Analysis of exhaust emission from heavy duty vehicles in real traffic conditions

Article citation info: MERKISZ J. et al. Analysis of exhaust emission from heavy duty vehicles in real traffic conditions. Combustion Engines. 5, 6(), 5-59. ISSN -9896. Jerzy MERKISZ Jacek PIELECHA Wojciech GIS Maciej GIS Remigiusz JASIŃSKI PTNSS 5 5 Analysis of exhaust emission from heavy duty vehicles in real traffic conditions The paper presents the evaluation of the emissions of heavy duty vehicles equipped with combustion engines powered by diesel. The article includes a comprehensive ecological analysis of the vehicle according to the latest environmental test procedures defined by the European Union with the use of mobile gas analyzers, as well as the interpretation of the results. The result is a comparison of the exhaust emission in real traffic conditions by two methods of measurement: based on methodology of measurement the work in the test and the methodology which takes into account the entire test. Key words: ecology, exhaust emission, real drive emission test, heavy duty vehicle Analiza emisji zanieczyszczeń pojazdów ciężkich w rzeczywistych warunkach ruchu W artykule zaprezentowano ocenę emisji zanieczyszczeń pojazdów ciężkich wyposażonych w silniki spalinowe zasilane olejem napędowym. Przedstawiono całościową analizę ekologiczną pojazdu według najnowszych procedur badawczych określonych przez Unię Europejską z wykorzystaniem mobilnych analizatorów spalin, a także na interpretację uzyskiwanych wyników. Rezultatem jest porównanie emisji związków szkodliwych w rzeczywistych warunkach ruchu drogowego według dwóch sposobów pomiaru: metodyki opartej na pomiarze pracy w teście oraz metodyki uwzględniającej cały test jezdny. Słowa kluczowe: ochrona środowiska, emisja spalin, testy emisyjne, pojazdy ciężkie. Wprowadzenie Rozwój techniki we wszystkich dziedzinach transportu powoduje konieczność ograniczania negatywnego jego wpływu na środowisko (nie tylko naturalne). Motoryzacja jest uznawana za dziedzinę rozwijającą się bardzo dynamicznie; to powoduje konieczność ograniczania przede wszystkim emisji szkodliwych składników spalin. Istotnym zagrożeniem dla ludzi jest emisja zanieczyszczeń z ze źródeł napędu pojazdu, stanowiąca barierę rozwoju współczesnych silników spalinowych. Ważnym wyzwaniem dla producentów samochodów są projekty kolejnych norm toksyczności spalin, według których emisja zanieczyszczeń podstawowych związków: tlenków azotu i cząstek stałych powinna być wielokrotnie mniejsza od dotychczasowej. Poza doskonaleniem klasycznego napędu (silnik spalinowy) prace badawcze prowadzi się również w kierunku poszukiwania napędów niekonwencjonalnych, wykorzystujących w głównej mierze paliwa odnawialne (rys. ) [,,, ]. Podstawowym czynnikiem rozwoju techniki we wszystkich dziedzinach przemysłu jest konieczność ograniczania jego negatywnego wpływu na środowisko naturalne. Stosowanie zaawansowanych technik i ich rozwój zmuszają do ciągłej weryfikacji istniejących warunków pracy maszyn i urządzeń oraz skutków ich wpływu na środowisko naturalne człowieka. Transport jest zaliczany do bardzo dynamicznie zmieniającej się dziedziny, przede wszystkim ze względu na ograniczanie emisji szkodliwych składników spalin. Rys.. Zmiany priorytetów ekologicznych pojazdów [] Ciągle bardzo dużym zagrożeniem jest emisja związków toksycznych (gazowych) i dwutlenku węgla oraz cząstek stałych stanowiąca barierę rozwoju współczesnych silników spalinowych, w szczególności silników o zapłonie samoczynnym i iskrowym z bezpośrednim wtryskiem benzyny [, ]. Istotnym wyzwaniem dla producentów samochodów jest norma Euro VI, w której poziomy emisji jednostkowej związków gazowych i cząstek stałych są wielokrotnie mniejsze od dotychczasowych [, 5]. 5

