Fuel Evaporation Control System
Examensarbete i samverkan med
Halmstad 2007-05-29 Daniel Axfeldt Johan Bruno 15 poäng, C-nivå
Högskolan i Halmstad
Sektionen för Ekonomi & Teknik Utvecklingsingenjörsprogrammet Examinator: Leif Nordin
Sammanfattning
Husqvarna AB uppmärksammade att det kommer införas nya miljöregler i Kalifornien gällande diffusionsutsläpp. De åkgräsklippare som går under namnet Rider och tillverkas av Husqvarna idag uppfyller ej dessa krav. Dagens bränsletank är tillverkad i plastmaterialet HDPE och avdunstande bränsleångor klättrar lätt igenom tankväggen ut i atmosfären vilket ej är tillåtet enligt de nya reglerna. Vi blev tillfrågade om vi kunde lösa problematiken och ta fram ett system som kontrollerar de avdunstade bränsleångorna och se till att detta system uppfyller de krav som ställs i Kalifornien.
Som blivande ingenjörer tyckte vi att detta var ett passande examensarbete med många olika områden involverade som materialkunskap, tillverkningsprocesser, produktutveckling samt inblick i ett större företags arbete.
Vi har med detta examensarbete tagit fram ett system som minskar det miljövådliga diffusionsutsläppet med cirka 90 %. Vi har arbetat med projektet så att det är klart för implementering samt gjort en modell som visar hur ett färdigt system kan se ut. Erfarenhet visar att de regler som uppkommer i Kalifornien sedan sprids till övriga USA. Även Europa förväntas skärpa sina diffusionsregler. Detta gör att vår lösning kan få en betydande spridning och få stora positiva effekter på miljön.
Abstract
It came Husqvarna AB to attention that new regulations according environmental issues where applied in California on their riding mowers called Riders. These new regulations concerns fuel evaporation from fuel tanks. The fuel tank used today is made of the plastic material HDPE. This material can not hold the evaporating fuel fumes and the fumes goes through the tank shell witch is not allowed according the new regulations. We were asked to solve this problem and develop a system that controls the evaporation and can be approved by Californian rules.
As future engineers we thought this could be an appropriate thesis work that concerns several of the working areas an engineer suppose to be able to handle.
With this thesis work we have developed a fuel evaporation control system that reduces the fuel fumes that affect the environment with approximately 90 %. We have worked with this project so it now can, if selected, be used for implementation. We also have made a model that shows how a system approved by the new regulations can look like. There is potential for this project to be applied on riding mowers throughout the rest of the world. When following other environmental regulations applied on motor vehicles they often have their origin in California.
Förord
Denna rapport är ett resultat av vårt examensarbete på Utvecklingsingenjörsprogrammet vid Högskolan i Halmstad. Projekt Fuel Evaporation Control System genomfördes hösten 2006 till våren 2007 i samarbete med Husqvarna AB. Arbetet har varit en mycket lärorik och intressant erfarenhet. Vi hoppas att konceptet vi tagit fram kommer till användning för Husqvarna.
Vi vill rikta ett stort tack till alla på Husqvarna som hjälpt oss i vårt arbete. Vår
uppdragsgivare Roger Andersson som presenterade uppgiften för oss. Erik Skoog och Sture Lexén för ert engagemang och den hjälpsamhet ni visat under projektets gång samt Jonas Andersson som bland annat hjälpt till med inköp av komponenter. Vi vill även tacka vår handledare på skolan, Fawzi Halila, som har stöttat och trott på oss i vårt arbete.
Halmstad 2007-05-30
______________________ _____________________
Innehållsförteckning
1 Introduktion... 2 1.1 Bakgrund ... 2 1.2 Syfte och mål... 2 2 Projektplan ... 3 2.1 Projektgruppen ... 3 2.2 Budget ... 3 2.3 Tidsplan... 3 3 Metoder ... 4 4 Projektbeskrivning ... 4 4.1 Problemformulering ... 4 4.2 Diffusion... 6 4.3 Avgränsningar ... 6 4.4 Krav/önskemål ... 6 5 Förarbete... 6 5.1 Miljöregler... 75.2 Certifiering och test ... 7
6 Lösningsförslag ... 8 6.1 Material ... 8 6.1.1 Stål... 8 6.1.2 Kompositer ... 9 6.1.3 HDPA ... 9 6.1.4 HDPE ... 9 6.2 Spärrtekniker ... 9 6.2.1 Fluorinering... 9 6.2.2 Nanolera ... 9 6.2.3 Flerskiktskonstruktion... 10 6.2.4 Utvärdering... 10 6.3 Lämpliga tillverkare ... 11 6.3.1 Flerskiktstank ... 11
6.3.2 Tanklock och kolkanister ... 12
7 Resultat... 12
7.1 Vald lösning ... 13
7.2 SWOT... 15
8 Slutsatser och reflektion ... 16
9 Referenser... 17
1 Introduktion
1.1 Bakgrund
Klimatfrågorna är ett globalt och alltjämt aktuellt diskussionsämne. Att en ändring måste ske är det ingen som ifrågasätter idag. Utsläppen av växthusgaser och slöseriet med jordens naturtillgångar måste minska för att bromsa rådande klimatutveckling.
Föreliggande examensarbete genomfördes i regi av Halmstad Högskola som en del av Utvecklingsingenjörsprogrammet, årskurs tre. Uppdragsgivare för projektet var Husqvarna AB. Företaget är beläget i Huskvarna och är en av världens största tillverkare av
utomhusprodukter för skog, park, gräs och trädgård såsom motor- och röjsågar, trimmers och gräsklippare. Husqvarna har en ungefärlig årsomsättning på 30 miljarder kronor (2006) och cirka 2200 anställda på fabriken i Huskvarna.
Föremålet för projektet var en modell av åkgäsklippare som benämns Rider. Åkgräsklipparen finns i flera olika utföranden gällande motorstorlek, klippbredd och drivning (2wd/Awd). Gemensamt för alla Riders är att de är midjestyrda och har frontmonterat klipparaggregat. Husqvarna vill behålla, och i framtiden expandera, sin marknadsandel på den
Nordamerikanska marknaden vilket innebär att miljöanpassningen av Ridern måste förbättras. Ridern och motsvarande produkter diffunderar miljövådliga bränsleångor vilket gör att denna inte lever upp till de stränga miljöregler som förekommer i USA.
1.2 Syfte och mål
Syftet med projektet är att uppfylla Husqvarnas behov av en Rider miljöanpassad för den Nordamerikanska marknaden.
Målet med projektet är att :
…klarlägga vilka lagar och förordningar som påverkar bränsletankens egenskaper.
…förse Husqvarna med beslutsunderlag över lämpliga material och tillverkningsmetoder att producera bränsletanken i.
2 Projektplan
Innan projektets start sattes en preliminär projektplan upp vilken under projektets gång har modifierats. Nedan följer en kort sammanfattning av denna. För fullständig information se bilaga A.
2.1 Projektgruppen
Deltagande och medhjälpare i projektet har varit:
Från Högskolan i Halmstad:
Johan Bruno Teknolog
Daniel Axfeldt Teknolog
Fawzi Halila Handledare
Från Husqvarna AB:
Roger Andersson FoU-chef
Erik Skoog Konstruktör
Sture Lexén Test & lab Jonas Andersson Inköpare
2.2 Budget
Ingen budget är uppsatt. All finansiering som behövs inom ramarna för projektet och andra kostnader såsom reseersättning står Husqvarna AB för. Blir det fråga om större kostnader som t.ex. vid byggande av prototyp kommer handledaren på Husqvarna att tillfrågas om
godkännande innan eventuella beställningar och annat görs.
2.3 Tidsplan
Projektet delas in i följande faser vilka delvis kommer att löpa parallellt: • Förstudier • Koncept • Produktframtagning • Idégenerering • Rapport • Utomstående kontakter
Bilaga A innehåller tidsplanen där uppskattad tidsåtgång för de olika faserna visas och
3 Metoder
Projektet har tillämpat arbetsmetoden ”Dynamisk produktutveckling” (Stig Ottosson, 1999). Detta har inneburit att många mindre beslut tagits och justeringar ofta gjorts vilket medfört att lösningar och kravställningar vuxit fram under projektets gång.
