Analiza metod pomiarów emisji cząstek stałych w spalinach nowoczesnych samochodów

Transkrypt

1 Emisja CO, THC, NMHC, NOx, PM [g/km], PN [#/km x ] BIELACZYC Piotr 1 SZCZOTKA Andrzej 2 WOODBURN Joseph 3 Analiza metod pomiarów emisji cząstek stałych w spalinach nowoczesnych samochodów WPROWADZENIE Szkodliwe oddziaływanie cząstek stałych na środowisko naturalne i organizmy żywe wynika z faktu, iż ze względu na coraz mniejsze wymiary cząstki utrzymują się długo w powietrzu i są łatwo wchłaniane przez układ oddechowy ludzi i zwierząt oraz, co jest szczególnie niebezpieczne, mogą przeniknąć do krwiobiegu. Za ich pośrednictwem umożliwiają wnikniecie do organizmu metali ciężkich, związków siarki i azotu oraz różnorakich węglowodorów (w tym substancji kancerogennych). Emisja cząstek stałych to zjawisko występujące głównie w silnikach z zapłonem samoczynnym (ZS) i w silnikach z zapłonem iskrowym (ZI) z bezpośrednim wtryskiem benzyny. Na podstawie analizy emisji związków szkodliwych spalin ww. silników można stwierdzić, że spełnienie obecnie obowiązujących norm (rys. 1 i 2) w zakresie emisji tlenku węgla (CO) i węglowodorów (HC, NMHC) nie stanowi obecnie żadnego problemu, natomiast trudniejsze jest spełnienie limitów ograniczających emisję cząstek stałych (wyrażoną masowo PM i ilościowo PN) oraz tlenków azotu (NO x ). Z tego powodu punkt ciężkości badań nad obniżeniem toksyczności spalin silników ZS i ZI z bezpośrednim wtryskiem benzyny przesunął się w ostatnich latach na wyjaśnienie m.in. zjawisk związanych z tworzeniem cząstek stałych i możliwościami obniżania ich emisji [1-12]. Pociąga to za sobą ciągły rozwój urządzeń służących do pomiaru emisji cząstek stałych [13]. 2,5 2,0 1,5 1,0 2,3 CO THC NMHC NOx PM PN (* 1 ) PM, PN - samochody z silnikami ZI z bezpośrednim wtryskiem benzyny (* 2 ) PN - na życzenie producenta, nowo produkowane samochody (do trzech lat od homologacji) mogą mieć podwyższony limit do 6 x ,0 1,0 1,0 0,5 0,0 0,2 0,15 0,1 0,08 6 x 10 11(*1,2) 0,06 0,06 0,1 0,0050 ( * 1) 0,1 0,0045 ( * 1) 0,068 (0,0045) 0,068 Euro 3 Euro 4 Euro 5 Euro 6b/c Rys. 1. Zmiany europejskich limitów emisji związków szkodliwych spalin dla samochodów osobowych z silnikami o zapłonie iskrowym (ZI) W krajach Unii Europejskiej (UE) dla pojazdów o masie całkowitej do 3500 kg, do których zalicza się samochody osobowe oraz lekkie pojazdy użytkowe, do roku 2011 limitom podlegała jedynie emisja cząstek stałych, wyznaczona metodą grawimetryczną, polegającą na bardzo dokładnym ważeniu próbki cząstek stałych, pobranej na odpowiednich filtrach podczas przejazdu na hamowni 1 Instytut Badań i Rozwoju Motoryzacji BOSMAL Sp. z o.o Bielsko-Biała ul. Sarni Stok 93 tel , piotr.bielaczyc@bosmal.com.pl 2 Instytut Badań i Rozwoju Motoryzacji BOSMAL Sp. z o.o Bielsko-Biała ul. Sarni Stok 93 tel , andrzej.szczotka@bosmal.com.pl 3 Instytut Badań i Rozwoju Motoryzacji BOSMAL Sp. z o.o Bielsko-Biała ul. Sarni Stok 93 tel , joseph.woodburn@bosmal.com.pl 365

