Name: measuring sub-23 nanometer real driving particle number emissions using the portable downtoten sampling system
Uploaded: 2020-05-22T15:00:00
Duration: 8 min 59 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Measuring Sub-23 Nanometer Real Driving Particle Number Emissions Using the Portable DownToTen Sampling System at JoVE.com

Dette arbejde udføres inden for rammerne af H2020-projektet DownToTen. Dette projekt har modtaget støtte fra EU's Horisont 2020-forsknings- og innovationsprogram under tilskudsaftale nr.

<ol>
	<li>Dunne, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=GRPE+Particulate+Measurement+Programme+(PMP).">GRPE Particulate Measurement Programme (PMP).</a> 7th ETH-Conference on Combustion Generated Nanoparticles. , (2003).</li><li>Sydbom, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Health+effects+of+diesel+exhaust+emissions.">Health effects of diesel exhaust emissions.</a> European Respiratory Journal. 17 (4), 733-746 (2001).</li><li>Vehicle Regulations - Transport. UNECE Available from: <a target="_blank" href="https://www.unece.org/trans/main/welcwp29.html">https://www.unece.org/trans/main/welcwp29.html</a> (2020)</li><li>Andersson, J., Wedekind, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> DETR / SMMT / CONCAWE Particulate Research Programme 1998-2001 SUMMARY REPORT. , (2001).</li><li>Samaras, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Publication+data+form+1.+Framework+Programme+European+Commission-DG+TrEn.">Publication data form 1. Framework Programme European Commission-DG TrEn.</a> 5 th Framework Programme Competitive and Sustainable Growth Sustainable Mobility and Intermodality 2. Contract No. , (2005).</li><li>R&#246;nkk&#246;, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+gaseous+sulphuric+acid+on+diesel+exhaust+nanoparticle+formation+and+characteristics.">Effects of gaseous sulphuric acid on diesel exhaust nanoparticle formation and characteristics.</a> Environmental Science and Technology. 47 (20), 11882-11889 (2013).</li><li>Liati, A., Dimopoulos Eggenschwiler, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+particulate+matter+deposited+in+diesel+particulate+filters:+Visual+and+analytical+approach+in+macro-,+micro-+and+nano-scales.">Characterization of particulate matter deposited in diesel particulate filters: Visual and analytical approach in macro-, micro- and nano-scales.</a> Combustion and Flame. 157 (9), 1658-1670 (2010).</li><li>Liati, A., Schreiber, D., Arroyo Rojas Dasilva, Y., Dimopoulos Eggenschwiler, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrafine+particle+emissions+from+modern+Gasoline+and+Diesel+vehicles:+An+electron+microscopic+perspective.">Ultrafine particle emissions from modern Gasoline and Diesel vehicles: An electron microscopic perspective.</a> Environmental Pollution. 239, 661-669 (2018).</li><li>Kittelson, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+Measurements+of+Nanoparticle+Emissions+from+Engines.">Recent Measurements of Nanoparticle Emissions from Engines.</a> Current Research on Diesel Exhaust Particles Japan Association of Aerosol Science and Technology. , 5 (2001).</li><li>Bruno, T. J., Ott, L. S., Smith, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Composition-Explicit+Distillation+Curves+of+Waste+Lubricant+Oils+and+Resourced+Crude+Oil:+A+Diagnostic+for+Re-Refining+and+Evaluation.">Composition-Explicit Distillation Curves of Waste Lubricant Oils and Resourced Crude Oil: A Diagnostic for Re-Refining and Evaluation.</a> American Journal of Environmental Sciences. 6 (6), 523-534 (2010).</li><li>Giechaskiel, B., Vanhanen, J., V&#228;kev&#228;, M., Martini, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+of+vehicle+exhaust+sub-23+nm+particle+emissions.">Investigation of vehicle exhaust sub-23 nm particle emissions.</a> Aerosol Science and Technology. 51 (5), 626-641 (2017).</li><li>. Call: H2020-GV-2016-2017: DownToTen. 48th PMP Update Available from: <a target="_blank" href="https://wiki.unece.org/download/attachments/73924923/PMP-48-10/DTT_Update_Nov_2018.pdf">https://wiki.unece.org/download/attachments/73924923/PMP-48-10/DTT_Update_Nov_2018.pdf</a> (2018)</li><li>. PMP 50th Session - Transport - Vehicle Regulations - UNECE Wiki Available from: <a target="_blank" href="https://wiki.unece.org/display/trans/PMP+50th+Session">https://wiki.unece.org/display/trans/PMP+50th+Session</a> (2019)</li><li>PEMS accuracies under harsh environmental conditions. 23rd Transport and Air Pollution Conference, Thessaloniki 2019 Available from: <a target="_blank" href="https://www.tapconference.org/assets/files/previous-confereces/proceedings/2019_Proceedings.zip">https://www.tapconference.org/assets/files/previous-confereces/proceedings/2019_Proceedings.zip</a> (2019)</li><li>Karjalainen, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time-resolved+characterization+of+primary+particle+emissions+and+secondary+particle+formation+from+a+modern+gasoline+passenger+car.">Time-resolved characterization of primary particle emissions and secondary particle formation from a modern gasoline passenger car.</a> Atmospheric Chemistry and Physics. 16 (13), 8559-8570 (2016).</li><li>Mikkanen, P., Moisio, M., Keskinen, J., Ristim&#228;ki, J., Marjam&#228;ki, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sampling+method+for+particle+measurements+of+vehicle+exhaust.">Sampling method for particle measurements of vehicle exhaust.</a> SAE Mobilus. , 219 (2001).</li><li>Giechaskiel, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+motor+vehicle+particulate+emissions+sampling+and+measurement:+From+smoke+and+filter+mass+to+particle+number.">Review of motor vehicle particulate emissions sampling and measurement: From smoke and filter mass to particle number.</a> Journal of Aerosol Science. 67, 48-86 (2014).</li><li>EC Commission Regulation (EU) 2017/1154. Official Journal of the European Union Available from: <a target="_blank" href="https://eur-lex.europa.eu/eli/reg/2017/1154/oj">https://eur-lex.europa.eu/eli/reg/2017/1154/oj</a> (2017)</li><li>Mamakos, A., Khalek, I., Giannelli, R., Spears, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+combustion+aerosol+produced+by+a+mini-CAST+and+treated+in+a+catalytic+stripper.">Characterization of combustion aerosol produced by a mini-CAST and treated in a catalytic stripper.</a> Aerosol Science and Technology. 47 (8), 927-936 (2013).</li><li>Jing, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Standard+Combustion+Aerosol+Generator+(SCAG)+for+Calibration+Purposes.">Standard Combustion Aerosol Generator (SCAG) for Calibration Purposes.</a> Atmospheric Environment. 27 (8), 1271-1275 (1999).</li><li>Moore, R. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mapping+the+operation+of+the+miniature+combustion+aerosol+standard+(Mini-CAST)+soot+generator.">Mapping the operation of the miniature combustion aerosol standard (Mini-CAST) soot generator.</a> Aerosol Science and Technology. 48 (5), 467-479 (2014).</li><li>Giechaskiel, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Implementation+of+portable+emissions+measurement+systems+(PEMS)+for+the+real-driving+emissions+(RDE)+regulation+in+Europe.">Implementation of portable emissions measurement systems (PEMS) for the real-driving emissions (RDE) regulation in Europe.</a> Journal of Visualized Experiments. (118), e54753 (2016).</li><li>EC Commission Regulation (EU) 2017/1151. Official Journal of the European Union Available from: <a target="_blank" href="https://eur-lex.europa.eu/eli/reg/2017/1151/oj">https://eur-lex.europa.eu/eli/reg/2017/1151/oj</a> (2017)</li><li>EC REGULATION (EC) No 715/2007 OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL. Official journal of the European Union Available from: <a target="_blank" href="https://eur-lex.europa.eu/Legal-content/EN/ALL/?uri=CELEX:32007R0715">https://eur-lex.europa.eu/Legal-content/EN/ALL/?uri=CELEX:32007R0715</a> (2007)</li><li>EC DIRECTIVE 2007/46/EC OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL. Official journal of the European Union Available from: <a target="_blank" href="https://eur-lex.europa.eu/Legal-content/EN/ALL/?uri=CELEX:32007L0046">https://eur-lex.europa.eu/Legal-content/EN/ALL/?uri=CELEX:32007L0046</a> (2007)</li><li>EC Commission Regulation 2790/99. Official Journal of the European Communities Available from: <a target="_blank" href="https://eur-lex.europa.eu/Legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX:3A31999R2790">https://eur-lex.europa.eu/Legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX:3A31999R2790</a> (1999)</li><li>Hinds, W. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Aerosol technology: properties, behavior, and measurement of airborne particles. , (2012).</li><li>Badshah, H., Kittelson, D., Northrop, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Particle+Emissions+from+Light-Duty+Vehicles+during+Cold-Cold+Start.">Particle Emissions from Light-Duty Vehicles during Cold-Cold Start.</a> SAE International Journal of Engines. 9 (3), 1775-1785 (2016).</li><li>First results of vehicle technology effects on sub-23nm exhaust particle number emissions using the DownTo10 sampling and measurement system. 22nd ETH-Conference on Combustion Generated Nanoparticles Available from: <a target="_blank" href="https://www.nanoparticles.ch/archive/2018_Andersson_PR.pdf">https://www.nanoparticles.ch/archive/2018_Andersson_PR.pdf</a> (2018)</li><li>Giechaskiel, B., Manfredi, U., Martini, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engine+exhaust+solid+sub-23+nm+particles:+I.+Literature+survey.">Engine exhaust solid sub-23 nm particles: I. Literature survey.</a> SAE International Journal of Fuels and Lubricants. 7 (2834), 950-964 (2014).</li><li>Including cold-start emissions in the Real-Driving Emissions (RDE) test procedure. Publications Office of the European Union Available from: <a target="_blank" href="https://op.europa.eu/en/publication-detail/-/publication/66874f0c-fd85-11e6-8a35-01aa75ed71a1/language-en/format-PDF/source-120155396">https://op.europa.eu/en/publication-detail/-/publication/66874f0c-fd85-11e6-8a35-01aa75ed71a1/language-en/format-PDF/source-120155396</a> (2017)</li><li>Mathissen, M., Scheer, V., Vogt, R., Benter, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+on+the+potential+generation+of+ultrafine+particles+from+the+tire-road+interface.">Investigation on the potential generation of ultrafine particles from the tire-road interface.</a> Atmospheric Environment. 45 (34), 6172-6179 (2011).</li><li>Grigoratos, T., Martini, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brake+wear+particle+emissions:+a+review.">Brake wear particle emissions: a review.</a> Environmental Science and Pollution Research. 22 (4), 2491-2504 (2015).</li></ol>

