XII Expert Panel Trasporti stradali

EMISSIONI REGOLAMENTATE E NON DI CICLOMOTORI A 2 TEMPI

Maria Vittoria Prati, Maria Antonietta Costagliola

Istituto Motori - CNR

Napoli, 9 novembre 2006

PARCO CIRCOLANTE CICLOMOTORI

CICLOMOTORI PARCO CIRCOLANTE IN ITALIA

(valori stimati al 31 dicembre)

5,650,000 5,300,000 5,000,000 4,650,000 4,250,000 3,850,000 3,400,000

650,000550,000

100,000450,000300,000

900,000925,000950,000975,0001,000,000950,000750,000

400,000

6,000,0006,200,000

0

2,000,000

4,000,000

6,000,000

8,000,000

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

ANNO

UN

ITA

'

Euro 2 Euro 1 Euro 0

6.400.000 6.400.000 6.250.000 6.100.0005.925.000

5.650.000

6.200.000

5.325.0004.950.000

dati ANCMA

LIMITI DI EMISSIONE CICLOMOTORI

Direttiva-anno di entratain vigore

CO[g/km]

HC+NOx[g/km]

Ciclo diomologazione

97/24/CE - 1999 Euro 1 6 3 R47 ECE a caldo

97/24/CE (fase 2) - 2002 Euro 2 1 1.2 R47 ECE a caldo

97/24/CE (fase 3) - 2007 Euro 3 1 1.2 R47 ECE a freddo

OC: catalizzatore ossidanteSAI: iniezione secondaria di ariaEFI: iniezione elettronica di combustibileDI: iniezione diretta di combustibileEM: modifiche al motore (utilizzo del motore a 4 tempi)

A seguito della “Procedura di fine serie” è consentita:

•la vendita dei pre-Euro fino al 17/06/2003

•la vendita degli Euro 1 fino al 1/07/2004

TECNICHE USATE PER RAGGIUNGERE GLI

STANDARD EMISSIVI

EURO 1 EURO 2 EURO 3

OC

EM

SAI/OC

EFI

EM

DI

DI

CICLOMOTORI ESAMINATI

Pre-Euro 16 2 tempi carburatore

Contratto con

AGIP Petroli -

1999

Pre-Euro 4 2 tempi carburatoreProgetto Istituto

Motori

Euro 11

1

2 tempi

4 tempi

carburatore + OC

carburatore

Euro 2

1

1

1

2 tempi

4 tempi

4 tempi

carburatore + SAI/OC

carburatore + SAI/OC

EFI + OC

Convenzione con

il MATT - 2006

Omologazione n. tot.2/4

tempiCaratteristiche

tecnicheAttività

sperimentale

CICLO DI GUIDA

ECE R47 driving cycle

0

10

20

30

40

50

60

0 100 200 300 400 500 600 700 800

time [s]

sp

eed

[k

m/h

]

SAMPLING PHASEWARMING-UP PHASE

•Banco prova freno AVL con simulazione elettrica degli attriti e delll’inerzia

•Banco di analisi gas AVL AMA 4000 per la misura di CO, HC, NOx, CO2

•Sistema CVS AVL con tunnel di diluizione per il campionamento del particolato

•Driver’s aid AVL per la visualizzazione del ciclo di guida

•Electrical Low Pressure Impactor (ELPI) Dekati per la misura del numero di particelle aventi

diametro compreso tra 0.007 e 10 m

ATTREZZATURA SALA PROVA

COMPOSTI NON REGOLAMENTATI

Benzene - 1,3-butadienecampionamento: gas diluiti nei sacchi del sistema CVSanalisi: GC-FID

Formaldeidecampionamento: cartuccia DNPH sui gas diluitianalisi: HPLC

Idrocarburi Policiclici Aromatici (benzo(a)pirene)campionamento: particolato raccolto sul filtro analisi: GC-MS

Particolatocampionamento: sul filtro analisi: gravimetrica

Numero di particellecampionamento: ELPI+FPS a valle del tunnel di diluizione

EMISSIONI DI CO A CALDO

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

pre-Euro Euro 1 Euro 2

CO

[g

/km

]

dati sperimentali IMCopert 4

- 53 % - 70 %

Limite Euro 1: 6 g/km

Limite Euro 2: 1 g/km

EMISSIONI DI HC A CALDO

0

2

4

6

8

10

12

14

16

pre-Euro Euro 1 Euro 2

HC

[g

/km

]

dati sperimentali IMCopert 4

- 67 % - 55 %

Limite Euro 1: 3 g/km (HC+NOx)

Limite Euro 2: 1,2 g/km (HC+NOx)

0

20

40

60

80

100

120

pre-Euro EURO 1 EURO 2

Ben

zene

[mg/

km]

- 32 % - 40 %

EMISSIONI DI BENZENE E 1,3-BUTADIENE

0

10

20

30

40

50

pre-Euro EURO 1 EURO 2

1,3-

Bu

tad

ien

e [m

g/k

m]

- 67 %

Questi dati sono confrontabili con i dati ACEM su ciclomotore catalizzato(1): benzene 107 mg/km e 1,3-butadiene 17 mg/km

(1) ACEM (Association of European Motorcycle Manufacturers) "Motorcycle Unregulated Emission Report" Final Report, 2002