2 Emisja CO, THC+NOx, NOx, PM [g/km] P [#/km * ] podwoziowej określonego cyklu jezdnego (w UE obecnie obowiązującym cyklem jezdnym jest cykl NEDC). Od roku 2011 w UE, wraz z wprowadzeniem limitów emisji Euro 5+/Euro 6, wprowadzono również limit dotyczący liczby cząstek stałych w spalinach. Jak pokazują liczne badania, spełnienie wymagań odnośnie liczby cząstek stałych jest znacznie trudniejsze, aniżeli spełnienie wymagań odnośnie masy cząstek stałych [2]. 0,7 0,6 0,64 0,56 CO THC+NOx NOx PM PN 6* * ,5 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,4 0,3 0,30 0,25 0,23 0,23 0,2 0,18 0,18 0,17 0,1 0 0,050 0,025 0,0050 (0,0045) 0,0050 (0,0045) 0,08 0,005 (0,0045) Euro 3 Euro 4 Euro 5 Euro 5+ Euro 6b/c Rys. 2. Zmiany europejskich limitów emisji związków szkodliwych spalin dla samochodów osobowych z silnikami o zapłonie samoczynnym (ZS) Cząstki stale powstają jednak nie tylko w procesie spalania, ale także w wyniku ściernego zużycia opon i ciernych okładzin sprzęgieł oraz szczęk i klocków hamulcowych. Obecne przepisy homologacyjne limitują jedynie cząstki stałe zawarte w spalinach samochodowych, w przypadku pozostałych źródeł emisji ograniczają się tylko do zakazu stosowania niebezpiecznych, azbestowych materiałów do produkcji szybko zużywających się ww. elementów samochodów. 1. METODYKA BADAŃ EMISJI ZWIĄZKÓW SZKODLIWYCH NA HAMOWNI PODWOZIOWEJ 1.1. Opis laboratorium badawczego Emisję związków szkodliwych spalin w pojazdach samochodowych bada się w specjalnych laboratoriach (fot. 1 i rys. 3) [14] na hamowni podwoziowej (rolkowym stanowisku dynamometrycznym), odwzorowującej rzeczywiste opory jazdy (toczenia i aerodynamiczne) oraz bezwładność pojazdu. Hamownia podwoziowa jest urządzeniem, które imituje warunki ruchu na drodze rzeczywistej dla układu napędowego badanego pojazdu w warunkach laboratoryjnych. Próbka mieszaniny spalin z powietrzem (w celu określenia emisji CO, THC, NMHC, NO x i CO 2 ), w ilości proporcjonalnej do strumienia tej mieszaniny, jest w sposób ciągły pobierana i zbierana w worku pomiarowym, w czasie realizacji na hamowni podwoziowej ustalonego cyklu jezdnego. Ponadto dla samochodów z silnikami ZS oraz ZI z bezpośrednim wtryskiem benzyny pobiera się podczas testu próbkę cząstek stałych (punkt poboru zaznaczono zielonym prostokątem na rys. 3 i na fot. 2) na filtrach pomiarowych dla określenia masowej emisji cząstek stałych PM. Liczbę cząstek stałych (PN) mierzy się za pomocą licznika cząstek stałych (zaznaczonego niebieskim prostokątem na rys. 3 i na fot. 2) pobierającego próbkę spalin na końcu tunelu rozcieńczającego. Dokładny opis pomiaru emisji cząstek stałych PM i PN przedstawiono w następnych rozdziałach. 366

3 Fot. 1. Laboratorium Badań Emisji Spalin w BOSMAL Rys. 3. Schemat laboratorium w BOSMAL z komorą klimatyczną, hamownią podwoziową, układem poboru i rozcieńczania spalin, analizatorami spalin i licznikiem cząstek stałych [14] 1.2. Pomiar masy cząstek stałych podczas testów na hamowni podwoziowej Na końcu tunelu rozcieńczającego znajduje się system do pomiaru masowego emisji cząstek stałych (rys. 3 i fot. 2), w którym znajdują się specjalne filtry przez które przepływa próbka spalin rozcieńczonych. Filtry te są ważone przed i po każdym teście w celu określenia masowej emisji cząstek stałych z samochodów z silnikami ZS i ZI (z bezpośrednim wtryskiem benzyny). Zastosowanie kalibrowanej przed każdym pomiarem ultramikrowagi oraz klimatyzowanego i filtrowanego pomieszczenia pomiarowego zapewnia bardzo dużą dokładność pomiarów masy PM, nawet dla samochodów o bardzo niskiej emisji, wyposażonych w DPF, dla których całkowita emisja PM w teście NEDC może być nawet poniżej 1 mg/km (około 0,5 masy całego filtra). 367

