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 arbeidet utføres innenfor rammen av H2020-prosjektet DownToTen. Dette prosjektet har mottatt støtte fra EUs Horizon 2020 forsknings- og innovasjonsprogram i henhold til tilskuddsavtale 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 ingenting å avsløre.

Dette arbeidet presenterer DTT-prøvetakingssystemet og applikasjonen som et bærbart utslippsmålingssystem. Systemet ble designet og konstruert i EU Horizon 2020-prosjektet DTT for å muliggjøre utslippsmålinger for partikkelnummer under den nåværende lovgivende partikkelstørrelsesgrensen på 23 nm. Systemets allsidighet muliggjør vurdering av de regulerte utslippene av faste partikkeltall samt totale partikkelutslipp og studier på sekundære aerosoler. For å tolke måleresultatene nøyaktig, er det nødvendig med en kalibreringsprosedyre med DTT-systemet. Dette er for å evaluere den relative partikkelpenetrasjonen for forskjellige partikkelstørrelser, for å kunne beregne en korreksjonsfaktor som står for partikkeltapene. Det er avgjørende å gi tilstrekkelig oppvarmingstid for prøvetakingssystemet selv og resten av det eksperimentelle oppsettet for å nå termisk likevekt og oppnå nøyaktige kalibreringsmålingsresultater.
Anvendelsen av DTT-systemet for måling av utslipp av faste partikkeltall med en lavere partikkelstørrelsesreduksjon på 23 nm (gjeldende regulering) og 10 nm (eksperimentell) er beskrevet. For å kunne vurdere partikkelnummerutslipp av et kjøretøy er det nødvendig å bestemme partikkelnummerkonsentrasjonen og eksosmassestrømningshastigheten. DTT-systemet dekker konsentrasjonsmålingen av partikkelnummer. Avtrekksmassestrømmen måles ved hjelp av en eksosstrømningsmåler (EFM). Det er viktig å installere EFM i henhold til produsentens instruksjoner. Feilaktige målinger av eksosstrømningshastigheten påvirker direkte de utduserte utslippsratene. Ved behandling av de målte dataene er det viktig å utføre en nøyaktig tidsjustering av partikkelkonsentrasjonsdataene og eksosflytdataene. Dette er nødvendig fordi utslippshastigheten er eksosstrømningshastigheten multiplisert med partikkelnummerkonsentrasjonen. Hvis de to signalene ikke er riktig justert, kan utslippene over hele stasjonen avvike fra de reelle utslippene betydelig.
DTT-systemet er ikke en kommersiell enhet, men et allsidig forskningsverktøy. Den brukes til å undersøke uregulerte kjøretøyutslipp i motsetning til å utføre sertifiseringsmålinger som validerer overholdelse av gjeldende forskrifter. Den høye allsidigheten kommer på bekostning av økt energi og fortynningsluftforbruk. Når du bruker systemet til mobile målinger, må vekten som legges til kjøretøyet på grunn av batteriet (30 kg) og gassflasken (20 kg) for å dekke energi- og luftforbruket til systemet, holdes i bakhodet. Totalvekten som legges til bilen ved måling av PN-utslippene med DTT-systemet er ca. 80 kg, noe som kan sammenlignes med en annen person som transporteres i kjøretøyet. Den ekstra vekten kan føre til litt økte utslipp, spesielt hvis stasjonen inkluderer mye akselerasjon og / eller bakker.
DTT-systemet kan brukes til å undersøke de uregulerte <23 nm partikkelnummereksosutslippene. Både utslipp av faste og totale partikkeltall kan måles. Videre kan det være et nyttig verktøy for å studere det komplekse feltet for sekundær aerosoldannelse. En annen mulig anvendelse av systemet er måling av bilbremsslitasjepartikler. En betydelig brøkdel av partiklene som slippes ut under bremsehendelser kan være mindre enn 30 nm34. Med en d50 på ca. 11 nm er DTT-systemet egnet for å studere disse utslippene. Selv om det er kjent at ikke-eksosutslipp bidrar nesten like mye til trafikkrelaterte PM10-utslipp 35,er ikke-eksospartikkelutslipp fortsatt uregulert. Dette skyldes den komplekse og sjelden reproduserbare prosessen med partikkelgenerering, noe som gjør det svært vanskelig å sette regulatoriske tiltak. Videre er den kjemiske sammensetningen og den relaterte toksisiteten av organiske bremseslitasjepartikler fortsatt allment ukjent35.
DTT-systemet er et nyttig verktøy for å forbedre vår forståelse av både eksos- og ikke-eksostrafikkrelaterte partikkelutslipp.

