Новые правила в автоиндустрии — WLTP
В сентябре 2018 года в Европе стали обязательными новые «всемирные» процедуры измерения расхода топлива, а вместе с ним — выбросов углекислого газа и токсичных компонентов. Это называется WLTP, Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Procedure. И тут же продажи автомобилей рухнули более чем на 20%! Но это временно, а вот воздух благодаря WLTP точно станет чище. Жаль, не в России.
Г лавная цель WLTP — заменить устаревшие и нереалистичные «расходные» циклы разных стран, а разрабатывать систему начали еще девять лет назад. Ведь как было до нынешней осени? В Европе машины гоняли на беговых барабанах по циклу NEDC, в Америке — по циклам FTP-75, US06 и HWFET, в Японии — по JC08. Между тем в мире царит глобализация. Так почему бы не гармонизировать испытательные процедуры, заодно приблизив их к реальной жизни, чтобы потом покупатели не удивлялись тому, что новенький автомобиль расходует не обещанные 6,8 литра топлива на 100 км пробега, а все десять?
Цикл WLTC длиннее и разделен непродолжительными остановками на четыре фазы: Low, где автомобиль разгоняется максимум до 56,5 км/ч, Medium (76,6 км/ч), High (97,4 км/ч) и Extra High (131,6 км/ч). WLTC динамичнее NEDC, а разгоны и торможения плавно перетекают друг в друга. По сведениям компании Nissan, одна только переподготовка водителей-испытателей для работы по иной методике замера занимает более полугода
С внедрением WLTP у автопроизводителей останется гораздо меньше «честных» возможностей занижения расхода.
Например, теперь нельзя, как в случае с NEDC, для определения так называемой дорожной нагрузки взять самую легкую машину на самых узких шинках: нужен автомобиль «в той комплектации (колеса, подвеска, аэродинамические приспособления, дополнительное оборудование), которая обеспечивает максимальное сопротивление движению». Специальные экорежимы теперь разрешено включать только в случае, если производитель докажет, что такой алгоритм может использоваться в качестве основного. Капот во время испытаний на беговых барабанах должен быть закрыт в обязательном порядке, а это значит, что потребуется дополнительная энергия на привод вентиляторо в охлаждения двигателя.
Беговые барабаны и газоанализаторы при испытаниях по WLTP и NEDC используются одинаковые. Зато открытый капот явно указывает на то, что Гранту гоняют по устаревшему циклу
Для подзаряжаемых гибридов по-прежнему используются мудреные формулы пересчета — в результате чего появлялись курьезы вроде BMW i8 с расходом топлива 2 л/100 км или Porsche 918 с его паспортными тремя литрами на сотню. Однако новый расчет будет гораздо ближе к реальности, а в «топливный» зачет для обычных, неподзаряжаемых, гибридов пойдет расход с полностью разряженной батареей — если производитель не докажет, что заряд аккумуляторов во время эксплуатации постоянно поддерживается на более высоком уровне.
Co2 nedc что это
Сегодня в мире используют три основные системы измерения расхода топлива ДВС-авто и запаса хода электрокара. Но скоро будет одна. Самая правильная?
Каждый раз, обсуждая очередной электрокар, мы обязательно говорим о его запасе хода – это одна из важнейших величин! И каждый раз приходится оговаривать измерительный циклы, в ходе которого были получены эти километры. Ведь расхождение запаса хода для одного и того же электромобиля порой может достигать 20-25%. К примеру, запас хода для самого первого Nissan Leaf был заявлен на уровне 160 км (американский измерительный цикл), 175 км (европейски измерительный циклы), 200 км (японский измерительный цикл).
Именно три вышеперечисленных цикла сегодня являются наиболее популярными в мире. Несложно заметить, что японский измерительный цикл дает наибольшую цифру – он очень «мягкий»в своих требованиях и правилах. Американский цикл напротив – крайне жесткий и требовательный; соответственно и запас хода электрокара выходит заметно меньше. Европейский измерительный цикл показывает среднюю цифру запаса хода.
Для Украины применим средний запас хода – между цифрами европейского и американского измерительного цикла: если поехать бережно и неспешно – то можно получить европейский запас хода; если не отказывать себе в кондиционере и в динамичных разгонах – получим цифры из американского цикла замера.
