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Misurazione delle emissioni del numero di particelle reali di guida sub-23metrico utilizzando il sistema portatile di campionamento DownToTen

Published: May 22, 2020 doi: 10.3791/61287
Automatic Translation
1, 2, 3, 4, 2, 1
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

Qui è presentato il sistema di misurazione delle emissioni portatili DownToTen (DTT) per valutare le emissioni reali di guida delle particelle di carbonio sotto i 23 nm.

Abstract

L'attuale soglia di dimensione delle particelle degli standard di emissione del numero di particelle europeo (PN) è di 23 nm. Questa soglia potrebbe cambiare perché la futura tecnologia dei veicoli del motore a combustione potrebbe emettere grandi quantità di particelle inferiori a 23 nm. Il progetto DownToTen (DTT) finanziato da Horizon 2020 ha sviluppato un metodo di campionamento e misurazione per caratterizzare le emissioni di particelle in questa gamma di dimensioni attualmente non regolamentata. È stato sviluppato un sistema di misurazione PN basato su un'ampia revisione della letteratura e degli esperimenti di laboratorio che testano una varietà di approcci di misurazione e campionamento PN. Il sistema di misurazione sviluppato è caratterizzato da un'elevata penetrazione e versatilità delle particelle, che consente la valutazione delle particelle primarie, delle particelle primarie ritardate e degli aerosol secondari, a partire da pochi nanometri di diametro. Questo documento fornisce istruzioni su come installare e utilizzare questo sistema di misurazione delle emissioni di emissione (PEMS) portatile per le misurazioni delle emissioni di unità reali (RDE) e valutare le emissioni del numero di particelle al di sotto dell'attuale limite legislativo di 23 nm.

Introduction

Il programma di misurazione delle particelle (PMP) è stato fondato dal governo britannico per lo "sviluppo di protocolli di prova di omologazione di tipo per la valutazione dei veicoli dotati di tecnologia avanzata di riduzione del particolato che completerebbe o sostituire le attuali procedure legislative di misurazione"1. Il PMP è la prima regolazione delle emissioni basata sul numero di particelle al mondo, mirata specificamente alle particelle ≥23 nm. Recenti misurazioni indicano che potrebbe essere necessario includere particelle più piccole.

Gli impatti negativi sulla salute della fuliggine dieselsono ben compresi 2e, pertanto, il "principio di precauzione" è stato invocato sulla base del fatto che l'eliminazione delle particelle di carbonio dallo scarico diesel, attraverso l'uso obbligatorio di filtri antiparticolato diesel (DDF), era imperativa per motivi di salute. Tuttavia, poiché nella legislazione europea un valore limite deve imporre l'adozione delle tecnologie di controllo delle emissioni, ciò non potrebbe essere ottenuto senza un metodo di misurazione appropriato. Con un forte sostegno politico in tutta Europa, il governo britannico ha guidato la concezione del PMP per migliorare le misurazioni del particolato. Il PMP, sotto l'egida della Commissione economica delle Nazioni Unite per l'Europa (UN-ECE)3, comprendeva l'esperienza di altri provenienti da tutto il mondo. Nel 2001 sono stati completati due progetti di ricerca sulle particelle. Uno di questi (Particolato Research4) è stato condotto dal Ministero dell'Ambiente, dei Trasporti e delle Regioni del Governo del Regno Unito (DETR), in collaborazione con la Society of Motor Manufacturers and Traders (SMMT) e l'Organizzazione europea delle compagnie petrolifere per l'ambiente, la salute e la sicurezza (CONCAWE). L'altro (PARTICULATES5) è stato finanziato dal 5oquadro dell'Unione europea ed è stato condotto da 14 diversi partner europei. I risultati di entrambi i progetti hanno indicato che le procedure basate sul numero di particelle erano promettenti, ma che le sfide per le misurazioni ripetibili e riproducibili sono rimaste.

Nel 2007 è stato pubblicato il rapporto finale del PMP Light-duty Inter-laboratory Correlation Exercise ,includendo alcunimiglioramenti sul metodo di misurazione della massa basato sul filtro, dimostrando principalmente la fattibilità di un metodo basato sul conteggio dei numeri per scopi normativi basati su un intervallo di dimensioni delle particelle definito e sulla volatilità delle particelle. Entrambi i metodi sono stati implementati sulla base del campionamento dell'attuale approccio al tunnel di diluizione del campionatore a volume costante (CVS) originariamente sviluppato per la massa di particolato e le misurazioni delle emissioni gassose diluite insaccate.

All'interno del metodo basato sul conteggio dei numeri, è stato selezionato un limite di dimensione delle particelle inferiore di 20 nm. L'obiettivo primario del progetto era quello di garantire che le particelle di queste dimensioni e superiori fossero controllate dalla legislazione. È ormai noto che la dimensione delle particelle primarie nello scarico del motore può essere <20 nm7,8,9. Per motivi pratici, è stato selezionato un contatore di particelle con un'efficienza diconteggio del 50%(d 50 ) a 23 nm, e questa dimensione è diventata la soglia di dimensione inferiore accettata. È stato riconosciuto che a causa dell'elevata sensibilità a proprietà quali la diluizione, la temperatura dell'aria, l'umidità e il rapporto10,la distribuzione delle dimensioni volatili delle particelle e le misurazioni dei numeri integrati potrebbero essere ripetibili in un impianto dotato di CVS con un veicolo, ma molto meno da impianto a impianto. Pertanto, per normative rigorose, è stato necessario concentrarsi esclusivamente sulle particelle non volatile, con l'approccio di misurazione che definisce efficacemente le condizioni di confine delle particelle regolatorie in termini di dimensioni e volatilità. Il gasolio europeo ha una volatilità di back-end tale che solo pochi per cento bolle a temperature superiori a 350 gradi centigradi, e i primi lavori all'interno del PMP hanno indicato che i tempi di residenza brevi a questa temperatura erano adatti per la completa evaporazione del tetracontane, un idrocarburo lineare contenente 40 atomi di carbonio con volatilità verso il punto di ebollizione finale del lubrificantemotore 11. Di conseguenza, una temperatura di 350 gradi centigradi è diventata il punto di riferimento de facto per la volatilità delle particelle di 23 nm.

La specifica del sistema di misura PMP comprende componenti per il campionamento, il condizionamento dei campioni e la misurazione, riepilogati nella tabella 1.

