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)
Euro 2
Euro 1
Euro 0
8,000,000
6.200.000
6.400.000 6.400.000
6.250.000
6.100.000
5.925.000
5.650.000 5.325.000
4.950.000
4,000,000
6,200,000
6,000,000 5,650,000 5,300,000 5,000,000 4,650,000 4,250,000
3,850,000 3,400,000
2,000,000
750,000
950,000 1,000,000
975,000
400,000
100,000
300,000
950,000
925,000
900,000
450,000
550,000
650,000
20
06
20
05
20
04
20
03
20
02
20
01
20
00
19
99
0
19
98
UNITA'
6,000,000
ANNO
dati ANCMA
LIMITI DI EMISSIONE CICLOMOTORI
Direttiva-anno di entrata
in vigore
CO
[g/km]
HC+NOx
[g/km]
Ciclo di
omologazione
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
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
SAI/OC
OC
EFI
DI
EM
EM
DI
OC: catalizzatore ossidante
SAI: iniezione secondaria di aria
EFI: iniezione elettronica di combustibile
DI: iniezione diretta di combustibile
EM: modifiche al motore (utilizzo del
motore a 4 tempi)
CICLOMOTORI ESAMINATI
Omologazione n. tot.
2/4
tempi
Caratteristiche
tecniche
Attività
sperimentale
Contratto con
Pre-Euro
16
2 tempi
carburatore
AGIP Petroli 1999
Pre-Euro
Progetto Istituto
4
2 tempi
carburatore
1
2 tempi
carburatore + OC
1
4 tempi
carburatore
Convenzione con
1
2 tempi
carburatore + SAI/OC
il MATT - 2006
1
4 tempi
carburatore + SAI/OC
1
4 tempi
EFI + OC
Motori
Euro 1
Euro 2
ATTREZZATURA SALA PROVA
•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 mm
ECE R47 driving cycle
60
WARMING-UP PHASE
SAMPLING PHASE
50
40
speed [km/h]
CICLO DI GUIDA
30
20
10
0
0
100
200
300
400
time [s]
500
600
700
800
COMPOSTI NON REGOLAMENTATI
Benzene - 1,3-butadiene
campionamento: gas diluiti nei sacchi del sistema CVS
analisi: GC-FID
Formaldeide
campionamento: cartuccia DNPH sui gas diluiti
analisi: HPLC
Idrocarburi Policiclici Aromatici (benzo(a)pirene)
campionamento: particolato raccolto sul filtro
analisi: GC-MS
Particolato
campionamento: sul filtro
analisi: gravimetrica
Numero di particelle
campionamento: ELPI+FPS
a valle del tunnel di
diluizione
EMISSIONI DI CO A CALDO
Limite Euro 1: 6 g/km
Limite Euro 2: 1 g/km
20
18
dati sperimentali IM
Copert 4
16
CO [g/km]
14
12
- 53 %
- 70 %
10
8
6
4
2
0
pre-Euro
Euro 1
Euro 2
EMISSIONI DI HC A CALDO
Limite Euro 1: 3 g/km (HC+NOx)
Limite Euro 2: 1,2 g/km (HC+NOx)
16
dati sperimentali IM
Copert 4
14
HC [g/km]
12
10
8
6
- 67 %
- 55 %
4
2
0
pre-Euro
Euro 1
Euro 2
EMISSIONI DI BENZENE E 1,3-BUTADIENE
120
Benzene [mg/km]
100
80
- 32 %
60
- 40 %
40
20
0
1,3-Butadiene [mg/km]
50
40
30
- 67 %
20
10
0
pre-Euro
EURO 1
EURO 2
pre-Euro
EURO 1
EURO 2
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
Formaldeide [mg/km]
250
200
150
- 80 %
60 mg/km
secondo il
rapporto
ACEM
100
50
0
pre-Euro
EURO 1
EURO 2
La formaldeide costituisce il componente principale dei composti
carbonilici totali (30%)
al
de
id
Ac
e
et
Ac
al
et
de
on
id
e+
e
ac
ro
Pr
le
in
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a
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ei
C
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de
id
Be
e
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nz
m
al
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ei
2,
de
5
E
di
sa
m
ld
et
ei
ilb
de
en
za
ld
ei
de
Fo
rm
Aldeidi Euro 1 ed Euro 2 [mg/km]
30
25
Euro 1
Euro 2
pre-Euro
5
0
200
20
150
15
100
10
50
0
Aldeidi pre-Euro [mg/km]
SPECIAZIONE ALDEIDI
250
EMISSIONI DI BENZO(A)PIRENE
Benzo(a)pirene [mg/km]
25
20
15
10
- 93 %
5
0
pre-Euro
EURO 1
EURO 2
Il benzo(a)pirene costituisce il 2-4 % degli IPA totali
en
o
o(
ra
nt
en
e
ra
ce
ne
a)
p
k)
flu
o
be
nz
b+
a)
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pi
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(1
ire
,2
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,3
di
,
c,
be
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h)
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ne
an
t
or
flu
an
t
fe
na
nt
IPA Euro 1 ed Euro 2 [mg/km]
14
12
10
Euro 1
Euro 2
pre-Euro
2
0
200
8
150
6
100
4
50
0
IPA pre-Euro [mg/km]
SPECIAZIONE DEGLI IPA
250
BENZO(A)PIRENE EQUIVALENTE
TEF
Classificazione (Toxicity
IARC (a)
Equivalency
factor) (b)
2A
0.1
dibenzo(a,h)antracene
Euro 2
Euro 1
indeno(1,2,3,c,d)pyrene
2B
0.1
2A*
1
2B
0.1
benzo(b+k)fluoranthene
2A
0.4
benzo(a)antracene
pre-Euro
benzo(a)pyrene
0
20
40
60
80
rapporto tra BaP eq degli IPA cancerogeni
ed il fattore di Tossicità Equivalente (TEQ) [%]
(*) 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
EMISSIONI DI PARTICOLATO
300
dati sperimentali IM
Copert 4
PM [mg/km]
250
200
150
- 82 %
100
50
0
pre-Euro
Euro 1
Euro 2
NUMERO DI PARTICELLE
Media del numero
totale
4.0E+13
3.0E+13
dal COPERT 4:
auto a benzina
euro 1
8.76e+12
euro 2
euro 3
6.99e+11
euro 3 DI 1.47e+13
2.0E+13
1.0E+13
auto diesel
4.04e+14
2.12e+14
1.64e+14
DPF 6.71e+10
0.0E+00
Euro 1
Euro 2
9.E+08
Euro 1
Distribuzione
media
dN/dlog Dp[1/cm3]
Numero totale di particelle [1/km]
5.0E+13
Euro 2
6.E+08
3.E+08
0.E+00
0.01
0.1
1
diametro aerodinamico [mm]
10
CONFRONTO DEL NUMERO DI PARTICELLE SULLO
SCARICO GREZZO PER DIFFERENTI VEICOLI
velocità [km/h]
50
40
30
20
10
0
Numero totale particelle auto
diesel e ciclomotori [1/cm3]
60
3.0E+08
3.0E+06
2.0E+08
2.0E+06
1.0E+08
1.0E+06
0.0E+00
tempo
0.0E+00
Numero totale particelle auto a
3
benzina [1/cm ]
numero particelle AUTO DIESEL
numero particelle CICLOMOTORE 2 TEMPI
numero particelle CICLOMOTORE 4 TEMPI
numero particelle AUTO A BENZINA
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, 1,3butadiene, 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 mm.