Analiza metod pomiarów emisji cząstek stałych w spalinach nowoczesnych samochodów

• Autorzy: Bielaczyc P. , Szczotka A. , Woodburn J.

Warianty tytułu

EN

Analysis of methods of particulate matter emission measurements in the exhaust gas of modern vehicles

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Reducing emissions of particulate matter in the exhaust gas of modern vehicles has been one of the priorities in the fight against environmental pollution from automotive sources for many years. As a result of technological development and implementation of high pressure fuel injection into the combustion chamber, particles present in the exhaust gas of internal combustion engines are of smaller and smaller size, able to penetrate not only the respiratory tract but also the circulatory systems of humans and animals. Such particles are especially dangerous because of the difficulty (or even impossibility) of their removal from living organisms, and the attendant carcinogenic impact. For this reason, it is extremely important to accurately measure particulate emissions in exhaust gas. The current regulations limit the emission of particulate matter specified in terms of mass and number. However, for practical reasons, it is necessary to continuously improve other methods for more accurate measurements of particulate emissions. These methods may include numerical measurement of the size distribution of the particles, as well as various continuous measurements of particle concentration. All of these measurements permit a clear understanding of the work areas of the engine - where the highest emissions are encountered and thus enable the development of a suitable calibration for the engine and exhaust aftertreatment system to minimize particulate emissions. This paper describes current methods of measurement of particulate emissions, both standardized and used only for research and development purposes.

EN

Ograniczenie emisji cząstek stałych w spalinach nowoczesnych samochodów już od wielu lat jest jednym z priorytetów w walce z zanieczyszczeniami środowiska ze źródeł motoryzacyjnych. W wyniku rozwoju technologicznego i wprowadzania wysokociśnieniowego wtrysku paliwa do komory spalania, w spalinach silników spalania wewnętrznego znajdują się cząstki stałe o coraz mniejszych wymiarach, zdolne do przenikania nie tylko do układu oddechowego, ale także do układu krwionośnego ludzi i zwierząt. Jest to szczególnie niebezpieczne z uwagi na trudność (czy wręcz niemożność) usuwania takich cząstek z organizmów żywych, a co za tym idzie kancerogenne oddziaływanie. Z tego powodu niezwykle ważne jest dokładne mierzenie emisji cząstek stałych w spalinach. Obecnie obowiązujące przepisy limitują emisję cząstek stałych określoną masowo i liczbowo. Jednakże ze względów praktycznych konieczne jest ciągłe doskonalenie innych metod pozwalających na dokładniejsze pomiary emisji cząstek stałych. Do metod tych można zaliczyć pomiar liczbowy cząstek stałych z rozkładem wielkości tychże cząstek, jak również wszelkie pomiary ciągłe stężenia cząstek. Wszystkie te pomiary pozwalają na dokładne poznanie obszarów pracy silnika, w których emisja ta jest najwyższa i dzięki temu umożliwiają opracowanie takich kalibracji silnika i układów oczyszczania spalin, aby emisję tą minimalizować. W niniejszym artykule opisano stosowane obecnie metody pomiarów emisji cząstek stałych, zarówno te znormalizowane, jak i wykorzystywane tylko do celów badań badawczo-rozwojowych.

Słowa kluczowe

PL

emisja; cząstki stałe; silnik ZS; silnik ZI

EN

emission; particulate matter; CI engine; SI engine

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 3
• Strony: 365--376, CD 1
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys.

Twórcy

autor

Bielaczyc P.

• Instytut Badań i Rozwoju Motoryzacji BOSMAL Sp. z o.o. 43-300 Bielsko-Biała ul. Sarni Stok 93 tel. [phone]

autor

Szczotka A.

• Instytut Badań i Rozwoju Motoryzacji BOSMAL Sp. z o.o. 43-300 Bielsko-Biała ul. Sarni Stok 93 tel. [phone]

autor

Woodburn J.