Partikkelmålingsprogrammet (PMP) ble grunnlagt av den britiske regjeringen for "utvikling av typegodkjenningstestprotokoller for vurdering av kjøretøy utstyrt med avansert partikkelreduksjonsteknologi som ville utfylle eller erstatte gjeldende lovgivende måleprosedyrer"1. PMP er verdens første partikkelnummerbaserte utslippsregulering, rettet spesielt mot karbonholdige partikler ≥23 nm. Nylige målinger indikerer at det kan være nødvendig å inkludere mindre partikler.
Negative helsekonsekvenser av diesel sot er godtforstått 2, og derfor ble "føre-var-prinsippet" påkalt på grunnlag av at eliminering av karbonpartikler fra dieseleksos, via obligatorisk bruk av dieselpartikkelfiltre (DPFs), var avgjørende på helsemessige grunnlag. Men fordi i europeisk lovgivning må en grenseverdi tvinge innføring av utslippskontrollteknologier, dette kunne ikke oppnås uten en passende målemetode. Med sterk politisk støtte over hele Europa ledet den britiske regjeringen pmps oppfatning for å forbedre partikkelmålinger. PMP, i regi av FNs økonomiske kommisjon for Europa (UN-ECE)3,inkluderte ekspertisen til andre fra hele verden. To partikkelforskningsprosjekter ble ferdigstilt i 2001. En av dem (Partikkelforskning4) ble utført av det britiske regjeringsdepartementet for miljø, transport og regioner (DETR), i samarbeid med Society of Motor Manufacturers and Traders (SMMT) og Oil Companies European Organisation for Environment, Health and Safety (CONCAWE). Den andre (PARTIKKELER5)ble finansiert av EUs 5.th Resultatene fra begge prosjektene indikerte at partikkelnummerbaserte prosedyrer var lovende, men at utfordringer for repeterbare og reproduserbare målinger forble.
I 2007 ble den endelige rapporten fra PMP Light-duty Inter-laboratory Correlation Exercisepublisert 6, inkludert noen forbedringer på den filterbaserte massemålingsmetoden, som hovedsakelig viser muligheten for en talltellingsbasert metode for regulatoriske formål basert på et definert partikkelstørrelsesområde og partikkelvolatilitet. Begge metodene ble implementert basert på prøvetaking fra den eksisterende konstante volumprøven (CVS) fortynningstunneltilnærming opprinnelig utviklet for svevestøvmasse og posete fortynnede gassutslippsmålinger.
Innenfor den talltellingsbaserte metoden ble det valgt en lavere partikkelstørrelsesgrense på ~20 nm. Hovedmålet med prosjektet var å sikre at partikler av denne størrelsen og over ble kontrollert av lovgivningen. Det er nå kjent at den primære partikkelstørrelsen i motoreksos kan være <20 nm7,8,,9. Av praktiske årsaker ble en partikkelteller med 50 % telleeffektivitet (d50) ved 23 nm valgt, og denne størrelsen ble den aksepterte terskelen for lavere størrelse. Det ble anerkjent at på grunn av høy følsomhet for egenskaper som fortynning, lufttemperatur, fuktighet og forhold10,kan flyktig partikkelstørrelsesfordeling og integrerte tallmålinger gjentas i ett CVS-utstyrt anlegg med ett kjøretøy, men mye mindre fra anlegg til anlegg. Derfor, for strenge forskrifter, var det nødvendig å fokusere utelukkende på ikke-utilfredsstillende partikler, med måletilnærmingen som effektivt definerer de regulatoriske partikkelgrenseforholdene på størrelse og volatilitet. Europeisk diesel har back-end volatilitet slik at bare noen få prosent koker ved temperaturer over 350 ° C, og tidlig arbeid i PMP indikerte at korte oppholdstider ved denne temperaturen var egnet for fullstendig fordampning av tetracontane, et lineært hydrokarbon som inneholder 40 karbonatomer med volatilitet mot slutten kokepunktet for motorsmøremiddel11. Følgelig har en temperatur på 350 °C blitt de facto referansepunkt for regulatorisk > 23 nm partikkelvolatilitet.
Spesifikasjonen for PMP-målesystemet består av komponenter for prøvetaking, prøvekondisjonering og måling, oppsummert i tabell 1.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Scenen</td>
			<td>Identitet</td>
			<td>Formål</td>
		</tr>
<tr>
<td>0</td>
			<td>Eksempelkilde</td>
			<td>Opprinnelsen til eksempelet</td>
		</tr>
<tr>
<td>1</td>
			<td>Partikkeltransport</td>
			<td>Utform prøve fra opprinnelse til målesystem</td>
		</tr>
<tr>
<td>2</td>
			<td>Flyktig partikkelfjerner</td>
			<td>Eliminer flyktige og definer ikke-flyktige partikler som skal måles</td>
		</tr>
<tr>
<td>3</td>
			<td>Partikkelnummerteller</td>
			<td>Nummerer ikke-flyktige partikler og definer den nedre størrelsesgrensen</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabell 1: Elementer i PMP-målesystemet.
