Motivation and goals of work _____________________________________________________________________________________
Výfukové Výfukové emise částic ze zá zážehových motorů motorů s vně vnější tvorbou smě směsi bě během reá reálné lného provozu ONON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES Michal Vojtíšek1,2, Aleš Dittrich2, Martin Mazač2, Martin Dufek2, Michael Fenkl2
_____________________________________________________________________________________
Internal combustion engine emissions are one of the key sources of urban air pollution, with significant negative impact on human health, notably in densely populated areas. Emissions limits are increasingly strict, but there is no corresponding improvement to public health. Probably the most dangerous component of vehicle exhaust are ultrafine particles, which have the ability to deposit in lungs and to penetrate through cell membranes into the
Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka 1
FS ČVUT Praha, 2 FS TU v Liberci
organism. Ultrafine particles are not just a diesel engine problem – they are also emitted by spark ignition engines – and perhaps at levels not insignificant compared to
Josef Božek Research Center for Automobiles and Engines – 1
Faculty of Mechanical Engineering, Czech Technical University in Prague / 2
Faculty of Mechanical Engineering, Technical University of Liberec Contact:
[email protected],
[email protected] tel. (+420) 774 262 854
Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
Současná situace silniční dopravy _____________________________________________________________________________________
latest diesels. The goal of this study was to investigate the exhaust emissions of particulate matter from common homogeneous charge spark ignition engines during realworld operation. Of particular concern were: a) small engines without electronically controlled fuel metering and without exhaust gas aftertreatment, and b) automobile engines during extreme low, high and transient load operation. Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
Automobilismus _____________________________________________________________________________________
• Intenzita dopravy i spotřeba paliva rostou • Emise ze spalovacích motorů, zejména velmi jemné částice, se stávají jedním z hlavních problémů většiny měst • Spalování fosilních paliv vede k emisím skleníkových plynů, jejich narůstající koncentrace spojena s rizikem klimatických změn • Zásoby fosilních zdrojů jsou omezené • ČR i EU jsou energeticky závislé na jiných zemích
Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
_____________________________________________________________________________________
Praha, 2009
Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
_____________________________________________________________________________________
Nárůst intenzity dopravy způsobuje, že téměř polovina emisí pevných částic pochází z mobilních zdrojů v Praze doprava vyprodukuje 10,8 Gg (mil. tun) částic ročně – to je 14-15x více 0,7-0,8 Gg/rok ze stacionárních zdrojů (dle Praha – Životní prostředí 2009) 6
5
4
3
2
silniční nákladní doprava, desítky milionů tunokilometrů prodej motorové nafty, miliony tun registrované automobily, miliony
1
registrované nákladní vozy, statisíce podíl dopravy na celkových emisích PM10, desítky procent 0 Jan-98
Jan-99
Jan-00
Jan-01
Jan-02
Jan-03
Jan-04
Jan-05
Jan-06
Jan-07
Jan-08
Zdroj data v grafu: Ročenka životního prostředí, MŽP ČR, 2007; Centrální registr motorových vozidel; Ministerstvo dopravy Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
1
Typické velikostní spektrum částic - vznětové motory
_____________________________________________________________________________________
Zachycovací Zachycovací účinnost dýchací dýchacího systé systému _____________________________________________________________________________________
Kittelson, J. Aerosol Sci. Vol. 29, No. 5/6, pp. 575-588, 1998 A. Mayer, 12th ETH Conference on Combustion Generated Nanoparticles, Zurich, 2008 Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
Zachycovací Zachycovací účinnost dýchací dýchacího systé systému _____________________________________________________________________________________
Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
Zachycovací Zachycovací účinnost dýchací dýchacího systé systému _____________________________________________________________________________________ Lung deposition fraction: ET – extrathoracic TB – tracheobronchial PU – pulmonary Particle mass median diameter: NM – nucleation mode AM – accumulation mode
Muir, R. et al., High-level symposium on nanotechnology safety, Praha, 30.11.2011 Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
Proniká Pronikání velmi jemných částic (des nou membrá desítky nm) nm) buněč buněčnou membránou _____________________________________________________________________________________ 1000 nm Polystyrene Particles
B. Alfoldy et al., Aerosol Science 40 (2009) 652—663. Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
Typické velikostní spektrum částic Zážehové vs. Vznětové motory (USA) _____________________________________________________________________________________
78 nm Polystyrene Particles
Barbara Rothen-Rutishauer, as quoted by A. Mayer, 12th ETH Conference on Combustion Generated Nanoparticles Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
Kittelson, J. Aerosol Sci. Vol. 29, No. 5/6, pp. 575-588, 1998 Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
2
Koncentrace částic ve výfukových plynech: Zážehové vs. Vznětové motory (USA) _____________________________________________________________________________________
Koncentrace emitovaných částic jsou nejvyšší nejvyšší v př přímé blí blízkosti dopravní dopravních tepen
_____________________________________________________________________________________
Inkrementální PM2.5 koncentrace z těžkých vozidel se vznětovými motory (průjezd ve směru modrých šipek) Kittelson, J. Aerosol Sci. Vol. 29, No. 5/6, pp. 575-588, 1998
Modelová Modelování: Konheim & Ketcham, Ketcham, Brooklyn, New York Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
Prostorové rozložení imisí PM10
(ATEM / Praha – Životní prostředí 2009)
_____________________________________________________________________________________
Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
_____________________________________________________________________________________
Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
Prostorové rozložení zdrojů emisí PM (Český hydrometerologický ústav)
_____________________________________________________________________________________
Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
_____________________________________________________________________________________
Ekvivalentní z hlediska „PM2,5“ - ale ekvivalentní zdravotní riziko?
