Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
CATI PEMS привязывают к автомобилю

Портативные выбросы измерительная система ( ПЕМС ) представляет собой выбросы транспортного средства тестирования устройства , которое является небольшими и достаточно легким , чтобы быть выполнено внутри или перемещен с транспортным средством , что в настоящее время приводимого во время тестирования, а не на стационарных роликах на динамометре , что только имитирует реальную -мир вождения.

Ранние образцы оборудования для выбросов от мобильных транспортных средств были разработаны и проданы на рынок в начале 1990-х годов лабораторией Уоррена Спринг, Великобритания, в начале 1990-х годов, которая использовалась для измерения выбросов на дорогах в рамках Программы исследований окружающей среды Великобритании. Государственные учреждения, такие как Агентство по охране окружающей среды США (USEPA), Европейский союз , [ какой? ] , а различные государства и частные организации начали использовать PEMS, чтобы сократить как затраты, так и время, затрачиваемые на принятие решений о мобильных выбросах.

Введение в ПЕМС [ править ]

Лео Бретон из Агентства по охране окружающей среды США изобрел докладчик о выбросах дорожных транспортных средств в реальном времени (ROVER) в 1995 году. [1] [2] Первое коммерчески доступное устройство было изобретено Михалом Войтишеком-Ломом [3] и разработано Дэвидом Миллером. компании Clean Air Technologies International (CATI) Inc. в Буффало, штат Нью-Йорк, в 1999 году. Эти первые полевые устройства использовали данные двигателя либо из порта бортовой диагностики (OBD), либо непосредственно из массива датчиков двигателя. Первый блок был разработан и продан доктору Х. Кристоферу Фрею из Университета штата Северная Каролина (NCSU) для первого проекта испытаний на дороге, который спонсировался Министерством транспорта Северной Каролины. [4] Дэвид В. Миллер, соучредитель CATI, впервые придумал фразу «портативная система измерения выбросов» и «PEMS», когда работал над прибором 2000 года.

Испытания CATI PEMS в полевых условиях во Всемирном торговом центре в 2002 г.

Проект автобуса Городского транспортного агентства Нью-Йорка с доктором Томасом Ланни из Департамента охраны окружающей среды штата Нью-Йорк [5] в качестве краткого описания нового устройства. Вскоре последовали другие правительственные группы и университеты, которые быстро начали использовать оборудование из-за его баланса точности, низкой стоимости, легкого веса и доступности. С 1999 по 2004 годы исследовательские группы, такие как Virginia Tech, [6] Penn State, Texas A&M Transportation Institute, [7] Texas Southern University и другие, начали использовать PEMS в проектах пересечения границ, оценке проезжей части, методах управления движением, прежде чем- сценарии "и после", [ требуется пояснение ]а также паромы, самолеты и внедорожники, чтобы изучить возможности за пределами лабораторных условий. [8] [9] [10] [11] В рамках проекта, выполненного в апреле 2002 года Калифорнийским советом по воздушным ресурсам (CARB), с использованием оборудования, отличного от 1065 PEMS, [12] было испытано 40 грузовиков в течение 2,5 дней; [13] из которых 22 грузовика были испытаны на дороге в Туларе, Калифорния. В это время одним из самых известных проектов, выполненных с использованием раннего оборудования PEMS, стал проект Ground Zero Всемирного торгового центра (WTC) в нижнем Манхэттене [14].испытание автобетононасосов, бульдозеров, грейдеров, а затем и дизельных кранов на корпусе №7 высотой 40 этажей. Другие ранние проекты PEMS, такие как полевые исследования доктора Криса Фрея, использовались USEPA при разработке модели MOVES. [15] Однако пользователям, таким как регулирующие органы и производители транспортных средств, пришлось ждать коммерциализации ROVER, чтобы проводить фактические измерения массовых выбросов, а не полагаться на оценки массовых выбросов с использованием данных порта OBD или прямого измерения двигателя, чтобы иметь более надежный набор данных. Это привело к появлению в 2005 году нового стандарта, известного как CFR 40 Part 1065 [16].

Многие правительственные организации (такие как USEPA и Рамочная конвенция Организации Объединенных Наций об изменении климата или РКИК ООН ) определили целевые загрязнители из мобильных источников в различных мобильных стандартах, такие как CO2 , NOx , твердые частицы (PM), оксид углерода (CO), углеводороды ( HC), чтобы гарантировать соблюдение стандартов выбросов. Кроме того, эти руководящие органы начали принимать программу испытаний для внедорожных дизельных двигателей., а также другие типы двигателей внутреннего сгорания и требуют использования испытаний PEMS. Важно очертить различные классификации новейшего «переносного» оборудования для испытаний на выбросы по сравнению с оборудованием PEMS, чтобы лучше понять желание портативности при полевых испытаниях выбросов.

