Динамічний метод відбору проб змінного об’єму для визначення масових викидів забруднювальних речовин з відпрацьованими газами

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.206679

Ключові слова:

відпрацьовані гази, масові викиди забруднювальних речовин, constant volume sampling, CVS, variable volume sampling, VVS

Анотація

Представлено результати розроблення і дослідження перспективного повно-потокового динамічного методу відбору проб змінного об‘єму для визначення в лабораторних умовах значень масових викидів забруднювальних речовин з відпрацьованими газами автомобільних двигунів. Викиди визначають за процедурами випробування повнокомплектних автомобілів в їздових циклах, або окремо їх двигунів за моторними випробувальними циклами.

Поточні масові викиди забруднювальних речовин розраховують за синхронізованими у часі миттєвими значеннями їх концентрацій та миттєвими значеннями витрати потоку суміші відпрацьованих газів і повітря. До змішувальної камери, до якої подають відпрацьовані гази і повітря, також подають повірочну газову суміш з витратою, що змінюють за періодичною функцією. Це використовують для визначення передаточних функцій зворотного обчислення миттєвої витрати суміші відпрацьованих газів і повітря та поточних значень концентрацій забруднювальних речовин в момент відбору проби. Масові викиди газоподібних забруднювальних речовин розраховують як різницю між сумарними масовими викидами забруднювальних речовин та масовими викидами забруднювальних речовин, що додають з потоком повірочної газової суміші.

Працездатність динамічного повно-потокового метода відбору проб змінного об’єму доведено порівнянням розрахункової (методом балансу вуглецю) та безпосередньо виміряної витрати палива автомобілями в їздових циклах. Різниця між безпосередньо виміряною та розрахунковою (за визначеними масовими викидами забруднювальних речовин) витратою палива не перевищує ± 3,5 %. Це є задовільним результатом з огляду на, зокрема, невизначеність вимірювання в динаміці швидкозмінних концентрацій забруднювальних речовин, витрати потоку розбавлених ВГ, витрати палива, а також визначення вмісту вуглецю у паливі.

Отримано принципово нові можливості з вимірювання масових питомих викидів забруднювальних речовин двигунами з примусовим запалюванням та дизелів сучасних (екологічного класу «Євро-6») і перспективних транспортних засобів з низьким рівнем емісії

Біографія автора

Oleksiy Klimenko, ДП «ДержавтотрансНДІпроект» пр. Перемоги, 57, м. Київ, Україна, 03113

Кандидат технічних наук, доцент, заступник завідувача лабораторії, заступник керівника випробувального центру

