Kjøretøyutslippskontroll - Vehicle emissions control

Kjøretøyutslippskontroll er studien av å redusere utslippene fra motorvogner , spesielt forbrenningsmotorer .

Typer utslipp

Utslipp av mange luftforurensninger har vist seg å ha en rekke negative effekter på folkehelsen og det naturlige miljøet . Utslipp som er hovedforurensende stoffer inkluderer:

  • Hydrokarboner (HC) - En klasse brent eller delvis brent drivstoff , hydrokarboner er giftstoffer . Hydrokarboner er en stor bidragsyter til smog , som kan være et stort problem i byområder . Langvarig eksponering for hydrokarboner bidrar til astma , leversykdom , lungesykdom og kreft . Forskriftene for hydrokarboner varierer avhengig av motortype og jurisdiksjon ; i noen tilfeller er "ikke- metan hydrokarboner" regulert, mens i andre tilfeller er "total hydrokarboner" regulert. Teknologi for en applikasjon (for å oppfylle en ikke-metan hydrokarbonstandard) er kanskje ikke egnet for bruk i en applikasjon som må oppfylle en total hydrokarbonstandard. Metan er ikke direkte giftig, men er vanskeligere å bryte ned i drivstoffventilasjonsledninger og en kullbeholder er ment å samle opp og inneholde drivstoffdamp og føre dem tilbake til drivstofftanken eller, etter at motoren er startet og varmet opp, inn i luftinntaket som skal brennes i motoren.
  • Karbonmonoksid (CO) - Et produkt av ufullstendig forbrenning, inhalert karbonmonoksid reduserer blodets evne til å transportere oksygen; overeksponering ( karbonmonoksidforgiftning ) kan være dødelig. (Karbonmonoksid binder seg vedvarende til hemoglobin, det oksygenbærende kjemikaliet i røde blodlegemer, hvor oksygen (O 2 ) midlertidig vil binde seg. Binding av CO utelukker O 2 og reduserer også hemoglobins evne til å frigjøre allerede bundet oksygen, på begge punkter gjør de røde blodlegemene ineffektive. Gjenoppretting er ved langsom frigjøring av bundet CO og kroppens produksjon av nytt hemoglobin - en helbredelsesprosess - så full utvinning fra moderat til alvorlig [men ikke -dødelig] CO -forgiftning tar timer eller dager. Fjernelse en person fra en CO-forgiftet atmosfære til frisk luft stopper skaden, men gir ikke rask gjenoppretting, i motsetning til tilfellet der en person blir fjernet fra en kvelende atmosfære [dvs. en mangel på oksygen]. Giftige effekter forsinket med dager er også vanlige. )
  • NO x - Genereres når nitrogen i luften reagerer med oksygen ved høy temperatur og trykk inne i motoren. NO x er en forløper for smog og surt regn . NO x er summen av NO og NO 2 . NO 2 er ekstremt reaktiv. NO x -produksjonen økes når en motor går på sitt mest effektive (dvs. heteste) driftspunkt, så det har en tendens til å være en naturlig avveining mellom effektivitet og kontroll av NO x -utslipp. Det forventes å bli drastisk redusert ved bruk av emulsjonsbrensel .
  • Partikler - sot eller røyk som består av partikler i mikrometerstørrelsesområdet : Partikler forårsaker negative helseeffekter, inkludert men ikke begrenset til luftveissykdom og kreft . Meget fine partikler har vært knyttet til hjerte- og karsykdommer.
  • Svoveloksyd (SO x ) - et generelt uttrykk for oksyder av svovel , som sendes ut fra motorkjøretøy brennende drivstoff som inneholder svovel. Å redusere nivået av drivstoff svovel reduserer nivået av svoveloksid som slippes ut fra rørrøret.
  • Flyktige organiske forbindelser (VOC) - Organiske forbindelser som vanligvis har et kokepunkt mindre enn eller lik 250 ° C; for eksempel klorfluorkarboner (KFK) og formaldehyd . Flyktige organiske forbindelser er en underseksjon av hydrokarboner som er nevnt separat på grunn av farene for folkehelsen.

Historie

Gjennom 1950- og 1960 -årene gjennomførte forskjellige føderale, statlige og lokale myndigheter i USA studier av de mange kildene til luftforurensning. Disse studiene tilskrev til slutt en betydelig del av luftforurensningen til bilen, og konkluderte med at luftforurensning ikke er begrenset av lokale politiske grenser. På den tiden ble slike minimale utslippskontrollregler som eksisterte i USA kunngjort på kommunalt eller noen ganger statlig nivå. De ineffektive lokale forskriftene ble gradvis erstattet av mer omfattende statlige og føderale forskrifter. I 1967 opprettet staten California California Air Resources Board , og i 1970 ble det føderale amerikanske miljøvernbyrået (EPA) opprettet. Begge byråene, så vel som andre statlige byråer, oppretter og håndhever nå utslippsregler for biler i USA. Lignende byråer og forskrifter ble samtidig utviklet og implementert i Canada , Vest -Europa , Australia og Japan .

