यहां प्रस्तुत डाउनटोटेन (डीटीटी) पोर्टेबल उत्सर्जन माप प्रणाली है जो उप-23 एनएम कणों के वास्तविक ड्राइविंग ऑटोमोटिव उत्सर्जन का आकलन करने के लिए है।
यूरोपीय कण संख्या (पीएन) उत्सर्जन मानकों की वर्तमान कण आकार सीमा 23 एनएम है । यह सीमा बदल सकती है क्योंकि भविष्य के दहन इंजन वाहन प्रौद्योगिकी बड़ी मात्रा में उप-23 एनएम कणों का उत्सर्जन कर सकती है । क्षितिज 2020 वित्त पोषित परियोजना डाउनटोटेन (डीटीटी) ने वर्तमान में अनियमित आकार सीमा में कण उत्सर्जन की विशेषता के लिए एक नमूना और माप विधि विकसित की। विभिन्न प्रकार के पीएन मापन और नमूनाकरण दृष्टिकोणों का परीक्षण करने वाले साहित्य और प्रयोगशाला प्रयोगों की व्यापक समीक्षा के आधार पर एक पीएन माप प्रणाली विकसित की गई थी। विकसित माप प्रणाली उच्च कण प्रवेश और बहुमुखी प्रतिभा की विशेषता है, जो व्यास में कुछ नैनोमीटर से शुरू प्राथमिक कणों, देरी प्राथमिक कणों, और माध्यमिक एयरोसोल के आकलन को सक्षम बनाता है। यह पेपर रियल ड्राइव उत्सर्जन (आरडीई) मापन के लिए इस पोर्टेबल उत्सर्जन माप प्रणाली (पीईएम) को स्थापित और संचालित करने के तरीके पर निर्देश प्रदान करता है और 23 एनएम की वर्तमान विधायी सीमा से नीचे कण संख्या उत्सर्जन का आकलन करता है।
कण मापन कार्यक्रम (पीएमपी) की स्थापना यूके सरकार द्वारा उन्नत पार्टिकुलेट रिडक्शन तकनीक से लैस वाहनों का आकलन करने के लिए टाइप अनुमोदन परीक्षण प्रोटोकॉल के विकास के लिए की गई थी जो वर्तमान विधायी माप प्रक्रियाओं को पूरक या प्रतिस्थापित करेगा “1। पीएमपी दुनिया का पहला कण संख्या आधारित उत्सर्जन नियमन है, जो विशेष रूप से कार्बोनेशियस कणों ≥23 एनएम पर लक्षित है । हाल के माप से संकेत मिलता है कि छोटे कणों को शामिल करना आवश्यक हो सकता है।
डीजल कालिख के नकारात्मक स्वास्थ्य प्रभावों को अच्छी तरह से समझाजाताहै, और इसलिए, ‘एहतियाती सिद्धांत’ को इस आधार पर लागू किया गया था कि डीजल कणों के अनिवार्य उपयोग के माध्यम से डीजल कणों का उन्मूलन स्वास्थ्य के आधार पर अनिवार्य था। हालांकि, क्योंकि यूरोपीय कानून में एक सीमा मूल्य उत्सर्जन नियंत्रण प्रौद्योगिकियों को अपनाने के लिए मजबूर करना चाहिए, यह एक उचित माप विधि के बिना प्राप्त नहीं किया जा सकता है । पूरे यूरोप में मजबूत राजनीतिक समर्थन के साथ, ब्रिटेन सरकार ने कण माप में सुधार के लिए पीएमपी की अवधारणा का नेतृत्व किया । संयुक्त राष्ट्र यूरोप आर्थिक आयोग (यूएन-ईईसीई)3के तत्वावधान में पीएमपी में दुनिया भर के अन्य लोगों की विशेषज्ञता शामिल थी । दो कण अनुसंधान परियोजनाओं को २००१ में पूरा किया गया । उनमें से एक (पार्टिकुलेट रिसर्च4)यूके गवर्नमेंट डिपार्टमेंट ऑफ एनवायरमेंट, ट्रांसपोर्ट एंड द रीजन्स (डीटीआर) द्वारा सोसाइटी ऑफ मोटर मैन्युफैक्चरर्स एंड ट्रेडर्स (एसएमएमटी) और ऑयल कंपनीज यूरोपियन ऑर्गनाइजेशन फॉर एनवायरमेंट, हेल्थ एंड सेफ्टी (CONCAWE) के साथ साझेदारी में किया गया था । एक अन्य (पार्टिकुलेट्स5)को यूरोपीय संघ के 5 फ्रेमवर्क द्वारा वित्तपोषित किया गया था और इसे 14 विभिन्न यूरोपीय भागीदारों द्वारा किया गया था । दोनों परियोजनाओं के परिणामों से संकेत मिलता है कि कण संख्या आधारित प्रक्रियाओं का वादा कर रहे थे, लेकिन दोहराने योग्य और प्रजनन योग्य माप के लिए चुनौतियां बनी रहीं ।
