Портативная система измерения выбросов

Портативная система измерения выбросов ( PEMS ) представляет собой устройство испытаний на выбросы транспортных средств , которое является небольшим и достаточно легким, чтобы переносить внутри или перемещение с помощью автомобиля , которое управляется во время тестирования, а не на стационарных роликах динамометра , который только имитирует реального -за рулем.
Ранние примеры оборудования для выбросов мобильных автомобилей были разработаны и продавались в начале 1990-х годов Warren Spring Laboratory UK в начале 1990-х годов, которая использовалась для измерения выбросов на дороге в рамках программы исследования окружающей среды Великобритании. Правительственные учреждения, такие как Агентство по охране окружающей среды США (USEPA), и различные штаты и частные организации, начали использовать PEMS, чтобы сократить как затраты, так и время, связанные с принятием решений о выбросах мобильных устройств.
Европейская комиссия представила PEMS в качестве обязательного требования для одобрения типа транспортных средств в 2016 году, внесшая поправки в регулирование, которое было установлено в 2007 году. [ 1 ]
Введение PEMS
[ редактировать ]Лео Бретон из американского EPA изобрел репортер выбросов автомобилей в реальном времени (Rover) в 1995 году. [ 2 ] [ 3 ] Первое коммерчески доступное устройство было изобретено Михалом Войтисек-лом, [ 4 ] и разработанный Дэвидом Миллером из Clean Air Technologies International (CATI) Inc. в Буффало, Нью-Йорк, в 1999 году. В этих ранних полевых устройствах использовались данные двигателя либо из встроенного порта диагностики двигателя (OBD), либо непосредственно из массива датчиков . Первое подразделение было разработано и продано - доктору Х. Кристоферу Фрею из Университета штата Северная Каролина (NCSU) для первого проекта на дороге, который спонсировал Департамент транспорта Северной Каролины. [ 5 ] Дэвид У. Миллер, который соучредил Cati, сначала придумал фразу «портативная система измерения выбросов» и «PEMS» при работе на 2000 году.

Проект автобусных автобусов столичного транспортного агентства Нью -Йорка с доктором Томасом Ланни из Департамента охраны окружающей среды штата Нью -Йорк, [ 6 ] как краткое описание нового устройства. Вскоре последовали другие правительственные группы и университеты и быстро начали использовать оборудование из -за баланса точности, низкой стоимости, легкого веса и доступности. С 1999 по 2004 год, исследовательские группы, такие как Virginia Tech, [ 7 ] Penn State и Texas A & M Transportation Institute, [ 8 ] Техасский южный университет и другие начали использовать PEMS в проектах по границе, оценке дороги, методам управления движением, до сценариев до и после [ нужно разъяснения ] и паромы, самолеты и внедорожные транспортные средства, чтобы изучить, что было возможно за пределами лабораторной среды. [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] Проект, выполненный в апреле 2002 года Калифорнийским советом по воздушным ресурсам (CARB) - Использование оборудования PEMS без 1065, [ 13 ] Протестировал 40 грузовиков в течение 2,5 дней; [ 14 ] из которых 22 грузовика были проверены на дороге в Туларе, штат Калифорния. В течение этого времени громким проектом, выполненным с ранним оборудованием PEMS, был проект Ground Zero Всемирного торгового центра (WTC) в Нижнем Манхэттене, [ 15 ] Тестирование бетонных насосов, бульдозеры, грейдеров, а затем - дизельные краны на здании № 7 - 40 этажей высотой. Другие ранние проекты PEMS, такие как полевые работы доктора Криса Фрея, использовались USEPA в разработке модели движений. [ 16 ] Тем не менее, пользователи, такие как регулирующие органы и производители транспортных средств, должны были дождаться коммерциализации Rover для проведения фактических измерений массовых выбросов, а не зависеть от оценок массовых выбросов с использованием данных порта OBD или прямого измерения двигателя, чтобы получить больше Оборомаемый набор данных. Этот толчок привел к новому стандарту 2005 года, известному как CFR 40, часть 1065. [ 17 ]
Многие правительственные организации (такие как Конвенция USEPA и Рамочная конвенция Организации Объединенных Наций по изменению климата или UNFCCC ) определили целевые загрязнители мобильных источников в различных мобильных стандартах как CO 2 , Нет x , твердые частицы (PM), угарный угарный газ (CO), углеводороды (HC), чтобы обеспечить соответствие стандартов выбросов. Кроме того, эти руководящие органы начали внедрять программу тестирования в использовании для дизельных двигателей без дороги , а также других типов двигателей внутреннего сжигания, и требуют использования тестирования PEMS. Важно определить различные классификации последнего «передаваемого» оборудования для испытаний на выбросы из оборудования PEMS времени, чтобы наилучшим образом понять желание переносимости при полевых тестированиях выбросов.
