Size and Composition
Distributions of Particulate
Matter Emissions Part 2—Heavy-
Duty Diesel Vehicles
Michael A. Robert an...
Abstract
●Se tomaron muestras de camiones pesados adiesel (Heavy-
duty diesel vehicles; HDDVs) con dinamómetro de chasis
u...
Abstract
●Emisiones MP1.8= 181-581 mg/km
●Emisiones MP0.1= 25-72 mg/km.
●Mayor emisión de partículas finas y ultrafinas en...
Definiciones
● Carbon elemental (CE, Elemental Carbon EC, o black
carbon BC): este aerosol incluye material que absorve la...
Introducción
● Es importante cuantificar el impacto de
partículas de vehículos a diesel.
● Efectos en Morbilidad y Mortali...
● A chassis dynamometer
measures power delivered to
the surface of the "drive
roller" by the drive wheels.
The vehicle is ...
● Chassis dynamometer testing allows a better
assessment of the benefits of new fuels and vehicle
technologies, and is abs...
Introducción
● Como camiones son muy grandes para la
mayoría de los dinamómetro de chasis, se
usan ciclos de conducción si...
Introducción - Propósito
● Reprotar las distribuciones de los tamaños y
composición del MP emitido por HDDVs
mediedno con ...
frmOMNITM
Ambient Air Sampler (Filter
Reference Method)
The frmOMNITM
provides a
flexible, low cost solution for TSP,
PM 1...
Métodos experimentales
●Emisiones de MP de HDDVs se tomaron en West Virginia
University (WVU) entre Junio y Julio del 2003.
● Los vehículos no tenían sistemas de reducción
de emisiones adicionales. Ciclo: California Air
Resources Borad (CARB) Hea...
Universidad de Chile
Métodos experimentales
Universidad de Chile
Métodos experimentales
● Se colectaron las muestras de MP luego
de dos diluciones.
● La dilución primaria fue a volumen
completo constante mezcla...
● High-
Efficiency Particu
late Air or HEPA
● An air filter must
remove 99.97%
of all particles
greater than 0.3
micromete...
● MP con MOUDIS, RAAS, con filtros de teflón, cuarzo y
papel de los substratos (foil substrates)
● MP contínuo con SMPS (m...
Resultados y Discución
●
●Las distribuciones de MP por tamaño fueron construidas
como la suma de CE y MO en las etapas MOU...
Universidad de Chile
Resultados y Discusión
La alta correlación entre las mediciones colocadas MOUDI y los muestreos RAAS
...
Universidad de Chile
Resultados y Discusión
MPF 183-581 mg/km
MPUF 24-72 mg/km
Emisiones son funciones de
tecnología del m...
Universidad de Chile
Resultados y Discusión
● Razon CE/MO MPUF Idle/Creep= 2.72
● Razon CE/MO MPF Idle/Creep= 1.63
● Razon...
Universidad de Chile
Resultados y Discusión
Distribución de la masa de partículas
SMPS escalada y sobrepuesta sobre
la rec...
Universidad de Chile
Resultados y Discusión
Coker et al, MP HDDV crucero = 81 mg/km
MP HDDV Idle/Creep = 588 mg/km
Shah et...
Universidad de Chile
Distribución de las
composiciones de
iones solubles en
agua Na, NH3,
Mg, Ca y sulfato
Barra represent...
Universidad de Chile
Resultados y Discusión
Emisiones de MPUF como función
del tiempo para HDDT. Consumo
de combustible se...
Universidad de Chile
Distribución del tamaño de MPUF durante IDDLE (5a), CREEP (5b), Transiente y crucero (5c). Vehículos
...
Conclusiones
●
●Las mediciones con dinamómetro de chasis a HDDV en
idle/creep y HDDT revela importantes tendencias en emis...