Palco Identità Scopo
0 Origine del campione Origine del campione
1 Trasporto di particelle Condurre il campione dall'origine al sistema di misurazione
2 Rimozione particelle volatili Eliminare le sostanze volatili e definire le particelle non volatili da misurare
3 Contatore numero di particelle Enumerare le particelle non volatili e definire il limite di dimensione inferiore

Tabella 1: Elementi del sistema di misura PMP.

L'approccio europeo PMP PN è in fase di attuazione e ora si applica ai diesel leggeri (settembre 2011, EURO 5b) e ai veicoli GDI (settembre 2014, EURO 6), e ai motori diesel e a gas pesanti (febbraio 2013, EURO VI).

Recenti misurazioni hanno dimostrato che alcuni veicoli leggeri e, in particolare, tecnologie di accensione delle scintille, possono emettere livelli sostanziali di particelle <23 nm12,13,14. Ciò ha indotto la Commissione europea a finanziare progetti di ricerca per sviluppare metodi nuovi o estesi che possano essere rapidamente implementati in sostituzione o in aggiunta all'attuale regolamento di 23 nm.

Uno di questi progetti, DownToTen (DTT), mira a preservare l'approccio generale del PMP ed estendere l'intervallo di misurazione fino a un d50 ≤10 nm. A tale scopo, la configurazione del sistema di misurazione DTT è stata progettata per includere gli stessi elementi di base descritti nella Tabella 1, ma con i passaggi di condizionamento e misurazione ottimizzati per consentire un trasporto e un rilevamento efficienti delle particelle <23 nm. Il sistema DTT è stato inizialmente sviluppato per uso di laboratorio, ma è stato modificato per funzionare come un sistema portatile di misurazione delle emissioni (PEMS). Per il sistema DTT PN-PEMS, i componenti sono stati ottimizzati per ridurre il peso e il consumo di energia e aumentare la robustezza fisica senza sostanzialmente divergono dal design originale. Per l'applicazione mobile, il sistema deve essere resistente a temperature, pressioni e ambienti di vibrazione più duri e irregolari probabilmente riscontrati nei test PEMS leggeri e pesanti. L'impatto delle variazioni di pressione all'ingresso del sistema è stato modellato e studiato sperimentalmente15. La resistenza alle vibrazioni è stata valutata utilizzando un test beddedicato 16. Le vibrazioni e le accelerazioni che si verificano durante le tipiche azionazioni RDE non hanno compromettato i risultati di misurazione dei contatori di particelle di condensazione utilizzati. Il sistema DTT è progettato anche per l'uso a basse temperature, dove la funzione di rimozione volatile è inattiva, per alimentare una camera di invecchiamento e studiare la formazione secondaria di aerosolorganico 17.

Gli elementi di condizionamento termico del sistema di misurazione DTT che definiscono il limite di volatilità regolamentare delle particelle sono strettamente paralleli agli elementi del sistema PMP in quanto entrambi i sistemi contengono la sequenza:

  1. Primo stadio di diluizione del numero di particella
  2. Fase di eliminazione HC/volatile
  3. Secondo stadio di diluizione del numero di particelle

Le principali differenze tra i sistemi DTT e PMP sono che i componenti del sistema DTT sono selezionati per:

  1. Massimizzare la trasmissione di PN di 10 nm dalla sorgente campione al contatore di particelle utilizzando approcci di diluizione e trasmissione delle particelle a bassa perdita
  2. Rimuovere in modo completo le sostanze volatili utilizzando l'eliminazione delle particelle ossidative piuttosto che limitarsi a ridurre le pressioni parziali delle specie condensabili di HC attraverso l'evaporazione e la diluizione
  3. Contare le particelle di 10-50 nm con maggiore efficienza rispetto agli attuali sistemi PMP

L'obiettivo di questo documento è quello di presentare l'uso del sistema DTT PN-PEMS per la misurazione delle particelle non ≥10 nm da un veicolo stradale in uso. Ciò include un'introduzione al sistema di misurazione e ai suoi componenti principali, l'esecuzione di misurazioni di calibrazione basate su laboratorio, l'installazione del dispositivo per un'applicazione mobile, l'esecuzione di una misurazione delle emissioni di guida reale e l'elaborazione dei dati di misurazione raccolti.

Strumentazione

Il DTT PN-PEMS è stato progettato per fornire un'elevata penetrazione delle particelle fino a pochi nanometri, una diluizione robusta del numero di particelle, la rimozione di particelle volatili e la prevenzione della formazione di particelle artificiali. I componenti del sistema sono stati selezionati sulla base dei risultati di esperimenti di laboratorio che hanno confrontato una varietà di tecnologie per la diluizione e il condizionamento dell'aerosol. Questa sezione fornisce una panoramica del sistema, del suo principio di funzionamento e dei componenti utilizzati. Figura 1 mostra uno schema del sistema. Figura 2 Mostra una foto del sistema. Il sistema DTT è alto 60 cm e ha un ingombro di 50 cm x 50 cm. Il peso del sistema è di circa 20 kg. Compresi gli elementi periferici richiesti (ad esempio, batteria e bombola di gas) il peso totale è di circa 80 kg. Gli elementi principali del sistema sono i due stadi di diluizione (cioè, primo caldo, secondo raffreddore), una spogliarellista catalitica e almeno un contatore di particelle di condensazione (CPC).

