The European Commission has developed a Real-Driving Emissions (RDE) test procedure to verify pollutant emissions during real-world vehicle operation using the Portable Emissions Measurement Systems (PEMS). This paper presents the experimental procedures required by the newly-adopted RDE test.
Vehicles are tested in controlled and relatively narrow laboratory conditions to determine their official emission values and reference fuel consumption. However, on the road, ambient and driving conditions can vary over a wide range, sometimes causing emissions to be higher than those measured in the laboratory. For this reason, the European Commission has developed a complementary Real-Driving Emissions (RDE) test procedure using the Portable Emissions Measurement Systems (PEMS) to verify gaseous pollutant and particle number emissions during a wide range of normal operating conditions on the road. This paper presents the newly-adopted RDE test procedure, differentiating six steps: 1) vehicle selection, 2) vehicle preparation, 3) trip design, 4) trip execution, 5) trip verification, and 6) calculation of emissions. Of these steps, vehicle preparation and trip execution are described in greater detail. Examples of trip verification and the calculations of emissions are given.
Транспортные средства испытываются в контролируемых лабораторных условиях для определения их официальные значения выбросов и расхода топлива (например, Европейская экономическая комиссия Организации Объединенных Наций (ЕЭК ООН) Правило 83) 1. Для автомобилей малой грузоподъемности, Положение 715/2007 2 определяет предельные значения выбросов Euro 5 и 6, в которых транспортные средства категории M1, M2 (легковые автомобили), N1 и N2 (транспортные средства для перевозки грузов) должны соответствовать. Соответствие проверяется так называемой "типа I" тест , который измеряет выбросов выхлопных газов после запуска холодного двигателя во время унифицированного испытания в лаборатории 1. Хотя лабораторные испытания обеспечивает воспроизводимость и сопоставимость результатов, она охватывает лишь небольшой диапазон условий окружающей среды, движения и работы двигателя, которые обычно встречаются на дороге. В самом деле, официальные результаты лабораторных испытаний отражают все меньше и меньше фактическое потребление топлива опытные водители на дороге 3. Кроме того, Oн-дорожного транспорта выбросы, в частности выбросы NO X дизельных автомобилей, также выше , чем утверждения типа значения 4-5. Правило 715/2007 2 содержит положения , чтобы гарантировать , что предельные значения выбросов соблюдаются при нормальных условиях эксплуатации и эксплуатации транспортных средств. Различные новые регуляторные компоненты находятся в стадии разработки , с тем чтобы уменьшить наблюдаемые расхождения, такие как Всемирный Гармонизированной малотоннажных процедуры (ВПИМ), главным образом , для СО 2 и расхода топлива, а также в режиме реального вождения выбросов (RDE) процедуры испытания, главным образом , для загрязняющие вещества.
По общему признанию, является наиболее важным компонентом нового регулирующего пакета для обычных загрязнителей является то, что соблюдение предельных значений выбросов должно быть продемонстрировано более реальных условиях эксплуатации транспортного средства в соответствии с процедурой RDE. Новая процедура будет дополнять измерение выбросов на шасси динамометры, так что тщательный контроль регулируемых загрязняющих веществ достигается как в Laboratorу и на дороге. RDE основана на тестировании на дорогах выбросов с портативным выбросов измерительных систем (ПЕМС). ПЕМС не являются новыми, особенно для испытаний транспортных средств большой грузоподъемности. Агентство по охране окружающей среды США (US-EPA) добавил к испытаниям лаборатории сертификации дополнительные требования к выбросам с концепцией Not-To-Exceed (NTE) на основании испытаний транспортных средств с САОР. В Европе, САОР на основе эксплуатационного соответствия (ISC) положения , касающиеся стандартов ЕВРО VI применимы для EURO V двигателей 6,7. Выбросы измеряют ФЭУ в выхлопных газах двигателя с измерения производительности (например, линейность, точность), которая сравнима с лабораторным оборудованием класса 8. Новое поколение PEMS весить 30 кг, компактны и могут быть легко установлены в небольших легковых автомобилей, таким образом, имея незначительное влияние на транспортное средство.