2007 में पीएमपी लाइट-ड्यूटी इंटर-प्रयोगशाला सहसंबंध अभ्यास की अंतिम रिपोर्ट6प्रकाशित की गई थी, जिसमें फ़िल्टर-आधारित द्रव्यमान माप विधि पर कुछ सुधार शामिल थे, मुख्य रूप से एक परिभाषित कण आकार सीमा और कण अस्थिरता के आधार पर नियामक उद्देश्यों के लिए संख्या गणना आधारित विधि की व्यवहार्यता का प्रदर्शन किया गया था। दोनों तरीकों को मौजूदा निरंतर मात्रा पारखी (सीवीएस) कमजोर पड़ने सुरंग दृष्टिकोण से नमूने के आधार पर लागू किया गया था जो मूल रूप से कण पदार्थ द्रव्यमान के लिए विकसित किया गया था और कमजोर गैसीय उत्सर्जन माप जीता गया था।
संख्या गिनती आधारित विधि के भीतर, ~ 20 एनएम की एक कम कण आकार सीमा का चयन किया गया था । परियोजना का प्राथमिक उद्देश्य यह सुनिश्चित करना था कि इस आकार और उससे ऊपर के कणों को कानून द्वारा नियंत्रित किया जाए । अब यह ज्ञात है कि इंजन निकास में प्राथमिक कण का आकार & 20,एनएम7,,8, 9होसकताहै। व्यावहारिक कारणों से, 23 एनएम पर 50% गिनती दक्षता (डी50)के साथ एक कण काउंटर का चयन किया गया था, और यह आकार स्वीकार किए जाते हैं कम आकार सीमा बन गया। यह माना गया कि कमजोर पड़ने, हवा के तापमान, आर्द्रता, और अनुपात10जैसे गुणों के प्रति उच्च संवेदनशीलता के कारण, अस्थिर कण आकार वितरण और एकीकृत संख्या माप एक वाहन के साथ एक सीवीएस-सुसज्जित सुविधा में दोहराया जा सकता है, लेकिन सुविधा से सुविधा तक बहुत कम है। इस प्रकार, कठोर नियमों के लिए, यह विशुद्ध रूप से nonvolatile कणों पर ध्यान केंद्रित करने के लिए आवश्यक था, माप दृष्टिकोण प्रभावी ढंग से आकार और अस्थिरता पर नियामक कण सीमा शर्तों को परिभाषित करने के साथ । यूरोपीय डीजल ईंधन में बैक-एंड अस्थिरता है जैसे कि 350 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर केवल कुछ प्रतिशत फोड़े, और पीएमपी के भीतर शुरुआती काम ने संकेत दिया कि इस तापमान पर छोटे निवास समय टेट्राकोन्सेन के पूर्ण वाष्पीकरण के लिए उपयुक्त थे, एक रैखिक हाइड्रोकार्बन जिसमें 40 कार्बन परमाणु होते हैं, जिसमें इंजन लुब्रिकेंट11के अंत उबलते बिंदु की ओर अस्थिरता होती है। नतीजतन, 350 डिग्री सेल्सियस का तापमान नियामक और जीटी;23 एनएम कण अस्थिरता के लिए वास्तविक संदर्भ बिंदु बन गया है।
पीएमपी माप प्रणाली विनिर्देश में नमूना, नमूना कंडीशनिंग और माप के लिए घटक शामिल हैं, जो तालिका 1में संक्षेप में प्रस्तुत किए गए हैं।
मंच | पहचान | उद्देश्य |
0 | नमूना स्रोत | नमूने की उत्पत्ति |
1 | कण परिवहन | मूल से माप प्रणाली के लिए नमूना आचरण |
2 | अस्थिर कण रिमूवर | volatiles को खत्म करने और गैर अस्थिर कणों को परिभाषित करने के लिए मापा जाएगा |
3 | कण संख्या काउंटर | गैर-अस्थिर कणों की गणना करें और निचले आकार की सीमा को परिभाषित करें |
तालिका 1: पीएमपी माप प्रणाली के तत्व।