Jedna anorganická částice o průměru 2000 nm (2 um)
Tisíc částic sazí (element. uhlík) nanočástic o průměru 200 nm ve výfuk. plynech
Milion organických nanočástic o průměru 20 nm
x 1,000
x 1,000,000
Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
Mikroskopické pevné částice vznikající spalováním jsou jedna z nejčastějších příčin předčasného úmrtí. V Kalifornii zabíjejí více lidí, než dopravní nehody, a přibližně stejně jako druhotný cigaretový kouř. Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
3
_____________________________________________________________________________________
“Fine particulate matter (PM2,5) is responsible for significant negative impacts on human health. Further, there is as yet no identifiable threshold below which PM2,5 would not pose a risk. As such, this pollutant should not be regulated in the same way as other air pollutants. The approach should aim at a general reduction of concentrations in the urban background to ensure that large sections of the population benefit from improved air quality. However, to ensure a minimum degree of health protection everywhere, that approach should be combined with a limit value, which is to be preceded in a first stage by a target value.” (Směrnice 2008/50/EC, úvodní část)
Zároveň s narůstajícími emisemi z dopravy narůstá výskyt onemocnění (a to nejen dýchacích cest) _____________________________________________________________________________________ 4
50% 45%
3.5
40% 3 35%
?
2.5
30%
2
25% 20%
1.5
15% 1
prodej motorové nafty, miliony tun 10%
Asthma bronchiale, statisíce Pollinosis, statisíce
0.5
5%
Stálá alergická rýma, statisíce podíl dopravy na celkových emisích PM10, % 0 Jan-02
0% Jan-03
Jan-04
Jan-05
Jan-06
Zdroj: Ročenka životního prostředí, MŽP ČR, 2007. Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
Nádory, novotvary, a kvalita ovzduší _____________________________________________________________________________________
?
Nádory, novotvary, a kvalita ovzduší _____________________________________________________________________________________
Počet hlášených zhoubných nádorů a novotvarů in situ na 100 tis. obyvatel
Počet hlášených zhoubných nádorů a novotvarů in situ na 100 tis. obyvatel
Zdroj: Praha - Životní prostředí 2009.
Zdroj: Praha - Životní prostředí 2009.
?
? ?
Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
Nádory, novotvary, a kvalita ovzduší _____________________________________________________________________________________ Počet hlášených zhoubných nádorů a novotvarů in situ na 100 tis. obyvatel
?
Zdroj: Praha - Životní prostředí 2009.
Cíle práce _____________________________________________________________________________________
Předběžné, orientační měření emisí částic ze zážehových motorů během reálného provozu z hlediska a) Technických možností proveditelnosti takového měření b) Funkce měřicí aparatury c) Vztahu mezi měřicím rozsahem a měřenými hodnotami d) Celkového množství emitovaných částic e) Orientační indikace velikosti emitovaných částic
?
Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
4
Konstrukce přenosné palubní aparatury
Konstrukce přenosné palubní aparatury
- analytická část _____________________________________________________________________________________
Katal.
(Technická univerzita v Liberci, 2009) _____________________________________________________________________________________
Filtrovaný ředicí vzduch Nefelometr (dopředný rozptyl laserového paprsku)
10-12 lpm odběr
Katal.
