Hệ thống đo khí thải di động

Các dự án đo lường khí thải

Dự án xe buýt của Cơ quan Giao thông Đô thị Thành phố New York với Tiến sĩ Thomas Lanni thuộc Cục Bảo tồn Môi trường Tiểu bang New York. Như là một mô tả ngắn gọn về thiết bị mới.

Các nhóm chính phủ và các trường đại học khác nhanh chóng theo sau. Và nhanh chóng bắt đầu sử dụng thiết bị do sự cân bằng về độ chính xác, chi phí thấp, trọng lượng nhẹ và tính khả dụng.

Từ năm 1999 đến năm 2004. Các nhóm nghiên cứu như Virginia Tech, Penn State, và Texas A & M Transportation Institute. Đại học Texas Southern và những người khác bắt đầu sử dụng PEMS trong các dự án xuyên biên giới.

Đánh giá đường bộ, phương pháp kiểm soát giao thông. Đánh giá các bến phà, máy bay, và phương tiện off-road. Đo lường nồng độ khí thải bên ngoài môi trường phòng thí nghiệm.

Một dự án được thực hiện vào tháng 4 năm 2002 bởi Ủy ban Tài nguyên Không khí California (CARB). Sử dụng hệ thống đo khí thải di động 1065. Đã thử nghiệm 40 xe tải trong khoảng thời gian 2 ngày rưỡi. Trong đó, 22 xe tải đã được thử nghiệm trên đường ở Tulare, California.

Trong thời gian này. Một dự án cao cấp được thực hiện với máy đo khí thải đầu tiên là Dự án Ground Zero của Trung tâm Thương mại Thế giới (WTC) ở hạ Manhattan. Kiểm tra máy bơm bê tông, máy ủi, học sinh lớp, và cần cẩu diesel trên Tòa nhà số 7 – 40 tầng cao.

Các dự án đo khí thải ban đầu khác như công việc thực địa của Tiến sĩ Chris Frey đã được USEPA sử dụng trong việc phát triển Mô hình MOVES. Tuy nhiên, người dùng như nhà quản lý và nhà sản xuất xe phải chờ ROVER được thương mại hóa để tiến hành đo lượng khí thải thực tế.

Thay vì phụ thuộc vào ước tính khối lượng phát thải bằng cách sử dụng dữ liệu cổng OBD hoặc đo lường động cơ trực tiếp. Có một bộ dữ liệu có thể bảo vệ được hơn. Sự thúc đẩy này dẫn đến một tiêu chuẩn mới năm 2005 được gọi là CFR 40.

Nhiều tổ chức chính phủ (như USEPA và Công ước khung của LHQ về biến đổi khí hậu hoặc UNFCCC ) đã đưa ra tiêu chuẩn các chất gây ô nhiễm nguồn di động như CO2 , NOx , Chất kết tinh (PM), Carbon Monoxide (CO), Hydrocacbons ( HC), để đảm bảo rằng các tiêu chuẩn khí thải đang được đáp ứng.

Hơn nữa, các cơ quan quản lý này đã bắt đầu áp dụng chương trình thử nghiệm trong sử dụng cho động cơ diesel không đường bộ. Cũng như các loại động cơ đốt trong khác.

Họ yêu cầu sử dụng thử nghiệm PEMS. Điều quan trọng là phải phân định các phân loại khác nhau của thiết bị kiểm tra khí thải di động mới nhất từ thiết bị PEMS. Nhằm xác định chính xác nhất nồng độ khí thải CO, CO2, NO, NO2, H2S…

Lợi thế kinh tế của thiết bị PEMS

Một máy đo khí thải di dộng dễ dàng sử dụng ở nơi làm việc hây cá nhân. Vì thế hiệu quả kinh tế rõ rệt khi đo khí thải. Vì thế kiểm tra thí thải sẽ nhanh hơn, ít công nhân hơn. Tăng đáng kế số lượng kiểm tra trong một thời gian.

Thời gian đo nhanh, số lần đo nhiều. Vì vậy giảm chi phí đáng kể cho mỗi lần đo khí thải. Vì vậy cũng làm tăng độ chính xác tổng thể khí thải môi trường.

Nhiều kết quả, kết quả được tập trung. Khả năng đo khí thải và độ chính xác được gia tăng. Giảm chi phí tổng thể.

Các mẫu máy đo khí thải tiêu chuẩn

Gần như các mẫu động cơ hiện đại. Lượng khí thải thải ra đều thấp hơn mức cho phép. Vì các động cơ dùng model đều giống hệt nhau,  nên chỉ cần kiểm tra một vài động cơ là được.