Чтобы справиться с реальной изменчивости условий тестирования, конкретного тестирования и оценки данных процедуры должны быть выполнены. Тестирование может происходить в широком диапазоне условий, высота над уровнем моря, температуры и движения. Тем не менее, требования , касающиеся (I) композиции поездки (например, примерно равные доли городских, сельских и автомагистрали вождения) и (б) динамика движения (например, допустимый диапазон ускорений) стремиться к тому , что транспортные средства испытываются в справедливой, представительным и надежным способом. Тем не менее, из – за целого ряда факторов (например, трафик, водитель, и ветер), любой тест на дороге остается, до некоторой степени, случайным образом и не воспроизводимыми. Таким образом, основной задачей является разработка метода оценки данных , который оценивает постфактум нормальность условий испытаний для обеспечения надежной оценки выбросов транспортных средств. С этой целью два метода были приняты в рамках RDE: перемещение окна усреднения (Моу) и метод питания биннинга. Метод MAW делит тест на подразделы (Windows) и использует расстояние конкретных средний диоксид углерода (CO 2 </sUB>) выбросы каждого окна, чтобы оценить нормальность условий эксплуатации. Способ питания бининг классифицирует мгновенные выбросы по дороге к власти бункеров на основе соответствующей мощности на колеса. Нормальность полученного распределения электроэнергии устанавливается путем сравнения со стандартизованным распределением частот колеса мощности. Оба метода включают в себя критерии , чтобы гарантировать , что реализованный тест охватывает диапазон вождения динамичность разрешается в соответствии с процедурой 9-10 тест RDE. Эти два метода, как правило, дают результаты в пределах 10%; Однако различия по порядка 50% было зарегистрировано 11,12. Углубленная оценка методов оценки двух данных по-прежнему отсутствует. Европейская Комиссия признает этот недостаток в декларативной части 14 Правил RDE 13,14 и предусматривает обзор этих двух методов в ближайшем будущем с целью их сохранения или разработки единого метода для оценки газообразных загрязняющих веществ и PartiВыбросы число НКУ.
До сих пор два RDE пакеты не были приняты Техническим комитетом по Автомашин (TCMV) государств – членов ЕС по и стал законом после их опубликования в Официальном журнале Европейского Союза 13-15. Первый пакет ЭРУ охватывала граничные условия, фактическую процедуру испытаний, технических характеристик ФЭУ, а также методы оценки данных (Моу и / или мощности Биннинг), но не предельные значения выбросов (пакет был ставит на голосование в TCMV на 18 – е май 2015). Второй пакет ЭРУ добавил предельные значения выбросов не к превышают (NTE), применимый для тестирования RDE. Кроме того, были введены дополнительные граничные условия, чтобы проверить превышение или отсутствие динамики движения. Выбросы каждого действительного индивидуального теста RDE должен быть ниже соответствующего предела выбросов NTE, о котором говорится в регуляции в качестве факторов соответствия. В настоящее время только объемы выбросов окислов азота не покрываются. будут введены Связующие факторы соответствияв два этапа: фактор 2.1 6 NO предела х евро (80 мг / км) будет применяться с 2017-2019 для новых утверждений типа и всех регистраций новых автомобилей. Коэффициент соответствия впоследствии будет снижен до 1,5 в 2020-2021. Окончательный Евро 6 Коэффициент соответствия 1.5 обеспечивает резерв в размере 0,5 (т.е. 50%) для дополнительной погрешности измерения PEMS по сравнению с лабораторным оборудованием и изменчивости выбросов испытаний на-теста в пределах возможных диапазонов условий тестирования (например, температуры , динамика и высота над уровнем моря). Что касается СО, хотя связывающие факторы соответствия в настоящее время не обсуждается, на дорогах выбросов СО должны быть измерены и записаны для получения официального утверждения. Второй пакет был ставит на голосование в TCMV на 28 – го октября 2015 года.
Состоялось стартовое совещание двух дополнительных пакетов по 25 января 2016 года Третий пакет ПСИ будут рассмотрены ряд частиц ПЕМС тестирование, холодный старт емиссии, а также тестирование гибридных транспортных средств. Измерение выбросов числа частиц на борту транспортных средств является сложной задачей, так как до сих пор не установлено, не подтвержденному техника. Новые концепции и подходы были разработаны в период между 2013 и 2014 годами , в том числе электрического обнаружения аэрозолей в режиме реального времени в сочетании с отбором проб 16 постоянным потоком. Этот пакет должен быть на голосование во второй половине 2016 года пакет четвёртого ПСИ будет иметь дело с определением требований на предмет соответствия находящихся в эксплуатации и тестирования по надзору за рынком. Завершение этого пакета предусмотрено в начале 2017. ЭРУ Положения 2016/427 13 и 2016/646 14 в настоящее время интегрированы вместе с процедуры всемирной согласованной автомобилей малой грузоподъемности Test (ВПИМ) в большую ЕС об утверждении типа регулирования , которые будут дополнять Правила 715/2007 2.