Forfatterne har intet at afsløre.

Dette arbejde præsenterer DTT-prøvetagningssystemet og dets anvendelse som et bærbart emissionsmålingssystem. Systemet er udformet og bygget inden for rammerne af EU Horizon 2020-projektet DTT for at muliggøre partikeltalemissionsmålinger under den nuværende lovgivningsmæssige partikelstørrelsesgrænse på 23 nm. Systemets alsidighed gør det muligt at vurdere de regulerede emissioner af faste partikler samt samlede partikelemissioner og undersøgelser af sekundære aerosoler. For at fortolke måleresultaterne nøjagtigt er det nødvendigt med en kalibreringsprocedure med DTT-systemet. Dette er for at vurdere den relative partikelindtrængning for forskellige partikelstørrelser, for at kunne beregne en korrektionsfaktor, der tegner sig for partikeltab. Det er afgørende at give tilstrækkelig opvarmningstid til, at selve prøveudtagningssystemet og resten af forsøgsopsætningen kan opnå termisk ligevægt og opnå nøjagtige kalibreringsmålingsresultater.
Anvendelsen af DTT-systemet til måling af emissioner af faste partikeltal med en lavere partikelstørrelsesafskæring på 23 nm (gældende regulering) og 10 nm (eksperimentel) er beskrevet. For at kunne vurdere partikelnummeremissioner for et køretøj er det nødvendigt at bestemme partikelnummerkoncentrationen og udstødningsmassens strømningshastighed. DTT-systemet dækker partikeltalkoncentrationsmålingen. Udstødningsmassestrømmen måles ved hjælp af en udstødningsstrømsmåler (EFM). Det er vigtigt at installere EFM i henhold til producentens anvisninger. Fejlagtige målinger af udstødningsstrømmene påvirker direkte de udledes af emissionshastigheder. Ved behandling af de målte data er det vigtigt at udføre en nøjagtig tidsjustering af partikelkoncentrationsdataene og udstødningsflowdataene. Dette er nødvendigt, fordi emissionshastigheden er udstødningsflowet ganget med partikelnummerkoncentrationen. Hvis de to signaler ikke er justeret korrekt, kan emissionerne over hele drevet afvige betydeligt fra de reelle emissioner.
DTT-systemet er ikke en kommerciel enhed, men et alsidigt forskningsværktøj. Det bruges til at undersøge uregulerede emissioner fra køretøjer i modsætning til at udføre certificeringsmålinger, der validerer overholdelse af gældende regler. Den høje alsidighed kommer på bekostning af øget energi og fortynding luftforbrug. Ved brug af systemet til mobile målinger skal vægten, der tilsættes køretøjet på grund af batteriet (30 kg) og gasflasken (20 kg) til dækning af systemets energi- og luftforbrug, være for øje. Den samlede vægt, der lægges til bilen ved måling af PN-emissionerne med DTT-systemet, er ca. 80 kg, hvilket kan sammenlignes med en anden person, der transporteres i køretøjet. Den ekstra vægt kan føre til lidt øgede emissioner, især hvis drevet omfatter en stor acceleration og / eller bakker.
DTT-systemet kan bruges til at undersøge de uregulerede partikeltals udstødningsemissioner på 23 nm. Både emissioner af faste og samlede partikeltal kan måles. Desuden kan det være et nyttigt redskab til at undersøge det komplekse område af sekundær aerosoldannelse. En anden mulig anvendelse af systemet er måling af bilbremseslidpartikler. En betydelig del af de partikler, der udsendes under bremsehændelser, kan være mindre end 30 nm34. Med en d50 på ca. 11 nm er DTT-systemet egnet til at studere disse emissioner. Selv om det er kendt, at ikke-udstødningsemissioner bidrager næsten ligeligt til trafikrelaterede PM10-emissioner 35,er ikke-udstødningspartikelemissioner stadig ureguleret. Dette skyldes den komplekse og sjældent reproducerbare proces med partikelproduktion, hvilket gør det meget vanskeligt at fastsætte regulerende foranstaltninger. Desuden er den kemiske sammensætning og den dermed forbundne toksicitet af organiske bremseslidpartikler stadig almindeligt ukendt35.
DTT-systemet er et nyttigt værktøj til at forbedre vores forståelse af både udstødnings- og ikke-udstødningstrafikrelaterede partikelemissioner.

