Regulace emisí z vozidla - Vehicle emissions control

Regulace emisí z vozidla je studie snižování emise produkovaný motorová vozidla, zvláště vnitřní spalovací motory.

Druhy emisí

Emise mnoha látky znečišťující ovzduší bylo prokázáno, že mají řada negativních účinků na veřejné zdraví a přírodní prostředí. Mezi emise, které jsou hlavními znečišťujícími látkami vzbuzujícími obavy, patří:

  • Uhlovodíky (HC) - Třída spáleného nebo částečně spáleného palivo, uhlovodíky jsou toxiny. Uhlovodíky jsou hlavními přispěvateli k smog, což může být velkým problémem v městské oblasti. Dlouhodobé vystavení účinkům uhlovodíků přispívá k astma, nemoc jater, plicní onemocnění, a rakovina. Předpisy týkající se uhlovodíků se liší podle typu motor a jurisdikce; v některých případech „metan uhlovodíky "jsou regulovány, zatímco v ostatních případech jsou regulovány" celkové uhlovodíky ". Technologie pro jednu aplikaci (pro splnění nemethanové uhlovodíkové normy) nemusí být vhodná pro použití v aplikaci, která musí splňovat celkovou uhlovodíkovou normu. Metan není přímo toxický, ale je těžší jej rozbít ve větracích potrubích paliva a kanystr s aktivním uhlím má shromažďovat a obsahovat výpary paliva a směrovat je zpět do palivové nádrže nebo po nastartování a zahřátí motoru do přívod vzduchu, který má být spálen v motoru.
  • Kysličník uhelnatý (CO) - produkt neúplného spalování, inhalovaný oxid uhelnatý snižuje schopnost krve přenášet kyslík; přeexponování (otrava oxidem uhelnatým ) může být fatální. (Oxid uhelnatý se trvale váže na hemoglobin, chemickou látku přenášející kyslík v červených krvinkách, kde kyslík (O2) by se dočasně svázalo. Vazba CO vylučuje O2 a také snižuje schopnost hemoglobinu uvolňovat již vázaný kyslík, což v obou případech vede k neúčinnosti červených krvinek. Zotavení spočívá v pomalém uvolňování vázaného CO a produkci nového hemoglobinu v těle - proces hojení - takže úplné zotavení ze středně těžké až těžké [ale nefatální] otravy CO trvá hodiny nebo dny. Vyjmutí osoby z atmosféry otrávené CO na čerstvý vzduch zastaví zranění, ale nevede k okamžitému zotavení, na rozdíl od případu, kdy je osoba odstraněna z dusivé atmosféry [tj. jeden s nedostatkem kyslíku]. Časté jsou také toxické účinky opožděné o několik dní.)
  • NEX - Vygenerováno kdy dusík ve vzduchu reaguje s kyslíkem při vysoké teplotě a tlaku uvnitř motoru. NEX je předchůdcem smogu a kyselý déšť. NEX je součet NO a NO2.[1] NE2 je extrémně reaktivní. NEX produkce se zvyšuje, když motor běží v nejefektivnějším (tj. nejteplejším) provozním bodě, takže mezi účinností a kontrolou NO obvykle dochází k přirozenému kompromisuX emise. Očekává se, že se drasticky sníží použitím emulzních paliv [2].
  • Částice – Saze nebo kouř tvořený částicemi v mikrometr rozsah velikostí: Částice mají nepříznivé účinky na zdraví, mimo jiné včetně respirační onemocnění a rakovina. Velmi jemné částice byly spojeny s kardiovaskulárními chorobami.
  • Oxid siřičitý (TAKX) - Obecný termín pro oxidy z síra, které jsou emitovány z motorových vozidel spalujících palivo obsahující síru. Snížení hladiny síry v palivu snižuje hladinu Oxid siřičitý vyzařované z výfuku.
  • Těkavé organické sloučeniny (VOC) - Organické sloučeniny, které mají obvykle bod varu nižší nebo rovný 250 ° C; například chlorfluoruhlovodíky (CFC) a formaldehyd. Těkavé organické sloučeniny jsou podsekcí Uhlovodíky které jsou zmíněny samostatně z důvodu jejich ohrožení veřejného zdraví.