यूरोपीय पीएमपी पीएन दृष्टिकोण लागू किया जा रहा है और अब प्रकाश शुल्क डीजल (सितंबर २०११, यूरो 5b) और जीडीआई वाहनों (सितंबर २०१४, यूरो 6) पर लागू होता है, और डीजल और गैस भारी शुल्क इंजन (फरवरी २०१३, यूरो VI) के लिए ।
हाल के मापों से पता चला है कि कुछ हल्के शुल्क वाले वाहन और विशेष रूप से, स्पार्क इग्निशन प्रौद्योगिकियां, कणों के पर्याप्त स्तर का उत्सर्जन कर सकती हैं और 23 एनएम12,13,,14।, इसने यूरोपीय आयोग को नए या विस्तारित तरीकों को विकसित करने के लिए अनुसंधान परियोजनाओं को निधि देने के लिए प्रेरित किया, जिन्हें वर्तमान >23 एनएम विनियमन के रूप में तेजी से लागू किया जा सकता है।
ऐसी ही एक परियोजना, डाउनटोटेन (डीटीटी) का उद्देश्य पीएमपी के सामान्य दृष्टिकोण को संरक्षित करना और माप सीमा को डी50 ≤10 एनएम तक बढ़ाना है। इस उद्देश्य के लिए, डीटीटी माप प्रणाली के विन्यास को तालिका 1में वर्णित समान बुनियादी तत्वों को शामिल करने के लिए डिज़ाइन किया गया था, लेकिन कुशल परिवहन और <23 एनएम कणों का पता लगाने के लिए अनुकूलित कंडीशनिंग और माप कदमों के साथ। डीटीटी प्रणाली शुरू में प्रयोगशाला उपयोग के लिए विकसित किया गया था, लेकिन एक पोर्टेबल उत्सर्जन माप प्रणाली (PEMS) के रूप में संचालित करने के लिए संशोधित किया गया था । डीटीटी पीएन-पीईएमएस प्रणाली के लिए, वजन और बिजली की खपत को कम करने और मूल डिजाइन से काफी हट गए बिना भौतिक मजबूती बढ़ाने के लिए घटकों को अनुकूलित किया गया था। मोबाइल एप्लिकेशन के लिए, सिस्टम कठोर और अनियमित तापमान, दबाव और कंपन वातावरण के लिए प्रतिरोधी होना चाहिए जो प्रकाश और भारी शुल्क PEMS परीक्षण में सामना करना पड़ता है। प्रणाली के इनलेट पर दबाव भिन्नता के प्रभाव को मॉडल बनाया गया और प्रायोगिक रूप से15का अध्ययन किया गया । कंपन के प्रतिरोध का आकलन एक समर्पित परीक्षण बिस्तर16का उपयोग करके किया गया था । विशिष्ट आरडीई ड्राइव के दौरान होने वाले कंपन और त्वरण ने उपयोग किए गए संघनन कण काउंटरों के माप परिणामों को ख़राब नहीं किया। डीटीटी प्रणाली को कम तापमान पर उपयोग के लिए भी डिज़ाइन किया गया है, जहां अस्थिर हटाने का कार्य निष्क्रिय है, एक एजिंग चैंबर को खिलाने और माध्यमिक कार्बनिक एयरोसोलगठन 17का अध्ययन करने के लिए।
डीटीटी माप प्रणाली के थर्मल कंडीशनिंग तत्व जो कणों की नियामक अस्थिरता सीमा को बारीकी से पीएमपी प्रणाली के तत्वों को समानांतर करते हैं, जिसमें दोनों प्रणालियों में अनुक्रम होता है:
डीटीटी और पीएमपी सिस्टम के बीच प्राथमिक अंतर यह है कि डीटीटी सिस्टम घटकों का चयन किया जाता है:
इस पेपर का उद्देश्य एक इन-यूज रोड व्हीकल से नॉनवोलेटाइल कणों ≥10 एनएम को मापने के लिए डीटीटी पीएन-पीईएमएस सिस्टम का इस्तेमाल पेश करना है । इसमें माप प्रणाली और इसके मुख्य घटकों का परिचय, प्रयोगशाला-आधारित अंशांकन माप करना, मोबाइल एप्लिकेशन के लिए डिवाइस स्थापित करना, वास्तविक ड्राइविंग उत्सर्जन माप का आयोजन करना और एकत्र किए गए माप डेटा को संसाधित करना शामिल है।
इंस्ट्रूमेंटेशन