Před nebo za katalytickým zařízením – není nutný laminární tok ani izokinetický odběr vzorku
Ochlazení a ohřátí Odstranění vzorku kondenzátu a větších částic
F-FC-P Měřicí ionizační komora
F-FC-P
F-FC-P
NDIR-HC,CO,CO2
chem.cell NO
F-FC-P
NDIR-HC,CO,CO2
chem.cell NO
F-FC-P
Filtr, regulace průtoku, čerpadlo
Odtok vzorku
Motor Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
Konstrukce přenosné palubní aparatury
Ověření (validace) měření částic
Tok nasávaného vzduchu Tlak, teplota vzduchu Teplota motoru Otáčky motoru Rychlost vozidla
GPS – poloha, výška, rychlost, časový signál
Časový posun pro ηdopr x Mvzd x psani x ω x zdvih. objem kompenzaci odezvy Qvzd = --------------------------------------------(zjištěn experimentálně) RxT sani
Synchronizace dat Harmonizace intervalu - 1 s 1. Výpočet toku výfukových plynů (tok nasávaného vzduchu, složení vzduchu, paliva, emisí) 2. Hmotnostní tok emisí = const. x koncentrace x tok výf. plynů 3. Spotřeba paliva = emise uhlíku (PM, HC, CO, CO2) / podíl uhlíku v palivu Integrace: Emise na test, km, kg paliva Záznam všech dat po 1 s Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
Škoda Fabia, zážehový motor 1,4 MPI _____________________________________________________________________________________
[Vojtíšek, Journal of the Air & Waste Management Association, 61, 2011, 126-134]
[Vojtíšek, Society of Automotive Engineers Technical Paper Series, 2001-01-3641 (2001) a 2009-24-0148 (2009)]
porovnání provedeno se spektrometrem/klasifikátorem
porovnání provedeno s měřením gravimetrickou depozicí na filtr
(Engine Exhaust Particulate Sizer, TSI, St. Paul, MN, USA)
10
100
~ 0.01 g/kWh with DPF 1
0.1 Diesel fuel without DPF (R2 = 0.974) Diesel fuel with DPF (R2 = 0.945)
0.01 0.01
1
0.1 0.1 1 10 100 PM emissions by standard gravimetric method [g/h]
0.1 1 10 total PM lengt h by EEPS [m/cm3]
Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
Škoda Fabia – benzinový motor 1,2 HTP _____________________________________________________________________________________ 100 rychlost [km/h], emise HC a NOx [mg/s]
90 80
Rychlost [km/h] emise NOx [mg/s] emise HC [mg/s] emise CO [mg/s]
500
400 350
60
300
50
250
40
200
30
150
20
100 50 17:25:00
17:35:00
Jízda ustálenou rychlostí (řidič se snažil, jinak se takto příliš nejezdí) Toto je cesta po Praze po místních komunikacích (nikoliv po obchvatu)
0 17:55:00
17:45:00
100 90 rychlost [km/h], emise HC a NOx [mg/s]
0 17:15:00
Toto je výjezd z Prahy a cesta po příměstské arteriální komunikaci
450
70
10
Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
10
80
Jízda po městě – 0,7 až 2 litry benzinu za hodinu „vlastní“ spotřeba motoru a příslušenství (jen 1-2 litry na 100 km na „pohon“ vozidla)
Rychlost [km/h] emise NOx [mg/s] emise HC [mg/s] emise CO [mg/s]
500 450 400
70
350
60
300
50
250
40
200
30
150
20
100
10 0 16:25:00
emise CO [mg/s]
Diagnostické rozhraní
Semikondenzační integrující nefelometr - kalibrován pro měření celkové hmotnosti částic
Měřicí ionizační komora - kalibrována pro měření celkové délky částic
emise CO [mg/s]
Katal.
Přímé měření
Měřené koncentrace HC, CO, CO2, NO, částice Katal.
