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पोर्टेबल डाउनटोटेन सैंपलिंग सिस्टम का उपयोग करके उप-23 नैनोमीटर रियल ड्राइविंग पार्टिकल नंबर उत्सर्जन को मापना

Published: May 22, 2020 doi: 10.3791/61287

Markus Bainschab¹, Lukas Landl², Jon Andersson³, Athanasios Mamakos⁴, Stefan Hausberger², Alexander Bergmann¹

¹Institute of Electrical Measurement and Sensor Systems, Graz University of Technology, ²Institute of Internal Combustion Engines and Thermodynamic, Graz University of Technology, ³Ricardo UK Ltd., ⁴AVL List GmbH

Summary

यहां प्रस्तुत डाउनटोटेन (डीटीटी) पोर्टेबल उत्सर्जन माप प्रणाली है जो उप-23 एनएम कणों के वास्तविक ड्राइविंग ऑटोमोटिव उत्सर्जन का आकलन करने के लिए है।

Abstract

यूरोपीय कण संख्या (पीएन) उत्सर्जन मानकों की वर्तमान कण आकार सीमा 23 एनएम है । यह सीमा बदल सकती है क्योंकि भविष्य के दहन इंजन वाहन प्रौद्योगिकी बड़ी मात्रा में उप-23 एनएम कणों का उत्सर्जन कर सकती है । क्षितिज 2020 वित्त पोषित परियोजना डाउनटोटेन (डीटीटी) ने वर्तमान में अनियमित आकार सीमा में कण उत्सर्जन की विशेषता के लिए एक नमूना और माप विधि विकसित की। विभिन्न प्रकार के पीएन मापन और नमूनाकरण दृष्टिकोणों का परीक्षण करने वाले साहित्य और प्रयोगशाला प्रयोगों की व्यापक समीक्षा के आधार पर एक पीएन माप प्रणाली विकसित की गई थी। विकसित माप प्रणाली उच्च कण प्रवेश और बहुमुखी प्रतिभा की विशेषता है, जो व्यास में कुछ नैनोमीटर से शुरू प्राथमिक कणों, देरी प्राथमिक कणों, और माध्यमिक एयरोसोल के आकलन को सक्षम बनाता है। यह पेपर रियल ड्राइव उत्सर्जन (आरडीई) मापन के लिए इस पोर्टेबल उत्सर्जन माप प्रणाली (पीईएम) को स्थापित और संचालित करने के तरीके पर निर्देश प्रदान करता है और 23 एनएम की वर्तमान विधायी सीमा से नीचे कण संख्या उत्सर्जन का आकलन करता है।

Introduction

कण मापन कार्यक्रम (पीएमपी) की स्थापना यूके सरकार द्वारा उन्नत पार्टिकुलेट रिडक्शन तकनीक से लैस वाहनों का आकलन करने के लिए टाइप अनुमोदन परीक्षण प्रोटोकॉल के विकास के लिए की गई थी जो वर्तमान विधायी माप प्रक्रियाओं को पूरक या प्रतिस्थापित करेगा "^1। पीएमपी दुनिया का पहला कण संख्या आधारित उत्सर्जन नियमन है, जो विशेष रूप से कार्बोनेशियस कणों ≥23 एनएम पर लक्षित है । हाल के माप से संकेत मिलता है कि छोटे कणों को शामिल करना आवश्यक हो सकता है।

डीजल कालिख के नकारात्मक स्वास्थ्य प्रभावों को अच्छी तरह से समझा^जाताहै, और इसलिए, 'एहतियाती सिद्धांत' को इस आधार पर लागू किया गया था कि डीजल कणों के अनिवार्य उपयोग के माध्यम से डीजल कणों का उन्मूलन स्वास्थ्य के आधार पर अनिवार्य था। हालांकि, क्योंकि यूरोपीय कानून में एक सीमा मूल्य उत्सर्जन नियंत्रण प्रौद्योगिकियों को अपनाने के लिए मजबूर करना चाहिए, यह एक उचित माप विधि के बिना प्राप्त नहीं किया जा सकता है । पूरे यूरोप में मजबूत राजनीतिक समर्थन के साथ, ब्रिटेन सरकार ने कण माप में सुधार के लिए पीएमपी की अवधारणा का नेतृत्व किया । संयुक्त राष्ट्र यूरोप आर्थिक आयोग (यूएन-ईईसीई)³के तत्वावधान में पीएमपी में दुनिया भर के अन्य लोगों की विशेषज्ञता शामिल थी । दो कण अनुसंधान परियोजनाओं को २००१ में पूरा किया गया । उनमें से एक (पार्टिकुलेट रिसर्च⁴⁾यूके गवर्नमेंट डिपार्टमेंट ऑफ एनवायरमेंट, ट्रांसपोर्ट एंड द रीजन्स (डीटीआर) द्वारा सोसाइटी ऑफ मोटर मैन्युफैक्चरर्स एंड ट्रेडर्स (एसएमएमटी) और ऑयल कंपनीज यूरोपियन ऑर्गनाइजेशन फॉर एनवायरमेंट, हेल्थ एंड सेफ्टी (CONCAWE) के साथ साझेदारी में किया गया था । एक अन्य (पार्टिकुलेट्स⁵⁾को यूरोपीय संघ के 5 फ्रेमवर्क द्वारा वित्त^{पोषित} किया गया था और इसे 14 विभिन्न यूरोपीय भागीदारों द्वारा किया गया था । दोनों परियोजनाओं के परिणामों से संकेत मिलता है कि कण संख्या आधारित प्रक्रियाओं का वादा कर रहे थे, लेकिन दोहराने योग्य और प्रजनन योग्य माप के लिए चुनौतियां बनी रहीं ।

2007 में पीएमपी लाइट-ड्यूटी इंटर-प्रयोगशाला सहसंबंध अभ्यास की अंतिम रिपोर्ट⁶प्रकाशित की गई थी, जिसमें फ़िल्टर-आधारित द्रव्यमान माप विधि पर कुछ सुधार शामिल थे, मुख्य रूप से एक परिभाषित कण आकार सीमा और कण अस्थिरता के आधार पर नियामक उद्देश्यों के लिए संख्या गणना आधारित विधि की व्यवहार्यता का प्रदर्शन किया गया था। दोनों तरीकों को मौजूदा निरंतर मात्रा पारखी (सीवीएस) कमजोर पड़ने सुरंग दृष्टिकोण से नमूने के आधार पर लागू किया गया था जो मूल रूप से कण पदार्थ द्रव्यमान के लिए विकसित किया गया था और कमजोर गैसीय उत्सर्जन माप जीता गया था।

संख्या गिनती आधारित विधि के भीतर, ~ 20 एनएम की एक कम कण आकार सीमा का चयन किया गया था । परियोजना का प्राथमिक उद्देश्य यह सुनिश्चित करना था कि इस आकार और उससे ऊपर के कणों को कानून द्वारा नियंत्रित किया जाए । अब यह ज्ञात है कि इंजन निकास में प्राथमिक कण का आकार & 20^,एनएम^7,^,^{8, 9}हो^सकताहै। व्यावहारिक कारणों से, 23 एनएम पर 50% गिनती दक्षता (डी₅₀₎के साथ एक कण काउंटर का चयन किया गया था, और यह आकार स्वीकार किए जाते हैं कम आकार सीमा बन गया। यह माना गया कि कमजोर पड़ने, हवा के तापमान, आर्द्रता, और अनुपात¹⁰जैसे गुणों के प्रति उच्च संवेदनशीलता के कारण, अस्थिर कण आकार वितरण और एकीकृत संख्या माप एक वाहन के साथ एक सीवीएस-सुसज्जित सुविधा में दोहराया जा सकता है, लेकिन सुविधा से सुविधा तक बहुत कम है। इस प्रकार, कठोर नियमों के लिए, यह विशुद्ध रूप से nonvolatile कणों पर ध्यान केंद्रित करने के लिए आवश्यक था, माप दृष्टिकोण प्रभावी ढंग से आकार और अस्थिरता पर नियामक कण सीमा शर्तों को परिभाषित करने के साथ । यूरोपीय डीजल ईंधन में बैक-एंड अस्थिरता है जैसे कि 350 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर केवल कुछ प्रतिशत फोड़े, और पीएमपी के भीतर शुरुआती काम ने संकेत दिया कि इस तापमान पर छोटे निवास समय टेट्राकोन्सेन के पूर्ण वाष्पीकरण के लिए उपयुक्त थे, एक रैखिक हाइड्रोकार्बन जिसमें 40 कार्बन परमाणु होते हैं, जिसमें इंजन लुब्रिकेंट¹¹के अंत उबलते बिंदु की ओर अस्थिरता होती है। नतीजतन, 350 डिग्री सेल्सियस का तापमान नियामक और जीटी;23 एनएम कण अस्थिरता के लिए वास्तविक संदर्भ बिंदु बन गया है।