Den europeiske PMP PN-tilnærmingen implementeres og gjelder nå for lette dieselbiler (september 2011, EURO 5b) og GDI-kjøretøy (september 2014, EURO 6), og for diesel- og gassmotorer (februar 2013, EURO VI).
Nylige målinger viste at noen lette kjøretøy og spesielt gnisttennningsteknologier kan avgi betydelige nivåer av partikler <23 nm12,,13,,14. Dette førte til at Europakommisjonen finansierte forskningsprosjekter for å utvikle nye eller utvidede metoder som raskt kan implementeres som en erstatning, eller i tillegg til dagens > 23 nm-forskrift.
Et slikt prosjekt, DownToTen (DTT), har som mål å bevare den generelle tilnærmingen til PMP og utvide måleområdet ned til en d50 ≤10 nm. For dette formål ble konfigurasjonen av DTT-målesystemet utformet for å inkludere de samme grunnleggende elementene som er beskrevet i tabell 1,men med kondisjonerings- og måletrinnene optimalisert for å muliggjøre effektiv transport og påvisning av <23 nm-partiklene. DTT-systemet ble opprinnelig utviklet for laboratoriebruk, men ble modifisert for å fungere som et bærbart utslippsmålingssystem (PEMS). For DTT PN-PEMS-systemet ble komponentene optimalisert for å redusere vekt og strømforbruk og øke fysisk robusthet uten å avvike vesentlig fra den opprinnelige designen. For mobilapplikasjon må systemet være motstandsdyktig mot strengere og uberegnelige temperaturer, trykk og vibrasjonsmiljøer som sannsynligvis oppstår i lette og kraftige PEMS-testing. Virkningen av trykkvariasjoner ved innløpet av systemet ble modellert og studert eksperimentelt15. Motstanden mot vibrasjoner ble vurdert ved hjelp av en dedikert testseng16. Vibrasjoner og akselerasjoner som oppstår under typiske RDE-stasjoner svekket ikke måleresultatene av kondenspartikkeltellerne som brukes. DTT-systemet er også designet for bruk ved lave temperaturer, hvor den flyktige fjerningsfunksjonen er inaktiv, for å mate et aldringskammer og studere sekundær organiskaerosoldannelse 17.
De termiske kondisjoneringselementene i DTT-målesystemet som definerer den regulatoriske volatilitetsgrensen for partikler, er nært parallelle med elementene i PMP-systemet ved at begge systemene inneholder sekvensen:
<ol><li>Første partikkelnummer fortynningstrinn</li>
	<li>HC/flyktig eliminasjonsstadium</li>
	<li>Andre partikkelnummer fortynning stadium</li>
</ol>De primære forskjellene mellom DTT- og PMP-systemene er at DTT-systemkomponentene er valgt for å:
<ol><li>Maksimer overføringen av ~ 10 nm PN fra prøvekilden til partikkeltelleren ved hjelp av fortynning og partikkeloverføringsmetoder med lavt tap</li>
	<li>Fjern flyktige flyktige ved hjelp av oksidativ partikkeleliminering i stedet for bare å redusere delvis trykk av kondenserbare HC-arter gjennom fordampning og fortynning</li>
	<li>Telle partikler på ~10–50 nm med større effektivitet enn dagens PMP-systemer</li>
</ol>Målet med dette papiret er å presentere bruken av DTT PN-PEMS-systemet for måling av ikke-utilgvillige partikler ≥ 10 nm fra et veikjøretøy i bruk. Dette inkluderer en introduksjon til målesystemet og dets hovedkomponenter, utfører laboratoriebaserte kalibreringsmålinger, installerer enheten for en mobilapplikasjon, gjennomfører en reell måling av kjøreutslipp og behandler de innsamlede måledataene.
Instrumentation
DTT PN-PEMS ble designet for å gi høy partikkelpenetrasjon ned til noen få nanometer, robust partikkelnummerfortynning, fjerning av flyktige partikler og forebygging av kunstig partikkeldannelse. Komponentene i systemet ble valgt basert på resultater fra laboratorieforsøk som sammenligner en rekke teknologier for fortynning og aerosolkondisjonering. Denne delen gir en oversikt over systemet, arbeidsprinsippet og komponentene som brukes. Figur 1 viser en skjematisk av systemet. Figur 2 viser et bilde av systemet. DTT-systemet er 60 cm høyt og har et fotavtrykk på 50 cm x 50 cm. Vekten av systemet er ca 20 kg. Inkludert de nødvendige perifere elementene (det vil viløre batteri og gassflaske) er totalvekten ca. 80 kg. De viktigste elementene i systemet er de to fortynningsstadiene (det vil vil vil at første varme, andre kalde), en katalytisk stripper og minst en kondenspartikkelteller (CPC).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61287/61287fig01.jpg"> Figur 1: Skjematisk tegning av DTT partikkelnummer bærbart utslippsmålingssystem. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61287/61287fig01large.jpg" target="_blank">Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61287/61287fig02.jpg"> Figur 2: Bilde av DTT-prøvetakingssystemet. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61287/61287fig02large.jpg" target="_blank">Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.</a>