Dějiny

Během padesátých a šedesátých let různé federální, státní a místní vlády v EU Spojené státy provedla studie četných zdrojů znečištění ovzduší. Tyto studie nakonec přisoudily významnou část znečištění ovzduší automobilu a dospěly k závěru, že znečištění ovzduší není omezeno místními politickými hranicemi. V té době byly takové minimální předpisy o regulaci emisí, jaké existovaly v USA, vyhlášeny na obecní nebo příležitostně státní úrovni. Neúčinné místní předpisy byly postupně nahrazeny komplexnějšími státními a federálními předpisy. Do roku 1967 stát Kalifornie vytvořil Kalifornská rada pro letecké zdroje, a v roce 1970 federální Agentura pro ochranu životního prostředí Spojených států (EPA). Obě agentury, stejně jako další státní agentury, nyní vytvářejí a prosazují emisní předpisy pro automobily ve Spojených státech. Podobné agentury a předpisy byly současně vyvinuty a implementovány v roce 2006 Kanada, západní Evropa, Austrálie, a Japonsko.

První snahou o kontrolu znečištění z automobilů bylo PCV (pozitivní ventilace klikové skříně) Systém. To čerpá výpary z klikové skříně těžké v nespálených uhlovodících - předchůdce fotochemický smog - do sacího traktu motoru, takže jsou spalovány spíše než nespálené z klikové skříně do atmosféry. Pozitivní ventilace klikové skříně byla poprvé instalována na základě zákona na všech nových 1961-model auta poprvé prodána v Kalifornii. Následující rok, New York vyžadoval to. Do roku 1964 byla většina nových automobilů prodávaných v USA takto vybavena a PCV se rychle stalo standardní výbavou všech vozidel po celém světě.[3]

První legislativně výfuk (koncovka výfuku) emisní normy byly vyhlášeny státem Kalifornie pro modelový rok 1966 pro automobily prodávané v tomto státě, následované Spojenými státy jako celkem v modelovém roce 1968. Také v roce 1966, první emisní zkušební cyklus byla přijata ve státě Kalifornie měřením emisí z výfuku v PPM (části na milion). Standardy byly rok od roku postupně zpřísňovány, jak to požadovala dohoda EPA.

Do modelového roku 1974 se emisní normy zpřísnily tak, že techniky ladění použité k jejich splnění vážně snižovaly účinnost motoru a tím zvyšovaly spotřebu paliva. Nové emisní normy pro modelový rok 1975, stejně jako zvýšení spotřeby paliva, si vynutily vynález katalyzátor pro dodatečné zpracování výfukových plynů. To u stávajících nebylo možné olovnatý benzín, protože zbytky olova kontaminovaly platinový katalyzátor. V roce 1972 General Motors navrhl Americký ropný institut odstranění olovnatých paliv pro automobily z roku 1975 a pozdější modelový rok.[Citace je zapotřebí ] Výroba a distribuce bezolovnatého paliva byla velkou výzvou, ale u automobilů modelového roku 1975 byla úspěšně dokončena. Všechny moderní vozy jsou nyní vybaveny katalyzátory a olovnaté palivo se již na čerpacích stanicích ve většině zemí prvního světa neprodává. Olověné závodní palivo je k dispozici v malém množství od některých dodavatelů, ale je legální pouze pro použití v terénu.

Regulační agentury

Agentury pověřené prováděním výfuků emisní normy se liší od jurisdikce k jurisdikci, a to i ve stejné zemi. Například ve Spojených státech náleží celková odpovědnost EPA, ale kvůli zvláštním požadavkům státu Kalifornie jsou emise v Kalifornii regulovány Rada pro letecké zdroje. V Texasu Texas železniční komise je odpovědný za regulaci emisí z LPG -palivové motory s bohatým spalováním (ale ne benzínové motory s bohatým spalováním).