Важно отметить, что эти циклы изначально разработаны для обычных автомобилей с ДВС; эти измерительные циклы учитывали появление и эксплуатацию гибридов, но как-то «задним числом», с минимальным вниманием к их возможностям. А об электрокарах речь тогда и вовсе не шла. В тоже время условия проведения замеров прямо влияют на расход энергии, а значит – влияют и на запас хода. Но что скрывают эти циклы? Почему так разнятся цифры?
Европейский ездовой цикл NEDC (New European Driving Cycle)
Данный измерительный цикл начала использоваться с 1-го января 2000 года, описывает движение в городе и на трассе. В целом цикл NEDC рассчитан на прохождение дистанции в 11 км за время около 20 минут. Средняя скорость измерительного цикла составляет 33,6 км/ч; на протяжении всего цикла выполняется 12 остановок и разгонов.
Так, имитация движения в городе Urban Driving Cycle подразумевает 4-е отдельных блока: каждый длительностью 195 секунд и с дистанцией 1,013 км. В ходе этих тестовых блоков автомобиль разгоняется до скорости 18-32-50 км/ч; средняя скорость составляет 18,7 км/ч.
Загородное движение имитируется одним отдельным блоком Extra Urban Driving Cycle: 400 секунд; 6,955 км; средняя скорость движения 62,6 км/ч; максимум автомобиль разгоняется до 120 км/ч.
А теперь о послаблениях NEDC. Во-первых, этот цикл проводится с отключением потребителей энергии: выключены фары, дворники, аудиосистема, кондиционер, пр. Во-вторых, все разгоны очень мягкие и неторопливые: на разгон 0-50 км/ч отводится 26 секунд; на разгон 0-70 км/ч дается 41 секунда. Да и максимальные трассовые скорости не слишком уж высоки.
Словом, измерительный цикл NEDC заточен под неторопливых европейцев: в городе не более 50 км/ч под контролем камер; неспешные разгоны и медленная езда по трассе. У нас же все едут намного быстрее: городские «60+20» км/ч означают скорость движения в 1,5-2 раза выше, чем в Европе; холодная и темная зима означает включенные фары, подогрев сидений, отопитель салона. Добавьте к этом боле динамичные разгоны.
Вот почему европейский измерительный цикл NEDC немного «не про Украину»: чтобы получить его обещанные цифры, придется постараться – ехать очень бережно и аккуратно.
Японский измерительный цикл JC08
Измерительный цикл JC08 был заявлен примерно в 2007 году, но он существовал параллельно с предыдущим японским циклом «10*15» до 2010 года; и лишь с начала 2011 года измерительный цикл JC08 стал единственным для Японии. Этот цикл длится 1 205 секунд, за данное время автомобиль проезжает 8,17 км. Средняя скорость во время измерительного цикла JC08 составляет 24,4 км/ч; максимальная скорость достигает 81,6 км/ч.
Данный цикл имеет ряд интересных нюансов: например, ускорение здесь едва ли не самое высокое в сравнении с измерительными циклами NEDC и ЕРА; предусмотрен замер расхода топлива при «холодном старте» и «горячем старте».
В тоже время, есть еще один нюанс, который крайне важен для электромобилей и гибридов – измерительный цикл JC08 общей предусматривает остановки общей длительностью почти 30% времени!
Т.е. из общей длительности измерительного цикла JC08 около 20 минут автомобиль стоит на месте 6 минут. В таком случае электрокар практически не потребляет энергию – вот и секрет большой дистанции пробега согласно измерительному циклу JC08.
В итоге измерительный цикл JC08 хорошо описывает движение в плотном городском трафике: остановки, пробки, стояние на светофорах, динамичный разгон на перекрестке. Но он слишком идеалистичен и практически не учитывает движение по трассе с высокой скоростью.
Американский измерительный цикл ЕPA FTP-75 (Federal Test Procedure 75)
Данный американский измерительный цикл в просторечии называют ЕРА от названия организации ЕРА (Environmental Protection Agency), которая его создала. Можно считать, что цифры «75» округленно (на самом деле 1978 год) указывают на год разработки нормативов по тестированию автомобилей на предмет их топливной экономичности. На самом деле, наиболее актуальный вариант цикла FTP-75 был представлен относительно недавно – в 2008 году.
