Korelacja wyników nieprzeźroczystości spalin i emisji cząstek stałych PM w spalinach pojazdów z silnikami o zapłonie samoczynnym

Podobne dokumenty
Analiza nieprzeźroczystości spalin podczas badań emisji związków szkodliwych spalin na hamowni podwoziowej

Wpływ stylu jazdy kierowców na niepewność pomiarów emisji spalin na hamowni podwoziowej

OCENA WPŁYWU WSPÓŁCZYNNIKA ROZCIEŃCZENIA SPALIN NA NIEPEWNOŚĆ WYNIKÓW POMIARÓW EMISJI SPALIN NA HAMOWNI PODWOZIOWEJ

Józef Nita, Artur Borczuch Politechnika Radomska Instytut Eksploatacji Pojazdów i Maszyn ul. Chrobrego Radom tel.

STOCHOWSKA WYDZIAŁ IN

WYMOGI NORMY EMISJI SPALIN EURO 5 W ODNIESIENIU DO POJAZDÓW ZASILANYCH LPG

2. OPIS OBIEKTU BADAŃ ORAZ WARUNKÓW TECHNICZNYCH BADAŃ

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(92)/2013

EXECUTION OF RESEARCH TESTS ON AUTOMATED DYNAMOMETER ENGINES STAND REALIZACJE TESTÓW BADAWCZYCH NA ZAUTOMATYZOWANEJ HAMOWNI SILNIKÓW SPALINOWYCH

Transport I stopień (I stopień / II stopień) Ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny) Studia stacjonarne (stacjonarne / niestacjonarne)

WPŁYW PODAWANIA WODORU NA POZIOM ZADYMIENIA SPALIN SILNIKA SAMOCHODOWEGO

ELASTYCZNOŚĆ SILNIKA ANDORIA 4CTI90

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO

BADANIA EMISJI ZWIĄZKÓW SZKODLIWYCH W STATKACH POWIETRZNYCH

Piotr Ignaciuk *, Leszek Gil **, Stefan Liśćak ***

STACJE KONTROLI POJAZDÓW W KONTEKŚCIE OBOWIĄZUJĄCYCH PRZEPISÓW. kwiecień maj czerwiec 2016 r.

Metodyka oceny wydatku spalin silnika odrzutowego

Aplikacyjne metody badań jednostek napędowych pojazdów samochodowych i pozadrogowych sektora rolnego

ANALiZA WPŁYWU PARAMETRÓW SAMOLOTU NA POZiOM HAŁASU MiERZONEGO WEDŁUG PRZEPiSÓW FAR 36 APPENDiX G

Euro Oil & Fuel Biokomponenty w paliwach do silników Diesla wpływ na emisję i starzenie oleju silnikowego

Analiza metod pomiarów emisji cząstek stałych w spalinach nowoczesnych samochodów

ZAŁĄCZNIK. rozporządzenia wykonawczego Komisji

BADANIA EMISJI SPALIN W RZECZYWISTYCH WARUNKACH RUCHU DROGOWEGO AKTUALNE MOŻLIWOŚCI BADAWCZE

PRZECIWZUŻYCIOWE POWŁOKI CERAMICZNO-METALOWE NANOSZONE NA ELEMENT SILNIKÓW SPALINOWYCH

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(87)/2012

The potential of current European light duty LPG-fuelled vehicles to meet Euro 6 requirements

Wpływ dodatku gazu ziemnego na zadymienie spalin samochodowego silnika ZS

Analiza porównawcza sposobu pomiaru jakości spalania gazu w palnikach odkrytych

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(87)/2012

BADANIA RUCHU POJAZDÓW SAMOCHODOWYCH W WARUNKACH POLSKICH

BADANIA STĘŻE Ń ZWIĄZKÓW SZKODLIWYCH SPALIN TURBINOWEGO SILNIKA ŚMIGŁOWEGO W USTALONYCH WARUNKACH EKSPLOATACYJNYCH

MOŻLIWOŚĆ ODWZOROWANIA RZECZYWISTYCH WARUNKÓW PRACY SILNIKA NA SILNIKOWYM STANOWISKU HAMOWNIANYM

BADANIA POJAZDU EURO 5 PRZY PEŁNYM OBCIĄŻENIU SILNIKA

NAFTA-GAZ, ROK LXX, Nr 8 / 2014

IDENTIFICATION OF NUMERICAL MODEL AND COMPUTER PROGRAM OF SI ENGINE WITH EGR

ROZPORZĄDZENIE WYKONAWCZE KOMISJI (UE) / z dnia r.

