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Implementazione di sistemi di misura portatili (PEMS) per il regolamento delle emissioni Real-guida (RDE) in Europa

Published: December 4, 2016 doi: 10.3791/54753
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1
1Sustainable Transport Unit, Institute for Energy, Transport and Climate, Joint Research Centre

Introduction

I veicoli sono testati in condizioni controllate di laboratorio per determinare i loro valori di emissione ufficiali e il consumo di carburante (ad esempio, Commissione economica delle Nazioni Unite per l'Europa (UNECE) Il regolamento 83) 1. Per i veicoli leggeri, il regolamento 715/2007 2 definisce i limiti di emissione Euro 5 e 6, ai quali i veicoli delle categorie M1, M2 (autovetture), N1, N2 e (veicoli per il trasporto di merci) devono rispettare. La conformità è verificata dal cosiddetto "Tipo I" test che misura emissioni allo scarico dopo partenza a freddo durante un test standardizzato in laboratorio 1. Anche se le prove di laboratorio garantisce la riproducibilità e la comparabilità dei risultati, copre solo una piccola gamma di condizioni ambientali, di guida e di funzionamento del motore che si verificano in genere sulla strada. È un dato di fatto, i risultati dei test di laboratorio ufficiali riflettono meno il consumo effettivo di carburante sperimentato da conducenti sulla strada 3. Inoltre, on-road emissioni dei veicoli, in particolare le emissioni di NO X di auto diesel, sono anche superiori al omologazione valori 4-5. Regolamento 715/2007 2 contiene disposizioni per garantire che i limiti di emissione siano rispettati nell'ambito del funzionamento normale del veicolo e l'uso. Vari nuovi componenti di regolamentazione in cantiere al fine di ridurre le discrepanze osservate, come la procedura mondiale armonizzato leggeri (WLTP), principalmente per la CO 2 e il consumo di carburante e le emissioni effettive di guida (RDE) procedura di prova, soprattutto per inquinanti.

Certo, la componente più importante del nuovo pacchetto normativo per gli inquinanti convenzionali è che il rispetto dei limiti di emissione deve essere dimostrato nel corso del traffico di vetture nel mondo reale seguendo la procedura RDE. La nuova procedura completerà la misurazione delle emissioni sui banchi dinamometrici, in modo che un controllo accurato degli inquinanti regolamentati è realizzato sia in laboratory e sulla strada. L'RDE si basa su test su strada con le emissioni delle emissioni portatili sistemi di misura (PEMS). PEMS non sono una novità, soprattutto per la prova dei veicoli pesanti. L'Environmental Protection Agency degli Stati Uniti (US-EPA) ha aggiunto alle prove di certificazione di laboratorio ulteriori requisiti sulle emissioni con il concetto non-To-Exceed (NTE) sulla base di prova del veicolo con PEMS. In Europa, PEMS a base di conformità in servizio (ISC) accantonamenti per le norme Euro VI sono applicabili per i motori EURO V 6,7. Emissioni misura PEMS in scarico del motore con prestazioni di misura (ad esempio, linearità, accuratezza) che è paragonabile a quella di attrezzature di laboratorio di grado 8. La nuova generazione di PEMS pesa 30 kg, sono compatti, e può essere facilmente installato in autovetture di piccole, avendo quindi un impatto minore sul veicolo.

Per far fronte alla variabilità del mondo reale delle condizioni di prova, test specifici e la valutazione dei dati proprocedure devono essere attuate. I test possono verificarsi in una vasta gamma di condizioni di altitudine, temperatura, e di guida. Tuttavia, i requisiti in materia di (i) la composizione viaggio (ad esempio, più o meno parti uguali di urbano, rurale, e l'autostrada di guida) e (ii) la dinamica di guida (ad esempio, il campo ammesso di accelerazioni) mirano a garantire che i veicoli vengono testati in modo equo, rappresentante, e il modo affidabile. Ancora, a causa di una serie di fattori (ad esempio, il traffico, conducente, e vento), qualsiasi prova su strada rimane, in qualche misura, casuale e non riproducibile. Così, la sfida principale era lo sviluppo di un metodo di valutazione dei dati che valuta ex post la normalità delle condizioni di prova per consentire una valutazione affidabile delle emissioni dei veicoli. A tal fine, due metodi sono stati adottati nell'ambito del RDE: lo spostamento media finestre (MAW) e il metodo delle potenze binning. Il metodo MAW divide il test in sotto-sezioni (finestre) e utilizza l'anidride carbonica media specifica distanza (CO 2 9-10. I due metodi tipicamente danno risultati entro il 10%; Tuttavia, le differenze dell'ordine del 50% sono stati segnalati 11,12. Una valutazione approfondita dei metodi di valutazione due dati è ancora mancante. La Commissione europea riconosce questa lacuna nel considerando 14 del regolamento RDE 13,14 e prevede una revisione di questi due metodi nel prossimo futuro, con l'obiettivo di mantenere o sviluppare un metodo unificato per la valutazione di inquinanti gassosi e partiemissioni numero CLE.

Fino ad oggi, due pacchetti RDE sono stati adottati dal Comitato tecnico sui veicoli a motore (CTVM) degli Stati membri dell'UE e divenne legge dopo la loro pubblicazione nella Gazzetta ufficiale dell'Unione europea 13-15. Il primo pacchetto RDE coperto le condizioni al contorno, la procedura di test vero e proprio, le specifiche PEMS, ei metodi di valutazione dei dati (MAW e / o di categorizzazione di potenza), ma non i limiti di emissione (il pacchetto è stato votato dal CTVM il 18 di maggio 2015). Il secondo pacchetto RDE aggiunto i limiti di emissione da non superare (NTE) applicabili ai test RDE. Inoltre, sono state introdotte condizioni al contorno complementare per controllare l'eccesso o l'assenza di dinamica di guida. Le emissioni di ogni test RDE individuale valido deve essere al di sotto del rispettivo limite di emissione NTE, di cui al regolamento come fattori di conformità. Attualmente, solo le emissioni di NO x sono coperti. saranno introdotte Binding fattori di conformitàin due fasi: un fattore di 2.1 del 6 NO limite x Euro (80 mg / km) sarà applicabile 2017-2019 per le nuove omologazioni e tutte le nuove immatricolazioni di auto. Il fattore di conformità verrà successivamente abbassato a 1,5 nel 2020-2021. La finale Euro 6 fattore conformità dei 1.5 fornisce una tolleranza di 0,5 (cioè, 50%) per l'incertezza di misura addizionale di PEMS rispetto alle attrezzature di laboratorio e la variabilità emissioni test-to-test entro i possibili intervalli di condizioni di prova (ad esempio, temperatura , la dinamica, e altitudine). Per quanto riguarda la CO, anche se i fattori di conformità vincolanti non sono attualmente discussi, su strada emissioni di CO devono essere misurati e registrati per ottenere l'omologazione. Il secondo pacchetto è stato votato dal CTVM sui 28 ottobre del 2015.