Partikelmålingsprogrammet (PMP) blev grundlagt af den britiske regering med henblik på "udvikling af typegodkendelsestestprotokoller til vurdering af køretøjer udstyret med avanceret partikelreduktionsteknologi, der supplerer eller erstatter de nuværende lovgivningsmæssige måleprocedurer"1. PMP er verdens første partikelnummerbaserede emissionsregulering, der specifikt er rettet mod kulstofholdige partikler ≥23 nm. Nylige målinger indikerer, at det kan være nødvendigt at medtage mindre partikler.
Negative sundhedsvirkninger af dieselsod er velkendte2, og derfor blev forsigtighedsprincippet påberåbt med den begrundelse, at det af sundhedsmæssige årsager var bydende nødvendigt at fjerne kulstofpartikler fra dieseludstødning via obligatorisk brug af dieselpartikelfiltre ( DPF'er). Men fordi en grænseværdi i europæisk lovgivning skal gennemtvinge indførelse af emissionskontrolteknologier, kan dette ikke opnås uden en passende målemetode. Med stærk politisk opbakning i hele Europa førte den britiske regering an i udformningen af PMP for at forbedre partikelmålingerne. PMP omfattede under ledelse af De Forenede Nationers Økonomiske Kommission for Europa (FN-ECE)3andre fra hele verden ekspertise. To partikelforskningsprojekter blev afsluttet i 2001. En af dem (Partikelforskning4)blev udført af det britiske ministerium for miljø, transport og regioner (DETR) i samarbejde med Society of Motor Manufacturers and Traders (SMMT) og Oil Companies European Organisation for Environment, Health and Safety (CONCAWE). Den anden (PARTICULATES5)blev finansieret af Den Europæiske Unions5. Resultaterne af begge projekter viste, at partikeltalbaserede procedurer var lovende, men at der stadig var udfordringer for repeterbare og reproducerbare målinger.
I 2007 blev den endelige rapport fra PMP Light-duty Inter-laboratory Correlation Exerciseoffentliggjort 6, herunder nogle forbedringer af den filterbaserede massemålingsmetode, der primært viser gennemførligheden af en række optællingsbaserede metoder til reguleringsformål baseret på et defineret partikelstørrelsesområde og partikelvolatilitet. Begge metoder blev indført på grundlag af prøver fra den eksisterende metode til fortynding af konstantvolumen (CVS), der oprindeligt blev udviklet til partikelmasse og fortyndede fortyndede gasemissionsmålinger.
Inden for den taloptællerte metode blev der valgt en lavere partikelstørrelsesgrænse på ~20 nm. Hovedformålet med projektet var at sikre, at partikler af denne størrelse og derover blev kontrolleret ved lov. Det er nu kendt, at den primære partikelstørrelse i motorens udstødning kan være <20 nm7,8,9. Af praktiske årsager blev der valgt en partikeltæller med en 50 % tælleeffektivitet (d50)ved 23 nm, og denne størrelse blev den accepterede lavere størrelsestærskel. Det blev erkendt, at på grund af den høje følsomhed over for egenskaber såsom fortynding, lufttemperatur, fugtighed, og forholdet10, flygtigepartikelstørrelse distribution og integrerede antal målinger kunne gentages i en CVS-udstyret facilitet med et køretøj, men langt mindre fra facilitet til facilitet. For strenge regler var det derfor nødvendigt udelukkende at fokusere på ikke-involatile partikler, hvor måletilgangen effektivt definerer de lovgivningsmæssige partikelgrænsebetingelser for størrelse og volatilitet. Europæisk dieselolie har back-end volatilitet sådan, at kun et par procent koger ved temperaturer over 350 °C, og tidligt arbejde inden for PMP viste, at korte opholdstider ved denne temperatur var egnet til fuldstændig fordampning af tetracontan, en lineær kulbrinte indeholdende 40 kulstofatomer med volatilitet mod slutkogningspunktet af motorens smøremiddel11. En temperatur på 350 °C er derfor blevet det de facto referencepunkt for reguleringsmæssig >23 nm partikelvolatilitet.
PMP-målesystemspecifikationen omfatter komponenter til prøveudtagning, prøvekonditionering og måling, sammenfattet i tabel 1.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Fase</td>
			<td>Identitet</td>
			<td>Formål</td>
		</tr>
<tr>
<td>0</td>
			<td>Eksempelkilde</td>
			<td>Stikprøvens oprindelse</td>
		</tr>
<tr>
<td>1</td>
			<td>Partikeltransport</td>
			<td>Udføre prøve fra oprindelse til målesystem</td>
		</tr>
<tr>
<td>2</td>
			<td>Flygtig partikelfjerner</td>
			<td>Eliminer flygtige stoffer og definer ikke-flygtige partikler, der skal måles</td>
		</tr>
<tr>
<td>3</td>
			<td>Tæller for partikelnummer</td>
			<td>Optælle ikke-flygtige partikler og definer den nedre størrelsesgrænse</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabel 1: Elementer af PMP-målesystemet.
Den europæiske PMP PN-tilgang er ved at blive gennemført og gælder nu for let diesel (september 2011, EURO 5b) og GDI-køretøjer (september 2014, EURO 6) og for diesel- og gasmotorer (februar 2013, EURO VI).
Nylige målinger viste, at nogle lette køretøjer og især gnisttændingsteknologier kan udsende betydelige partikelniveauer <23 nm12,13,14. Dette fik Europa-Kommissionen til at finansiere forskningsprojekter med henblik på at udvikle nye eller udvidede metoder, der hurtigt kan gennemføres som erstatning eller supplement til den nuværende forordning på 23 nm.
Et sådant projekt, DownToTen (DTT), har til formål at bevare den generelle tilgang af PMP og udvide måleområdet ned til en d50 ≤10 nm. Til dette formål blev konfigurationen af DTT-målesystemet designet til at omfatte de samme grundlæggende elementer, der er beskrevet i tabel 1, men med konditionerings- og måletrinnene optimeret til at muliggøre effektiv transport og detektion af partiklerne <23 nm. DTT-systemet blev oprindeligt udviklet til laboratoriebrug, men blev ændret til at fungere som et bærbart emissionsmålingssystem (PEMS). For DTT PN-PEMS-systemet blev komponenterne optimeret til at reducere vægt- og strømforbruget og øge den fysiske robusthed uden at afvige væsentligt fra det oprindelige design. Til mobil anvendelse skal systemet være modstandsdygtigt over for hårdere og uregelmæssige temperaturer, tryk og vibrationsmiljøer, der sandsynligvis opstår i forbindelse med lette og kraftige PEMS-test. Virkningen af trykvariationer ved systemets indløb blev modelleret og undersøgt eksperimentelt15. Modstanden mod vibrationer blev vurderet ved hjælp af en dedikeret testseng16. Vibrationer og accelerationer, der forekommer under typiske RDE-drev, forringede ikke måleresultaterne for de anvendte kondenspartikeltællere. DTT-systemet er også designet til brug ved lave temperaturer, hvor den flygtige fjernelse funktion er inaktiv, at fodre en aldrende kammer og studere sekundære organiske aerosol dannelse17.
De termiske konditioneringselementer i DTT-målesystemet, der definerer partikelenes regulerende volatilitetsgrænse, der er tæt sideløbende med elementerne i PMP-systemet, da begge systemer indeholder sekvensen:
<ol><li>Første partikelnummerfortyndingsfase</li>
	<li>HC/flygtige elimineringsfase</li>
	<li>Anden partikelnummerfortyndingsfase</li>
</ol>De primære forskelle mellem DTT- og PMP-systemerne er, at DTT-systemkomponenterne er valgt til:
<ol><li>Maksimer overførsel af ~10 nm PN fra prøvekilden til partikeltælleren ved hjælp af metoder til fortynding med lavt tab og partikeltransmission</li>
	<li>Omfattende fjerne flygtige stoffer ved hjælp af oxidativ partikel elimination snarere end blot at reducere delvise tryk af kondenserbare HC arter gennem fordampning og fortynding</li>
	<li>Tæl partikler på ~10-50 nm med større effektivitet end de nuværende PMP-systemer</li>
</ol>Formålet med dette dokument er at præsentere anvendelsen af DTT PN-PEMS-systemet til måling af ikke-volatile partikler ≥10 nm fra et køretøj i brug. Dette omfatter en introduktion til målesystemet og dets hovedkomponenter, udførelse af laboratoriebaserede kalibreringsmålinger, installation af enheden til en mobil applikation, gennemførelse af en reel emissionsmåling og behandling af de indsamlede måledata.
Instrumentation