To fortynningsstadier reduserer partikkelnummerkonsentrasjonene til nivåer målbare ved kondenspartikkeltellere (<104 #/cm3). Skreddersydde porøse rørfortynnere brukes til begge fortynningsstadier. Denne teknologien ble valgt på grunn av det lavepartikkeltapet 18,,19. Den radiale inntrengningen av fortynningsluft holder konvektivt partikler vekk fra veggene, noe som reduserer partikkeltap. Videre kan disse fortynningene være svært små og tåler temperaturer på 400 °C. Det porøse materialet som brukes er et sintret hastalloy X-rør (GKN Filters Metals GmbH, Radevormwald, Tyskland). Statiske blandeelementer inne i det porøse røret gir en godt blandet aerosol direkte nedstrøms av fortynningen. Dette gjør det mulig å ta en representativ prøve av den fortynnede aerosolen for ytterligere kondisjonering eller måling ved å dele aerosolstrømmen direkte nedstrøms av fortynningen, og gir mulighet for et kompakt prøvetakingssystem. Det primære fortynningsstadiet varmes vanligvis opp til 350 °C, mens den andre fasen drives ved omgivelsestemperatur. Fortynningsfaktoren til systemet er ca. 80. Den nøyaktige verdien er avhengig av innløpsstrømmen og massestrømningshåndteringen: Strømningshastighetene i prøvetakingssystemet styres av et system med to massestrømningskontrollere og to massestrømningsmålere. Massestrømningsregulatorene kontrollerer fortynningsluftstrømningshastighetene. Massestrømningsmålerne overvåker strømningshastighetene som utvinnes nedstrøms av fortynningstrinn 1 og 2. Forskjellene mellom strømmene som utvinnes og strømmene som følger med, kan endres. Med andre ord kan nettoflyten som legges til eller trekkes fra i ett fortynningsstadium defineres. Eksempelflythastigheten,Q-prøven, er definert som summen av alle andre strømningshastigheter: 1) Strømningshastighet tegnet av måleinstrumentene (Qinst); Q 2) fortynning luftstrømningshastigheter (Qdil, i); og 3) overflødig strømningshastigheter Qex, i. For beregningen av prøveflyten er bidragene fra flytene hentet fra systemet positive, og bidragene fra strømmene som mates inn i systemet er negative.
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61287/61287equ01.jpg">
Det totale fortynningsforholdet DR beregnes av:
<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/61287/61287equ02.jpg">
En katalytisk stripper (CS) ligger mellom fortynningstrinn 1 og 2 og betjenes ved 350 °C med en strømningshastighet på 1 liter per minutt (L/min). Den katalytiske stripperen gir oksidasjon av organiske forbindelser og svovellagring. Fjerning av disse stoffene sikrer isolering av den faste partikkelfraksjonen. Den uønskede dannelsen av flyktige og halvvolatile partikler og vekst av subcut størrelse partikler er forhindret. Den katalytiske stripperen som brukes er kommersielt tilgjengelig (AVL GmbH). Den flyktige partikkelfjerningseffektiviteten til CS ble verifisert med polydisperse emeryoljepartikler > 50 nm og > 1 mg / m3 (3,5-5,5 mg / m3) som viser en effektivitet på > 99% (faktisk verdi 99,9%) definert i RDE-forskrifter20. Dette er en strengere test enn tetrakontantesten som er foreskrevet i gjeldende PMP-protokoll.
En eller flere kondenspartikkeltellere brukes til å måle partikkelnummerkonsentrasjonen nedstrøms av det andre fortynningsstadiet. En CPC med en d50 av 23 nm muliggjør måling av dagens regulerte utslipp av faste partikler større enn 23 nm. I tillegg gjør måling av partikkelnummerkonsentrasjonen med en eller flere CPC-er med et lavere d50-kuttpunkt (f.eks. 10 nm, 4 nm) vurderingen av den nåværende uregulerte faste partikkelfraksjonen <23 nm ned til d50-kuttstørrelsen på den påførte CPC.
Fortynningslufttilførselslinjen, den primære porøse rørfortynneren og den katalytiske stripperen har uavhengige varmeelementer som inneholder k-type termoelementer (TC). Uavhengig oppvarming av ulike seksjoner styrer temperaturfordelingen i systemet.
I tillegg til termoelementene i varmeelementene plasseres to termoelementer nedstrøms av fortynningstrinn 1 og 2. Disse to termoelementene måler direkte aerosoltemperaturen.
To absolutte trykksensorer (NXP MPX5100AP) brukes til å overvåke trykket ved innløpet og utløpet av prøvetakingssystemet.