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Sizeand composition distributions of particulate matter emissions part2 heavy-duty diesel vehicles.pptx

765 views

Published on

Particulate matter emissions from Heavy Duty Diesel Vehicles

Published in: Automotive
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
765
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
308
Actions
Shares
0
Downloads
8
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Sizeand composition distributions of particulate matter emissions part2 heavy-duty diesel vehicles.pptx

  1. 1. Size and Composition Distributions of Particulate Matter Emissions Part 2—Heavy- Duty Diesel Vehicles Michael A. Robert and Michael J. Kleeman Department of Civil and Environmental Engineering, University of California–Davis, Davis, CA Christopher A. Jakober Department of Environmental Toxicology, University of California–Davis, Davis, CA ISSN:1047-3289 J. Air & Waste Manage. Assoc. 57:1429–1438 DOI:10.3155/1047-3289.57.12.1429 December, 2007 Universidad de Chile Programa Inter-Facultades Magister en Gestión y Planificación Ambiental Química de la Atmósfera Profesora: Margarita Préndez Alumno: Sergio Ibarra
  2. 2. Abstract ●Se tomaron muestras de camiones pesados adiesel (Heavy- duty diesel vehicles; HDDVs) con dinamómetro de chasis usando muestreadores con filtros, impactadores de cascada y Escaneo de tamaño de partículas de movilidad (Scanning mobility particle size;SMPS). ●4 camiones con ciclo de 5 modos, pesos de 56.000 lb a 66.000 lb (25.401t -29.937 t) ●Análisis Partículas tubo de escape: Carbono Total (CT), Carbono Elemental (CE), Materia Orgánica (MO), iones solubles en agua (ISA).
  3. 3. Abstract ●Emisiones MP1.8= 181-581 mg/km ●Emisiones MP0.1= 25-72 mg/km. ●Mayor emisión de partículas finas y ultrafinas en camiones viejos, con mayor CE/MO que los camiones nuevos. ●Modo transient (Transitorio) mayor CE/MO, y modo idle (ocioso) y creep (arrastre) menos CE/MO. ●ISA: Ca mas abundante , luego Mg, Na, NH4, y sulfato. ●Peaks MP: 100-180 nm. ●Peaks MP Ocioso y Arrastre: nuevos = 70 nm, viejos = 100 nm. ●A mayor carga, menor MO y menor tamaño CE. A mayor carga, y mismo peso, + 22% MP0.1 EC, y - .38% MO
  4. 4. Definiciones ● Carbon elemental (CE, Elemental Carbon EC, o black carbon BC): este aerosol incluye material que absorve la luz y se piensa que origina forzamientos radiativos positivos. A temperaturas elevadas se combina con el oxígeno para formar monóxido o dióxido de carbono. Con agentes oxidantes calientes, como ácido nítrico y nitrato de potasio, se obtiene ácido melítico C6(CO2H)6. De los halógenos sólo el flúor reacciona con el carbono elemental. Un gran número de metales se combinan con el elemento a temperaturas elevadas para formar carburos. ● Materia Orgánica (MO): primario o secundario, biog´penico o antropogénico, o derivado de la oxidación de Compuestos Orgánicos Volátiles. La MO influye en el campo de la radiación atmosférica tanto por dispersión y absorción. ● Read more:
  5. 5. Introducción ● Es importante cuantificar el impacto de partículas de vehículos a diesel. ● Efectos en Morbilidad y Mortalidad. ● Compuestos mutagénicos y carcinogénicos. ● Se piensa que motores a diesel es la principal fuente de CE, nivel urbano y global. ● El PM del diesel reduce la visibilidad y afecta el balance radiativo de la
  6. 6. ● A chassis dynamometer measures power delivered to the surface of the "drive roller" by the drive wheels. The vehicle is often parked on the roller or rollers, which the car then turns and the output is measured. Universidad de Chile http://www.etclab.com/Chassis-Dynamometer-Testing.asp Medición de emisiones - Chassis dynamometer ● A chassis dynamometer is used to simulate driving on a road inside a laboratory under controlled conditions. The vehicle is driven on rolls, while a dynamometer simulates the inertia of the vehicle as well as the drag and friction on the vehicle (known as "road load").