Лабораторія дослідження використання палив та екології, заступник керівника

Випробувальний центр колісних транспортних засобів з науково-технічного розвитку

Посилання

  1. Regulation No 83 of the Economic Commission for Europe of the United Nations (UN/ECE) – Uniform provisions concerning the approval of vehicles with regard to the emission of pollutants according to engine fuel requirements. Available at: https://op.europa.eu/en/publication-detail/-/publication/2f8f0ce5-66fb-4a38-ae68-558ae1b04a5f/language-en
  2. Regulation No 49 of the Economic Commission for Europe of the United Nations (UN/ECE) – Uniform provisions concerning the measures to be taken against the emission of gaseous and particulate pollutants from compression-ignition engines for use in vehicles, and the emission of gaseous pollutants from positive-ignition engines fuelled with natural gas or liquefied petroleum gas for use in vehicles. Available at: https://op.europa.eu/en/publication-detail/-/publication/66ec5274-2853-460a-9620-0d43f389e820/language-en
  3. Regulation No 96 of the Economic Commission for Europe of the United Nations (UN/ECE) – Uniform provisions concerning the approval of compression ignition (C.I.) engines to be installed in agricultural and forestry tractors and in non-road mobile machinery with regard to the emissions of pollutants by the engine. Available at: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX%3A42014X0322%2801%29
  4. UN/ECE Regulation No. 40. Uniform provisions concerning the approval of motor cycles equipped with a positive-ignition engine with regard to the emission of gaseous pollutants by the engine. Available at: https://www.unece.org/fileadmin/DAM/trans/main/wp29/wp29regs/r040e.pdf
  5. UN/ECE Regulation No. 47. Uniform provisions concerning the approval of mopeds equipped with a positive-ignition engine with regard to the emission of gaseous pollutants by the engine. Available at: https://www.unece.org/fileadmin/DAM/trans/main/wp29/wp29regs/r047e.pdf
  6. U.S. Code of Federal Regulations (CFR). Title 40: Protection of Environment is the section of the CFR that deals with EPA's mission of protecting human health and the environment. Available at: https://www.epa.gov/laws-regulations/regulations
  7. Global Technical Regulation No. 2. Measurement procedure for two-wheeled motorcycles equipped with a positive or compression ignition engine with regard to the emission of gaseous pollutants, CO2 emissions and fuel consumption. ECE/TRANS/180/Add.2. Available at: https://www.unece.org/fileadmin/DAM/trans/main/wp29/wp29wgs/wp29gen/wp29registry/ECE-TRANS-180a2e.pdf
  8. Global Technical Regulation No. 4. Test procedure for compression-ignition (C.I.) engines and positive-ignition (P.I.) engines fuelled with natural gas (NG) or liquefied petroleum gas (LPG) with regard to the emission of pollutants. ECE/TRANS/180/Add.4. Available at: https://www.unece.org/fileadmin/DAM/trans/main/wp29/wp29wgs/wp29gen/wp29registry/ECE-TRANS-180a4e.pdf
  9. Global Technical Regulation No. 11. Engine emissions from agricultural and forestry tractors and from non-road mobile machinery. ECE/TRANS/180/Add.11. Available at: https://www.unece.org/fileadmin/DAM/trans/main/wp29/wp29wgs/wp29gen/wp29registry/ECE-TRANS-180a11e.pdf
  10. Global Technical Regulation No. 15. Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure. ECE/TRANS/180/Add.15. Available at: https://www.unece.org/fileadmin/DAM/trans/main/wp29/wp29r-1998agr-rules/ECE-TRANS-180a15e.pdf
  11. Kreh, A., Hinner, B., Pelka, R. (2014). Exhaust-gas measuring techniques. Diesel Engine Management, 352–359. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-658-03981-3_27
  12. Paulweber, M., Lebert, K. (2016). Powertrain instrumentation and test systems: Development - Hybridization - Electrification. Springer. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-32135-6
  13. Lewis, G. W. (1992). Pat. No. US 005337595 A. Subsonic venturi proportional and isokinetic sampling methods and apparatus. declareted: 18.03.1992; published: 16.08.1994. Available at: https://patentimages.storage.googleapis.com/8e/ed/3f/37e07a773a54f3/US5337595.pdf
  14. Schmidt, R. (2004). Pat. No. US 007021130 B2. Method and device for the measurement of exhaust gas from internal combustion engines. declareted: 06.05.2004; published: 04.04.2006. Available at: https://patentimages.storage.googleapis.com/e1/b6/ed/7cc7e01501af3e/US7021130.pdf