For mobile målinger brukes en Clayton Power LPS 1500-batteripakke. En 10 l syntetisk luftflaske forsyner systemet med fortynningsluft under mobile applikasjoner. Størrelsene på batteriet og gassflasken velges slik at systemet kan operere uavhengig i 100 min.
Systemet styres via en NI myRIO som kjører et virtuelt LabVIEW-instrument. Det virtuelle instrumentet gir mulighet for kontroll av strømningshastigheter og varmetemperaturer. Bortsett fra de kontrollerte parametrene kan aerosoltemperaturene, trykket og akselerasjonen (via sensoren integrert i myRIO) overvåkes og logges. En MYRIO tilbehør GPS-modul gjør det mulig å logge av posisjonsdataene. Figur 3 og Figur 4 viser brukergrensesnittet til det virtuelle instrumentet som brukes til å kontrollere DTT-systemet.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61287/61287fig03.jpg"> Figur 3: Oversikt over parameteroversikt for dtt-fortynningsstadium for virtuelle instrumenter. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61287/61287fig03large.jpg" target="_blank">Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61287/61287fig04.jpg"> Figur 4: DTT virtual instrument varmeapparat kontrollpanel. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61287/61287fig04large.jpg" target="_blank">Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.</a>
Enhver form for prøvetakingsprosedyre forårsaker partikkeltap. For å kunne ta høyde for disse tapene utføres laboratoriemålinger for å bestemme partikkelstørrelsesavhengig partikkelpenetrasjon gjennom DTT-prøvetakingssystemet. I disse målingene måles partikkelkonsentrasjonen av monodisperse aerosol oppstrøms og nedstrøms av prøvetakingssystemet ved hjelp av to kondenspartikkeltellere. Figur 5 viser det eksperimentelle oppsettet for kalibreringsmålingene. I dette oppsettet brukes en Jing miniCAST som partikkelkilde21,22. Massestrømningskontrollere (MFC) brukes til å kontrollere gassstrømmene inn i brenneren. En fortynningsbro muliggjør justering av partikkelnummerkonsentrasjonen. Fortynningsbroen er et høyeffektivt partikkelluftfilter (HEPA) parallelt med en nåleventil. Justering av posisjonen til nåleventilen endrer fortynningsforholdet ved å endre forholdet mellom brøkdelen av aerosolen som passerer gjennom HEPA-filteret og brøkdelen av aerosolen som passerer gjennom nåleventilen. De filtrerte og ufiltrerte aerosolene kombineres med et T-stykke for å danne en fortynnet aerosol. En katalytisk stripper brukes til å fjerne muligens rikelig flyktige forbindelser generert som biprodukter av forbrenningsprosessen. En TSI 3082 elektrostatisk klassifikator sammen med en TSI 3085 differensialmobilitetsanalysator (nano DMA) brukes til størrelsesvalg av partikler. To TSI CPCer 3775 (d50 = 4 nm) brukes til å måle partikkelnummerkonsentrasjonen oppstrøms og nedstrøms av DTT-prøvetakingssystemet. Tellernes klippepunkt på d50 = 4 nm gir mulighet for inntrengning ved partikkelstørrelser så lavt som 10 nm og under.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61287/61287fig05.jpg"> Figur 5: Skjematisk tegning av det eksperimentelle oppsettet som brukes til kalibrering av DTT-prøvetakingssystemet. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61287/61287fig05large.jpg" target="_blank">Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.</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 nåværende partikkelstørrelsesterskelen for de europeiske pn-utslippsstandardene (PN) er 23 nm. Denne terskelen kan endres fordi fremtidig forbrenningsmotorkjøretøyteknologi kan avgi store mengder sub-23 nm partikler. Det Horizon 2020-finansierte prosjektet DownToTen (DTT) utviklet en prøvetakings- og målemetode for å karakterisere partikkelutslipp i dette for tiden uregulerte størrelsesområdet. Et PN-målesystem ble utviklet basert på en omfattende gjennomgang av litteratur- og laboratorieeksperimentene som testet en rekke PN-målinger og prøvetakingsmetoder. Målesystemet som er utviklet er preget av høy partikkelpenetrasjon og allsidighet, noe som muliggjør vurdering av primære partikler, forsinkede primære partikler og sekundære aerosoler, fra noen få nanometer i diameter. Dette papiret gir instruksjoner om hvordan du installerer og bruker dette PORTABLE Emission Measurement System (PEMS) for Real Drive Emissions (RDE) målinger og vurderer partikkelnummerutslipp under gjeldende lovgivende grense på 23 nm.