Figure 1
Figura 1: Disegno schematico del sistema di misurazione delle emissioni portabili del numero di particelle DTT. Si prega di fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 2
Figura 2: Immagine in alto del sistema di campionamento DTT. Si prega di fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Due fasi di diluizione riducono le concentrazioni del numero di particelle a livelli misurabili dai contatori di particelle di condensazione (<104 /cm3). I diluenti a tubo poroso su su base su base su base sono utilizzati per entrambe le fasi di diluizione. Questa tecnologia è stata selezionata a causa della sua bassa perdita diparticelle 18,19. L'ingresso radiale dell'aria di diluizione mantiene convettive le particelle lontano dalle pareti, riducendo le perdite di particelle. Inoltre, questi diluori possono essere molto piccoli e possono sopportare temperature di 400 gradi centigradi. Il materiale poroso utilizzato è un tubo hastalloy X sintered (GKN Filters Metals GmbH, Radevormwald, Germania). Gli elementi di miscelazione statici all'interno del tubo poroso forniscono un aerosol ben miscelato direttamente a valle del diluitore. Ciò consente di prendere un campione rappresentativo dell'aerosol diluito per un ulteriore condizionamento o misurazione dividendo il flusso di aerosol direttamente a valle del diluitore e consente un sistema di campionamento compatto. La fase di diluizione primaria è tipicamente riscaldata a 350 gradi centigradi, mentre il secondo stadio viene azionato a temperatura ambiente. Il fattore di diluizione del sistema è di circa 80. Il valore esatto dipende dal flusso di ingresso e dalla gestione del flusso di massa: le velocità di flusso nel sistema di campionamento sono gestite da un sistema di due controller di flusso di massa e due metri di flusso di massa. I controllori di flusso di massa controllano le velocità di flusso dell'aria di diluizione. I misuratori di flusso di massa monitorano le correnti estratte a valle delle fasi di diluizione 1 e 2. Le differenze tra i flussi estratti e i flussi forniti possono essere modificate. In altre parole, il flusso netto aggiunto o sottratto in una fase di diluizione può essere definito. La frequenza di flusso del campione, campione Q,sampleè definita come la somma di tutte le altre flussi di flusso: 1) La velocità di flusso prelevata dagli strumenti di misurazione (Qinst); 2) le correnti d'aria di diluizione (Qdil,i); e 3) le velocità di flusso in eccesso Qex,i. Per il calcolo del flusso campione, i contributi dei flussi estratti dal sistema sono positivi e i contributi dei flussi inseriti nel sistema sono negativi.

Equation 1

Il rapporto di diluizione totale DR è calcolato da:

Equation 2

Una spogliarellista catalitica (CS) si trova tra la fase di diluizione 1 e 2 ed è azionata a 350 gradi centigradi ad una velocità di flusso di 1 litro al minuto (L/min). La spogliarellista catalitica fornisce l'ossidazione di composti organici e lo stoccaggio dello zolfo. La rimozione di queste sostanze garantisce l'isolamento della frazione di particella solida. La formazione indesidenziata di particelle volatili e semivolalle e la crescita di particelle di dimensioni sottosquadro è impedita. La spogliarellista catalitica utilizzata è disponibile in mercato (AVL GmbH). L'efficienza di rimozione delle particelle volatili del CS è stata verificata con particelle di olio di emeria polidisperse >50 nm e >1 mg/m3 (3,5–5,5 mg/m3) mostrando un'efficienza di >99% (valore effettivo 99,9%) come definito dai regolamenti RDE20. Si tratta di un test più rigoroso rispetto al test tetracontane prescritto nell'attuale protocollo PMP.

Uno o più contatori di particelle di condensazione vengono utilizzati per misurare la concentrazione del numero di particelle a valle del secondo stadio di diluizione. Un CPC con un d50 di 23 nm consente la misurazione dell'emissione attualmente regolata di particelle solide superiori a 23 nm. Inoltre, la misurazione della concentrazione del numero di particelle con uno o più CPC con un punto di taglio d50 inferiore (ad esempio, 10 nm, 4 nm) consente la valutazione della frazione di particella solida attualmente non regolamentata <23 nm fino alla dimensione di taglio d50 del CPC applicato.

La linea di alimentazione dell'aria di diluizione, il diluitore del tubo poroso primario e la spogliarellista catalitica hanno elementi di riscaldamento indipendenti contenenti termocoppie di tipo k (TC). Il riscaldamento indipendente di diverse sezioni controlla la distribuzione della temperatura nel sistema.

Oltre alle termocoppie negli elementi di riscaldamento, due termocoppie sono collocate a valle delle fase di diluizione 1 e 2. Questi due termocopple misurano direttamente la temperatura dell'aerosol.

Due sensori di pressione assoluta (NXP MPX5100AP) vengono utilizzati per monitorare la pressione all'ingresso e alla presa del sistema di campionamento.

Per le misurazioni mobili, viene utilizzato un pacco batteria Clayton Power LPS 1500. Una bottiglia d'aria sintetica da 10 L fornisce al sistema aria di diluizione durante le applicazioni mobili. Le dimensioni della batteria e della bombola di gas sono scelte in modo che il sistema possa funzionare in modo indipendente per 100 min.

Il sistema è controllato tramite un NI myRIO che esegue uno strumento virtuale LabVIEW. Lo strumento virtuale consente il controllo delle velocità di flusso e delle temperature del riscaldatore. Oltre ai parametri controllati, le temperature, le pressioni e l'accelerazione dell'aerosol (tramite il sensore integrato in myRIO) possono essere monitorate e registrate. Un modulo GPS dell'accessorio myRIO consente la registrazione dei dati di posizione. Figura 3 e Figura 4 mostra l'interfaccia utente dello strumento virtuale utilizzato per il controllo del sistema DTT.

Figure 3
Figura 3: Panoramica dei parametri della fase di diluizione dello strumento virtuale DTT. Si prega di fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 4
Figura 4: Pannello di controllo del riscaldatore dello strumento virtuale DTT. Si prega di fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Qualsiasi tipo di procedura di campionamento causa perdite di particelle. Per essere in grado di tenere conto di queste perdite, vengono eseguite misurazioni di laboratorio per determinare la penetrazione delle particelle dipendenti dalle dimensioni delle particelle attraverso il sistema di campionamento DTT. In queste misurazioni, la concentrazione di particelle di aerosol monodisperso viene misurata a monte e a valle del sistema di campionamento utilizzando due contatori di particelle di condensazione. La figura 5 mostra la configurazione sperimentale per le misurazioni di calibrazione. In questa configurazione, un miniCAST Jing viene utilizzato come fonte di particelle21,22. I controller di flusso di massa (MFC) vengono utilizzati per controllare i flussi di gas nel bruciatore. Un ponte di diluizione consente la regolazione della concentrazione del numero di particelle. Il ponte di diluizione è un filtro dell'aria particolato ad alta efficienza (HEPA) parallelo a una valvola ad ago. Regolare la posizione della valvola dell'ago altera il rapporto di diluizione modificando il rapporto tra la frazione dell'aerosol che passa attraverso il filtro HEPA e la frazione dell'aerosol che passa attraverso la valvola dell'ago. Gli aerosol filtrati e non filtrati vengono ricombinati con un pezzo a T per formare un aerosol diluito. Una spogliarellista catalitica viene utilizzata per rimuovere i composti volatili possibilmente abbondanti generati come sottoprodotti del processo di combustione. Un classificatore elettrostatico TSI 3082 insieme a un analizzatore di mobilità differenziale TSI 3085 (nano DMA) viene utilizzato per la selezione delle dimensioni delle particelle. Per misurare la concentrazione del numero di particelle a monte e a valle del sistema di campionamento DTT vengono utilizzati due CPC TSI 3775 (d50 x 4 nm). Il punto di taglio dei contatori di d50 x 4 nm consente la determinazione della penetrazione a dimensioni di particelle a partire da 10 nm e inferiori.