पीएमपी माप प्रणाली विनिर्देश में नमूना, नमूना कंडीशनिंग और माप के लिए घटक शामिल हैं, जो तालिका 1में संक्षेप में प्रस्तुत किए गए हैं।

मंच	पहचान	उद्देश्य
0	नमूना स्रोत	नमूने की उत्पत्ति
1	कण परिवहन	मूल से माप प्रणाली के लिए नमूना आचरण
2	अस्थिर कण रिमूवर	volatiles को खत्म करने और गैर अस्थिर कणों को परिभाषित करने के लिए मापा जाएगा
3	कण संख्या काउंटर	गैर-अस्थिर कणों की गणना करें और निचले आकार की सीमा को परिभाषित करें

तालिका 1: पीएमपी माप प्रणाली के तत्व।

यूरोपीय पीएमपी पीएन दृष्टिकोण लागू किया जा रहा है और अब प्रकाश शुल्क डीजल (सितंबर २०११, यूरो 5b) और जीडीआई वाहनों (सितंबर २०१४, यूरो 6) पर लागू होता है, और डीजल और गैस भारी शुल्क इंजन (फरवरी २०१३, यूरो VI) के लिए ।

हाल के मापों से पता चला है कि कुछ हल्के शुल्क वाले वाहन और विशेष रूप से, स्पार्क इग्निशन प्रौद्योगिकियां, कणों के पर्याप्त स्तर का उत्सर्जन कर सकती हैं और 23 एनएम^12,^13,^,^14।^, इसने यूरोपीय आयोग को नए या विस्तारित तरीकों को विकसित करने के लिए अनुसंधान परियोजनाओं को निधि देने के लिए प्रेरित किया, जिन्हें वर्तमान >23 एनएम विनियमन के रूप में तेजी से लागू किया जा सकता है।

ऐसी ही एक परियोजना, डाउनटोटेन (डीटीटी) का उद्देश्य पीएमपी के सामान्य दृष्टिकोण को संरक्षित करना और माप सीमा को डी_{50 ≤10} एनएम तक बढ़ाना है। इस उद्देश्य के लिए, डीटीटी माप प्रणाली के विन्यास को तालिका 1में वर्णित समान बुनियादी तत्वों को शामिल करने के लिए डिज़ाइन किया गया था, लेकिन कुशल परिवहन और <23 एनएम कणों का पता लगाने के लिए अनुकूलित कंडीशनिंग और माप कदमों के साथ। डीटीटी प्रणाली शुरू में प्रयोगशाला उपयोग के लिए विकसित किया गया था, लेकिन एक पोर्टेबल उत्सर्जन माप प्रणाली (PEMS) के रूप में संचालित करने के लिए संशोधित किया गया था । डीटीटी पीएन-पीईएमएस प्रणाली के लिए, वजन और बिजली की खपत को कम करने और मूल डिजाइन से काफी हट गए बिना भौतिक मजबूती बढ़ाने के लिए घटकों को अनुकूलित किया गया था। मोबाइल एप्लिकेशन के लिए, सिस्टम कठोर और अनियमित तापमान, दबाव और कंपन वातावरण के लिए प्रतिरोधी होना चाहिए जो प्रकाश और भारी शुल्क PEMS परीक्षण में सामना करना पड़ता है। प्रणाली के इनलेट पर दबाव भिन्नता के प्रभाव को मॉडल बनाया गया और प्रायोगिक रूप से¹⁵का अध्ययन किया गया । कंपन के प्रतिरोध का आकलन एक समर्पित परीक्षण बिस्तर¹⁶का उपयोग करके किया गया था । विशिष्ट आरडीई ड्राइव के दौरान होने वाले कंपन और त्वरण ने उपयोग किए गए संघनन कण काउंटरों के माप परिणामों को ख़राब नहीं किया। डीटीटी प्रणाली को कम तापमान पर उपयोग के लिए भी डिज़ाइन किया गया है, जहां अस्थिर हटाने का कार्य निष्क्रिय है, एक एजिंग चैंबर को खिलाने और माध्यमिक कार्बनिक एयरोसोल^{गठन 17}का अध्ययन करने के लिए।

डीटीटी माप प्रणाली के थर्मल कंडीशनिंग तत्व जो कणों की नियामक अस्थिरता सीमा को बारीकी से पीएमपी प्रणाली के तत्वों को समानांतर करते हैं, जिसमें दोनों प्रणालियों में अनुक्रम होता है:

पहला कण संख्या कमजोर पड़ने की अवस्था
HC/अस्थिर उन्मूलन चरण
दूसरा कण संख्या कमजोर पड़ने की अवस्था

डीटीटी और पीएमपी सिस्टम के बीच प्राथमिक अंतर यह है कि डीटीटी सिस्टम घटकों का चयन किया जाता है:

कम नुकसान कमजोर पड़ने और कण संचरण दृष्टिकोण का उपयोग कर कण काउंटर करने के लिए नमूना स्रोत से ~ 10 एनएम पीएन के संचरण को अधिकतम
वाष्पीकरण और कमजोर पड़ने के माध्यम से संघनीय एचसी प्रजातियों के आंशिक दबावों को कम करने के बजाय ऑक्सीडेटिव कण उन्मूलन का उपयोग करके अस्थिर को व्यापक रूप से हटा दें
वर्तमान पीएमपी सिस्टम की तुलना में अधिक दक्षता के साथ ~ 10-50 एनएम के कणों की गिनती करें

इस पेपर का उद्देश्य एक इन-यूज रोड व्हीकल से नॉनवोलेटाइल कणों ≥10 एनएम को मापने के लिए डीटीटी पीएन-पीईएमएस सिस्टम का इस्तेमाल पेश करना है । इसमें माप प्रणाली और इसके मुख्य घटकों का परिचय, प्रयोगशाला-आधारित अंशांकन माप करना, मोबाइल एप्लिकेशन के लिए डिवाइस स्थापित करना, वास्तविक ड्राइविंग उत्सर्जन माप का आयोजन करना और एकत्र किए गए माप डेटा को संसाधित करना शामिल है।

इंस्ट्रूमेंटेशन

डीटीटी पीएन-पीईएम को कुछ नैनोमीटर, मजबूत कण संख्या कमजोर पड़ने, अस्थिर कणों को हटाने और कृत्रिम कण गठन की रोकथाम के लिए उच्च कण प्रवेश प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया था। प्रणाली के घटकों को कमजोर पड़ने और एयरोसोल कंडीशनिंग के लिए विभिन्न प्रौद्योगिकियों की तुलना प्रयोगशाला प्रयोगों के परिणामों के आधार पर चुना गया था। यह अनुभाग सिस्टम, इसके कार्य सिद्धांत और उपयोग किए गए घटकों का अवलोकन प्रदान करता है। चित्रा 1 प्रणाली का एक योजनाबद्ध दिखाता है। चित्रा 2 सिस्टम की एक तस्वीर दिखाता है। डीटीटी सिस्टम 60 सेमी ऊंचा है और इसमें 50 सेमी x 50 सेमी का फुटप्रिंट है। सिस्टम का वजन लगभग 20 किलो है। आवश्यक परिधीय तत्वों (यानी, बैटरी और गैस की बोतल) सहित कुल वजन लगभग 80 किलो है। सिस्टम के प्रमुख तत्व दो कमजोर पड़ने के चरण (यानी, पहला गर्म, दूसरा ठंडा), एक उत्प्रेरक स्ट्रिपर, और कम से कम एक संघनन कण काउंटर (सीपीसी) हैं।

चित्रा 1: डीटीटी कण संख्या पोर्टेबल उत्सर्जन माप प्रणाली की योजनाबद्ध ड्राइंग। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

चित्रा 2: डीटीटी नमूना प्रणाली के शीर्ष देखें चित्र। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