Экономическое преимущество оборудования PEMS
[ редактировать ]
Поскольку единицу PEMS можно легко перенести одним человеком от рабочей площадки на Jobsite и может использоваться без требования «подъем команды», необходимые проекты тестирования выбросов являются экономически жизнеспособными. Проще говоря, больше тестирования может быть проведено быстрее, меньшим количеством работников, значительно увеличивая объем тестирования, проведенный за определенный период времени. Это, в свою очередь, значительно снижает «стоимость за тест», но в то же время повышает общую точность, необходимую в «реальной» среде. [ 18 ] Поскольку закон большого количества создаст сходимость результатов, это означает, что повторяемость, предсказуемость и точность повышаются, одновременно снижая общую стоимость тестирования.
Образцы выбросов на дороге, идентифицированные PEMS
[ редактировать ]Почти все современные двигатели, когда они тестировались новые и в соответствии с принятыми протоколами тестирования в лаборатории, производят относительно низкие выбросы хорошо в рамках установленных стандартов. Поскольку все отдельные двигатели одной и той же серии должны быть идентичны, тестируется только один или несколько двигателей каждой серии. Тесты показали, что:
- Большая часть общего выброса может быть получена из относительно коротких эпизодов с высоким уровнем выбросов
- Характеристики выбросов могут быть разными даже среди идентичных двигателей
- Выбросы вне границ процедур лабораторных испытаний часто выше, чем в условиях эксплуатации и окружающих
- Выбросы значительно ухудшаются в течение срока полезного срока полезного использования транспортных средств
- Существуют большие различия среди показателей ухудшения, с высокими показателями выбросов, часто связанных с различными механическими неисправностями
Эти результаты согласуются с опубликованной литературой и с данными из множества последующих исследований. Они более применимы к двигателям зажигания зажигания и значительно меньше к дизелям, но с учетом того, что достижения в области технологии дизельного двигателя (сравнимых с достижениями в двигателях искоренения с 1970-х годов) можно ожидать, что эти результаты могут Будьте применимы к дизельным двигателям нового поколения. С 2000 года несколько организаций использовали данные PEMS для измеренных вульденых выбросов на дороге на сотнях дизельных двигателей, установленных в школьных автобусах, транзитных автобусах, грузовиках с доставкой, грузовиками-плугами, грузовиками на дороге, пикапах, фургонах, вилотках. , экскаваторы, генераторы, погрузчики, компрессоры, локомотивы, пассажирские паромы и другие приложения на дороге, бездорожье и не дороги . Все ранее перечисленные результаты были продемонстрированы; Кроме того, было замечено, что расширение холостого хода двигателей может оказать существенное влияние на выбросы во время последующей работы.
Кроме того, тестирование PEMS выявило несколько «аномалий двигателя», где выбросы NOx, специфичные для топлива, были в два-три раза выше, чем ожидалось во время некоторых режимов работы, что указывает на преднамеренные изменения настройки блока управления двигателем (ECU). Такой набор данных может быть легко использован для разработки запасов выбросов, а также для оценки различных улучшений в двигателях, топливе, последующей обработке выхлопных газов и других областях. неэффективного (NTE) и в целях использования (Данные, собранные на «обычных» флотах, затем служат «базовыми» данными, с которыми сравниваются различные улучшения.) Этот набор данных также может быть изучен на предмет соблюдения стандартов , которые являются «Стандарты эмиссии в США, которые требуют тестирования на дороге.