För att samla in de data som ligger till grund för projektets genomförande har vi: • Knutit kontakter med KTH, Chalmers och Kristianstads Högskola då dessa är
framstående när det gäller kunskap och forskning av polymera material. Detta för att få grundkunskap inom polymerer.
• Besökt och pratat med plasttillverkarna Blowtech AB1
, Gnosjöplast AB2 och Hordagruppen AB3 i syfte att lära mer om vilka tillverkningsmetoder som går att tillämpa i en tillverkningsprocess av bränsletanken och tekniken bakom dessa samt hur olika polymera material agerar under olika tillverkningsprocesser.
• Utfört litteraturstudier4
och efterforskningar på Internet för att få information om diffusionsspärrtekniker och material.
• Talat med andra avdelningar inom Husqvarna5
för att ta del av deras erfarenhet av liknande diffusionsproblem.
• Satt oss in i CARB:s regel och testsystem gällande åkgräsklippare av typen Rider. Lösningar har tagits fram genom brainstorming och diskussioner inom projektgruppen, i samråd med uppdragsgivaren samt med extern expertis. Alla förslag har analyserats och diskuterats tillsammans för att få förståelse innan idéerna arbetats vidare med eller förkastats. Skisser (PAD, Pencil Aided Design) på lösningsförslag har gjorts på papper för att enkelt visualisera förslagen.
För att kunna jämföra olika koncept mot varandra användes en utvärderingsmatris. I denna värderas de olika koncepten, som kommit fram under projektets gång, genom att varje påverkande faktor viktas och därefter bedömdes de olika lösningarna. Se avsnitt 6.2.4. Byggandet av en funktionsmodell (MAD, Model Aided Design) på en Rider visar tydligt hur installationen av den valda konceptlösningen skulle kunna se ut. Se bilaga B.
4 Projektbeskrivning
4.1 Problemformulering
Vid vår första kontakt med Husqvarna hade det blivit känt att nya diffusionsregler för Small Off-Road Equipment (SORE) ska börja tillämpas 2008 i Kalifornien USA men några mer ingående detaljer var för dem okända. Kaliforniens miljömyndighet, California Air Resourse Board (CARB), har de strängaste kraven och övriga USA och senare Europa väntas följa CARB:s riktlinjer. 1 www.blowtech.se 2 www.gnosjoplast.se 3 www.hordagruppen.com 4
Hans-Erik Strömvall, Producera i plast (2002) – Lars-Erik Edshammar, Plasthandboken (2002)
5
En liten del av tidigare nämnda Rider-modeller som produceras exporteras för försäljning i USA. Sedan produktionsstarten 1986 har olika tillverkningstekniker av bränsletanken använts men genomgående har varit och beräknas bestå, att tanken är en fullt synlig detalj samt en del av produktens identitet och design.
I samråd med handledare och ansvariga på Husqvarna AB sammanställdes tre huvudsakliga problemområden beträffande detta projekt som kan beskådas i figur 1.
Huvudproblem Delproblem Informationsbehov
California Air Resuorses Board – CARB,
U.S Environmental Protection Agency – EPA,
Vilka lagar och förordningar påverkar tankens egenskaper?
Hur skall bränsle-tanken utformas så att den uppfyller framtida diffusionskrav och bibehåller sin funktionalitet? Materialegenskaper Hållfasthet Kostnader Aktörer Vilka material och
tillverkningsmetoder kan appliceras? Anslutningar Tanklock Infästning av tank Motor Vilka ändringar på maskinen är nödvändiga för funktionaliteten? Figur 1: Problemorienteringsmodell
Det första problemområdet behandlar lagkrav och förordningar och hur dessa påverkar bränsletankens egenskaper. För att angripa detta problem krävdes information angående vilka miljöskyddsorgan som finns och hur reglerna för diffusion är utformade.
Delproblem två tar upp materialegenskaper och hur bränsletanken kan tillverkas på ett så enkelt och billigt sätt som möjligt med bibehållna produktegenskaper. Detta för att dagens tank inte tillfredställer diffusionskravet. Den främsta styrande faktorn ansågs ligga på
materialval och hur olika material fungerar tekniskt. En annan viktig faktor kring denna punkt bedömdes vara tankens krav på hållfasthet då tanken är placerad på en utsatt plats på Ridern där risk för mekanisk åverkan finns.
Tredje området tar upp om det krävs modifieringar på någon detalj i Riderns utformning för att på ett önskvärt sätt kunna tillfredställa de krav som framkom i det första delproblemet. Tänkbara detaljer som gör sig gällande är bland annat slanganslutningar, tanklock samt motor.
För att samla in all den information som behövs kommer främst egna efterforskningar göras men även genom att ta hjälp av den expertis som är tillgänglig hos Husqvarna, exempelvis plastleverantörer och internt kunnande på andra avdelningar inom Husqvarna.
4.2 Diffusion
För att ge ökad förståelse för projektet förklaras här fenomenet diffusion ur projektets synvinkel. Vätskors och gasers diffusion beror av molekylernas rörelser och kan ske genom skiljeväggar. I vårt fall är det kolvätemolekylerna i bensinens avdunstade ångor som vill tränga igenom tankväggen rakt ut i luften. Den drivande kraften för fenomenet är ämnenas strävan att utjämna tryckolikheter.
Figur 2: Diffusion genom skiljevägg
4.3 Avgränsningar
Avgränsningar gjordes angående skapandet av en ny design då vi detta inte skulle rymmas inom tidsramarna för projektet samt hur inkopplingen av kolfiltret på motorns insug ska installeras lämnas över till motortillverkaren.
4.4 Krav/önskemål
I den inledande fasen av projektet sattes en krav och önskemålsprofil upp för att ge en klarare bild över vad projektgruppen ska jobba efter.
Kraven är uppsatta för att uppfylla problemformuleringens frågeställningar: • Klargöra krav (CARB, EPA)
• Förtydliga eventuella konstruktionsmodifieringar • Undersöka material, tekniker och tillverkningsmetoder • Hållfasthet
• Rimlig prisbild
Önskemålen är framtagna av Husqvarna som komplement i arbetet vilka kan uppfyllas om det ryms inom tidsramarna för projektet:
• Infästningar • Tankavluftning
• Bränsleanslutning/filter
• Skapa och utveckla kontakter med leverantörer och tillverkare av komponenter som kan bli viktiga för detta projekt
5 Förarbete
För att konkret lista ut vilka bestämmelser som gäller för Husqvarnas åkgräsklippare så gicks en betydande mängd information igenom. I och med att Kalifornien har de strängaste
miljökraven i Nordamerika har utgångspunkten i arbetet varit CARB:s reglemente för att
ng, leverera samt sälja eller Hyra ut Ridern för bruk Kalifornien måste ett bränsleemissionssystem som är certifierat och märkt av CARB
lla Riders har en motorcylindervolym som är större än 225 kubikcentimeter. Gränsvärdena
för llation är enligt CARB:s ”Final
Reg a
• Bränsletank – 1,5 gram bränsleångor/m /dygn
ormation.
Det och kolkanistrar.
De
ångor
• Locket måste antingen med ljud eller visuellt påvisa för användare att locket är riktigt
n kolkanister är ett kolfilter som renar avdunstande bensinångor från kolväten. Angående
kol ktvärdet
är framtaget av CARB och mängden kol doseras efter bränsletankens nominella tankvolym:
Kal r er en certifiering av produkten där man genom testprocesser tärk r satta gränsvärden. Det finns två sätt att certifiera produkten:
edan förklaras respektive certifieringsprocess väldigt kortfattat. För fullständig information
da som B att användas tillsammans i en applikation. För Husqvarnas del skulle det innebära att en certifieringsansökan av Ridern inte behöver säkerställa projektets vidd.
5.1 Miljöregler
För att Husqvarna ska få erbjuda försäljni i
appliceras. Reglerna omfattar endast maskiner som har bensindrivna motorer med maximal effekt på 19kW vilket innefattar Ridern.