4 Fot. 2. System do pomiaru emisji PM (fot. po lewej) oraz mikrowaga i ultramikrowaga w pomieszczeniu do stabilizowania i ważenia filtrów z cząstkami stałymi (fot. po prawej) Wykorzystywana w laboratorium w BOSMAL ultramikrowaga typu Sartorius MSE2.7S (fot. 2) jest bardzo zaawansowaną technicznie wagą, została ona zaprojektowana i wykonana na potrzeby spełnienia wymagań przy badaniu zanieczyszczeń emitowanych ze źródeł motoryzacyjnych. Umożliwia ona ważenie obiektów o masie od 0 2,1g z dokładnością do 0,0001 mg. Waga wyposażona jest w zaawansowany system podnoszenia szalki, monitoring stabilności otoczenia, a także szczelną komorę pomiarową Pomiar liczby cząstek stałych Normy Euro 5+ i Euro 6b wprowadziły limit liczby cząstek stałych dla lekkich samochodów użytkowych z silnikami ZS i ZI z bezpośrednim wtryskiem benzyny [15]. Limit ten jest znacznie bardziej wymagający w porównaniu do limitu masy cząstek stałych [2], co powoduje że pomiary liczby cząstek stałych są obecnie głównym przedmiotem badań dotyczących emisji cząstek stałych. Licznik cząstek stałych 2000-SPCS firmy HORIBA (fot. 3) pozwala na zliczanie stężenia cząstek stałych w spalinach rozcieńczonych z częstotliwością do 10 Hz. Urządzenie to umożliwia szeroki zakres wyboru stopnia rozcieńczania spalin w celu zapewnienia zgodnych z wymaganiami (CPC cząstek/cm -3 ) wyników dla samochodów z różnymi układami oczyszczania spalin. Fot. 3. Licznik cząstek stałych i tunel rozcieńczający Gazy wylotowe z silnika są pobierane na końcu tunelu rozcieńczającego i rozcieńczane sprężonym powietrzem przefiltrowanym przy użyciu wysokosprawnego filtra powietrza (High Efficiency 368

5 Particulate Air filter). Następnie płyną przez podgrzewaną do temperatury maksymalnej wynoszącej 400ºC rurę (ET Evaporation Tube, rys. 4), służącą do odparowania lotnych składników spalin, tak żeby za nią zostały wyłącznie cząstki w stałym stanie skupienia. W następnym kroku gazy spalinowe są ponownie rozcieńczane z wykorzystaniem porowatej rury (Secondary Diluter) i doprowadzone do licznika cząstek (rys. 5). Pobrana próbka gazu najpierw wpada do podgrzewanego saturatora. Tam przechodzi przez butanol, który paruje i w fazie lotnej miesza się z próbką. Następnie w skraplaczu, pary butanolu są schładzane aż do momentu, kiedy mogą skroplić się na cząstkach. Cząsteczki wpadają następnie przez dyszę do urządzenia zliczającego. Składa się ono z diody laserowej, soczewki skupiającej, soczewki zbierającej i fotodetektora. Promień światła lasera jest skupiany dokładnie nad dyszą. Kiedy cząstka opuści dyszę, światło lasera jest rozpraszane, a następnie łapane przez soczewkę zbierającą i skupiane na fotodetektorze. Wszystkie urządzenia optyczne są utrzymywane w temperaturze wyższej niż w saturatorze, aby zapobiec skraplaniu się butanolu na soczewkach. Rys. 4. Schemat systemu do pomiaru liczby cząstek stałych [15] Zgodnie ze specyfikacją programu pomiaru cząstek stałych (PMP Particulate Measurement Programme) Europejskiej Komisji Gospodarczej ONZ, cząstki stałe, których rozmiar przekracza 23 nm są mierzone ze skutecznością 50 12%. Głównym zadaniem urządzenia jest sprawdzenie czy samochody z silnikami ZS i ZI (z bezpośrednim wtryskiem benzyny) spełniają wymagania limitów Euro 5+/Euro 6 odnośnie liczby cząstek stałych w spalinach. Dodatkowo, urządzenie rejestruje w sposób ciągły stężenie cząstek stałych (rys. 11), które może być porównywane z rejestrowaną również w sposób ciągły emisją HC, CO, NO x, itp. Umożliwia to ocenę skuteczności działania układów oczyszczania spalin w każdym zadanym punkcie pracy silnika podczas cyklu jezdnego. 369