Экономическое преимущество оборудования PEMS [ править ]

Устройство нового поколения «интегрированного PEMS» (iPEMS).

Поскольку блок PEMS может легко переноситься одним человеком с рабочего места на рабочее место и может использоваться без необходимости «группового подъема», требуемые проекты испытаний выбросов являются экономически жизнеспособными. Проще говоря, большее количество тестов может быть выполнено быстрее, с меньшим количеством рабочих, резко увеличивая количество тестов, выполняемых за определенный период времени. Это, в свою очередь, значительно снижает «стоимость теста», но в то же время увеличивает общую точность, требуемую в «реальной» среде. [17] Поскольку закон больших чисел приведет к сходимости результатов, это означает, что повторяемость, предсказуемость и точность улучшаются, одновременно снижая общую стоимость тестирования.

Образцы выбросов на дорогах, определенные PEMS [ править ]

Почти все современные двигатели при испытании новых и в соответствии с принятыми протоколами испытаний в лаборатории производят относительно низкие выбросы в пределах установленных стандартов. Поскольку все отдельные двигатели одной и той же серии должны быть идентичны, испытанию подвергаются только один или несколько двигателей каждой серии. Испытания показали, что:

  1. Основная часть общих выбросов может происходить в результате относительно коротких эпизодов с высоким уровнем выбросов.
  2. Характеристики выбросов могут отличаться даже у идентичных двигателей.
  3. Выбросы за пределами процедур лабораторных испытаний часто выше, чем в рабочих и окружающих условиях, сравнимых с таковыми во время лабораторных испытаний.
  4. Выбросы значительно ухудшаются в течение срока службы автомобилей.
  5. Уровни износа сильно различаются, причем высокие уровни выбросов часто связаны с различными механическими неисправностями.

Эти результаты согласуются с опубликованной литературой и данными множества последующих исследований. Они в большей степени применимы к двигателям с искровым зажиганием и значительно меньше - к дизелям, но с учетом достижений в технологии дизельных двигателей, основанных на регулировании (сравнимых с достижениями в двигателях с искровым зажиганием с 1970-х годов), можно ожидать, что эти результаты, вероятно, будут применимо к дизельным двигателям нового поколения. С 2000 года несколько организаций использовали данные PEMS для измерения выбросов в процессе эксплуатации сотен дизельных двигателей, установленных в школьных автобусах, транзитных автобусах, грузовиках для доставки грузов, плугах, внедорожных грузовиках, пикапах, фургонах, вилочных погрузчиках. , экскаваторы, генераторы, погрузчики, компрессоры, локомотивы, пассажирские паромы и другие дорожные, внедорожные ивнедорожные приложения . Были продемонстрированы все ранее перечисленные результаты; Кроме того, было замечено, что продолжительный холостой ход двигателей может оказать значительное влияние на выбросы во время последующей эксплуатации.

Кроме того, тестирование PEMS выявило несколько "аномалий" двигателя, при которых выбросы NOx для конкретного топлива были в два-три раза выше, чем ожидалось, во время некоторых режимов работы, что свидетельствует о преднамеренных изменениях настроек блока управления двигателем (ЭБУ). Такой набор данных можно легко использовать для составления кадастров выбросов, а также для оценки различных усовершенствований двигателей, топлива, дополнительной обработки выхлопных газов и других областях. (Данные, собранные по «обычным» автопаркам, затем служат в качестве «исходных» данных, с которыми сравниваются различные улучшения.) Этот набор данных также можно проверить на соответствие стандартам непревышения (NTE) и стандартам выбросов при использовании , которые являются «Американские» стандарты выбросов, требующие дорожных испытаний.

Точность ПЕМС [ править ]

1065 PEMS производства AVL - крепится на легковой автомобиль.

Для PEMS часто бывает сложно обеспечить такую ​​же точность и разнообразие видов, измеряемых с помощью передового лабораторного оборудования, потому что PEMS обычно ограничены по размеру, весу и потребляемой мощности. По этой причине были высказаны возражения [ кем? ] против использования PEMS для проверки соответствия. Но есть также вероятность неточности в выбросах автопарка, выведенных из лабораторных измерений. По этой причине, Европейский WLTP результаты PEMS будет взвешена с коэффициентом соответствия 2.1 (1.5 после 2019), т.е. выбросов , измеренных с помощью PEMS разрешено быть фактором 2.1 выше предела. [18]

Ожидается [19], что будет спроектировано множество бортовых систем, начиная от PEMS размером с хлебный ящик [20] [21] и заканчивая инструментальными прицепами, буксируемыми за испытанным грузовиком. [22] Преимущества каждого подхода необходимо рассматривать в свете других источников ошибок, связанных с мониторингом выбросов, особенно различий между транспортными средствами и изменчивости выбросов внутри самого транспортного средства.