Figure 5
Figura 5: Disegno schematico dell'impostazione sperimentale utilizzata per la calibrazione del sistema di campionamento DTT. Si prega di fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Protocol

1. Procedura di calibrazione

  1. Impostare e preparare gli strumenti.
    1. Posizionare gli strumenti descritti, illustrati nella Figura 5,in modo organizzato e compatto in laboratorio con un sistema di estrazione.
    2. Collegare gli strumenti come indicato dalle frecce nella Figura 5 utilizzando tubi conduttivi. Mantenere il tubo il più breve possibile per ridurre al minimo le perdite di particelle diffusional.
    3. Collegare gli strumenti che richiedono alimentazione (ad esempio, sistema DTT, pompa di sistema DTT, due CPC, DMA, spogliarellista catalitico e MFC) alle prese.
    4. Collegare i CPC, il sistema DTT e MFC a un computer portatile.
    5. Assicurarsi che nel computer portatile sia installato il software necessario per comunicare con i dispositivi collegati.
    6. Installare il software mancante, se necessario.
  2. Riscaldare i componenti sperimentali almeno 30 minuti prima di iniziare le misurazioni di calibrazione per garantire una configurazione di misurazione termicamente stabile.
    1. Avviare il funzionamento del bruciatore impostando il flusso di gas controllato da MFC esterno sull'impostazione di avvio specificata nel manuale dell'utente.
    2. Accendete la fiamma.
    3. Alimentare la fuliggine generata nel sistema di estrazione.
    4. Produrre particelle di fuliggine con un diametro medio di 50 ± 5 nm impostando di conseguenza i flussi controllati da MFC. Una tabella delle impostazioni e la distribuzione prevista delle dimensioni delle particelle sono disponibili nel manuale del bruciatore o nella letteratura23. Per le impostazioni miniCAST nella tabella 2 è possibile utilizzare:
    5. Iniziare a riscaldare la spogliarellista catalitica impostando il corrispondente controller di temperatura a 350 gradi centigradi.
    6. Accendere i CPC e impostare la modalità a flusso basso (ad esempio, flusso di ingresso di 0,3 L/min).
    7. Impostare la comunicazione dei CPC con il computer portatile utilizzando il software del produttore del CPU o la comunicazione seriale.
    8. Avviare la procedura di riscaldamento del sistema DTT come descritto nella sezione 3.1.
    9. Installare l'impactor con un ugello di 0,071 cm all'ingresso del classificatore secondo il manuale dell'utente.
    10. Attivare il classificatore. Il display sul classificatore dovrebbe mostrare un flusso impattoor di 1,30 ± 0,05 L/min. Se il flusso mostrato è diverso, controllare il tubo che collega il classificatore con il CPC e il sistema DTT.
    11. Impostare la velocità di flusso della parte superiore del classificatore su 13 L/min utilizzando l'interfaccia utente.
    12. Se viene utilizzata una sorgente a raggi X morbida (TSI 3088), accendere il neutralizzatore del classificatore.
Gas Portata
Propano 20 mL/min
Gas di quench (N2) 2 L/min
Aria di diluizione 5 L/min
Aria di ossidazione 0,5 L/min
Miscelazione di gas (N2) 0 L/min

Tabella 2: Velocità di flusso miniCAST suggerite per le misurazioni di calibrazione.

  1. Dopo almeno 30 minuti di tempo di riscaldamento eseguire le misurazioni di calibrazione.
    1. Interrompere l'alimentazione della fuliggine generata nel sistema di estrazione e collegare la presa del bruciatore al ponte di diluizione.
    2. Impostare la dimensione della particella selezionata dal classificatore su 10 nm utilizzando l'interfaccia utente.
    3. Utilizzando la valvola dell'ago del ponte di diluizione, regolare la concentrazione del numero di particelle a monte del sistema DTT in modo che sia 104 ±10 3 s/cm3. Questa concentrazione di particelle produce un segnale relativamente elevato, consentendo tempi di misurazione brevi mentre i CPC operano in modalità a conteggio singolo, il che garantisce un'elevata precisione. Se non è possibile raggiungere la concentrazione desiderata di 104 ±10 3 s/cm3 a causa di concentrazioni di particelle estremamente basse emesse dal generatore di fuliggine, massimizzare la produttività attraverso il ponte di diluizione aprendo completamente la valvola.
    4. Avviare la registrazione dei dati del sistema DTT (se non già avviato) facendo clic sul pulsante "Avvia registrazionedati " nel software DTT Labview.
    5. Avviare la registrazione dei dati dei due CPC utilizzando il software proprietario o la comunicazione seriale.
    6. Attendere 30 s per la configurazione sperimentale per stabilizzare.
    7. Annotare un timestamp e la dimensione delle particelle impostate per contrassegnare l'inizio della misurazione.
    8. Eseguire la misurazione per 2 min.
    9. Annotare un timestamp per contrassegnare la fine della misurazione.
    10. Ripetere i passaggi 1.3.3–1.3.9 per le dimensioni delle particelle di 15 nm, 30 nm, 50 nm e 100 nm. Ulteriori misurazioni possono essere prese se si desidera una migliore risoluzione delle dimensioni.
    11. Eseguire un altro set di misurazioni alle stesse dimensioni delle particelle di prima ripetendo i passaggi 1.3.2–1.3.10.
    12. Interrompere la registrazione dei dati di misurazione dei due CPC e del sistema DTT.
    13. Spegnere tutti gli strumenti.
  2. Valutare i dati di calibrazione raccolti con un foglio di calcolo.
    1. Esportare i dati di concentrazione delle particelle misurati dai CPC in un file .csv o .txt.
    2. Importare i dati di sistema CPC e DTT in uno strumento di valutazione dei dati.
    3. Assegnare i dati alle misurazioni corrispondenti allocando i dati di ogni strumento (ad esempio, 2 CPC, sistema DTT) con un timestamp tra il timestamp iniziale e quello finale di una misurazione alla misurazione corrispondente. Si consiglia di automatizzare questa attività con uno strumento di valutazione dei dati.
    4. Tempo medio dei due set di dati di concentrazione di particelle (CPC) e del rapporto di diluizione (sistema DTT) per tutti i punti di misurazione.
    5. Calcolare la penetrazione delle particelle relative per tutti i punti di misurazione in base alla seguente formula:
      Equation 3
      Dove Pn è la penetrazione delle particelle relative in un certo punto di misurazione n. Equation 14 è la concentrazione di particelle misurata dal CPC a valle del sistema DTT mediato nell'intervallo di tempo del punto di misurazione n. Equation 15 è la concentrazione di particelle corrispondente misurata dal CPC a monte del sistema DTT mediato nell'arco temporale del punto di misurazione n. Equation 16 è il rapporto di diluizione del sistema DTT, mediato nell'intervallo di tempo del punto di misurazione n.
    6. Calcolare la media P di penetrazione delle particellemean media facendo una media sulle penetrazioni delle particelle medie a 30 nm, 50 nm e 100 nm di dimensione delle particelle.
      Equation 4
      Questo valore viene utilizzato per il calcolo del fattore di riduzione della concentrazione di particelle (PCRF) dividendo il rapporto di diluizione DR con l'efficienza di penetrazione media Pmedia.
      Equation 5
      Il PCRF è calcolato dalla penetrazione a 30 nm, 50 nm e 100 nm per essere paragonabile con gli strumenti compatibili con PMP e disponibili in modo commerciale. Le misure a dimensioni diverse da 30 nm, 50 nm e 100 nm vengono utilizzate per determinare la dimensione di taglio d50 del sistema per caratterizzare meglio il sistema al di fuori del telaio normativo.