डीटीटी पीएन-पीईएम को कुछ नैनोमीटर, मजबूत कण संख्या कमजोर पड़ने, अस्थिर कणों को हटाने और कृत्रिम कण गठन की रोकथाम के लिए उच्च कण प्रवेश प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया था। प्रणाली के घटकों को कमजोर पड़ने और एयरोसोल कंडीशनिंग के लिए विभिन्न प्रौद्योगिकियों की तुलना प्रयोगशाला प्रयोगों के परिणामों के आधार पर चुना गया था। यह अनुभाग सिस्टम, इसके कार्य सिद्धांत और उपयोग किए गए घटकों का अवलोकन प्रदान करता है। चित्रा 1 प्रणाली का एक योजनाबद्ध दिखाता है। चित्रा 2 सिस्टम की एक तस्वीर दिखाता है। डीटीटी सिस्टम 60 सेमी ऊंचा है और इसमें 50 सेमी x 50 सेमी का फुटप्रिंट है। सिस्टम का वजन लगभग 20 किलो है। आवश्यक परिधीय तत्वों (यानी, बैटरी और गैस की बोतल) सहित कुल वजन लगभग 80 किलो है। सिस्टम के प्रमुख तत्व दो कमजोर पड़ने के चरण (यानी, पहला गर्म, दूसरा ठंडा), एक उत्प्रेरक स्ट्रिपर, और कम से कम एक संघनन कण काउंटर (सीपीसी) हैं।
चित्रा 1: डीटीटी कण संख्या पोर्टेबल उत्सर्जन माप प्रणाली की योजनाबद्ध ड्राइंग। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।
चित्रा 2: डीटीटी नमूना प्रणाली के शीर्ष देखें चित्र। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।
दो कमजोर पड़ने के चरणों में कण संख्या सांद्रता को संघनन कण काउंटरों (<104 #/सेमी3)द्वारा मापने योग्य स्तर तक कम कर देते हैं । कस्टम-निर्मित छिद्रपूर्ण ट्यूब पतला दोनों कमजोर पड़ने के चरणों के लिए उपयोग किया जाता है। इस तकनीक का चयन कण हानि18,19के कम होने के कारण किया गया था . कमजोर पड़ने वाली हवा का रेडियल प्रवेश कणों को दीवारों से दूर रखता है, जो कणों के नुकसान को कम करता है। इसके अलावा, ये दिलवाले बहुत छोटे हो सकते हैं और 400 डिग्री सेल्सियस के तापमान का सामना कर सकते हैं। उपयोग की जाने वाली असुरक्षित सामग्री एक सिंटलॉय एक्स ट्यूब (जीकेएन फिल्टर्स मेटल्स जीएमबीएच, राडेवोरवाल्ड, जर्मनी) है। छिद्रपूर्ण ट्यूब के अंदर स्थिर मिश्रण तत्व डिल्यूटर के सीधे डाउनस्ट्रीम में एक अच्छी तरह से मिश्रित एयरोसोल प्रदान करते हैं। यह एयरोसोल प्रवाह को सीधे डिल्टर के डाउनस्ट्रीम में विभाजित करके आगे कंडीशनिंग या माप के लिए पतला एयरोसोल का प्रतिनिधि नमूना लेने की अनुमति देता है, और एक कॉम्पैक्ट नमूना प्रणाली के लिए अनुमति देता है। प्राथमिक कमजोर पड़ने का चरण आमतौर पर 350 डिग्री सेल्सियस तक गर्म होता है, जबकि दूसरा चरण परिवेश के तापमान पर संचालित होता है। प्रणाली का कमजोर पड़ने का कारक लगभग 80 है। सटीक मूल्य इनलेट प्रवाह और बड़े पैमाने पर प्रवाह प्रबंधन पर निर्भर है: नमूना प्रणाली में प्रवाह दरों को दो बड़े पैमाने पर प्रवाह नियंत्रकों और दो बड़े पैमाने पर प्रवाह मीटर की एक प्रणाली द्वारा प्रबंधित किया जाता है। बड़े पैमाने पर प्रवाह नियंत्रक कमजोर पड़ने वाली वायु प्रवाह दरों को नियंत्रित करते हैं। बड़े पैमाने पर प्रवाह मीटर कमजोर पड़ने चरणों 1 और 2 के बहाव से निकाले गए प्रवाह दरों की निगरानी करते हैं। निकाले गए प्रवाह और आपूर्ति किए गए प्रवाहों के बीच मतभेदों को बदला जा सकता है। दूसरे शब्दों में, शुद्ध प्रवाह को एक कमजोर पड़ने के चरण में जोड़ा या घटाया गया परिभाषित किया जा सकता है। नमूना प्रवाह दर, क्यूनमूना,अन्य सभी प्रवाह दरों के योग के रूप में परिभाषित किया गया है: 1) माप उपकरणों(क्यूइंस्ट)द्वारा तैयार प्रवाह दर; 2) कमजोर पड़ने वाली वायु प्रवाह दरें(क्यूदिल,मैं); और 3) अतिरिक्त प्रवाह दरों क्यूपूर्व, मैं. नमूना प्रवाह की गणना के लिए, प्रणाली से निकाले गए प्रवाह के योगदान सकारात्मक हैं और सिस्टम में खिलाया प्रवाह के योगदान नकारात्मक हैं ।