Дополнительные критерии ПЕМС [ править ]

Sensors Inc. PEMS оборудование

ПЕМС должен быть достаточно безопасным для использования на дорогах общего пользования. Во время испытаний портативные системы выбросов могут присоединять удлинители выхлопной трубы, добавлять трубопроводы и кабели за пределы автомобиля, переносить свинцово-кислотные батареи в пассажирском салоне, иметь доступ к горячим компонентам для посторонних, блокировать аварийные выходы или мешать водителю или мешать работе водителя. незакрепленные компоненты, которые могут быть захвачены движущимися частями. Модификации или разборка испытываемого транспортного средства, такие как просверливание выхлопной системы или удаление системы забора воздуха, должны быть проверены на предмет их приемлемости как менеджерами автопарка, так и водителями, особенно на транспортных средствах, перевозящих пассажиров. Испытательное оборудование не может потреблять чрезмерную электрическую нагрузку от испытательного автомобиля. Вместо этого герметичные свинцово-кислотные батареи, топливные элементы и генераторы. использовались в качестве внешних источников питания, хотя они могут создавать другие опасности во время вождения.

Чем больше времени и опыта требуется для установки оборудования, тем выше стоимость тестирования, что ограничивает количество автомобилей, которые могут быть протестированы. Также возможно проведение дополнительных испытаний с оборудованием, которое достаточно универсально для использования на более чем одном типе транспортных средств. Вес и размер оборудования и расходных материалов, таких как калибровочные газы, могут ограничивать перемещение в достаточное количество мест. Необходимо учитывать любые ограничения на транспортировку опасных материалов (например, топлива для пламенно-ионизационного детектора (FID) или калибровочных газов). Способность испытательной бригады ремонтировать PEMS в полевых условиях с использованием доступных на месте ресурсов также может иметь важное значение.

Пригодность PEMS к применению [ править ]

В конечном итоге следует продемонстрировать, что PEMS подходит для желаемого применения. Если конечной целью является проверка соответствия требованиям к выбросам при эксплуатации, для испытаний следует предоставить парк транспортных средств с известными характеристиками, включая двигатели с двойным отображением и двигатели, не соответствующие требованиям. Затем производители PEMS должны на практике продемонстрировать, как эти несоответствующие транспортные средства могут быть идентифицированы с помощью их системы.

Объем испытаний и безопасная повторяемость [ править ]

Чтобы достичь необходимого количества «объема тестирования», необходимого для подтверждения реального тестирования, необходимо учитывать три момента:

  1. Системная точность
  2. Федеральные и / или государственные руководящие принципы и / или стандарты по охране труда и технике безопасности
  3. Экономическая жизнеспособность на основе первых двух пунктов.

После того, как конкретная портативная система выбросов была идентифицирована и признана точной, следующим шагом является обеспечение надлежащей защиты рабочего (рабочих) от рабочих опасностей, связанных с задачами, выполняемыми при использовании испытательного оборудования. Например, типичные функции рабочего могут заключаться в транспортировке оборудования на рабочую площадку (например, в автомобиле, грузовике, поезде или самолете), транспортировке оборудования на рабочую площадку и подъеме оборудования на место.

Преимущества PEMS [ править ]

Испытания на выбросы от транспортных средств на дорогах сильно отличаются от лабораторных испытаний, принося как значительные преимущества, так и проблемы: поскольку испытания могут проводиться во время нормальной эксплуатации испытываемых транспортных средств, большое количество транспортных средств может быть испытано в течение относительно короткого периода времени. время и при относительно невысокой стоимости. Двигатели, которые нельзя легко проверить иным способом (например, паромдвигатели) могут быть испытаны. Могут быть получены достоверные данные о выбросах в реальном мире. Инструменты должны быть небольшими, легкими, выдерживать тяжелые условия эксплуатации и не представлять угрозы для безопасности. Данные о выбросах подвержены значительным отклонениям, так как реальные условия часто плохо определены и не воспроизводимы, а значительные различия в выбросах могут существовать даже среди идентичных двигателей. Таким образом, испытания на выбросы на дорогах требуют иного мышления, чем традиционный подход к испытаниям в лаборатории и использованию моделей для прогнозирования реальных характеристик. В отсутствие установленных методов использование ПЕМС требует внимательного, вдумчивого и широкого подхода. Это следует учитывать при проектировании, оценке и выборе PEMS для желаемого применения.