2. Installazione e preparazione per misurazioni reali delle emissioni di guida

  1. Selezionare un veicolo da valutare per le emissioni del numero di particelle per le particelle <23 nm.
  2. Selezionare un percorso per misurare le emissioni del numero di particelle del veicolo selezionato. Ci sono guide su come selezionare i percorsi appropriati nella letteratura24.
  3. Installazione del misuratore di flusso di scarico (EFM)
    1. Scegliere un EFM con un intervallo di misurazione corrispondente all'intervallo di flusso di scarico previsto del veicolo da misurare24.
    2. Posizionare la casella di controllo EFM nel bagagliaio del veicolo.
    3. Installare l'EFM all'esterno dell'auto, secondo la scheda di specifica del produttore. Figura 6 mostra un esempio di un EFM installato, montato esternamente su tubi sagomati che conducono nel tronco.
    4. Assicurarsi che la distanza a monte e a valle dell'EFM sia conforme alle normative dell'UE (ad esempio, 4 volte il diametro del tubo o il tubo dritto da 150 mm, a seconda di quale sia più grande, sia a monte e a valle del sensore di flusso).
    5. Quando si misurano i veicoli con molteplici collettori di scarico, i singoli tubi di scarico devono essere uniti davanti all'EFM e l'area trasversale di questo tubo è aumentata di conseguenza per mantenere l'aumento della retropressione di scarico il più basso possibile. Se ciò non è possibile, il flusso di massa di scarico può essere misurato con diversi EFM.
    6. Assicurarsi che i connettori dal tubo EFM al tubo di scarico del veicolo siano in grado di resistere alle temperature del gas di scarico (cioè non deve essere utilizzata plastica).
    7. Il diametro del tubo, il diametro del connettore e il diametro di tutte le estensioni necessarie per il campionamento non devono essere inferiori al diametro del tubo di scarico per mantenere la pressione di scarico il più bassa possibile.
    8. Avviare le tubazioni allo scarico del veicolo.
    9. Collegare lo scarico al primo tubo con tubi di collegamento e morsetti per tubi. Stringere i morsetti del tubo solo alla fine per poter allineare i tubi durante il montaggio.
    10. Collegare un tubo alla volta con tubi di collegamento e morsetti di tubi fino a quando non vi è una connessione dallo scarico all'EFM. Questo dovrebbe essere il più breve possibile.
    11. Posizionare la casella di controllo EFM e la staffa di montaggio EFM nel bagagliaio per assicurarsi che nulla scivoli durante il viaggio di misurazione.
    12. Controllare che tutte le tubazioni sono strette e nulla si allenta durante il viaggio di misurazione.
    13. Accendere l'EFM.
    14. Dopo un tempo di riscaldamento fino a 15 min a seconda della temperatura ambiente (vedi guida per l'utente di EFM), il misuratore di flusso di massa di scarico è pronto permisurare 25,26,27,28.

Figure 6
Figura 6: immagine di un EFM installato. Si prega di fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

  1. Preparazione e installazione del sistema di misura DTT nel bagagliaio del veicolo
    NOTA: Le misurazioni qui descritte sono condotte con due contatori di particelle di condensazione come dispositivi di conteggio per il sistema DTT. Uno dei CPC (TSI 3790A) ha una dimensione limite inferiore di50 d 50 di 23 nm, che equivale all'attuale limite legislativo. L'altro CPC (disponibile in mercato 10 nm AVL CPC) ha un taglio d50 inferiore di 10 nm. La misurazione delle emissioni di particelle con questi due strumenti in parallelo consente di valutazione delle emissioni attualmente regolamentate (>23 nm) e della frazione di <23 nm.
    1. Prendi un laptop e installa il software DTT e il software per registrare i dati di misurazione CPC.
    2. Posizionare la bottiglia d'aria sintetica nel bagagliaio o sul pavimento davanti ai sedili posteriori e fissarla con cinghie.
    3. Posizionare la batteria nel bagagliaio del veicolo e fissarla. Collegare il cavo di ingresso AC e collegarlo a una fonte di alimentazione locale.
    4. Posizionare e fissare le pompe a vuoto per il sistema di campionamento e i contatori di particelle di condensazione nel bagagliaio del veicolo e collegarli alla batteria.
    5. Posizionare il sistema DTT nel bagagliaio del veicolo e fissarne la posizione utilizzando le cinghie. Figura 7 e Figura 8 mostrano il sistema DTT nel bagagliaio di un'auto. Collegare il sistema al pacco batteria mobile.
    6. Collegare le due unità MFC del sistema DTT a una fornitura d'aria pressurizzata stazionaria. Collegare le due MMM di uscita del sistema DTT alla pompa a vuoto.
    7. Utilizzare tubi appropriati per guidare lo scarico della pompa all'esterno del veicolo.
    8. Collegare il sistema DTT al computer portatile di misura utilizzando un cavo USB.
    9. Collegare l'ingresso del sistema al punto di campionamento a valle dell'EFM. Collegare l'ingresso di alimentazione del sistema alla batteria. Collegare le insenature di alimentazione dei contatori di particelle di condensazione al pacco batteria.
    10. Collegare i CPC alla rispettiva pompa a vuoto esterna.
    11. Montare le bottiglie di butanol dei CPC saldamente sul telaio del sistema di diluizione il più lontano possibile dagli occupanti del veicolo.
    12. Assicurarsi che il tappo sia avvitato e non si avari durante l'unità di misurazione durante l'accelerazione.
    13. Utilizzare tubi appropriati per guidare lo scarico dei CPC e/o della pompa esterna all'esterno del veicolo. Collegare i CPC al computer portatile di misura utilizzando cavi USB.
      NOTA: La figura 9 mostra il veicolo preparato. Il sistema DTT è installato nel bagagliaio del veicolo. Viene inoltre installato un sistema PN-PEMS disponibile in modo commerciale da utilizzare come riferimento per l'emissione regolata di particelle solide >23 nm.