Ценность измерительного цикла ЕРА в том, что он обширный и многогранный. Во-первых, измерительный цикл ЕРА подразумевает общее время тестирования 31 минуту и дистанцию пробега 17,8 км – заметно больше европейского и японского аналога; за это время автомобиль делает 22 остановки с последующим разгоном. Однако время простоя здесь наименьшее – около 20% от общей длительности измерительного цикла.
Во-вторых, максимальная скорость достигает 91,2 км/ч; средняя скорость во время цикла ЕРА достигает почти 35 км/ч. Также предусмотрен отдельный цикл замера расхода топлива при движении по трассе, где средняя скорость составляет почти 78 км/ч.
Третье – предусмотрены дополнительные измерительные циклы: например, US06 описывает резкие разгоны при старте со светофора в напряженном городском потоке; SC03 обязывает включать кондиционер.
Вот в чем ценность измерительного цикла ЕРА – в его реалистичности: быстрая езда, много остановок, динамичный разгон, включен кондиционер… Все это здорово нагружает не только ДВС-автомобиль, но и электрокар, которому приходится тратить больше энергии.
Вот и ответ, почему данные о запасе хода электрокара согласно измерительному циклу ЕРА наиболее скромны – потому, что они наиболее реальны! Из рассмотренных трех циклов, именно ЕРА описывает ситуацию «еду как хочу и ни в чем себе не отказываю». В тоже время, это совсем не значит, что невозможно приехать «в цифры» NEDC – это вполне реально, если задаться такой целью и постараться беречь заряд аккумулятора. А вот JC08 совсем уж идеалистичен.
Но вскоре все изменится благодаря тому, что будет один цикл…
Мировой цикл WLTC (Worldwide harmonized Light vehicles Test Cycle)
Что же собой представляет измерительный цикл WLTC? Во-первых, он по-настоящему мировой: с 2017 года он будет действовать на всех ключевых континентах, что позволит сравнивать запас хода электрокара или расход топлива автомобиля напрямую, без учета измерительного цикла. Во-вторых, цикл WLTC достаточно жесткий и обширный: его продолжительность составляет ровно 30 минут; тестовая дистанция превышает 23 км; уровень ускорения (динамики разгона) будет наивысшей среди всех описанных циклов замера. Третье – WLTC состоит из четырех частей: по паре для описания городской и трассовой езды. В ходе двух частей «городское поездки» автомобиль разгоняется до 56,5 км/ч и до 76,6 км/ч; в ходе двух частей «трассовой поездки» максимальные скорости достигают 97,4 км/ч и даже 131,6 км/ч – т.е. этот цикл описывает очень, быструю и динамичную езду! А еще – деление автомобилей по классам исходя из их энерговооруженности (отношения мощности к массе). А еще – детальные условия использования различных эко-режимов. А еще – закрытый капот по время стендовых испытания на барабанах, и т.д. Цикл WLTC очень реален!
Отдельно отметим условия испытания электрокаров и гибридов. Например, для гибридов аккумулятор перед началами тестов WLTC полностью разряжается, если производитель не докажет, что в нормальных условиях эксплуатации АКБ заряжена. Если во время теста заряд АКБ меняется, то разницу добавляют или вычитают из итогового результата, который рассчитывается в кВтч (Втч). Для подзаряжаемых гибридов предусмотрено четыре цикла измерений: один с полностью разряженной АКБ, парочка – с частично заряженной АКБ, плюс цикл езды гибрида в режиме электрокара (только АКБ и электромотор, без ДВС).
С электромобилями все совсем жестко: сначала полный разряд АКБ согласно рекомендациям производителя, затем 12 часов на полный заряд и выдержку АКБ. Здесь возникает первый вопрос – что делать с большими аккумуляторами Tesla, которые можно и не успеть зарядить за 12 часов?
А ведь тенденция к увеличению емкости АКБ в последнее время явно прослеживается: вспомним Chevrolet Bolt или Renault Zoe 40. Второй вопрос – а как будет проходить зарядка, с помощью какого зарядного устройства? Если быстрая зарядка типа Supercharger, CHAdeMO, CCS – то вопроса со временем заряда нет; но эти станции доводят заряд АКБ лишь до 80%, а что делать с оставшимися 20%? И доступность «быстрых зарядок» типа Supercharger, CHAdeMO, CCS сильно зависит от страны: к примру, в Украине чаще всего заряжаются от обычных розеток (2-3 кВт) и ускоренных зарядок (10-20 кВт). Получится, что цикл WLTC не отвечает реальности, а ведь все как раз и затевалось ради большей реалистичности.