(Tekst mający znaczenie dla EOG)

WPŁYW WARUNKÓW PRACY SILNIKÓW POJAZDÓW BOJOWYCH NA EMISJĘ SKŁADNIKÓW SZKODLIWYCH SPALIN I ZUŻYCIE PALIWA

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(92)/2013

Wpływ wybranych parametrów użytkowych lekkiego pojazdu dostawczego na emisję w rzeczywistej eksploatacji

(Tekst mający znaczenie dla EOG)

Analiza parametrów pracy napędu hybrydowego Toyoty Prius III w procesie hamowania

METODYKA BADAŃ MAŁYCH SIŁOWNI WIATROWYCH

(Tekst mający znaczenie dla EOG)

1.5 Diesel 88 kw (120 KM) Parametry silników Pojemność (cm³)

EMISJA SPALIN Z WOZÓW BOJOWYCH ROSOMAK W WARUNKACH POLIGONOWYCH

Pomiar zadymienia spalin

(Tekst mający znaczenie dla EOG)

Analiza emisyjności pojazdu ciężkiego spełniającego normę Euro VI w warunkach rzeczywistej eksploatacji

Badania porównawcze emisji toksycznych składników gazów wylotowych z silnika o zapłonie samoczynnym zasilanego ON i B10

Silniki zasilane alternatywnymi źródłami energii

BADANIA WPŁYWU ZMIANY KĄTA WYPRZEDZENIA WTRYSKU I STOPNIA RECYRKULACJI SPALIN NA TOKSYCZNOŚĆ SPALIN I ZUśYCIE PALIWA SILNIKA Z ZAPŁONEM SAMOCZYNNYM

1.5 Diesel 88 kw (120 KM)

Delegacje otrzymują w załączeniu dokument D040155/01 - Annex 1 - Part 2/3.

Synteza wyników pomiaru ruchu na drogach wojewódzkich w 2010 roku

Jacek Pielecha IDENTYFIKACJA PARAMETRÓW CZĄSTEK STAŁYCH Z SILNIKÓW SPALINOWYCH

NOWE METODY BADANIA KONSYSTENCJI MIESZANKI BETONOWEJ

Engine testing during cold start and warming up phase with use of heat storage

Symulacja emisyjności silnika diesla dla testu "NEDC" z wykorzystaniem środowiska MATLAB

Opracował: mgr inż. Krzysztof Opoczyński. Zamawiający: Generalna Dyrekcja Dróg Krajowych i Autostrad. Warszawa, 2001 r.

Analiza korelacyjna i regresyjna

(Tekst mający znaczenie dla EOG)

Wpływ motoryzacji na jakość powietrza

Podstawy niepewności pomiarowych Ćwiczenia

SPOSÓB POMIARU EMISJI ZANIECZYSZCZEŃ GAZOWYCH ORAZ ZADYMIENIA SPALIN PODCZAS PRZEPROWADZANIA BADANIA TECHNICZNEGO POJAZDU

ZAŁĄCZNIK. rozporządzenia wykonawczego Komisji

WYBRANE PROBLEMY POMIARU EMISJI CZĄSTEK STAŁYCH Z SILNIKÓW POJAZDÓW CIĘŻKICH

TRANSPROJEKT-WARSZAWA Warszawa, ul. Rydygiera 8 bud.3a, tel.(0-22) , fax:

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO

REJESTRACJA PROCESÓW KRYSTALIZACJI METODĄ ATD-AED I ICH ANALIZA METALOGRAFICZNA

WSKAZÓWKI DO WYKONANIA SPRAWOZDANIA Z WYRÓWNAWCZYCH ZAJĘĆ LABORATORYJNYCH

OKREŚLENIE WPŁYWU WYŁĄCZANIA CYLINDRÓW SILNIKA ZI NA ZMIANY SYGNAŁU WIBROAKUSTYCZNEGO SILNIKA

Tranzystor bipolarny LABORATORIUM 5 i 6

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(92)/2013

Redukcja zmienności procesu oparta na analizie danych z procesu krótkoseryjnego za pomocą karty kontrolnej "celu"

Wpływ zanieczyszczenia torowiska na drogę hamowania tramwaju

Inteligentny system pomiarów stężenia zanieczyszczeń powietrza jako narzędzie wspomagania zarządzania ochroną powietrza atmosferycznego.

OCENA WPŁYWU MODERNIZACJI LOKOMOTYW SPALINOWYCH NA EMISJĘ ZANIECZYSZCZEŃ

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

ZESZYTY NAUKOWE NR 5(77) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE. Wyznaczanie granicznej intensywności przedmuchów w czasie rozruchu

NIEPEWNOŚĆ W OKREŚLENIU PRĘDKOŚCI EES ZDERZENIA SAMOCHODÓW WYZNACZANEJ METODĄ EKSPERYMENTALNO-ANALITYCZNĄ

Ćw. nr 1. Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła prostego

Wstęp do teorii niepewności pomiaru. Danuta J. Michczyńska Adam Michczyński

Mgr inŝ. Wojciech Kamela Mgr inŝ. Marcin Wojs

Dynamiczne badanie wzmacniacza operacyjnego- ćwiczenie 8

Biogas buses of Scania

Wyznaczanie krzywej ładowania kondensatora

Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie Laboratorium z Elektrotechniki z Napędami Elektrycznymi

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu Transport Studia I stopnia. Ekologiczne aspekty transportu Rodzaj przedmiotu: Język polski.