Figure 7
Figura 7: DTT PEMS dall'interno del veicolo. Si prega di fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 8
Figura 8: DTT PEMS all'interno del bagagliaio di un veicolo. Si prega di fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 9
Figura 9: Veicolo con PN-PEMS (AVL MOVE) e DTT PEMS disponibili in modo commerciale. Si prega di fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

3. Funzionamento di misura

  1. Riscaldamento e avvio del sistema di misura
    1. Accendere i due CPC e il loro aspirapolvere esterno.
    2. Aprire il software CPC sul computer portatile di misurazione e stabilire la comunicazione con i CPC. La comunicazione può essere eseguita tramite il software proprietario dello strumento o tramite comunicazione seriale, come descritto nel manuale CPC.
    3. Chiudere le valvole dell'ago a valle delle MMM.
    4. Accendere la pompa del sistema di campionamento DTT.
    5. Accendere il sistema di campionamento spingendo l'interruttore rosso verso il basso.
    6. Aprire l'applicazione LabVIEW DTT nel computer. La comunicazione con il sistema si avvia automaticamente.
    7. L'interfaccia utente grafica (GUI) dell'applicazione DTT LabVIEW ora visualizza i flussi in entrata e in uscita nelle fasi di diluizione 1 e 2, che dovrebbero essere 0,00 L/min. In caso contrario, verificare che le valvole dell'ago siano chiuse correttamente.
    8. Immettere il flusso di massa disegnato dagli strumenti di misura collegati in sL/min. Se il flusso disegnato dagli strumenti è sconosciuto, misurarlo utilizzando un misuratore di flusso di massa portatile (ad es. serie compatta di V'gtlin red-y). Ricollegare il tubo dopo aver misurato i flussi disegnati dai CPC.
    9. Aprire lentamente le valvole dell'ago fino a quando entrambi i "Flussi fuori" raggiungono 10,0 ± 0,5 sL/min. Entrambi i "Flussi in" aumenteranno fino agli stessi valori del corrispondente "Flussi in uscita".
    10. Regolare il "Aggiungi flusso" (cioè la differenza tra il flusso d'aria di diluizione e il flusso in eccesso) di entrambe le fasi di diluizione per ottenere QCS - 1,0 ± 0,1 L/min attraverso la spogliarellista catalitica e un flusso di ingresso campione dicampione Q - 1,0 ± 0,1 L/min.
    11. Fare clic sulla scheda "Riscaldatore" per impostare le temperature del riscaldatore.
    12. Impostare le temperature del riscaldatore dell'alimentazione dell'aria di diluizione, il primo diluitore di tubi poroso e la spogliarellista catalitica a 350 gradi centigradi. Il sistema inizierà a riscaldarsi. Sotto le interfacce "Set" vengono visualizzate le percentuali di temperatura corrente e di potenza di riscaldamento.
    13. Attendere che la temperatura del gas a valle della fase 1 ("T DilStage 1" nella GUI) raggiunga i 290 gradi centigradi prima di avviare l'unità di misurazione. Ci vorrà circa 20 minuti.
  2. Registrazione dei dati
    1. Iniziare a registrare i dati sui dispositivi di misurazione collegati al sistema di campionamento DTT.
    2. Iniziare a registrare i dati del sistema di campionamento premendo il pulsante "Avvia registrazione dati" e scegliere un percorso e un nome di file nella finestra popup. Verrà visualizzato il percorso del file di registro e la luce verde indicherà che i dati vengono salvati. I dati di sistema vengono registrati con una frequenza di 2 Hz.
    3. Registrare i dati di concentrazione delle particelle del CPC utilizzando un software appropriato. Può trattarsi del produttore o di un software di comunicazione seriale (ad esempio, PuTTY).
    4. Avviare la registrazione del flusso di scarico con EFM.
  3. Guida
    1. Prima di guidare il percorso selezionato, scollegare il cavo di ricarica della batteria e passare dalla fornitura di aria pressurizzata stazionaria alla bombola di gas.
    2. Guidare il percorso selezionato.
  4. Dopo aver guidato
    1. Premere "Registrazione ..." perinterrompere la registrazione dei dati. Spegnere gli strumenti.
  5. Ricaricare la batteria per prepararsi all'unità successiva.

4. Analisi dei dati

  1. Importare i dati dal sistema di campionamento, l'EFM (per il flusso di scarico) e i dispositivi di misurazione nello stesso programma di analisi dei dati.
  2. Eseguire l'allineamento del tempo considerando il tempo di trasporto dello scarico dal tubo di scarico ai dispositivi di misurazione. Il tempo di trasporto tdil attraverso il sistema di diluizione è 2,5 s. Il campione del tempo di trasporto tsample attraverso la linea di campionamento può essere calcolato come segue:
    Equation 6
    Se il campione tè il tempo di trasporto attraverso la linea di campionamento in secondi, tdil è il tempo di trasporto attraverso il sistema di diluizione (2,5 s), Uncampione è l'area della sezione trasversale della linea di campionamento in m2, lcampione è la lunghezza della linea di campionamento dalpunto di campionamento all'ingresso del sistema di diluizione in metri e Q̇ uncampione è il flusso di campionamento del sistema di diluizione DTT in m3/s. Aggiungere il campionet a tdil per ottenere il tempo di ritardo totale ttotale:
    Equation 7
    NOTA: Ad esempio, il totale ttotal per una lunghezza di tubo di 0,5 m con un diametro interno del tubo di 4 mm e un flusso campione di 1 L/min uguale a 2,88 s. La figura 10 mostra un esempio dell'allineamento del tempo del numero di particella misurato (linea tratteggiata blu) rispetto al numero di particella spostato nel tempo (linea blu).