A
bränslediffusion på maskiner med denna motorinsta ul tion Order”:
• Bränsleslang – 15 gram bränsleångor/m2
/dygn
2
Se bilaga E (CD-skiva) för fullständig tabell och inf
finns även regelverk som inkluderar kringutrustningen såsom tanklock regler som gäller enligt CARB för tanklock är:
• Det får inte finnas någon ventil som orenat släpper ut bränsle stängt.
• Det ska inte vara möjligt att avlägsna locket ifrån maskinen. E
kanistern finns det ett riktvärde för hur mycket aktivt kol denna bör innehålla. Ri
• Arbetskapacitet på kolkanister – 2 gram aktivt kol/liter nominell tankvolym
5.2 Certifiering och test
ifo niens miljölagar kräv e att denna ligger inom s
• Design-based • Performance-based N
hänvisas till CARB:s dokument för certifiering (CP-902) bilaga F (CD-skiva) och testprocess (TP-902) bilaga G (CD-skiva).
Design-based certifiering av Ridern innebär stor fördel om Husqvarna väljer att använ
förcertifierade komponenter i kontrollsystemet för bränsleemissioner. Komponenterna, består av bränsletank, bränsleslang, kolfilter och tanklock, har var och en gått igenom en testprocess och är godkända av CAR
innehålla några emissonstestresultat utan endast de, av CARB satta, kontrollnummer på de olika detaljerna i kontrollsystemet.
Alternativt scenario är att Husqvarna själva utvecklar egna komponenter vilka var och en missionstestas enligt CARB:s testprocess och certifieras enskilt. Komponenterna kan sedan
lar eller av egna
onstruerade detaljer. Sedan testas Ridern i ett slutet rum där emissionerna mäts och jämförs
ska Forskningsinstitut emissionsmätningar.
ar vi försökt samla tillräcklig kunskap om för att sedan presentera de olika förslagen för Husqvarna med förhoppningen att välja det eller de koncept som är bäst lämpade för
ör att göra ett lämpligt materialval att tillverka tanken i så undersöktes ett antal alternativa
ma a
e upp till 80°C utan försämrade egenskaper el
dighet
egenskaperna över längre tid
rypresistens • Nötningsbeständighet
aterial som var mest intressanta efter att studerat deras egenskaper var:
tank
, färgläggning och lackering räknats in. Dessutom är placeringen av tanken på Ridern utsatt och en ståltank, som har låg slagseghet, skulle kunna bli deformerad vid slag e
appliceras på Ridern vilken då kan certifieras som beskrivet ovan.
Performance-based certifiering medför att Husqvarna själva kan bygga ett kontrollsystem på
Ridern av befintliga men inte nödvändigtvis CARB-godkända de k
med gränsdata. Resultatet får inte överstiga CARB-standarden. I Sverige utför SP Sveriges Tekni
6 Lösningsförslag
Nedan listas de material och diffusionsspärrande tekniker vilka vi har funnit intressanta. Dessa h
Rider.
6.1 Material
F
teri l med fokus på följande egenskaper: • Pris
• UV-beständig
• Materialet får ej bli sprött och tåla kyla ner till -40°C • Materialet måste tåla värm
• God beständighet mot bensin, alkohol och lösningsmed • Diffusionsbestän
• God hållfasthet och hålla • Tåla vibrationer
• Tillräcklig k • Slagseghet Några av de m
6.1.1 Stål
Stål är ett av de material som är kompatibelt med CARB:s regelverk vilket innebär att en tillverkad av detta material garanterar spärreffekt och slipper därmed genomgå en emissionstestprocess. Negativa faktorer är att stål korroderar och skulle bli för dyrt när tillverkning
6.1.2 Kompositer
Här används härdplast tillsammans med glas- eller kolfiber som armering. Enligt Jan
Wahlberg, professor i polymerteknik på Kristianstad Universitet, har materialet mycket goda mekaniska och sl
dock mycket hög
itstarka egenskaper som dessutom hindrar diffusion. Materialkostnaden är och för att denna lösning ska vara ekonomiskt försvarbar bör tanken
skar.
y Amid är ett plastmaterial som efter behandlat med UV-stabilisator skulle
ematiken. HDPE är tre till fyra gånger billigare
iker
ing
enna lösning för sina CARB-godkända tankar till handhållna ma n ch motorsågar. Här efterbehandlas den befintliga HDPE-tanken
genom ten reagerar med och bildar ett ytskikt som
hin r
ördelarna med tekniken:
De g
• Extra transporter mellan tillverkare av tank och fluorinerare g enligt TP-901. Se bilaga H (CD-skiva)
6.2
Den landas i HDPE-plasten. Lermaterialet
lägger sig som små flak i plasten och förlänger därmed vägen för diffusionens framfart. materialmixen ger är:
integreras med fler delar, exempelvis med infästningsplattan och manöverpanelen på motsatt sida av tanken. Fördelen blir att antalet delar reduceras och kostnaden för montering min
6.1.3 HDPA
High Density Pol
uppfylla de flesta av våra krav. Dock behövs det någon form av behandling för att även uppfylla diffusionkravet.
6.1.4 HDPE
High Density Poly Eten är ett plastmaterial som de flesta av alla bränsletankar är gjorda av idag. Materialet uppfyller flertalet av kraven men det fordras någon typ av efterbehandling eller annan lösning för att lösa diffusionsprobl
jämfört med HDPA.
Efter samråd med sakkunniga inom plast- och tillverkningsteknik bestämdes att HDPE skulle vara det bästa materialet att bygga vidare på.
6.2 Spärrtekniker
För att lösa diffusionsproblematiken med en bränsletank gjord av HDPE undersöktes tekn som har funktionen att hindra genomträngning av kolväten genom tankväggen.
6.2.1 Fluoriner
Husqvarna använder idag d ski er som t.ex trimmers o
att denna utsätts för fluorgas vilken plas dra diffusion.
F
• Känd för Husqvarna • Relativt billig
• Efterbehandling av befintlig tank ne ativa faktorerna med tekniken: • Kräver testnin
• Långtidshållbarheten av diffusionsskyddet är inte beprövad • Känslig mot mekanisk åverkan
.2 Nanolera
na materialteknik går ut på att ett lermaterial b Positiva följder som
• Kan appliceras i alla tillverkningsmetoder
gt TP-901. Se bilaga H (CD-skiva)
u
olika lager. Tekniken kan umformning
tår en,
genskaper att förhindra genomträngning av kolväten har dålig ndra plaster och behöver därför limmas fast me
tillverkningsprocessen av tanken mals ned och smältes om för att
åter v består av HPDE.
ositiva faktorer:
rregenskaper
• ekanisk åverkan
åsas och vakuumformas
6.2.4 Utvärdering
För att kunna reda ut och välja vilket koncept som anses lämpligast att tillämpa i
bränsletankstillverkningen användes en utvärderingsmatris. Matrisen tar upp de viktigaste påverkande faktorerna vilka i sin tur är viktade. Varje koncept är sedan utifrån faktorerna bedömda på en skala från ett till tio huruvida de anses leva upp till dessa. Se tabell 1. Negativa faktorer:
• Kräver testning enli • Hög materialkostnad
När vi gjorde djupare efterforskningar framkom det att denna metod med nanolera är under utveckling och kan därmed inte med säkerhet garantera att tekniken skulle kunna klara av diffusionskraven till fullo.
6.2.3 Flerskiktskonstruktion
EVOH (etylen vinyl alkohol) är en nylonplast vilken i denna teknik som förhindrar diffusionen. Nedan beskrivs flerskiktsteknikens tillämpas på tillverkningsmetoderna formblåsning och vaku Figur 3 visar ett tvärsnitt av tankväggen. Det yttersta lagret bes av HDPE där pigment kan blandas i för att få den önskade färg även innerskiktet kan pigmentsättas för att slippa transparens. Barriärlagret består av nylonplasten EVOH som har unika
tgör barriärmaterialet
e
vidhäftning med a
llan de kringliggande lagren. Spillplast som uppkommer i an ändas som ett eget lager. Innerskiktet
P
• Godkänt CARB-material – kräver inga emissionstester • Spä
Inte känsligt mot m • Kan både formbl
Den negativa faktorn är brist på aktörer i Europa som tillämpar tekniken.
