Euro 7限值要求,且測試數(shù)據(jù)的重復(fù)性誤差<3%,通過歐盟認證機構(gòu)的審核。
案例二:日本豐田汽車制動系統(tǒng)優(yōu)化研發(fā)
豐田汽車在研發(fā)新一代低排放制動系統(tǒng)時,采用Cambustion AAC開展制動粉塵排放特性研究,核心目標(biāo)是優(yōu)化剎車片材質(zhì)與制動結(jié)構(gòu),降低納米級超細顆粒的排放,滿足Euro 7及日本本土環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)要求:
測試對象:三種不同材質(zhì)的剎車片(低金屬剎車片、陶瓷剎車片、有機剎車片);
測試方案:在制動慣性實驗臺上,模擬不同制動強度(輕微制動、常規(guī)制動、緊急制動),通過AAC測量25nm~5μm的顆粒物排放,分析不同剎車片材質(zhì)、不同制動工況下的粉塵排放規(guī)律;
關(guān)鍵發(fā)現(xiàn):陶瓷剎車片的制動粉塵排放(尤其是100nm以下超細顆粒)比低金屬剎車片低45%,且在高制動溫度下,粉塵排放的穩(wěn)定性更好;同時,AAC測量數(shù)據(jù)顯示,制動加速度大于2m/s2時,100nm以上大顆粒排放顯著增加,為豐田優(yōu)化制動系統(tǒng)設(shè)計、制定合理的制動策略提供了精準(zhǔn)數(shù)據(jù)支撐;
應(yīng)用價值:基于AAC的測試數(shù)據(jù),豐田新一代制動系統(tǒng)采用陶瓷剎車片與優(yōu)化的再生制動策略,其制動粉塵排放全滿足Euro 7要求,同時降低了車輛行駛過程中的大氣污染貢獻,提升了產(chǎn)品的市場競爭力。
四、行業(yè)對比:AAC 與傳統(tǒng)測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Euro 7制動粉塵測量的適配優(yōu)勢,以下將其與傳統(tǒng)DMA+撞擊器組合方案進行對比,明確二者在核心性能上的差距:
對比維度 | 傳統(tǒng)方案(DMA+撞擊器) | Cambustion AAC | Euro 7適配性評價 |
|---|
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,全量程無銜接偏差 | 傳統(tǒng)方案存在測量盲區(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) | 無荷電設(shè)計,無電荷干擾,偏差≤±3% | 傳統(tǒng)方案無法滿足數(shù)據(jù)精準(zhǔn)要求,AAC完1全適配 |
時間分辨率 | ≥3s,無法捕捉瞬態(tài)排放峰值 | <1s,可實時捕捉瞬態(tài)排放 | 傳統(tǒng)方案無法適配復(fù)雜測試工況,AAC完1全適配 |
耗材與維護 | 需定期更換荷電部件、中和器,維護成本高 | 無耗材設(shè)計,僅需定期清潔,維護成本低 | AAC更適配企業(yè)規(guī)模化合規(guī)測試需求 |
放射源需求 | 需Kr-85等放射源,存在安全風(fēng)險,不適配部分實驗室 | 無需放射源,安全合規(guī) | AAC適配更多測試場景,符合Euro 7測試安全規(guī)范 |
五、總結(jié):AAC 成為 Euro 7 時代制動粉塵測量的“標(biāo)配解決方案"
Euro 7法規(guī)的落地,標(biāo)志著汽車行業(yè)的排放管控進入“尾氣+非尾氣"雙管控的新時代,制動粉塵作為非尾氣排放的核心組成部分,其測量精度直接決定企業(yè)的合規(guī)認證成敗與產(chǎn)品競爭力。Cambustion AAC憑借“無荷電干擾、寬量程覆蓋、高時間分辨率、無耗材設(shè)計"的核心優(yōu)勢,完1美適配Euro 7法規(guī)對制動粉塵測量的各項要求,解決了傳統(tǒng)測量方案的痛點,成為車企應(yīng)對Euro 7合規(guī)認證、優(yōu)化制動系統(tǒng)研發(fā)的核心工具。
從實際應(yīng)用來看,AAC不僅能為企業(yè)提供精準(zhǔn)、可靠的制動粉塵測量數(shù)據(jù),助力企業(yè)快速通過Euro 7認證,還能為制動系統(tǒng)優(yōu)化、低排放剎車片研發(fā)、再生制動策略調(diào)整提供數(shù)據(jù)支撐,推動汽車行業(yè)向更清潔、更環(huán)保的方向發(fā)展。對于日本、歐盟等嚴(yán)格執(zhí)行Euro 7法規(guī)的市場而言,Cambustion AAC(由日本株式會社司測研獨1家代理)的普及應(yīng)用,將成為車企突破合規(guī)壁壘、搶占市場先機的關(guān)鍵——在Euro 7全面生效的倒計時階段,選擇AAC作為制動粉塵測量方案,既是企業(yè)合規(guī)的必然選擇,也是其技術(shù)升級、踐行綠色發(fā)展理念的重要體現(xiàn)。
未來,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將進一步拓展應(yīng)用場景,不僅局限于制動粉塵測量,還將在汽車輪胎磨損粉塵、尾氣顆粒物全量程測量等領(lǐng)域發(fā)揮更大價值,為汽車行業(yè)的清潔化轉(zhuǎn)型提供更加強有力的技術(shù)支撐。