दो कमजोर पड़ने के चरणों में कण संख्या सांद्रता को संघनन कण काउंटरों (<10⁴ #/सेमी³⁾द्वारा मापने योग्य स्तर तक कम कर देते हैं । कस्टम-निर्मित छिद्रपूर्ण ट्यूब पतला दोनों कमजोर पड़ने के चरणों के लिए उपयोग किया जाता है। इस तकनीक का चयन कण हानि¹⁸^,¹⁹के कम होने के कारण किया गया था . कमजोर पड़ने वाली हवा का रेडियल प्रवेश कणों को दीवारों से दूर रखता है, जो कणों के नुकसान को कम करता है। इसके अलावा, ये दिलवाले बहुत छोटे हो सकते हैं और 400 डिग्री सेल्सियस के तापमान का सामना कर सकते हैं। उपयोग की जाने वाली असुरक्षित सामग्री एक सिंटलॉय एक्स ट्यूब (जीकेएन फिल्टर्स मेटल्स जीएमबीएच, राडेवोरवाल्ड, जर्मनी) है। छिद्रपूर्ण ट्यूब के अंदर स्थिर मिश्रण तत्व डिल्यूटर के सीधे डाउनस्ट्रीम में एक अच्छी तरह से मिश्रित एयरोसोल प्रदान करते हैं। यह एयरोसोल प्रवाह को सीधे डिल्टर के डाउनस्ट्रीम में विभाजित करके आगे कंडीशनिंग या माप के लिए पतला एयरोसोल का प्रतिनिधि नमूना लेने की अनुमति देता है, और एक कॉम्पैक्ट नमूना प्रणाली के लिए अनुमति देता है। प्राथमिक कमजोर पड़ने का चरण आमतौर पर 350 डिग्री सेल्सियस तक गर्म होता है, जबकि दूसरा चरण परिवेश के तापमान पर संचालित होता है। प्रणाली का कमजोर पड़ने का कारक लगभग 80 है। सटीक मूल्य इनलेट प्रवाह और बड़े पैमाने पर प्रवाह प्रबंधन पर निर्भर है: नमूना प्रणाली में प्रवाह दरों को दो बड़े पैमाने पर प्रवाह नियंत्रकों और दो बड़े पैमाने पर प्रवाह मीटर की एक प्रणाली द्वारा प्रबंधित किया जाता है। बड़े पैमाने पर प्रवाह नियंत्रक कमजोर पड़ने वाली वायु प्रवाह दरों को नियंत्रित करते हैं। बड़े पैमाने पर प्रवाह मीटर कमजोर पड़ने चरणों 1 और 2 के बहाव से निकाले गए प्रवाह दरों की निगरानी करते हैं। निकाले गए प्रवाह और आपूर्ति किए गए प्रवाहों के बीच मतभेदों को बदला जा सकता है। दूसरे शब्दों में, शुद्ध प्रवाह को एक कमजोर पड़ने के चरण में जोड़ा या घटाया गया परिभाषित किया जा सकता है। नमूना प्रवाह दर, क्यू_{नमूना,}अन्य सभी प्रवाह दरों के योग के रूप में परिभाषित किया गया है: 1) माप उपकरणों(क्यू_{इंस्ट)}द्वारा तैयार प्रवाह दर; 2) कमजोर पड़ने वाली वायु प्रवाह दरें(क्यू_{दिल,मैं);} और 3) अतिरिक्त प्रवाह दरों क्यू_{पूर्व, मैं}. नमूना प्रवाह की गणना के लिए, प्रणाली से निकाले गए प्रवाह के योगदान सकारात्मक हैं और सिस्टम में खिलाया प्रवाह के योगदान नकारात्मक हैं ।

Equation 1

कुल कमजोर पड़ने अनुपात DR द्वारा गणना की जाती है:

Equation 2

एक उत्प्रेरक स्ट्रिपर (सीएस) कमजोर पड़ने चरण 1 और 2 के बीच स्थित है और 1 लीटर प्रति मिनट (एल/मिनट) की प्रवाह दर पर 350 डिग्री सेल्सियस पर संचालित किया जाता है। उत्प्रेरक स्ट्रिपर कार्बनिक यौगिकों और सल्फर भंडारण का ऑक्सीकरण प्रदान करता है। इन पदार्थों को हटाने से ठोस कण अंश का अलगाव सुनिश्चित होता है। अस्थिर और अर्धस्वायत्त कणों के अवांछित गठन और सबकट आकार के कणों के विकास को रोका जाता है। उत्प्रेरक स्ट्रिपर का उपयोग व्यावसायिक रूप से उपलब्ध है (एवीएल जीएमबीएच)। सीएस की अस्थिर कण हटाने दक्षता पॉलीडिस्परेज एमरी तेल कणों के साथ सत्यापित किया गया था और जीटी;50 एनएम और >1 मिलीग्राम/एम³ (3.5-5.5 मिलीग्राम/m³⁾की दक्षता दिखा रहा था >99% (वास्तविक मूल्य 99.9%) जैसा कि आरडीई रेगुलेशंस²⁰द्वारा परिभाषित किया गया है . यह वर्तमान पीएमपी प्रोटोकॉल में निर्धारित टेट्राकोनेन टेस्ट से ज्यादा कठोर परीक्षा है।

दूसरे कमजोर पड़ने की अवस्था के कण संख्या एकाग्रता को मापने के लिए एक या अधिक संघनन कण काउंटरों का उपयोग किया जाता है। 23 एनएम के डी₅₀ के साथ एक सीपीसी 23 एनएम से बड़े ठोस कणों के वर्तमान में विनियमित उत्सर्जन की माप को सक्षम बनाता है। इसके अतिरिक्त, कम डी₅₀ कट पॉइंट (जैसे, 10 एनएम, 4 एनएम) के साथ एक या अधिक सीपीसी के साथ कण संख्या एकाग्रता को मापने से वर्तमान में अनियमित ठोस कण अंश और एलटी;23 एनएम के मूल्यांकन को लागू सीपीसी के डी₅₀ कट आकार के नीचे सक्षम बनाता है।

कमजोर हवा की आपूर्ति लाइन, प्राथमिक छिद्रपूर्ण ट्यूब पतला, और उत्प्रेरक स्ट्रिपर में कश्मीर-प्रकार थर्मोकपल (टीसी) युक्त स्वतंत्र हीटिंग तत्व होते हैं। स्वतंत्र रूप से विभिन्न वर्गों को गर्म करने से सिस्टम में तापमान वितरण को नियंत्रित किया जाता है।

हीटिंग तत्वों में थर्मोकपल के अलावा, दो थर्मोकपल कमजोर पड़ने चरण 1 और 2 के नीचे रखे जाते हैं। ये दोनों थर्मोकपल सीधे एयरोसोल तापमान को मापते हैं।

दो पूर्ण दबाव सेंसर (NXP MPX5100AP) का उपयोग नमूना प्रणाली के इनलेट और आउटलेट पर दबाव की निगरानी के लिए किया जाता है।

मोबाइल मापन के लिए क्लेटन पावर एलपीएस 1500 बैटरी पैक का इस्तेमाल किया जाता है। एक 10 एल सिंथेटिक हवा की बोतल मोबाइल अनुप्रयोगों के दौरान कमजोर हवा के साथ प्रणाली की आपूर्ति करता है । बैटरी और गैस की बोतल के आकार को चुना जाता है ताकि सिस्टम 100 मिनट के लिए स्वतंत्र रूप से काम कर सके।

सिस्टम को लैबव्यू वर्चुअल इंस्ट्रूमेंट चलाने वाले एनआई मायरियो के माध्यम से नियंत्रित किया जाता है। आभासी साधन प्रवाह दरों और हीटर तापमान के नियंत्रण के लिए अनुमति देता है। नियंत्रित मापदंडों के अलावा, एयरोसोल तापमान, दबाव, और त्वरण (myRIO में एकीकृत सेंसर के माध्यम से) पर नजर रखी जा सकती है और लॉग इन किया जा सकता है। एक myRIO सहायक जीपीएस मॉड्यूल स्थिति डेटा के प्रवेश करने में सक्षम बनाता है । चित्रा 3 और चित्रा 4 डीटीटी सिस्टम को नियंत्रित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले वर्चुअल इंस्ट्रूमेंट का यूजर इंटरफेस दिखाते हैं।

चित्रा 3: डीटीटी वर्चुअल इंस्ट्रूमेंट कमजोर पड़ने चरण पैरामीटर अवलोकन। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

चित्रा 4: डीटीटी वर्चुअल इंस्ट्रूमेंट हीटर कंट्रोल पैनल। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

