Komputerowe systemy wspomagania nauki, przemysłu i transportu

TRANSCOMP, Zakopane 1-4.12.2008

POMIARY EMISJI SPALIN Z POJAZDÓW

W WARUNKACH RZECZYWISTYCH

ON-ROAD VEHICLE EMISSION MEASUREMENT

Jerzy Merkisz

Jacek Pielecha

Politechnika Poznańska

Merkisz J., Pielecha J., Pomiary emisji z pojazdów w warunkach rzeczywistych, TRANSCOMP 2008

Badania związków toksycznych spalin

Badania homologacyjne
(hamownia podwoziowa,
hamownia silnikowa)

Badania okresowe na stacjach
kontroli pojazdów

Badania drogowe (w eksploatacji)

Merkisz J., Pielecha J., Pomiary emisji z pojazdów w warunkach rzeczywistych, TRANSCOMP 2008

Samochody osobowe

(do 3500 kg)

Samochody ciężarowe

(powyżej 3500 kg)

Hamownia podwoziowa

(całe pojazdy)

Hamownia silnikowa

(tylko silniki)

Testy toksyczności spalin

Wyniki pomiaru emisji:

g/km

0

20

40

60

80

100

120

0

200

400

600

800

1000

1200 t [s]

Pr

ę

dk

o

ść

[km

/h

]

Elementarny test

ECE R15

(ECE R15)

I część

(EUDC)
II część

Testy V = f(t)

EU: NEDC
USA: FTP-75

Testy

statyczne

i dynamiczne

EU: ESC, ETC
USA: HDTTC

Wyniki pomiaru emisji:

g/kWh

0

25

50

75

100

Bieg luzem

50

75

100

Prędkość obrotowa [%]

Obci

ąż

en

ie

[

%

]

9%

15%

5%

5%

10%

5%

5%

5%

8%

8%

5%

2

8

10

4

12

6

10%

5

13

3

7

9

11

1

10%

A

B

C

Merkisz J., Pielecha J., Pomiary emisji z pojazdów w warunkach rzeczywistych, TRANSCOMP 2008

Badania na stacji kontroli pojazdów

Unia Europejska

Polska

CO

– bieg jałowy

3,5%

do 1995

3,5%

0,5%

po 1995

0,5%

CO

– podwyższona

prędkość obrotowa

0,3%

0,3%

HC

– bieg jałowy

100 ppm

HC

– podwyższona

prędkość obrotowa

100 ppm

brak przepisów

brak przepisów

Merkisz J., Pielecha J., Pomiary emisji z pojazdów w warunkach rzeczywistych, TRANSCOMP 2008

Badania drogowe samochodów osobowych

Merkisz J., Pielecha J., Pomiary emisji z pojazdów w warunkach rzeczywistych, TRANSCOMP 2008

Badania drogowe samochodów ciężarowych

Merkisz J., Pielecha J., Pomiary emisji z pojazdów w warunkach rzeczywistych, TRANSCOMP 2008

Pomiar emisji związków spalin

samochodu osobowego

zasilanego benzyną oraz LPG

w rzeczywistych warunkach ruchu

oraz jego weryfikacja w stosunku

normy emisji związków toksycznych

obowiązującej dla danego pojazdu

Cel badań

Merkisz J., Pielecha J., Pomiary emisji z pojazdów w warunkach rzeczywistych, TRANSCOMP 2008

Metodyka badań

ZI

LPG

NEDC

Czas testu [s]

1329

1335

1180

Prędkość max. [km/h]

70,8

69,2

120

Prędkość śr. [km/h]

32,4

29,06

33,6

Dlugość [m]

11 941

11 810

11 007

Merkisz J., Pielecha J., Pomiary emisji z pojazdów w warunkach rzeczywistych, TRANSCOMP 2008

Obiekt badań

Charakterystyka pojazdu:

• Dodge Grand Caravan
• Silnik: ZI (benzynowy,

LPG)

• Przekładnia automatyczna
• Liczba cylindrów: 6
• Pojemność silnika: 3,3 dm

3

• Reaktor katalityczny: tak
• Przebieg: 140 000 km
• Protokół OBD II: ISO-

9141-2

• Norma: Euro 2

Merkisz J., Pielecha J., Pomiary emisji z pojazdów w warunkach rzeczywistych, TRANSCOMP 2008

