氢燃料发动机排放测试系统解决方案

1. 氢燃料发动机的发展趋势

氢能作为零碳清洁能源，兼具环境效益与战略价值：其燃烧产物仅为水，可实现真正的零二氧化碳排放，同时显著降低对化石燃料的依赖。2025年1月1日，《中华人民共和国能源法》正式实施，首次将氢能纳入国家能源体系，标志着我国氢能产业进入规范化发展的新阶段。

当前氢燃料交通技术主要分为两条路径：

• 氢内燃机汽车（H2ICE）：在燃料电池成本高、技术尚不成熟的背景下，H2ICE凭借与传统内燃机的兼容性，成为商用车及非道路机械领域的过渡优选。

• 燃料电池汽车（FCV）：长期来看仍是解决方案。

行业动态显示，国内外企业已加速H2ICE产业化布局。例如，2024年11月14日，由中汽研（天津）牵头启动了氢内燃机实车示范项目，旨在验证其安全性、动力性及环保性。

政策层面，生态环境部于2025年3月21日发布国家标准《重型柴油车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》（GB 17691-2018）修改单（征求意见稿），新增氢燃料点燃式发动机排放标准，为行业提供了明确的监管框架。

2. 技术挑战与检测需求

氢燃料内燃机的开发面临三大核心挑战：

• 燃烧优化：氢气燃烧速度快，需精准控制空燃比以避免爆震。

• 后处理系统：需针对性开发NOx减排技术。

• 安全性：氢气泄漏风险要求高灵敏度监测。

关键检测需求：实时量化燃烧产物（如H₂、NOx、NH₃等），以优化性能并满足排放法规。

3. 解决方案：氢燃料发动机排放测试系统

四方仪器推出集成化测试方案，覆盖从氢气浓度到颗粒物的全参数检测，符合欧7、国六及未来国七排放标准要求。

3.1 系统构架

3.2 氢气分析仪

核心优势：

• 电子轰击电离质谱（EIMS）、激光拉曼或TDLAS原理，精度达ppm级

• 全自动进样，无需预处理

• 宽动态量程（0-100% H₂）

技术参数：

3.3 激光光谱分析系统

核心优势：

• 耐190℃高温气室，解决NH₃冷凝难题

• 多反射腔设计，响应时间＜2.5秒

• 同步检测NH₃/N₂O，满足欧7超低排放要求

技术参数：

3.4 颗粒数量分析系统

核心优势：

• 两级可变比例稀释（VPR），适应高浓度尾气

• 凝结核计数器（CPC），检测下限扩展至10nm

 技术参数：

3.5 发动机排放测试系统

全能型方案：

• 检测组分：THC、CH₄、NOx、CO、CO₂、O₂

• 技术组合：NDIR（非分光红外）+CLD（化学发光）+HFID（氢火焰离子化）

• 适用场景：全流稀释/原始尾气、EGR率测量、多路采样

技术参数：