  7. 7. ● Chassis dynamometer testing allows a better assessment of the benefits of new fuels and vehicle technologies, and is absolutely essential to assessing the performance of heavy hybrid trucks and buses. ● Chassis (Emissions) Dynamometer: A special chassis dynamometer used for emission testing. It is calibrated to accommodate weights of various vehicles, referred to as “inertia weight” categories. The dynamometer is also calibrated for various road load horsepower (RLHP) settings to simulate the amount of horsepower required to move the vehicle over a level road surface at 50 miles per. Universidad de Chile http://www.etclab.com/Chassis-Dynamometer-Testing.asp Medición de emisiones - Chassis dynamometer
  8. 8. Introducción ● Como camiones son muy grandes para la mayoría de los dinamómetro de chasis, se usan ciclos de conducción simplificados. ● Los estudios de túneles tampoco capturan completamente los ciclos de conducción. ● No hay método perfecto, por lo que en este estudio se presenta uno combinado
  9. 9. Introducción - Propósito ● Reprotar las distribuciones de los tamaños y composición del MP emitido por HDDVs mediedno con dinamómetro de chasis con mnuestreo por dilución, impactadores de cascada y escaneo de tamaño de partículas de movilidad. ● Se reportaron 6 fracciones de tamañoentre 0.056- 1.8 um. ● Partículas ultrafinas 56-100 nm, MP0.1, con MOUDI (Micro Orifice Uniform Deposit Impactor). ● Partículas finas con RAAS (Reference Ambient Air Quality Sampler filters).
  10. 10. frmOMNITM Ambient Air Sampler (Filter Reference Method) The frmOMNITM provides a flexible, low cost solution for TSP, PM 10, PM 2.5, PM 1 and Lead Monitoring MOUDI micro-orifice uniform deposit impactor http://www.ev.ncu.edu. tw/aql/English/Facilities/tabid/571/Default. aspx http://www.bgiusa.com/aam/frmomni. htm Filtros de Teflón y Cuarzo
  11. 11. Métodos experimentales ●Emisiones de MP de HDDVs se tomaron en West Virginia University (WVU) entre Junio y Julio del 2003.
  12. 12. ● Los vehículos no tenían sistemas de reducción de emisiones adicionales. Ciclo: California Air Resources Borad (CARB) Heavy Heavy-Duty Diesel Truck (HHDDT): ● 1 idle (ocioso), ● 2 creep (arrastre), ● 3 transient (Transitorio) ● 4, velocidad baja crucero, y ● 5 velocidad alta crucero ● Teóricamente el combustible es 10% aromáticos, y 500 ppm Azufre, sin embargo en realidad es 19-20 % aromáticos y 150-200 ppm Azufre (año 2003 en California).Universidad de Chile Métodos experimentales
  13. 13. Universidad de Chile Métodos experimentales
  14. 14. Universidad de Chile Métodos experimentales
  15. 15. ● Se colectaron las muestras de MP luego de dos diluciones. ● La dilución primaria fue a volumen completo constante mezclando las emisiones con el aire ambiental pre calentado con el filtro HEPA para remover partículas. ● La dilución secundaria fue precalentada usando carbón activado y un filtro HEPA. Universidad de Chile Métodos experimentales
  16. 16. ● High- Efficiency Particu late Air or HEPA ● An air filter must remove 99.97% of all particles greater than 0.3 micrometer from the air that passes through Universidad de Chile Filtro HEPA http://en.wikipedia. org/wiki/HEPA
  17. 17. ● MP con MOUDIS, RAAS, con filtros de teflón, cuarzo y papel de los substratos (foil substrates) ● MP contínuo con SMPS (modelo 3080, 3081, CPC Model 3025ª) ● Muestras gravimétricas, carbonáceas y especies iónicas con (Part 1). ● CE con Carbon Aerosol Analysis Lab Instrument (Sunset Laboratories) con protocolo 5040 de National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) ● Se multiplicó por 1.4 el carbón orgánico (CO) para obtener materia orgánica (MO) ● Los iones solubles en agua fuieron medidos con cromatografía (DX-600).Universidad de Chile Métodos experimentales