h [m] Badania dotyczące emisji związków szkodliwych z pojazdów napędzanych silnikami spalinowymi są ukierunkowane głównie na rozwój nowych układów napędowych (np. hybrydowe układy napędowe) lub układów wykorzystujących alternatywne paliwa (np. biopaliwa) [5, 6]. W tym zakresie w ostatnich latach obserwowany jest duży postęp, należy jednak zwrócić uwagę, że są to rozwiązania przyszłościowe i zapewne znajdą one szerokie zastosowanie w perspektywie kilkunastu lat, natomiast do tego czasu nadal będą dominować klasyczne układy napędowe.. Badania emisji spalin pojazdów ciężkich w rzeczywistych warunkach ruchu.. Podjęcie problemu badawczego Problem zmniejszenia emisji związków szkodliwych spalin przez obecnie eksploatowane pojazdy nie jest rozwiązany i powinien być rozwijany jednocześnie z badaniami nad przyszłościowymi układami napędowymi. W tym zakresie brak wiedzy dotyczy szczególnie warunków rzeczywistej eksploatacji pojazdów oraz wpływu różnych czynników na poziom emisji zanieczyszczeń, np. organizacja ruchu, rozwiązania konstrukcyjne węzłów komunikacyjnych infrastruktury drogowej itp. [9]. Dotychczasowe prace nie w pełni odzwierciedlają istniejące uwarunkowania rzeczywistego ruchu drogowego i ich wpływ na poziom emisji związków szkodliwych spalin. Pomiary emisji zanieczyszczeń ze źródeł silnikowych w rzeczywistych warunkach ruchu drogowego uwzględniają zmienność warunków otoczenia (temperatura, ciśnienie, wilgotność, wiatr, deszcz, śnieg itp.), jakość nawierzchni drogi, stan ruchu (zwłaszcza utrudnienia) oraz styl jazdy kierowcy (agresywny, normalny, eco-driving) [7, 8,, ]. Do określenia zgodności pojazdu w eksploatacji z wymaganiami w zakresie emisji jednostkowej zanieczyszczeń służy współczynnik zgodności (conformity factor). Określa się go w następujący sposób: za pomocą PEMS określa się w całym cyklu jazdy emisje poszczególnych zanieczyszczeń (wyrażone w mg) jako funkcji pracy silnika wyrażonej w kw h. Odcinki te dzieli się na fragmenty zwane oknami (windows), na podstawie pracy odniesienia [6, 7]. Ważne okna uśredniania to takie, których średnia moc przekracza wartość równą % maksymalnej mocy silnika. Udział ważnych okien musi wynosić co najmniej 5% w całym teście pomiarowym. Jeśli udział ten wynosi mniej niż 5%, ocenę danych powtarza się z zastosowaniem niższych progów mocy. Próg mocy obniża się etapami do czasu, gdy udział ważnych okien osiągnie co najmniej wartość 5% (najmniejsza wartość progu mocy to 5% maksymalnej mocy silnika; jeżeli przy progu mocy wynoszącym 5% udział ważnych okien jest mniejszy niż 5%, badanie jest nieważne) [8]. Dla każdego fragmentu pojedynczego ważnego okna wyznacza się masę poszczególnych zanieczyszczeń i wykonaną pracę [9]. Na tej podstawie oblicza się emisję jednostkową wyrażoną w mg/kwh, a następnie współczynnik zgodności CF zgodnie ze wzorem: CF = e j /L j () gdzie: e j jednostkowa emisja zanieczyszczenia j, L j wartość dopuszczalna emisji jednostkowej zanieczyszczenia j w teście WHTC... Cel badań W artykule przedstawiono wyniki badań emisji zanieczyszczeń pojazdu ciężkiego w rzeczywistych warunkach ruchu z wykorzystaniem mobilnych analizatorów spalin PEMS, a także skupiono się na metodyce wykonywania testów drogowych, oraz na interpretacji uzyskiwanych wyników. Badania emisji spalin przeprowadzono na odcinku kilkudziesięciu kilometrów. W badaniach emisję związków szkodliwych mierzono za pomocą mobilnego analizatora spalin, który