Figure 10
Figura 10: Esempio di allineamento del tempo del numero di particelle misurato PN in3 usd/cm rispetto al flusso di massa di scarico misurato in kg/h. Si prega di fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

  1. Per poter calcolare il numero di particelle in PN/s, il flusso del volume del gas di scarico V̇exhaust_norm in cm3/s deve essere calcolato per primo secondo la seguente formula:
    Equation 8
    dove V̇exhaust_norm è il flusso di volume standard di scarico in m3/s, loscarico ṁ è il flusso di massa di scarico misurato in kg/s, R è la costante di gas ideale per l'aria (287,1 J/kg-K), la norma Tè la temperatura allecondizioni standard (273,15 K), e pnorma è la pressione in condizioni standard (101,330 Pa). Con questo flusso di volumi di scarico in condizioni standard il numero di particelle può essere calcolato moltiplicando il V̇exhaust_norm con il rapporto di diluizione DR del sistema di campionamento, la concentrazione cPN misurata dai CPC e il fattore 106 (per la conversione da m3 a cm3).
    Equation 9
  2. Per correggere le perdite di particelle, moltiplicare il flusso di scarico delle particelle per il tasso di concentrazione del numero di particelle con il fattore di riduzione della concentrazione di particelle del sistema (PCRF) anziché il rapporto di diluizione DR. La determinazione del PCRF è descritta nella sezione 1 dell'istruzione di calibrazione:
    Equation 10

Representative Results

Dati di calibrazione (penetrazione delleparticelle) :

La figura 11 mostra un grafico esemplare della penetrazione delle particelle relative del sistema DTT in funzione del diametro della mobilità delle particelle. I dati corrispondenti sono stati misurati e valutati come descritto nella sezione 1 dell'istruzione. Il grafico mostra che le deviazioni tra due punti di misurazione allo stesso diametro di mobilità erano inferiori al 5%. Le deviazioni superiori al 10% indicano instabilità nella configurazione sperimentale. In questo caso, la calibrazione doveva essere ripetuta con un aumento dei tempi di stabilizzazione del riscaldamento. Sia il tempo di riscaldamento (in genere 30 min) che il tempo di stabilizzazione (in genere 30 s) sono aumentati di un fattore di 1,5.

Le particelle che passano attraverso il sistema DTT sono state perse a causa della diffusione e della termoforesi. Le perdite termoforetiche sono state causate da un gradiente di temperatura che disegna particelle verso le pareti del sistema di campionamento. Questo è un effetto indipendente di dimensioni delle particelle29; al contrario, la diffusione dipende dalle dimensioni delle particelle. Un gradiente di concentrazione ha causato un flusso netto di particelle verso le pareti dove le particelle sono state perse. L'aumento della diffusione con dimensioni delle particelle più basse ha reso questo il meccanismo di perdita dominante per le particelle ≤10 nm. Le linee nella Figura 11 che indicano le perdite termoforetiche, diffusionali e totali dimostrano le rispettive dipendenze delle dimensioni delle particelle. Per le perdite diffusionali, questa funzione è stata utilizzata per illustrare la dipendenza approssimativa della dimensione delle particelle:

Equation 11

La penetrazione P dipende da un parametro di adattamento a e dal coefficiente di diffusione D:

Equation 12

Il coefficiente di diffusione dipende dalla costante di Boltzmann k, dalla temperatura assoluta T, dalla viscosità η , daldiametro delle particelle dpe dal fattore di correzione dello slittamentodi Cunningham Cc, che è una funzione del percorso libero medio e del diametro delle particelle29.

I dati illustrati nella Figura 11 hanno comportato la seguente efficienza media di penetrazione delle particelle Pmedia:

Equation 13

La dimensione delle particelle in cui l'efficienza di penetrazione è pari al 50% è indicata come d50. Il d50 descrive la caratteristica di taglio di penetrazione di un sistema. Per il sistema DTT il d50 era di 11 nm. Il d50 è illustrato nella Figura 11.

Figure 11
Figura 11: Penetrazione delle particelle in funzione del diametro della mobilità delle particelle.
I punti contrassegnati in blu sono i risultati della misurazione. Le linee tratteggiate in arancione e verde indicano le perdite associate rispettivamente alla termforesi e alla diffusione. La linea rossa rappresenta le perdite totali come somma delle perdite diffusionali e termoforetiche. La linea viola con punti mostra la penetrazione media delle particelle Pmean calcolata nella sezione 1 dell'istruzione di misurazione della calibrazione. Si prega di fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Numero di particella solida:

La figura 12 mostra il tasso di emissione del numero di particelle nel tempo per i primi dieci minuti di un'unità di misurazione RDE. I dati del PEMS DTT che utilizzano un CPC da 10 nm e un CPC da 23 nm vengono visualizzati insieme ai dati di un sistema di punti di taglio da 23 nm disponibili in modo commerciale. I tassi di emissione delle particelle sono stati calcolati in base alle rispettive concentrazioni di particelle moltiplicate per la velocità di scarico descritta in precedenza nella sezione 4 dell'istruzione di analisi dei dati. Lo strumento di riferimento (AVL MOVE) si basava su un caricabatterie di diffusione per la misurazione della concentrazione del numero di particelle. Nonostante i diversi principi del sensore, i dati misurati con il PEMS DTT sono stati complessivamente in ottimo accordo con i dati misurati dal PEMS disponibile in mercato. I picchi di puntamento taglienti verso il basso in tutti e tre i segnali si sono verificati perché i dispositivi di misurazione delle particelle possono segnalare temporaneamente concentrazioni di particelle zero e gli zeri non possono essere visualizzati nei grafici logaritmici. Le emissioni di particelle misurate con il CPC a 10 nm sono state molto vicine alle emissioni misurate con il CPC di 23 nm per la maggior parte del periodo di tempo mostrato nella Figura 12. Tuttavia, all'inizio tra 10 s e 25 s si è verificato un'emissione significativa di particelle <23 nm. Il segnale DTT 10 nm era significativamente superiore al segnale di 23 nm del sistema DTT e AVL MOVE. In questo caso, >50% del numero totale di particelle emesse erano tra 10 nm e 23 nm. I processi dinamici di avvio a freddo nell'equilibrio non termico possono causare distribuzioni di dimensioni delle particelle diverse dalle emissioni di un veicolo caldo30. La discussione di questi processi complessi esula dall'ambito di questo lavoro. Ulteriori informazioni su questo argomento sono disponibili nella letteratura31,32,33.