Точность PEMS
[ редактировать ]
Часто PEMS трудно предложить ту же точность и разнообразие видов, измеренных, как это возможно с помощью лучших лабораторных инструментов, поскольку PEM обычно ограничены по размеру, весу и энергопотреблению. По этой причине были подняты возражения [ кем? ] против использования PEM для проверки соответствия. Но существует также потенциал для неточности при выбросах флота, выведенных из лабораторных измерений. По этой причине европейские результаты WLTP из PEMS будут взвешены с коэффициентом соответствия 2,1 (1,5 после 2019 года), то есть выбросы, измеренные PEMS, могут быть фактором 2,1 выше, чем предел. [ 19 ]
Это ожидается [ 20 ] что будут разработаны различные системы, начиная от размера хлеба [ 21 ] [ 22 ] PEMS к инструментальным прицепам буксируются за испытанным грузовиком. [ 23 ] Преимущества каждого подхода необходимо учитывать в свете других источников ошибок, связанных с мониторингом выбросов, особенно различий в транспортных средствах и вариабельности выбросов в самом транспортном средстве.
Дополнительные критерии PEMS
[ редактировать ]
PEMS должен быть достаточно безопасен, чтобы использовать на общественных дорогах. Во время тестирования системы портативных выбросов могут прикрепить расширения хвостовой трубы, добавлять линии и кабели за пределами транспортного средства, переносить свинцовые аккумуляторы в пассажирском отделении, иметь горячие компоненты, доступные для свидетелей, блокировать аварийные выходы, мешать водителю или свободно Компоненты, которые могут быть пойманы в движущихся частях. Модификации или разборку протестированного транспортного средства, такого как бурение в выхлоп или удаление впускной воздушной системы, необходимо изучить для их принятия как менеджерами флота, так и водителей, особенно на транспортных средствах с пассажирами. Испытательное оборудование не может привлечь чрезмерную электрическую нагрузку из тестового автомобиля. Вместо этого запечатанные свинцовые батареи, топливные элементы и генераторы использовались в качестве внешних источников питания, хотя они могут добавлять другие опасности во время вождения.
Чем больше времени и опыта установки оборудования требуется, тем больше стоимости тестирования, ограничивая количество транспортных средств, которые могут быть проверены. Также возможны больше тестирования с оборудованием, которое достаточно универсально, чтобы его можно было использовать на нескольких типах транспортного средства. Вес и размер оборудования и расходных материалов, таких как калибровочные газы, могут ограничить перемещение в достаточное количество мест. любые ограничения на транспортировку опасных материалов (то есть детектора ионизации пламени Необходимо привлечь (FID) или калибровочных газов). Способность испытательной бригады ремонтировать PEMS в полевых условиях с использованием местных ресурсов также может быть важна.
PEMS пригодность для применения
[ редактировать ]В конечном счете, следует продемонстрировать, чтобы показать, что PEMS подходит для желаемого приложения. Если конечная цель состоит в том, чтобы проверить соответствие требованиям выбросов в использовании, парк транспортных средств с известными характеристиками, включая двигатели с двойным картированием и иным образом не совместимыми двигателями, должен быть доступен для тестирования. Тогда для производителей PEMS следует практически продемонстрировать, как эти несовместимые транспортные средства могут быть идентифицированы с использованием их системы.
Объем тестирования и безопасная повторяемость
[ редактировать ]Для достижения необходимой суммы «объема тестирования», необходимого для проверки реального тестирования, необходимо учитывать три балла:
- Точность системы
- Федеральные и/или государственные руководящие принципы по охране здоровья и безопасности и/или стандартах
- Экономическая жизнеспособность на основе первых двух точек.
После того, как конкретная система переносных выбросов была идентифицирована и выражена как точная, следующим шагом является обеспечение того, чтобы работники (ы) были должным образом защищены от опасностей работы, связанных с задачами, выполняемыми при использовании испытательного оборудования. Например, типичные функции для работника могут заключаться в транспортировке оборудования на рабочее место (т.е. автомобиль, грузовик, поезд или самолет), переносить оборудование на рабочую площадку и поднять оборудование на место.
Преимущества PEMS
[ редактировать ]Тестирование на выбросы транспортных средств на дороге сильно отличается от лабораторных испытаний, принося как значительные преимущества, так и проблемы: поскольку тестирование может проходить во время регулярной эксплуатации протестированных транспортных средств, можно проверить большое количество транспортных средств в течение относительно короткого периода времени время и по относительно низкой стоимости. Двигатели, чем не могут быть легко проверены иначе (то есть, двигатели паромных лодок ) могут быть проверены. Настоящие данные о реальных выбросах могут быть получены. Инструменты должны быть небольшими, легкими, выдерживающими трудную среду и не должны создавать угрозу безопасности. Данные о выбросах подлежат значительным отклонениям, поскольку реальные условия часто не являются как хорошо определенными, ни повторяющимися, а значительные отклонения в выбросах могут существовать даже среди идентичных двигателей. Таким образом, тестирование выбросов на дороге требует другого мышления, чем традиционный подход тестирования в лаборатории и использования моделей для прогнозирования реальной производительности. В отсутствие установленных методов использование PEM требует тщательного, вдумчивого, широкого подхода. Это следует учитывать при проектировании, оценке и выборе PEM для желаемого применения.
