Внедрение портативных систем измерения выбросов (ПЕМС) для реального вождения выбросов (ПСИ) регулирование в Европе
4 декабря 2016 г.
Европейская комиссия разработала процедуру испытаний выбросов в реальном вождении (RDE) для проверки выбросов загрязняющих веществ во время реальной эксплуатации транспортного средства с использованием портативных систем измерения выбросов (PEMS). В этой статье представлены экспериментальные процедуры, необходимые для недавно принятого теста RDE.
Общая цель этого видео — представить недавно принятый тест на выбросы в реальных условиях для легковых автомобилей, который измеряет выбросы на дороге с помощью портативной системы измерения выбросов. В Европе процедура реального вождения выбросов будет дополнять тип общего проката легковых автомобилей, когда тест проводится среди счетчиков. Таким образом, регулируемые загрязняющие вещества тщательно контролируются в широком диапазоне нормальных условий вождения.
Эта процедура измеряет выбросы транспортных средств в реальном мире, на дорогах, в городах и на автомагистралях. Эта процедура предоставляет нам всесторонний обзор показателей выбросов в ходе каждого испытания, которое мы проводим. Демонстрировать процедуру будут Ринальдо Коломбо, Мауро Кадарио и Филипп Ле-Лижур.
В идеале основной блок и блок управления PEMS следует устанавливать снаружи автомобиля, например, на буксирный крюк или крюк, с помощью платформы или в багажнике. Если PEMS необходимо установить в салоне, закрепите его ремнями к автомобилю. Установите вентиляционное отверстие наружу для выхлопных газов и конденсата, отводимых через PEMS.
Затем, следуя инструкциям производителя и местным нормам, установите анализатор углекислого газа, угарного газа и оксидов азота, вспомогательные устройства и их разъемы, а также нагреваемые пробоотборные линии. Если PEMS не работает от собственных аккумуляторов, пристегните две 12-вольтовые батареи к салону автомобиля. Например, за передним пассажирским сиденьем.
Затем прикрепите метеостанцию и GPS непосредственно к внешней стороне автомобиля. Затем подключите сигнальные кабели к порту ввода сигнала основного блока PEMS. Теперь выберите расходомер выхлопных газов, или EFM, который способен измерять ожидаемый массовый расход выхлопных газов от текстового автомобиля.
В зависимости от конкретного транспортного средства, EFM может быть прикреплен к буксирному крюку, к креплению для велосипедов или к металлическим кронштейнам. Прикрепите EFM к выхлопной трубе с помощью сварочных металлических трубок. Избегайте уменьшения внутреннего диаметра выхлопной трубы при использовании трубок меньшего размера.
Затем установите все зонды для отбора проб газа в пределах 20 сантиметров от выхода выхлопных газов, но не перегружайте поток выхлопных газов, размещая слишком много зондов в одном и том же положении. Если используется EFM, щупы должны находиться на расстоянии не менее 20 сантиметров от выхода выхлопных газов. В идеале каждый зонд должен отбирать пробы от центральной линии потока выхлопных газов.
Большие щупы, охватывающие диаметр выхлопной трубы, также можно использовать, если они имеют несколько отверстий по всей длине. Перед калибровкой нуля и диапазона проведите проверку на герметичность. Для начала включите PEMS и дайте ему стабилизироваться, следуя рекомендациям производителя.
Это может занять около 40 минут. Используйте ток, а не батарейки. Подключите компьютер к PEMS.
Прежде чем продолжить, убедитесь, что температура в трубопроводах отбора проб газа достигла не менее 60 градусов Цельсия. Кроме того, прежде чем продолжить, разберитесь со всеми предупреждающими или ошибочными сигналами в PEMS. После прогрева откалибруйте систему с нулевыми и калибровочными газами.
Для начала подключите линию нулевого газа. Используйте азот или синтетический воздух в качестве нулевого газа и установите давление на указанное производителем, обычно от одного до двух бар. Затем запустите процедуру обнуления в программном обеспечении PEMS.
Сначала откройте новую сессию. Затем выберите порт нулевого газа и выполните процедуру. Теперь отключите нулевой газ и подготовьтесь к калибровке диапазона.
Выбирайте калибровочные газы в соответствии с диапазоном концентраций загрязняющих веществ, ожидаемых во время поездки. Для углекислого газа используйте калибровочный газ от 10 до 14% углекислого газа. Для оксидов азота используйте стандарты от 1,500 до 2,000 частей на миллион.
Подсоедините пролетный газовый баллон к PEMS и установите давление газа на уровне от одного до двух бар. Затем подайте сигнал программному обеспечению. В пользовательском интерфейсе укажите концентрацию газов в баллоне.
Программное обеспечение обнаружит и скорректирует отклик анализатора в соответствии со значением диапазона. При необходимости продолжайте проверку пролета с оставшимися газами. При необходимости повторите процедуру обнуления.
Затем переключитесь с текущего подключения обратно на батарейки. Затем, перед запуском двигателя, начните запись данных. Для выравнивания по времени используйте одно устройство для записи данных.