Kalibreringsdata (partikkelpenetrasjon):
Figur 11 viser et eksemplarisk plott av den relative partikkelpenetrasjonen av DTT-systemet som en funksjon av partikkelmobilitetsdiameteren. De tilsvarende dataene er målt og evaluert som beskrevet i instruksjonsavsnittet 1. Tomten viser at avvikene mellom to målepunkter med samme mobilitetsdiameter var mindre enn 5%. Avvik som er større enn 10 % indikerer ustabilitet i det eksperimentelle oppsettet. I dette tilfellet måtte kalibreringen gjentas med økt oppvarmingstabiliseringstider. Både oppvarmingstiden (typisk 30 min) og stabiliseringstiden (vanligvis 30 s) økte med en faktor på 1,5.
Partiklene som passerte gjennom DTT-systemet gikk tapt på grunn av diffusjon og termoforese. Termoforiske tap var forårsaket av en temperaturgradient som tegnet partikler mot veggene i prøvetakingssystemet. Dette er en partikkelstørrelse uavhengig effekt29; i motsetning er diffusjon svært partikkelstørrelsesavhengig. En konsentrasjonsgradient forårsaket en netto partikkelfluks mot veggene der partikler gikk tapt. Diffusiviteten som økte med lavere partikkelstørrelse gjorde dette til den dominerende tapsmekanismen for partikler ≤ 10 nm. Linjene i figur 11 som indikerer termoforisk, diffusal og total tap viser de respektive partikkelstørrelsesavhengighetene. For diffusale tap ble denne funksjonen brukt til å illustrere den omtrentlige partikkelstørrelsesavhengigheten:
<img alt="Equation 11" src="/files/ftp_upload/61287/61287equ11.jpg">
Penetrasjon P avhenger av en passform parameter a og diffusjonskoeffisient D:
<img alt="Equation 12" src="/files/ftp_upload/61287/61287equ12.jpg">
Diffusjonskoeffisienten avhenger av Boltzmann konstant k, den absolutte temperaturen T,viskositeten η,partikkeldiameteren dp,og Cunningham slip korreksjonsfaktor Cc, som er en funksjon av den gjennomsnittlige frie banen og partikkeldiameteren29.
Dataene illustrert i figur 11 resulterte i følgende gjennomsnittlig partikkelinntrengningseffektivitet Pgjennomsnitt:
<img alt="Equation 13" src="/files/ftp_upload/61287/61287equ13.jpg">
Partikkelstørrelsen der penetrasjonseffektiviteten utgjør 50% kalles d50. D50 beskriver penetrasjonsavskjæringskarakteristikken til 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: Partikkelpenetrasjon som en funksjon av partikkelmobilitetsdiameter. Punkter merket med blått er måleresultater. De stiplede linjene i oransje og grønt indikerer tapene forbundet med termoforese og diffusjon, henholdsvis. Den røde linjen representerer de totale tapene som summen av diffuse og termoforiske tap. Den prikkete lilla linjen viser gjennomsnittlig partikkelpenetrasjon Pmean som beregnet i kalibreringsmålingsinstruksjonen avsnitt 1. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61287/61287fig11large.jpg" target="_blank">Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.</a>
Fast partikkelnummer:
Figur 12 viser partikkelnummerutslippshastigheten over tid de første ti minuttene av en RDE-målestasjon. Dataene fra DTT PEMS ved hjelp av en 10 nm og en 23 nm CPC er vist sammen med data fra et kommersielt tilgjengelig 23 nm cut point system. Partikkelutslippsratene ble beregnet ut fra de respektive partikkelkonsentrasjonene multiplisert med eksosstrømningshastigheten som beskrevet ovenfor i dataanalyseinstruksjonen avsnitt 4. Referanseinstrumentet (AVL MOVE) var avhengig av en diffusjonslader for konsentrasjonsmålingen av partikkelnummer. Til tross for de ulike sensorprinsippene var dataene målt med DTT PEMS samlet sett i svært god enighet med dataene målt ved den kommersielt tilgjengelige PEMS. Skarpe nedadgående pekepigger i alle tre signalene oppstod fordi partikkelmålingsenhetene kan rapportere null partikkelkonsentrasjoner midlertidig og nuller kan ikke vises i logaritmiske plott. Partikkelutslippene målt med 10 nm CPC var svært nær utslippene målt med 23 nm CPC for mesteparten av tidsperioden vist i figur 12. Men helt i begynnelsen mellom 10 s og 25 s var det en forekomst av signifikant <23 nm partikkelutslipp. DTT 10 nm-signalet var betydelig høyere enn 23 nm-signalet til DTT-systemet og AVL MOVE. I dette tilfellet var > 50% av det totale antallet partikler som slippes ut mellom 10 nm og 23 nm. Dynamiske prosesser for kaldstart i ikke-termisk likevekt kan føre til at partikkelstørrelsesfordelinger avviker fra utslipp fra et varmt kjøretøy30. Diskusjonen om disse komplekse prosessene er utenfor omfanget av dette arbeidet. Ytterligere informasjon om dette emnet finner du ilitteraturen 31,32,33.
<img alt="Figure 12" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61287/61287fig12.jpg"> Figur 12: Den øvre delen av figuren viser partikkelnummerutslippsraten over tid de første 10 minuttene av en RDE-målestasjon. Data målt med DTT PEMS ved hjelp av 10 nm og 23 nm CPC og et kommersielt tilgjengelig 23 nm cut point system (AVL MOVE) brukes som referanse. Den nedre delen av figuren viser hastigheten på kjøretøyet. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61287/61287fig12large.jpg" target="_blank">Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.</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