Den første innsatsen for å kontrollere forurensning fra biler var PCV -systemet (positiv veivhusventilasjon) . Dette trekker veivhusgassene tunge i uforbrente hydrokarboner - en forløper til fotokjemisk smog - inn i motorens inntakskanal, slik at de blir brent i stedet for å slippe ut uforbrent fra veivhuset til atmosfæren. Positiv veivhusventilasjon ble først installert utbredt ved lov på alle nye 1961-modellbiler som først ble solgt i California. Året etter krevde New York det. I 1964 var de fleste nye biler som ble solgt i USA så utstyrt, og PCV ble raskt standardutstyr på alle kjøretøyer over hele verden.

De første lovfestede eksos (tailpipe) utslippsstandarder ble kunngjort av staten California for 1966-modellen år for biler som selges i denne tilstanden, etterfulgt av USA som helhet i modellåret 1968. Også i 1966, den første utslippstestsyklusen var vedtatt i delstaten California som måler utslippsrør i PPM (deler per million). Standardene ble gradvis strammet inn år for år, på oppdrag fra EPA.

Ved modellåret 1974 hadde utslippsstandardene skjerpet seg slik at avstemningsteknikkene som ble brukt for å oppfylle dem, reduserte motoreffektiviteten og dermed økte drivstofforbruket. De nye utslippsstandardene for modellåret 1975, samt økningen i drivstofforbruk, tvang til oppfinnelsen av katalysatoren for etterbehandling av avgassen. Dette var ikke mulig med eksisterende blyholdig bensin , fordi blyresten forurenset platina -katalysatoren. I 1972 foreslo General Motors til American Petroleum Institute eliminering av blyholdige drivstoff for 1975 og senere modellårbiler. Produksjon og distribusjon av blyfritt drivstoff var en stor utfordring, men det ble fullført vellykket i tide for modellårene 1975. Alle moderne biler er nå utstyrt med katalysatorer, og blyholdig drivstoff selges ikke lenger på bensinstasjoner i de fleste første verden -land. Leaded racing drivstoff er tilgjengelig i små mengder fra noen leverandører, men det er lovlig for terrengbruk.

Tilsynsmyndigheter

Byråene som har ansvaret for å implementere standarder for avgassutslipp varierer fra jurisdiksjon til jurisdiksjon, selv i samme land. For eksempel i USA tilhører det overordnede ansvaret EPA, men på grunn av spesielle krav i delstaten California er utslipp i California regulert av Air Resources Board . I Texas er Texas Railroad Commission ansvarlig for å regulere utslipp fra LPG -drevne rike brenningsmotorer (men ikke bensindrevne rike brenningsmotorer).

Nord Amerika

Europa

Den europeiske union har kontroll over reguleringen av utslippene i EU-landene; Imidlertid har mange medlemsland egne regjeringsorganer for å håndheve og implementere denne forskriften i sine respektive land. Kort sagt, EU danner politikken (ved å sette grenser som den europeiske utslippsstandarden ) og medlemslandene bestemmer hvordan de best skal implementeres i sitt eget land.

Storbritannia

I Storbritannia er saker som angår miljøpolitikk det som er kjent som "delegerte makter", noe som betyr at hvert av de enkelte landene behandler det separat gjennom sine egne regjeringsorganer som er opprettet for å håndtere miljøspørsmål i sitt respektive land:

Imidlertid håndteres mange retningslinjer i Storbritannia av Department for Environment, Food and Rural Affairs (DEFRA), og de er fortsatt underlagt EUs forskrifter.

Utslippstester på dieselbiler har ikke blitt utført under MOT i Nord -Irland på 12 år, til tross for at det er lovpålagt.

Utslippskontroll

Motoreffektiviteten har blitt jevnt forbedret med forbedret motordesign, mer presis tenningstid og elektronisk tenning , mer presis drivstoffmåling og datastyrt motorstyring .

Fremskritt innen motor- og kjøretøyteknologi reduserer kontinuerlig toksisiteten til eksos som forlater motoren, men disse alene har generelt vist seg å være utilstrekkelige for å nå utslippsmålene. Derfor er teknologier for avgiftning av eksos en vesentlig del av utslippskontrollen.