कुल कमजोर पड़ने अनुपात DR द्वारा गणना की जाती है:
एक उत्प्रेरक स्ट्रिपर (सीएस) कमजोर पड़ने चरण 1 और 2 के बीच स्थित है और 1 लीटर प्रति मिनट (एल/मिनट) की प्रवाह दर पर 350 डिग्री सेल्सियस पर संचालित किया जाता है। उत्प्रेरक स्ट्रिपर कार्बनिक यौगिकों और सल्फर भंडारण का ऑक्सीकरण प्रदान करता है। इन पदार्थों को हटाने से ठोस कण अंश का अलगाव सुनिश्चित होता है। अस्थिर और अर्धस्वायत्त कणों के अवांछित गठन और सबकट आकार के कणों के विकास को रोका जाता है। उत्प्रेरक स्ट्रिपर का उपयोग व्यावसायिक रूप से उपलब्ध है (एवीएल जीएमबीएच)। सीएस की अस्थिर कण हटाने दक्षता पॉलीडिस्परेज एमरी तेल कणों के साथ सत्यापित किया गया था और जीटी;50 एनएम और >1 मिलीग्राम/एम3 (3.5-5.5 मिलीग्राम/m3)की दक्षता दिखा रहा था >99% (वास्तविक मूल्य 99.9%) जैसा कि आरडीई रेगुलेशंस20द्वारा परिभाषित किया गया है . यह वर्तमान पीएमपी प्रोटोकॉल में निर्धारित टेट्राकोनेन टेस्ट से ज्यादा कठोर परीक्षा है।
दूसरे कमजोर पड़ने की अवस्था के कण संख्या एकाग्रता को मापने के लिए एक या अधिक संघनन कण काउंटरों का उपयोग किया जाता है। 23 एनएम के डी50 के साथ एक सीपीसी 23 एनएम से बड़े ठोस कणों के वर्तमान में विनियमित उत्सर्जन की माप को सक्षम बनाता है। इसके अतिरिक्त, कम डी50 कट पॉइंट (जैसे, 10 एनएम, 4 एनएम) के साथ एक या अधिक सीपीसी के साथ कण संख्या एकाग्रता को मापने से वर्तमान में अनियमित ठोस कण अंश और एलटी;23 एनएम के मूल्यांकन को लागू सीपीसी के डी50 कट आकार के नीचे सक्षम बनाता है।
कमजोर हवा की आपूर्ति लाइन, प्राथमिक छिद्रपूर्ण ट्यूब पतला, और उत्प्रेरक स्ट्रिपर में कश्मीर-प्रकार थर्मोकपल (टीसी) युक्त स्वतंत्र हीटिंग तत्व होते हैं। स्वतंत्र रूप से विभिन्न वर्गों को गर्म करने से सिस्टम में तापमान वितरण को नियंत्रित किया जाता है।
हीटिंग तत्वों में थर्मोकपल के अलावा, दो थर्मोकपल कमजोर पड़ने चरण 1 और 2 के नीचे रखे जाते हैं। ये दोनों थर्मोकपल सीधे एयरोसोल तापमान को मापते हैं।
दो पूर्ण दबाव सेंसर (NXP MPX5100AP) का उपयोग नमूना प्रणाली के इनलेट और आउटलेट पर दबाव की निगरानी के लिए किया जाता है।
मोबाइल मापन के लिए क्लेटन पावर एलपीएस 1500 बैटरी पैक का इस्तेमाल किया जाता है। एक 10 एल सिंथेटिक हवा की बोतल मोबाइल अनुप्रयोगों के दौरान कमजोर हवा के साथ प्रणाली की आपूर्ति करता है । बैटरी और गैस की बोतल के आकार को चुना जाता है ताकि सिस्टम 100 मिनट के लिए स्वतंत्र रूप से काम कर सके।