Теперь управляйте запланированной поездкой в соответствии с навигационной системой. Поездка должна длиться от 90 до 120 минут и проходить в неагрессивной, неробкой, обычной манере. Кондиционер можно использовать по мере необходимости.
В конце поездки продолжайте записывать данные после выключения двигателя, пока не истечет время отклика пробоотборных систем. Затем остановите тестовую запись. Перед выключением анализаторов проверьте их дрейф, повторно измерив нулевой и калибровочный газы, которые использовались до испытания.
Если показания зашли слишком далеко, тест должен быть аннулирован. Наконец, экспортируйте данные. Перейдите к файлам данных и загрузите файл, созданный перед тестом.
Для анализа выберите все параметры, а затем в разделе Анализ данных выберите Обработать файл. И будет подготовлена таблица данных для анализа. С использованием легкого легкого автомобиля Euro 5b с турбонаддувом и непосредственным впрыском двигателя рабочим объемом 1,2 литра был установлен PEMS и проведена поездка, соответствующая RDE.
Поездка была проверена путем проверки граничных условий, условий эксплуатации и нормальности вождения. Все требования к поездке и эксплуатационные параметры находились в заданных пределах. Относительное положительное ускорение было в пределах нормы, как и 95-й процентиль скорости, умноженный на положительное ускорение.
Для сравнения приведены данные при более агрессивной езде в одном и том же автомобиле, а также другие тесты из литературы. Результаты показывают, что выбросы оксидов азота в городах были на одном уровне или ниже, чем лабораторные выбросы в фазе WLTC, в то время как измеренные выбросы в сельской местности и на автомагистралях были, на самом деле, выше. В среднем, выбросы были ниже предельных значений NTE, и, таким образом, этот конкретный автомобиль должен был пройти тест RDE.
После освоения этой техники ее можно сделать менее чем за один день. Полдня требуется для установки оборудования и полдня для выполнения поездки и анализа данных. Пытаясь выполнить эту процедуру, важно помнить, что каждое транспортное средство уникально и каждая конфигурация может отличаться.
После своего развития эта технология проложит путь к эффективным проверкам соответствия в процессе эксплуатации и к видеонаблюдению за пустующими улицами в реальных условиях вождения. Не забывайте, что работа с выхлопными газами и калибровочными газами может быть опасной, поэтому при выполнении процедуры следует соблюдать меры предосторожности. Монтаж оборудования всегда должен вестись в хорошо проветриваемых помещениях.
Обзор
В данной статье рассматривается процедура тестирования реального выброса вредных веществ (Real-Driving Emissions, RDE), разработанная Европейской комиссией для оценки выбросов транспортных средств в реальных условиях эксплуатации. В работе описываются экспериментальные процедуры, необходимые для реализации теста RDE с использованием портативных систем измерения выбросов (PEMS).
Основные компоненты исследования
Область науки
- Экология
- Автомобилестроение
- Тестирование выбросов
Теоретические сведения
- Тест RDE разработан в качестве дополнения к существующим протоколам испытаний транспортных средств на выбросы.
- Его целью является обеспечение измерения регулируемых загрязняющих веществ в различных нормальных условиях вождения.
- Использование PEMS позволяет осуществлять мониторинг выбросов в режиме реального времени во время движения по дороге.
- Данная процедура имеет решающее значение для соблюдения нормативных требований и защиты окружающей среды.
Цель исследования
- Представить экспериментальную установку и процедуры проведения испытания с использованием вращающегося дискового электрода (RDE).
- Продемонстрировать эффективность систем PEMS для точного измерения выбросов транспортных средств.
- Предоставить рекомендации по обеспечению соответствия стандартам по выбросам.
Используемые методы
- Установка PEMS на легковые автомобили.
- Калибровка газоанализаторов для точного измерения выбросов.
- Выполнение поездки по заданному маршруту для сбора данных о выбросах.
- Анализ данных для сравнения результатов выбросов с нормативными пределами.
Основные результаты
- Измерения выбросов проводились при различных условиях вождения, включая городские условия и движение по автомагистралям.
- Результаты показали, что уровень выбросов оксидов азота в городе был сопоставим с данными лабораторных испытаний.
- Выбросы в сельской местности и на автомагистралях оказались выше ожидаемых значений.
- Испытуемый автомобиль соответствовал необходимым критериям RDE.
Выводы
- Процедура испытаний RDE эффективна для оценки реальных выбросов транспортных средств.
- PEMS обеспечивает надежный метод измерения выбросов в условиях обычного вождения.
- Соответствие стандартам по выбросам может быть достигнуто за счет правильных протоколов испытаний.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для отрасли
Тестирование выбросов в реальных условиях вождения позволяет устранить разрыв между лабораторными измерениями и фактическими показателями на дороге, что является критически важным фактором при оценке воздействия на окружающую среду в рамках НИОКР в области транспорта. Портативные системы измерения выбросов (PEMS) обеспечивают прямую оценку объема загрязняющих веществ при переменных условиях эксплуатации, что способствует механистическому пониманию источников выбросов. Данная возможность служит основой для оценки рисков и разработки стратегий обеспечения соответствия нормативным требованиям в секторах мобильности и энергетики, где профили выбросов влияют на выбор технологий и готовность к соблюдению регуляторных норм.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранний поиск и валидация мишени
- Научная ценность: позволяет исследовать механизмы эмиссии в условиях реальных стрессоров, что способствует проверке гипотез о путях воздействия на окружающую среду.