Spärrteknik
Parametrar Vikt Flourinering Nanolera Flerskikt
Uvecklingskostnader 8 7 6 3
Spärregenskaper 9 7 5 10
Säkerhet att gokännas enligt
CARB 10 6 2 10
Beständighet mot alkohol 7 3 9 10
Antal aktörer 6 6 1 2
Väderbeständighet
(UV,kyla,värme) 10 9 9 9
Verktygskostnader 5 10 10 6
Materialkostnad 7 8 2 4
Testkostnad (kr och tid) 5 2 1 10
Hållfasthet 10 7 9 8
Känd teknik 3 10 1 8
Summa: 542 434 598
Tabell 1: Utvärderingsmatris
Matrisens utfall blev att en flerskiktstank bäst överensstämmer med uppsatta påverkande parametrar. Det är främst höga poäng på parametrarna spärregenskaper, säkerhet att
godkännas av CARB, hållfasthet och väderbeständigheten som gör att tekniken har övertaget. Fluorinering är ett alternativ som till viss del fungerar tillfredställande men det finns brister i spärregenskaperna samt att en fluorinerad bränsletank måste genomgå emissionstester.
6.3 Lämpliga tillverkare
6.3.1 Flerskiktstank
Vi har undersökt vilka företag i Europa som kan formblåsa flerskiktstankar i storleksordningen 10 liter. Det finns två stycken aktörer:
• TI Automotive6
• Kautex Textron7
TI Automotives närmsta fabrik ligger i Kongsvinger, Norge. Där har vi i huvudsak varit i kontakt med Odbjörn Eriksson som har fått ritningar på tanken för att kunna göra en prisuppskattning på tillverkningskostnader. Denna kontakt har lämnats vidare till inköpare Jonas Andersson på Husqvarna.
På det tyska företaget Kautex Textron har våra huvudsakliga kontakter varit med Thomas Voigt och dr Ulrich Karsch. De har besökt Husqvarna för att presentera sig och sitt företag och visa vad de skulle kunna erbjuda Husqvarna för tjänster. Se bilaga I (CD-skiva). Företaget besitter stor erfarenhet av CARB och är ständigt uppdaterade på det mest aktuella inom miljöförordningar. I och med besöket lämnades kontakten med företaget över till Jonas Andersson för vidare kommunikation.
6
www.tiauto.com
7
Tillverkningsmetoden som båda aktörerna tillämpar är, som tidigare nämnts, formblåsning i flerskikt. Formblåsningsmaskinen är utrustad med ett specialutformat munstycke som kan hantera upp till sex olika material samtidigt. De olika materialen sprutas samtidigt ut genom munstycket och bildar en flerskiktig ”strumpa” som blåses upp och formas efter ett verktygs konturer. Se illustration, bilaga C.
6.3.2 Tanklock och kolkanister
Som vi tidigare påvisat så måste ett tanklock som klarar CARBs regler och ett kolfilter dimensionerat efter vår 10 liters tank appliceras. Då det för närvarande endast är Kalifornien som har stränga förordningar angående dessa komponenter är urvalet av tillverkare och leverantörer mycket begränsat. I USA hittades dock två stora företag som kunde bistå med önskade produkter:
Kelch8 tillverkar tanklock vilka uppfyller alla krav enligt CARB. När locket är riktigt stängt så hörs ett klickande ljud och det går inte att dra åt det hårdare. För att inte kunna avlägsna locket ifrån maskinen förbinds detta med tanken via en speciell anordning med ett snöre. Stant Manufacturing Inc9 tillverkar kolkanistrar som är CARB-certifierade och kan
skräddarsys efter kundens önskemål. Till vår funktionsprototyp beställdes en kanister som var dimensionerad efter Riderns tankvolym på 10 liter.
7 Resultat
Vår uppgift var att lösa bränslediffusionsproblemet på Husqvarnas åkgräsklippare av modell Rider. Lösningen ska tillfredställa behovet av miljöanpassade produkter då företaget vill behålla och, i framtiden, expandera sin marknad i Nordamerika. Med vårt Fuel Evaporation Control System har vi löst detta problem genom att tillverka bränsletanken i en
flerskiktskonstruktion samt att applicera CARB-godkända kringkomponenter såsom tanklock, bränsleslang och kolfilter.
Har vi uppfyllt kraven?
• Vårt arbete har tydliggjort vilka miljökrav som ställs på Husqvarnas produkt och inom vilka tidsramar de gäller.
• Genom byggandet av en funktionsprototyp har arbetet påvisat vilka
konstruktionsmodifieringar som är nödvändiga för installationen av vårt Fuel Evaporation Control System.
• Utredningen av material och diffusionsspärrtekniker gav underlag till val av
tillverkningsmetod och tankuppbyggnad. Materialvalet, HDPE, uppfyller även ställda krav på materialegenskaper.
Att ta fram en flerskikts bränsletank hos en ny aktör kräver stora verktygsinvesteringar vilket gör att merkostnaden per tillverkad tank på kort sikt vid låga tillverkningsvolymer ser
oförsvarbar ut. Långsiktigt däremot med större tillverkningsvolymer, när övriga USA och Europa tar efter CARB:s miljöarbete, kan en bättre prisbild målas upp med en merkostnad som får anses rimlig med tanke på den nya teknik som används.
8
www.kelch.com
9
Ur önskemålssynpunkt uppfyllde vi Husqvarnas önskan att leta och skapa kontakter med leverantörer och tillverkare. Den viktigaste kontakten som knutits bedöms vara med det tyska formblåsningsföretaget Kautex Textron.
7.1 Vald lösning
Projektets utfall rekommenderar Husqvarna att låta tanken formblåsas i en flerskiktskonstruktion av Kautex Textron. Troligtvis kan det befintliga formblåsningsverktyget som används till dagens tank även användas till
flerskiktsformblåsning efter enklare modifiering. Företaget vill dock göra en besiktning av det befintliga verktyget för att vara helt säkra. Flerskiktstankens spärrskikt gör att inga
avdunstade kolväten kan tränga igenom tankväggen och rakt ut i atmosfären. Som en enkel lösning att förhindra överfyllnad h
ett större tanklock valts då det större
påfyllningshålet ger bättre överblick ner i tanken vilket gör det lättare att se när tanken börjar bli full vid tankning. Tanklocket har enligt reglerna inga ventiler som ohindrat släpper ut bränsleångor och uppfyller kraven angående ljudligt
uppmärksammande vid korrekt stängning samt är konstant fäst vid tanken via ett snöre. Se Figur 4. ar
Figur 4: Tanklock i snöre Eftersom både tanklocket och tanken är helt täta
för diffusion så kan de avdunstade bränsleångorna kontrollerat föras genom en kolkanister (figur5) som tar upp de miljövådliga kolvätena innan de släpps ut i luften.
Det bör påpekas att kolkanistern mättas och förlorar cirka hälften av sin reningsförmåga efter ungefär 14 dagar om ingen rening görs under denna period.
Rening av kanistern löses genom att man reverserar processen i kolfiltret genom att koppla detta till motorns insug. När motorn är igång går luftflödet åt andra hållet genom det aktiva kolet i kanistern varvid det uppfångade bränslet frigörs och följer med insugsluften in i motorn och förbränns. Se figur 7.
7.2 SWOT
SWOT över valt koncept
(Strengths, Weaknesses, Opportunities, Threats)
Denna analys går ut på att identifiera de styrkor och svagheter som konceptet för med sig samt vilka av yttre omvärldens möjligheter och hot som kan påverka konceptet.
STYRKOR
Öppnar Kaliforniens marknad
Övriga världen brukar följa CARB senare Marknadsföra sig som miljövänlig
Kräver inga kostsamma emissionstester Luktfri vid förvaring
SVAGHETER
Fler delar som ska integreras Extra kostnad
Nytt – ingen erfarenhet
MÖJLIGHETER
Ökad försäljning till miljömedvetna Stärka Husqvarnas image
HOT
Regler ändras
Motortillverkare erbjuder inte alla motorer med modifierat insug.