Czas na nowe standardy pomiaru zużycia paliwa.

WPŁYW PRĘDKOŚCI POJAZDÓW NA WIELKOŚĆ EMISJI SPALIN NA MIEJSKIM ODCINKU DROGOWYM

BADANIE IZOLACJI ODŁĄCZNIKA ŚREDNIEGO NAPIĘCIA

1. BADANIA DIAGNOSTYCZNE POJAZDU NA HAMOWNI PODWOZIOWEJ

BADANIE SZEREGOWEGO OBWODU REZONANSOWEGO RLC

(Tekst mający znaczenie dla EOG)

Wyznaczanie strat w uzwojeniu bezrdzeniowych maszyn elektrycznych

System zasilania paliwem gazowym i ciekłym w silniku o zapłonie samoczynnym jako alternatywa dla tradycyjnych systemów paliwowych

WPŁYW STYLU JAZDY KIEROWCY NA EKOLOGICZNOŚĆ POJAZDU

Procedura szacowania niepewności

Non Road Mobile Machinery Directive wpływ prawa wspólnotowego na modernizację i eksploatację lokomotyw spalinowych

Transkrypt:

BIELACZYC Piotr 1 KORZEC Jerzy 2 SZCZOTKA Andrzej 3 Korelacja wyników nieprzeźroczystości spalin i emisji cząstek stałych PM w spalinach pojazdów z silnikami o zapłonie samoczynnym WSTĘP Negatywny wpływ spalin samochodowych na zanieczyszczenie powietrza w miastach stwierdzono już pod koniec lat pięćdziesiątych. Nieco później w Kalifornii w USA samochody uznano za główne źródło emisji związków szkodliwych do atmosfery i wprowadzono pierwsze przepisy ograniczające tę emisję [1]. Od tamtego czasu dążenie do ograniczenia emisji szkodliwych związków do atmosfery nabrało tempa i stało się ważne również w Europie oraz w innych krajach. Przepisy ograniczające emisję związków szkodliwych do atmosfery nieustannie się rozwijają wprowadzając coraz bardziej restrykcyjne ograniczenia emisji, a co za tym idzie coraz bardziej skomplikowane oraz drogie metodyki pomiarowe. Obecnie obowiązujące normy Euro 6 limitują zarówno emisję związków gazowych jak i emisję cząstek stałych (masową i liczbową). Grawimetryczny pomiar emisji cząstek stałych jest pomiarem dosyć kosztownym oraz dającym tylko wynik sumaryczny z całego cyklu jezdnego w jednostce g/km. Dotychczas nie opracowano dostatecznie prostych, tanich i szybkich metod określających poziom emisji cząstek stałych. W związku z tym, zastępczo lub uzupełniająco wykonuje się pomiary zadymienia lub nieprzezroczystości spalin [2]. Pomiar nieprzezroczystości spalin jest natomiast pomiarem szybkim i relatywnie tanim oraz dającym możliwość analizy poszczególnych fragmentów cyklu jezdnego. Z tego powodu metoda ta jest często wykorzystywana do prac rozwojowych na samochodach. Oprócz niskiego kosztu wykonania pomiarów jej zaletą jest również to, iż urządzenie pomiarowe jest małe i daje się z powodzeniem zamontować w samochodzie (możliwość pomiarów w testach drogowych). W niniejszym artykule podjęto próbę skorelowania wyników emisji cząstek stałych (mierzonej metodą grawimetryczną) z wynikami nieprzezroczystości spalin (mierzonej metodą absorpcji światła), a więc próbę oceny wykorzystania metody tańszej i szybszej do oszacowania wyników metody droższej i bardziej pracochłonnej. 1. METODYKA BADAŃ 1.1. Badane samochody Obiektami badań w niniejszym artykule były samochody osobowe oraz dostawcze z silnikami o zapłonie samoczynnym. Obiekty te opisano w tab. 1 i 2, w których przedstawiono ich najważniejsze dane. Należy zwrócić uwagę na to, że podane w wyżej wymienionych tabelach oznaczenia samochodów od A do I odnoszą się do całej floty pojazdów danego typu. I tak np. podana w tabeli 1 ilość przeprowadzonych prób, wynosząca 67 dla samochodów D oznacza, że taka ilość prób została przeprowadzona na kilkudziesięciu samochodach z silnikami o danych podanych w tej tabeli (na większości samochodach w ramach danej grupy wykonywano więcej niż 1 test emisji). Samochody G, wyróżniały się układem zasilania (wtrysk pośredni), samochody E i F z kolei wyposażone były w filtr cząstek stałych (DPF), a samochody G, H i I były samochodami dostawczymi. Dodatkowo w tabelach ujęte zostały dane dotyczące cyklu jezdnego, rozruchu silnika (zimny i ciepły rozruch) oraz ilość wykonanych prób dla każdego z badanych samochodów. Dla ułatwienia analizy, każdej z grup samochodów został przydzielony kolor, którym jest on oznaczany w niniejszym artykule. 1 Instytut Badań i Rozwoju Motoryzacji BOSMAL Sp. z o.o. 43-300 Bielsko-Biała ul. Sarni Stok 93 tel. 33 8130 598, piotr.bielaczyc@bosmal.com.pl 2 Instytut Badań i Rozwoju Motoryzacji BOSMAL Sp. z o.o. 43-300 Bielsko-Biała ul. Sarni Stok 93 tel. 33 8130 519, jerzy.korzec@bosmal.com.pl 3 Instytut Badań i Rozwoju Motoryzacji BOSMAL Sp. z o.o. 43-300 Bielsko-Biała ul. Sarni Stok 93 tel. 33 8130 494, andrzej.szczotka@bosmal.com.pl 355