DTT PN-PEMS er designet til at give høj partikelindtrængning ned til nogle få nanometer, robust fortynding af partikeltal, fjernelse af flygtige partikler og forebyggelse af kunstig partikeldannelse. Systemets komponenter blev udvalgt på grundlag af resultater fra laboratorieforsøg, der sammenlignede en række teknologier til fortynding og aerosolkonditionering. Dette afsnit indeholder en oversigt over systemet, dets arbejdsprincip og de anvendte komponenter. Figur 1 viser et skema over systemet. Figur 2 viser et billede af systemet. DTT-systemet er 60 cm højt og har et fodaftryk på 50 cm x 50 cm. Vægten af systemet er ca. 20 kg. Inklusive de nødvendige perifere elementer (dvs. batteri og gasflaske) er den samlede vægt ca. 80 kg. De vigtigste elementer i systemet er de to fortyndingsfaser (dvs. første varme, anden kulde), en katalytisk stripper og mindst én kondenspartikeltæller (CPC).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61287/61287fig01.jpg"> Figur 1: Skematisk tegning af DTT partikelnummer bærbare emissionsmålingssystem. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61287/61287fig01large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61287/61287fig02.jpg"> Figur 2: Billede af DTT-prøvetagningssystemet i øverste visning. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61287/61287fig02large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af dette tal.</a>
To fortyndingsfaser reducerer partikeltalkoncentrationerne til niveauer, der kan måles ved kondenseringspartikeltællere (<104 #/cm3). Specialfremstillede porøse rørfortyndere anvendes til begge fortyndingsstadier. Denne teknologi blev valgt på grund af sit lavepartikeltab 18,19. Den radiale indtrængen af fortynding luft konvektivt holder partikler væk fra væggene, hvilket reducerer partikeltab. Desuden kan disse fortyndere være meget små og kan modstå temperaturer på 400 °C. Det porøse materiale, der anvendes, er et sintret hastalloy X-rør (GKN Filters Metals GmbH, Radevormwald, Tyskland). Statiske blandingselementer inde i det porøse rør giver en velblandet aerosol direkte nedstrøms for fortynderen. Dette gør det muligt at udtage en repræsentativ prøve af den fortyndede aerosol til yderligere konditionering eller måling ved at opdele aerosolstrømmen direkte nedstrøms for fortynderen og giver mulighed for et kompakt prøvetagningssystem. Den primære fortyndingsfase opvarmes typisk til 350 °C, mens anden fase anvendes ved omgivelsestemperatur. Systemets fortyndingsfaktor er ca. 80. Den nøjagtige værdi afhænger af indløbsstrømmen og masseflowstyringen: Strømningshastighederne i prøvetagningssystemet styres af et system med to masseflowregulatorer og to massestrømsmålere. Massestrømsregulatorerne styrer fortyndingsluftstrømningshastighederne. Massestrømningsmålerne overvåger strømningshastighederne, der udvindes neden for fortyndingstrin 1 og 2. Forskellene mellem de udvukne strømme og de leverede strømme kan ændres. Med andre ord kan den nettostrøm, der tilsættes eller trækkes i et fortyndingsstadiet, defineres. Prøvestrømningshastigheden,Q-prøven, defineres som summen af alle andre strømningshastigheder: 1) Strømningshastighed, der trækkes af måleinstrumenterne (Qinst) Q 2) fortyndingsluftstrømningshastigheder (Qdil,i); og 3) de overskydende strømningshastigheder Qex, i. Ved beregningen af prøvestrømmen er bidragene fra de strømme, der udvindes af systemet, positive, og bidragene fra de strømme, der føres ind i systemet, er negative.
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61287/61287equ01.jpg">
Det samlede fortyndingsforhold DR beregnes ved:
<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/61287/61287equ02.jpg">
En katalytisk stripper (CS) er placeret mellem fortyndingstrin 1 og 2 og betjenes ved 350 °C ved en strømningshastighed på 1 liter i minuttet (L/min.). Den katalytiske stripper giver oxidation af organiske forbindelser og svovlopbevaring. Fjernelsen af disse stoffer sikrer isolering af den faste partikelfraktion. Den uønskede dannelse af flygtige og semivolatile partikler og vækst af subcut størrelse partikler forhindres. Den anvendte katalytiske stripper er kommercielt tilgængelig (AVL GmbH). Cs'ens flygtige partikelfjernelseseffektivitet blev verificeret med polydisperse sænkeoliepartikler >50 nm og >1 mg/m3 (3,5-5,5 mg/m3) med en effektivitet på >99% (faktisk værdi 99,9%) som defineret iRDE-regulativer 20. Dette er en strengere test end den tetrakontane test, der er foreskrevet i den nuværende PMP-protokol.
En eller flere kondenspartikler tællere anvendes til at måle partikelnummer koncentration nedstrøms for den anden fortynding fase. En CPC med en d50 på 23 nm muliggør måling af den aktuelt regulerede emission af faste partikler, der er større end 23 nm. Desuden gør måling af partikelnummerkoncentrationen med en eller flere CPC'er med et lavere d50 snitpunkt (f.eks. 10 nm, 4 nm) mulighed for at vurdere den aktuelt uregulerede faste partikelfraktion <23 nm ned til d50-snitstørrelsen på den anvendte CPC.
Fortyndingslufttilførselsledningen, den primære porøse rørfortynder og den katalytiske stripper har uafhængige varmeelementer, der indeholder termoelementer af k-typen (TC). Uafhængigt opvarmning af forskellige sektioner styrer temperaturfordelingen i systemet.
Ud over termoelementerne i varmelegemerne placeres to termoelementer nedstrøms for fortyndingstrin 1 og 2. Disse to termoelementer måler direkte aerosoltemperaturen.
Der anvendes to sensorer til absolut tryk (NXP MPX5100AP) til at overvåge trykket ved indløbet og prøvetagningssystemets udløb.
Til mobile målinger bruges en Clayton Power LPS 1500-batteripakke. En 10 L syntetisk luftflaske forsyner systemet med fortyndingsluft under mobile applikationer. Batteriets og gasflaskens størrelser vælges, så systemet kan fungere uafhængigt i 100 min.
Systemet styres via en NI myRIO kører en LabVIEW virtuelt instrument. Det virtuelle instrument giver mulighed for kontrol af strømningshastigheder og varmelegemning temperaturer. Bortset fra de kontrollerede parametre kan aerosoltemperaturer, tryk og acceleration (via sensoren integreret i myRIO) overvåges og logføres. Et myRIO tilbehør GPS-modul gør det muligt at logge af positionsdataene. Figur 3 og Figur 4 viser brugergrænsefladen for det virtuelle instrument, der anvendes til styring af DTT-systemet.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61287/61287fig03.jpg"> Figur 3: DTT virtuelt instrument fortynding fase parameter oversigt. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61287/61287fig03large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61287/61287fig04.jpg"> Figur 4: DTT virtuelle instrument varmelegemende kontrolpanel. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61287/61287fig04large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af dette tal.</a>
Enhver form for prøvetagning procedure forårsager partikeltab. For at kunne tage højde for disse tab udføres laboratoriemålinger for at bestemme partikelstørrelsens afhængige partikelindtrængning gennem DTT-prøvetagningssystemet. I disse målinger måles partikelkoncentrationen af monodisperse aerosol opstrøms og nedstrøms for prøvetagningssystemet ved hjælp af to kondenserende partikeltællere. Figur 5 viser den eksperimentelle opsætning af kalibreringsmålingerne. I denne opsætning bruges en Jing miniCAST som partikelkilde21,22. Massestrømsregulatorer (MFC) bruges til at styre gasstrømmene ind i brænderen. En fortyndingsbro muliggør justering af partikelnummerkoncentrationen. Fortyndingsbroen er et højeffektivt partikelluftfilter (HEPA) parallelt med en nåleventil. Justering af nåleventilens position ændrer fortyndingsforholdet ved at ændre forholdet mellem den fraktion af aerosolet, der passerer gennem HEPA-filteret, og den del af aerosolet, der passerer gennem kanyleventilen. De filtrerede og ufiltrerede aerosoler kombineres med et T-stykke for at danne en fortyndet aerosol. En katalytisk stripper bruges til at fjerne muligvis rigelige flygtige forbindelser genereret som biprodukter af forbrændingsprocessen. En TSI 3082 elektrostatisk klassificering sammen med en TSI 3085 differentialmobilitetsanalysator (nano DMA) anvendes til størrelsesvalg af partikler. Der anvendes to TSI CPC'er 3775 (d50 = 4 nm) til måling af partikelnummerkoncentrationen opstrøms og nedstrøms for DTT-prøvetagningssystemet. Tællerens snitpunkt d50 = 4 nm gør det muligt at foretage indtrængning ved partikelstørrelser helt ned til 10 nm og derunder.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61287/61287fig05.jpg"> Figur 5: Skematisk tegning af den forsøgsopstilling, der anvendes til kalibrering af DTT-prøvetagningssystemet. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61287/61287fig05large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af dette tal.</a>