Med det nya CARB-godkända system som presenterats så öppnas en stor marknad för Husqvarna i Kalifornien. Troligtvis så kommer de skärpta lagarna spridas till resten av USA och senare även Europa. Husqvarna kommer då vara bra förberedda och redan byggt upp det kontaktnät som behövs av tillverkare och leverantörer av CARB-godkända komponenter. Om Husqvarna vill kan detta Fuel Evaporation Control System appliceras redan nu på maskiner i Europa och kanske vinna marknadsandelar hos miljömedvetna kunder. Även kunder som vill slippa bensinlukten i sitt garage kan vara villiga att betala lite extra för detta.
Problem som kan uppkomma är att regler ändras och att dessa inte kommer Husqvarna till vetskap. Det kan även bli svårt att få motortillverkarna att modifiera insuget som ska kopplas till reningen av kolfiltret. Detta medför att det blir färre motoralternativ att välja på samt att priset höjs på motorerna. Det finns idag bara ett fåtal aktörer som tillverkar och levererar CARB-godkända komponenter detta medför dålig konkurrens och det kan vara svårt att pressa priser för Husqvarna.
8 Slutsatser och reflektion
Vi har med detta projekt visat Husqvarna hur de kan tillverka en maskin som är
miljöanpassad och godkänd enligt CARB på ett bra sätt. Vi har även etablerat kontakter med företag som kan hjälpa Husqvarna att få fram erforderliga komponenter. Det koncept vi presenterat i denna rapport är klart för implementering.
När vi gjorde undersökningar av vilken lösning vi skulle använda visade det sig att det
underlättar för CARB-godkännande om beprövade tekniker och material används. CARB styr mer eller mindre in tillverkare att använda exempelvis flerskiktstankar eller plåttankar då företaget slipper dyra och tidskrävande tester om dessa används.
Projektet har varit givande då vi har fått lära oss hur olika tillverkningsprocesser går till inom plastindustrin samt hos Husqvarna. Vi har även vunnit kunskaper i olika polymera material och lärt oss hur man tyder krångliga regelverk som t.ex. hos CARB. Det har varit nyttigt att få sitta med på möte med representanter för andra företag och se hur detta går till. En viktig reflektion vi gjort är hur styrt allt är av ekonomi då detta inte känts av på samma sätt i projekt vi tidigare gjort under utbildningen.
9 Referenser
Litterära källor
Edshammar Lars-Erik, Plasthandboken (2002), Industrilitteratur AB Strömvall Hans-Erik, Producera i plast (2002), Industrilitteratur AB
Elektroniska källor
California Air Resourses Board
http://www.arb.ca.gov/
U.S. Environmental Protection Agency
http://www.epa.gov/
Stant Manufacturing, Inc
http://www.stant.com/ Kelch Co. http://www.kelch.com/ Arkema Inc. http://www.arkema-inc.com/ Plastics Dome http://plastics.turkavkaz.ru/
SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut
http://www.sp.se/
Polykemi AB
http://www.polykemi.se/
Muntliga källor
Dr. Ulrich A. Karsch, Director Research, Kautex Textron Gmbh & Co. Thomas Voigt, Dipl. Ing. , Kautex Textron Gmbh & Co.
Daniel Mannerström, Product Laboratory, Husqvarna AB Jan Wahlberg, forskare fiberpolymerer, Högskolan Kristianstad
Thomas Skåre, Universitetslektor i produktionsteknik, Högskolan Kristianstad Claes Jansson, VD, Blowtech AB
Thomas Hjertberg, Professor i polymera material, Chalmers Tekniska Högskola Franz Maurer, Professor i polymera material, Lunds Tekniska Högskola
Mikael Hedenqvist, Professor i polymera material, Kungliga Tekniska Högskolan Axel Kaufman, VD, Molybon Industriplast AB
Odbjörn Eriksson, Sales management, TI Automotive Henrik Eriksson, Utvecklingschef, Polykemi AB
10 Bilagor
Bilaga A Projektplan Bilaga B Funktionsmodell
Bilaga C Illustration – formblåsning
Bilaga D Ritning: Bränsletank – endast basmått utsatta p g a flerformsmodellering, hänvisning bilaga J
CD-skiva:
Bilaga E CARB: ”Final Regulation Order” Bilaga F CARB: ”CP-902”
Bilaga G CARB: ”TP-902” Bilaga H CARB: ”TP-901”
Bilaga I Kautex Textron – presentation Bilaga J Digital ritning: Bränsletank
BILAGA A
Högskolan i Halmstad
Utvecklingsingenjörer
Projektplan
Bränsletank
Examensarbete 2006/2007
I samarbete med
Husqvarna AB
Daniel Axfeldt
Johan Bruno
Innehållsförteckning
BAKGRUND ... 3 SYFTE MED PROJEKTET ... 3 PROJEKTETS MÅLSÄTTNING ... 3 AVGRÄNSNINGAR... 3 INTRESSENTSTRUKTUR ... 3 HUSQVARNA... 4 PROJEKTGRUPPEN... 4 HANDLEDAREN... 4 TIDPLAN... 4 BUDGET, FINANSIERING ... 4 BILAGA A – INFLYTANDEMODELLEN... 5 BILAGA B – GANTTSCHEMA... 6
Detta projekts huvudsakliga syfte är att säkerställa miljökraven på Husqvarna AB:s bränsletankar för åkgräsklippare.
Bakgrund
Husqvarna AB har ett modellprogram med åkgräsklippare som riktar sig mot
konsumentmarknaden. En del av modellprogrammet saluförs under märket Jonsered och den andra delen under märket Husqvarna. Jonsereds maskiner går under modellbeteckningen Frontrider och Husqvarna under beteckningen Rider.
En liten del av ovan nämnda modeller som produceras exporteras för försäljning i USA. Miljökraven för ”Off-Road Equipment” där Frontrider och Rider (fortsättningsvis i
dokumentet benämns båda som riders) ingår kommer att skärpas successivt med start 2006. Kaliforniens miljömyndighet CARB har de hårdaste kraven och övriga USA och senare Europa väntas följa CARB:s riktlinjer.
De bränsletankar som Riders är utrustade med klarar inte de nya kraven. Främst är det nya diffusionskrav som gör att de nuvarande tankarna kommer att underkännas.
Syfte med projektet
Projektet ska hjälpa Husqvarna att ta fram nya bränsletankar som är godkända att säljas i Kalifornien och ett godkännande av CARB kan höja märkets miljöimage.
Första steget blir att lista alla de lagar och krav som olika myndigheter har när det gäller bränsletankar och dess förslutning på åkgräsklippare. När alla lagar och krav identifierats, blir materialval, design ochtillverkningsmetod nästa steg. Här kommer även aspekter som
produktionskostnad och montering in.
För att samla in all den information som behövs kommer främst egna efterforskningar göras men även genom att ta hjälp av den expertis som är tillgänglig hos Husqvarna som t.ex. plastleverantörer och internt kunnande på andra avdelningar inom Husqvarna.
En förhoppning är att det kommer att finnas rum för innovativa lösningar när det gäller att förhindra övertankning, mäta kvarvarande bränslemängd, kvalitetskänsla, design, förslutning osv.
Projektets målsättning
Vi jobbar för att i slutet av april -07 kunna presentera en färdig prototyp som är godkänd enligt de krav som ställs på bränsletankar av berörda organ som t.ex. CARB. Det är viktigt att tanken ska passa designmässigt samtidigt som den ska vara ekonomiskt försvarbar för
tillverkning och övrig hantering.
Avgränsningar
Vi fokuserar främst på tanken och förslutningen av denna. Till en början görs avgränsningar när det gäller val av anslutning (bränsleslang) och design. För att bli certifierad måste även anslutningen vara godkänd enlig vissa krav.
Intressentstruktur
Att identifiera intressenterna av projektet är en viktig del av arbetet. En intressent kan vara personer, grupper, företag eller myndigheter som på något sätt kan påverka eller ha
synpunkter på projektets fortgång. Betydande intressenter är viktiga att ha regelbunden kommunikation med för att snabbt kunna göra korrigeringar och förbättringar i projektet om så erfordras. Nedan presenteras de viktigaste grupperna enligt inflytandemodellen (bilaga A)
Husqvarna
Uppdragsgivaren har stort intresse av att projektet ska lyckas då de finansierar och är beroende av att en funktionell produkt tas fram. Deras påverkan är mycket stor då krav och viktiga beslut fattas tillsammans med projektgruppen.