Tab. 1. Specyfikacja samochodów A - D Samochód A Samochód B Samochód C Samochód D Pojemność skokowa sil. [cm 3 ] 1300 1300 1300 1300 Moc silnika [kw] 55 55 66 66 Masa własna pojazdu [kg] 935 1090 1130 1200 Moc jednostkowa [kw/kg] 0.0588 0.0505 0.0584 0.0550 Moc jednostkowa [kw/cm 3 ] 0.0423 0.0423 0.0508 0.0508 Wtrysk Wtrysk Wtrysk Wtrysk Układ zasilania bezpośredni bezpośredni bezpośredni bezpośredni Układ recyrkulacji spalin tak tak tak tak Filtr cząstek stałych nie nie nie nie Cykl jezdny NEDC NEDC NEDC NEDC Kategoria samochodu M1 M1 M1 M1 Poziom emisji Euro 4 Euro 4 Euro 4 Euro 4 Limit emisji PM [g/km] 0.025 0.025 0.025 0.025 Kolor oznaczania w artykule Tab. 2. Specyfikacja samochodów E - I Samochód E Samochód F Samochód G Samochód H Samochód I Pojemność skokowa sil. [cm 3 ] 1900 2300 2400 2600 3000 Moc silnika [kw] 110 81 75 85 115 Masa własna pojazdu [kg] 1530 1850 2440 2120 2020 Moc jednostkowa [kw/kg] 0.0719 0.0438 0.0307 0.0401 0.0569 Moc jednostkowa [kw/cm 3 ] 0.0579 0.0352 0.0313 0.0327 0.0383 Wtrysk Wtrysk Wtrysk Wtrysk Wtrysk Układ zasilania bezpośredni bezpośredni pośredni bezpośredni bezpośredni Układ recyrkulacji spalin tak tak tak tak tak Filtr cząstek stałych tak tak nie nie nie Cykl jezdny NEDC NEDC NEDC NEDC NEDC Kategoria samochodu M1 N1 N1 N1 N1 Poziom emisji Euro 4 Euro 4 Euro 3 Euro 3 Euro 4 Limit emisji PM [g/km] 0.025 0.060 0.100 0.100 0.060 Kolor oznaczania w artykule 1.2. Stanowisko badawcze Przyrządy badające zadymienie i nieprzezroczystość spalin są urządzeniami mierzącymi optyczne właściwości spalin z silników o zapłonie samoczynnym. Przyrządy te zostały zaprojektowane do określania widocznej emisji sadzy, w oparciu o wygaszanie wiązki światła przez rozpraszanie i absorpcję [4]. Są to przyrządy tanie i proste w obsłudze. Do badania emisji cząstek stałych metodą grawimetryczną potrzebny jest układ rozcieńczania i poboru próbki spalin na specjalnych filtrach pomiarowych (zdjęcie 1), pomieszczenie do sezonowania i ważenia filtrów oraz bardzo dokładna mikrowaga. 356