В целом к измерительному циклу WLTC еще есть вопросы как со стороны электрокаров и гибридов, так и со стороны обычных ДВС-авто. Однако главная цель WLTC благая – приведение всех тестовых испытания по расходу топлива (ДВС) и запасу хода (электрокар) к единому стандарту, что позволит сравнивать автомобили напрямую, без оговорок об измерительном тесте, в ходе которого были получены определенные цифры.
А вы что думаете по этому поводу? Дайте нам знать – напишите в комментариях!
Понравилась статья? Поделитесь ею и будет вам счастье!
Co2 nedc что это
Сегодня в мире используют три основные системы измерения расхода топлива ДВС-авто и запаса хода электрокара. Но скоро будет одна. Самая правильная?
Каждый раз, обсуждая очередной электрокар, мы обязательно говорим о его запасе хода – это одна из важнейших величин! И каждый раз приходится оговаривать измерительный циклы, в ходе которого были получены эти километры. Ведь расхождение запаса хода для одного и того же электромобиля порой может достигать 20-25%. К примеру, запас хода для самого первого Nissan Leaf был заявлен на уровне 160 км (американский измерительный цикл), 175 км (европейски измерительный циклы), 200 км (японский измерительный цикл).
Именно три вышеперечисленных цикла сегодня являются наиболее популярными в мире. Несложно заметить, что японский измерительный цикл дает наибольшую цифру – он очень «мягкий»в своих требованиях и правилах. Американский цикл напротив – крайне жесткий и требовательный; соответственно и запас хода электрокара выходит заметно меньше. Европейский измерительный цикл показывает среднюю цифру запаса хода.
Для Украины применим средний запас хода – между цифрами европейского и американского измерительного цикла: если поехать бережно и неспешно – то можно получить европейский запас хода; если не отказывать себе в кондиционере и в динамичных разгонах – получим цифры из американского цикла замера.
Важно отметить, что эти циклы изначально разработаны для обычных автомобилей с ДВС; эти измерительные циклы учитывали появление и эксплуатацию гибридов, но как-то «задним числом», с минимальным вниманием к их возможностям. А об электрокарах речь тогда и вовсе не шла. В тоже время условия проведения замеров прямо влияют на расход энергии, а значит – влияют и на запас хода. Но что скрывают эти циклы? Почему так разнятся цифры?
Европейский ездовой цикл NEDC (New European Driving Cycle)
Данный измерительный цикл начала использоваться с 1-го января 2000 года, описывает движение в городе и на трассе. В целом цикл NEDC рассчитан на прохождение дистанции в 11 км за время около 20 минут. Средняя скорость измерительного цикла составляет 33,6 км/ч; на протяжении всего цикла выполняется 12 остановок и разгонов.
Так, имитация движения в городе Urban Driving Cycle подразумевает 4-е отдельных блока: каждый длительностью 195 секунд и с дистанцией 1,013 км. В ходе этих тестовых блоков автомобиль разгоняется до скорости 18-32-50 км/ч; средняя скорость составляет 18,7 км/ч.
Загородное движение имитируется одним отдельным блоком Extra Urban Driving Cycle: 400 секунд; 6,955 км; средняя скорость движения 62,6 км/ч; максимум автомобиль разгоняется до 120 км/ч.
А теперь о послаблениях NEDC. Во-первых, этот цикл проводится с отключением потребителей энергии: выключены фары, дворники, аудиосистема, кондиционер, пр. Во-вторых, все разгоны очень мягкие и неторопливые: на разгон 0-50 км/ч отводится 26 секунд; на разгон 0-70 км/ч дается 41 секунда. Да и максимальные трассовые скорости не слишком уж высоки.
Словом, измерительный цикл NEDC заточен под неторопливых европейцев: в городе не более 50 км/ч под контролем камер; неспешные разгоны и медленная езда по трассе. У нас же все едут намного быстрее: городские «60+20» км/ч означают скорость движения в 1,5-2 раза выше, чем в Европе; холодная и темная зима означает включенные фары, подогрев сидений, отопитель салона. Добавьте к этом боле динамичные разгоны.
Вот почему европейский измерительный цикл NEDC немного «не про Украину»: чтобы получить его обещанные цифры, придется постараться – ехать очень бережно и аккуратно.