- Эксплуатационная ценность: предоставляет количественные данные об эмиссиях для конкретных условий, что проясняет функциональные связи между работой двигателя и образованием загрязняющих веществ.
- Прогностическая ценность: повышает достоверность прогнозов эмиссии за счет валидации моделей на основе реальных циклов вождения, снижая неопределенность экологических прогнозов.
Скрининг и разработка анализа
- Научная ценность: обеспечивает стандартизированный мониторинг газообразных загрязнителей и твердых частиц в режиме реального времени, устанавливая воспроизводимые базовые показатели для сравнительного анализа.
- Эксплуатационная ценность: гарантирует готовность к анализу посредством проверенных протоколов установки, калибровки и проверки на герметичность, которые поддерживают точность измерений на протяжении всех циклов испытаний.
- Ценность масштабируемости: облегчает повторное использование платформы для различных типов транспортных средств за счет адаптивных конфигураций крепления и отбора проб PEMS, что поддерживает высокопроизводительный экологический скрининг.
Трансляционные и доклинические исследования
- Научная ценность: Связывает лабораторные исследования выбросов с эксплуатационными показателями в реальных условиях, обеспечивая трансляционную преемственность при переходе от контролируемых испытаний к вариативным дорожным условиям.
- Операционная ценность: Поддерживает развитие с учетом рисков путем проверки эффективности систем контроля выбросов при различных профилях вождения, что позволяет принимать обоснованные решения о целесообразности дальнейшей доработки технологии.
- Механистическое снижение рисков: Позволяет выявить условия, при которых системы контроля выбросов могут работать неэффективно, что дает возможность превентивного устранения причин сбоев при практическом внедрении.
Интеграция конвейера и рабочего процесса
Рабочий процесс RDE-PEMS интегрируется в конвейеры экологической оценки — от первоначальной проверки гипотез до валидации технологий, особенно в тех случаях, когда поведение выбросов в реальных условиях влияет на решения по разработке.
- Фундаментальные исследования: Обеспечивают изучение путей выброса путем установления связи между режимами работы двигателя и измеряемыми показателями загрязняющих веществ при реалистичных профилях вождения.
- Скрининг: Позволяет подготовить методику анализа за счет стандартизированной установки PEMS, калибровки газоанализатора и измерения расхода выхлопных газов, что гарантирует воспроизводимость сбора данных.
- Аналитика: Формирует наборы данных о выбросах с временным разрешением, которые позволяют проводить сравнение по фазам вождения (городской, сельский, автомагистраль) и условиям, поддерживая сравнительный анализ вариантов технологий.
- Трансляционные исследования: Связывают прогнозы по выбросам, полученные в лаборатории, с дорожной валидацией, подтверждая, соответствует ли наблюдаемая производительность ожидаемому воздействию на окружающую среду.
- Корпоративное использование: Создает возможность повторного использования системы оценки выбросов для различных автомобильных платформ, сокращая избыточность настройки за счет стандартизированного развертывания PEMS и протоколов верификации.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: обеспечивает понимание механизмов образования выбросов при различных нагрузках, температурах и режимах вождения, что снижает неопределенность при оценке воздействия на окружающую среду.
- Операционная ценность: обеспечивает согласованность измерений за счет калибровки по нулю и диапазону, проверки на утечки и верификации дрейфа, что повышает достоверность данных в ходе различных серий испытаний.
- Стратегическая ценность: служит основой для принятия решений о целесообразности дальнейшей разработки, позволяя определить, сохраняют ли системы контроля выбросов свою эффективность за пределами лабораторных условий, что снижает риск сбоев на поздних стадиях внедрения технологий мобильности.
- Влияние на портфель проектов: позволяет осуществлять приоритизацию стратегий контроля выбросов на основе анализа рисков и данных о реальных эксплуатационных характеристиках, оптимизируя распределение капитала в научно-исследовательских разработках, ориентированных на устойчивое развитие.
Особенности реализации
- Требуется опыт в области измерения выбросов, эксплуатации газоанализаторов и интеграции с выхлопными системами транспортных средств.
- Зависит от аппаратного обеспечения PEMS, калиброванных газовых стандартов, расходомеров выхлопных газов, метеостанций, GPS и систем регистрации данных.
- Необходима межкомандная стандартизация протоколов установки, калибровки и выполнения поездок для обеспечения сопоставимости данных.
- Подразумевает необходимость адаптации к различным конфигурациям выхлопных систем автомобилей, вариантам крепления и расположению пробоотборного зонда во избежание нарушения потока.
- Включает такие практические ограничения, как время настройки, чувствительность к утечкам выхлопных газов и необходимость проверки дрейфа после испытаний для подтверждения целостности данных.