Zdjęcie 1. Tunel rozcieńczający pełnego przepływu AVL CET z widocznym na końcu punktem poboru spalin na filtrach pomiarowych [6] Rys. 1. Schemat laboratorium emisji spalin w IBiRM BOSMAL Na zdjęciu 1 przedstawiono laboratorium badań emisji spalin w IBiRM BOSMAL, w którym wykonywane były badania w ramach niniejszego artykułu. Do pomiarów nieprzezroczystości spalin użyto dymomierza absorpcyjnego AVL 439 OPECIMETER. 1.3. Cykl jezdny Wszystkie badania wykonano podczas obowiązującego w krajach Unii Europejskiej testu jezdnego NEDC (New European Driving Cycle), pokazanego na rys. 2 i opisanego w [3, 4, 5]. Podczas wykonywania testu jezdnego rejestrowano nieprzezroczystość spalin z częstotliwością 1 Hz oraz wykonywano pomiar emisji cząstek stałych metodą grawimetryczną uzyskując w ten sposób komplet danych wejściowych do dalszej analizy. 357

Rys. 2. Cykl jezdny NEDC [2,3] 2. WYNIKI BADAŃ I ICH ANALIZA 2.1. Obliczenia nieprzeźroczystości spalin oraz emisji cząstek stałych Dane wejściowe otrzymane z przebiegu każdej próby są następujące: czas trwania poszczególnych faz testów (odpowiednio t UDC =780 s, t EUDC =400s), droga, jaką samochód przejechał w trakcie przeprowadzonej próby, wyrażona w km (dalej oznaczana, jako S UDC dla fazy UDC oraz jako S EUDC dla fazy EUDC), wartość emisji cząstek stałych pochodząca z systemu CVS, wyrażona w g/km (oznaczana dalej jako PM UDC i PM EUDC, odpowiednio poszczególnych dla faz), ciągły przebieg nieprzezroczystości spalin w czasie, mierzony co sekundę przez dymomierz absorpcyjny, wyrażony w %. Na podstawie wyżej wymienionych danych obliczono wartości nieprzeźroczystości spalin oraz emisji cząstek stałych w obydwóch fazach testu (UDC oraz EUDC). 2.2. Analiza porównawcza emisji cząstek stałych uzyskanej metodą grawimetryczną oraz nieprzezroczystości spalin uzyskanej za pomocą dymomierza absorpcyjnego Zakres badań obejmował analizę porównawczą wyników uzyskanych metodą grawimetryczną z systemu CVS oraz wyniku z dymomierza absorpcyjnego. Do tego celu posłużono się wykresami nieprzezroczystości spalin () w funkcji emisji cząstek stałych (). Na rys. 3 przedstawiono porównanie emisji PM* oraz nieprzezroczystości spalin w fazie UDC dla wszystkich przebadanych samochodów. Każdy punkt jest wynikiem jednej przeprowadzonej próby, na którą składają się dwie wartości, N* = f(pm*). Wartości emisji cząstek stałych zmieniają się w zakresie od 0 do 6 10-4 g/s, natomiast nieprzezroczystości spalin od 0 do około 1,1 10-2 %/s. Można zauważyć, że uzyskane punkty pomiarowe tworzą zależność zbliżoną do liniowej. Wartości zmierzone w danej próbie zależne są ściśle od samochodu, dla którego dana próba została wykonana. Można zaobserwować jak kształtują się wyniki uzyskane z samochodów E i F, wyposażonych w filtry cząstek stałych DPF, na tle pozostałych samochodów, które emitują do atmosfery znacznie większe ilości cząstek stałych. 358

1.2E-02 1.1E-02 1.0E-02 9.0E-03 7.0E-03 6.0E-03 5.0E-03 3.0E-03 1.0E-03 0.E+00 1.E-04 2.E-04 3.E-04 4.E-04 5.E-04 6.E-04 Rys. 3. Zależność emisji PM * oraz N * w fazie UDC dla wszystkich samochodów Samochody A Samochody B Samochody C Samochody D Samochody E Samochody F Samochody G Samochody H Samochody I 4.0E-02 3.6E-02 3.2E-02 2.8E-02 2.4E-02 Samochody A Samochody B Samochody C Samochody D 2.0E-02 1.6E-02 1.2E-02 4.0E-04 8.0E-04 1.2E-03 1.6E-03 Rys. 4. Zależność emisji PM * oraz N * w fazie EUDC dla wszystkich samochodów Samochody E Samochody F Samochody G Samochody H Samochody I Samochody I oprócz najwyższych wartości emisji PM* cechują się również największym rozrzutem uzyskiwanych wyników. Jak widać, wspomnianej już wcześniej zależności liniowej nie spełniają wszystkie punkty, a najbardziej oddalone od tej tendencji są punkty odpowiadające samochodom G oraz H. Generalnie można stwierdzić, że mimo iż większość punktów z wszystkich badanych samochodów tworzy pewną ogólną zależność, to jednak porównań należy dokonywać w grupach samochodów o zbliżonych specyfikacjach lub też zupełnie indywidualnie. Na rys. 4 przedstawiono zbiór punktów pomiarowych odpowiadający fazie pozamiejskiej dla wszystkich badanych samochodów. Podczas fazy EUDC zmierzono wyższy poziom nieprzezroczystości spalin oraz emisji PM*, co wynika z wyższych obciążeń silnika. Podobnie jak w fazie UDC, również i tutaj punkty pomiarowe układają się według liniowej zależności. Punkty, odpowiadające samochodom G i H, tworzą osobną grupę (są oddalone od ogólnej tendencji). Ponadto samochody I w zakresie emisji cząstek stałych 6 10-4 1,2 10-3 g/s generują mniejsze zadymienie spalin (nie odpowiadające ogólnej tendencji). 359