Целью данной статьи является представить экспериментальные процедуры, требуемые недавно принятой RDE регулитаже. Процедура испытания ЭРУ определяет границы допустимых условий испытаний, протокол для тестирования транспортных средств, требования к документам, а также методы оценки , которые должны применяться для анализа работы транспортных средств и связанных с этим выбросов загрязняющих веществ (таблица 1). Процедура может быть суммированы в шесть этапов: 1) выбор транспортного средства, 2) подготовка транспортного средства, 3) дизайн поездка, 4) выполнение поездки, 5) проверка поездка, и 6) Расчет выбросов. Если какой-либо из требований в любой из этих шести шагов не выполняется, то тест считается не удалось. Для более подробного описания процедуры испытания ЭРУ, читатель может обратиться к самому регулирования 13-14.
Приложение IIIA Регламента ЕС 692/2008 |
1. Введение, определения и сокращения |
2. Общие требования к факторам соответствия |
3. Испытание на ПСИ должны быть выполнены |
4. Общие требования |
5. Краевые условия |
6. Требования поездок |
7. Эксплуатационные требования |
8. Смазочное масло, топливо и реагент |
9. Выбросы и оценка поездки |
Приложения |
Приложение 1: Процедура испытаний для тестирования выбросов транспортных средств с PEMS |
Приложение 2: Технические характеристики и калибровка ПЕМС компонентов и сигналов |
Приложение 3: Проверка САОР и без отслеживаемой массового расхода выхлопных газов |
Приложение 4: Определение выбросов |
Приложение 5: Проверка срабатывания динамических условий с методом 1 (скользящим усреднением Window) |
Приложение 6: Проверка срабатывания динамических условий с методом 2 (Power Binniнг) |
Приложение 7: Выбор транспортных средств для тестирования ПЕМС при первоначальном утверждении типа |
Приложение 7а: Проверка общей динамики поездки |
Приложение 7b: Процедура определения совокупного положительного несанкционированно получить поездку |
Приложение 8: Обмен данными и требования к отчетности |
Приложение 9: Сертификат изготовителя соответствия |
Таблица 1:. Структура регулирования RDE Регулирование считается ПРИЛОЖЕНИЕ IIIA регулирования 692/2008 10 комиссии. Все части и приложения описаны в Регламенте Комиссии 2016/427 (первый пакет) 8. Приложения 7а и 7b, а также факторы соответствия, описаны в Регламенте Комиссии 2016/646 (второй пакет) 9.
В данной статье описана процедура ПСИ. Несколько моментов заслуживают особого внимания и будут обсуждаться здесь более подробно.
Для целей утверждения типа, обязательно для определения расхода выхлопных газов с использованием оборудования, такого как функционирования EFM без всякой связи с ЭБУ автомобиля. Что касается подготовки транспортного средства, соединение между EFM и выхлопной трубы имеет важное значение. Материалы должны быть температурно и выхлопных газов состав водонепроницаемым. Несмотря на то, что это не так важно для NO х, это будет иметь важное значение для числа частиц выборки, где десорбция осажденного материала может привести к искусственно высоким уровнем выбросов. Кроме того, точки, которые могут скапливаться конденсаты следует избегать. В конденсаты, образующиеся при перегрузках могут войти в системах измерения и повредить или блокировать их. Точки отбора проб анализаторов соединены ниже по потоку от EFM, с тем, чтобы гарантировать, что весь флвл проходит через EFM. В случае, если это не представляется возможным, и они соединены выше по потоку от EFM, коррекцию для извлеченного потока должно быть сделано. Анализаторы должны быть соединены ниже по потоку от EFM, без каких-либо изменений в длине линий отбора проб. Если это не представляется возможным, время пребывания в дополнительной трубке должно быть принято во внимание в программном обеспечении для того, чтобы обеспечить правильные расчеты выбросов. Анализаторы могут быть установлены внутри или снаружи транспортного средства, до тех пор, как требования к безопасности соблюдены. Кроме того, калибровка анализаторов требует внимания. Это должно быть сделано в пределах ожидаемого диапазона выбросов транспортного средства. В противном случае, требование 90% охвата 99% измерений действительных частей испытания на выбросы не могут быть выполнены.