spełniał wymogi odnośnie analizatorów przenośnych. Badania miały na celu ocenę poziomu jednostkowej emisji spalin badanych obiektów. Rezultatem jest porównanie emisji związków szkodliwych w rzeczywistych warunkach ruchu drogowego według sposobów pomiaru: metodyki opartej na pomiarze pracy w teście oraz metodyki uwzględniającej cały test jezdny... Metodyka badań Do badań wykorzystano pojazd ciężarowy (ciągnik siodłowy z naczepą) obciążony ładunkiem około 5 kg. Obiekt wyposażony był w silnik o mocy kw, który spełniał normę emisji Euro V. Drogowe badania emisji gazów wylotowych przeprowadzono na odcinku pomiarowym, którego długość wynosiła ok. km i różnicy maksymalnej wysokości trasy wynoszącej m (rys. ). 8 6 8 6 Prędkośc pojazdu V Wysokość terenu h -5 8 s 6 8 Rys.. Przebieg prędkości pojazdu i zmiany wysokości terenu w warunkach wykonywanego testu 5 9 7 5 - - 5

n [obr/min] M o [Nm] Q spalin [kg/h] Stężenie NOx [ppm] Stężenie CO [ppm] Stężenie CO [%] Przebieg trasy badawczej można podzielić na dwie zasadnicze części: miejską oraz pozamiejską z elementami jazdy autostradowej oraz powrót w odwrotnym kierunku. Przebieg odcinka badawczego umożliwiał odwzorowanie warunków codziennej eksploatacji pojazdów ciężarowych. Pomiarów emisji zanieczyszczeń dokonano w rzeczywistych warunkach jazdy podejście takie wymagało zamontowania układu poboru spalin na pojeździe w sposób umożliwiający jego normalną eksploatację. W tym celu wykonano układ poboru spalin, który połączony z układem pomiaru natężenia przepływu spalin stanowił system częściowego poboru próbki spalin do analizatorów pomiarowych. Do pomiarów stężenia związków szkodliwych w spalinach wykorzystano mobilny analizator Semtech DS firmy Sensors (rys. ). Umożliwiał on pomiar stężenia związków szkodliwych tlenku węgla, dwutlenku węgla, węglowodorów oraz tlenków azotu. Do jednostki centralnej analizatora doprowadzono dodatkowo dane bezpośrednio przesyłane z systemu diagnostycznego pojazdu oraz wykorzystano sygnał lokalizacji. 9 o C O Pobór próbki NDIR CO, CO Filtr FID HC Chłodnica o C NDUV NO x = NO + NO ppm. Podczas badań rejestrowano również, z wykorzystaniem systemu diagnostycznego, parametry układu napędowego pojazdu, m.in. prędkość obrotową silnika, moment obrotowy, ale również odpowiednie wartości temperatury cieczy w układzie chłodzenia, układu wylotowego. Rejestracja parametrów następowała z częstotliwością Hz, a całościowy przebieg podstawowych parametrów, odczytywanych z systemu diagnostycznego przy użyciu protokołu SAE J99 pokazano na rys. 5. 8 6 5 6 7 8 5 5 5 5 6 7 8 6 8 6 5 6 7 8 sterowanie OBD/CAN GPS Wireless LAN Rys.. Schemat mobilnego analizatora Semtech DS z zaznaczonymi układami dodatkowymi Informacje zawarte w publikacjach z zakresu wykorzystania mobilnych analizatorów spalin w powiązaniu z danymi rejestrowanymi z pokładowych systemów diagnostycznych [, ], potwierdzają celowość podjęcia oceny emisji zanieczyszczeń w rzeczywistych warunkach ruchu z wykorzystaniem takiej aparatury pomiarowej.. Wyniki badań i ich analiza.. Uzyskane wyniki pomiarów emisji zanieczyszczeń Podczas badań rejestrowano stężenie związków szkodliwych (rys. ) oraz natężenie przepływu spalin. Stężenie dwutlenku węgla mierzone było w granicach od % do %, natomiast stężenie tlenku węgla osiągało poziom ppm (z pojedynczymi pikami wynoszącym ponad ppm). Stężenie tlenków azotu zawierało się w granicach do ppm, natomiast w głównej mierze nie przekraczało 5 5 5 6 7 8 Rys.. Stężenie związków szkodliwych oraz natężenie przepływu spalin podczas trasy badawczej 6 5 n Mo - - 6 9 5 8 Rys. 5. Zmiany prędkości obrotowej i momentu obrotowego jako funkcji czasu testu badawczego Charakterystykę pracy jednostki napędowej pojazdu rejestrowano przez pomiar prędkości obrotowej, momentu obrotowego oraz mocy użytecznej. Charakter zmian wymienionych parametrów przedstawiono na rys. 6 i 7, na których zaprezentowano 5