W dalszej części analizy, z uwagi na zaobserwowane prawidłowości, otrzymane wyniki rozpatrywane są w następujących grupach samochodów podobnych: grupa 1 samochody o tej samej pojemności skokowej silnika, zbliżonej mocy oraz masie własnej (A, B, C, D), grupa 2 samochody wyposażone w filtry cząstek stałych (E, F), grupa 3 samochody o większej pojemności skokowej silnika, wyższych mocach silnika oraz większych masach własnych (G, H, I). Zauważając dobrą korelację dla niektórych z samochodów postanowiono pogłębić analizę korelacji wartości PM* oraz N* wykorzystując : Linię trendu jest to krzywa stopnia pierwszego, która dopasowuje się do zadanych punktów korzystając z metody najmniejszych kwadratów. Wartość R 2 jest to wskaźnik determinacji jakości dopasowania modelu do danych (w naszym przypadku modelem jest linia trendu). Wartość R 2 znana także pod nazwą współczynnika ustalenia, jest wskaźnikiem zmieniającym się w zakresie od 0 do 1 porównującym szacunkowe i rzeczywiste wartości w próbce. Linia trendu jest najbardziej wiarygodna, jeśli wartość jej R 2 jest równa lub bliska 1 oznacza to istnienie doskonałej korelacji pomiędzy porównywanymi parametrami. Zestawienie wyników wskaźnika determinacji R2 przedstawiono na rys. 11. 6.0E-03 5.5E-03 5.0E-03 4.5E-03 3.5E-03 3.0E-03 2.5E-03 1.5E-03 1.0E-03 Samochody A Samochody B Samochody C Samochody D Liniowy (Samochody A) Liniowy (Samochody B) Liniowy (Samochody C) 5.0E-04 5.0E-05 1.0E-04 1.5E-04 Rys. 5. Zależność emisji PM* oraz N* w fazie UDC dla samochodów grupy 1 Liniowy (Samochody D) Na rysunkach 5 i 6 przedstawiono odpowiednio porównanie emisji PM* i N* w fazie miejskiej i pozamiejskiej dla samochodów grupy 1. Mimo iż emisja PM* każdego z tych typów samochodów kształtuje się na różnym poziomie, to można zauważyć liniową tendencję wzrostu nieprzezroczystości przy wzroście emisji PM* wyznaczonej metodą wagową. Z uwagi na to, że punkty pomiarowe charakteryzują się dużym rozrzutem, zależność ta nie może być opisana przez równanie jednej prostej. Można jednak wyznaczyć pewien przedział odchylenia od wyznaczonej prostej, w którym zawierałyby się wszystkie rozpatrywane punkty. Dla fazy UDC zmierzone poziomy emisji wynosiły: PM*=4,5 10-5 1,5 10-4 g/s, N*=1,1 10-3 5,0 10-3 %/s. Dla fazy EUDC można zaobserwować mniejszy rozrzut punktów pomiarowych, niż dla fazy UDC, a zmierzone wartości mieściły się w przedziałach: PM*=1,2 10-4 4,7 10-4 g/s, N*=4,7 10-3 1,5 10-2 %/s. Na rys. 7 oraz 8 przedstawiono porównanie emisji PM* i N* w fazie miejskiej i pozamiejskiej dla samochodów grupy 2. Grupa ta reprezentowana jest przez samochody wyposażone w DPF. Trudno tutaj zauważyć jakąś wyraźną tendencję (szczególnie dla samochodów F). Wartości emisji PM* otrzymane metodą grawimetryczną, w szczególności w fazie EUDC, są tutaj bardzo małe, a w niektórych przypadkach wynoszą nawet 0 g/km, co po przeliczeniu daje również 0 g/s. Dla tych 360