Японский измерительный цикл JC08
Измерительный цикл JC08 был заявлен примерно в 2007 году, но он существовал параллельно с предыдущим японским циклом «10*15» до 2010 года; и лишь с начала 2011 года измерительный цикл JC08 стал единственным для Японии. Этот цикл длится 1 205 секунд, за данное время автомобиль проезжает 8,17 км. Средняя скорость во время измерительного цикла JC08 составляет 24,4 км/ч; максимальная скорость достигает 81,6 км/ч.
Данный цикл имеет ряд интересных нюансов: например, ускорение здесь едва ли не самое высокое в сравнении с измерительными циклами NEDC и ЕРА; предусмотрен замер расхода топлива при «холодном старте» и «горячем старте».
В тоже время, есть еще один нюанс, который крайне важен для электромобилей и гибридов – измерительный цикл JC08 общей предусматривает остановки общей длительностью почти 30% времени!
Т.е. из общей длительности измерительного цикла JC08 около 20 минут автомобиль стоит на месте 6 минут. В таком случае электрокар практически не потребляет энергию – вот и секрет большой дистанции пробега согласно измерительному циклу JC08.
В итоге измерительный цикл JC08 хорошо описывает движение в плотном городском трафике: остановки, пробки, стояние на светофорах, динамичный разгон на перекрестке. Но он слишком идеалистичен и практически не учитывает движение по трассе с высокой скоростью.
Американский измерительный цикл ЕPA FTP-75 (Federal Test Procedure 75)
Данный американский измерительный цикл в просторечии называют ЕРА от названия организации ЕРА (Environmental Protection Agency), которая его создала. Можно считать, что цифры «75» округленно (на самом деле 1978 год) указывают на год разработки нормативов по тестированию автомобилей на предмет их топливной экономичности. На самом деле, наиболее актуальный вариант цикла FTP-75 был представлен относительно недавно – в 2008 году.
Ценность измерительного цикла ЕРА в том, что он обширный и многогранный. Во-первых, измерительный цикл ЕРА подразумевает общее время тестирования 31 минуту и дистанцию пробега 17,8 км – заметно больше европейского и японского аналога; за это время автомобиль делает 22 остановки с последующим разгоном. Однако время простоя здесь наименьшее – около 20% от общей длительности измерительного цикла.
Во-вторых, максимальная скорость достигает 91,2 км/ч; средняя скорость во время цикла ЕРА достигает почти 35 км/ч. Также предусмотрен отдельный цикл замера расхода топлива при движении по трассе, где средняя скорость составляет почти 78 км/ч.
Третье – предусмотрены дополнительные измерительные циклы: например, US06 описывает резкие разгоны при старте со светофора в напряженном городском потоке; SC03 обязывает включать кондиционер.
Вот в чем ценность измерительного цикла ЕРА – в его реалистичности: быстрая езда, много остановок, динамичный разгон, включен кондиционер… Все это здорово нагружает не только ДВС-автомобиль, но и электрокар, которому приходится тратить больше энергии.
Вот и ответ, почему данные о запасе хода электрокара согласно измерительному циклу ЕРА наиболее скромны – потому, что они наиболее реальны! Из рассмотренных трех циклов, именно ЕРА описывает ситуацию «еду как хочу и ни в чем себе не отказываю». В тоже время, это совсем не значит, что невозможно приехать «в цифры» NEDC – это вполне реально, если задаться такой целью и постараться беречь заряд аккумулятора. А вот JC08 совсем уж идеалистичен.
Но вскоре все изменится благодаря тому, что будет один цикл…
Мировой цикл WLTC (Worldwide harmonized Light vehicles Test Cycle)
Что же собой представляет измерительный цикл WLTC? Во-первых, он по-настоящему мировой: с 2017 года он будет действовать на всех ключевых континентах, что позволит сравнивать запас хода электрокара или расход топлива автомобиля напрямую, без учета измерительного цикла. Во-вторых, цикл WLTC достаточно жесткий и обширный: его продолжительность составляет ровно 30 минут; тестовая дистанция превышает 23 км; уровень ускорения (динамики разгона) будет наивысшей среди всех описанных циклов замера. Третье – WLTC состоит из четырех частей: по паре для описания городской и трассовой езды. В ходе двух частей «городское поездки» автомобиль разгоняется до 56,5 км/ч и до 76,6 км/ч; в ходе двух частей «трассовой поездки» максимальные скорости достигают 97,4 км/ч и даже 131,6 км/ч – т.е. этот цикл описывает очень, быструю и динамичную езду! А еще – деление автомобилей по классам исходя из их энерговооруженности (отношения мощности к массе). А еще – детальные условия использования различных эко-режимов. А еще – закрытый капот по время стендовых испытания на барабанах, и т.д. Цикл WLTC очень реален!