किसी भी प्रकार की नमूना प्रक्रिया कण हानि का कारण बनती है। इन नुकसानों के लिए खाते में सक्षम होने के लिए, डीटीटी नमूना प्रणाली के माध्यम से कण आकार निर्भर कण प्रवेश निर्धारित करने के लिए प्रयोगशाला माप किया जाता है। इन मापों में, मोनोडिस्पर्स एयरोसोल की कण एकाग्रता को दो संघनन कण काउंटरों का उपयोग करके नमूना प्रणाली के ऊपर और डाउनस्ट्रीम मापा जाता है। चित्रा 5 अंशांकन माप के लिए प्रयोगात्मक सेटअप दिखाता है। इस सेटअप में, एक जिंग मिनीकास्ट का उपयोग कण स्रोत^{21, 22}^,के रूप में किया^जाताहै। बर्नर में गैस प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए मास फ्लो कंट्रोलर (एमएफसी) का उपयोग किया जाता है। एक कमजोर पड़ने पुल कण संख्या एकाग्रता के समायोजन में सक्षम बनाता है। तनुश्री पुल एक उच्च दक्षता कण हवा (HEPA) एक सुई वाल्व के समानांतर फिल्टर है। सुई वाल्व की स्थिति को समायोजित करने से हेपा फिल्टर से गुजरने वाले एयरोसोल के अंश और सुई वाल्व से गुजरने वाले एयरोसोल के अंश के बीच अनुपात को बदलकर कमजोर पड़ने का अनुपात बदल जाता है। फ़िल्टर किए गए और अनफ़िल्टर्ड एयरोसोल को पतला एयरोसोल बनाने के लिए टी-पीस के साथ फिर से मिलाया जाता है। दहन प्रक्रिया के उपउत्पादों के रूप में उत्पन्न संभवतः प्रचुर मात्रा में अस्थिर यौगिकों को हटाने के लिए उत्प्रेरक स्ट्रिपर का उपयोग किया जाता है। एक टीएसआई 3082 इलेक्ट्रोस्टैटिक क्लासिफायर एक टीएसआई 3085 अंतर गतिशीलता विश्लेषक (नैनो डीएमए) के साथ कणों के आकार चयन के लिए उपयोग किया जाता है। डीटीटी नमूना प्रणाली के कण संख्या एकाग्रता अपस्ट्रीम और डाउनस्ट्रीम को मापने के लिए दो टीएसआई सीपीसी 3775 (डी₅₀ = 4 एनएम) का उपयोग किया जाता है। काउंटरों के डी₅₀ = 4 एनएम के कट प्वाइंट कण आकार में प्रवेश निर्धारण के लिए 10 एनएम और नीचे के रूप में कम के रूप में अनुमति देता है ।

चित्रा 5: डीटीटी नमूना प्रणाली के अंशांकन के लिए उपयोग किए जाने वाले प्रायोगिक सेटअप की योजनाबद्ध ड्राइंग। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Protocol

1. अंशांकन प्रक्रिया

सेट अप करें और उपकरण तैयार करें।
1. चित्रा 5में वर्णित उपकरणों को एक निष्कर्षण प्रणाली के साथ प्रयोगशाला में एक संगठित और कॉम्पैक्ट तरीके से रखें।
2. प्रवाहकीय टयूबिंग का उपयोग करके चित्र 5 में तीर द्वारा इंगित उपकरणों को कनेक्ट करें। प्रसार कण नुकसान को कम करने के लिए जितना संभव हो सके टयूबिंग रखें।
3. पावर (यानी डीटीटी सिस्टम, डीटीटी सिस्टम पंप, दो सीपीसी, डीएमए, उत्प्रेरक स्ट्रिपर और एमएफसी) की आवश्यकता वाले उपकरणों को सॉकेट से कनेक्ट करें।
4. सीपीसी, डीटीटी सिस्टम और एमएफसी को लैपटॉप से कनेक्ट करें।
5. सुनिश्चित करें कि लैपटॉप में कनेक्टेड डिवाइसेज के साथ संवाद करने के लिए आवश्यक सॉफ्टवेयर स्थापित किया गया है।
6. यदि आवश्यक हो तो लापता सॉफ्टवेयर स्थापित करें।
थर्मल रूप से स्थिर माप सेटअप सुनिश्चित करने के लिए अंशांकन माप शुरू करने से कम से कम 30 मिनट पहले प्रयोगात्मक घटकों को गर्म करें।
1. उपयोगकर्ता के मैनुअल में निर्दिष्ट स्टार्ट सेटिंग के लिए बाहरी एमएफसी द्वारा नियंत्रित गैस प्रवाह को सेट करके बर्नर का संचालन शुरू करें।
2. ज्वाला प्रज्वलित करें।
3. उत्पन्न कालिख को निष्कर्षण प्रणाली में खिलाएं।
4. तदनुसार एमएफसी नियंत्रित प्रवाह स्थापित करके 50 ± 5 एनएम के औसत व्यास के साथ कालिख कणों का उत्पादन करें। सेटिंग्स और अपेक्षित कण आकार वितरण की एक तालिका बर्नर मैनुअल या साहित्य²³में पाई जा सकती है। तालिका 2 में मिनीकास्ट सेटिंग्स के लिए उपयोग किया जा सकता है:
5. इसी तापमान नियंत्रक को 350 डिग्री सेल्सियस तक सेट करके उत्प्रेरक स्ट्रिपर को गर्म करना शुरू करें।
6. सीपीसी पर स्विच करें और लो फ्लो मोड (यानी, 0.3 एल/मिन का इनलेट फ्लो) पर सेट करें।
7. सीपीसी निर्माता के सॉफ्टवेयर या धारावाहिक संचार का उपयोग कर लैपटॉप के साथ CPCs के संचार की स्थापना की।
8. धारा 3.1 में वर्णित डीटीटी सिस्टम वार्म अप प्रक्रिया शुरू करें।
9. उपयोगकर्ता के मैनुअल के अनुसार क्लासिफायर के इनलेट पर 0.071 सेमी नोजल के साथ इम्पैक्टर स्थापित करें।
10. क्लासिफायर पर स्विच करें। क्लासिफायर पर डिस्प्ले में 1.30 ± 0.05 एल/मिन का इम्पैक्टर फ्लो दिखाना चाहिए। यदि दिखाया गया प्रवाह अलग है, तो वर्गीकृत को सीपीसी और डीटीटी सिस्टम से जोड़ने वाले ट्यूबिंग की दोहरी जांच करें।
11. यूजर इंटरफेस का उपयोग कर 13 L/min करने के लिए क्लासिफायर की म्यान प्रवाह दर निर्धारित करें ।
12. यदि एक नरम एक्स-रे स्रोत (टीएसआई 3088) का उपयोग किया जाता है, तो क्लासिफायर के बेअसर पर स्विच करें।

गैस	प्रवाह दर
प्रोपेन	20 एमएल/न्यूनतम
शमन गैस (एन₂₎	2 एल/मिनट
कमजोर पड़ने की हवा	5 एल/मिनट
ऑक्सीकरण हवा	0.5 एल/मिनट
मिश्रण गैस (एन₂₎	0 एल/मिन

तालिका 2: अंशांकन मापन के लिए सुझाई गई मिनीकास्ट प्रवाह दरें।

कम से कम 30 मिनट के गर्म समय के बाद अंशांकन माप करते हैं।
1. उत्पन्न कालिख को निकालने की प्रणाली में खिलाना बंद करें और बर्नर के आउटलेट को कमजोर पड़ने वाले पुल से जोड़ें।
2. यूजर इंटरफेस का उपयोग कर 10 एनएम के लिए क्लासिफायर द्वारा चयनित कण आकार सेट करें।
3. कमजोर पड़ने पुल सुई वाल्व का उपयोग करना, डीटीटी प्रणाली के कण संख्या एकाग्रता अपस्ट्रीम समायोजित करने के लिए 10⁴ ± 10³ #/सेमी³। यह कण एकाग्रता अपेक्षाकृत उच्च संकेत देती है, जिससे कम माप समय मिलता है जबकि सीपीसी एकल-गणना मोड में काम करते हैं, जो उच्च सटीकता सुनिश्चित करता है। यदि कालिख जनरेटर द्वारा उत्सर्जित बेहद कम कण सांद्रता के कारण^{10 4} ± 3 #/सेमी³ की वांछित एकाग्रता तक नहीं पहुंचा जा सकता है, तो वाल्व को पूरी^तरह से खोलकर कमजोर पड़ने वाले पुल के माध्यम से थ्रूपुट को अधिकतम करें।
4. डीटीटी लैबव्यू सॉफ्टवेयर में स्टार्टडाटा लॉगिंगबटन पर क्लिक कर डीटीटी सिस्टम (अगर पहले से शुरू नहीं किया गया है) का डाटा लॉग इन करना शुरू करें।
5. मालिकाना सॉफ्टवेयर या सीरियल कम्युनिकेशन का इस्तेमाल करते हुए दो सीपीसी का डाटा लॉग इन करना शुरू करें।
6. स्थिर करने के लिए प्रायोगिक सेटअप के लिए 30 एस प्रतीक्षा करें।
7. माप की शुरुआत को चिह्नित करने के लिए एक टाइमस्टैंप और सेट कण आकार को नोट करें।
8. माप को 2 मिनट तक चलाएं।
9. माप के अंत को चिह्नित करने के लिए एक टाइमस्टैंप को नोट करें।
10. 15 एनएम, 30 एनएम, 50 एनएम और 100 एनएम के कण आकार के लिए 1.3.3-1.3.9 चरण दोहराएं। बेहतर आकार संकल्प वांछित है, तो अतिरिक्त माप लिया जा सकता है।
11. चरण 1.3.2-1.3.10 को दोहराकर पहले की तरह एक ही कण आकार पर माप का एक और सेट करें।
12. दो सीपीसी और डीटीटी सिस्टम के माप डेटा को लॉग करना बंद करें।
13. सभी यंत्रों को बंद कर दिया।
स्प्रेडशीट प्रोग्राम के साथ एकत्र किए गए अंशांकन डेटा का मूल्यांकन करें।
1. सीपीसी द्वारा मापे गए कण एकाग्रता डेटा को .csv या .txt फ़ाइल में निर्यात करें।
2. सीपीसी और डीटीटी सिस्टम डेटा को डेटा मूल्यांकन उपकरण में आयात करें।
3. प्रत्येक उपकरण (यानी, 2 CPCs, डीटीटी सिस्टम) से डेटा आवंटित करके संबंधित माप को डेटा असाइन करें, जिसमें एक माप के शुरुआत और अंतिम टाइमस्टैंप के बीच एक टाइमस्टैंप के साथ इसी माप को आवंटित किया जाता है। डेटा मूल्यांकन उपकरण के साथ इस कार्य को स्वचालित करने की सिफारिश की जाती है।
4. समय औसत सभी माप बिंदुओं के लिए दो कण एकाग्रता डेटासेट (CPCs) और कमजोर पड़ने अनुपात (डीटीटी प्रणाली) ।
5. निम्नलिखित सूत्र के अनुसार सभी माप बिंदुओं के लिए सापेक्ष कण प्रवेश की गणना करें:
  