Projektgruppen
Har mycket stort intresse av projektet eftersom det bidrar till personlig utveckling och
erfarenhet av ingenjörsarbete. Påverkan är även denna mycket stor då gruppen medverkar hela vägen från idé till färdig produkt.
Handledaren
Har stort intresse av projektets framfart då han är mån om att arbetet flyter bra för
teknologerna vilket leder till hög motivation och gott omdöme för skolan. Med erfarenhet och kunnande inom projektarbete påverkar handledaren projektet och teknologerna i hög grad genom hela processens gång.
Tidplan
Projektet delas in i följande faser vilka delvis kommer att löpa parallellt: • Förstudier • Koncept • Produktframtagning • Idégenerering • Rapport • Utomstående kontakter
Bilaga B visar uppskattad tidsåtgång för de olika faserna och delmomenten som projektet innefattar
Budget, Finansiering
Ingen budget är uppsatt. All finansiering som behövs inom ramarna för projektet och andra kostnader såsom reseersättning står Husqvarna AB för. Blir det fråga om större kostnader som t.ex. vid byggande av prototyp kommer handledaren på Husqvarna att tillfrågas om
Bilaga A – Inflytandemodellen
Stor möjlighet att påverka Liten möjlighet att påverka
Husqvarna
Stort intresseProjektgruppen
Handledare
Konkurrenter
Myndigheter
Användare
Plastleverantörer
Återförsäljare
Tillverkare
Litet intresseKlasskamrater
Bilaga B – Ganttschema
Nov Dec Jan Feb Mar Apr Maj
Förstudier Problemformulering Myndighetskrav Materialkunskap Benchmarking Kravspecifikation Certifieringsbestämmelser
Koncept Regler & Bestämmelser Certifiering & Bestämmelser
Konceptval Modelltillverkning
Produktframtagning -Utvärdering och tester FMEA Prototyptillverkning -Utvärdering och tester FMEA
Certifiering Teknisk lösning
Idégenerering Design lösning
-Brainstorm Julredovisning Rapport Bilaga i DI Förbered Ut-Expo Förbered slutredovisning Rapportskrivning Utomstående
kontakter Forskare i polymerteknik
BILAGA B
Funktionsmodell
Översiktsbild: Bränsletank och kolkanister Förtydligande: Bränsletank och kolkanister - koppling
Återvinningsstation Formverktyg Huvudmunstycke
Material
BILAGA C
Återvinningsstation Formverktyg Huvudmunstycke MaterialIllustration – Flerskiktsformblåsning
Pigmenterat yttre lager HDPE
Innre lager HDPE
Återvunnet material
Barriärlager EVOH
Final Regulation Order
Adopt Article 1, Chapter 15, Division 3, Title 13, California Code of Regulations, to read as follows:
Chapter 15. Additional Off-Road Vehicles and Engines Pollution Control Requirements
Article 1. Evaporative Emission Requirements for Off-Road Equipment
§2750. Purpose.
The purpose of these regulations is to:
(a) Set performance standards for gasoline-fueled, spark-ignited small off-road engines rated at equal to or less than 19 Kilowatts, and equipment utilizing such engines;
(b) In order to give manufacturers maximum flexibility, compliance programs are available beginning the 2006 model year. The two options are identified in section 2754(a) and in section 2754(b), and assume running loss emissions are controlled during engine operation, which result in greater evaporative emissions reductions. Manufacturers must select one option for each evaporative family they certify.
NOTE: Authority cited: Sections 39600, 39601, and 43013 Health and Safety Code. Reference: Section Health and Safety Code 43013.
§2751. Applicability.
(a) For the model year engines or equipment subject to this Article, no person shall:
(1) manufacture for sale or lease for use or operation in California, or (2) sell or lease or offer for sale or lease for use or operation in
California, or
(3) deliver or import into California for introduction into commerce in California,
without an evaporative emission control system that has been certified and labeled pursuant to this Article.
(b) This Article does not apply to:
(1) engines or equipment that use compression-ignition engines, or engines or equipment powered with compressed natural gas (CNG), propane, liquefied petroleum gas (LPG), or liquefied natural gas (LNG).
(2) engines or equipment that use small off-road engines manufactured in California for sale and use outside of California.
(3) snowthrowers or ice augers.
NOTE: Authority cited: Sections 39600, 39601, and 43013 Health and Safety Code. Reference: Section Health and Safety Code 43013.
§2752. Definitions.
(a) The definitions in section 2401 (a), and section 2403 (b), Chapter 9, Title 13 of the California Code of Regulations, apply to this Article with the following additions:
(1) “Coextruded Multilayer Fuel Tank” means a multi-layered high-density polyethylene fuel tank with a continuous nylon or ethylene vinyl alcohol layer(s) present within the walls of the tank.
(2) “CP-901” means “Certification and Approval Procedures for Small Off-Road Engine Fuel Tanks”, adopted July 26, 2004.
(3) “CP-902” means “Certification and Approval Procedures for Evaporative Emission Control Systems”, adopted July 26, 2004. (4) “Diurnal Emissions” means evaporative emissions resulting from
the daily cycling of ambient temperatures and include resting losses, and permeation emissions, as measured according to test procedures incorporated in this Article.
(5) “Equivalent Fuel Tank” means a metal or coextruded multilayer fuel tank used on a small off-road engine. Fuel tanks approved per section 2767 are also deemed equivalent fuel tanks. The volume of an equivalent tank must be less than or equal to a nominal tank. An equivalent tank must be functionally equivalent to a nominal tank.
(6) “Equivalent Fuel Line” means a fuel line that permeates less than or equal to 15 grams per square meter per day when tested per SAE J1737 at 40ºC or higher, and ambient pressure using Phase II California Reformulated Certification (CERT) fuel, CE10, CM10, CM15, or Indolene.
(7) “Evaporative Emissions” means emissions that result from the evaporation of reactive organic gases into the atmosphere.
(8) “Evaporative Emission Control System” means the fuel system and associated components that are designed to control evaporative emissions.
(9) “Evaporative Family” means a class of off-road engines or
equipment that are grouped together based on similar fuel system characteristics as they relate to evaporative emissions. For
equipment less than or equal to 80 cc, the engine family and evaporative family are considered equivalent. For integrated
equipment greater than 80 cc the engine family and the evaporative family may be considered equivalent at the manufacturer’s
discretion.
(10) “Evaporative Model Emission Limit (EMEL)” means the diurnal emissions level declared by the manufacturer for a model within an evaporative family. The declared level must be based on diurnal emissions test results for a worst case model of engine or
equipment within the evaporative family, obtained by following Test Procedure 902.
(11) “Evaporative Family Emission Limit Differential (EFELD)” means the emission level differential between the effective standard level for a specific model and the EMEL declared for the model and is applicable to the entire evaporative family represented by the model.
(12) “Executive Order of Certification” means an order signed by the Executive Officer that documents certification of evaporative emission control systems on engines or equipment to the performance standards of this Article.
(13) "Holder" means the person to whom the Executive Order of Certification is issued.
(14) “Hot Soak Emissions” means evaporative emissions that occur for the one-hour period following the termination of engine operation. (15) “Hydrocarbon” means a molecule composed primarily of carbon
and hydrogen atoms.
(16) “Manufacturer” means either an engine manufacturer or equipment manufacturer.
(17) “Nominal Capacity” means the volume of fuel indicated by the manufacturer that represents the maximum recommended fill level. (18) “Nominal Fuel Tank” means the fuel tank that is used by an engine
or equipment manufacturer to certify the evaporative emissions control system on a small off-road engine.
(19) “Nominal Fuel Line” means the fuel line that is used by an engine or equipment manufacturer to certify the evaporative emissions
control system on a small off-road engine.
(20) “Permeation Emissions” means evaporative emissions that result from reactive organic gas molecules penetrating through the walls of fuel system components and evaporating on outside surfaces, as measured by test procedures incorporated in this Article.