Severní Amerika

Evropa

The Evropská unie má kontrolu nad regulací emisí v členských státech EU; mnoho členských států však má své vlastní vládní orgány k prosazování a provádění těchto předpisů v příslušných zemích. Stručně řečeno, EU tvoří politiku (stanovením limitů, jako je Evropská emisní norma ) a členské státy rozhodují, jak to nejlépe implementovat ve své vlastní zemi.

Spojené království

Ve Spojeném království jsou záležitosti týkající se politiky v oblasti životního prostředí známé jako „přenesené pravomoci“, což znamená, že každá ze států, které ji tvoří, ji řeší samostatně prostřednictvím svých vlastních vládních orgánů zřízených k řešení otázek životního prostředí v příslušné zemi:

Mnoho politik v celé Velké Británii však zpracovává Ministerstvo životního prostředí, výživy a záležitostí venkova (DEFRA) a stále podléhají předpisům EU.

Zkoušky emisí zapnuty nafta auta nebyla během roku provedena STK v Severním Irsku po dobu 12 let, přestože to vyžaduje zákon.[4]

Kontrola emisí

Účinnost motoru se neustále zlepšovala díky vylepšené konstrukci motoru, přesnějšímu časování zapalování a elektronické zapalování, přesnější dávkování paliva, a počítačové řízení motoru.

Pokroky v technologii motorů a vozidel neustále snižují toxicitu výfukových plynů opouštějících motor, ale samotné se obecně ukázaly jako nedostatečné pro splnění cílů v oblasti emisí. Proto jsou technologie k detoxikaci výfukových plynů nezbytnou součástí regulace emisí.

Vstřikování vzduchu

Hlavní článek: Vstřikování sekundárního vzduchu

Jedním z poprvé vyvinutých systémů pro regulaci emisí výfukových plynů je sekundární vstřikování vzduchu. Původně se tento systém používal ke vstřikování vzduchu do výfukových otvorů motoru, aby poskytoval kyslík, takže nespálené a částečně spálené uhlovodíky ve výfukových plynech skončí dohoření. Vstřikování vzduchu se nyní používá k podpoře katalyzátor Oxidační reakce a snížení emisí při studeném startování motoru. Po studeném startu potřebuje motor směs vzduchu a paliva bohatší, než jakou potřebuje Provozní teplota a katalyzátor nefunguje efektivně, dokud nedosáhne své vlastní provozní teploty. Vzduch vstřikovaný před měnič podporuje spalování ve výfukové hlavě, což urychluje zahřívání katalyzátoru a snižuje množství nespáleného uhlovodíku emitovaného z výfuku.

Recirkulace výfukových plynů

Hlavní článek: Recirkulace výfukových plynů

Ve Spojených státech a Kanadě má mnoho motorů v roce 1973 a novějších vozidel (1972 a novější v Kalifornii) systém, který za určitých provozních podmínek směruje odměřené množství výfukových plynů do sacího traktu. Výfuk nespaluje ani nepodporuje spalování, takže zředí náplň vzduch / palivo, aby se snížily maximální teploty spalovací komory. To zase snižuje tvorbu NEX.

Katalyzátor

Hlavní článek: Katalyzátor

Katalyzátor je zařízení umístěné ve výfukovém potrubí, které přeměňuje uhlovodíky, oxid uhelnatý a NOX na méně škodlivé plyny pomocí kombinace platiny, palladia a rhodia jako katalyzátory.[5]

Existují dva typy katalyzátoru, obousměrný a třícestný. Obousměrné měniče byly běžné až do 80. let, kdy je na většině automobilových motorů nahradily třícestné měniče. Viz katalyzátor článek pro další podrobnosti.

Regulace emisí způsobených vypařováním

„EVAP“ přeadresuje tady. EVAP může také odkazovat na Vypařování.
EVAP společnosti a Peugeot 205.