Il kick-off meeting di due pacchetti aggiuntivi si è tenuta il 25 gennaio 2016. Il terzo pacchetto RDE affronterà numero di particelle PEM test, avviamento a freddo emissioni, e la sperimentazione di veicoli ibridi. Misurazione delle emissioni sul numero di particelle a bordo dei veicoli è impegnativo, in quanto è stata ancora stabilita alcuna tecnica verificato. Nuovi concetti e approcci sono stati sviluppati nel periodo tra il 2013 e il 2014, tra cui il rilevamento elettrico di aerosol in tempo reale in combinazione con campionamento costante flusso 16. Questo pacchetto deve essere votata nella seconda metà del 2016. Il quarto pacchetto RDE si occuperà della definizione dei requisiti per la conformità in servizio e test di sorveglianza del mercato. Il completamento di questo pacchetto è prevista entro l'inizio del 2017. Il Regolamento RDE 2016/427 13 e 2016/646 14 sono attualmente integrati con la procedura di prova armonizzata a livello mondiale veicoli leggeri (WLTP) in una più ampia regolamentazione di omologazione UE che integrare il regolamento 715/2007 2.

L'obiettivo di questo lavoro è quello di presentare le procedure sperimentali richieste dalla regola RDE recentemente adottatomento. La procedura di prova RDE definisce i confini delle condizioni di prova ammissibili, il protocollo per i veicoli di prova, i requisiti per gli strumenti ei metodi di valutazione da applicare per analizzare il funzionamento del veicolo e le relative emissioni inquinanti (Tabella 1). La procedura può essere riassunta in sei fasi: 1) verifica viaggio selezione del veicolo, 2) preparazione del veicolo, 3) viaggio disegno, 4) esecuzione viaggio, 5), e 6) calcolo delle emissioni. Se uno dei requisiti in nessuno di questi sei passi non è soddisfatta, il test è considerato fallito. Per una descrizione più dettagliata della procedura di prova RDE, il lettore può fare riferimento al regolamento stesso 13-14.

L'allegato III del regolamento CE 692/2008
1. Introduzione, definizioni e abbreviazioni
2. Requisiti generali sui fattori di conformità
3. Test RDE da eseguire
4. Requisiti generali
5. Le condizioni al contorno
6. Requisiti di viaggio
7. Requisiti operativi
8. olio lubrificante, carburante e reagente
9. Le emissioni e valutazione viaggio
appendici
Appendice 1: Procedura di prova per le prove delle emissioni dei veicoli con un PEMS
Appendice 2: Specifiche e taratura dei componenti e segnali PEMS
Appendice 3: Validazione dei PEMS e scarico portata massica non rintracciabili
Appendice 4: Determinazione delle emissioni
Appendice 5: Verifica delle condizioni dinamiche e ritorno con il metodo 1 (Moving Window media)
Appendice 6: Verifica delle condizioni dinamiche e ritorno con il metodo 2 (Power Binning)
Appendice 7: Selezione dei veicoli per i test PEMS a omologazione iniziale
7a Appendice: Verifica delle dinamiche complessive viaggio
7b Appendice: procedura per determinare il guadagno cumulativo elevazione positivo di un viaggio
Appendice 8: Lo scambio di dati e di notifica
Appendice 9: il certificato del costruttore sulla conformità

Tabella 1:. Struttura del regolamento RDE Il regolamento è considerato ALLEGATO III A del regolamento 692/2008 10. Tutte le parti e appendici sono descritte nel regolamento 2016/427 (il primo pacchetto) 8. Appendici 7a e 7b, nonché i fattori di conformità, sono descritti nel regolamento 2016/646 (il secondo pacchetto) 9.

Protocol

1. Selezionare il veicolo

  1. Ai fini di omologazione, scegliere un veicolo rappresentativo da una "famiglia di prova PEMS." Le famiglie sono considerati veicoli con le stesse caratteristiche tecniche (ad esempio, il tipo di propulsione, carburanti, processo di combustione, il numero di cilindri, il volume del motore, metodo di alimentazione del motore, il sistema di raffreddamento, dispositivi di post-trattamento e ricircolo dei gas di scarico). Per i dettagli, vedere il Capitolo 4 e Appendice 7 13.
  2. Per qualsiasi altro scopo (ad esempio, il confronto di laboratorio contro le emissioni su strada), scegliere un veicolo che si adatta agli obiettivi sperimentali.