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>2x Condensation Particle Counter 4 nm</td>
			<td>TSI</td>
			<td>3775</td>
			<td>Particle counter with a cut point of 4 nm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5x Mass Flow Controllers (MFC)</td>
			<td>V&#246;gtlin</td>
			<td></td>
			<td>Mass flow controllers for controlling the miniCast gas flows</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AVL M.O.V.E. EFM Exhaust Flow Meter</td>
			<td>AVL</td>
			<td></td>
			<td>Device for the measurement of the exhaust flow rate of vehicles</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Catalytic Stripper</td>
			<td>Custom made</td>
			<td></td>
			<td>Device for the removal of volatile compounds in an aerosol by oxidation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Compressed Air</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Oxidation and dilution air supply for miniCast</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Condensation Particle Counter 10 nm</td>
			<td>AVL</td>
			<td></td>
			<td>Particle counter with a cut point of 10 nm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Condensation Particle Counter 23 nm</td>
			<td>TSI</td>
			<td>3790A</td>
			<td>Particle counter with a cut point of 23 nm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Differential Mobility Analyzer</td>
			<td>TSI</td>
			<td>3085</td>
			<td>Part of the electrostatic classifier where the particle are separeted by mobility.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dilution Bridge</td>
			<td>Custom made</td>
			<td></td>
			<td>Needle valve in parallel to HEPA filters. Used to adjust particle concentrations for calibration purposes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DownToTen Sampling System</td>
			<td>Custom made</td>
			<td></td>
			<td>Custom made sampling system for the assessment of automotive sub-23 nm particle emissions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrostatic Classifier</td>
			<td>TSI</td>
			<td>3082</td>
			<td>Device for the classifaction of arosol particles by electrical mobility diameter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hand held Mass Flow Meter (MFM)</td>
			<td>V&#246;gtlin</td>
			<td></td>
			<td>Device for measuring the inlet flow of measurement instruments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>miniCast Soot Generator</td>
			<td>Jing Ltd</td>
			<td></td>
			<td>Combastion aerosol standard, soot generator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mobile Battery LPS 1500</td>
			<td>Clayton Power</td>
			<td></td>
			<td>Battery for power supply of the DTT measurement system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitrogen Gas Bottle</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Nitrogen for Mixing gas and quench gas supply of miniCast</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Propane Gas Bottle</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Fuel for miniCast</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Soft X-Ray Neutralizer</td>
			<td>TSI</td>
			<td>3088</td>
			<td>Device for the establishmentof the equillibrium charge distribution of aerosol particles</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Synthetic Air Bottle 10 L</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Gas Bottle for the dilution air supply</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measuring sub-23 nanometer real driving particle number emissions using the portable downtoten sampling system