Отдельно отметим условия испытания электрокаров и гибридов. Например, для гибридов аккумулятор перед началами тестов WLTC полностью разряжается, если производитель не докажет, что в нормальных условиях эксплуатации АКБ заряжена. Если во время теста заряд АКБ меняется, то разницу добавляют или вычитают из итогового результата, который рассчитывается в кВтч (Втч). Для подзаряжаемых гибридов предусмотрено четыре цикла измерений: один с полностью разряженной АКБ, парочка – с частично заряженной АКБ, плюс цикл езды гибрида в режиме электрокара (только АКБ и электромотор, без ДВС).
С электромобилями все совсем жестко: сначала полный разряд АКБ согласно рекомендациям производителя, затем 12 часов на полный заряд и выдержку АКБ. Здесь возникает первый вопрос – что делать с большими аккумуляторами Tesla, которые можно и не успеть зарядить за 12 часов?
А ведь тенденция к увеличению емкости АКБ в последнее время явно прослеживается: вспомним Chevrolet Bolt или Renault Zoe 40. Второй вопрос – а как будет проходить зарядка, с помощью какого зарядного устройства? Если быстрая зарядка типа Supercharger, CHAdeMO, CCS – то вопроса со временем заряда нет; но эти станции доводят заряд АКБ лишь до 80%, а что делать с оставшимися 20%? И доступность «быстрых зарядок» типа Supercharger, CHAdeMO, CCS сильно зависит от страны: к примру, в Украине чаще всего заряжаются от обычных розеток (2-3 кВт) и ускоренных зарядок (10-20 кВт). Получится, что цикл WLTC не отвечает реальности, а ведь все как раз и затевалось ради большей реалистичности.
В целом к измерительному циклу WLTC еще есть вопросы как со стороны электрокаров и гибридов, так и со стороны обычных ДВС-авто. Однако главная цель WLTC благая – приведение всех тестовых испытания по расходу топлива (ДВС) и запасу хода (электрокар) к единому стандарту, что позволит сравнивать автомобили напрямую, без оговорок об измерительном тесте, в ходе которого были получены определенные цифры.
А вы что думаете по этому поводу? Дайте нам знать – напишите в комментариях!
Понравилась статья? Поделитесь ею и будет вам счастье!
Европейский цикл движения NEDC для типовых испытаний
Анализ ОГ при типовых испытаниях автомобилей существенно отличается от проверок токсичности ОГ, проводимых на СТО. При типовой проверке автомобиль проезжает предписанные циклы движения на беговых барабанах при точно заданных параметрах окружающей среды и условиях испытаний.
Предписанные и стандартизированные методы измерений определяют количество каждого отдельного компонента ОГ. Для Европы обязательным является новый европейский цикл движения — NEDC (New European Driving Cycle). Данный цикл моделирует типичную манеру езды на европейских дорогах. В других странах (например, в США и Японии) при испытаниях автомобилей применяются другие циклы, учитывающие региональную специфику дорожного движения и стиля вождения. Измерение количества и анализ вредных веществ выполняются по методу CVS (Constant Volume Sampling, отбор проб постоянного объема).
Испытание с холодным пуском предусмотрено также для автомобилей с дизельными двигателями. После вступления в силу новых стандартов содержания вредных веществ в ОГ автомобилей с дизельными двигателями, с 2008 г требования ужесточились. Так, например, предельное содержание частиц снижено до уровня 0,0025 г/км, а количество МО( по сравнению с Евро-4 сокращено вдвое.
Рис. NEDC (New European Driving Cycle, новый европейский цикл движения). Длительность цикла 1220 секунд (4 х 195 секунд + 1 х 400 секунд). Длина цикла 11007 метров. Средняя скорость 33,6 км/ч. Максимальная скорость 120 км/ч
Рис. Американский цикл движения FTP 75 (Federal Test Procedure). Длительность цикла 1372 секунд + 505 секунд = 1877 секунд. Длина цикла 11,04 миль, 17763 метра (1 миля = 1609 м). Средняя скорость 34,1 км/ч. Максимальная скорость 91,2 км/ч
На рисунке изображен цикл движения NEDC для типовых испытаний легковых автомобилей.