Luftinjeksjon

Hovedartikkel: Sekundær luftinjeksjon

Et av de først utviklede systemene for avgassutslipp er sekundær luftinjeksjon. Opprinnelig ble dette systemet brukt til å injisere luft inn i motorens eksosport for å gi oksygen, slik at uforbrente og delvis brente hydrokarboner i eksosen brenner ferdig. Luftinjeksjon brukes nå for å støtte katalysatorens oksidasjonsreaksjon, og for å redusere utslipp når en motor startes fra kulde. Etter en kald start trenger en motor en luft-drivstoffblanding som er rikere enn den trenger ved driftstemperatur , og katalysatoren fungerer ikke effektivt før den har nådd sin egen driftstemperatur. Luften som injiseres oppstrøms omformeren støtter forbrenning i eksosrøret, noe som påskynder oppvarmingen av katalysatoren og reduserer mengden uforbrent hydrokarbon som slippes ut fra rørrøret.

Resirkulering av eksos

Hovedartikkel: Resirkulering av eksosgass

I USA og Canada har mange motorer i 1973 og nyere biler (1972 og nyere i California) et system som dirigerer en dosert mengde eksos til inntakskanalen under spesielle driftsforhold. Eksos verken brenner eller støtter forbrenning, så det fortynner luft/drivstoffladning for å redusere toppene i forbrenningskammeret. Dette reduserer igjen dannelsen av NO x .

Katalysator

Hovedartikkel: Katalysator

Katalysatoren er en enhet plassert i eksosrøret, som omdanner hydrokarboner, karbonmonoksid og NO x til mindre skadelige gasser ved å bruke en kombinasjon av platina, palladium og rodium som katalysatorer .

Det er to typer katalysatorer, en toveis og en treveis omformer. Toveis-omformere var vanlige fram til 1980-tallet, da tre-veis omformere erstattet dem på de fleste bilmotorer. Se artikkelen om katalysatoren for ytterligere detaljer.

Fordampning av utslippskontroll

"EVAP" omdirigerer her. Det kan også referere til fordampning .
Se også: Ombord tanking av dampgjenvinning
Beholder for drivstoffdamp for en Peugeot 205 .

Fordampingsutslipp er et resultat av bensindamp som rømmer fra kjøretøyets drivstoffsystem. Siden 1971 har alle amerikanske kjøretøyer hatt helt forseglede drivstoffsystemer som ikke ventilerer direkte til atmosfæren; mandater for systemer av denne typen dukket opp samtidig i andre jurisdiksjoner. I et typisk system ledes damp fra drivstofftanken og forgasserskålventilen (på forgassede kjøretøyer) til beholdere som inneholder aktivt karbon . Dampene adsorberes i beholderen, og under visse driftsmåter for motoren trekkes frisk luft gjennom beholderen og trekker dampen inn i motoren, der den brenner.

Fjernkontroll av utslippstesting

Noen amerikanske stater bruker også en teknologi utviklet av Dr. Donald H. Stedman ved University of Denver , som bruker infrarødt og ultrafiolett lys for å oppdage utslipp mens kjøretøyer passerer på offentlige veier, og dermed eliminerer behovet for at eiere skal gå til en test senter. Stedmans usynlige lysblitsdeteksjon av eksosgasser brukes ofte i storbyområder, tilbys av det amerikansk-svenske selskapet OPUS Inspection og blir mer bredt kjent i Europa.

Bruk av utslippstestdata

Utslippstestresultater fra individuelle kjøretøyer er i mange tilfeller utarbeidet for å evaluere utslippsytelsen til forskjellige kjøretøyklasser, effekten av testprogrammet og forskjellige andre utslippsrelaterte forskrifter (for eksempel endringer i drivstoffformuleringer) og for å modellere effekten av bilutslipp på folkehelse og miljø.

Alternative drivstoffkjøretøyer

Forurensningen kan ganske enkelt reduseres ved å bruke ren fremdrift av kjøretøyer. De mest populære modusene inkluderer hybrid og ren elektrisk fremdrift. Kina er det desidert største elbilmarkedet i verden. Fra desember 2019 hadde Kina det største lageret av lovlige plug-in personbiler på motorveier med 3,4 millioner enheter, 47% av den globale flåten i bruk. Det utføres også eksperimenter med bruk av soldrevne kjøretøyer som nesten er klare i nær fremtid etter hvert som solcelleteknologien blir bedre. På dette tidspunktet, 2020, er det ingen levedyktige alternativer for solceller for biler, et Prius soltak som er dekket av celler, vil kunne betjene ventilasjonsviften med aktivt solskinn. (Ref. Lets Go Solar)

Se også

Referanser

Eksterne linker