2. Preparare il veicolo

  1. Preparare il PEMS.
    NOTA: Vedere l'Appendice 1, del regolamento di 8 per le apparecchiature PEMS.
    1. Utilizzare (almeno) CO e NO x analizzatori per determinare la concentrazione di inquinanti nei gas di scarico. Utilizzare un analizzatore di CO 2 per determinare la driVing gravità della prova (aggressività), durante le fasi di verifica e di calcolo.
    2. Utilizzare uno o più strumenti o sensori, quali un flussometro di massa di scarico (EFM), per determinare la portata massica dello scarico.
    3. Utilizzare un sistema di posizionamento globale (GPS) per determinare la posizione, altitudine e velocità del veicolo.
    4. Se del caso, sensori e altri apparecchi che non fanno parte del veicolo (ad esempio, una stazione meteorologica) per misurare fattori quali la temperatura ambiente, umidità relativa, pressione atmosferica, o la velocità del veicolo.
    5. Utilizzare un indipendente fonte di energia del veicolo per alimentare i PEMS. Per le autovetture, 12 V o 24 V batterie sono tipicamente utilizzati.
    6. Facoltativamente, utilizzare altre attrezzature ausiliarie, come caricabatterie, un personal computer per controllare a distanza lo stato PEMS, cinghie per l'installazione dei PEMS all'interno della macchina, o piattaforma di metallo per installazione sulla barra di traino esterna dell'automobile.
  2. Installail PEMS.
    1. Installare principali e centraline PEMS all'esterno del veicolo (ad esempio, su una barra di traino mediante una piattaforma dedicata) o nel boot / tronco (Figura 1). Se il PEMS è installato nella cabina, fissarlo bene con cinghie e sfogare gas in eccesso all'esterno della macchina, ad esempio utilizzando tubi (PTFE) politetrafluoroetilene.
    2. Installare almeno di CO 2, CO e NO x gli analizzatori (e con l'approvazione del terzo pacchetto RDE, un analizzatore di numero di particelle) con le loro linee di campionamento riscaldate. Seguire le istruzioni del produttore PEMS e la regolamentazione sanitaria e di sicurezza locali.
    3. Quando il PEMS non viene fornito con proprie batterie, montare una batteria da 12 V nella cabina del veicolo, per esempio, dietro il sedile del conducente. Fissare bene con le cinghie.
    4. Utilizzando magneti, collegare la stazione meteo e GPS direttamente sul telaio del veicolo (ad esempio, sul tetto del veicolo). Collegare i cavi di segnale GPS alporta di ingresso del segnale dell'unità principale PEMS.
    5. Ogni volta che viene utilizzato un EFM, in modo che il campo di misura del EFM corrisponda ai tassi di flusso di massa di scarico previsti durante la prova. Consultare scheda tecnica del produttore per l'EFM. Un esempio è riportato nella tabella 2.
    6. Adattare il tubo di scappamento del veicolo per la EFM usando fascette e connettori flessibili o tubi metallici saldatura. Utilizzare connettori che sono termicamente stabili alle temperature dei gas di scarico prevista durante la prova al fine di evitare la generazione di particelle. Evitare diminuendo il diametro interno del condotto di scarico usando tubi più piccoli o diminuendo la sezione aggiungendo molte sonde di prelievo nella stessa posizione.
      1. In caso di dubbio, controllare che l'installazione e il funzionamento del PEMS non eccessivamente aumentano la pressione statica all'uscita di scarico. Misurare la pressione con un sensore di pressione (precisione superiore a 0,1 kPa) nella bocca di scarico oppure in una prolunga con lo stesso diametro, come closely possibile alla fine del tubo.
        NOTA: Se nessun limite di pressione sono forniti dal costruttore del veicolo, l'aggiunta di PEMS o eventuali sonde non devono causare la pressione statica ai terminali di scarico del veicolo per differire di oltre ± 0,75 kPa a 50 km / h oppure di oltre ± 1,25 kPa a 120 km / h rispetto alle pressioni statiche registrate quando nessun elemento è collegato ai terminali di scarico del veicolo.
    7. Inserire la sonda (s) di almeno 200 mm a monte del punto di uscita dell'orifizio di scarico al fine di minimizzare l'influenza di aria ambiente a valle del punto di campionamento (Figura 2). Se viene utilizzato un EFM, installare le sonde di campionamento a valle della EFM, rispettando una distanza di almeno 150 mm per l'elemento sensibile flusso (Figura 2). Le sonde dovrebbero avere una lunghezza appropriata che permette campionamento dalla mezzeria. Sonde con lunghezza pari al diametro interno del tubo di scappamento può essere utilizzato anche se hanno più buchi PLE lungo la loro lunghezza.
    8. Assicurarsi che il carico utile massimo è rispettata (cioè, <90%). I PEMS più un co-pilota sono circa 150 kg, in modo che il carico massimo della vettura non è raggiunto. Aggiungere pesi aggiuntivi se il limite del 90% deve essere raggiunto.
    9. Dopo l'installazione del PEMS, eseguire un controllo delle perdite seguendo le istruzioni del produttore PEMS. Bloccare la punta della sonda con un tappo di plastica morbida, girare le pompe il campione PEMS su disegnare un vuoto, e poi spegnerli. Le pompe possono essere controllate collegando le PEMS a un PC tramite un cavo Ethernet. Se questo non è possibile (ad esempio, la sonda è installata nel camino di scarico), quindi eseguire il controllo delle perdite dal ingresso del campione dell'analizzatore.
      NOTA: Il software PEMS comunica con l'unità principale e controlla le pompe una volta che la procedura di controllo delle perdite è iniziato. Monitorare la pressione del vuoto. Il pass / fail perdita di limite di pressione è specificato dai costruttori PEMS.
1 "fo: keep-together.within-page =" 1 "fo: keep-con-next.within-page =" always "> Flusso del tubo Diametro esterno in 1 1.5 2 2.5 3 4 5 6 mm 25 38 51 64 76 102 127 152 Flusso tubo lunghezza (lunghezza inclusa l'estensione) in 20 (26) 20 (26) 20 (26) 25 (32.5) 25 (34) 25 (37) 30 (45) 36 (54) mm 508 (660) 508 (660) 508 (660) 635 (825) 635 (864) 635 (940) 762 (1.143) 914 (1.372) Portata a100 ° C (kg / h) Flusso min 6.9 10.9 15.8 18.9 22.5 30.7 38,6 46,2 Max Portata 85 276 535 890 1.250 2.080 3.115 4.005 Portata a 400 ° C (kg / h) Flusso min 10.4 16,4 23.9 28.4 34 46.3 58.2 69.6 Max Portata 64 208 402 670 930 1.550 2.345 3.015

Tabella 2:. Esempio di caratteristiche tipiche flussometro Per ciascun flussometro, le dimensioni e le portate massime a differiscono temperature dei gas di scarico ent sono dati. I dati provengono da sensori 'alta velocità di scarico Misuratore di portata.