सिस्टम को लैबव्यू वर्चुअल इंस्ट्रूमेंट चलाने वाले एनआई मायरियो के माध्यम से नियंत्रित किया जाता है। आभासी साधन प्रवाह दरों और हीटर तापमान के नियंत्रण के लिए अनुमति देता है। नियंत्रित मापदंडों के अलावा, एयरोसोल तापमान, दबाव, और त्वरण (myRIO में एकीकृत सेंसर के माध्यम से) पर नजर रखी जा सकती है और लॉग इन किया जा सकता है। एक myRIO सहायक जीपीएस मॉड्यूल स्थिति डेटा के प्रवेश करने में सक्षम बनाता है । चित्रा 3 और चित्रा 4 डीटीटी सिस्टम को नियंत्रित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले वर्चुअल इंस्ट्रूमेंट का यूजर इंटरफेस दिखाते हैं।
चित्रा 3: डीटीटी वर्चुअल इंस्ट्रूमेंट कमजोर पड़ने चरण पैरामीटर अवलोकन। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।
चित्रा 4: डीटीटी वर्चुअल इंस्ट्रूमेंट हीटर कंट्रोल पैनल। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।
किसी भी प्रकार की नमूना प्रक्रिया कण हानि का कारण बनती है। इन नुकसानों के लिए खाते में सक्षम होने के लिए, डीटीटी नमूना प्रणाली के माध्यम से कण आकार निर्भर कण प्रवेश निर्धारित करने के लिए प्रयोगशाला माप किया जाता है। इन मापों में, मोनोडिस्पर्स एयरोसोल की कण एकाग्रता को दो संघनन कण काउंटरों का उपयोग करके नमूना प्रणाली के ऊपर और डाउनस्ट्रीम मापा जाता है। चित्रा 5 अंशांकन माप के लिए प्रयोगात्मक सेटअप दिखाता है। इस सेटअप में, एक जिंग मिनीकास्ट का उपयोग कण स्रोत21, 22,के रूप में कियाजाताहै। बर्नर में गैस प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए मास फ्लो कंट्रोलर (एमएफसी) का उपयोग किया जाता है। एक कमजोर पड़ने पुल कण संख्या एकाग्रता के समायोजन में सक्षम बनाता है। तनुश्री पुल एक उच्च दक्षता कण हवा (HEPA) एक सुई वाल्व के समानांतर फिल्टर है। सुई वाल्व की स्थिति को समायोजित करने से हेपा फिल्टर से गुजरने वाले एयरोसोल के अंश और सुई वाल्व से गुजरने वाले एयरोसोल के अंश के बीच अनुपात को बदलकर कमजोर पड़ने का अनुपात बदल जाता है। फ़िल्टर किए गए और अनफ़िल्टर्ड एयरोसोल को पतला एयरोसोल बनाने के लिए टी-पीस के साथ फिर से मिलाया जाता है। दहन प्रक्रिया के उपउत्पादों के रूप में उत्पन्न संभवतः प्रचुर मात्रा में अस्थिर यौगिकों को हटाने के लिए उत्प्रेरक स्ट्रिपर का उपयोग किया जाता है। एक टीएसआई 3082 इलेक्ट्रोस्टैटिक क्लासिफायर एक टीएसआई 3085 अंतर गतिशीलता विश्लेषक (नैनो डीएमए) के साथ कणों के आकार चयन के लिए उपयोग किया जाता है। डीटीटी नमूना प्रणाली के कण संख्या एकाग्रता अपस्ट्रीम और डाउनस्ट्रीम को मापने के लिए दो टीएसआई सीपीसी 3775 (डी50 = 4 एनएम) का उपयोग किया जाता है। काउंटरों के डी50 = 4 एनएम के कट प्वाइंट कण आकार में प्रवेश निर्धारण के लिए 10 एनएम और नीचे के रूप में कम के रूप में अनुमति देता है ।
चित्रा 5: डीटीटी नमूना प्रणाली के अंशांकन के लिए उपयोग किए जाने वाले प्रायोगिक सेटअप की योजनाबद्ध ड्राइंग। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।