Den nuværende partikelstørrelsestærskel for de europæiske partikeltal (PN)-emissionsstandarder er 23 nm. Denne tærskel kan ændre sig, fordi fremtidige forbrændingsmotor køretøj teknologi kan udlede store mængder af sub-23 nm partikler. Det Horisont 2020-finansierede projekt DownToTen (DTT) udviklede en prøveudtagnings- og målemetode til at karakterisere partikelemissioner i dette aktuelt uregulerede størrelsesområde. Der blev udviklet et PN-målesystem baseret på en omfattende gennemgang af litteraturen og laboratorieforsøg, der testede en række PN-måle- og prøveudtagningsmetoder. Det udviklede målesystem er kendetegnet ved høj partikelindtrængning og alsidighed, som gør det muligt at vurdere primære partikler, forsinkede primære partikler og sekundære aerosoler, startende fra nogle få nanometer i diameter. Dette dokument indeholder instruktioner om, hvordan du installerer og betjener dette PEMS-målesystem (Portable Emissions Measurement System) til RDE-målinger (Real Drive Emissions), og vurderer partikeltalemissioner under den nuværende lovgrænse på 23 nm.

Kalibreringsdata (partikelindtrængning):
Figur 11 viser et eksemplarisk plot af DTT-systemets relative partikelindtrængning som en funktion af partikelmobilitetsdiameteren. De tilsvarende data er blevet målt og evalueret som beskrevet i instruktionsafsnit 1. Plottet viser, at afvigelserne mellem to målepunkter med samme mobilitetsdiameter var mindre end 5 %. Afvigelser større end 10% indikerer ustabilitet i den eksperimentelle opsætning. I dette tilfælde måtte kalibreringen gentages med øgede opvarmningsstabiliseringstider. Både opvarmningstiden (typisk 30 min) og stabiliseringstiden (typisk 30 s) steg med en faktor på 1,5.
Partiklerne gennem DTT-systemet gik tabt på grund af diffusion og termoforese. Termoforetiske tab skyldtes en temperaturgradient, der trak partikler mod prøvetagningssystemets vægge. Dette er en partikelstørrelse uafhængig effekt29; i modsætning hertil er diffusion meget partikelstørrelse afhængig. En koncentrationsgradient forårsagede en nettopartikelflux mod væggene, hvor partikler gik tabt. Diffusiteten stiger med lavere partikelstørrelse gjorde dette til den dominerende tabsmekanisme for partikler ≤10 nm. Linjerne i figur 11, der angiver termoforetiske, diffuselle og samlede tab, viser de respektive partikelstørrelsesafhængigheder. For de diffusionelle tab blev denne funktion brugt til at illustrere den omtrentlige partikelstørrelsesafhængighed:
<img alt="Equation 11" src="/files/ftp_upload/61287/61287equ11.jpg">
PenetrationS-P'en afhænger af en fit parameter a og diffusionskoefficienten D:
<img alt="Equation 12" src="/files/ftp_upload/61287/61287equ12.jpg">
Diffusionskoefficienten afhænger af Boltzmann-konstanten k, den absolutte temperatur T, viskositeten η, partikeldiameteren dpog Cunningham slip-korrektionsfaktor Cc, som er en funktion af den gennemsnitlige frie sti og partikeldiameteren29.
De data, der er illustreret i figur 11, resulterede i følgende gennemsnitlige partikelindtrængningseffektivitet Pmiddelværdi:
<img alt="Equation 13" src="/files/ftp_upload/61287/61287equ13.jpg">
Partikelstørrelsen, hvor penetrationseffektiviteten udgør 50 % , kaldes d50. D50 beskriver penetrationsafbrydelseskarakteristika for et system. For DTT-systemet var d50 11 nm. D50 er vist i figur 11.
<img alt="Figure 11" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61287/61287fig11.jpg"> Figur 11: Partikelindtrængning som funktion af partikelmobilitetsdiameter. Punkter markeret med blåt er måleresultater. De stiplede linjer i orange og grøn angiver de tab, der er forbundet med henholdsvis termoforese og diffusion. Den røde linje repræsenterer de samlede tab som summen af diffusions- og termoforetiske tab. Den dotdashed lilla linje viser den gennemsnitlige partikel penetration Pmean som beregnet i kalibreringsmålingsinstruktionsafsnit 1. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61287/61287fig11large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af dette tal.</a>
Fast partikelnummer:
Figur 12 viser partikelnummeremissionshastigheden over tid i de første ti minutter af et RDE-måledrev. Data fra DTT PEMS ved hjælp af en CPC på 10 nm og 23 nm vises sammen med data fra et kommercielt tilgængeligt 23 nm cut point-system. Partikelemissionshastighederne blev beregnet ud fra de respektive partikelkoncentrationer ganget med udstødningsflowet som beskrevet ovenfor i dataanalyseinstruktionsafsnittet 4. Referenceinstrumentet (AVL MOVE) var baseret på en diffusionsoplader til partikelnummerkoncentrationsmålingen. På trods af de forskellige sensorprincipper var de data, der blev målt med DTT PEMS, generelt meget velafstemt med de data, der blev målt af de kommercielt tilgængelige PEMS. Skarpe nedadvendte pigge i alle tre signaler opstod, fordi partikelmålingsenhederne midlertidigt kan rapportere nul partikelkoncentrationer, og nuller ikke kan vises i logaritmiske områder. Partikelemissionerne målt med CPC på 10 nm var meget tæt på de emissioner , der blev målt med CPC på 23 nm i størstedelen af den periode , der er vist i figur 12. Men lige i begyndelsen mellem 10 s og 25 s var der en forekomst af betydelig <23 nm partikelemission. DTT 10 nm-signalet var betydeligt højere end DTT-systemets og AVL MOVE's 23 nm-signal. I dette tilfælde var >50% af det samlede antal partikler, der blev udledt, mellem 10 nm og 23 nm. Kolde start dynamiske processer i ikke-termisk ligevægt kan forårsage partikelstørrelse distributioner til at afvige fra emissioner fra et varmt køretøj30. Drøftelsen af disse komplekse processer ligger uden for dette arbejdes anvendelsesområde. Yderligere oplysninger om dette emne findes i litteraturen31,32,33.
<img alt="Figure 12" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61287/61287fig12.jpg"> Figur 12: Den øverste del af figuren viser partikelnummeremissionshastigheden over tid for de første 10 minutter af et RDE-måledrev. Data målt med DTT PEMS ved hjælp af 10 nm og 23 nm CPC og et kommercielt tilgængeligt 23 nm cut point system (AVL MOVE) anvendes som reference. Den nederste del af figuren viser køretøjets hastighed. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61287/61287fig12large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af dette tal.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Measuring Sub-23 Nanometer Real Driving Particle Number Emissions Using the Portable DownToTen Sampling System at JoVE.com