Figura 1
Figura 1:.. PEMS di diversi produttori In questi esempi, i PEMS sono installate all'esterno del veicolo su un supporto o sulla barra di traino Si prega di cliccare qui per vedere una versione più grande di questa figura.

figura 2
Figura 2:. PEMS installazione Gli analizzatori di gas si trovano all'interno del veicolo. Le distanze minime richieste prima e dopo l'EFM sono anche dato in figura. Si noti che nessun connettore elastomero sono stati utilizzati in questa configurazione.jpg "target =" _ blank "> Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

  1. Convalidare l'installazione PEMS.
    NOTA: Questo sub-passaggio è facoltativo. Tuttavia, si raccomanda di convalidare il PEMS installata una volta per ogni combinazione PEMS veicolo eseguendo una prova sul banco a rulli su un ciclo simile a quello utilizzato per l'omologazione, prima o dopo la prova su strada.
    1. Mettere il veicolo con i PEMS sul banco a rulli. Preparare le PEMS come al punto 4 (vedi sotto) per lo svolgimento di un viaggio.
    2. Guidare una prova di omologazione su un mondo armonizzato Light veicoli ciclo di prova (WLTC), seguendo per quanto possibile i requisiti del regolamento laboratorio di forza (vedi Appendice 3) 13.
    3. Misurare le emissioni inquinanti con il PEMS, in parallelo con l'attrezzatura di laboratorio utilizzati per l'omologazione di veicoli.
    4. Calcolare le emissioni PEMS al secondo (come al punto 4). Sommare i calcoliemissioni in tempo reale Ted per ottenere la massa totale delle emissioni inquinanti (g) e poi dividerlo per la distanza di prova (km) ottenuto dal banco a rulli.
    5. Confrontare la massa totale PEMS specifici distanza di sostanze inquinanti (g / km) con il sistema di laboratorio di riferimento calcolato in base al regolamento. La differenza deve soddisfare requisiti specifici per ciascun inquinante (ad esempio, per NO x, ± 15 mg / km o 15% del riferimento di laboratorio, se superiore).

3. Progettare il viaggio

  1. Progettare la corsa sulla base di mappe stradali. Avere il viaggio eseguito soddisfano i requisiti specificati nelle tabelle 3 e 4.
  2. Assicurarsi che il viaggio inizia con una (U) parte urbana (velocità ≤60 km / h), prosegue con una parte rurale (R), e termina con una parte dell'autostrada (M) (velocità> 90 km / h).
  3. Assicurarsi che le azioni di urbano, rurale e guida in autostrada sono uguali. Ai fini della trdisegno ip, la definizione di servizio urbano, rurale e autostradale è definito sulla base della velocità istantanea del veicolo e tiene conto della topografia della posizione di prova.
    Durante la definizione della porzione viaggio in autostrada, prestare attenzione alla presenza di vincoli, come stazioni di pedaggio, che limiterà la velocità reale.
    NOTA: mappe elettroniche possono fornire ulteriori informazioni sui limiti di velocità locali, durata del viaggio, distanza percorsa, e l'elevazione locale rispetto al livello del mare.
</ Tr>
Parametro Condizione al contorno
Temperatura ambiente
(T amb in gradi Celsius (° C)) 		Moderato: 0 ≤T amb <30 (1)
Estesa (basso): -7 ≤T amb <0 (1)
Estesa (alta): 30 <T amb ≤35
Altitudine (h alt in metri sul livello del mare) Moderato: h alt ≤700
Estesa: 700 <h alt ≤1,300
dinamiche che comprende gli effetti del grado strada, vento di guida, la guida dinamica (accelerazioni, decelerazioni), e sistemi ausiliari su il consumo di energia e le emissioni inquinanti del veicolo di prova Strada del grado valutata come dislivello positivo complessivo di un viaggio RDE (<1.200 m / 100 km)
Nel complesso eccesso o insufficienza di dinamica di guida durante il viaggio valutata mediante parametri dinamici, come l'accelerazione, v ∙ A + o RPA
la copertura di viaggio e completezza controllati dal MAW e le modalità di alimentazione di categorizzazione
Condizione di temperatura del veicolo (2) </ Sup> Nessun veicolo condizionata prescritto
periodo di avviamento a freddo fino a 5 minuti esclusi
Dopo il trattamento la condizione (2) In determinate condizioni: la rigenerazione periodica dei sistemi di controllo delle emissioni, per esempio, diesel con filtro antiparticolato (DPF), può essere esclusa o la prova può essere ripetuta
sistemi ausiliari Il sistema di climatizzazione o di altri dispositivi ausiliari deve funzionare nel modo utilizzato dal consumatore durante la guida del mondo reale
carico utile del veicolo e massa di prova Fino al 90% del carico utile ammesso (compreso il conducente, testimone del test, se del caso, le apparecchiature di prova con il montaggio ed i dispositivi di alimentazione); payload artificiale può essere aggiunto
(1) A titolo di deroga, tra l'inizio dell'applicazione del legame da non superare (NTE) limiti di emissione come definito nella sezione 2.1 di Annex III bis del regolamento (CE) n 692/20088 e fino a cinque anni dopo le date di cui ai paragrafi 4 e 5 dell'articolo 10, del regolamento (CE) n 715/20072, la temperatura più bassa per condizioni moderate deve essere maggiore o uguale a 3 ° C e la temperatura inferiore per condizioni estese devono essere maggiore o uguale a -2 ° C.
(2) dedicati disposizioni di avviamento a freddo saranno attuate come parte del pacchetto normativo RDE 3 °. prescrizioni specifiche riguardanti la durata fredda di inizio e / o la distanza, il controllo per lo stato di rigenerazione periodica sistemi di post-trattamento, condizionamento del motore e ammollo veicolo sarà dato pure.

Tabella 3:. Le condizioni al contorno di un test RDE valida 12 Le condizioni al contorno si riferiscono alle condizioni iniziali che devono essere rispettate prima e durante il viaggio di prova. Per ogni condizione, i limiti e alcuni commenti sono dati.

