Nanoparticle Emissions and GPF for MPI Gasoline Cars

Hensel, Volker; Mayer, Andreas; Czerwiński, Jan; Comte, Pierre; Engelmann, Danilo

doi:10.1088/1757-899x/421/4/042027

Cited by 6 publications

(3 citation statements)

References 15 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…Although most of the GDIs studied here resulted in higher PN emissions than the PFIs, PN emissions from the PFIs exceed in some occasions the PN limits for diesel and GDI vehicles. High emissions of PFIs especially at dynamic cycles is not new; similar levels were found for Euro 1–3 (Ntziachristos et al, 2004), but even for recent Euro 5–6 vehicles (Hensel et al, 2018; Giechaskiel et al, 2018a). It needs to be seen if future GPFs will be able to reach the emission levels of efficient DPFs (one order of magnitude lower).…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 57%

On-road emissions of passenger cars beyond the boundary conditions of the real-driving emissions test

Suarez-Bertoa

Valverde

Clairotte

et al. 2019

Environmental Research

105

View full text Add to dashboard Cite

Passenger cars are an important source of air pollution, especially in urban areas. Recently, real-driving emissions (RDE) test procedures have been introduced in the EU aiming to evaluate nitrogen oxides (NOx) and particulate number (PN) emissions from passenger cars during on-road operation. Although RDE accounts for a large variety of real-world driving, it excludes certain driving situations by setting boundary conditions (e.g., in relation to altitude, temperature or dynamic driving). The present work investigates the on-road emissions of NOx, NO 2 , CO, particle number (PN) and CO 2 from a fleet of 19 Euro 6b, 6c and 6d-TEMP vehicles, including diesel, gasoline (GDI and PFI) and compressed natural gas (CNG) vehicles. The vehicles were tested under different on-road driving conditions outside boundaries. These included ‘baseline’ tests, but also testing conditions beyond the RDE boundary conditions to investigate the performance of the emissions control devices in demanding situations. Consistently low average emission rates of PN and CO were measured from all diesel vehicles tested under most conditions. Moreover, the tested Euro 6d-TEMP and Euro 6c diesel vehicles met the NOx emission limits applicable to Euro 6d-TEMP diesel vehicles during RDE tests (168 mg/km). The Euro 6b GDI vehicle equipped with a gasoline particulate filter (GPF) presented PN emissions < 6 × 10 11 #/km. These results, in contrast with previous on-road measurements from earlier Euro 6 vehicles, indicate more efficient emission control technologies are currently being used in diesel and gasoline vehicles. At the same time, the results suggest that particular attention should be given to CO and PN emissions of certain types of vehicles when driven under dynamic conditions, and possibly additional work is necessary. In particular, the emissions of CO (measured in this study during the regulated RDE test, but without an emission limit associated to it) or PN from PFI vehicles (presently not covered by the Euro 6 standard) showed elevated results in some occasions. Emissions of CO were up to 7.5 times higher when the more dynamic tests were conducted and the highest PN emissions were measured from a PFI gasoline vehicle during dynamic driving. Although based on a limited sample of cars, our work points to the relevance of a technology- and fuel-neutral approach to vehicle emission standards, whereby all vehicles must comply with the same emission limits for all pollutants.

show abstract

Section: Resultsmentioning

confidence: 57%

On-road emissions of passenger cars beyond the boundary conditions of the real-driving emissions test

Suarez-Bertoa

Valverde

Clairotte

et al. 2019

Environmental Research

105

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…PFI vehicle emissions depended on the vehicle tested, being lower than the current limit for one vehicle (PFI#1), and higher for the other (PFI#2). Such PFI vehicle-dependent SPN emissions lower or higher than the (diesel) SPN limit have been measured before for China 4 (He et al, 2018), Euro 5 (Bielaczyc et al, 2015), or even Euro 6b (Hensel et al, 2018) vehicles. The SPN emissions of the CNG vehicles varied but they were below the (diesel) SPN limit.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 57%

Regulating particle number measurements from the tailpipe of light-duty vehicles: The next step?