Недавний пример преимущества PEMS перед лабораторными испытаниями - это скандал с Volkswagen (VW) 2015 года . В рамках небольшого гранта Международного совета по чистому транспорту доктор Дэниел Кардер из Университета Западной Вирджинии (WVU) обнаружил бортовое программное обеспечение «читы», которое VW установил на некоторые легковые автомобили с дизельным двигателем ( скандал с Dieselgate ). Единственный способ сделать открытие - это незапрограммированная случайная оценка на дороге с использованием устройства PEMS. VW теперь несет ответственность за штрафы в размере более 14 миллиардов долларов США. В 2016 году эти последние разработки привели к возрождению во всем мире интереса к более мелким, более легким, интегрированным и экономичным "не-1065" PEMS, аналогично демонстрации наРазрушители мифов 2011 Премьера эпизода «Мотоциклы и базуки» , в котором использовался не-1065 PEMS, чтобы установить разницу между загрязнением окружающей среды автомобилем и мотоциклом.

Подкатегория: интегрированный PEMS (iPEMS) [ править ]

«Интегрированное» оборудование PEMS нового поколения

Обзор разработки интегрированных PEMS (iPEMS)

В ответ на предложение Dieselgate в Европейском союзе (ЕС) был разработан стандарт « Real Driving Emissions » (RDE), который, в свою очередь, увеличил спрос на меньшие, более легкие, более портативные, менее дорогие и интегрированные PEMS [23] комплекты оборудования. Оборудование iPEMS в настоящее время не может использоваться в качестве «сертификационного» устройства в США.

Определение iPEMS

Следующие функции являются общими для меньшего и легкого класса оборудования iPEMS:

  1. Полный, автономный и модульный комплект портативной системы измерения выбросов (PEMS)
  2. включая встроенный бортовой источник питания,
  3. не более 7 кг общим весом (включая футляр для переноски, выхлопные патрубки и любое дополнительное оборудование, необходимое для использования),
  4. возможность переноски одним (1) человеком,
  5. которые можно транспортировать через терминал аэропорта и хранить в багажном отсеке самолета;
  6. после развертывания на полевой площадке iPEMS имеет возможность тестировать транспортные средства в течение 30 минут (при условии, что требуемый бортовой блок питания заряжен);
  7. продолжительность тестирования встроенного блока питания составляет минимум два (2) часа;
  8. Минимальные возможности тестирования загрязнителей должны включать: оксиды азота (NOx), диоксид углерода (CO2) и либо твердые частицы (PM), либо количество твердых частиц (PN);
  9. точность тестирования должна быть в пределах 10% (или лучше) от 1065 PEMS.

Преимущества iPEMS перед оборудованием 1065 PEMS

Преимущество оборудования iPEMS заключается в том, что они предназначены как для дополнения 1065 PEMS, так и для обеспечения расширенных возможностей, которые обусловлены требованиями к более быстрому принятию решений, усугубляемыми скандалом с Volkswagen 2015 года. Эти устройства в настоящее время используются как Европейским союзом (ЕС), так и Китаем для их программ RDE.[24]

См. Также [ править ]

  • Национальные стандарты качества окружающего воздуха (США)

Ссылки [ править ]