<table border = "1" fo: keep-together.within-page = "1" fo: keep-con-next.within-page = "always"> Parametro requisito Azioni urbano, rurale specifica distanza e autostradali (selezionati in base su una mappa stradale) (1) 34%, 33% e 33%, con una tolleranza di ± 10% (azioni urbane deve essere maggiore del 29%) Definizione U / R / M di guida basato su istantanea velocità del veicolo v (2) Urbana: velocità del veicolo v ≤60 km / h Rurale: velocità del veicolo 60 <v ≤90 km / h Autostrada: velocità del veicolo v> 90 km / h Distanza di porzioni urbane, rurali e autostradali (2) Distanza minima di 16 km Velocità di porzioni urbane, rurali e autostradali (2) Urbana: velocità media 15-40 km / h; urbanooperazione consistente di vari periodi di sosta di 10 secondi o più lungo (3) Periodi di arresto (4): 6-30% della durata del tempo di funzionamento urbano Autostrada: una copertura adeguata di velocità comprese tra 90 e almeno 110 km / h v> 100 km / h per almeno 5 min Velocità massima del veicolo (2) v ≤145 km / h (può essere superato di 15 km / h per non più del 3% del tempo di durata della porzione autostradale) Durata del viaggio (2) Tra il 90 e il 120 min Altri requisiti L'inizio e il punto finale non devono differire nella loro altezza sul livello del mare di oltre 100 m Test condotti su RDE normali giorni di lavoro e ore (1) La massima continuità possibile per porzioni urbane, rurali e autostradali (1,2) (1) da verificare durante la progettazione o l'esecuzione del viaggio. (2) da verificare dopo il completamento del viaggio. (3) se un periodo di arresto dura più del 180 sec, gli eventi delle emissioni durante la 180 sec successivo a tale periodo di sosta eccessivamente lungo sono esclusi dalla valutazione. (4) definita come velocità del veicolo inferiore a 1 km / h.

Tabella 4:. Requisiti operativi per una prova valida RDE 12 I requisiti operativi si riferiscono alle condizioni che devono essere rispettate durante il viaggio di prova. Per ogni condizione, i limiti e alcuni commenti sono dati.

4. Effettuare il viaggio

  1. Accendere il PEMS e lasciare stabilizzare per circa 40 minuti, in base alle specifiche del costruttore PEMS.
    1. Per evitare che l'umidità di condensa e di eNsure appropriate efficienze penetrazione dei vari gas, assicurano che la linea di campionamento (s) hanno raggiunto una temperatura minima di 60 ° C, con o senza raffreddamento, per la misurazione di inquinanti gassosi. Per particelle, la temperatura minima è di 100 ° C.
    2. Verificare che il PEMS è privo di segnali di avvertimento e di indicazioni di errore. In caso di messaggi di avviso, consultare la sezione Diagnostica PEMS.
  2. Scegliere gas di taratura per abbinare la gamma di concentrazioni di inquinanti previsto durante il viaggio (cioè, l'intervallo di calibrazione deve coprire almeno il 90% dei valori di concentrazione ottenuti da 99% delle misure delle parti valide del test emissioni). Per CO 2, si raccomanda una serie di 10-14%, mentre per i NO x, si raccomanda intorno a 1.500-2.000 ppm. La concentrazione reale di un gas di taratura deve essere entro ± 2% della cifra indicata.
  3. Eseguire di zero e taratura del campo di regolazionegli analizzatori che utilizzano gas di taratura.
    1. Collegare il gas di zero (N 2) o aria sintetica o utilizzare l'aria ambiente come gas zero.
    2. Preparare il software (ad esempio, del sensore di Tech). Selezionare Test → → Session Manager Assegnare un nome → Open (una sessione) → Opzioni Pre test: Zero.
    3. Scollegare il gas di azzeramento.
    4. Collegare la bombola del gas di calibrazione per i PEMS ad una pressione di 1 bar.
    5. Preparare il software. Seleziona opzioni test → Gestione sessione → Pre prova: Span.
    6. Inserire le concentrazioni dei gas nella bottiglia nel software PEMS (sotto i zero / span grafici interfacce utente). Il software PEMS rileva automaticamente la risposta dell'analizzatore e la confronta con il valore bottiglia. Il sistema regola automaticamente la risposta dell'analizzatore al valore di span.
    7. Scollegare il gas di calibrazione e collegare quello successivo.
      NOTA: L'utente ha la possibilità di utilizzare una bottiglia arco con tutta ga rilevantises (almeno CO 2 e NO x) o bombole di gas separati.
  4. Quando tutto è pronto, avviare la misurazione di campionamento. Creare un nome di file nella scheda "Nome del test".
    1. Prima di avviare il motore, avviare la registrazione dei parametri premendo il tasto "Start" in Gestione sessioni tramite il software PEMS già installato sul PC. Per facilitare l'allineamento temporale, avviare la registrazione dei parametri sia in un unico dispositivo di registrazione dei dati o con un timbro di tempo sincronizzato.
      NOTA: comandi per avviare e fermare il campionamento e per avviare e interrompere la registrazione sono disponibili nel software PEMS, che è stato precedentemente installato su un PC e collegato tramite un cavo Ethernet all'unità principale PEMS. Diversi software e interfacce utente grafiche sono adottati dai produttori PEMS.
  5. Effettuare il viaggio mappato seguendo le istruzioni di un sistema di navigazione. Il viaggio dovrebbe durare 90-120 min. Guidare normalmente, evitando eccessivamente timidi oguida aggressiva. Rispettare tutte le norme di sicurezza stradale locale e nazionale. Il sistema di climatizzazione o altri dispositivi ausiliari possono essere azionati in modo che sia compatibile con il loro possibile uso da parte del consumatore.
  6. Continuare campionamento, misurare e registrare i parametri durata della prova su strada. Il motore può essere fermato e ha iniziato, ma il campionamento delle emissioni e la registrazione dei parametri deve continuare. Misurazione e registrazione dei dati può essere interrotta per meno di 1% della durata totale del viaggio, ma per non più di un periodo consecutivo di 30 sec, soltanto nel caso di perdita di segnale volute o allo scopo di PEMS manutenzione del sistema.
  7. Documentare eventuali segnali di allarme che suggeriscono malfunzionamento del PEMS.
  8. Alla fine del viaggio, spegnere il motore a combustione. Continuare la registrazione dati fino al tempo di risposta dei sistemi di campionamento è trascorso (circa 20 sec). Premere il tasto "Stop" in Gestione sessioni.
  9. Alla fine del test e primaGli analizzatori sono spenti, controllare la deriva dei sistemi di analisi, che ha misurato lo zero e l'intervallo, utilizzando gas di taratura che sono stati utilizzati prima della prova, come segue. Seguire la procedura al punto 4.3, con la differenza di selezione Zero e Span dalla finestra "Post Test".
    1. Misurare il livello zero dell'analizzatore (s). Controllare che la differenza tra i pre-test e post-test risultati è conforme ai requisiti specificati dall'appendice 1 8. Ad esempio, per NO x, la deriva dello zero consentita è di 5 ppm.
    2. Misurare il livello di calibrazione dell'analizzatore (s). È consentito di azzerare l'analizzatore prima della verifica deriva arco, se la deriva dello zero è stato determinato per essere entro il range consentito. Controllare che la differenza tra i pre-test e post-test risultati è conforme ai requisiti specificati dall'appendice 1 8. Ad esempio, per NO x, la deriva dello zero consentito è 5 ppm e la durata della deriva ammessa è di 5 ppm, o 2%della lettura (se superiore).
    3. Se la differenza tra i pre-test e post-test risultati per la deriva zero e span è superiore consentito, invalidare i risultati del test e ripetere il test.