Các bài thử nghiệm đã chỉ ra rằng:

• Phần lớn lượng phát thải đến từ bộ phận có lượng phát thải cao, trong thời gian ngắn.
• Lượng phát thải khác nhau, ngay cả trong các động cơ.
• Giới hạn khí thải phòng thí nghiệm thường cao hơn bên ngoài.
• Tuổi thọ xe càng lâu thì lượng khí thải thải ra càng lớn.
• Tỷ lệ phát thải cao thường do trục trặc động cơ.

Những phát hiện này phù hợp với các tài liệu được xuất bản, và với dữ liệu từ vô số các nghiên cứu tiếp theo. Chúng được áp dụng nhiều hơn cho động cơ đánh lửa và ít hơn đáng kể cho động cơ diesel.

Nhưng với những tiến bộ trong công nghệ động cơ diesel được áp dụng cho các động cơ diesel thế hệ mới. Từ năm 2000, nhiều thực thể đã sử dụng dữ liệu PEMS để đo lượng sử dụng trên đường.

Hàng trăm động cơ diesel được lắp đặt trong xe buýt trường học. Xe buýt quá cảnh, xe tải giao hàng, xe tải cày, xe tải trên đường, xe bán tải, xe tải, xe nâng hàng , máy xúc, máy phát điện, máy xúc, máy nén, đầu máy xe lửa, phà chở khách và các phương tiện khác trên đường, ngoài đường và ứng dụng không đường.

Tất cả những phát hiện được liệt kê trước đây đã được chứng minh. ngoài ra, nó phát hiện ra trọng tải động cơ ảnh hưởng đáng kể lượng khí thải nó thải ra.

Ngoài ra, thử nghiệm PEMS đã xác định một số “dị thường” của động cơ. Nơi phát thải NOx cụ thể cao gấp hai đến ba lần so với dự kiến trong một số phương thức hoạt động.

Cho thấy các thay đổi có chủ ý của thiết lập bộ điều khiển động cơ (ECU). Tập dữ liệu này có thể dễ dàng được sử dụng để phát triển lượng phát thải, cũng như đánh giá những cải tiến khác nhau về động cơ, nhiên liệu, khí thải sau xử lý và các khu vực khác.

Dữ liệu này cũng có thể được kiểm tra để tuân thủ các tiêu chuẩn khí thải không vượt quá (NTE) và tiêu thụ khí thải trong sử dụng. Đó là các dữ liệu “cơ sở”. Các tiêu chuẩn khí thải ‘ở Hoa Kỳ’ yêu cầu thử nghiệm trên đường.

Độ chính xác của máy đo khí thải

Máy đo khí thải thường cho kết quả khá chính xác. Tuy nhiên giới hạn về kích thước, trọng lượng và mức tiêu thụ điện năng. Những năm trước đây có nhiều người phản đối quyết định sử dụng.

Tuy nhiên với tiến bộ công nghệ. Máy đo khí thải ngày nay rất nhỏ gọn. Đặc biệt là các dòng máy đo khí thải Testo cầm tay. Kích thước chỉ như một chiếc điện thoại di động.

Ngày nay máy đo khí thải được sử dụng rộng rãi trong nhà máy, dầu khí, giao thông. Đo nồng độ khí CO2, CO, H2S, NO, NO2. Đo nồng độ khí thải khói bụi lò hơi, ống khói. Đo khí thải ô tô xả ra.

Tiêu chí PEMS bổ sung

Thiết bị cảm ứng PEMSPEMS cần phải đủ an toàn để sử dụng trên các đường công cộng.

Trong quá trình thử nghiệm, hệ thống phát thải di động có thể gắn thêm phần mở rộng của ống xả, thêm đường dây và cáp bên ngoài xe, mang pin chì trong khoang hành khách, có các thành phần nóng có thể tiếp cận với người ngoài, chặn lối thoát hiểm, hoặc gây trở ngại cho người lái xe hoặc các thành phần lỏng lẻo có thể bị kẹt trong các bộ phận chuyển động.

Việc sửa đổi hoặc tháo gỡ chiếc xe được thử nghiệm như khoan vào ống xả, loại bỏ hệ thống khí thải) cần phải được kiểm tra để chấp nhận bởi cả người quản lý và lái xe hạm đội, đặc biệt là trên xe chở khách.

Thiết bị kiểm tra không thể rút quá tải điện từ xe thử nghiệm. Thay vào đó, pin chì axít chì, pin nhiên liệu và máy phát điện đã được sử dụng làm nguồn điện bên ngoài, mặc dù chúng có thể thêm các mối nguy hiểm khác trong khi lái xe.