Measuring Sub-23 Nanometer Real Driving Particle Number Emissions Using the Portable DownToTen Sampling System

Præsenteret her er DownToTen (DTT) bærbare emissionsmålingssystem til at vurdere reelle kørsel automotive emissioner af sub-23 nm partikler.

Måling Sub-23 Nanometer Real Kørsel Partikel nummer emissioner ved hjælp af bærbare DownToTen Sampling System

The current particle size threshold of the European Particle Number (PN) emission standards is 23 nm. This threshold could change because future ...

Denne protokol kan bruges til at erhverve en mobil måling af aktuelt uregulerede sub-23 nanometer partikelemissioner ved hjælp af et system, der er designet og fremstillet i Horizon 2020 Project DownToTen. Lavt partikeltab i Sub-23 Nanometer-renteregimet og den høje grad af alsidighed i systemet gjorde det muligt at vurdere de forskellige egenskaber ved de udsendte partikler. Denne undtagelse fra udstødningsemissioner, Denne metode ville være ideel til undersøgelse af volatilitet og dannelse mekanismer af nano-størrelse partikler Begynd ved at vælge en udstødning flow meter med en måling rækkevidde matcher den forventede udstødningsflow rækkevidde af køretøjet, der skal måles.Ansendes kontrolboksen for udstødningsflow i køretøjets bagagerum, og ansende udstødningsstrømsmåleren på ydersiden af bilen. Ifølge producentens specifikationer at passe på, at afstanden opstrøms og nedstrøms af måleren overholder de føderale regler. Kontroller, at stikkene fra udstødningsrøret til udstødningsrøret i køretøjet kan modstå udstødningsgastemperaturerne.Når udstødningsstrømsmåleren er installeret, skal du bruge forbindelsesrør og rørklemmer til at forbinde udstødningen til det første rør, og rørklemmerne strammes i slutningen for kun at lette tilpasningen af rørene under monteringen. Når der er en forbindelse fra udstødningen til udstødningsstrømsmåleren, skal du placere udstødningsstrømsmålerens kontrolboks og udstødningsstrømsmålerens monteringsbeslag i bagagerummet for at sikre, at intet glider under målingsturen, og kontroller, at alle rørene er stramme, og at intet vil løsne sig under målingsturen. Efter en opvarmningstid på op til 15 minutter, afhængigt af omgivelsestemperaturen, er udstødningsmassestrømningsmåleren klar til at tage målinger.For at installere DownToTen målesystem, Placer den syntetiske luftflaske i bagagerummet og fastgør flasken på plads med stropper. Sæt batteriet i bagagerummet på køretøjet, og sæt vekselstrømskablet i, fastgør batteriet og tilslut vekselskablet til en lokal strømkilde. Fastgør vakuumpumperne til prøvetagningssystemet og kondenspartiklerne i bagagerummet og tilslut pumperne til batteriet.Næste sted, DownToTen systemet i bagagerummet af køretøjet og fastgør det til position med stropper forbinde systemet til den mobile batteripakke og forbinde de to indløb masse flow controllere af DownToTen systemet, til en stationær tryklufttilførsel. tilslutte de to udløbsmassestrømregulatorer af DownToTen-systemet til vakuumpumpen, og brug de relevante slanger til at drive pumpens udstødning uden for køretøjet. Brug et USB-kabel til at tilslutte DownToTen-systemet til den bærbare målecomputer og slutte systemets indløb til prøvetagningsstedet, der er neden for udstødningsflowmåleren.Tilslut systemets strømindtag til batteriet, og tilslut kondenserende partikeltællerstrømsindtag til batteripakken. Tilslut kondenspartikeltællerene til den respektive eksterne vakuumpumpe, og brug passende slanger til at drive udstødningen fra kondenspartikeltælleren og hele den eksterne pumpe uden for køretøjet. Brug derefter et USB-kabel til at forbinde kondenspartiklernelerne til den bærbare målecomputer For at opvarme og starte målesystemet, Tænd kondenseringspartikeltællerne og deres eksterne vakuumforsyning.Og åbn kondenserende partikeltællersoftware. Etablere kommunikation med kondens partikel tællere og lukke nåleventiler af masseflow controllere. Tryk derefter på den røde kontakt på DownToTen Sampling System-pumpen for at tænde for systemet og åbne laboratorievisningen DownToTen Application.Kommunikationen med systemet starter automatisk, og den grafiske brugergrænseflade vil vise strømmen ind og ud på fortyndingstrin et og to. Indtast massestrømmen tegnet af de tilsluttede måleinstrumenter i standardlæk i minuttet, og åbn langsomt nåleventilerne, indtil begge flyder ud når 10 plus eller minus 0,5 standardlæk i minuttet Juster AdFlow af begge fortyndingstrin, så strømningshastigheden i den katalytiske stripper er lig med et plus eller minus 0,1 liter i minuttet gennem katalytisk stripper og en prøve indløbsstrøm af katalytisk Stripper prøve strømningshastighed er lig med et plus eller minus 0,1 liter i minuttet. Under varmeluftfanen indstilles varmelegemningstemperaturerne for fortyndingslufttilførslen.Den første hælder stoop Diluter og katalytiske stripper til 350 grader Celsius. Systemet vil begynde at varme op. Vent derefter, indtil gastemperaturen nedstrøms fortyndingstrin et, når 290 grader Celsius, før du starter måledrevet.Hvis du vil logge dataene, skal du på den måleenhed, der er tilsluttet DownToTen Sampling System, starte datalogning for at begynde at logge data fra prøvetagningssystemet. Og vælg en sti og et filnavn i pop op-vinduet. Stien til logfilen vises, og greenlight angiver, at dataene gemmes.Brug derefter den relevante software til at logge partikelkoncentrationsdataene, af kondenspartikeltælleren, og begynd at logge udstødningsstrømmen med udstødningsflowmåleren. Hvis du vil logge dataene under kørslen, skal du frakoble batteriopladningskablet og skifte fra stationær tryklufttilførsel til gasflasken, før du kører den valgte rute. Kør derefter den valgte rute.Efter kørsel skal du trykke på Log ind"for at stoppe optagelsen af dataene og lukke instrumenterne. Derefter genoplade batteriet for at forberede det næste drev Her vises et eksemplarisk plot af DownToTen-systemets relative partikelindtrængning som en funktion af Partikelmobilitetsdiameteren. De termophoodiske, diffuselle og samlede tabsdata blev afbildet for at bestemme de respektive partikelstørrelsesafhængigheder.I denne analyse, diffusivitet stigende med den lavere partikelstørrelse gjorde dette den dominerende tab mekanisme for partikler mindre end eller lig med 10 nanometer. Den samlede penetrationseffektivitet er også repræsenteret, hvilket gør det muligt at bestemme partikelstørrelsen, hvor penetrationseffektiviteten udgør 50 %Her vises partikelnummeremissionshastigheden over tid i de første 10 minutter af et egentligt drevemissionsmålingsdrev. Skarpe nedadvendte pigge i alle tre signaler opstod, fordi partikelmålingsenhederne midlertidigt kan rapportere nul partikelkoncentrationer, og nuller ikke kan vises i logaritmiske områder.Partikelemissionerne målt med 10 nanometerkondensationspartikeltælleren var meget tæt på de målte emissioner med 23 nanometerkondensationspartikeltælleren i størstedelen af måleperioden. Mellem 10 og 25 sekunder var der imidlertid en forekomst af signifikant mindre end 23 nanometerpartikelemission. Som i denne analyse var mere end 50% af det samlede antal partikler, der blev udledt, mellem 10 og 23 nanometer.Når du forsøger denne procedure, er det vigtigt at huske at indsætte udstødningsmåleren korrekt og give prøveudtagningssystemet tilstrækkelig opvarmningstid. DownToTen-systemets alsidighed og lave tab gør det til et ideelt værktøj til undersøgelse af ikke-regulerede partikelemissioner såsom og samlede udstødningspartikler. Dette system og denne metode blev anvendt i Horisont 2020-projektet DownToTen til at vurdere sub-23 nanometerpartikelemissioner for en række forskellige køretøjer for at skabe et videnskabeligt grundlag for fremtidige emissionsregler.