5. Verificare il viaggio

  1. Esportare i dati registrati in un file di foglio di calcolo. In "File di dati", caricare il file creato prima delle prove. Poi, in "Analisi dei dati", scegliere "elaborare il file."
    NOTA: Nella scheda "Impostazioni", assicurarsi che le impostazioni siano corrette; In caso di dubbio, utilizzare i valori predefiniti dal produttore. Nella scheda "Uscita", selezionare i segnali che si desidera esportare (in genere tutti).
  2. Verificare che (i) le registrazioni dei parametri raggiunto la completezza dei dati richiesti superiore al 99%, (ii) il campo di taratura degli analizzatori pari ad almeno il 90% dei valori di concentrazione ottenuti da 99% delle misure delle parti validi di le prove di emissione, e (iii) less dell'1% del numero totale di misurazioni utilizzati per la valutazione eccede il campo di taratura degli analizzatori fino ad un fattore di due. Se questi requisiti non sono soddisfatti, il test deve essere annullata.
  3. Sulla base dei dati esportati, verificare la conformità con le condizioni al contorno (Tabella 3).
    1. Verificare la conformità alle condizioni al contorno per la temperatura ambiente e l'altitudine, come specificato nella tabella 3, controllando i dati di umidità ambientale e temperatura istantanea, rispettivamente.
    2. Controllare che la durata del viaggio è tra i 90 ei 120 min.
    3. Controllare le azioni di urbano, rurale e guida in autostrada; la velocità massima del veicolo; la velocità media; e al minimo azioni di guida in città e confermare la loro conformità alla tabella 3.
    4. Verifica eccesso o mancanza di guida dinamicità, come specificato dal prodotto della velocità istantanea del veicolo e l'accelerazione positiva (v ∙ a +), e il Positiv Relativae Acceleration (RPA) (vedi capitolo 5 e appendice 7a) 13,14.
    5. Verificare i profili di altitudine realizzati (vale a dire, il viaggio cumulativo guadagno positivo elevazione e la differenza di quota tra i punti di inizio e di fine di un viaggio) (capitolo 6 e Appendice 7b) 13,14.
  4. Sulla base dei dati esportati, verificare la conformità con i requisiti operativi (Tabella 4). Verificare che una sufficiente copertura dinamicità normale è stato raggiunto durante il test (Tabella 4), applicando la movimentazione media finestre (MAW) e / o metodi di alimentazione categorizzazione sulla base di parametri compositi, come CO 2, che comprendono gli effetti di grade strada, il vento, le dinamiche, (ad esempio, accelerazioni, decelerazioni) di guida e sistemi ausiliari a consumo energetico dei veicoli e delle emissioni (vedi appendici 5 e 6 13).

6. calcolare le emissioni

  1. Calcolare il em RDErisultato issione per tutti gli eventi all'interno del confine della normale dinamica di guida utilizzando il MAW e / o metodi di potenza di categorizzazione. Per il software PC Tech del sensore, questo viene fatto automaticamente se, nella scheda "Impostazioni", il metodo "finestra" è stato selezionato.
  2. Calcolare il rapporto delle emissioni RDE al limite di emissione dell'inquinante specifico. Un veicolo supera il test se le emissioni inquinanti rimangono al di sotto del fattore di conformità applicabile (si veda il Capitolo 2) 8 utilizzando almeno uno dei due metodi (MAW o categorizzazione di potenza). Per NO x, questo fattore è 2,1 da 2017-2019 (nuovo omologazioni / le nuove immatricolazioni) e sarà abbassato a 1,5 nel 2020-2021.
    NOTA: Alla fine del viaggio, la maggior parte dei calcoli e delle comunicazioni delle emissioni vengono eseguite automaticamente, come la maggior parte dei produttori offrono PEMS adeguato software di calcolo. In alternativa, il EMROAD software libero (per MAW) o CLEAR (per binning potenza) può essere utilizzato per eseguire il punto 5 (verifica il viaggio).

Representative Results

sarà dato un esempio della funzione delle esigenze RDE.

Selezionare e preparare il veicolo e il design e condurre il viaggio: Questo non è stato un test di omologazione ma di una applicazione delle procedure RDE. Così, il veicolo selezionato, un euro 5B leggeri turbo veicolo iniezione diretta di benzina (cilindrata 1.2-L), era già disponibile nel laboratorio del CCR. Un viaggio RDE-compatibile è stato selezionato (Figura 3). Dopo l'installazione e la preparazione del PEMS, il viaggio è stato condotto.