wszystkie punkty pomiarowe parametrów operacyjnych na charakterystyce zewnętrznej silnika. Pierwszym jej etapem jest określenie charakterystyki pełnej mocy dla silnika. Na jej podstawie obliczono parametry rzeczywiste prędkości obrotowej i momentu obrotowego wykorzystywanego silnika, zgodnie z metodyką podaną w rozporządzeniu 58/ (rys. 8). sumowano natężenie emisji zanieczyszczeń jedynie w oknach pomiarowych, dla których łączna praca silnika przekraczała podaną wcześniej wartość. Liczba wszystkich prawidłowych okien pomiarowych w całym teście badawczym wynosiła 69 (czas trwania okna pomiarowego to zakres od s do 96 s) rys. 9. 5 Prędkość pojazdu V 7 8 7 6 Mo [Nm] 8 5 Skumulowana praca W 5 5 9 6 5 kwh Wref (WHTC) = = kwh 8 s 6 6 8 6 8 SW [kwh] 9 8 n [obr/min] Rys. 9. Skumulowana praca w rzeczywistych warunkach ruchu na tle prędkości Rys. 6. Wartości punktów pomiarowych momentu obrotowego na tle przebiegu maksymalnego momentu obrotowego podczas badań samochodu ciężkiego.. Wyznaczenie liczby ważnych okien i średniej pracy w oknie pomiarowym Aby wyznaczyć jaką należy przyjąć względną moc w oknie pomiarowym (Neśr/Nemax) przeanalizowano dane dotyczące tej wartości i odpowiadające im liczby okien ważnych (rys. 7). Uzyskano m.in. następujące wyniki: dla wartości względnej średniej mocy w oknie pomiarowym wynoszącej ponad % udział okien ważnych to 98%, dla wartości względnej średniej mocy w oknie pomiarowym wynoszącej ponad 5% udział okien ważnych to 87%, dla wartości względnej średniej mocy w oknie pomiarowym wynoszącej ponad 7% udział okien ważnych to 56%, dla wartości względnej średniej mocy w oknie pomiarowym wynoszącej ponad 9% udział okien ważnych to 5%. 6 6 8 6 8 6 8 n [obr/min] Rys. 7. Wartości punktów pomiarowych mocy użytecznej na tle przebiegu mocy użytecznej podczas badań samochodu ciężkiego 6 Praca skumulowana Mo [Nm], n [obr/min] 5 5 5 5 8 5 6 9 8 5 5 Mo Praca skumulowana [kwh] n 6 Neśr/Nemax > % Rys. 8. Rzeczywiste wartości prędkości obrotowej i momentu obrotowego silnika wykorzystanego w badaniach służące do wyznaczenia pracy w teście WHTC Liczba okien = 69 Okien ważnych = 98% 8 s 6 8 Ne [kw] 8 Wartość pracy dla badanego silnika konwencjonalnego w teście WHTC wynosiła kwh. Znając wartość referencyjną pracy dla badanego silnika, Rys.. Liczba okien ważnych dla wartości wskaźnika Neśr/Nemax większej niż % 5

8 Liczba okien = 69 Okien ważnych = 87% 8 s 6 8 Neśr/Nemax > 9% Neśr/Nemax > 5% 6 Liczba okien = 69 Okien ważnych = 5% 8 s 6 Rys.. Liczba okien ważnych dla wartości wskaźnika Neśr/Nemax większej niż 5% 8 Rys. 5. Liczba okien ważnych dla wartości wskaźnika Neśr/Nemax większej niż 9% 6 Liczba okien = 69 Okien ważnych = 76% 8 s 6 8 Neśr/Nemax > 6% Powyższe wyniki analizy przedstawiono na rysunku 6, z którego wynika zależność udziału dobrych okien pomiarowych w zależności od przyjętej wartości wskaźnika Neśr/Nemax. Z analizy danych wynika, że udział dobrych okien pomiarowych wynoszący ponad 5% jest możliwy do osiągnięcia przy założeniu średniej mocy w oknach pomiarowych na poziomie co najwyżej 7% mocy maksymalnej. Taką też wartość przyjęto do dalszych obliczeń (rys. 7). 