Permeation emissions are a component of diurnal emissions, as measured by test procedures incorporated in this Article.
(21) “Permeation Rate” means the total mass of reactive organic gas molecules passing through the internal surface area of a fuel tank in a 24-hour period, as measured by test procedures incorporated in this Article.
(22) “Person” means any individual, association, partnership, limited liability company, or corporation.
(23) “Reactive Organic Gases (ROG)” means any compound of carbon, excluding carbon monoxide, carbon dioxide, carbonic acid,
metallic carbides or carbonates, and ammonium carbonate, and excluding the following:
CAS * (1) methane; [ 74-82-8 ]
methylene chloride (dichloromethane); [ 75-09-2 ] 1,1,1-trichloroethane (methyl chloroform); [ 71-55-6 ] trichlorofluoromethane (CFC-11); [ 75-69-4 ] dichlorodifluoromethane (CFC-12); [ 75-71-8 ] 1,1,2-trichloro-1,2,2-trifluoroethane (CFC-113); [ 76-13-1 ] 1,2-dichloro-1,1,2,2-tetrafluoroethane (CFC-114); [ 76-14-2 ] chloropentafluoroethane (CFC-115); [ 76-15-3 ] chlorodifluoromethane (HCFC-22); [ 75-45-6 ] 1,1,1-trifluoro-2,2-dichloroethane (HCFC-123); [ 306-83-2 ] 2-chloro-1,1,1,2-tetrafluoroethane (HCFC-124); [ 2837-89-0 ] 1,1-dichloro-1-fluoroethane (HCFC-141b); [ 1717-00-6] 1-chloro-1,1-difluoroethane (HCFC-142b); [ 75-68-3 ] trifluoromethane (HFC-23); [ 75-46-7 ] pentafluoroethane (HFC-125); [ 354-33-6 ] 1,1,2,2-tetrafluoroethane (HFC-134); [ 359-35-3 ] 1,1,1,2-tetrafluoroethane (HFC-134a); [ 811-97-2 ]
1,1,1-trifluoroethane (HFC-143a); [ 420-46-2 ] 1,1-difluoroethane (HFC-152a); [ 75-37-6 ] cyclic, branched, or linear completely methylated siloxanes; [ various ] the following classes of perfluorocarbons: [ various ] (A) cyclic, branched, or linear, completely fluorinated alkanes;
(B) cyclic, branched, or linear, completely fluorinated ethers with no unsaturations; (C) cyclic, branched, or linear, completely fluorinated tertiary amines with no
unsaturations; and
(D) sulfur-containing perfluorocarbons with no unsaturations and with the sulfur bonds only to carbon and fluorine; and
(2) the following low-reactive organic compounds which have been exempted by the U.S. EPA: acetone; [ 67-64-1 ] ethane; [ 74-84-0 ] methyl acetate; [ 79-20-9 ] perchloroethylene; and [ 127-18-4 ] parachlorobenzotrifluoride (1-chloro-4-trifluoromethyl benzene). [ 98-56-6 ]
* NOTE: Chemical Abstract Service (CAS) identification numbers have been included in brackets [ ] for convenience.
(24) “Running Loss Emissions” means evaporative emissions from a small off-road engine that occur while it is being operated.
(25) “SHED” (Sealed Housing Evaporative Determination) means the enclosure and associated equipment used to determine
evaporative emissions. A SHED must meet the design
specifications in 40 Code of Federal Regulations Part 86.107-96. (26) “Small Production Volume Tank Exemption applies to all models
with identical tanks produced by an engine or equipment
manufacturer with total California sales of 400 or fewer units per year.
(27) “Structurally Integrated Nylon Fuel Tank” means a fuel tank having the following characteristics:
(A) The fuel tank is made of a polyamide material which: 1. does not contain more than 50 percent by weight of a
reinforcing glass fiber and/or mineral filler; and 2. does not contain more than 10 percent by weight of
impact modified polyamides which use rubberized agents such as EPDM rubber
(B) The fuel tank must be: 1. used in a chainsaw; or
2. of a pre-existing design that is substantially similar to a current production fuel tank used by the same
manufacturer that is integrated into a major structural member where, as a single component, the fuel tank material is a primary structural/stress member for other major components such as the engine, transmission or cutting attachment.
(28) “TP-901” means “Test Procedure for Determining Permeation Emissions from Small Off-Road Engine Equipment Fuel Tanks,” adopted July 26, 2004.
(29) “TP-902” means “Test Procedure for Determining Diurnal Evaporative Emissions from Small Off-Road Engines,” adopted July 26, 2004.
(30) “Total Hydrocarbons” means the total mass of open chain and cyclic hydrocarbon molecules, as measured under the test procedures incorporated in this Article.
(31) “Walk-Behind Mower” means a grass-cutting product which has: (A) A Class I vertical shaft engine that includes a blade brake
mechanism that provides for compliance with ANSI B71.1 requirements;
(B) A horizontally fixed blade and/or string directly attached to the crankshaft of a vertical shaft engine.
NOTE: Authority cited: Sections 39600, 39601, and 43013 Health and Safety Code. Reference: Section Health and Safety Code 43013.
§2753. Certification Requirements and Procedures.
(a) Certification
Small off-road engines or equipment that use small off-road engines subject to this Article must contain evaporative emission control systems. For engines less than or equal to 80 cc, the evaporative emission control system consists of the fuel tank only. The evaporative emission control systems must be certified annually to the performance-based or system design standards set out in sections 2754 through 2757 by the Air
Resources Board. An Executive Order of Certification for such engines or equipment must be obtained prior to the sale or lease, or the offering for sale or lease, for use or operation in California or the delivery or
manufacturers or equipment manufacturers may apply for an Executive Order of Certification. Applicants must follow the certification procedures outlined in CP-901, adopted July 26, 2004 or CP-902, July 26, 2004, as applicable, which are incorporated by reference herein.
(b) Certification of Complete Systems
Certification of a complete evaporative emission control system is
required. An applicant for certification of an evaporative emission control system that complies with the diurnal standards specified in section 2754(a), or section 2757 must submit diurnal evaporative emission data for an engine or equipment that exhibits the highest evaporative emission characteristics for an evaporative family as part of the certification
application.
(1) An applicant for certification of an evaporative emission control system that complies with the fuel hose permeation standard specified in section 2754(a) must submit fuel hose permeation data for model year 2006 equipment as part of the certification application. Alternatively, manufacturers may submit the Executive Order number approving the component pursuant to section 2767.1 of this Article. (2) An applicant for certification of an evaporative emission control
system that complies with the design standards specified in section 2754(b) must submit fuel tank permeation data, fuel hose permeation data, and carbon canister butane working capacity data or equivalent for an engine or equipment that exhibits the highest evaporative emission characteristics for an evaporative family as part of the certification application. Alternatively, manufacturers may submit the Executive Order number approving the component pursuant to section 2767.1 of this Article.
(3) An applicant for certification of an evaporative emission control system that complies with the fuel tank permeation standards
specified in section 2755 must submit fuel tank permeation data that exhibits the highest evaporative emission characteristics for an evaporative family as part of the certification application. For engines less than or equal to 80 cc, the manufacturer need only test the tank with the most surface area for all evaporative families with the same material/process. These certification test results can then be used in the certification of other tanks/engine families constructed of the same materials/processes.
(4) TP-901, adopted July 26, 2004, is used to determine fuel tank
permeation. TP-902, adopted July 26, 2004, is used to determine the evaporative emissions from engines or equipment with complete evaporative emission control systems.
(c) Modifications to the Evaporative Emission Control System
(1) Manufacturers are allowed to replace the nominal fuel tank and/or nominal fuel line of a certified evaporative emission control system that complies with the performance-based standards specified in section 2754 with an equivalent fuel tank and/or equivalent fuel line. All other evaporative emission control components in a system that complies with the performance-based standards in section 2754 must function similarly and have equivalent or better performance to those components used to certify the control system.
(2) Modification of any certified evaporative emission control systems in any manner other than replacement of the nominal tanks and/or fuel lines with equivalent fuel tanks and/or fuel lines invalidates the certification of the control system. When any evaporative emission control system’s certification is invalidated due to an unapproved modification, a new certification is required per CP-902, adopted July 26, 2004.