  1. ^ Johson, Деннис (2002-02-13). "ROVER - Деннис Джонсон, докладчик о выбросах от дорожных транспортных средств в режиме реального времени, Агентство по охране окружающей среды США" (PDF) . Докладчик по выбросам от дорожных транспортных средств в режиме реального времени Деннис Джонсон, Агентство по охране окружающей среды США . Агентство по охране окружающей среды США . Проверено 1 марта 2016 .
  2. ^ "Модульный расходомер выхлопных газов транспортных средств и система отчетности о выбросах в режиме реального времени" . patents.google.com . 1999-01-05 . Проверено 1 марта 2016 г. Бретон использовал это устройство для испытаний на выбросы в реальных условиях. . Проверить значения даты в: |access-date=( помощь )
  3. ^ "Заявка на патент США: 0130177953" . appft.uspto.gov .
  4. ^ Фрей, Х. Кристофер; Унал, Альпер; Rouphail, Nagui M .; Colyar, Джеймс Д. (2003). «Измерение выбросов выхлопных газов транспортных средств с помощью портативного прибора на дороге». Журнал Ассоциации управления воздухом и отходами . 53 (8): 992–1002. DOI : 10.1080 / 10473289.2003.10466245 . PMID 12943319 . 
  5. ^ Ланни, Томас (2003). «Точный контроль городских выбросов и выбросов прекурсоров для городских автобусов с дизельным двигателем». Загрязнение окружающей среды . 123 (3): 427–437. DOI : 10.1016 / S0269-7491 (03) 00024-1 . PMID 12667771 . 
  6. ^ "Технологический институт Вирджинии" .
  7. ^ "Программа качества воздуха - Техасский транспортный институт A&M" .
  8. ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 17 августа 2011 года . Проверено 25 сентября 2016 . CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  9. ^ "Проекты пересечения границы" (PDF) .
  10. ^ "Состояние NC | Окончание срока службы службы WWW4" (PDF) .
  11. ^ "Методы управления движением" .
  12. ^ «Программа соответствия эксплуатации дизельных двигателей для тяжелых условий эксплуатации» .
  13. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2016-09-27 . Проверено 26 сентября 2016 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  14. ^ "Сообщества чистого воздуха: Проект сокращения выбросов дизельного топлива ЦМТ" . www.cleanaircommunities.org .
  15. ^ «Модель ДВИЖЕНИЯ» . Архивировано из оригинала на 2016-05-12 . Проверено 23 сентября 2016 .
  16. ^ «eCFR - Свод федеральных правил» .
  17. ^ Эль-Шаварби И., Ан К. и Ракха Х. (2005), Сравнительная оценка воздействия крейсерской скорости и уровня ускорения транспортного средства на горячие стабилизированные выбросы. Транспортные исследования, Часть D, 10 (1), стр 13–30.
  18. ^ «Европейская комиссия - ПРЕСС-РЕЛИЗЫ - Пресс-релиз - Действия ЕС по ограничению загрязнения воздуха автомобилями: вопросы и ответы» . europa.eu .
  19. ^ Фулпер, Карл. «Инженер-химик» (PDF) . www.cert.ucr.edu . CE-CERT . Проверено 4 апреля 2018 года .
  20. ^ Ропкинс, Карл. «Доктор» (PDF) . www.cert.ucr.edu/events/pems/ . Проверено 4 апреля 2018 года .
  21. ^ Миллер, Дэвид. «Изобретатель» . www.3DATX.com . 3DATX . Проверено 4 апреля 2018 года .
  22. ^ Дурбин, Том. «Доктор» (PDF) . www.arb.ca.gov . CARB . Проверено 4 апреля 2018 года .
  23. ^ Миллер, Дэвид. «Президент» . www.3DATX.com . Автомобильный IQ - Фактические выбросы от вождения . Проверено 4 апреля 2018 года .
  24. ^ [1]

Внешние ссылки [ править ]

  • Запрос на получение гранта от Техасской комиссии по качеству окружающей среды для проекта, который требовал использования ПЕМС
  • Исследование выбросов снегоходов, проведенное Университетом Денвера, использует PEMS для определения выбросов. Выбросы от зимних транспортных средств в Йеллоустонском национальном парке.
  • Компания MJ Bradley & Associates, Inc. провела мониторинг выбросов внедорожных транспортных средств на участке реконструкции Всемирного торгового центра. Исследование технологий контроля выбросов дизельного топлива на внедорожном строительном оборудовании на Всемирном торговом центре и на участке повторной разработки PATH.
  • Отчет Университета штата Северная Каролина для USEPA с рекомендациями для следующего поколения устройств PEMS, которые будут разработаны Рекомендуемая стратегия анализа и сбора данных о выбросах на борту для модели нового поколения
  • В исследовании биодизеля для Министерства транспорта Северной Каролины, проведенном Университетом штата Северная Каролина, используется устройство PEMS для сбора данных сравнения выбросов. Оперативная оценка выбросов и использования топлива самосвалов с дизельным топливом B20.
  • Информационная страница Агентства по охране окружающей среды о PEMS Science for the 21st Century
  • Imperial College London (UK) Центр транспортных исследований провел исследование эффективности транспортного средства и собранные данные о выбросах вдоль M42 автомагистрали с использованием САОРОМ устройство мониторинга Проточных выбросов транспортных средств
  • Недавнее использование и презентации PEMS: Инженерный колледж Калифорнийского университета (UCR) - Центр экологических исследований и технологий (CE-CERT)