  18. 18. Resultados y Discución ● ●Las distribuciones de MP por tamaño fueron construidas como la suma de CE y MO en las etapas MOUDI. ●El máximo de tres co-localizados mediciones Moudi en cada fracción de tamaño se utiliza para representar el tamaño de los datos más exactos de distribución bajo el supuesto de que el rebote de partículas fue el artefacto colección dominante y que las partículas que rebotan en una etapa superior será recogido por elpostfiltro Moudi . ●Entonces, el 64% de las masas etapa de reconstrucción Moudi cayó dentro de los respectivos límites de error de
  19. 19. Universidad de Chile Resultados y Discusión La alta correlación entre las mediciones colocadas MOUDI y los muestreos RAAS mejora la confianza de la precisión de las mediciones
  20. 20. Universidad de Chile Resultados y Discusión MPF 183-581 mg/km MPUF 24-72 mg/km Emisiones son funciones de tecnología del motor Emisiones idle/creep mayores que ciclo HHDDT Debido a la menor distancia recorrida en estos modos CARGA: de 55.000 lb a 66.000 lb -6% MPUF, -5% MPF +22% MPUF CE -2% MPF CE +38% MPUF MO -7% MPF MO a + carga, cambia diámetro partículas
  21. 21. Universidad de Chile Resultados y Discusión ● Razon CE/MO MPUF Idle/Creep= 2.72 ● Razon CE/MO MPF Idle/Creep= 1.63 ● Razon CE/MO MPUF Promedio= 0.57 ● Razon CE/MO MPF Promedio= 0.34 ● Alander et al, CE/MO = 0.64-1.61 ● CE/MO Vehículos diesel inyección indirecta = 1.06-2.63 ● CE/MO Vehículos diesel inyección directa = 2.86-6.25
  22. 22. Universidad de Chile Resultados y Discusión Distribución de la masa de partículas SMPS escalada y sobrepuesta sobre la reconstrucción MOUDI de las distribuciones de masa en el rango de partículas ultrafinas Mediciones SMPS fueron escaladas por que SMPS mide el n° de partículas en función del diámetro de movilidad eléctrico, en cambio MOUDI mide el diámetro de la parícula en función del diámetro aerodinámico
  23. 23. Universidad de Chile Resultados y Discusión Coker et al, MP HDDV crucero = 81 mg/km MP HDDV Idle/Creep = 588 mg/km Shah et al, MP HDDV crucero = 134 mg/km MP HDDV Idle/Creep = 635 mg/km MP HDDV sin Iddle/Creep = 299 mg/km MP Idle/Creep = 1486 mg/km similar a Coker et al y Shah et al
  24. 24. Universidad de Chile Distribución de las composiciones de iones solubles en agua Na, NH3, Mg, Ca y sulfato Barra representa límite de detección del equipo Gráfico incluye comparación con muestreos MOUDI y RAAS Los paneles que faltan no cumplieron calidad Ca el mas abundante Ca en lubricante reduce acidificación
  25. 25. Universidad de Chile Resultados y Discusión Emisiones de MPUF como función del tiempo para HDDT. Consumo de combustible se calculó de los datos de CO2 consumido La mayor parte de MPUF se emitió en modos transiente y crucero. La mayor masa por kilómetro se emitió en Creep, luego transiente, crucero lento y crucero rápido La mayor emisión por combustible se emitió en transiente
  26. 26. Universidad de Chile Distribución del tamaño de MPUF durante IDDLE (5a), CREEP (5b), Transiente y crucero (5c). Vehículos viejos emiten mas MP que nuevos. Peak a 70 nm en Idle y Creep.
  27. 27. Conclusiones ● ●Las mediciones con dinamómetro de chasis a HDDV en idle/creep y HDDT revela importantes tendencias en emisiones. ●La mayor parte de las emisiones es carbonaceo. ●En HDDT las emisiones fueron dominadas por por CE, y en Idle/Creep MO ●El peak en la distribución se dió entre 100 y 180 nm ●Aumentar la carga no aumenta MP, pero si aumenta CE con diámetros mas pequeños. ●Ca abundante ●MP: mg/seg +transiente-crucero. mg/kg + creep. mg/lt +transiente ●Número pequeño de muestra para amplias conclusiones

×