ECU
PM emissions by portable system [g/h]
Motor
(Technická univerzita v Liberci, 2008-2011) _____________________________________________________________________________________
ionization chamber [rel. units]
- výpočet emisí _____________________________________________________________________________________
50 16:35:00
16:45:00
16:55:00
0 17:05:00
Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
5
PM [ug/s]
100
80 60
10
40
5,000
100
5,000
80
4,000
km/h rpm
80
4,000
60
3,000
40
2,000
60
3,000 km/h
40 20
1,000
1 0 -1 -2
3 2 1 0 -1 -2
-3
-3
-4
-4
120
140
0
20
40 60 80 100 vehicle speed [km/h]
120
Okamžitá spotřeba paliva a emise v závislosti na okamžité rychlosti a zrychlení – při vysokých zrychleních jsou emise částic neúměrně vyšší než spotřeba paliva
10
21:55
Škoda Favorit - aggressive driving 0.9
10 9
8
0.8
8
0.8
7
0.7
7
0.7
6
0.6
6
0.6
5
0.5
5
0.5
4
0.4
4
0.4
3
0.3
3
0.3
2
0.2
2
0.2
1
0.1 21:41
21:42
21:43
21:44
21:45
90 60 30 0 22:10
22:11
22:12
22:13
22:14
22:15
22:16
22:17
22:18
22:19
22:20
22:21
22:22 time [hh:mm] computer
0.1 0
21:54
21:46
21:55
21:57
21:58
21:59
computer time [hh:mm]
CO [%]
7
PM [mg/m3]
NOx [ppm/100]
road speed [km/h]
140
6
120
5
100
4
80
3
60
2
40
1
20 0 8:35:00
8:55:00
9:15:00
9:35:00
9:55:00
10:15:00
10:35:00
1.6 %_CO
1.4
1
4
0.8
3
0.6
2
0.4
1
0.2
-
0 22:10
22:11
22:12
22:13
22:14
22:15
22:16
22:17
22:18
22:19
22:20
22:21 computer 22:22time [hh:mm]
100 80
3
60
2
40
1
20 0 11:50:00
12:10:00
Cutting firewood (logs) On-board system mounted on accompanying tractor
Mowing family house lawn PM length is relative units per kg of fuel All other data is in grams per kg of fuel
fuel-specific emissions [g / kg fuel] or [ / kg fuel]
mowing
CO
4.5
NOx
4
CO2
3.5
100
3 10
2.5 2
1
1.5 1
0.1
0.5 0.01
0 10:00:00
10:05:00
10:10:00
Chain saw 2-cycle
HC 5
PM-Opt PM-Ion km/h
10:15:00
Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
10000
HC CO NOx CO2 4 PM-Opt 3.5 PM-Ion km/h 3 5
Log #1
idling fuel-specific emissions [g / kg fuel] or [ / kg fuel]
taxiing
taxiing
ground speed [km/h]
Riding lawnmower 4-cycle
9:55:00
13:10:00
Měření emisí z malých motorů
Chainsaws
9:50:00
12:50:00
_____________________________________________________________________________________
Stihl 029 (top) Stihl MS361 (bottom) 2-cycle gasoline
9:45:00
12:30:00
Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
Riding lawnmower
1000
140 120
TCP 102, Castelgarden, Italy, mfg. in 2001, 4-cycle gasoline
taxiing
road speed [km/h]
4
Měření emisí z malých motorů _____________________________________________________________________________________
10000
NOx [ppm/100]
5
0 11:30:00
Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
PM [mg/m3]
6
idling
Log #2
idling
1000
100
Log #3
4.5
2.5 10
2 1.5
1
1 0.5
0.1 11:06:00
11:08:00
11:10:00
11:12:00
0 11:14:00
ground speed [km/h]
22:09
CO [%]
7
road speed [km/h]
1.2
5
PM[mg/m3], NOx [ppm/100], CO[%]
PM_mg/mol
6
PM [mg/mol]
7
% CO
21:56
Škoda Octavia, zážehový motor s přímým
0 8:15:00
8
0.9
vstřikem (DISI) _____________________________________________________________________________________
PM[mg/m3], NOx [ppm/100], CO[%]
road speed [km/h]
rpm
engine rpm [1/min]
5,000 4,500 4,000 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 500 -
km/h
1
PM_mg/mol
1
0 21:40
%_CO
Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
Škoda Favorit, 1.3-liter carbureted gasoline engine – aggressive and normal freeway driving _____________________________________________________________________________________
120
21:59
1
computer time [hh:mm]
150
21:58
PM_mg/mol
21:39
Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
21:57
computer time [hh:mm]
-
140
21:56
%_CO
9
% CO
2
21:54
Škoda Favorit - normal driving
Area of each mark is proportional to the instantaneous PM emissions in mg/s
4
0
21:46
computer time [hh:mm]
Instantaneous PM emissions 5
3
40 60 80 100 vehicle speed [km/h]
13:05:00
21:44 21:45
PM [mg/mol exhaust]
12:55:00
21:42 21:43
road speed [km/h]