Giechaskiel

Lähde

Drossinos

2019

Environmental Research

View full text Add to dashboard Cite

Light-duty vehicle emission regulation in the European Union requires the dilution of the whole exhaust in a dilution tunnel with constant volume sampling prior to emission measurements. This methodology avoids measurement uncertainties associated with direct raw exhaust emission measurements from the tailpipe, such as exhaust flow determination, exhaust flow pressure pulsations, differences in the response time between exhaust flow and instrument signals, or their misalignment. Transfer tubes connecting the tailpipe to the dilution tunnel of different lengths, and mixing of the exhaust gas with the dilution air in the dilution tunnel may increase differences in measurements performed at different facilities. Recently, the light-duty vehicle regulation was complemented by on-road measurements with Portable Emissions Measurement Systems (PEMS). PEMS measurements are conducted from the vehicle tailpipe. Differences between tailpipe and full dilution tunnel measurements have not been adequately addressed so far. In this study we compare particle number emissions measured at the full dilution tunnel or directly at the tailpipe. The measurements covered solid particles with diameter larger than 23 nm, as required by the current regulation, but also solid particles larger than 10 nm, as recommended for future regulations. The studied vehicle technologies were diesel, gasoline, and compressed natural gas. The differences between tailpipe and dilution tunnel particle number emissions were found to be small (<15%) for both size ranges, with the exception of engine cold start (up to 35% in some cases). Theoretical estimates showed that agglomeration in the transfer line from the vehicle to the dilution tunnel might reduce particle concentrations by up to 17%. Exhaust flow rate determination and time misalignment of exhaust flow and particle concentration signals can introduce uncertainties of ±10% and ±5%, respectively, to the tailpipe measurements. The results suggest that tailpipe sampling is not only possible, but it can additionally give more representative (“real”) emissions of the vehicle and should be considered in post Euro 6 regulations.

show abstract

“…In the case of light-duty vehicles, many studies demonstrated that gasoline PFI produces significantly lower particulate emissions than GDI, lying below the 6×10 11 p/km limit Mamakos et al, 2012;Ntziachristos and Galassi, 2014), but there are also indications that PN emissions from PFI engines can significantly exceed this limit (Hensel et al, 2018;Giechaskiel et al, 2019b). Vehicles operating on LPG have also become popular over the last decade in several EU countries due to the attractive fuel price and it is estimated that over 15 million LPG vehicles are currently in use in Eastern and Southern European countries (European LPG Association, 2016).…”

Section: Vehicle Exhaust Particulate Matter Characteristicsmentioning

confidence: 99%

Methods and techniques for the assessment of vehicular exhaust particulate emissions using alternative fuels and advanced emission control systems