Figura 3
Figura 3: progettazione di viaggio Un viaggio che include urbano (≤60 km / h), rurali, e l'autostrada (> 90 km / h) parti in parti uguali è mostrato.. Il disegno si basa sui limiti di velocità delle strade scelti.rce.jove.com/files/ftp_upload/54753/54753fig3large.jpg "target =" _ blank "> Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Verifica viaggio: Il viaggio è stato verificato controllando (i) il confine e condizioni di funzionamento e (ii) la normalità di guida. Le condizioni al contorno e di funzionamento e le esigenze di viaggio sono state soddisfatte (Tabella 5). La temperatura ambiente e l'altitudine massima erano entrambi entro i limiti moderati rispettivamente 0-30 ° C e ≤700 m,. Il viaggio consisteva di guida urbana seguita da guida rurale e l'autostrada. È durata 96 min e copriva una distanza di almeno di 16 km per ciascuna delle porzioni / R / M U. Le azioni a distanza erano entro 29-44% per la parte urbana e 23-43% per le zone rurali e autostradali. Il viaggio ha periodi di sosta, definite come periodi con una velocità di meno di 1 km / h, nel campo prescritto di 6-30% della durata dell'operazione urbano. Per quanto riguarda un s il veicolo profili di velocità sono interessati, il test ha mostrato una operazione di autostrada che adeguatamente coperto (i) l'intervallo tra 90 e 110 km / h e (ii) velocità superiore a 100 km / h per almeno 5 minuti. La velocità massima del veicolo è stato ben al di sotto della soglia di 145 km / h, mentre la velocità media della parte di guida urbana del viaggio, comprese le soste, era all'interno del campo ammesso di 15-40 km / h. Il dislivello positivo complessivo su tutto il viaggio è stato al di sotto del limite di 1.200 m per 100 km. Il dislivello tra i punti di inizio e fine era <100 m. L'accelerazione positiva relativa e 95 ° percentile della velocità moltiplicata per l'accelerazione positiva erano entro i limiti (vedi Figura 4). Dati sperimentali con guida più aggressiva utilizzando la stessa macchina, nonché altri esperimenti riportati in letteratura, sono mostrati per il confronto 17,18.

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Figura 4: indici per controllare l'eccesso o mancanza di dinamica di guida. (A) 95 ° percentile del prodotto della velocità istantanea e accelerazione positiva durante urbano, rurale e guida in autostrada. (B) l'accelerazione positiva relativa durante urbano, rurale e guida in autostrada. I quadrati vuoti sono i risultati sperimentali. I triangoli aperti sono risultati con guida aggressiva nella stessa auto. Gli asterischi sono viaggi aggressivi nelle città tedesche. La linea continua mostra i limiti consentiti. Il passaggio o non riescono aree sono anche mostrati. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.

condizioni unità limiti Viaggio Urbano Rurale Autostrada Commenti
Velocità [Km / h] ≤60 60 <v ≤90 v> 90
Carico utile [%] 90 75 ok
Temperatura ambiente [° C] -7 ... + 35 19 ok (moderata)
Max. altitudine [M] ≤1,300 302 ok (moderata)
Inizio / Fine dislivello [M] <100 40 ok
dislivello positivo cumulativo [M / 100 km] <1.200 636 ok
Relativa accelerazione positiva [m / sec 2] Figura 4 0,215 0,134 0,100 ok
Velocità x accelerazione positiva [m 2 / sec 3] Figura 4 15.5 22.7 21.4 ok
durata del viaggio [Sec] 90-120 96 ok
Distanza percorsa [Km] > 16 29 27 23 ok
Condividere [%] 23 (29) -43 36,7 34.2 29.1 ok
Fermare il tempo (della durata di Urbano) [%] & #160; 6-30 28.8 ok
v> 100 km / h [Min] ≥5 9.7 ok
v> 145 km / h (di tempo autostrada) [%] <3 0 ok
Velocità media (Parte urbana) [Km / h] 15-40 28 75 114 ok

Tabella 5: Sintesi della valutazione viaggio Le condizioni al contorno;. i requisiti della prova; ed i risultati ottenuti prima e / o durante il viaggio per i, e le porzioni autostradali rurali urbane rispettivamente, sono elencati.

La normalità di guida è stata condotta con il evaluat MAWMetodo ione, escluso avviamento a freddo e minimo e pesando le emissioni di NO x con deviazioni emissioni di CO 2 superiore al 25% del ciclo di omologazione secondo il metodo MAW (vedi appendice 5) 8. Il software gratuito EMROAD è stato utilizzato.

Calcolare le emissioni di RDE: L'analisi dei risultati è stata condotta anche con il software EMROAD. I risultati possono essere visti nella Figura 5. I NO x urbano emissioni erano allo stesso livello o inferiore emissioni fasi rispettiva WLTC (0,02 g / km). Le emissioni rurali e autostradali erano> 0.05 g / km superiori ai rispettivi fasi WLTC. In media, le emissioni stradali erano 0,056 g / km, che è inferiore al limite NTE (per questo caso, fattore 0,06 mg / km x 2.1 conformità). Così, questo specifico veicolo passerebbe il test RDE (anche se la procedura RDE non è applicabile a veicoli Euro 5). Altri esempi possono essere trovati altrove 17-18.

Figura 5
Figura 5:. MAW emissioni di NO x del viaggio su strada in funzione della velocità MAW I quadrati blu mostrano i NO x emissioni medie di ogni finestra media movimento in funzione del rispettivo velocità del veicolo window-media. Diamanti solidi rappresentano la media su strada emissioni di NOx di tutte le finestre che rappresentano urbano, rurale e guida in autostrada. Cerchi bianchi rappresentano il laboratorio di emissioni di NO x oltre le quattro fasi del WLTP. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Discussion

In questo documento, la procedura RDE è stata descritta. Diversi punti meritano particolare attenzione e saranno discussi in dettaglio qui.