8 6 8 Rys.. Liczba okien ważnych dla wartości wskaźnika Neśr/Nemax większej niż 6% 99,98 99,85 98,9 98,8 97,5 9, 9 8 Udział dobrych okien [%] Neśr/Nemax > 7% Liczba okien = 69 Okien ważnych = 56% 8 s 6 6 56,5 5,6,8 5,87 8 7,85,9, 8,8 5,7,89,5,8,77,5,8,76,7,69,66,6,6 5 6 Średnia moc w oknach pomiarowych [%Nemax] Rys. 6. Udział liczby okien ważnych w zależności od wartości wskaźnika Neśr/Nemax Rys.. Liczba okien ważnych dla wartości wskaźnika Neśr/Nemax większej niż 7% 8 76,8 7 6 87, 8 5 Neśr > 7% ( kw) Okna dobre - 57% (7 z 69) Liczba okien = 69 Okien ważnych = % 8 s 6 8 5 5 Neśr/Nemax > 8% Neśr [kw] 6 5 6 7 8 9 Rys.. Liczba okien ważnych dla wartości wskaźnika Neśr/Nemax większej niż 8% Rys. 7. Zależność średniej mocy w oknie pomiarowym w zależności od prędkości jazdy 5

Częstość [-] CO [g/kwh] Częstość (wszystkie dane) [-] Częstość [-].. Analiza wyników badań uzyskanych w oknach pomiarowych w porównaniu do wszystkich danych pomiarowych Dane uzyskane w poprzednich krokach posłużyły do oceny częstości występowania różnych warunków drogowych w podziale na warunki miejskie, pozamiejskie i warunki autostradowe. Podziału dokonano przy założeniu: warunki miejskie prędkość pojazdu z przedziału ( ) km/h, warunki podmiejskie prędkość pojazdu w przedziale ( 6) km/h, warunki autostradowe prędkość pojazdu w przedziale (6 9) km/h. Dokonując podziału całej trasy badawczej i wszystkich danych pomiarowych uzyskano zależność przedstawioną na rys. 8. Wynika z niej, że 8% czasu trwania testu to warunki miejskie, 5% czasu trwania testu to warunki podmiejskie, a pozostałą część 7% stanowiła jazda autostradowa (rys. 9).,,,8,6 średniej mocy poniżej 7% ( kw) nie mogą być brane pod uwagę (rys. ).,,,8,6,,, 5 6 7 8 9 Rys.. Charakterystyka częstości występowania warunków ruchu pojazdu (dane tylko z ważnych okien pomiarowych).. Analiza jednostkowej emisji związków gazowych Wartości średnie jednostkowej emisji tlenku węgla w poszczególnych warunkach jazdy to:,8 g/kwh w warunkach miejskich,, g/kwh w warunkach podmiejskich i,95 g/kwh podczas jazdy autostradowej (rys. ).,, 6,, 5 6 7 8 9 Wszystkie dane pomiarowe Rys. 8. Charakterystyka częstości występowania punktów pomiarowych na tle przyjętego podziału warunków ruchu pojazdu 5,,,,,,8, Euro V limit CO =, g/kwh,95,,5 5% 7%, Wszystkie dane pomiarowe - -6 6-9,,5, 8% Rys.. Średnie wartości jednostkowej emisji tlenku węgla w różnych warunkach ruchu drogowego (wszystkie dane pomiarowe),5,,5, - km/h -6 km/h 6-9 km/h Rys. 9. Charakterystyka częstości występowania warunków ruchu pojazdu (wszystkie dane pomiarowe) Rozpatrując dane pomiarowe uzyskane tylko w ważnych oknach pomiarowych obraz warunków pracy jest zupełnie inny. Ma na to wpływ minimalny poziom pracy w oknach pomiarowych, który jak założono wcześniej nie może być mniejszy od kwh. Przy takim założeniu okna pomiarowe o Z analizy wartości emisji jednostkowej tlenku węgla dokonanej dla ważnych okien pomiarowych wynika, że uzyskiwane wartości zawierają się w granicach od, g/kwh do, g/kwh. Wartości minimalne uzyskano dla prędkości jazdy z zakresu (75 8) km/h natomiast wartości maksymalne dla zakresu prędkości jazdy wynoszącego (5 7) km/h (rys. ). Zakres zmienności jednostkowej emisji tlenku węgla jako zależności minimalnej mocy w oknach pomiarowych przedstawiono na rys.. Wartości średnie jednostkowej emisji tlenków azotu w poszczególnych warunkach jazdy to: 8, g/kwh w warunkach miejskich,,6 g/kwh w warunkach podmiejskich i,6 g/kwh podczas jazdy autostradowej (rys. 7.9). 55