12:45:00
21:40 21:41
% CO
12:35:00
-
21:39
PM [mg/mol exhaust]
12:25:00
6
22:09
2,000
rpm
1,000
0
0
acceleration [m/s2]
acceleration [m/s2]
6,000
100
20
Fuel consumption
20
120
20
Instantaneous fuel consumption
0
6,000
road speed [km/h]
100
road speed [km/h]
120
road speed [km /h]
1000
5 4
Škoda Favorit - aggressive driving
120
140
km/h GPS
1 12:15:00
6
Škoda Favorit - normal driving
160
PM [mg/m3]
engine rpm [1/min]
10000 PM in raw exhaust [m g/m 3] PM m ass em issions [ug/s]
Jízda po letišti – ustálené rychlosti a akcelerace (pokusná měření)
Škoda Favorit, 1.3-liter carbureted gasoline engine – Normal and aggressive driving up a hilly road _____________________________________________________________________________________
engine rpm [1/min]
Škoda Fabia, zážehový motor 1,4 MPI _____________________________________________________________________________________
Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
6
Měření emisí z malých motorů
Měření emisí z malých motorů
_____________________________________________________________________________________
Weed-whacker
Chainsaws
Oleo-Mac 746T 2-cycle gasoline
Stihl 029 (top) Stihl MS361 (bottom) 2-cycle gasoline
Cutting /clearing an overgrown ditch On-board system mounted on accompanying tractor HC CO
1000
100
2.5 10
2 1.5
1
1 0.5 0 11:29:00
11:31:00
11:33:00
HC CO NOx CO2 4 PM-Opt 3.5 PM-Ion km/h 3
Weed-whacker 2-cycle 10000
4.5 NOx CO2 4 PM-Opt 3.5 PM-Ion km/h 3 ground speed [km/h]
fuel-specific emissions [g / kg fuel] or [ / kg fuel]
5
11:35:00
Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
Závěry _____________________________________________________________________________________
5
4.5 fuel-specific emissions [g / kg fuel] or [ / kg fuel]
Chain saw 2-cycle 10000
1000
100
2.5 10
2 1.5
1
1 0.5
0.1 11:56:00
0 11:58:00
12:00:00
12:02:00
12:04:00
ground speed [km/h]
Cutting firewood (logs) On-board system mounted on accompanying tractor
0.1 11:27:00
_____________________________________________________________________________________
12:06:00
Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
Foto pro zamyšlení: Útlum automobilové dopravy a podpora pěší a cyklistické dopravy, Manhattan, New York _____________________________________________________________________________________
Podě Poděková kování
Byla provedena předběžná, orientační měření výfukových emisí částic ze zážehových motorů během reálného provozu. Měření byla provedena na třech automobilech a čtyřech malých motorech (zahradní traktor, dvě motorové pily a křovinořez). Měření byla provedena přenosným zařízením umístěným na měřeném vozidle, v případě ručně nesených strojů (pily, křovinořez) na doprovodném vozidle. Byla sledována celková hmotnost (nefelometr) a celková délka (ionizační komora) částic. Měření přenosným zařízením byla vyhodnocena jako technicky proveditelná. Naměřené hodnoty byly v řádu setin až jednotek gramu částic na kg paliva, což je zpravidla vyšší, než u vznětových motorů vybavených zachycovačem pevných částic (DPF), ale zpravidla nižší, než u vznětových motorů srovnatelné velikosti a technologie. Přesnost měření u zážehových motorů nebyla kvantifikována, nebyla k dispozici spolehlivá referenční metoda. Vzhledem k malému rozsahu měření a prozatím neověřené přesnosti měřicí aparatury je nutné tato měření považovat za orientační, naměřené hodnoty však potvrzují, že problémem emisí částic ze zážehových motorů je třeba se zabývat.
Příspěvek byl vytvořen v rámci projektu MŠMT 1M0568 "Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka II“ a projektu MEDETOX ("Innovative Methods of Monitoring of Diesel Engine Exhaust Toxicity in Real Urban
Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION ENGINES– KOKA 2011
Vojtíšek et al.: ON-ROAD PARTICULATE FROM HOMOGENEOUS CHARGEživotního SPARK IGNITION ENGINES– 2011 Traffic"), financovaného EvropskouMATTER komisíEMISSIONS v programu LIFE+ a Ministerstvem prostředí ČeskéKOKA Republiky.
7