Kontses¹

View full text Add to dashboard Cite

Η παρούσα διδακτορική διατριβή εστιάζει στην αξιολόγηση των σωματιδιακών εκπομπών οχημάτων, καλύπτοντας ένα ευρύ φάσμα διαφορετικών τύπων οχημάτων (επιβατικά και οχήματα της κατηγορίας «L», δηλαδή δίτροχα, τρίτροχα και ελαφρά τετράτροχα), καυσίμων (πετρέλαιο, βενζίνη, υγραέριο, φυσικό αέριο και ηλεκτρο-υβριδικά οχήματα), τεχνολογιών κινητήρα και συστημάτων αντιρρύπανσης. Η μελέτη βασίζεται σε μετρήσεις ρύπων σε εργαστηριακό περιβάλλον (πέδη οχημάτων) και σε πραγματικές συνθήκες στο δρόμο. Ο κύριος στόχος της διατριβής ήταν να προσδιοριστούν οι τεχνολογίες κινητήρα και τα είδη καυσίμου, στα οποία θα πρέπει να επεκταθεί η υπάρχουσα νομοθεσία, η οποία επικεντρώνεται προς το παρόν μόνο στις σωματιδιακές εκπομπές από πετρελαιοκίνητα οχήματα και από οχήματα με κινητήρα άμεσης έγχυσης καυσίμου. Επιπλέον, αξιολογήθηκε το περιθώριο περαιτέρω μείωσης των σωματιδιακών εκπομπών των σύγχρονων πετρελαιοκίνητων οχημάτων μέσω της αλλαγής των ιδιοτήτων του καυσίμου. Εστιάζοντας αρχικά στα οχήματα της κατηγορίας «L» (η υπάρχουσα και η προσεχής νομοθεσία προβλέπουν όριο εκπομπών μόνο για την μάζα των σωματιδίων), τα αποτελέσματα της έρευνας φανέρωσαν ότι εκτός από τα πετρελαιοκίνητα οχήματα, υψηλές σωματιδιακές εκπομπές (μάζας και αριθμού σωματιδίων) παρατηρούνται και σε άλλες τεχνολογίες κινητήρα. Πιο συγκεκριμένα, οχήματα εφοδιασμένα με δίχρονους βενζινοκινητήρες παρουσίασαν υψηλές εκπομπές μάζας και αριθμού σωματιδίων, κοντά στα επίπεδα των πετρελαιοκίνητων οχημάτων (χωρίς φίλτρο κατακράτησης σωματιδίων), ενώ υψηλές εκπομπές αριθμού σωματιδίων παρατηρήθηκαν και στις υπόλοιπες υποκατηγορίες που μελετήθηκαν, παρόλο που η εκπεμπόμενη μάζα σωματιδίων ήταν σε επίπεδα κάτω από τα νομοθετημένα όρια. Όσον αφορά τα επιβατικά οχήματα, οι υψηλότερες εκπομπές αριθμού σωματιδίων (υπό πραγματικές συνθήκες οδήγησης) παρατηρήθηκαν στα οχήματα βενζίνης (έμμεσης έγχυσης καυσίμου) και υγραερίου, ιδιαίτερα στα παλαιότερης τεχνολογίας, ξεπερνώντας κατά πολύ το όριο της νομοθεσίας (παρόλο που αυτό δεν ισχύει για αυτές τις τεχνολογίες κινητήρα). Πολύ χαμηλές ήταν οι εκπομπές των πετρελαιοκίνητων οχημάτων (χάρη στην τοποθέτηση φίλτρου σωματιδίων) αλλά και του οχήματος φυσικού αερίου που μελετήθηκε. Αξιοσημείωτο είναι το γεγονός ότι οι εκπομπές του ηλεκτρο-υβριδικού οχήματος ήταν σχετικά υψηλές συγκριτικά με συμβατικά οχήματα με κινητήρα έμμεσης έγχυσης καυσίμου, ξεπερνώντας μάλιστα το όριο της νομοθεσίας (το οποίο δεν ισχύει ούτε σε αυτή την τεχνολογία κινητήρα). Όσον αφορά την μελέτη των ιδιοτήτων του καυσίμου, προέκυψε ότι αυτές μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά τις σωματιδιακές εκπομπές ακόμα και των σύγχρονων πετρελαιοκίνητων οχημάτων που είναι εφοδιασμένα με φίλτρο κατακράτησης σωματιδίων. Το συμπέρασμα που προκύπτει, λοιπόν, από την παρούσα διδακτορική έρευνα είναι ότι τόσο στα οχήματα της κατηγορίας «L», όσο και στα επιβατικά οχήματα, το ενδιαφέρον της νομοθεσίας θα πρέπει να στραφεί και προς άλλες τεχνολογίες, οι οποίες παρουσίασαν υψηλές σωματιδιακές εκπομπές. Στην περίπτωση των οχημάτων της κατηγορίας «L» το όριο εκπομπών μάζας σωματιδίων θα πρέπει να επεκταθεί και στους δίχρονους κινητήρες, ενώ για τις υπόλοιπες υποκατηγορίες η υιοθέτηση ενός ορίου για τις εκπομπές αριθμού σωματιδίων ίσως είναι απαραίτητη. Στα επιβατικά οχήματα, προσοχή θα πρέπει να δοθεί στα παλαιότερης τεχνολογίας οχήματα βενζίνης και υγραερίου, ενώ στο μικροσκόπιο θα πρέπει επίσης να βρεθούν τα βενζινοκίνητα (έμμεσης έγχυσης καυσίμου) και τα ηλεκτρο-υβριδικά οχήματα τελευταίας τεχνολογίας. Τέλος, όσον αφορά την βελτίωση των ιδιοτήτων του καυσίμου, προτείνεται η αναθεώρηση των ορίων που θέτει η νομοθεσία ώστε να ληφθεί υπόψη και η επίδρασή τους στις σωματιδιακές εκπομπές των οχημάτων τελευταίας τεχνολογίας.

show abstract

Nanoparticle Emissions and GPF for MPI Gasoline Cars

Cited by 6 publications

References 15 publications

On-road emissions of passenger cars beyond the boundary conditions of the real-driving emissions test

On-road emissions of passenger cars beyond the boundary conditions of the real-driving emissions test

Regulating particle number measurements from the tailpipe of light-duty vehicles: The next step?

Methods and techniques for the assessment of vehicular exhaust particulate emissions using alternative fuels and advanced emission control systems

Contact Info

Product

Resources

About