Различия между региональными циклами движения показаны на рисунке.
Американский цикл движения показан на примере FTP-75. Это всего лишь один из стандартных испытательных циклов, принятых в США. Остальные, не описанные здесь циклы — это загородный цикл (Highway Cycle), цикл 5FTP, цикл US06 и цикл OBD, который также называют CARB Unified Cycle. Испытание FTP-75 состоит из трех фаз и паузы (простоя). Пауза в 10 минут в цикле FTP имитирует нахождение автомобиля в пробке, типичной при движении в большом американском городе. Третья фаза идентична первой. Максимальная скорость автомобиля при этом испытании заметно ниже, чем при испытаниях в Европе. Единых условий испытаний, таких как в Европе, в США нет. Выброс ОГ на испытаниях определяется по следующей формуле:
(0,43 х фазы 1 + 2) + (0,57 х фазы 2 + 3)
У грузовиков и автобусов ОГ анализируются не с привязкой к расстоянию и характеристикам движения, а с привязкой к мощности двигателей в рамках испытаний из 13 этапов.
Стационарный метод испытаний заменен на динамический, содержащий близкие к реальным изменения нагрузки на двигатель.
Определение потерь на испарение
Важным объектом проверки при типовых испытаниях бензиновых двигателей на токсичность ОГ является испарение углеводородов. Независимо от выбросов вредных веществ в результате сгорания в двигателе углеводороды попадают в атмосферу из топливной системы также через испарение из негерметичных (неисправных или неудачно сконструированных) элементов топливной системы. При проверке токсичности ОГ или осмотре автомобилей на СТО этот параметр проверить невозможно. Законодатели полагаются на то, что системы функционируют или отдельные элементы (например, система вентиляции топливного бака и его герметичность) контролируются системой бортовой диагностики (OBD). Испарения у дизельных двигателей в силу низкой летучести компонентов дизельного топлива играют второстепенную роль.
Стандартным методом определения потерь на испарение является метод SHED. При этом методе автомобиль помещается в газонепроницаемую камеру, и его топливный бак примерно наполовину заполняется контрольным бензином заданной температуры (от +10 до +14,5°С). Затем измеряется концентрация углеводородов в испытательной камере. После этого в течение часа температура топлива повышается на 14°С. По достижении конечной температуры снова измеряется концентрация углеводородов в испытательной камере. Окна и багажник автомобиля во время измерения должны быть открыты. Чтобы измерить испарение в фазе охлаждения автомобиля, прогретый автомобиль помещается в испытательную камеру, в которой в течение одного часа измеряется увеличение испарения. Масса испарившихся углеводородов на обоих испытаниях не должна превышать 2 г. В перспективе следует ожидать дальнейшего ужесточения требований к испарению углеводородов (испытание, аналогичное описанному выше, проводится в течение суток при температуре от +20 до +35 °С).
Анализ ОГ по методу CVS
Выбросы вредных веществ автомобилями определяются на беговых барабанах. Пока автомобиль «движется» на барабанах в соответствии с определенными циклами движения (цикл NEDC), откалиброванные измерительные системы определяют концентрацию отдельных компонентов выхлопа. Конечно, в ходе измерений возможны ошибки. Чтобы исключить их, выполняется несколько измерений или серий измерений, из результатов которых затем выводится среднее значение. Свести возможные ошибки к минимуму можно и путем использования различных измерительных приборов и испытательных стендов.
Метод CV5 начали использовать в 1972 году в США для анализа токсичности ОГ на легковых автомобилях и легких грузовиках с дизельными двигателями. Технология CVS состоит в следующем: после взятия проб в объем ОГ добавляется эквивалентное объему пробы количество чистого воздуха, при этом суммарный объем ОГ и добавленного воздуха поддерживается постоянным.