6 Rys. 5. Schemat licznika cząstek stałych [16] 1.4. Pomiar liczby i rozkładu wielkości cząstek stałych Spektrometr wielkości cząstek EEPS opiera swoje działanie na badaniu ruchliwości elektrycznej cząstek. Jest to zdolność naładowanych cząstek do poruszania się w danym ośrodku, w reakcji na pole elektryczne, które je przyciąga lub odpycha. Urządzenie zasysa próbkę spalin, a następnie cząstki w nich zawarte zostają naładowane ładunkiem elektrycznym. Ładowanie cząstek aerozolu odbywa się przy użyciu dwóch jednobiegunowych ładowarek. Najpierw cząstki są umieszczanie w ujemnym polu elektrycznym, w celu zredukowania liczby cząstek naładowanych bardzo dodatnio oraz żeby zapobiec przeciążenia cząstek nadmiernym ładunkiem w drugiej ładowarce. Następnie cząstki są ładowane możliwym do przewidzenia ładunkiem dodatnim. Naładowane cząstki wprowadzane są do obszaru pomiarowego, blisko kolumny elektrodowej wysokiego napięcia i transportowane w dół kolumny w osłonie powietrza przefiltrowanego w filtrze HEPA. Analizator elektryczny składa się z wewnętrznego cylindra zbudowanego z wielu segmentów o różnym napięciu i różnej średnicy. Dzięki takiej budowie wymagana wysokość kolumny może zostać zredukowana, a cząstki są bardziej równomiernie rozłożone wzdłuż 22 zewnętrznych elektrod. Cząstki, które lecą od góry do dołu kolumny, są rozdzielane na podstawie ich ruchliwości elektrycznej. Elektroda wytwarza dodatnie pole elektryczne, które odpycha cząstki, w wyniku czego uderzają one w poszczególne elektrometry ustawione na zewnętrznej średnicy kolumny i oddają im ładunek (rys. 6). Cząstka o większej ruchliwości elektrycznej (mała wielkość) uderza w elektrometry bliżej góry urządzenia, natomiast cząstka o niższej ruchliwości (duża wielkość) elektrycznej uderza niżej. 370

7 Rys. 6. Schemat kolumny pomiarowej spektrometru EEPS [17] Zastosowanie niestandardowych elektrometrów pozwala uzyskać niski poziom zakłóceń, szybką odpowiedź układu oraz wysoką rozdzielczość. Detektor, który składa się z bardzo czułych elektrometrów pozwala na równoczesne pomiary stężenia cząstek o różnych rozmiarach o wielkości od 5,6 nm do 560 nm [18] Pomiar stężenia sadzy w spalinach Do pomiarów stężenia sadzy w gazach spalinowych silników wewnętrznego spalania stosuje się analizator Micro Soot Sensor firmy AVL. Zasada działania analizatora opiera się na efekcie fotoakustycznym, który bardzo dobrze nadaje się do pomiarów małych stężeń sadzy. Fotoakustyczna metoda pomiaru polega na poddaniu próbki spalin działaniu modulowanego strumienia światła laserowego o długości fali 808 nm (taka długość fali pozwala minimalizować zakłócenia od innych składników) [19]. Zawarte w gazie cząstki sadzy silnie pochłaniają światło, co powoduje ich okresowe ocieplanie i chłodzenie. W wyniku ich rozszerzania i kurczenia się, powstaje fala dźwiękowa, która jest rejestrowana przez mikrofony (rys. 7). Powietrze bez zanieczyszczeń nie wywołuje żadnej zmiany sygnału. Kiedy próbka gazu zawiera cząstki sadzy, sygnał wyjściowy rośnie proporcjonalnie do stężenia sadzy w badanej objętości. Rys. 7. Zasada pomiarów metodą fotoakustyczną [20] 371