Per scopi di omologazione, è obbligatorio determinare il flusso di gas di scarico utilizzando apparecchiature come un funzionamento EFM senza alcun collegamento alla centralina del veicolo. Riguardo preparazione del veicolo, il collegamento tra la EFM e il tubo di scappamento è importante. I materiali dovrebbero essere temperatura e composizione del gas di scarico resistente. Anche se questo non è così critico per NO x, sarà importante per il campionamento del numero di particelle, dove desorbimento del materiale depositato può portare a artificialmente elevati di emissioni. Inoltre, i punti che possono accumularsi condensati dovrebbero essere evitati. I condensati che si formano durante le accelerazioni possono entrare nei sistemi di misurazione e di danneggiare o bloccarli. I punti di campionamento degli analizzatori sono collegate a valle del EFM per assicurare che l'intera flOW passa attraverso l'EFM. In caso ciò non è possibile e sono collegati a monte del EFM, una correzione per il flusso estratto deve essere fatto. Gli analizzatori devono essere collegati a valle del EFM, senza alcuna modifica alla lunghezza delle linee di campionamento. Se questo non è possibile, il tempo di permanenza nel tubo supplementare deve essere presa in considerazione nel software per garantire calcoli delle emissioni corrette. Gli analizzatori possono essere installati all'interno o all'esterno del veicolo, purché requisiti di sicurezza siano soddisfatte. Inoltre, la calibrazione degli analizzatori richiede attenzione. Essa deve essere fatto entro l'intervallo previsto di emissioni del veicolo. Altrimenti, il requisito di copertura del 90% del 99% delle misure delle parti valide del test emissioni non potrebbe essere soddisfatta.

La verifica viaggio e il calcolo delle emissioni sono in genere condotte dal software PEMS. Per la guida normale, tutte le condizioni possono essere facilmente soddisfatte 17 </ Sup>. Ad esempio, in base alle nostre misurazioni, un viaggio normalmente comandato è ben entro i limiti di confine dinamici (Figura 4). Tuttavia, guida aggressiva può essere all'interno della zona passaggio, in particolare durante le porzioni urbane o autostradali. D'altra parte, i dati nelle città olandese mostrano che guida normale può anche superare questi limiti 18. In futuro, l'esperienza nel corso del tempo, i test condotti più vicino alle condizioni al contorno, e metodi di valutazione che mostrano le differenze di> 50% valuterà l'applicabilità della procedura di 11,19.

Una fonte di incertezza deriva dalla determinazione dei carichi stradali per misurare le emissioni di CO 2 con la WLTC; queste misurazioni sono utilizzati per valutare la normalità delle condizioni di guida con la valutazione dei dati RDE. Idealmente, i carichi stradali scelti assomigliano a quelli del veicolo scarico testato con i PEMS sulla strada. La flessibilità concessa a cura del WLTP (ad esempio, per Determine il carico stradale sulla base di parametri generici conservative o il veicolo con la massa di prova più elevata all'interno di una famiglia) può causare deviazioni sostanziali nelle emissioni di CO 2 determinati dalla WLTC e misurati successivamente sulla strada. Di conseguenza, i metodi possono produrre una valutazione di parte della severità guida reale. Le disposizioni WLTP per l'impostazione del carico su strada possono potenzialmente avere bisogno di essere specificati per scopi RDE.

Va notato che, in confronto alla pesanti europea nella regolazione della conformità, vi sono alcune differenze (ad esempio, la correzione della deriva è permesso, la connessione OBD è necessario per calcolare le emissioni in g / kWhr) a causa del diverso tipo procedura di omologazione per i veicoli pesanti (motori) 6. Le differenze sono fuori della portata di questo documento. Con la normativa statunitense in uso rispetto, ci sono più differenze nel metodo di valutazione.

In tutto il mondo, segna la RDEprima di regolamentazione delle prove su strada per i veicoli leggeri. Le disposizioni RDE definiti nel regolamento 2016/427 segnano la prima istanza rilevante per l'omologazione di veicoli leggeri in Europa, dove RDE completa la prova del veicolo di serie in condizioni controllate in laboratorio. La procedura di prova RDE consente la prova, e quindi di controllo, le emissioni inquinanti del veicolo a una vasta gamma di condizioni operative e in maniera più robusto e completo del test di laboratorio attualmente applicato con un ciclo di guida predefinito.

Tuttavia, RDE è anche soggetto a limitazioni. Innanzitutto, misurazioni delle emissioni modali sulla strada lunghi periodi di tempo comporta il rischio di analizzatore drift (ad esempio, a causa della variabilità della temperatura ambiente). Sulla strada misurazioni delle emissioni sono quindi soggetti a margini di incertezza più grandi (stimato in un massimo del 20-30% al limite di emissioni applicabili per NO x) 21 di misurazione delle emissionis in laboratorio, anche se analizzatori PEMS soddisfano requisiti simili per quanto riguarda la precisione e la precisione come analizzatori di laboratorio. In secondo luogo, la gestione delle apparecchiature PEMS richiede una formazione; lo svolgimento di prove di emissione sulla strada non è ancora plug-and-play, e richiede un esperto. Come on-road test con PEMS è ancora piuttosto romanzo, una formazione che consente ai produttori di auto e servizi tecnici di acquisire e condividere le migliori pratiche è necessario. Il presente articolo è un tentativo di diffondere la conoscenza sulla gestione del PEMS e la sperimentazione di emissioni dei veicoli sulla strada. esperienza su larga scala con le disposizioni RDE, come può essere ottenuto da esercizi interlaboratorio o attraverso il benchmarking contro la legislazione internazionale esistente, è ancora mancante. Come RDE costituisce la prima procedura di prova su strada per i veicoli leggeri in tutto il mondo, la Commissione europea prevede una revisione annuale dei fattori di conformità e di una revisione più completa di tutta la procedura RDE nel medio termine.

Disclosures

Le opinioni qui espresse sono quelle degli autori e non possono essere considerati come la posizione ufficiale della Commissione europea.

La citazione di marchi o prodotti commerciali non comporta approvazione o raccomandazione da parte degli autori o della Commissione europea.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
PEMS analyzer Sensors Inc. SEMTECH ECOSTAR
PEMS analyzer AVL MOVE Figure 2
PEMS analyzer Horiba OBS Figure 2
PEMS analyzer MAHA PEMS-GAS Figure 2
Exhaust Flow meter Sensors Inc. SEMTECH EFM-HS EFM-HS specifications of Table 4
GPS Garmin Drive 50
Weather station Waisala AWS310
Zero gas Air Liquide AL089 Alphagaz 1 (N2)
Span gas Air Liquide SM190022710IT 1,800 ppm NO in N2
Span gas Air Liquide SM190022710IT 13% CO2 in N2
Batteries Discover EV12A-A
Mention of trade names or commercial products does not constitute endorsement or recommendation by the authors or the European Commission

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References

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