Проверка поездка и расчет выбросов обычно проводят с помощью программного обеспечения ПЕМС. Для нормального вождения, все условия могут быть легко выполняются 17 </ SUP>. Например, на основе наших измерений, нормально управляемый поездка в пределах динамических граничных пределов (Рисунок 4). Тем не менее, агрессивное вождение может находиться в пределах зоны прохода, особенно в городских или автодорожных участков. С другой стороны, данные в голландских городах показывают , что нормальное вождение может также превышать эти пределы 18. В будущем, опыт работы в течение долгого времени, тесты , проведенные ближе к граничным условиям, а также методы оценки , которые показывают различия> 50% будет оценить применимость процедуры 11,19.
Источником неопределенности исходит из определения дорожных нагрузок для измерения выбросов CO 2 с WLTC; Эти измерения используются для оценки нормальности условий вождения с оценкой ПСИ данных. В идеале, выбранные дорожные нагрузки напоминают таковые из ненагруженного испытываемого транспортного средства с PEMS на дороге. Гибкостей , предоставленные в по ВПИМ (например, для гetermine дорожной нагрузки на основе консервативных общих параметров или транспортного средства с самой высокой испытательной массы внутри семьи) может вызвать существенные отклонения в выбросах СО 2 , определяемых WLTC и измеренных позже на дороге. Как следствие, методы могут давать смещенную оценку фактического тяжести вождения. Положения WLTP для установки дорожной нагрузки может потенциально должны быть определены для целей RDE.
Следует отметить , что, по сравнению с европейской сверхпрочной в регулировании службы соответствия, есть некоторые различия (например, коррекция дрейфа допускается, OBD соединение необходимо для того , чтобы рассчитать выбросы в г / кВт · ч) из – за различного типа процедура утверждения для транспортных средств большой грузоподъемности (двигатели) 6. Отличия выходит за рамки данной статьи. С регулированием США в эксплуатации требований, существует больше различий в методе оценки.
Во всем мире, отмечает ЭРУпервый регулирующий тест на дороге для автомобилей малой грузоподъемности. Положения RDE, определенные в Правилах 2016/427 отметить первый соответствующий экземпляр для официального утверждения типа транспортных средств малой грузоподъемности в Европе, где ПСИ дополняет стандартные испытания транспортного средства в контролируемых условиях в лаборатории. Процедура испытания RDE позволяет испытывать, и, таким образом, контролирующий, выбросы вредных веществ транспортного средства в широком диапазоне условий эксплуатации и в более надежной и всеобъемлющей основе, чем в настоящее время-прикладного лабораторного тестирования с заданным ездового цикла.
Тем не менее, ЭРУ также подлежит ограничениям. Во- первых, модальные измерения выбросов на дороге в течение длительных периодов времени влечет за собой риск анализатора дрейфа (например, из – за изменчивости температуры окружающей среды). На дороге измерения выбросов, таким образом , с учетом больших полях неопределенности ( по оценкам, не более 20-30% в пределе применимо для выбросов NO x) 21 , чем измерения выбросовs в лаборатории, даже если анализаторы ФЭУ выполняют аналогичные требования в отношении точности и точности в качестве лабораторных анализаторов. Во-вторых, обработка ПЕМС оборудования требует подготовки; проведение испытаний выбросов на дороге еще не подключи и играй, и она требует эксперта. Как на дороге тестирование с PEMS еще довольно новым, обучение, которое позволяет автопроизводителям и технические услуги, приобретать и обмена передовым опытом необходим. Настоящая статья представляет собой попытку распространения знаний об обращении с САОР и проверки выбросов транспортных средств на дороге. Изображение большего масштаба опыт с положениями RDE, а могут быть получены путем межлабораторных упражнений или через бенчмаркинга против существующего международного законодательства, до сих пор отсутствует. В ЭРУ представляет собой первую процедуру испытания на дороге для малотоннажных автомобилей по всему миру, Европейская комиссия предусматривает ежегодный обзор факторов соответствия и более всеобъемлющий обзор всей процедуры RDE в среднесрочной перспективе.
<p class="Jove_content"> Есть две основные области для будущего применения. Во-первых, ПСИ могут быть приняты другими странами. Китай, Индия, Япония и Южная Корея заинтересованы в принятии ЭРУ, или их элементов, для целей регулирования. Таким образом, процедура, описанная здесь, может стать основой для регулирующего тестирования на дорогах выбросов из легковых автомобилей по всему миру. Во-вторых, ЭРУ представляет хорошее руководство для практики любого независимого испытания на выбросы в исполнении научно-исследовательских институтов и технических служб. Положения помогают обеспечить точные и надежные измерения выбросов в дорожных условиях.The authors have nothing to disclose.
The authors would like to thank Sensors Inc. for providing a PEMS for conducting an inter-laboratory exercise.
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 | 1800 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 |