Недавним примером преимуществ PEMS по сравнению с лабораторным тестированием является скандал Volkswagen (VW) 2015 года . [ 24 ] [ 25 ] В соответствии с небольшим грантом Международного совета по чистому транспортировке (ICCT) Даниэль К Кардер из Университета Западной Вирджинии (WVU) обнаружил в бортовых программных программных «программном обеспечении», которые VW установил на некоторых дизельных пассажирских транспортных средствах ( скандал с дизельгейтом ). Единственный способ, которым могло быть сделано открытие, был незапрограммированным, случайным, на дороге оценкой-с использованием устройства PEMS. В настоящее время VW несет более 14 миллиардов долларов США в виде штрафов. В 2016 году эти последние разработки привели к глобальному возрождению интереса к небольшим, более легким, интегрированным и экономически эффективным «не-1065» PEMS, аналогично демонстрации на Mythbusters 2011 Эпизод 171 «Велосипедов и базуки», в котором не -1065 PEMS использовали для установления разницы между загрязнением автомобиля и мотоциклов.
Подкатегория: интегрированные PEMS (IPEM)
[ редактировать ]
Обзор разработки интегрированных PEMS (IPEM)
В ответ на Dieselgate в Европейском Союзе (ЕС) был разработан стандарт « реальных выбросов вождения » (RDE), который, в свою очередь, увеличил спрос на меньшие, более легкие, более портативные, менее дорогие и интегрированные PEMS [ 26 ] Комплекты оборудования. Оборудование для IPEM в настоящее время не может использоваться в качестве устройства «сертификации» в США.
Определение IPEM
Следующие функции являются общими для меньшего и более легкого класса оборудования IPEMS:
- Полный, автономный и внутренне модульная портативная система измерения выбросов (PEMS)
- в том числе встроенный встроенный источник питания,
- не более 7 кг общего веса (включая корпус переноса, выхлопные разъемы и любое дополнительное оборудование, необходимое для использования),
- способен нести один человек,
- который можно транспортировать через терминал аэропорта и хранить в верхнем корзине самолета;
- После развертывания на полевом участке IPEMS обладает возможностью тестирования транспортных средств в течение 30 минут (при условии, что требуемый встроенный пакет питания был заряжен);
- Продолжительность времени тестирования из интегрированного питания составляет минимум два часа;
- Минимальные возможности тестирования загрязняющих веществ должны включать в себя: оксиды азота (NOX), диоксид углерода (CO 2 ) и либо частиц (PM), либо число частиц (PN);
- Точность тестирования должна быть в пределах 10% (или лучше) из 1065 PEMS.
Преимущества ipems более 1065 оборудования PEMS
Преимущество оборудования IPEMS заключается в том, что они предназначены для дополнения 1065 PEMS в дополнение к предоставлению расширенных возможностей, которые обусловлены требованиями для более быстрого принятия решений, составляемых скандалом Volkswagen 2015 года. Эти устройства в настоящее время преследуются как Европейским союзом (ЕС), так и Китаем для своих программ RDE. [ 27 ]
Смотрите также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Eur -lex - 32016R0427 - en - eur -lex» . Eur-lex.europa.eu . Получено 2022-12-14 .
- ^ Джонсон, Деннис (2002-02-13). «Rover-репортер выбросов автомобилей в реальном времени Деннис Джонсон, США EPA» (PDF) . Репортер выбросов транспортных средств в реальном времени Деннис Джонсон, US EPA . США EPA . Получено 2016-03-01 .
- ^ «Модульный проток и выбросы в режиме реального времени в режиме реального времени» . Patents.google.com . 1999-01-05 . Получено 2016-03-01 . Бретон использовал это устройство для реального тестирования выбросов.
- ^ «Заявка на патент США: 0130177953» . appft.uspto.gov .
- ^ Фрей, Х. Кристофер; Унал, Альпер; Rouphail, Nagui M.; Колиар, Джеймс Д. (2003). «Измерение выбросов выхлопной трубы на дороге с использованием портативного прибора» . Журнал Ассоциации управления воздуха и отходов . 53 (8): 992–1002. doi : 10.1080/10473289.2003.10466245 . PMID 12943319 . S2CID 23749732 .