Analizator do badań drogowych SEMTECH DS

Merkisz J., Pielecha J., Pomiary emisji z pojazdów w warunkach rzeczywistych, TRANSCOMP 2008

191°C

chłodnica

4°C

NDUV

NO

x

= NO + NO

2

NDIR

CO, CO

2

O

2

MNT

GPS

Wireless LAN

Filtr

FID

THC

Pobór próbki

ECU

Analizator SEMTECH DS

Merkisz J., Pielecha J., Pomiary emisji z pojazdów w warunkach rzeczywistych, TRANSCOMP 2008

Pomiary stężenia
składników spalin

Najważniejsze dane
z sieci pojazdu

Parametry pracy
analizatorów spalin

Pełen podgląd danych
diagnostycznych (ODB, CAN)

Parametry spalin

Parametry otoczenia

Dane GPS

Wizualizacja
trasy
przejazdu

Parametry systemu

Autodiagnostyka

Menu pomiarowe

Analizator do badań drogowych SEMTECH DS

Merkisz J., Pielecha J., Pomiary emisji z pojazdów w warunkach rzeczywistych, TRANSCOMP 2008

Analizator do pomiaru liczby

oraz rozkładu średnicowego cząstek stałych

3

6

10

18

32

56

100

178

316

562

1000

11

33

,0

11

39,

0

11

45

,0

11

51

,0

11

57,

0

0,0E+00

1,0E+06

2,0E+06

3,0E+06

4,0E+06

5,0E+06

6,0E+06

7,0E+06

8,0E+06

9,0E+06

1,0E+07

dN/dlogDp /cc

Particle Diameter (nm)

(s)

Merkisz J., Pielecha J., Pomiary emisji z pojazdów w warunkach rzeczywistych, TRANSCOMP 2008

█

– benzyna

█

– LPG

Stężenie

tlenku węgla

w spalinach

podczas badań drogowych

Merkisz J., Pielecha J., Pomiary emisji z pojazdów w warunkach rzeczywistych, TRANSCOMP 2008

Stężenie

węglowodorów

w spalinach

podczas badań drogowych

█

– benzyna

█

– LPG

Merkisz J., Pielecha J., Pomiary emisji z pojazdów w warunkach rzeczywistych, TRANSCOMP 2008

Stężenie

tlenków azotu

w spalinach

podczas badań drogowych

█

– benzyna

█

– LPG

Merkisz J., Pielecha J., Pomiary emisji z pojazdów w warunkach rzeczywistych, TRANSCOMP 2008

Zmiany

prędkości obrotowej

silnika

podczas badań drogowych

█

– benzyna

█

– LPG

Merkisz J., Pielecha J., Pomiary emisji z pojazdów w warunkach rzeczywistych, TRANSCOMP 2008

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

u

i

[-]

0

2

4

6

8

10 12 14 16 18 20

-2.0

-1.6

-1.2

-0.8

-0.4

0.0

0.4

0.8

1.2

1.6

V [m/s]

a [m/s

2

]

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

u

i

[-]

0

2

4

6

8

10 12 14 16 18 20

-2.0

-1.6

-1.2

-0.8

-0.4

0.0

0.4

0.8

1.2

1.6

V [m/s]

a [m/s

2

]

Udział czasu pracy silnika we współrzędnych

V–a podczas badań drogowych

Benzyna

LPG

Merkisz J., Pielecha J., Pomiary emisji z pojazdów w warunkach rzeczywistych, TRANSCOMP 2008

0

5

10

15

20

25

30

35

CO

[

m

g

/s]

0

2

4

6

8

10 12 14 16 18 20

-2.0

-1.6

-1.2

-0.8

-0.4

0.0

0.4

0.8

1.2

1.6

V [m/s]

a [m/s

2

]

0

50

100

150

200

CO [

m

g/s]

0

2

4

6

8

10 12 14 16 18 20

-2.0

-1.6

-1.2

-0.8

-0.4

0.0

0.4

0.8

1.2

1.6

V [m/s]

a [m/s

2

]

Emisja CO w spalinach we współrzędnych

V–a podczas badań drogowych

Benzyna

LPG

Merkisz J., Pielecha J., Pomiary emisji z pojazdów w warunkach rzeczywistych, TRANSCOMP 2008