wartości emisji, nieprzezroczystość spalin zmienia się jednak w dość szerokim zakresie. Zaobserwować można dosyć duży rozrzut wartości zadymienia dla tych samochodów. Dla fazy UDC zmierzone poziomy emisji wynosiły: PM*=0 7,1 10-5 g/s, N*=1 10-4 1,2 10-2 %/s, a dla fazy EUDC zmierzone wartości mieściły się w przedziałach : PM*=0 2,4 10-4 g/s, N*=3 10-4 7,7 10-3 %/s. 2.0E-02 1.8E-02 1.6E-02 1.4E-02 1.2E-02 1.0E-02 6.0E-03 Samochody A Samochody B Samochody C Samochody D Liniowy (Samochody A) Liniowy (Samochody B) Liniowy (Samochody C) Liniowy (Samochody D) 1.0E-04 2.0E-04 3.0E-04 4.0E-04 5.0E-04 Rys. 6. Zależność emisji PM* oraz N* w fazie EUDC dla samochodów grupy 1 2.4E-03 Samochody E Samochody F Liniowy (Samochody E) Liniowy (Samochody F) 1.6E-03 1.2E-03 8.0E-04 4.0E-04 0.E+00 1.E-05 2.E-05 3.E-05 4.E-05 5.E-05 6.E-05 7.E-05 8.E-05 Rys. 7. Zależność emisji PM* oraz N* w fazie UDC dla samochodów grupy 2. Porównania emisji PM* i N* dla samochodów z grupy 3 przedstawiono na rysunku 9 i 10. Jest to grupa samochodów cechująca się najwyższym poziomem zarówno emisji PM*, jak również nieprzezroczystości spalin N*. Dla fazy UDC zmierzone poziomy emisji wynosiły: PM*=0,94 10-5 5,7 10-4 g/s, N*=1,3 10-3 1,1 10-2 %/s, a dla fazy EUDC zmierzone wartości mieściły się w przedziałach: PM*=2,5 10-4 2 10-3 g/s, N*=3,6 10-3 3,7 10-2 %/s. W tej grupie różnice pomiędzy poszczególnymi samochodami są szczególnie widoczne. Wzajemna zależność emisji PM* i N* dla samochodów G i H różni się od zależności uzyskanej dla samochodów I. Na rys. 10 punkty pomiarowe dla samochodu G układają się niemal w poziomie, czyli 361

nie wykazują zmian wartości N* przy zmianach PM*. Grupa 3 badanych samochodów potwierdza zatem tezę przedstawioną wcześniej, iż najlepiej jest analizować poszczególne samochody z osobna, Analiza taka została przedstawiona poniżej. 1.0E-02 9.0E-03 7.0E-03 6.0E-03 Samochody E Samochody F Liniowy (Samochody E) Liniowy (Samochody F) 5.0E-03 3.0E-03 1.0E-03 5.0E-05 1.0E-04 1.5E-04 2.0E-04 2.5E-04 3.0E-04 Rys. 8. Zależność emisji PM* oraz N* w fazie EUDC dla samochodów grupy 2. 1.2E-02 1.1E-02 Samochody G 1.0E-02 9.0E-03 Samochody H 7.0E-03 Samochody I 6.0E-03 5.0E-03 Liniowy (Samochody G) 3.0E-03 Liniowy (Samochody H) 1.0E-03 Liniowy (Samochody I) 0.E+00 1.E-04 2.E-04 3.E-04 4.E-04 5.E-04 6.E-04 Rys. 9. Zależność emisji PM* oraz N* w fazie UDC dla samochodów grupy 3. 362

R-kwadrat 4.0E-02 3.6E-02 3.2E-02 2.8E-02 2.4E-02 Samochody G Samochody H Samochody I 2.0E-02 1.6E-02 1.2E-02 Liniowy (Samochody G) Liniowy (Samochody H) Liniowy (Samochody I) 5.0E-04 1.0E-03 1.5E-03 2.5E-03 Rys. 10. Zależność emisji PM* oraz N* w fazie EUDC dla samochodów grupy 3. 1.4 1.2 Faza UDC - wypełnienie kreskowane Faza EUDC - wypełnienie pełne 1.0 B C E B I 0.8 0.6 D 0.4 A F G 0.2 0.0 Rys. 11. Wartości R 2 dla wszystkich samochodów. WNIOSKI Emisja cząstek stałych wyrażona w g/s zmienia się w dosyć szerokim zakresie, podczas gdy zadymienie spalin wyrażone w %/s pozostaje praktycznie na niezmiennym poziomie. W fazie EUDC, kiedy silnik samochodu jest już w pełni nagrzany, można zaobserwować dużo lepszą korelację wartości PM* oraz N*. Rozpatrując poszczególne testy zauważono, że dla niektórych badanych samochodów istnieje wyraźna liniowa korelacja pomiędzy wynikami emisji cząstek stałych otrzymanymi metodą grawimetryczną, a nieprzezroczystością spalin uzyskana za pomocą dymomierza absorpcyjnego. Jednocześnie odnotowano przypadek samochodów F wyposażonego w DPF oraz G spełniającego normę Euro 3, dla których nie stwierdzono liniowej zależności między emisja cząstek stałych, a nieprzezroczystością spalin. Celem niniejszego artykuły była próba znalezienia relacji pomiędzy emisją cząstek stałych, a nieprzezroczystością spalin. W oparciu o zmierzone poziomy emisji PM* i N*, po przeanalizowaniu uzyskanych wyników, zebrano wartości współczynnika ustalenia R 2 i przedstawiono na rysunku 11. Można przyjąć, następujące kryteria analizy wskaźnika determinacji: dopasowanie zadowalające dla R 2 z przedziału 0,6 0,8, dopasowanie dobre dla R 2 z przedziału 0,8 0,9, 363