(3) Manufacturers are required to notify the Executive Officer in writing of any modification of any certified evaporative emission control system. The notification must include a statement citing the basis for the equivalent fuel tank and/or fuel line determination.
(d) Reduced Certification Requirements
Manufacturers meeting the requirements of section 2766 of this Article must be certified annually by the Air Resources Board by submitting a Letter of Conformance. The Letter of Conformance must include, at a minimum, a statement citing the basis for complying with section 2766. An Executive Order of Certification for such engines or equipment must be obtained prior to the sale or lease, or the offering for sale or lease, or the delivery or importation for introduction into commerce in California of such engines or equipment in California.
NOTE: Authority cited: Sections 39600, 39601, and 43013 Health and Safety Code. Reference: Section Health and Safety Code 43013.
§2754 Evaporative Emission Performance and Design Standards
The table below specifies the evaporative emission performance and design standards for small off-road engines, and equipment that use small off-road engines, with displacements greater than 80 cc.
Table 1
Evaporative Emission Standards Performance
Requirements Section 2754(a)1
Design Requirements Section 2754(b)
Effective Date Model Year Diurnal Standard Grams HC/day Fuel Hose Permeation Grams ROG/m2/day Fuel Tank Permeation2 Grams ROG/m2/day Carbon Canister3 or Equivalent Butane Working Capacity Grams HC Displacement Category: Walk-Behind Mowers
>80 cc - <225 cc
2006 None 15 None None
2007 and
2008 1.3 N/A N/A N/A
2009 1.0 N/A N/A N/A
Displacement Category: Non Walk-Behind Mowers > 80 cc - < 225 cc
2006 None 15 None None
2007 through 2011 1.20 + 0.056*tank vol. (liters) 15 2.5 Specified in TP-902 2012 0.95 + 0.056*tank vol. (liters) 15 1.5 Specified in TP-902 Displacement Category: >225 cc 2006 and
2007 None 15 None None
2008
1.20 + 0.056*tank vol.
(liters)
15 2.5 Specified in TP-902
20104 None 15 None Specified in TP-902
2013 1.20 + 0.056*tank vol. (liters) 15 1.5 Specified in TP-902 1
For model year 2006 only, all engines and equipment with displacements > 80 cc - <225 cc must comply with the fuel hose permeation design requirement in section 2754(a)(1)(C). Engines and equipment with displacements greater than or equal to 225 cc must comply with the fuel hose permeation design requirement in section 2754(a)(1)(C) for model years 2006 and 2007 only.
2
Permeation emissions as determined by TP-901. Permeation emissions must be measured to two significant figures.
3
Canister design requirements and the procedure for determining butane working capacity are specified in TP-902. The Executive Officer may designate technology equivalent to carbon canisters on a case by case basis as part of the certification process per section 2767.
(a) On or after the model year set out in Table 1 of section 2754, evaporative emissions from any small road engine or equipment that use small off-road engines certifying under this section 2754(a) must not exceed the performance requirements specified in Table 1 of section 2754. (1) Manufacturers certifying engines or equipment under this section
2754(a) shall do the following:
(A) Submit a determination in the certification application that running loss emissions are controlled from being emitted into the atmosphere. The Executive Officer must approve the determination for an Executive Order of Certification to be issued. Approval by the Executive Officer is not required if actively purged carbon canisters meeting the requirements of this article are used.
(B) Test all evaporative families in accordance with TP-902.
(C) Provide test data in the certification application showing that fuel lines meet the permeation requirement of 15 grams/m2/day using test procedure SAE J1737 (Issued August 1997). The permeation testing must be conducted at 40ºC, or higher, and ambient pressure using Phase II California Reformulated Certification (CERT) fuel, CE10, CM15, or Indolene.
Alternatively, manufacturers can submit the Executive Order number approving the component pursuant to section 2767.1 of this Article.
(b) On or after the model year set out in Table 1 of section 2754, evaporative emissions from any small road engine or equipment that use small off-road engines certifying under this section 2754(b) must not exceed the design requirements specified in Table 1 of section 2754.
(1) Manufacturers certifying engines or equipment under 2754(b) shall also do the following:
(A) Submit a determination in the certification application that the running loss emissions are controlled from being emitted into the atmosphere. The Executive Officer must approve the determination before an Executive Order of Certification can be issued. Approval by the Executive Officer is not required if actively purged carbon canisters meeting the requirements of this article are used.
(B) Provide test data in the certification application showing that the fuel tank and carbon canister meet the applicable design
requirements. Provide test data in the certification application showing that fuel lines meet the permeation requirement of 15 grams/m2/day using test procedure SAE J1737 (Issued August 1997). The permeation testing must be conducted at 40ºC, or higher, and ambient pressure using Phase II California
Reformulated Certification (CERT) fuel, CE10, CM15, or
Indolene. Alternatively, manufacturers can submit the Executive Order number approving the component pursuant to section 2767.1 of this Article.
NOTE: Authority cited: Sections 39600, 39601, and 43013 Health and Safety Code. Reference: Section Health and Safety Code 43013.
§2754.1 Certification Averaging and Banking
(a) Applicability - The averaging requirements specified in this section 2754 apply only to engines or equipment with complete evaporative emission control systems certified to the diurnal emission performance standards specified in section 2754(a) of this Article. Participation in the certification averaging and banking program is voluntary. The provisions of this
section are applicable only for determining compliance with this section. (b) General provisions.
(1) The certification averaging and banking provisions for diurnal
emissions from eligible engines and equipment are described in this section.
(2) A manufacturer of an evaporative family subject to this Article may use the averaging and banking provisions of this section 2754 for the purpose of creating diurnal emissions credits.
(3) A manufacturer shall not include in its calculation of credit generation and may exclude from its calculation of credit usage, any new
engines or equipment not subject to this Article.
(4) A manufacturer may include its entire inventory of an evaporative family subject to this Article in calculating the diurnal emissions credit for a given model year.
A manufacturer shall certify evaporative families to an Evaporative Family Emission Limit Differential (EFELD). The EFELD is declared by an engine or equipment manufacturer and can be positive or negative subject to the limitation in subsections (b)(6) and (b)(7) of this section, provided the sum of the manufacturer's projected
balance of credits from all credit transactions for each engine class in a given model year is greater than or equal to zero, as determined under subsection (e). The EFELD is determined based on the
diurnal test results, in accordance with TP-902, of the worst case model of engine or equipment within an evaporative family. The worst case model of engine or equipment is defined as the engine or equipment expected to produce the highest negative or the smallest positive EFELD within the family on a per unit basis. The EFELD is calculated by setting the EMEL for the model of engine or equipment tested at a level above the diurnal test results and then subtracting the EMEL from the applicable standard level for the model.
(A) A manufacturer of an evaporative family with a negative EFELD shall obtain positive emission credits sufficient to address the associated credit shortfall within the time period set out in (8) below.
(B) An evaporative family with a positive EFELD may generate positive emission credits for averaging, or banking, or a combination thereof.
(6) No walk-behind mowers within an evaporative family may have diurnal emissions greater than 1.5 times the applicable diurnal standard in section 2754(a).
(7) No model of Class I or Class II engine or equipment (excluding walk-behind mowers) within an evaporative family may have diurnal emissions greater than 3.0 times the applicable diurnal standard in section 2754(a).
(8) A manufacturer must demonstrate compliance with this section within 270 days of the end of the model year.
(9) No new Executive Order of Certifications will be issued to the manufacturer until a plan to make up the emissions deficit plus a penal amount of 25% of the deficit has been approved by the Executive Officer.
(10) The failure of a manufacturer to comply with the diurnal emissions standards in accordance with this section 2754 shall be grounds for revocation or suspension of the Executive Order of Certification in accordance with section 2770. A revocation under this provision shall be deemed to revoke the Executive Order of Certification
ab initio.
(11) The failure of a manufacturer to submit the plan required in
subsection (b)(9) above within 270 days of the end of a model year shall be grounds for revocation or suspension of the Executive Order of Certification in accordance with section 2770. A revocation under