- ^ Ланни, Томас (2003). «Прекрасные городские и предшественники контролируют дизельные городские транзитные автобусы». Загрязнение окружающей среды . 123 (3): 427–437. doi : 10.1016/s0269-7491 (03) 00024-1 . PMID 12667771 .
- ^ "Технология Вирджинии" .
- ^ «Программа качества воздуха - Техасский транспортный институт A & M» .
- ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2011-08-17 . Получено 2016-09-25 .
{{cite web}}
: CS1 Maint: архивная копия как заголовок ( ссылка ) - ^ «Проекты пересечения границы» (PDF) .
- ^ «Государство NC | www4 Служба конца жизни» (PDF) .
- ^ «Методы управления движением» .
- ^ «Программа по соблюдению дизельных двигателей на дороге на дороге» .
- ^ "Архививая копия" . Архивировано с оригинала 2016-09-27 . Получено 2016-09-26 .
{{cite web}}
: CS1 Maint: архивная копия как заголовок ( ссылка ) - ^ «Чистые воздушные сообщества: проект по сокращению выбросов дизельного топлива WTC» . www.cleanaircommunities.org .
- ^ "Двигает модель" . Архивировано с оригинала 2016-05-12 . Получено 2016-09-23 .
- ^ «ECFR - Кодекс федеральных правил» .
- ^ Эль-Шаварби И., Ан К. и Ракха Х. (2005), Сравнительная полевая оценка скорости и уровня ускорения транспортных средств на горячие стабилизированные выбросы. Транспортное исследование Часть D, 10 (1), стр. 13–30.
- ^ «Европейская комиссия - пресс -релизы - пресс -релиз - Действие ЕС для обуздания загрязнения воздуха по автомобилям: вопросы и ответы» . Europa.eu .
- ^ Falpper, Carl. «Химический инженер» (PDF) . www.cert.ucr.edu . Ce-cert . Получено 4 апреля 2018 года .
- ^ Ропкинс, Карл. "DR" (PDF) . www.cert.ucr.edu/events/pems/ . Получено 4 апреля 2018 года .
- ^ Миллер, Дэвид. «Изобретатель» . www.3datx.com . 3datx . Получено 4 апреля 2018 года .
- ^ Дурбин, Том. "DR" (PDF) . www.arb.ca.gov . Карбюратор Получено 4 апреля 2018 года .
- ^ Bloomberg (2 декабря 2015 г.). «Mighty VW был отменен систем японской фирмы Horiba по портативным выбросам» . Япония таймс . Получено 3 декабря 2021 года .
- ^ "Автомобильная" . Horiba Automotive . Получено 3 декабря 2021 года .
- ^ Миллер, Дэвид. «Президент» . www.3datx.com . Автомобильный IQ - реальные выбросы вождения . Получено 4 апреля 2018 года .
- ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2018-04-04 . Получено 2018-04-03 .
{{cite web}}
: CS1 Maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Запрос заявки на грант Техасской комиссии по качеству окружающей среды для проекта, который требовал использования PEMS
- Изучение выбросов на снегоходах Университетом Денвера использует PEMS для обнаружения выбросов зимних автомобильных транспортных средств в Йеллоустонском национальном парке
- MJ Bradley & Associates, Inc. контролировала выбросы от внедорожных транспортных средств на местах реконструкции Всемирного торгового центра .
- Отчет Университета штата Северная Каролина для USEPA с рекомендациями для разработки устройств PEMS следующего поколения PEM
- Исследование биодизеля для Департамента транспорта Северной Каролины, выполненного Университетом штата Северная Каролина, использует устройство PEMS для сбора данных о сравнении выбросов. Оценка выбросов и использование топлива B20 по сравнению с дизель
- Агентства по охране окружающей среды Информационная страница на Pems Science для 21 -го века
- Императорский колледж Лондон (Великобритания) Центр транспортных исследований провел исследование производительности транспортных средств и собрал данные о выбросах вдоль автомагистрали M42 с использованием Мгновенного мониторинга выбросов транспортных средств PEMS.
- Недавнее использование и презентации PEMS: Университет Калифорнийского университета (UCR) Инженерный колледж - Центр экологических исследований и технологий (CE -CERT)