dopasowanie bardzo dobre dla R 2 z przedziału 0,9 1,0. Stwierdzono, że istnieje dobra lub bardzo dobra korelacja w 4 przypadkach (samochody B, E, H, I) w fazie UDC oraz w 2 przypadkach w (samochody C, E) w fazie EUDC. Natomiast zadowalająca korelacja pomiędzy wynikami emisji cząstek stałych uzyskanej metodą grawimetryczną, a nieprzezroczystości spalin dla jednego przypadku (samochody C) w fazie UDC oraz dla 3 przypadków w fazie EUDC (samochody B, D, I). Dopasowanie słabe lub niezadowalające stwierdzono w 3 przypadkach (samochody A, F oraz G) niezależnie od fazy testu NEDC. Streszczenie Pomiar masy cząstek stałych jest pomiarem dosyć kosztownym, czasochłonnym a zarazem nie dającym pełnego obrazu na temat emisji PM w trackie cyklu jezdnego NEDC. Nieprzezroczystość spalin jest zjawiskiem fizycznie pokrewnym z emisją PM, jest pomiarem szybkim i relatywnie tanim, a ponadto jest mierzona w sposób ciągły, co daje możliwość wnikliwej jej analizy. W artykule przedstawiono próbę korelacji pomiędzy emisją cząstek stałych mierzoną metodą grawimetryczną, a nieprzezroczystością spalin podczas badań w cyklu jezdnym NEDC na hamowni podwoziowej. Zakres badań obejmował badania na 9 różniących się od siebie grupach samochodów. Słowa kluczowe: silnik o zapłonie samoczynnym, emisja spalin, emisja cząstek stałych, pomiar nieprzeźroczystości spalin, cykl NEDC Correlation between gas opacity and particle emission in diesel exhausts Abstract The measurement of particle mass is pretty expensive, time-consuming and also not giving a full picture of PM emissions during the NEDC driving cycle. Opacity is a physical phenomenon related to the issue of PM, it is fast, relatively cheap and also a continuous measurement which enables in-depth analysis. This paper presents an attempt correlation between particulate emissions measured by the gravimetric method and exhaust opacity during the NEDC driving cycle on a chassis dynamometer. The scope of research included studies on nine different groups of cars. Keywords: compressed ignition engine, exhaust emission, particle mater emission, exhaust gas opacity measurement, NEDC cycle DEFINICJE / SKRÓTY DPF Diesel particulate filter filtr cząstek stałych NEDC New European Driving Cycle Europejski cykl jezdny UDC Urban Driving Cycle faza miejska cyklu jezdnego EUDC Extra Urban Driving Cycle faza pozamiejska cyklu jezdnego LITERATURA 1. P. Bielaczyc, J. Merkisz, J. Pielecha Stan Cieplny silnika spalinowego, a emisja związków szkodliwych. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2001. 2. J. Merkisz, P. Lijewski, J. Pielecha, P. Bielaczyc Uwagi o pomiarach emisji cząstek stałych i zadymienia spalin w testach stacjonarnych (Remarks about particular matter and smoke measurements in stationary cycles). International Conference EURO OIL&FUEL, Cracow 7 8.07.2006. 3. UNECE, Regulation No. 83 Annex 8, 2011, available online: http://www.unece.org/fileadmin/ DAM/trans/main/wp29/wp29regs/r083r4e 4. P. Bielaczyc, J. Korzec, A. Szczotka Analiza nieprzeźroczystości spalin podczas badań emisji związków szkodliwych spalin na hamowni podwoziowej. LogiTrans 2015 5. Bielaczyc, P., Szczotka, A., Woodburn, J., Development of vehicle exhaust emission testing methods BOSMAL s new emission testing laboratory. Combustion Engines, ISSN: 0138-0346, 1/2011 (144), 3-12, 2011. J. Korzec, Przeprowadzenie badań i porównanie metod pomiarowych emisji cząstek stałych. Praca magisterska, Wydział Budowy Maszyn i Informatyki, Akademia Techniczno-Humanistyczna 2007 364