Càng nhiều thời gian và cài đặt chuyên môn của thiết bị đòi hỏi, chi phí kiểm tra càng lớn, hạn chế số lượng xe có thể được kiểm tra. Có thể thử nghiệm thêm với các thiết bị đủ linh hoạt để sử dụng trên nhiều loại xe.

Trọng lượng và kích thước của thiết bị và vật tư tiêu hao như khí hiệu chuẩn có thể hạn chế di chuyển đến một vị trí số đủ. Bất kỳ hạn chế nào về vận chuyển vật liệu nguy hiểm (ví dụ : nhiên liệu phát hiện ion hóa ngọn lửa (FID) hoặc khí hiệu chuẩn) cần được đưa vào tài khoản.

Khả năng của đội thử nghiệm để sửa chữa PEMS trong lĩnh vực sử dụng nguồn lực sẵn có tại địa phương cũng có thể là điều cần thiết.

PEMS phù hợp với ứng dụng

Cuối cùng, cần chứng minh rằng PEMS phù hợp với ứng dụng mong muốn. Nếu mục tiêu cuối cùng là để xác minh sự tuân thủ các yêu cầu phát thải trong sử dụng, một nhóm xe có đặc điểm đã biết – bao gồm các động cơ có công cụ lập bản đồ kép và các công cụ không tuân thủ – cần phải có sẵn để thử nghiệm.

Sau đó, các nhà sản xuất PEMS cần phải chứng minh thực tế các phương tiện không tuân thủ này có thể được xác định bằng cách sử dụng hệ thống của họ như thế nào.

Khối lượng kiểm tra và độ lặp lại an toàn

Để đạt được số lượng yêu cầu ‘khối lượng kiểm tra’ cần thiết để xác thực thử nghiệm trong thế giới thực, ba điểm phải được xem xét:

1. Độ chính xác của hệ thống
2. Các nguyên tắc và / hoặc tiêu chuẩn về an toàn và / hoặc sức khỏe của tiểu bang và liên bang
3. Khả năng kinh tế dựa trên hai điểm đầu tiên.

Khi một hệ thống phát thải di động cụ thể đã được xác định và phát âm là chính xác, bước tiếp theo là đảm bảo rằng (các) công nhân được bảo vệ đúng cách khỏi các nguy cơ công việc liên quan đến (các) nhiệm vụ đang được thực hiện trong việc sử dụng thiết bị kiểm tra.

Ví dụ, các chức năng điển hình cho một công nhân có thể là vận chuyển thiết bị đến nơi làm việc (ví dụ: xe hơi, xe tải, xe lửa hoặc máy bay), mang thiết bị đến nơi làm việc, và nhấc thiết bị vào vị trí.

Ưu điểm của PEMS

Kiểm tra khí thải trên đường rất khác với thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, mang lại cả lợi ích và thách thức đáng kể: Khi thử nghiệm có thể diễn ra trong quá trình vận hành thường xuyên của các xe thử nghiệm, một số lượng lớn xe có thể được kiểm tra trong một thời gian tương đối ngắn thời gian và chi phí tương đối thấp.

Động cơ hơn không thể dễ dàng được kiểm tra bằng cách khác (ví dụ, động cơ đẩy tàu phà ) có thể được kiểm tra. Dữ liệu phát thải thực tế có thể thu được.

Các dụng cụ phải nhỏ, nhẹ, chịu được môi trường khó khăn và không được gây nguy hiểm về an toàn. Dữ liệu phát thải phải chịu sự chênh lệch đáng kể, vì các điều kiện trong thế giới thực thường không được xác định rõ và cũng không lặp lại được, và các chênh lệch đáng kể về phát thải có thể tồn tại ngay cả trong các động cơ khác.

Kiểm tra khí thải trên đường rất khác với thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, mang lại cả lợi ích và thách thức đáng kể: Khi thử nghiệm có thể diễn ra trong quá trình vận hành thường xuyên của các xe thử nghiệm, một số lượng lớn xe có thể được kiểm tra trong một thời gian tương đối ngắn thời gian và chi phí tương đối thấp.

Động cơ hơn không thể dễ dàng được kiểm tra bằng cách khác (ví dụ: phàđộng cơ đẩy) có thể được kiểm tra. Dữ liệu phát thải thực tế có thể thu được.