,,,8,5, NOx [g/kwh] CO [g/kwh],6,,,8,6,,,5,,5,,, 5 6 7 8 9 Rys.. Wartości jednostkowej emisji tlenku węgla w oknach pomiarowych na tle prędkości pojazdu (dane tylko z ważnych okien pomiarowych) 5 6 7 8 9 Rys. 5. Wartości jednostkowej emisji tlenków azotu w oknach pomiarowych na tle prędkości pojazdu (dane tylko z ważnych okien pomiarowych) Nemin = 7% Nemax, Nemin = 7% Nemax,,8,5, NOx [g/kwh] CO [g/kwh],6,,,8,6,,,5,,5,, 6 8, Rys.. Zależność jednostkowej emisji tlenku węgla od względnej mocy w oknach pomiarowych 8, NOx [g/kwh] 6 8 Wartości średnie jednostkowej emisji tlenków azotu w poszczególnych warunkach jazdy to:,59 g/kwh w warunkach miejskich,,7 g/kwh w warunkach podmiejskich i,9 g/kwh podczas jazdy autostradowej (rys. 7). 8, 6,,, Rys. 6. Zależność jednostkowej emisji tlenków azotu od względnej mocy w oknach pomiarowych,,6 Euro V limit NOx =, g/kwh 5,,6, - Wszystkie dane pomiarowe -6 HC [g/kwh], 6-9 Rys.. Średnie wartości jednostkowej emisji tlenków azotu w różnych warunkach ruchu drogowego (wszystkie dane pomiarowe),59, Euro V limit HC =,55 g/kwh,,7,9,, Z analizy wartości emisji jednostkowej tlenków azotu dokonanej dla ważnych okien pomiarowych wynika, że uzyskiwane wartości zawierają się w granicach od,7 g/kwh do, g/kwh. Wartości minimalne uzyskano dla prędkości jazdy z zakresu (75 8) km/h natomiast wartości maksymalne dla zakresu prędkości jazdy wynoszącego ( 55) km/h (rys. 5). Zakres zmienności jednostkowej emisji tlenków azotu jako zależności minimalnej mocy w oknach pomiarowych przedstawiono na rys. 6. - Wszystkie dane pomiarowe -6 6-9 Rys. 7. Średnie wartości jednostkowej emisji tlenków azotu w różnych warunkach ruchu drogowego (wszystkie dane pomiarowe) Z analizy wartości emisji jednostkowej węglowodorów dokonanej dla ważnych okien pomiarowych wynika, że uzyskiwane wartości zawierają się w granicach od, g/kwh do, g/kwh. Wartości minimalne uzyskano dla prędkości jazdy z zakresu ( 55) km/h natomiast wartości maksymalne dla zakresu prędkości jazdy wynoszącego (75 85) 56

km/h (rys. 8). Zakres zmienności jednostkowej emisji węglowodorów jako zależności minimalnej mocy w oknach pomiarowych przedstawiono na rys. 9. Ostateczna ocena emisji zanieczyszczeń w rzeczywistych warunkach ruchu wymaga spełnienia wymogu pozostawania 9% uzyskanych wartości wskaźnika emisji jednostkowej zanieczyszczenia w obszarze dopuszczalnym. Obszar dopuszczalny zdefiniowany jest jako,5 wartość limitu emisji poszczególnego składnika szkodliwego. Z rysunku wynika, że emisja jednostkowa węglowodorów nie spełnia tego wymagania, gdyż jedynie 7,8% wszystkich wyników mieści się w obszarze dopuszczalnym.,,8,6 HC [g/kwh],,,,8,6 Obszar dopuszczalny, 6,, 5 6 7 8 5 9 Rys. 8. Wartości jednostkowej emisji węglowodorów w oknach pomiarowych na tle prędkości pojazdu (dane tylko z ważnych okien pomiarowych) Nemin = 7% Nemax Nemin = 7% Nemax,,8,6,5,5 Wskaźnik emisji jednostkowej CO [-] HC [g/kwh], Obszar dopuszczalny, 6,,8 5,6,,, 6 8 Nemin = 7% Nemax Rys. 9. Zależność jednostkowej emisji węglowodorów od względnej mocy w oknach pomiarowych,5 Uzyskane wartości emisji jednostkowej z uwzględnieniem wszystkich danych pomiarowych i wykorzystując ważne okna pomiarowe porównano z wartościami limitów emisji zanieczyszczeń obowiązujących badany pojazd (adekwatna norma emisji spalin to Euro V; wartości dopuszczalne emisji zanieczyszczeń na podstawie [] rys. ).,5 Wskaźnik emisji jednostkowej NOx [-] Obszar dopuszczalny 6 5 6 Nemin = 7% Nemax Uwzględnione wszystkie dane CO, NOx, HC [g/kwh] 5 Euro V CO =,,5,5 Wskaźnik emisji jednostkowej HC [-], Rys.. Wskaźnik emisji jednostkowej składników spalin na tlen obszaru dopuszczalnego Euro V NOx =,,7,68,78. Podsumowanie Euro V HC =,55,5,68 Przedstawione rozważana teoretyczne miały na celu oszacowanie wartości zmian obciążenia silnika i na tej podstawie sprawdzenie, czy w warunkach eksploatacji pojazdu z różnym rodzajem silnika topografia terenu ma wpływ na wielkość zużycia CO NOx HC Rys.. Wartości emisji jednostkowej zanieczyszczeń uzyskane przy uwzględnieniu wszystkich danych pomiarowych oraz ważnych okien pomiarowych na tle norm emisji spalin Euro V 57