Presentert her er DownToTen (DTT) bærbare utslippsmålingssystem for å vurdere reelle kjørende bilutslipp av sub-23 nm partikler.

Måling av Sub-23 Nanometer Reelle kjøring partikkelnummerutslipp ved hjelp av portable 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 protokollen kan brukes til å skaffe seg en mobil måling av for tiden uregulerte sub-23 nanometer partikkelutslipp ved hjelp av et system som ble designet og konstruert i Horizon 2020 Project DownToTen. Lave partikkeltap i Sub-23 Nanometer Regime of Interest og den høye graden av allsidighet i systemet aktivert vurdering av de ulike egenskapene til de utgitte partiklene. Dette unntaket fra eksosutslippene, Denne metoden ville være ideell for undersøkelse av volatilitet og formasjonsmekanismer av nano-størrelse partikler Begynn med å velge en eksos flow meter med et måleområde som samsvarer med den forventede eksosflyten rekkevidde av kjøretøyet som skal måles.Plasser kontrollboksen for eksosstrømningsmåleren i bagasjerommet på kjøretøyet, og monter avtrekksmåleren på utsiden av bilen. Ifølge produsentens spesifikasjoner tar vare på at avstanden oppstrøms og nedstrøms av måleren er i samsvar med Federal Regulations. Kontroller at kontaktene fra avtrekksmålerrøret til kjøretøyets eksosrør tåler avgasstemperaturene.Når avtrekksmåleren er installert, bruk tilkoblingsrør og rørklemmer for å koble eksosen til det første røret, og stram rørklemmene på enden bare for å lette justeringen av rørene under monteringen. Når det er en forbindelse fra eksosen til eksosstrømningsmåleren, plasser eksosstrømningsmålerens kontrollboks og monteringsbraketten for eksosstrømningsmåleren inn i bagasjerommet for å sikre at ingenting glir under måleturen og kontrollerer at alle rørene er stramme og at ingenting løsner under måleturen. Etter en oppvarmingstid på opptil 15 minutter, avhengig av omgivelsestemperatur, er eksosmassestrømmåleren klar til å ta målinger.For å installere DownToTen målesystem, Plasser den syntetiske luftflasken i bagasjerommet og fest flasken på plass med stropper. Plasser batteriet i bagasjerommet på kjøretøyet og koble til ac-inngangskabelen, fest batteriet på plass og koble vekselstrømkabelen til en lokal strømkilde. Fest vakuumpumpene for prøvetakingssystemet og kondenspartikkeltellerne i bagasjerommet på kjøretøyet og koble pumpene til batteriet.Neste sted kobler DownToTen-systemet i bagasjerommet på kjøretøyet og fester det til posisjon med stropper koble systemet til den mobile batteripakken og koble de to innløpsmassestrømkontrollerne til DownToTen-systemet, til en stasjonær trykkluftforsyning. koble de to utløpsmassestrømningskontrollerne til DownToTen-systemet, til vakuumpumpen og bruke riktig slange til å drive pumpens eksos, utenfor kjøretøyet. Bruk en USB-kabel til å koble DownToTen-systemet til den bærbare måle-PC-en og koble systemets innløp til prøvepunktet, nedstrøms av eksosstrømmåleren.Koble systemets strøminntak til batteriet og koble kondenspartikkeltellerens strøminntak til batteripakken. Koble kondenspartikkeltellerne til den respektive eksterne vakuumpumpen og bruk passende slange for å drive eksosen til kondenspartikkeltelleren og all den eksterne pumpen utenfor kjøretøyet. Bruk deretter en USB-kabel til å koble kondenspartikkeltellerne til den bærbare måledatamaskinen For å varme opp og starte målesystemet, Slå på kondenspartikkeltellerne og deres eksterne vakuumforsyning.Og åpne kondenspartikkeltellerprogramvaren. Etablere kommunikasjon med kondenspartikkeltellere og lukk nåleventilene til massestrømningsregulatorene. Deretter skyver du den røde bryteren på DownToTen Sampling System-pumpen for å slå på systemet og åpner labvisningen DownToTen Application.Kommunikasjonen med systemet starter automatisk, og det grafiske brukergrensesnittet vil vise flyten inn og ut på fortynningsstadier en og to. Skriv inn massestrømmen trukket av de tilkoblede måleinstrumentene i standard liter per minutt og åpne sakte nåleventilene til begge strømmer ut når 10 pluss eller minus 0,5 standard liter per minutt Juster AdFlow av begge fortynningsstadiene slik at strømningshastigheten i katalytisk stripper er lik ett pluss eller minus 0,1 liter per minutt gjennom katalytisk stripper og en prøveinnløpsstrøm av katalytisk