Emise odpařováním jsou výsledkem úniku par benzínu z palivového systému vozidla. Od roku 1971 mají všechna vozidla v USA plně uzavřené palivové systémy, které neodvádějí přímo do atmosféry; mandáty pro systémy tohoto typu se současně objevily v jiných jurisdikcích. V typickém systému jsou páry z palivové nádrže a odvětrání mísy karburátoru (u vozidel s karburátorem) odváděny do kanystrů obsahujících aktivní uhlí. Páry jsou adsorbovaný uvnitř kanystru a během určitých provozních režimů motoru je skrz kanystr nasáván čerstvý vzduch a tahem páry do motoru, kde hoří.

Testování emisí dálkovým průzkumem

Některé státy USA také používají technologii vyvinutou Dr. Donaldem H. Stedmanem z University of Denver,[6] který používá infračervený a ultrafialový světlo pro detekci emisí, když vozidla projíždějí po veřejných komunikacích, čímž se eliminuje potřeba vlastníků jít do testovacího centra. Detekce Stedmanova neviditelného záblesku světla výfukové plyny se běžně používá v metropolitních oblastech,[7] nabízí americko-švédská společnost OPUS Inspection[8] a stát se v Evropě stále více známým.[9]

Použití údajů o emisních zkouškách

Výsledky emisních zkoušek z jednotlivých vozidel jsou v mnoha případech sestavovány za účelem vyhodnocení emisních vlastností různých tříd vozidel, účinnosti programu zkoušek a různých dalších předpisů souvisejících s emisemi (jako jsou změny ve složení paliva) a k modelování účinků automobilové emise na veřejné zdraví a životní prostředí.

Vozidla na alternativní paliva

Znečištění lze jednoduše snížit pomocí čistého pohonu vozidla. Mezi nejoblíbenější režimy patří hybridní a čistě elektrický pohon. Čína je zdaleka největším trhem s elektrickými vozy na světě. V prosinci 2019 měla Čína největší zásobu osobních dálkových vozidel se zásuvnými moduly s 3,4 miliony jednotek, což je 47% celosvětové flotily v provozu. Experimenty jsou rovněž prováděny s využitím vozidel na solární pohon, která jsou téměř připravena v blízké budoucnosti jako fotovoltaika technologie se zlepšuje.

Viz také

Reference

  1. ^ Poznámka EPA k NO2 a zdraví
  2. ^ Jhalani, Amit; Sharma, Dilip; Soni, Shyamlal. „Posouzení proveditelnosti nově připraveného nafty s emulzí na bázi kravské moči pro použití u vznětových motorů“. Palivo. doi:10.1016 / j.palivo.2020.119713.
  3. ^ Rosen (ed.), Erwin M. (1975). Příručka pro odstraňování problémů a opravy automobilů Peterson. Grosset & Dunlap, Inc. ISBN  978-0-448-11946-5.CS1 maint: další text: seznam autorů (odkaz)
  4. ^ „MOT test nafty nebyl v NI proveden 12 let“. BBC Severní Irsko Zprávy. Citováno 26. září 2018.
  5. ^ Lathia, Rutvik; Dadhaniya, Sujal (2019-01-20). „Politické normy a navrhované způsoby, jak dosáhnout cílů indického emisního programu vozidel“. Journal of Cleaner Production. 208: 1339–1346. doi:10.1016 / j.jclepro.2018.10.202. ISSN  0959-6526.
  6. ^ https://www.researchgate.net/profile/Donald_Stedman
  7. ^ „Infračervené dálkové snímání emisí silničních motorových vozidel ve státě Washington“ (PDF). (239 KB)
  8. ^ "Inspekce Opus» Technologie dálkového průzkumu Země ". opusinspection.com. Citováno 2016-02-29.
  9. ^ „Abgasmessungen RSD (Měření znečišťujících látek pomocí dálkového průzkumu Země v Curychu / Švýcarsko)„ úřadem Kanton pro ochranu životního prostředí “„ awel “pomocí zařízení poskytovaného společností Opus Inspection / etest“. www.awel.zh.ch. Citováno 2016-02-23.

externí odkazy