Emisja HC w spalinach we współrzędnych

V–a podczas badań drogowych

Benzyna

LPG

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

HC

[

m

g

/s]

0

2

4

6

8

10 12 14 16 18 20

-2.0

-1.6

-1.2

-0.8

-0.4

0.0

0.4

0.8

1.2

1.6

V [m/s]

a [m/s

2

]

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

HC [

m

g/

s

]

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

-2,0

-1,6

-1,2

-0,8

-0,4

0,0

0,4

0,8

1,2

1,6

V [m/s]

a [m/s

2

]

Merkisz J., Pielecha J., Pomiary emisji z pojazdów w warunkach rzeczywistych, TRANSCOMP 2008

Emisja NOx w spalinach we współrzędnych

V–a podczas badań drogowych

Benzyna

LPG

0

5

10

15

20

25

NO

x

[m

g/

s

]

0

2

4

6

8

10 12 14 16 18 20

-2.0

-1.6

-1.2

-0.8

-0.4

0.0

0.4

0.8

1.2

V [m/s]

a [m/s

2

]

0

10

20

30

40

50

NO

x

[m

g

/s

]

0

2

4

6

8

10 12 14 16 18 20

-2.0

-1.6

-1.2

-0.8

-0.4

0.0

0.4

0.8

1.2

1.6

V [m/s]

a [m/s

2

]

Merkisz J., Pielecha J., Pomiary emisji z pojazdów w warunkach rzeczywistych, TRANSCOMP 2008

11,1

0,4

61,1

0,9

11,3

7,1

0

10

20

30

40

50

60

70

CO

HC

NOx

CO,

HC, NOx [

g

]

Benzyna

LPG

Masa związków toksycznych

uzyskana podczas badań drogowych

Merkisz J., Pielecha J., Pomiary emisji z pojazdów w warunkach rzeczywistych, TRANSCOMP 2008

0,6

0,73

1,07

4,0

0

1

2

3

4

5

CO

HC+NOx

C

O

, HC

+N

O

x

[

g

/km]

Benzyna

Euro 2

Emisja drogowa związków toksycznych

uzyskana podczas badań drogowych

Merkisz J., Pielecha J., Pomiary emisji z pojazdów w warunkach rzeczywistych, TRANSCOMP 2008

x 1,4

x 1,8

x 4,8

0

1

2

3

4

5

6

CO

HC

NOx

CO

, H

C

, NO

x

Benzyna

LPG

Porównanie emisji drogowa związków

toksycznych podczas badań drogowych

Merkisz J., Pielecha J., Pomiary emisji z pojazdów w warunkach rzeczywistych, TRANSCOMP 2008

0,3

1,3

1,2

1,7

1

1

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

Benzyna

LPG

Wsk

a

źnik emis

yjno

ś

ci

CO, HC+NOx [-]

CO

HC + NOx

Euro 2

Wskaźnik emisyjności związków toksycznych

podczas badań drogowych

Merkisz J., Pielecha J., Pomiary emisji z pojazdów w warunkach rzeczywistych, TRANSCOMP 2008

Wnioski

1. Występują różnice w emisji związków toksycznych dla

silnika zasilanego benzyną oraz LPG (LPG/benzyna:
CO – 5 razy, HC – 2 razy, NOx – 1,5 raza)

2. Wskaźnik emisyjności dla silnika zasilanego benzyną

wynosi: dla CO – 0,3, HC+NOx – 1,3

3. Wskaźnik emisyjności dla silnika zasilanego LPG wynosi:

dla CO – 1,3, HC+NOx – 1,7

4. Zdefiniowany wskaźnik emisyjności pojazdu można

wykorzystać do klasyfikacji flot pojazdów pod względem
emisji związków toksycznych, różniących się m.in. datą
produkcji (spełnianymi limitami toksyczności spalin),
przebiegiem pojazdów lub warunkami eksploatacji.

Komputerowe systemy wspomagania nauki, przemysłu i transportu

TRANSCOMP,Zakopane 1-4.12.2008

POMIARY EMISJI SPALIN Z POJAZDÓW

W WARUNKACH RZECZYWISTYCH

ON-ROAD VEHICLE EMISSION MEASUREMENT

Jerzy Merkisz

Jacek Pielecha

Politechnika Poznańska