stripperprøveflyt eller minus 0,1 liter per minutt. Under varmetappen setter du varmetemperaturene på fortynningslufttilførselen.Den første pours stoop Diluter og katalytisk stripper til 350 grader Celsius. Systemet vil begynne å varme opp. Vent deretter til gasstemperaturen nedstrøms fortynning trinn en, når 290 grader Celsius før du starter målestasjonen.Hvis du vil logge dataene, starter du datalogging på måleenheten som er koblet til DownToTen samplingssystem, for å begynne å logge dataene til prøvetakingssystemet. Og velg en bane og et filnavn i popup-vinduet. Loggfilbanen vises, og grønt lys indikerer at dataene er lagret.Bruk deretter riktig programvare til å logge partikkelkonsentrasjonsdataene, av kondenspartikkeltelleren og begynne å logge eksosstrømmen med eksosstrømningsmåleren. Hvis du vil logge dataene mens du kjører, må du koble batteriladekabelen før du kjører den valgte ruten, og bytter fra stasjonær trykklufttilførsel til gassflasken. Kjør deretter den valgte ruten.Etter kjøring, Trykk logg inn"for å stoppe registrering av dataene og slå av instrumentene. Deretter lader du batteriet for å forberede neste stasjon Her vises en eksemplarisk plott av den relative partikkelpenetrasjonen av DownToTen-systemet som en funksjon av Partikkelmobilitetsdiameteren. Termoforisk, diffus og total tapsdata ble plottet for å bestemme de respektive partikkelstørrelsesavhengighetene.I denne analysen gjorde diffusiviteten som stiger med den nedre partikkelstørrelsen dette til den dominerende tapsmekanismen for partikler mindre enn eller lik 10 nanometer. Den totale penetrasjonseffektiviteten er også representert, slik at bestemmelse av partikkelstørrelsen der penetrasjonseffektiviteten utgjør 50%Her vises partikkelnummerutslippsraten over tid de første 10 minuttene av en reell stasjonsmålingsstasjon for drivutslipp. Skarpe nedadgående pekepigger i alle tre signalene oppstod fordi partikkelmålingsenhetene kan rapportere null partikkelkonsentrasjoner midlertidig og nuller kan ikke vises i logaritmiske plott.Partikkelutslippene målt med 10 nanometerkontrikasjonspartikkelteller var svært nær utslippene målt med 23 nanometerkondenspartikkeltelleren for mesteparten av måleperioden. Men mellom 10 og 25 sekunder var det en forekomst av signifikant mindre enn 23 nanometer partikkelutslipp. Som i denne analysen var mer enn 50 % av det totale antallet partikler som slippes ut, mellom 10 og 23 nanometer.Når du prøver denne prosedyren, er det viktig å huske å sette inn eksosmåleren riktig og gi tilstrekkelig oppvarmingstid for prøvetakingssystemet. Allsidigheten og de lave tapene til DownToTen-systemet gjør det til et ideelt verktøy for utredning av ikke-regulerte partikkelutslipp som og totale eksospartikler. Dette systemet og metoden ble brukt i Horizon 2020 Project DownToTen for å vurdere sub-23 nanometer partikkelutslipp av en rekke kjøretøy for å gi et vitenskapelig grunnlag for fremtidige utslippsforskrifter.

Research

JoVE Journal

Engineering

Echo Particle Image Velocimetry

Ekko Particle Bilde Velocimetry

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 av nanocrystal Størrelsesfordeling ved hjelp av Raman spektroskopi med en Multi-partikkel Phonon Confinement 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

Utvikling av en Forsøksoppsett for måling av Coefficient of Restitusjon under vakuum betingelser

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

Karakter Far-infrarød laser Utslipp og måling av frekvensene

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 bruk av en Full Flow Sampling System (FFS) for kvantifisering av metanutslipp

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-modulasjon Atomic Force Microscopy i væske

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

Kjøling en optisk Fanget Ultracold Fermi gass 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

Standardisert metode for måling av oppsamlingseffektiviteten fra Wipe-sampling of Trace Explosives

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 av turbulens og partikkel kinematikk med flyt 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 av dynamisk kraft handlet på vann Strider Ben hoppe oppover PVDF Film sensoren

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, ...