यह काम डीटीटी सैंपलिंग सिस्टम और इसके एप्लीकेशन को पोर्टेबल एमिशन मेजरमेंट सिस्टम के तौर पर पेश करता है । इस प्रणाली को यूरोपीय संघ क्षितिज २०२० परियोजना डीटीटी के भीतर डिजाइन और निर्माण किया गया था ताकि 23 एनएम की वर्तमान विधायी कण आकार सीमा से नीचे कण संख्या उत्सर्जन माप को सक्षम किया जा सके । प्रणाली की बहुमुखी प्रतिभा विनियमित ठोस कण संख्या उत्सर्जन के साथ-साथ कुल कण उत्सर्जन और माध्यमिक एयरोसोल पर अध्ययन के आकलन में सक्षम बनाती है। माप परिणामों की सटीक व्याख्या करने के लिए, डीटीटी प्रणाली के साथ एक अंशांकन प्रक्रिया आवश्यक है। यह विभिन्न कण आकारों के लिए सापेक्ष कण प्रवेश का मूल्यांकन करने के लिए है, एक सुधार कारक है कि कण नुकसान के लिए खातों की गणना करने में सक्षम हो । यह नमूना प्रणाली के लिए पर्याप्त गर्म समय प्रदान करने के लिए महत्वपूर्ण है और प्रायोगिक सेटअप के बाकी थर्मल संतुलन तक पहुंचने और सटीक अंशांकन माप परिणाम प्राप्त करने के लिए ।
23 एनएम (वर्तमान विनियमन) और 10 एनएम (प्रायोगिक) के कम कण आकार कटऑफ के साथ ठोस कण संख्या उत्सर्जन की माप के लिए डीटीटी प्रणाली के आवेदन का वर्णन किया गया है। एक वाहन के कण संख्या उत्सर्जन का आकलन करने में सक्षम होने के लिए कण संख्या एकाग्रता और निकास द्रव्यमान प्रवाह दर निर्धारित करना आवश्यक है। डीटीटी प्रणाली कण संख्या एकाग्रता माप को शामिल किया गया। निकास द्रव्यमान प्रवाह को निकास प्रवाह मीटर (ईएफएम) का उपयोग करके मापा जाता है। निर्माता के निर्देशों के अनुसार ईएफएम स्थापित करना महत्वपूर्ण है। निकास प्रवाह दर के गलत माप सीधे कम उत्सर्जन दरों को प्रभावित करते हैं। मापा डेटा प्रसंस्करण करते समय, कण एकाग्रता डेटा और निकास प्रवाह डेटा का सटीक समय संरेखण करना महत्वपूर्ण है। यह आवश्यक है क्योंकि उत्सर्जन दर कण संख्या एकाग्रता से गुणा निकास प्रवाह दर है। यदि दो संकेतों को सही ढंग से गठबंधन नहीं कर रहे हैं, पूरे अभियान पर उत्सर्जन काफी असली उत्सर्जन से विचलित कर सकते हैं ।
डीटीटी प्रणाली एक वाणिज्यिक उपकरण नहीं है बल्कि एक बहुमुखी अनुसंधान उपकरण है। इसका उपयोग वर्तमान विनियमों के अनुपालन को मान्य करने वाले प्रमाणन मापन करने के विपरीत अनियमित वाहन उत्सर्जनों की जांच करने के लिए किया जाता है। उच्च बहुमुखी प्रतिभा बढ़ी हुई ऊर्जा और कमजोर हवा की खपत की कीमत पर आता है । मोबाइल माप के लिए प्रणाली का उपयोग करते समय, सिस्टम की ऊर्जा और हवा की खपत को कवर करने के लिए बैटरी (30 किलो) और गैस की बोतल (20 किलो) के कारण वाहन में जोड़े गए वजन को ध्यान में रखा जाना चाहिए। डीटीटी प्रणाली के साथ पीएन उत्सर्जन को मापने पर कार में जोड़ा गया कुल वजन लगभग 80 किलो है, जो वाहन में ले जाए जाने वाले किसी अन्य व्यक्ति के बराबर है। जोड़ा वजन थोड़ा उत्सर्जन में वृद्धि करने के लिए नेतृत्व कर सकते हैं, खासकर अगर ड्राइव त्वरण और/
डीटीटी प्रणाली का उपयोग अनियमित और लेफ्टिनेंट;23 एनएम कण संख्या निकास उत्सर्जन की जांच करने के लिए किया जा सकता है। दोनों ठोस और कुल कण संख्या उत्सर्जन मापा जा सकता है । इसके अलावा, यह माध्यमिक एयरोसोल गठन के जटिल क्षेत्र का अध्ययन करने के लिए एक उपयोगी उपकरण हो सकता है। सिस्टम का एक और संभावित अनुप्रयोग ऑटोमोटिव ब्रेक वियर कणों का माप है। ब्रेकिंग इवेंट के दौरान उत्सर्जित कणों का एक महत्वपूर्ण अंश 30 एनएम34से छोटा हो सकता है . लगभग 11 एनएम के डी50 के साथ, डीटीटी