  जहां पी_एन एक निश्चित माप बिंदुपर सापेक्ष कण प्रवेश है । डीटीटी सिस्टम के सीपीसी डाउनस्ट्रीम द्वारा मापा कण एकाग्रता माप बिंदु एनके टाइमपैन पर औसत है . इसी कण एकाग्रता डीटीटी सिस्टम के सीपीसी अपस्ट्रीम द्वारा मापा माप प्वाइंट एनके टाइमपैन पर औसत है . डीटीटी प्रणाली से कमजोर पड़ने का अनुपात है, जो माप बिंदु एनके समय पर औसत है ।
6. 30 एनएम, 50 एनएम, और 100 एनएम कण आकार पर औसत कण प्रवेश पर औसत से मतलब कण प्रवेश पी_मतलब की गणना करें।
  
  इस मूल्य का उपयोग कण एकाग्रता न्यूनीकरण कारक (पीसीआरएफ) की गणना के लिए किया जाता है जो औसत प्रवेश दक्षता पीमतलब के साथ कमजोर पड़ने वाले अनुपात DR को विभाजित करता_है।
  
  पीसीआरएफ की गणना 30 एनएम, 50 एनएम और 100 एनएम पर प्रवेश से पीएमपी अनुपालन, व्यावसायिक रूप से उपलब्ध उपकरणों के साथ तुलनीय होने के लिए की जाती है। 30 एनएम, 50 एनएम और 100 एनएम के अलावा अन्य आकारों में माप का उपयोग नियामक फ्रेम के बाहर प्रणाली को बेहतर मानते हुए सिस्टम के डी₅₀ कटऑफ आकार को निर्धारित करने के लिए किया जाता है।

2. स्थापना और असली ड्राइविंग उत्सर्जन माप के लिए तैयारी

कणों के लिए कण संख्या उत्सर्जन के लिए आकलन करने के लिए एक वाहन का चयन करें & 23 एनएम।
चयनित वाहन के कण संख्या उत्सर्जन को मापने के लिए एक मार्ग का चयन करें। साहित्य^मेंउपयुक्त मार्गों का चयन करने के तरीके पर गाइड हैं .
निकास प्रवाह मीटर (ईएफएम) स्थापना
1. ²⁴मापा जा करने के लिए वाहन की अपेक्षित निकास प्रवाह सीमा से मेल खाने वाले माप सीमा के साथ एक ईएफएम चुनें।
2. ईएफएम कंट्रोल बॉक्स को वाहन के ट्रंक में रखें।
3. निर्माता की विनिर्देश शीट के अनुसार, कार के बाहर ईएफएम स्थापित करें। चित्रा 6 एक स्थापित ईएफएम का एक उदाहरण दिखाता है, जो ट्रंक में जाने वाले आकार के पाइप पर बाहरी रूप से घुड़सवार है।
4. सुनिश्चित करें कि ईएफएम की दूरी ऊपर और डाउनस्ट्रीम यूरोपीय संघ के नियमों का पालन करती है (यानी, 4x पाइप व्यास या 150 मिमी सीधे पाइप, जो भी बड़ा हो, प्रवाह सेंसर के ऊपर और नीचे होना चाहिए)।
5. कई निकास कई गुना के साथ वाहनों को मापने पर, व्यक्तिगत निकास पाइप ईएफएम के सामने शामिल किया जाना चाहिए और इस पाइप के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र में तदनुसार वृद्धि हुई ताकि निकास बैकप्रेशर में वृद्धि को यथासंभव कम रखा जा सके। यदि यह संभव नहीं है, तो निकास द्रव्यमान प्रवाह को कई ईएफएम के साथ मापा जा सकता है।
6. सुनिश्चित करें कि ईएफएम पाइप से वाहन के निकास पाइप तक कनेक्टर निकास गैस तापमान का सामना कर सकते हैं (यानी, कोई प्लास्टिक का उपयोग नहीं किया जाना चाहिए)।
7. पाइप व्यास, कनेक्टर व्यास, और नमूने के लिए आवश्यक किसी भी एक्सटेंशन का व्यास निकास पाइप के व्यास से छोटा नहीं होना चाहिए ताकि निकास वापस दबाव को जितना संभव हो उतना कम रखा जा सके।
8. वाहन के एग्जॉस्ट पर पाइपिंग शुरू करें।
9. पाइप और पाइप क्लैंप को जोड़ने के साथ पहले पाइप के लिए निकास कनेक्ट। फिटिंग के दौरान पाइप को संरेखित करने में सक्षम होने के लिए केवल अंत में पाइप क्लैंप को कस लें।
10. एक पाइप को जोड़ने वाले पाइप और पाइप क्लैंप के साथ एक पाइप को कनेक्ट करें जब तक कि निकास से ईईएम तक कनेक्शन न हो। यह जितना संभव हो उतना छोटा होना चाहिए ।
11. ईएफएम कंट्रोल बॉक्स और ईएफएम माउंटिंग ब्रैकेट को ट्रंक में रखें ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि माप यात्रा के दौरान कुछ भी फिसल न जाए।
12. जांच करें कि सभी पाइपिंग तंग है और माप यात्रा के दौरान कुछ भी ढीला नहीं आता है।
13. ईएफएम पर स्विच करें।
14. परिवेश के तापमान (ईएफएम उपयोगकर्ता गाइड देखें) के आधार पर 15 मिनट तक के गर्म समय के बाद, निकास मास फ्लो मीटर^25,^{26, 27,}^,^,²⁸को मापने^केलिए तैयार है।^,

चित्रा 6: एक स्थापित ईएफएम की तस्वीर। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

वाहन के ट्रंक में डीटीटी माप प्रणाली तैयार करना और स्थापित करना
नोट: यहां वर्णित माप डीटीटी प्रणाली के लिए गिनती उपकरणों के रूप में दो संघनन कण काउंटरों के साथ आयोजित कर रहे हैं । सीपीसी (टीएसआई 3790ए) में से एक में 23 एनएम का डी₅₀ कटऑफ आकार कम है, जो वर्तमान विधायी सीमा के बराबर है। अन्य सीपीसी (व्यावसायिक रूप से उपलब्ध 10 एनएम एवीएल सीपीसी) में 10 एनएम की कम डी₅₀ कटऑफ है। समानांतर रूप से इन दोनों उपकरणों के साथ कण उत्सर्जन को मापने से वर्तमान में विनियमित उत्सर्जन (>23 एनएम) और & 23 एनएम अंश का आकलन सक्षम होता है ।
1. एक लैपटॉप लें और सीपीसी माप डेटा लॉग इन करने के लिए डीटीटी सॉफ्टवेयर और सॉफ्टवेयर स्थापित करें।
2. सिंथेटिक हवा की बोतल को ट्रंक में या पीछे की सीटों के सामने फर्श पर रखें और पट्टियों का उपयोग करके इसे ठीक करें।
3. बैटरी को वाहन के ट्रंक में रखें और उसे ठीक करें। एसी इनपुट केबल में प्लग करें और इसे स्थानीय बिजली स्रोत से कनेक्ट करें।
4. वाहन के ट्रंक में सैंपलिंग सिस्टम और संघनन कण काउंटरों के लिए वैक्यूम पंपों को रखें और ठीक करें और उन्हें बैटरी से कनेक्ट करें।
5. डीटीटी प्रणाली को वाहन के ट्रंक में रखें और पट्टियों का उपयोग करके इसकी स्थिति को ठीक करें। चित्रा 7 और चित्रा 8 एक कार के ट्रंक में डीटीटी सिस्टम दिखाते हैं। सिस्टम को मोबाइल बैटरी पैक से कनेक्ट करें।
6. डीटीटी प्रणाली के दो इनलेट एमएफसी को स्थिर दबाव वाली हवा की आपूर्ति से जोड़ें। डीटीटी सिस्टम के दो आउटलेट एमएफएमएस को वैक्यूम पंप से कनेक्ट करें।
7. वाहन के बाहर पंप के निकास को चलाने के लिए उचित ट्यूबिंग का उपयोग करें।
8. यूएसबी केबल का उपयोग करके डीटीटी सिस्टम को माप लैपटॉप से कनेक्ट करें।
9. ईएफएम के नमूने बिंदु डाउनस्ट्रीम से सिस्टम के इनलेट को कनेक्ट करें। सिस्टम पावर इनलेट को बैटरी से कनेक्ट करें। संघनन कण काउंटरों के पावर इनलेट्स को बैटरी पैक से कनेक्ट करें।
10. सीपीसी को संबंधित बाहरी वैक्यूम पंप से कनेक्ट करें।
11. वाहन में रहने वालों से जितना संभव हो उतना दूर कमजोर पड़ने प्रणाली के फ्रेम पर मजबूती से सीपीसी की बुतानोल बोतलों को माउंट करें।
12. सुनिश्चित करें कि टोपी तंग पर खराब हो जाती है और तेजी आने पर माप ड्राइव के दौरान नहीं खुलती है।
13. सीपीसी और/या वाहन के बाहर बाहरी पंप के निकास को चलाने के लिए उपयुक्त ट्यूबिंग का उपयोग करें । यूएसबी केबल का उपयोग कर माप लैपटॉप के लिए CPCs कनेक्ट करें।
  नोट: चित्रा 9 तैयार वाहन से पता चलता है । वाहन के ट्रंक में डीटीटी सिस्टम लगाया गया है। ठोस कणों और जीटी 23 एनएम के विनियमित उत्सर्जन के संदर्भ के रूप में उपयोग करने के लिए वाणिज्यिक रूप से उपलब्ध पीएन-पीईएम प्रणाली भी स्थापित की गई है।