Các dụng cụ phải nhỏ, nhẹ, chịu được môi trường khó khăn và không được gây nguy hiểm về an toàn. Dữ liệu phát thải phải chịu sự chênh lệch đáng kể, vì các điều kiện trong thế giới thực thường không được xác định rõ và cũng không lặp lại được, và các chênh lệch đáng kể về phát thải có thể tồn tại ngay cả trong các động cơ khác

. Thử nghiệm phát thải trên đường do đó đòi hỏi một tư duy khác với cách tiếp cận truyền thống của thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và sử dụng các mô hình để dự đoán hiệu suất thực tế.

Trong trường hợp không có các phương pháp đã được thiết lập, việc sử dụng PEMS đòi hỏi cách tiếp cận cẩn thận, chu đáo, rộng rãi. Điều này cần được xem xét khi thiết kế, đánh giá và lựa chọn PEMS cho ứng dụng mong muốn.

Một ví dụ gần đây về lợi thế của PEMS so với thử nghiệm trong phòng thí nghiệm là Volkswagen (VW) Scandal 2015 .

Theo một khoản trợ cấp nhỏ từ Hội đồng Quốc tế về Vận tải Sạch Dan Carder và Arvind Thiruvengadam thuộc Đại học West Virginia (WVU) đã phát hiện ra phần mềm “cheat” trên bo mạch mà VW đã cài đặt trên một số xe chở dầu diesel ( vụ bê bối Dieselgate ).

Cách duy nhất phát hiện có thể đã được thực hiện là do một đánh giá không được lập trình, ngẫu nhiên, trên đường – sử dụng một thiết bị PEMS. VW hiện chịu trách nhiệm cho hơn 14 tỷ USD tiền phạt.

Trong năm 2016, những phát triển mới nhất này đã dẫn đến sự hồi sinh toàn cầu về lợi ích trong PEMS “không phải 1065” nhỏ hơn, tích hợp và tiết kiệm chi phí, tương tự như trình diễn trênTập phim Mythbusters 2011 ra mắt “Bikes and Bazookas” , trong đó PEMS không 1065 được sử dụng để thiết lập sự khác biệt giữa ô nhiễm xe hơi và xe máy.

Tiểu thể loại: PEMS tích hợp (iPEMS)

Thiết bị PEMS tích hợp thế hệ tiếp theo

Giám sát quá trình phát triển hệ thống đo khí thải (iPEMS) tích hợp

Để đáp ứng với Dieselgate , tiêu chuẩn ” Phát thải lái xe thực ” (RDE) đã được phát triển ở Liên minh châu Âu (EU), điều này đã làm tăng nhu cầu về PEMS nhỏ hơn, nhẹ hơn, di động hơn, rẻ hơn và tích hợp hơn ^[22] bộ dụng cụ thiết bị. Cần lưu ý rằng thiết bị iPEMS hiện không thể được sử dụng như một thiết bị “chứng nhận” ở Mỹ

Định nghĩa của iPEMS

Các tính năng sau đây là phổ biến đối với các thiết bị iPEMS nhỏ hơn và nhẹ hơn:

1. Bộ hoàn chỉnh hệ thống đo phát thải di động hoàn chỉnh, khép kín và nội bộ (PEMS)
2. bao gồm nguồn điện tích hợp sẵn,
3. không quá 7kg trong tổng trọng lượng (bao gồm hộp đựng, đầu nối ống xả, và bất kỳ thiết bị bổ sung cần thiết để sử dụng),
4. có thể được thực hiện bởi một (1) người,
5. có thể được vận chuyển qua một nhà ga sân bay và được lưu trữ trong thùng trên không của máy bay;
6. khi triển khai tại một địa bàn, các iPEMS có khả năng được kiểm tra xe trong vòng 30 phút (giả định rằng cần onboard gói sức mạnh đã bị buộc tội);
7. độ dài thời gian thử nghiệm từ gói nguồn tích hợp tối thiểu là hai (2) giờ;
8. khả năng kiểm tra chất gây ô nhiễm tối thiểu phải bao gồm: Ôxit nitơ (NOx), Dioxide cacbon (CO2), và một trong hai chất phân tán (PM) hoặc số hạt (PN);
9. độ chính xác thử nghiệm phải nằm trong phạm vi 10% (hoặc cao hơn) của 1065 PEMS.

Ưu điểm của hệ thống đo khí thải trên PEMS 1065

Lợi thế của thiết bị iPEMS là chúng được thiết kế để bổ sung thêm P65S 1065 ngoài việc cung cấp khả năng mở rộng, đang được thúc đẩy bởi các yêu cầu cho việc đưa ra quyết định nhanh hơn phức tạp bởi vụ bê bối Volkswagen năm 2015.

Các thiết bị này hiện đang được cả Liên minh châu Âu (EU) và Trung Quốc theo đuổi cho các Chương trình RDE của họ.