प्रणाली इन उत्सर्जनों का अध्ययन करने के लिए उपयुक्त है। हालांकि यह ज्ञात है कि गैर निकास उत्सर्जन लगभग समान रूप से यातायात से संबंधित पीएम10 उत्सर्जन३५,गैर निकास कण उत्सर्जन अभी भी अनियमित है योगदान करते हैं । यह कण पीढ़ी की जटिल और शायद ही कभी प्रजनन प्रक्रिया के कारण है, जिससे नियामक कार्रवाई स्थापित करना बहुत मुश्किल हो जाता है। इसके अलावा, रासायनिक संरचना और कार्बनिक ब्रेक पहनने के कणों की संबंधित विषाक्तता अभी भी व्यापक रूप से अज्ञात35है।
डीटीटी प्रणाली निकास और गैर-निकास यातायात से संबंधित कण उत्सर्जन दोनों की हमारी समझ में सुधार करने के लिए एक उपयोगी उपकरण है।
The authors have nothing to disclose.
यह काम H2020 परियोजना DownToTen के ढांचे में आयोजित किया जाता है। इस प्रोजेक्ट को ग्रांट एग्रीमेंट एनआर 724085 के तहत यूरोपियन यूनियन के होराइजन 2020 रिसर्च एंड इनोवेशन प्रोग्राम से फंडिंग मिली है।
2x Condensation Particle Counter 4 nm | TSI | 3775 | Particle counter with a cut point of 4 nm |
5x Mass Flow Controllers (MFC) | Vögtlin | Mass flow controllers for controlling the miniCast gas flows | |
AVL M.O.V.E. EFM Exhaust Flow Meter | AVL | Device for the measurement of the exhaust flow rate of vehicles | |
Catalytic Stripper | Custom made | Device for the removal of volatile compounds in an aerosol by oxidation | |
Compressed Air | Oxidation and dilution air supply for miniCast | ||
Condensation Particle Counter 10 nm | AVL | Particle counter with a cut point of 10 nm | |
Condensation Particle Counter 23 nm | TSI | 3790A | Particle counter with a cut point of 23 nm |
Differential Mobility Analyzer | TSI | 3085 | Part of the electrostatic classifier where the particle are separeted by mobility. |
Dilution Bridge | Custom made | Needle valve in parallel to HEPA filters. Used to adjust particle concentrations for calibration purposes | |
DownToTen Sampling System | Custom made | Custom made sampling system for the assessment of automotive sub-23 nm particle emissions | |
Electrostatic Classifier | TSI | 3082 | Device for the classifaction of arosol particles by electrical mobility diameter |
Hand held Mass Flow Meter (MFM) | Vögtlin | Device for measuring the inlet flow of measurement instruments | |
miniCast Soot Generator | Jing Ltd | Combastion aerosol standard, soot generator | |
Mobile Battery LPS 1500 | Clayton Power | Battery for power supply of the DTT measurement system | |
Nitrogen Gas Bottle | Nitrogen for Mixing gas and quench gas supply of miniCast | ||
Propane Gas Bottle | Fuel for miniCast | ||
Soft X-Ray Neutralizer | TSI | 3088 | Device for the establishmentof the equillibrium charge distribution of aerosol particles |
Synthetic Air Bottle 10 L | Gas Bottle for the dilution air supply |