चित्रा 7: वाहन के अंदर से डीटीटी पीएमएस। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

चित्रा 8: एक वाहन के ट्रंक के अंदर डीटीटी पीएमएस। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

चित्रा 9: व्यावसायिक रूप से उपलब्ध पीएन-पीईएम (एवीएल मूव) और डीटीटी पीईएम के साथ वाहन स्थापित। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

3. माप संचालन

माप प्रणाली को गर्म करना और शुरू करना
1. दो CPCs और उनके बाहरी वैक्यूम आपूर्ति पर स्विच करें।
2. माप लैपटॉप पर CPCs सॉफ्टवेयर खोलें और CPCs के साथ संचार स्थापित करें। संचार या तो साधन के मालिकाना सॉफ्टवेयर के माध्यम से या धारावाहिक संचार के माध्यम से चला सकते है के रूप में सीपीसी मैनुअल में वर्णित है ।
3. एमएफएम के सुई वाल्व डाउनस्ट्रीम को बंद करें।
4. डीटीटी सैंपलिंग सिस्टम पंप पर स्विच करें।
5. लाल स्विच डाउन को धक्का देकर सैंपलिंग सिस्टम पर स्विच करें।
6. कंप्यूटर पर लैबव्यू डीटीटी एप्लीकेशन खोलें। सिस्टम के साथ संचार स्वचालित रूप से शुरू होता है।
7. डीटीटी लैबव्यू एप्लिकेशन का ग्राफिकल यूजर इंटरफेस (जीयूआई) अब कमजोर पड़ने के चरणों 1 और 2 पर प्रवाह को प्रदर्शित करता है, जो 0.00 एल/मिनट होना चाहिए। यदि नहीं, तो डबल चेक करें कि सुई वाल्व ठीक से बंद हो गए हैं।
8. एसएल/मिन में कनेक्टेड मेजरमेंट इंस्ट्रूमेंट्स द्वारा तैयार किए गए मास फ्लो को दर्ज करें । यदि उपकरणों द्वारा तैयार प्रवाह अज्ञात है, तो इसे हैंडहेल्ड मास फ्लो मीटर (जैसे, वोगटलिन रेड-वाई कॉम्पैक्ट श्रृंखला) का उपयोग करके मापें। सीपीसी द्वारा खींचे गए प्रवाह को मापने के बाद ट्यूबिंग को फिर से कनेक्ट करें।
9. धीरे-धीरे सुई वाल्व खोलें जब तक कि दोनों "बाहर बहती हैं" 10.0 ± 0.5 एसएल/ दोनों "में बहती है" इसी "बाहर बहती है" के रूप में एक ही मूल्यों को वृद्धि होगी ।
10. समायोजित करें "जोड़ें प्रवाह" (यानी, कमजोर पड़ने हवा के प्रवाह और अतिरिक्त प्रवाह के बीच अंतर) दोनों कमजोर पड़ने चरणों के लिए क्यू_सीएस = १.० ± ०.१ L/min उत्प्रेरक स्ट्रिपर के माध्यम से और क्यू_{नमूना} के एक नमूना इनलेट प्रवाह = १.० ± ०.१ एल/मिनट मिलता है ।
11. हीटर तापमान सेट करने के लिए"हीटर"टैब पर क्लिक करें।
12. कमजोर पड़ने वाली हवा की आपूर्ति, पहले छिद्रपूर्ण ट्यूब पतला, और उत्प्रेरक स्ट्रिपर के हीटर तापमान को 350 डिग्री सेल्सियस तक सेट करें। अब यह व्यवस्था गर्म होने लगेगी। "सेट"इंटरफेस के नीचे वर्तमान तापमान और हीटिंग पावर प्रतिशत प्रदर्शित होते हैं।
13. जब तक गैस का तापमान डाउनस्ट्रीम कमजोर पड़ने चरण 1 ("टी दिलस्टेज 1" जीयूआई में) माप अभियान शुरू करने से पहले 290 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाता है। इसमें लगभग 20 मिनट का समय लगेगा।
डेटा लॉगिंग
1. डीटीटी सैंपलिंग सिस्टम से जुड़े माप उपकरणों पर डेटा लॉग करना शुरू करें।
2. "स्टार्ट डाटालॉगिंग"बटन दबाकर सैंपलिंग सिस्टम के डेटा को लॉग इन करना शुरू करें और पॉप-अप विंडो में एक रास्ता और एक फाइल नाम चुनें। लॉग फाइल पथ प्रदर्शित किया जाएगा और हरी बत्ती से संकेत मिलता है कि डेटा सेव कर रहे हैं । सिस्टम डेटा 2 हर्ट्ज की आवृत्ति पर लॉग इन किया जाता है।
3. उपयुक्त सॉफ्टवेयर का उपयोग करके सीपीसी के कण एकाग्रता डेटा लॉग इन करें। यह या तो निर्माता या एक धारावाहिक संचार सॉफ्टवेयर (जैसे, PuTTY) हो सकता है।
4. ईएफएम के साथ निकास प्रवाह लॉगिंग शुरू करें।
ड्राइविंग
1. चयनित मार्ग को चलाने से पहले, बैटरी के चार्जिंग केबल को डिस्कनेक्ट करें और गैस की बोतल में स्थिर दबाव वाली हवा की आपूर्ति से स्विच करें।
2. चयनित मार्ग को चलाओ।
ड्राइविंग के बाद
1. डेटा रिकॉर्डिंग बंद करने के लिए"लॉगिंग..." उपकरणों को बंद कर दिया।
अगले ड्राइव के लिए तैयार करने के लिए बैटरी रिचार्ज करें।

4. डेटा विश्लेषण

नमूना प्रणाली, ईएफएम (निकास प्रवाह के लिए), और माप उपकरणों से डेटा को एक ही डेटा विश्लेषण कार्यक्रम में आयात करें।
समय संरेखण प्रदर्शन समय निकास को टेलपाइप से माप उपकरणों के लिए ले जाने की जरूरत है । कमजोर पड़ने प्रणाली के माध्यम से परिवहन समय टी_दिल 2.5 एस है। नमूना लाइन के माध्यम से परिवहन समय टी_{नमूना} इस प्रकार की गणना की जा सकती है:

जहां टी_{नमूना} सेकंड में नमूना लाइन के माध्यम से परिवहन समय है, टी_दिल कमजोर पड़ने प्रणाली (२.५ एस) के माध्यम से परिवहन समय है, एक_{नमूना} एम²में नमूना लाइन के पार अनुभाग क्षेत्र है, एल_{नमूना} नमूना बिंदु से मीटर में कमजोर पड़ने प्रणाली इनलेट करने के लिए नमूना लाइन की लंबाई है, और Q̇_{नमूना} मीटर^3/sमें DTT कमजोर पड़ने प्रणाली नमूना प्रवाह है । टी_दिल के लिए टी t_{नमूना} जोड़ें कुल देरी समय टी_कुलपाने के लिए:

नोट: एक उदाहरण के रूप में, 4 मिमी के आंतरिक पाइप व्यास के साथ 0.5 मीटर की पाइप लंबाई के लिए टी_कुल और 1 एल/मिन के नमूना प्रवाह के बराबर है 2.88 एस चित्रा 10 मापा कण संख्या (नीली बिंदीदार लाइन) के समय संरेखण का एक उदाहरण से पता चलता है समय स्थानांतरित कण संख्या (नीली रेखा) के लिए ।

चित्रा 10: केजी/एच में मापा निकास द्रव्यमान प्रवाह की तुलना में #/सेमी³ में मापा कण संख्या पीएन के समय संरेखण का उदाहरण । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

पीएन #/s में कण संख्या की गणना करने में सक्षम होने के लिए, निकास गैस की मात्रा V̇सेमी³में_{exhaust_norm} की गणना की जानी चाहिए/

जहां V̇_{exhaust_norm} एम^3/sमें निकास मानक मात्रा प्रवाह है, ṁ_{निकास} केजी में मापा निकास द्रव्यमान प्रवाह है, आर हवा के लिए आदर्श गैस स्थिर है (२८७.१ J/kg * K), टी_मानक मानक शर्तों (२७३.१५ कश्मीर) पर तापमान है, और पी_मानक मानक शर्तों (१०१,३३० Pa) पर दबाव है । मानक स्थितियों पर इस निकास मात्रा प्रवाह के साथ कण संख्या की गणना V̇_{exhaust_norm} के साथ नमूना प्रणाली के कमजोर पड़ने अनुपात DR, सीपीसी द्वारा मापी गई एकाग्रता सी_{पीएन,} और कारक 10⁶ (एम 3 से सेमी³ तक रूपांतरण के लिए) से की जा सकती है।³
कण के नुकसान के लिए सही करने के लिए, कण निकास प्रवाह बार कण संख्या एकाग्रता दर को कमजोर पड़ने के अनुपात के बजाय सिस्टम पार्टिकल कंसंट्रेशन रिडक्शन फैक्टर(पीसीआरएफ)के साथ गुणा करें। पीसीआरएफ का निर्धारण अंशांकन अनुदेश धारा 1 में वर्णित है:

Representative Results

अंशांकन डेटा (कणप्रवेश):

चित्रा 11 कण गतिशीलता व्यास के एक समारोह के रूप में डीटीटी प्रणाली के सापेक्ष कण प्रवेश की एक अनुकरणीय साजिश से पता चलता है । इसी डेटा को मापा गया है और अनुदेश अनुभाग 1 में वर्णित मूल्यांकन किया गया है। साजिश से पता चलता है कि एक ही गतिशीलता व्यास पर दो माप बिंदुओं के बीच विचलन 5% से कम थे । 10% से बड़े विचलन प्रायोगिक सेटअप में अस्थिरता का संकेत देते हैं। इस मामले में, अंशांकन को स्थिरीकरण के समय में वृद्धि के साथ दोहराया जाना था। दोनों गर्म समय (आम तौर पर 30 मिनट) और स्थिरीकरण समय (आम तौर पर 30 एस) १.५ के एक कारक से वृद्धि हुई ।

डिफ्यूजन और थर्मोफोरेसिस के कारण डीटीटी सिस्टम से गुजरने वाले कण खो गए थे। थर्मोफोरेटिक नुकसान नमूना प्रणाली की दीवारों की ओर एक तापमान ढाल ड्राइंग कणों के कारण हुआ । यह एक कण आकार स्वतंत्र प्रभाव²⁹है . इसके विपरीत, प्रसार अत्यधिक कण आकार निर्भर है। एक एकाग्रता ढाल के कारण दीवारों की ओर एक शुद्ध कण प्रवाह जहां कण खो गए थे । निचले कणों के आकार के साथ बढ़ती विसारण ने इसे कणों ≤10 एनएम के लिए प्रमुख हानि तंत्र बना दिया। चित्रा 11 में लाइनें थर्मोफोरेटिक, प्रसार और कुल नुकसान का संकेत देती हैं, जो संबंधित कण आकार निर्भरताओं को प्रदर्शित करती हैं। प्रसारीय नुकसान के लिए, इस फ़ंक्शन का उपयोग अनुमानित कण आकार निर्भरता को समझाने के लिए किया गया था:

Equation 11

प्रवेश पी एक फिट पैरामीटर ए और प्रसार गुणांक डी पर निर्भर करता है:

Equation 12

प्रसार गुणांक बोल्ट्ज़मैन स्थिर कश्मीर, पूर्ण तापमान टी, चिपचिपाहट η,कण व्यास डी_पीऔर कनिंघम स्लिप सुधार कारक सी_सीपर निर्भर करता है, जो मतलब मुक्त पथ और कण व्यास²⁹का एक कार्य है ।

चित्रा 11 में सचित्र डेटा के परिणामस्वरूप निम्नलिखित मतलब कण प्रवेश दक्षता पी_{मतलब है:}

Equation 13

कण का आकार जहां प्रवेश दक्षता 50% होती है, उसे डी₅₀के रूप में जाना जाता है। डी₅₀ एक प्रणाली की प्रवेश कटऑफ विशेषता का वर्णन करता है। डीटीटी सिस्टम के लिए डी₅₀ 11 एनएम था। डी₅₀ चित्रा 11में दिखाया गया है।

चित्रा 11: कण गतिशीलता व्यास के एक समारोह के रूप में कण प्रवेश।
नीले रंग में चिह्नित अंक माप परिणाम हैं। नारंगी और हरे रंग में धराशायी रेखाएं क्रमशः थर्मोफोरेसिस और प्रसार से जुड़े नुकसान का संकेत देती हैं। लाल रेखा प्रसार और थर्मोफोरेटिक नुकसान के योग के रूप में कुल नुकसान का प्रतिनिधित्व करता है। डॉटडशेड बैंगनी रेखा औसत कण प्रवेश Pmean से पता चलता है के रूप में अंशांकन माप अनुदेश अनुभाग 1 में गणना की । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

ठोस कणसंख्या:

चित्रा 12 एक RDE माप ड्राइव के पहले दस मिनट के लिए समय के साथ कण संख्या उत्सर्जन दर से पता चलता है । 10 एनएम और 23 एनएम सीपीसी का उपयोग करके डीटीटीई पीईएम के आंकड़ों को व्यावसायिक रूप से उपलब्ध 23 एनएम कट पॉइंट सिस्टम के आंकड़ों के साथ दिखाया गया है । कण उत्सर्जन दरों की गणना संबंधित कण सांद्रता से की गई थी जो निकास प्रवाह दर से गुणा की गई थी जैसा कि डेटा विश्लेषण अनुदेश अनुभाग 4 में ऊपर वर्णित है। संदर्भ साधन (एवीएल मूव) कण संख्या एकाग्रता माप के लिए एक प्रसार चार्जर पर भरोसा करता था। विभिन्न सेंसर सिद्धांतों के बावजूद, डीटीटी पीईएमएस के साथ मापा गया डेटा वाणिज्यिक रूप से उपलब्ध पीईएम द्वारा मापा गया डेटा के साथ बहुत अच्छे समझौते में समग्र रूप से था। तीनों संकेतों में स्पाइक्स की ओर इशारा करते हुए तेज नीचे की ओर इसलिए हुआ क्योंकि कण माप उपकरण अस्थायी रूप से शून्य कण सांद्रता की रिपोर्ट कर सकते हैं और शून्य को लॉगरिथम भूखंडों में प्रदर्शित नहीं किया जा सकता है। 10 एनएम सीपीसी के साथ मापा गया कण उत्सर्जन चित्र 12में दर्शाई गई अधिकांश समयावधि के लिए 23 एनएम सीपीसी के साथ मापा गया उत्सर्जन के बहुत करीब था । हालांकि, 10 एस और 25 एस के बीच शुरुआत में ही महत्वपूर्ण & 23 एनएम कण उत्सर्जन की घटना हुई थी । डीटीटी सिस्टम के 23 एनएम सिग्नल और एवीएल मूव से डीटीटी 10 एनएम सिग्नल काफी ज्यादा था। इस मामले में, उत्सर्जित कणों की कुल संख्या का 50% 10 एनएम और 23 एनएम के बीच था। गैर-थर्मल संतुलन में ठंड शुरू गतिशील प्रक्रियाएं कण आकार वितरण को गर्म वाहन³⁰से उत्सर्जन से अलग कर सकती हैं। इन जटिल प्रक्रियाओं की चर्चा इस काम के दायरे से बाहर है। इस विषय पर अधिक जानकारी साहित्य 31 ,³²^,^,³³में पाई जा सकती है .³²