• [e-mail]

Bibliografia

• 1. Bielaczyc, P., Particulate Matter Emissions from Engine and Automobile Sources. Workshop Proceedings from 1st Workshop on Particulate Matter Emissions from Engine and Automobile Sources on CDROM , BOSMAL Automotive R&D Institute, 2nd July 2012, Bielsko-Biala, Poland, ISBN 978-83-931383-3-3. Combustion Engines/Silniki Spalinowe 3/2012 (150).
• 2. Bielaczyc, P., Czerwinski, J., Woodburn, J., Current trends in measurement and control of particle emissions from engines. Combustion Engines, 2012, 150, 3, 89-98, ISSN 0138-0346.
• 3. Bielaczyc P., Szczotka A., Woodburn J., Particulate Matter Emissions From Vehicles Featuring Direct Injection Spark Ignition Engines. F2014-CET-138, FISITA 2014 World Automotive Congress, Maastricht 2014.
• 4. Eastwood P., Particulate emissions from vehicles. John Wiley & Sons 2008, ISBN: 78-0-470-72455-2.
• 5. Kamboures M.A. et al., Black carbon emissions in gasoline vehicle exhaust: A measurement and instrument comparison, Journal of the Air & Waste Management Association. 2013, 53, 8, 886-901, doi:10.1080/10962247.2013.787130.
• 6. Mamakos A. et al., Assessment of different technical options in reducing particle emissions from gasoline direct injection vehicles. Journal of Aerosol Science, 2013, 63, 115-125, doi:10.1016/j.jaerosci.2013.05.004.
• 7. Mamakos A., Martini G., Manfredi U., Assessment of the legislated particle number measurement procedure for Euro 5 and Euro 6 compliant diesel passenger cars under regulated and unregulated conditions. Journal of Aerosol Science, 2013, 55, 31-47, doi: 10.1016/j.jaerosci. 2012.07.012.
• 8. Myung C.L., Park S., Exhaust Nanoparticle Emissions From Internal Combustion Engines: A review. International Journal of Automotive Technology, 2012, 13, 1, 9-22, doi:10.1007/s12239-012-0002-y.
• 9. Porter S., Particle Number Emissions of Gasoline Hybrid Electric Vehicles. MTZ Worldwide, 2012, 4, 16-20.
• 10. Sonntag D.B., Bailey C.R., Fulper C.R., Baldauf R.W., Contribution of Lubricating Oil to Particulate Matter Emissions from Light-Duty Gasoline Vehicle in Kansas City. Environmental Science and Technology, 2008, 42, 1, 235-242, doi:10.1021/es203747f.
• 11. Wang-Hansen C., Lundberg B., Carlsson P.A., Characterization of Particulate Matter from Direct Injected Gasoline Engines. Topics in Catalysis, 2013, 56, 1-8, 446-451, doi:10.1007/s11244-013-9994-4.
• 12. Filippo, A., Maricq, M., Diesel Nucleation Mode Particles: Semi-volatile or Solid? Environmental Science and Technology 2008, 42, 7957-7962, doi:10.1021/es8010332.
• 13. Johnson, T., et al., A New Electrical Mobility Particle Sizer Spectrometer for Engine Exhaust Particle Measurements. SAE Technical Paper 2004-01-1341, 2004, doi:10.4271/2004-01-1341.
• 14. Bielaczyc, P., Szczotka, A., Woodburn, J., Development of vehicle exhaust emission testing methods – BOSMAL’s new emission testing laboratory. Combustion Engines, ISSN: 0138-0346, 1/2011 (144), 3-12, 2011.
• 15. UNECE, Regulation No. 83 – Annex 8, 2011, available online: http://www.unece.org/fileadmin/ DAM/trans/main/wp29/wp29regs/r083r4e.
• 16. Product Guide: AVL Particle Counter, 11/2012.
• 17. Operation and Service Manual, Engine Exhaust Particle Sizer™ Spectrometer Model 3090/3090AK.
• 18. Specyfikacja produktu, Engine Exhaust Particle Sizer™ Spectrometer Model 3090 (http:// www.tsi.com/uploadedFiles/_Site_Root/Products/Literature/Spec_Sheets/3090_2980244A).
• 19. Merkisz J., Pielecha J., Emisja cząstek stałych ze źródeł motoryzacyjnych, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2014.
• 20. Product Guide, AVL Micro Soot Sensor, 04/2013.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).