8 Aby uzyskać dobrą czułość, komora pomiarowa (rys. 8) jest zaprojektowana w specjalny sposób. Jest to komora rezonansowa typu otwartej rury i jej średnica jest mała w stosunku do długości. Dzięki takiej budowie w komorze powstaje stojąca fala dźwiękowa z węzłami na końcach komory i maksymalnej amplitudzie na jej środku (z tego powodu mikrofon musi być umieszczony w tym miejscu). Rys. 8. Schemat budowy komory pomiarowej [20] Powyższy rysunek jest bardzo uproszczonym schematem komory pomiarowej i nie mógłby mieć zastosowania w realnym przyrządzie z uwagi na okna komory, przez które wchodzi i wychodzi strumień światła. Okna te są bardzo podatne na zabrudzenia. Z tego powodu próbkę gazu prowadzi się w taki sposób, aby nie płynęła ona na okna bezpośrednio. Jest to realizowane przez ustawienie wlotów po dwóch stronach komory pomiarowej a wylotu próbki na środku. W takim rozwiązaniu tylko jedna strona komory służy do pomiarów i jest w niej zainstalowany mikrofon, a druga strona ma za zadanie prowadzenie gazu w kierunku przeciwnym. Dzięki takiemu przepływowi spalin przez komorę, zanieczyszczanie okien jest obniżone, ale nie zupełnie wyeliminowane. Dlatego przy normalnym użytkowaniu aparatury pomiarowej niezbędne jest częste czyszczenie okien oraz całej komory pomiarowej. 2. PRZYKŁADOWE WYNIKI POMIARÓW EMISJI CZĄSTEK STAŁYCH 2.1. Wyniki pomiarów emisji cząstek stałych podlegających limitom Jak już wcześniej wspomniano limitom podlegają emisja cząstek stałych określona metodą grawitacyjną (opisana w punkcie 1.2) i liczba cząstek stałych (opisana w punkcie 1.3). Na rys. 9 przedstawiono przykładowe wyniki emisji PM, a na rys. 10 emisji PN dwóch samochodów o poziomie emisji Euro 5, których dokładne badania przeprowadzono w Laboratorium Badań Emisji Spalin w BOSMAL [2]. Na podstawie przedstawionych wykresów można zauważyć, że emisja cząstek stałych (zarówno masowa jak i liczbowa) samochodu z silnikiem ZI z bezpośrednim wtryskiem benzyny jest wyraźnie wyższa od emisji samochodu z silnikiem ZS, wyposażonego w filtr cząstek stałych. Licznik cząstek stałych, w celu obliczenia całkowitej emisji PN, rejestruje w sposób ciągły stężenie cząstek stałych w każdej sekundzie cyklu jezdnego, co przedstawiono przykładowo na rys

9 Stężenie cząstek stałych [#/cm 3 ] Prędkość jazdy [km/h] Emisja PN [#/km] Emisja PM [g/km] 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Limit Euro 5 dla ZS i ZI DI Limit Euro 5+/6 dla ZS i ZI DI Samochód z silnikiem ZI z bezpośrednim wtryskiem benzyny (DI) Samochód z silnikiem ZS UDC EUDC NEDC Rys. 9. Przykładowe wyniki emisji cząstek stałych wyrażonej masowo [3] 7E+12 6E+12 5E+12 4E+12 Samochód z silnikiem ZI z bezpośrednim wtryskiem benzyny (DI) Samochód z silnikiem ZS Limit Euro 6 dla ZI DI ( ) 3E+12 2E+12 1E+12 Limit Euro 5+/6 dla ZS 0E+00 UDC EUDC NEDC Rys. 10. Przykładowe wyniki emisji cząstek stałych wyrażonej liczbowo [3] 5E E+11 Samochód z silnikiem ZI DI Prędkość 120 3E E E E Czas[s] Rys. 11. Przykładowe wyniki ciągłego pomiaru stężenia cząstek stałych zmierzonego za pomocą licznika cząstek stałych [3] 2.2. Wyniki pomiarów emisji cząstek stałych nie podlegających limitom Na rys. 12 przedstawiono przykładowe wyniki pomiarów nie podlegających limitom, tj. liczby i rozkładu wielkości cząstek stałych, zmierzonych za pomocą spektrometru opisanego w punkcie 1.4. Pomiar ten daje bardzo cenne informacje na temat liczby cząstek stałych o różnej wielkości w 373