Research

JoVE Journal

Engineering

Echo Particle Image Velocimetry

Echo Particle Billede Velocimetri

The transport of mass, momentum, and energy in fluid flows is ultimately determined by spatiotemporal distributions of the fluid velocity field.1 ...

Characterization of Nanocrystal Size Distribution using Raman Spectroscopy with a Multi-particle Phonon Confinement Model

Karakterisering af Nanocrystal størrelsesfordeling hjælp Raman spektroskopi med en Multi-partikel Phonon Indespærring Model

Analysis of the size distribution of nanocrystals is a critical requirement for the processing and optimization of their size-dependent properties. The ...

Development of an Experimental Setup for the Measurement of the Coefficient of Restitution under Vacuum Conditions

Udvikling af en forsøgsopstilling til måling af Restitutionskoefficienten under vakuum

The Discrete Element Method is used for the simulation of particulate systems to describe and analyze them, to predict and afterwards optimize their ...

Characterizing Far-infrared Laser Emissions and the Measurement of Their Frequencies

Karakterisering Far-infrarøde Laser Emissioner og måling af deres frekvenser

The generation and subsequent measurement of far-infrared radiation has found numerous applications in high-resolution spectroscopy, radio astronomy, and ...

Design and Use of a Full Flow Sampling System (FFS) for the Quantification of Methane Emissions

Design and Use of a Full Flow Sampling System FFS for the Quantification of Methane Emissions

Design og brug af en Full Flow Sampling System (FFS) til kvantificering af Metan emissioner

The use of natural gas continues to grow with increased discovery and production of unconventional shale resources. At the same time, the natural gas ...

Sub-nanometer Resolution Imaging with Amplitude-modulation Atomic Force Microscopy in Liquid

Sub-nanometer Resolution Imaging med Amplitude-modulation Atomic force mikroskopi i Liquid

Atomic force microscopy (AFM) has become a well-established technique for nanoscale imaging of samples in air and in liquid. Recent studies have shown ...

Cooling an Optically Trapped Ultracold Fermi Gas by Periodical Driving

Køling en Optisk Trapped ultrakolde Fermi Gas ved Periodisk Driving

We present a cooling method for a cold Fermi gas by parametrically driving atomic motions in a crossed-beam optical dipole trap (ODT). Our method employs ...

Standardized Method for Measuring Collection Efficiency from Wipe-sampling of Trace Explosives

Standardiseret metode til måling Collection Effektivitet fra wipe-sampling af Trace Sprængstoffer

One of the limiting steps to detecting traces of explosives at screening venues is effective collection of the sample. Wipe-sampling is the most common ...

Simultaneous Measurement of Turbulence and Particle Kinematics Using Flow Imaging Techniques

Samtidig måling af turbulens og partikel kinematik bruge Flow Imaging teknikker

Numerous problems in scientific and engineering fields involve understanding the kinematics of particles in turbulent flows, such as contaminants, marine ...

Measurement of Dynamic Force Acted on Water Strider Leg Jumping Upward by the PVDF Film Sensor

Måling af dynamisk kraft handlet på vand Strider ben hoppe opad ved PVDF Film Sensor

This study aimed to make an explanation for the phenomenon in nature that water strider usually jumps or glides on the water surface easily but quickly, ...