Skróty i oznaczenia e jednostkowa emisja zanieczyszczeń Euro normy emisji spalin w Europie EU European Union/Unia Europejska L wartość dopuszczalna emisji jednostkowej zanieczyszczenia w teście Mo torque/moment obrotowy silnika n engine speed/prędkość obrotowa Ne power/moc użyteczna silnika PEMS Portable Emissions Measurement System/ przenośny system do pomiaru emisji związków toksycznych spalin Literatura [] Chłopek Z., Gis W., Menes E., Waśkiewicz J.: The study of the use biomethane to the supply city buses in Poland. Motor Transport Institute. Warsaw. [] Commission Regulation (EC) No. 58/ of 5 May implementing and amending Regulation (EC) No. 595/9 of the European Parliament and of the Council with respect to emissions from heavy duty vehicles (Euro VI) and amending Annexes I and III to Directive 7/6/EC of the European Parliament and of the Council. OJ L 67/, 5.6.. [] European vehicle market statistics pocketbook. International Council on Clean Transportation Europe (ICCT Europe),. [] Freitag A.: Clean Diesel real life fuel economy. Diesel Systems. Bosch GmbH, 9. [5] Gis W., Mazurek S. i in.: Opracowanie metod oceny emisji substancji szkodliwych spalin w rzeczywistych warunkach ruchu. Projekt badawczy rozwojowy Nr R. Warszawa 9. [6] Gis W., Żółtowski A. i in.: Wstępna ocen emisji zanieczyszczeń z maszyn niedrogowych w rzeczywistych warunkach pracy. Praca Instytutu Transportu Samochodowego 6/COŚ. Warszawa. [7] Merkisz J., Andrzejewski M., Pielecha J.: The impact of the selected gear ratio on carbon dioxide emissions by vehicle during its acceleration. PTNSS SC 9. Combustion Engines,,. paliwa i natężenie emisji (lub emisję drogową) związków szkodliwych spalin. Uzyskane wielkości świadczą o znaczącym wpływie wielkości wzniesienia na parametry pracy zespołu napędowego pojazdów. Znaczący wzrost obciążenia silnika (zarówno ZI, jak i ZS) zwiększy przebiegowe zużycie paliwa, co w konsekwencji negatywnie powinno wpłynąć na emisję drogową związków szkodliwych spalin. Autorzy wykonali powyższą analizę teoretyczną zawierającą uproszczenia w algorytmie obliczeniowym, ale zamierzeniem było jakościowe oszacowanie wpływu pokonywania wzniesienia na zamianę parametrów pracy układu napędowego. Dalszym postępowaniem będzie przeprowadzenie badań w warunkach umożliwiających pomiar emisji zanieczyszczeń na hamowni podwoziowej i w rzeczywistych warunkach ruchu tych pojazdów. RDE Real Driving Emissions/emisja w rzeczywistych warunkach ruchu t time/czas u share/współczynnik udziału V vehicle speed/prędkość pojazdu W work/praca wykonana przez silnik WHTC World Harmonized Transient Cycle/ światowy test dynamiczny ZI silnik o zapłonie iskrowym ZS silnik o zapłonie samoczynnym [8] Merkisz J. Fuć P., Pielecha J.: Metody pomiaru emisji związków szkodliwych spalin w rzeczywistych warunkach ruchu pojazdów samochodowych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa Poznań, s.. [9] Merkisz J., Jacyna M., Andrzejewski M., Pielecha J., Merkisz-Guranowska A.: The influence of the driving speed on the exhaust emissions. Combustion Engines, (56),, 7. [] Merkisz J., Jacyna M., Merkisz-Guranowska A., Pielecha J.: Exhaust emissions from modes of transport under actual traffic conditions. Energy Quest, Ekaterinburg. [] Merkisz J., Pielecha J.: Nanoparticle emissions from combustion engines. Springer Tracts on Transportation and Traffic, Vol. 