  15. Ohtsuki, S., Inoue, K., Yamagishi, Y., Namiyama, K. (2002). Studies on Emission Measurement Techniques for Super-Ultra Low Emission Vehicles. SAE Technical Paper Series. doi: https://doi.org/10.4271/2002-01-2709
  16. Aakko-Saksa, P., Roslund, P., Koponen, P. (2017). Development and validation of comprehensive emission measurement methods for alternative fuels at VTT. Available at: https://www.vttresearch.com/sites/default/files/julkaisut/muut/2016/VTT-R-04494-16.pdf
  17. Kumagai, T. (2014). Improving the accuracy of Fuel Consumption Measurement in CVS system. Horiba Technical Reports. English Edition No. 42. Available at: https://static.horiba.com/fileadmin/Horiba/Company/About_HORIBA/Readout/R42E/R42E_11_070_01.pdf
  18. Joumard, R., Andre, M., Laurikko, J., Le Anh, T., Geivanidis, S., Samaras, Z. et al. (2013). Accuracy of exhaust emissions measurements on vehicle bench - Artemis deliverable 2. Available at: https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00916958/document
  19. Velosa, J. (1993). Error Analysis of the Vehicle Exhaust Emission Measurement System. SAE Technical Paper Series. doi: https://doi.org/10.4271/930393
  20. Otsuki, Y. (2013). Emissions and Fuel Economy Measurement System Using Intermittent Sampling CVS for PHEV. Horiba Technical Reports. English Edition No. 41. Available at: https://static.horiba.com/fileadmin/Horiba/Company/About_HORIBA/Readout/R41E/R41E_10_044_01.pdf
  21. Le Anh, T., Hausberger, S., Zallinger, M. (2006). Correction for accurate instantaneous emission measurements of passenger cars. Air Pollution XIV. doi: https://doi.org/10.2495/air06070
  22. Bannister, C. D., Wallace, F., Hawley, J. G., Brace, C. J. (2007). Predicting instantaneous exhaust flowrates in a constant volume sampling system. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, 221 (12), 1585–1598. doi: https://doi.org/10.1243/09544070jauto470
  23. Garcia, V. F. (2014). Evaluation and improvement of road vehicle pollutant emission factors based on instantaneous emissions data processing. Ispra.
  24. Pakko, J. D. (2009). Reconstruction of Time-Resolved Vehicle Emissions Measurements by Deconvolution. SAE International Journal of Fuels and Lubricants, 2 (1), 697–707. doi: https://doi.org/10.4271/2009-01-1513
  25. Redziuk, A. M., Klymenko, O. A., Kudrenko, O. V. (2012). Shchodo vyznachennia masovykh vykydiv zabrudniuiuchykh rechovyn dvyhunamy kolisnykh transportnykh zasobiv. Avtoshliakhovyk Ukrainy, 4, 2–7. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/au_2012_4_3
  26. Klymenko, O. A., Redziuk, A. M., Kudrenko, O. V., Rychok, S. O., Hora, M. D. (2012). Doslidzhennia ta stvorennia perspektyvnoi systemy dlia vyznachennia masovykh vykydiv zabrudniuiuchykh rechovyn u vidpratsovanykh hazakh dvyhuniv. Avtoshliakhovyk Ukrainy, 5, 2–8.
  27. Zvit z NDDKR «Rozroblennia tekhnolohiyi vyznachennia masovykh vykydiv zabrudniuiuchykh rechovyn kolisnymy transportnymy zasobamy na osnovi metodu vidboru prob postiinoho obiemu (CVS – metodu)». No. derzhavnoi reiestratsiyi 0112U006924.
  28. Klymenko, O. A., Redziuk, A. M. (2019). Pat. No. 120491 UA. Sposib vyznachennia masovykh vykydiv zabrudniuvalnykh rechovyn z vidpratsovanymy hazamy dvyhuniv. No. a201904160; declareted: 18.04.2019; published: 10.12.2019, Bul. No. 23. Available at: https://base.uipv.org/searchInv/search.php?action=viewdetails&IdClaim=263908
  29. Klymenko, O., Ustymenko, V., Kolobov, K., Rychok, S., Gora, M., Naumenko, N. (2019). Analysis of the studies results of emissions of pollutants by used cars imported into Ukraine from the USA. Avtoshliakhovyk Ukrayiny, 1 (257), 2–11. doi: https://doi.org/10.33868/0365-8392-2019-1-257-2-11
  30. Klymenko, O., Ustymenko, V., Kolobov, K., Rychok, S., Hora, M., Naumenko, N. (2019). Analysis of Emissions in the European Driving Cycle of Used Light-Duty Vehicles Imported to Europe from North America. SAE International Journal of Sustainable Transportation, Energy, Environment, & Policy, 1 (1). doi: https://doi.org/10.4271/13-01-01-0001

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-06-30

Як цитувати

Klimenko, O. (2020). Динамічний метод відбору проб змінного об’єму для визначення масових викидів забруднювальних речовин з відпрацьованими газами. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(10 (105), 38–47. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.206679

Номер

Том 3 № 10 (105) (2020): Екологія

Розділ

Екологія

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Oleksiy Klimenko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.