Figure 12
Figura 12: La parte superiore della figura mostra il tasso di emissione del numero di particelle nel tempo per i primi 10 minuti di un'unità di misura RDE.
I dati misurati con il PEMS DTT utilizzando CPC a 10 nm e 23 nm e un sistema a punti di taglio a 23 nm (AVL MOVE) disponibili in modo commerciale vengono utilizzati come riferimento. La parte inferiore della figura mostra la velocità del veicolo. Si prega di fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Discussion

Questo lavoro presenta il sistema di campionamento DTT e la sua applicazione come un sistema portatile di misurazione delle emissioni. Il sistema è stato progettato e costruito nell'ambito del progetto DTT orizzonte 2020 dell'UE per consentire misurazioni delle emissioni di numero di particelle al di sotto dell'attuale limite di dimensione delle particelle legislative di 23 nm. La versatilità del sistema consente di valutazione delle emissioni regolate del numero di particelle solide, nonché delle emissioni totali di particelle e degli studi sugli aerosol secondari. Per interpretare con precisione i risultati della misurazione, è necessaria una procedura di calibrazione con il sistema DTT. Questo per valutare la penetrazione delle particelle relative per diverse dimensioni di particelle, per essere in grado di calcolare un fattore di correzione che tiene conto delle perdite di particelle. È fondamentale fornire un tempo di riscaldamento sufficiente per il sistema di campionamento stesso e il resto della configurazione sperimentale per raggiungere l'equilibrio termico e ottenere risultati di misurazione di calibrazione accurati.

Viene descritta l'applicazione del sistema DTT per la misurazione delle emissioni di numeri di particelle solide con un taglio delle dimensioni delle particelle inferiore di 23 nm (regolazione attuale) e 10 nm (sperimentale). Per essere in grado di valutare le emissioni del numero di particelle di un veicolo è necessario determinare la concentrazione del numero di particelle e la velocità di flusso della massa di scarico. Il sistema DTT copre la misurazione della concentrazione del numero di particelle. Il flusso di massa di scarico viene misurato utilizzando un misuratore di flusso di scarico (EFM). È fondamentale installare l'EFM secondo le istruzioni del produttore. Le misurazioni errate della flusso di scarico influiscono direttamente sui tassi di emissione dedotti. Quando si elaborano i dati misurati, è importante eseguire un allineamento preciso del tempo dei dati di concentrazione delle particelle e dei dati del flusso di scarico. Ciò è necessario perché il tasso di emissione è la velocità di scarico moltiplicata per la concentrazione del numero di particelle. Se i due segnali non sono allineati correttamente, le emissioni sull'intero azionamento possono deviare significativamente dalle emissioni reali.

Il sistema DTT non è un dispositivo commerciale, ma uno strumento di ricerca versatile. Viene utilizzato per studiare le emissioni dei veicoli non regolamentate invece di eseguire misurazioni di certificazione che convalidano la conformità alle normative vigenti. L'elevata versatilità ha il costo di un aumento del consumo di energia e diluizione dell'aria. Quando si utilizza il sistema per le misurazioni mobili, il peso aggiunto al veicolo a causa della batteria (30 kg) e della bombola di gas (20 kg) per coprire il consumo di energia e aria del sistema deve essere tenuto a mente. Il peso totale aggiunto all'auto durante la misurazione delle emissioni PN con il sistema DTT è di circa 80 kg, il che è paragonabile a quello di un'altra persona trasportata nel veicolo. Il peso aggiunto può portare a un lieve aumento delle emissioni, soprattutto se l'azionamento include una grande quantità di accelerazione e/o colline.

Il sistema DTT può essere utilizzato per analizzare le emissioni di gas di scarico non regolamentate di <23 nm. È possibile misurare sia le emissioni del numero di particelle solide che le emissioni totali di particelle. Inoltre, può essere uno strumento utile per studiare il complesso campo della formazione di aerosol secondari. Un'altra possibile applicazione del sistema è la misurazione delle particelle di usura dei freni automobilistici. Una frazione significativa delle particelle emesse durante gli eventi di frenatura può essere inferiore a 30 nm34. Con un d50 di circa 11 nm, il sistema DTT è adatto per studiare queste emissioni. Sebbene sia noto che le emissioni non di gas di scarico contribuiscono quasi allo stesso modo alle emissioni di PM10 legate altraffico 35, le emissioni di particelle non di scarico sono ancora non regolamentate. Ciò è dovuto al complesso e raramente riproducibile processo di generazione di particelle, rendendo molto difficile impostare azioni normative. Inoltre, la composizione chimica e la relativa tossicità delle particelle organiche di usura dei freni è ancora ampiamentesconosciuta 35.

Il sistema DTT è uno strumento utile per migliorare la nostra comprensione delle emissioni di particelle sia di scarico che di emissioni di particelle non correlate al traffico di scarico.

Disclosures

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Acknowledgments

Questo lavoro è condotto nell'ambito del progetto H2020 DownToTen. Questo progetto ha ricevuto finanziamenti dal programma di ricerca e innovazione Orizzonte 2020 dell'Unione europea in base all'accordo n. 724085.

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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Ingegneria Emissione 159 Automotive emissioni numero di particelle sotto i 23 nm misurazione delle emissioni portatili emissioni di guida reali campionamento diluizione
Misurazione delle emissioni del numero di particelle reali di guida sub-23metrico utilizzando il sistema portatile di campionamento DownToTen
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Bainschab, M., Landl, L., Andersson, J., Mamakos, A., Hausberger, S., Bergmann, A. Measuring Sub-23 Nanometer Real Driving Particle Number Emissions Using the Portable DownToTen Sampling System. J. Vis. Exp. (159), e61287, doi:10.3791/61287 (2020).

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