8, 5, p. 9. [] Merkisz J., Pielecha J., Gis W.: Heavy duty Diesel emission road tests. VI Międzynarodowa konferencja Naukowo-Techniczna Polish Cimac Explo Diesel 9. Gas Turbine 9, Gdańsk Międzyzdroje Kopenhaga 9. [] Merkisz J., Pielecha J., Radzimirski S.: New trends in emission control in the European Union. Springer Tracts on Transportation and Traffic, Springer Verlag, Vol.,, p. 7. [] Quan H.: ARB s Stockton heavy-duty vehicle laboratory and portable emission monitoring system (PEMS) activities. Sensors 5th Annual SUN (SEMTECH User Network) Conference, Ann Arbor 8. 58

[5] Regulation (EC) No. 595/9 of the European Parliament and of the Council of June 7 on type approval of motor vehicles with respect to emissions from heavy duty vehicles (Euro VI) and on access to vehicle repair and maintenance information and amending Regulation (EC) No 75/7 and Directive 7/6/EC and repealing Directives 8/69/EEC, 5/55/EC and 5/78/EC. OJ L 88/, 8.7.9. [6] Regulation No. 9 Revision 5. Uniform provisions concerning the measures to be taken against the emission of gaseous and particulate pollutants form compression ignitions engines for use in vehicles, and the emission of gaseous pollutants from positive ignition engines fuelled with natural gas or liquefied petroleum gas for use in vehicles. E/ECE/ /Rev./Add.8/Rev.5-E/ECE/TRANS/ 55/Rev./Add.8/Rev.5. [7] Regulation No. 9 Revision 6. Uniform provisions concerning the measures to be taken against the emission for gaseous and particulate pollutants from compression ignition engines and positive ignition engines for use in vehicles. E/ECE//Rev./Add.8/Rev.6- E/ECE/TRANS/55/Rev./ Add.8/ Rev.6. [8] Rozporządzenie Komisji (UE) Nr 58/ wykonujące i zmieniające rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 595/9 w odniesieniu do emisji zanieczyszczeń pochodzących z pojazdów ciężarowych o dużej ładowności (Euro VI) oraz mieniające załączniki I i III do dyrektywy 7/6/WE Parlamentu Europejskiego i Rady. Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej L67/. [9] Rozporządzenie Komisji (UE) Nr 6/ zmieniające rozporządzenie (UE) nr 58/ Parlamentu Europejskiego w odniesieniu do emisji zanieczyszczeń pochodzących z pojazdów ciężarowych o dużej ładowności (Euro VI). [] Schulte L. E.: Mobile emission measurement on Diesel vehicles in real word traffic. Sun Conference, Ann Arbor. [] Worldwide emissions standards, passenger cars & light duty trucks, heavy duty & offroad vehicles. Delphi. [] Yilmaz H.: Gasoline systems. Bosch Powertrain Technologies, DEER, 8.9.. Jerzy Merkisz, DSc., DEng. Professor in the Faculty of Machines and Transport at Poznan University of Technology. Prof. dr hab. inż. Jerzy Merkisz profesor na Wydziale Maszyn Roboczych i Transportu Politechniki Poznańskiej. Wojciech Gis, DSc., DEng. Assistant Professor in Motor Transport Institute in Warsaw. Dr hab. inż. Wojciech Gis adiunkt w Instytucie Transportu Samochodowego w Warszawie. Jacek Pielecha, DSc., DEng. Professor in the Faculty of Machines and Transport at Poznan University of Technology. Dr hab. inż. Jacek Pielecha, prof. PP profesor na Wydziale Maszyn Roboczych i Transportu Politechniki Poznańskiej. Maciej Gis Eng. student in the Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering at Warsaw University of Technology. Inż. Maciej Gis student Wydziału Samochodów i Maszyn Roboczych Politechniki Warszawskiej. Remigiusz Jasiński, MSc, Eng. PhD student in the Faculty of Machines and Transport at Poznan University of Technology. Mgr inż. Remigiusz Jasiński doktorant na Wydziale Maszyn Roboczych i Transportu Politechniki Poznańskiej. 59