10 Stężenie sadzy [mg/m 3 ] Prędkość jazdy [km/h] Emisja cząstek stałych [#/km] Średnica nm 22, , ,0% NEDC , ,094-94,7% spalinach współczesnych samochodów i pozwala również zmierzyć ilość cząstek o średnicach mniejszych od 23 nm (a więc cząstek nie mierzonych przez znormalizowany licznik cząstek stałych). UDC , ,680-98,0% EUDC , ,619-88,1% 2e+011 1,6e+011 NEDC UDC EUDC Zakres pomiarowy licznika cząstek stałych 1,2e+011 8e+010 4e Średnica [nm] Rys. 12. Przykładowe wyniki rozkładu cząstek stałych dla samochodu z silnikiem ZS Z kolei na rys. 13 przedstawione zostały przykładowe wyniki z pomiarów stężenia sadzy, zmierzone przez analizator Micro Soot Sensor firmy AVL (opisany w punkcie 1.5). Podobnie jak stężenie cząstek stałych zmierzone za pomocą licznika cząstek stałych (rys. 11), również i stężenie sadzy mierzone przez ww. analizator umożliwia ocenę skuteczności działania układów oczyszczania spalin w każdym zadanym punkcie pracy silnika podczas cyklu jezdnego Stężenie sadzy przed DPF Prędkość pojazdu Czas [s] Rys. 13. Przykładowe wyniki stężenia sadzy dla samochodu z silnikiem ZS, zmierzone przed DPF Streszczenie Ograniczenie emisji cząstek stałych w spalinach nowoczesnych samochodów już od wielu lat jest jednym z priorytetów w walce z zanieczyszczeniami środowiska ze źródeł motoryzacyjnych. W wyniku rozwoju technologicznego i wprowadzania wysokociśnieniowego wtrysku paliwa do komory spalania, w spalinach silników spalania wewnętrznego znajdują się cząstki stałe o coraz mniejszych wymiarach, zdolne do przenikania nie tylko do układu oddechowego, ale także do układu krwionośnego ludzi i zwierząt. Jest to szczególnie niebezpieczne z uwagi na trudność (czy wręcz niemożność) usuwania takich cząstek z organizmów żywych, a co za tym idzie kancerogenne oddziaływanie. Z tego powodu niezwykle ważne jest dokładne mierzenie emisji cząstek stałych w spalinach. Obecnie obowiązujące przepisy limitują emisję cząstek stałych określoną masowo i liczbowo. Jednakże ze względów praktycznych konieczne jest ciągłe doskonalenie innych metod pozwalających na dokładniejsze pomiary emisji cząstek stałych. Do metod tych można zaliczyć pomiar liczbowy cząstek stałych z rozkładem wielkości tychże 374

11 cząstek, jak również wszelkie pomiary ciągłe stężenia cząstek. Wszystkie te pomiary pozwalają na dokładne poznanie obszarów pracy silnika, w których emisja ta jest najwyższa i dzięki temu umożliwiają opracowanie takich kalibracji silnika i układów oczyszczania spalin, aby emisję tą minimalizować. W niniejszym artykule opisano stosowane obecnie metody pomiarów emisji cząstek stałych, zarówno te znormalizowane, jak i wykorzystywane tylko do celów badań badawczo-rozwojowych. Słowa kluczowe: emisja, cząstki stałe, silnik ZS, Silnik ZI Analysis of methods of particulate matter emission measurements in the exhaust gas of modern vehicles Abstract Reducing emissions of particulate matter in the exhaust gas of modern vehicles has been one of the priorities in the fight against environmental pollution from automotive sources for many years. As a result of technological development and implementation of high pressure fuel injection into the combustion chamber, particles present in the exhaust gas of internal combustion engines are of smaller and smaller size, able to penetrate not only the respiratory tract but also the circulatory systems of humans and animals. Such particles are especially dangerous because of the difficulty (or even impossibility) of their removal from living organisms, and the attendant carcinogenic impact. For this reason, it is extremely important to accurately measure particulate emissions in exhaust gas. The current regulations limit the emission of particulate matter specified in terms of mass and number. However, for practical reasons, it is necessary to continuously improve other methods for more accurate measurements of particulate emissions. These methods may include numerical measurement of the size distribution of the particles, as well as various continuous measurements of particle concentration. All of these measurements permit a clear understanding of the work areas of the engine - where the highest emissions are encountered and thus enable the development of a suitable calibration for the engine and exhaust aftertreatment system to minimize particulate emissions. This paper describes current methods of measurement of particulate emissions, both standardized and used only for research and development purposes. Keywords: emissions, particulate matter, CI engine, SI engine DEFINITIONS/ABBREVIATIONS CI compression ignition - silnik o zapłonie samoczynnym CO carbon monoxide tlenek węgla CO 2 carbon dioxide dwutlenek węgla DPF Diesel particulate filter filtr cząstek stałych EUDC Extra Urban Driving Cycle cykl pozamiejski HEPA High Efficiency Particulate Air filter wysokosprawny filtr powietrza NEDC New European Driving Cycle nowy europejski cykl jezdny NMHC non-methane hydrocarbons węglowodory z wyłączeniem metanu NO x oxides of nitrogen tlenki azotu PM particulate matter cząstki stałe (wyrażone masowo) PN particulate number liczba cząstek stałych SI spark ignition silnik o zapłonie iskrowym THC total hydrocarbons całkowite węglowodory UDC Urban Driving Cycle cykl miejski UE Unia Europejska ZI silnik o zapłonie iskrowym ZS silnik o zapłonie samoczynnym BIBLIOGRAFIA 1. Bielaczyc, P., Particulate Matter Emissions from Engine and Automobile Sources. Workshop Proceedings from 1 st Workshop on Particulate Matter Emissions from Engine and Automobile Sources on CDROM, BOSMAL Automotive R&D Institute, 2nd July 2012, Bielsko-Biala, Poland, ISBN Combustion Engines/Silniki Spalinowe 3/2012 (150). 375

