Katalytisk rensning af emissioner fra lette dieselkøretøjer. - effekt af teknologi på emission af NO 2

Transkript

1 Katalytisk rensning af emissioner fra lette dieselkøretøjer - effekt af teknologi på emission af NO 2

2 Indhold Hvorfor dieselkøretøjer EU normer Testmetoder og kørecyklus Emissionsbegrænsende udstyr Katalytiske dieselpartikelfiltre NOx emissioner analyseret som NO og NO 2 Resultater Konklusion 2

3 Der kommer flere og flere dieselbiler! For private bilister i Danmark: længere på literen! mere trækkraft miljø-image lavere afgifter i DK lang levetid Erhvervskøretøjer: taxier varevogne lastvogne 3

4 EU normer: NOx har fået lavere grænser men der skelnes ikke mellem NO og NO 2 Categor y Diesel N 1, Class I?135 kg EU Emission Standards for Light Commercial Vehicles, g/km Tier Date CO HC HC+NO x NOx PM Euro Euro 2, IDI Euro 2, DI a Euro Euro Euro b e Euro e Krav til partikelantal under udarbejdelse i EU 4

5 Rullefelts-opstilling Kilde: EMPA, Dübendorf, Schweiz 5

6 6

7 NEDC: New European Driving Cycle :12: Untitled NOx (Mean) NOx, [ppm] Speed [km/h] Time [sec] 7

8 FTP 1 del :23: 25 Speed NOx (Mean) NOx, [ppm] Speed [km/h] Time [sec] 8

9 Sammenligning FTP NEDC Samlet kørsel: km 11.7 km Tid: 1874s 178s Gennemsnit: 34.1 km/h 33.6 km/h Accelerationer: Hårde Bløde Typiske (målte) NOx-emissioner:.75 g/km.35 g/km 9

10 Emissionsbegrænsende udstyr For lette køretøjer: Diesel-oxidations katalysator (DOC), fjerner HC og CO, men platin-belægningen omdanner NO til NO 2 Dieselpartikel-filter (DPF), fjerner sodpartikler, kan være platin-belagt eller anden katalysator-belægning Euro 6 grænserne vil kræve en form for NOx-fjernelse For tunge køretøjer: I Europa mest SCR til NOx-fjernelse I USA desuden dieselpartikel-filtre 1

11 Filtersubstrat SiC 11

12 Målinger på 6 taxier med 2 typer filtre Først målt på rullefelt med originalt platin-belagt filter, NEDC og FTP Filter udskiftet med Topsøe katalysator-belagt filter Fortsat i daglig kørsel Emissioner målt på rullefelt med stigende km-stand Begge filtertyper overholder kravene til partikelemissioner Fokus på NOx- og især NO 2 -emissionerne 12

13 Sidste del af NEDC: Samme NOx for Pt-filter og Topsøe-filter 6 5 Bykørsel Landevej Motorvej Hastighed Hastighed; km/h 4 NOx OEM Konc.; [ppm] 3 2 NOx BMC Tid, sec 13

14 NOx emissioner under del af FTP Pt-filter og Topsøe-filter samme niveau NOx OEM 1 5 Hastighed, km/h Concentration, ppm NOx BMC-211 km/h Tid, sec 14

15 NOx og NO 2 for Pt-filter: 5-65% NO 2 af NOx NEDC 6 5 Bykørsel Landevej Motorvej Hastighed Hastighed; km/h 4 NOx OEM Konc.; [ppm] 3 2 NO2 OEM Tid, sec 15

16 NOx og NO 2 for Topsøe-filter 1-25%NO 2 af NOx NEDC 6 5 Bykørsel Landevej Motorvej Hastighed Hastighed; km/h 4 NOx BMC-211 Konc.; [ppm] 3 2 NO2 BMC Tid, sec 16

17 NOx og NO 2 for Pt-filter: 5-75% NO 2 af NOx FTP 6 5 NOx OEM Hastighed, km/h Concentration, ppm NO2 OEM km/h Tid, sec 17

18 NOx og NO 2 for Topsøe-filter 35-5%NO 2 af NOx FTP 6 5 NOx BMC Hastighed, km/h Concentration, ppm NO2 BMC211 km/h Tid, sec 18

19 NEDC kold start, lavest målte NOx :11: CO, NO, NOx, NO2 [ppm] Water, CO2, O2 [%] time [s] Nitrogen dioxide NO2 NOx as NO2 Carbon dioxide CO2 Oxygen (O2) 19

20 NEDC varm start højere NOx-emissioner :5: CO, NO, NOx, NO2 [ppm] Water, CO2, O2 [%] time [s] Nitrogen dioxide NO2 NOx as NO2 Carbon dioxide CO2 Oxygen (O2) 2

21 Yderligere observationer Virkelige køretøjer overholder ikke Euro 4 grænser for NOx Kold NEDC-test er langt fra reel bykørsel Varm motor giver højere NOx-emissioner Hårde accelerationer giver høje NOx-emissioner Platin-belagte dieselpartikel-filtre giver høj NO 2 -andel Testede alternative filtre giver lavere NO 2 -andel Den katalytiske virkning er uændret efter 117. km 21

22 Konklusioner Diesel-personbiler bidrager voldsomt til NO 2 -niveauet i gadeluften i byer Aggessiv kørsel øger de samlede NOx-emissioner Euro 5-kravene vil formodentlig medføre lavere NOxniveauer i byluften, men ikke lavere NO 2 :NOx-forhold Der findes alternativer til platin-belagte dieselpartikelfiltre, der reducerer NO 2 -emissionerne 22

23 Medvirkende i projektet Fra Haldor Topsøe A/S: Keld Johansen, Ioannis Gekas, Automotive-gruppen Fra TaxiNord: Lars Christiansen, Helge Hansen, Benny Lauridsen Fra AVL MTC, Sverige: Hua Karlsson med teknikere Fra DTU Mekanik: Motorgruppen (ICEG) 23

24 24

25 supplerende slides 25

26 Gas flow and filter structure Wall flow COAT Porosity ~ 6 %, BET ~1 m 2 /g Density ~ 2.3 g/ml Thickness ~ 1 µm 26

27 NO to NO 2 kinetics 27

28 Reactions on cdpf cdpf (catalytical Diesel particulate filter) C + NO CO + NO 2 (25ºC-45ºC, Passive ) C+ 2 NO 2 CO 2 + 2NO (25ºC-45ºC, Passive) CeO2, ZrO2: C + ½O 2 CO (> 35ºC, Passive synergy ) CeO2, ZrO2: C + O 2 CO 2 Air: C + O 2 CO 2 ( > 35ºC, Passive synergy) ( > 55ºC, Forced ) Pd/Pt: HC + O 2 CO 2 + H 2 O Pd/Pt: 2CO + O 2 2 CO 2 Pt!:2NO + O 2 2 NO 2 28

29 PMP antal pr sec. Lars dag3 7.5E+1 Particle number emissions Total number in real time, CH 2-12 [#/s] Total PN, CH E+1 Total particle number [#/s] 4.5E+1 3.E+1 1.5E+1.E Test time [s] 29