EMISSIONI DI FORMALDEIDE

0

50

100

150

200

250

pre-Euro EURO 1 EURO 2

Fo

rmal

dei

de

[mg

/km

]

- 80 %

La formaldeide costituisce il componente principale dei composti carbonilici totali (30%)

60 mg/km secondo il rapporto ACEM

0

5

10

15

20

25

30

Form

aldeid

e

Aceta

ldeide

Aceto

ne+a

crole

ina

Propio

nalde

ide

Croto

nalde

ide

buta

none

Butira

ldeide

Benza

ldeide

o+m

+p to

luolad

eide

Esalde

ide

2,5

dimet

ilben

zalde

ide

Ald

eid

i Eu

ro 1

ed

Eu

ro 2

[m

g/k

m]

0

50

100

150

200

250

Ald

eid

i pre

-Eu

ro [

mg

/km

]Euro 1Euro 2pre-Euro

SPECIAZIONE ALDEIDI

EMISSIONI DI BENZO(A)PIRENE

0

5

10

15

20

25

pre-Euro EURO 1 EURO 2

Be

nzo

(a)p

ire

ne

[ g

/km

]

- 93 %

Il benzo(a)pirene costituisce il 2-4 % degli IPA totali

0

2

4

6

8

10

12

14

fenan

trene

antra

cene

fluora

ntene

pirene

benzo

(a)a

ntrace

ne

benzo

(b+k

)fluora

ntene

benzo

(a)p

irene

inden

o(1,2

,3,c

,d)p

irene

diben

zo(a

,h)a

ntrace

ne

IPA

Eu

ro 1

ed

Eu

ro 2

[ g

/km

]

0

50

100

150

200

250

IPA

pre

-Eu

ro [ g

/km

]

Euro 1Euro 2pre-Euro

SPECIAZIONE DEGLI IPA

0 20 40 60 80

benzo(a)antracene

benzo(b+k)fluoranthene

benzo(a)pyrene

indeno(1,2,3,c,d)pyrene

dibenzo(a,h)antracene

rapporto tra BaP eq degli IPA cancerogeni ed il fattore di Tossicità Equivalente (TEQ) [%]

Euro 2

Euro 1

pre-Euro

0.1

0.1

1

0.1

0.4

TEF (Toxicity

Equivalency factor) (b)

Classificazione IARC (a)

2A

2B

2A*

2B

2A

(*) Nel Volume 92 IARC in preparazione sarà classificato 1

(a) 1 cancerogeno; 2A probabilmente cancerogeno; 2B possibilmente cancerogeno(b) Fonte: California Air Resources Board and the Office of Environmental Health Hazard-Assessment (OEHHA), "Benzo[a]Pyrene as a toxic air contaminant" - Executive summary, 1994

BENZO(A)PIRENE EQUIVALENTE

EMISSIONI DI PARTICOLATO

0

50

100

150

200

250

300

pre-Euro Euro 1 Euro 2

PM

[m

g/k

m]

dati sperimentali IMCopert 4

- 82 %

NUMERO DI PARTICELLE

0.0E+00

1.0E+13

2.0E+13

3.0E+13

4.0E+13

5.0E+13

Euro 1 Euro 2

Nu

me

ro t

ota

le d

i pa

rtic

elle

[1

/km

] Media del numero totale

Distribuzione media

0.E+00

3.E+08

6.E+08

9.E+08

0.01 0.1 1 10diametro aerodinamico [m]

dN

/dlo

g D

p[1

/cm

3]

Euro 1 Euro 2

dal COPERT 4:auto a benzina auto diesel

euro 1 8.76e+12 4.04e+14euro 2 2.12e+14euro 3 6.99e+11 1.64e+14euro 3 DI 1.47e+13 DPF 6.71e+10

0.0E+00

1.0E+08

2.0E+08

3.0E+08

tempo

Nu

mer

o t

ota

le p

arti

celle

au

to

die

sel e

cic

lom

oto

ri [

1/cm

3 ]

0.0E+00

1.0E+06

2.0E+06

3.0E+06

Nu

mer

o t

ota

le p

arti

celle

au

to a

b

enzi

na

[1/c

m3 ]

numero particelle AUTO DIESELnumero particelle CICLOMOTORE 2 TEMPInumero particelle CICLOMOTORE 4 TEMPInumero particelle AUTO A BENZINA

0

10

20

30

40

50

60

velo

cit

à [

km

/h]

CONFRONTO DEL NUMERO DI PARTICELLE SULLO SCARICO GREZZO PER DIFFERENTI VEICOLI

CONCLUSIONI

Visto l’esiguo numero di ciclomotori a 2 tempi euro 1 ed euro 2, i risultati presentati costituiscono solo un’indicazione dei livelli emissivi del parco circolante dei ciclomotori. Ulteriori prove sperimentali su ciclomotori di nuova generazione sono necessarie per ottenere fattori di emissione degli inquinanti regolamentati e non.

L’introduzione del catalizzatore ossidante ha ridotto le emissioni di CO e HC di circa il 55-70%. Questa riduzione è stata registrata anche per gli inquinanti non regolamentati analizzati (benzene, 1,3-butadiene, formaldeide, benzo(a)pirene e particolato).

Il numero di particelle allo scarico dei ciclomotori risulta dello stesso ordine di grandezza delle autovetture diesel. La distribuzione media presenta un picco a 0.1 m.