12 2. Bielaczyc, P., Czerwinski, J., Woodburn, J., Current trends in measurement and control of particle emissions from engines. Combustion Engines, 2012, 150, 3, 89-98, ISSN Bielaczyc P., Szczotka A., Woodburn J., Particulate Matter Emissions From Vehicles Featuring Direct Injection Spark Ignition Engines. F2014-CET-138, FISITA 2014 World Automotive Congress, Maastricht Eastwood P., Particulate emissions from vehicles. John Wiley & Sons 2008, ISBN: Kamboures M.A. et al., Black carbon emissions in gasoline vehicle exhaust: A measurement and instrument comparison, Journal of the Air & Waste Management Association. 2013, 53, 8, , doi: / Mamakos A. et al., Assessment of different technical options in reducing particle emissions from gasoline direct injection vehicles. Journal of Aerosol Science, 2013, 63, , doi: /j.jaerosci Mamakos A., Martini G., Manfredi U., Assessment of the legislated particle number measurement procedure for Euro 5 and Euro 6 compliant diesel passenger cars under regulated and unregulated conditions. Journal of Aerosol Science, 2013, 55, 31-47, doi: /j.jaerosci Myung C.L., Park S., Exhaust Nanoparticle Emissions From Internal Combustion Engines: A review. International Journal of Automotive Technology, 2012, 13, 1, 9-22, doi: /s y. 9. Porter S., Particle Number Emissions of Gasoline Hybrid Electric Vehicles. MTZ Worldwide, 2012, 4, Sonntag D.B., Bailey C.R., Fulper C.R., Baldauf R.W., Contribution of Lubricating Oil to Particulate Matter Emissions from Light-Duty Gasoline Vehicle in Kansas City. Environmental Science and Technology, 2008, 42, 1, , doi: /es203747f. 11. Wang-Hansen C., Lundberg B., Carlsson P.A., Characterization of Particulate Matter from Direct Injected Gasoline Engines. Topics in Catalysis, 2013, 56, 1-8, , doi: /s Filippo, A., Maricq, M., Diesel Nucleation Mode Particles: Semi-volatile or Solid? Environmental Science and Technology 2008, 42, , doi: /es Johnson, T., et al., A New Electrical Mobility Particle Sizer Spectrometer for Engine Exhaust Particle Measurements. SAE Technical Paper , 2004, doi: / Bielaczyc, P., Szczotka, A., Woodburn, J., Development of vehicle exhaust emission testing methods BOSMAL s new emission testing laboratory. Combustion Engines, ISSN: , 1/2011 (144), 3-12, UNECE, Regulation No. 83 Annex 8, 2011, available online: DAM/trans/main/wp29/wp29regs/r083r4e. 16. Product Guide: AVL Particle Counter, 11/ Operation and Service Manual, Engine Exhaust Particle Sizer Spectrometer Model 3090/3090AK. 18. Specyfikacja produktu, Engine Exhaust Particle Sizer Spectrometer Model 3090 ( Merkisz J., Pielecha J., Emisja cząstek stałych ze źródeł motoryzacyjnych, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań Product Guide, AVL Micro Soot Sensor, 04/