चित्रा 12: आंकड़ा के ऊपरी भाग एक RDE माप ड्राइव के पहले 10 मिनट के लिए समय के साथ कण संख्या उत्सर्जन दर से पता चलता है ।
10 एनएम और 23 एनएम सीपीसी और एक वाणिज्यिक रूप से उपलब्ध 23 एनएम कट प्वाइंट सिस्टम (एवीएल मूव) का उपयोग करके डीटीटी पीईएम के साथ मापा गया डेटा संदर्भ के रूप में उपयोग किया जाता है। आंकड़े का निचला हिस्सा वाहन के वेग को दर्शाता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Discussion

यह काम डीटीटी सैंपलिंग सिस्टम और इसके एप्लीकेशन को पोर्टेबल एमिशन मेजरमेंट सिस्टम के तौर पर पेश करता है । इस प्रणाली को यूरोपीय संघ क्षितिज २०२० परियोजना डीटीटी के भीतर डिजाइन और निर्माण किया गया था ताकि 23 एनएम की वर्तमान विधायी कण आकार सीमा से नीचे कण संख्या उत्सर्जन माप को सक्षम किया जा सके । प्रणाली की बहुमुखी प्रतिभा विनियमित ठोस कण संख्या उत्सर्जन के साथ-साथ कुल कण उत्सर्जन और माध्यमिक एयरोसोल पर अध्ययन के आकलन में सक्षम बनाती है। माप परिणामों की सटीक व्याख्या करने के लिए, डीटीटी प्रणाली के साथ एक अंशांकन प्रक्रिया आवश्यक है। यह विभिन्न कण आकारों के लिए सापेक्ष कण प्रवेश का मूल्यांकन करने के लिए है, एक सुधार कारक है कि कण नुकसान के लिए खातों की गणना करने में सक्षम हो । यह नमूना प्रणाली के लिए पर्याप्त गर्म समय प्रदान करने के लिए महत्वपूर्ण है और प्रायोगिक सेटअप के बाकी थर्मल संतुलन तक पहुंचने और सटीक अंशांकन माप परिणाम प्राप्त करने के लिए ।

23 एनएम (वर्तमान विनियमन) और 10 एनएम (प्रायोगिक) के कम कण आकार कटऑफ के साथ ठोस कण संख्या उत्सर्जन की माप के लिए डीटीटी प्रणाली के आवेदन का वर्णन किया गया है। एक वाहन के कण संख्या उत्सर्जन का आकलन करने में सक्षम होने के लिए कण संख्या एकाग्रता और निकास द्रव्यमान प्रवाह दर निर्धारित करना आवश्यक है। डीटीटी प्रणाली कण संख्या एकाग्रता माप को शामिल किया गया। निकास द्रव्यमान प्रवाह को निकास प्रवाह मीटर (ईएफएम) का उपयोग करके मापा जाता है। निर्माता के निर्देशों के अनुसार ईएफएम स्थापित करना महत्वपूर्ण है। निकास प्रवाह दर के गलत माप सीधे कम उत्सर्जन दरों को प्रभावित करते हैं। मापा डेटा प्रसंस्करण करते समय, कण एकाग्रता डेटा और निकास प्रवाह डेटा का सटीक समय संरेखण करना महत्वपूर्ण है। यह आवश्यक है क्योंकि उत्सर्जन दर कण संख्या एकाग्रता से गुणा निकास प्रवाह दर है। यदि दो संकेतों को सही ढंग से गठबंधन नहीं कर रहे हैं, पूरे अभियान पर उत्सर्जन काफी असली उत्सर्जन से विचलित कर सकते हैं ।

डीटीटी प्रणाली एक वाणिज्यिक उपकरण नहीं है बल्कि एक बहुमुखी अनुसंधान उपकरण है। इसका उपयोग वर्तमान विनियमों के अनुपालन को मान्य करने वाले प्रमाणन मापन करने के विपरीत अनियमित वाहन उत्सर्जनों की जांच करने के लिए किया जाता है। उच्च बहुमुखी प्रतिभा बढ़ी हुई ऊर्जा और कमजोर हवा की खपत की कीमत पर आता है । मोबाइल माप के लिए प्रणाली का उपयोग करते समय, सिस्टम की ऊर्जा और हवा की खपत को कवर करने के लिए बैटरी (30 किलो) और गैस की बोतल (20 किलो) के कारण वाहन में जोड़े गए वजन को ध्यान में रखा जाना चाहिए। डीटीटी प्रणाली के साथ पीएन उत्सर्जन को मापने पर कार में जोड़ा गया कुल वजन लगभग 80 किलो है, जो वाहन में ले जाए जाने वाले किसी अन्य व्यक्ति के बराबर है। जोड़ा वजन थोड़ा उत्सर्जन में वृद्धि करने के लिए नेतृत्व कर सकते हैं, खासकर अगर ड्राइव त्वरण और/

डीटीटी प्रणाली का उपयोग अनियमित और लेफ्टिनेंट;23 एनएम कण संख्या निकास उत्सर्जन की जांच करने के लिए किया जा सकता है। दोनों ठोस और कुल कण संख्या उत्सर्जन मापा जा सकता है । इसके अलावा, यह माध्यमिक एयरोसोल गठन के जटिल क्षेत्र का अध्ययन करने के लिए एक उपयोगी उपकरण हो सकता है। सिस्टम का एक और संभावित अनुप्रयोग ऑटोमोटिव ब्रेक वियर कणों का माप है। ब्रेकिंग इवेंट के दौरान उत्सर्जित कणों का एक महत्वपूर्ण अंश 30 एनएम³⁴से छोटा हो सकता है . लगभग 11 एनएम के डी₅₀ के साथ, डीटीटी प्रणाली इन उत्सर्जनों का अध्ययन करने के लिए उपयुक्त है। हालांकि यह ज्ञात है कि गैर निकास उत्सर्जन लगभग समान रूप से यातायात से संबंधित पीएम₁₀ उत्सर्जन^३५,गैर निकास कण उत्सर्जन अभी भी अनियमित है योगदान करते हैं । यह कण पीढ़ी की जटिल और शायद ही कभी प्रजनन प्रक्रिया के कारण है, जिससे नियामक कार्रवाई स्थापित करना बहुत मुश्किल हो जाता है। इसके अलावा, रासायनिक संरचना और कार्बनिक ब्रेक पहनने के कणों की संबंधित विषाक्तता अभी भी व्यापक रूप से अज्ञात³⁵है।

डीटीटी प्रणाली निकास और गैर-निकास यातायात से संबंधित कण उत्सर्जन दोनों की हमारी समझ में सुधार करने के लिए एक उपयोगी उपकरण है।

Disclosures

लेखकों के पास खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

यह काम H2020 परियोजना DownToTen के ढांचे में आयोजित किया जाता है। इस प्रोजेक्ट को ग्रांट एग्रीमेंट एनआर 724085 के तहत यूरोपियन यूनियन के होराइजन 2020 रिसर्च एंड इनोवेशन प्रोग्राम से फंडिंग मिली है।

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
2x Condensation Particle Counter 4 nm	TSI	3775	Particle counter with a cut point of 4 nm
5x Mass Flow Controllers (MFC)	Vögtlin		Mass flow controllers for controlling the miniCast gas flows
AVL M.O.V.E. EFM Exhaust Flow Meter	AVL		Device for the measurement of the exhaust flow rate of vehicles
Catalytic Stripper	Custom made		Device for the removal of volatile compounds in an aerosol by oxidation
Compressed Air			Oxidation and dilution air supply for miniCast
Condensation Particle Counter 10 nm	AVL		Particle counter with a cut point of 10 nm
Condensation Particle Counter 23 nm	TSI	3790A	Particle counter with a cut point of 23 nm
Differential Mobility Analyzer	TSI	3085	Part of the electrostatic classifier where the particle are separeted by mobility.
Dilution Bridge	Custom made		Needle valve in parallel to HEPA filters. Used to adjust particle concentrations for calibration purposes
DownToTen Sampling System	Custom made		Custom made sampling system for the assessment of automotive sub-23 nm particle emissions
Electrostatic Classifier	TSI	3082	Device for the classifaction of arosol particles by electrical mobility diameter
Hand held Mass Flow Meter (MFM)	Vögtlin		Device for measuring the inlet flow of measurement instruments
miniCast Soot Generator	Jing Ltd		Combastion aerosol standard, soot generator
Mobile Battery LPS 1500	Clayton Power		Battery for power supply of the DTT measurement system
Nitrogen Gas Bottle			Nitrogen for Mixing gas and quench gas supply of miniCast
Propane Gas Bottle			Fuel for miniCast
Soft X-Ray Neutralizer	TSI	3088	Device for the establishmentof the equillibrium charge distribution of aerosol particles
Synthetic Air Bottle 10 L			Gas Bottle for the dilution air supply

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References

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Engineering

पोर्टेबल डाउनटोटेन सैंपलिंग सिस्टम का उपयोग करके उप-23 नैनोमीटर रियल ड्राइविंग पार्टिकल नंबर उत्सर्जन को मापना

Summary

Abstract

Introduction

Protocol

Representative Results

Discussion

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Acknowledgments

Materials

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