Преимущества этого метода состоят в следующем:
Описание метода CVS
Рис. Испытательный стенд для анализа ОГ:
Принципиальная схема стенда для анализа выхлопных газов в рамках типового испытания автомобиля изображена на рисунке Работа производится следующим образом. Выхлопные газы автомобиля при его работе по предписанному испытательному циклу разбавляются чистым воздухом. Суммарный объем ОГ и чистого воздуха поддерживается постоянным даже при изменении нагрузки на двигатель автомобиля. Из разбавленного чистым воздухом выхлопа непрерывно отбираются пробы, которые аккумулируются в специальных емкостях. Концентрация вредных веществ в этих пробах соответствует среднему значению концентрации отобранной выхлопной смеси. Таким образом, на протяжении испытательного цикла точно известен общий объем газа. На основе общего объема и концентрации вредных веществ в сборной емкости можно вычислить массу вредных веществ. Во избежание искажений измеренных значений из разбавляющего воздуха берутся пробы и также анализируются на содержание вредных веществ. Это позволяет корректировать точность измерений.
Для достижения постоянного объемного расхода используются обычные вентиляторы с соплом Вентури или ротационные воздуходувки. Во избежание конденсации углеводородов с высокой температурой кипения и для испарения уже сконденсировавшихся в газовой смеси углеводородов требуется нагрев всей системы отбора примерно до 190°С.
Если при типовом испытании необходимо учитывать и предельное содержание частиц, то метод испытания нужно модифицировать. В измерительную установку встраивается т.н. «разбавительный туннель» с высокой внутренней турбулентностью и дополняется точками измерения с фильтрами для улавливания частиц. Из-за разбавления в соотношении от 1:8 до 1:10 измеряемые концентрации очень малы. Необходимо использовать анализаторы, чувствительность которых будет выше в это количество раз. Везде, где применяется метод CVS, используются единые принципы измерения для анализа компонентов выхлопа:
Ниже кратко описаны методы измерений, используемые для промышленности и типовых испытаний.
Метод FID
Аббревиатура FID расшифровывается как Flame lonisation Detector (пламенно-ионизационный детектор). Этот метод используется при промышленной разработке двигателей и при анализе выхлопных газов в ходе типовых испытаний автомобилей. Данный детектор используется для обнаружения в газовых смесях органических соединений. Точность измерений при этом методе составляет от нескольких промилле (ррт) до 100%. Поскольку температура пробы достигает 300°С этот метод измерений нечувствителен к колебаниям температуры в помещении.
Метод NDIR
NDIR расшифровывается как Non-Dispersive Infra Red (недиспергирующий инфракрасный анализатор). Принцип измерения основан на поглощении многоатомными неэлементарными газами излучений в инфракрасном диапазоне в пределах строго определенного характеристического спектра. Масса компонентов выхлопа относится к этим газам (за исключением кислорода). Чем больше в выхлопе компонентов газа одного типа, тем больше инфракрасного света определенной длины волны поглощает газ. Поскольку компоненты СО, СО, и СН поглощают излучение с разными длинами волн, их концентрацию можно измерить с помощью специальной инфракрасной техники в общей измерительной камере. Эти камеры называют трехкомпонентными, на рисунке показана их принципиальная схема.
Рис. Принципиальная схема трехкомпонентной измерительной камеры
Длины волн отдельных компонентов выхлопа:
Расположенный за инфракрасным фильтром инфракрасный датчик измеряет долю непоглощенного излучения соответствующей длины волны и направляет сигнал на электронику измерительного прибора. Специальные сигналы датчиков давления и температуры автоматически используются в качестве коррекционных величин для определения условий измерения в измерительной камере. Расположенная между инфракрасным лучом и измерительной камерой заслонка через определенные интервалы прерывает инфракрасный луч. Это упрощает обработку сигналов измерительной электроникой.
Электронный метод измерения концентрации кислорода
Поскольку методом NDIR нельзя определить концентрацию кислорода (он не поглощает инфракрасные лучи), то на выходе измерительной камеры или в отдельной измерительной камере устанавливается электрохимический датчик кислорода. В зависимости от содержания кислорода в выхлопе меняется поток электронов между катодом и анодом датчика. Падение напряжения на нагрузочном резисторе служит показателем содержания кислорода в выхлопе и анализируется измерительной электроникой. Так как нагрузочный резистор имеет зависимость от температуры, то даже при разных температурах окружающей среды гарантируется постоянная точность измерений. Срок службы датчика кислорода ограничен процессами окисления. Принципиальная схема кислородного датчика изображена на рисунке.
Рис. Схема гальванического датчика кислорода
Определение массы частиц
Это измерение используется при разработке двигателей. Выхлопные газы проходят через специальный фильтр, после чего проводится взвешивание чистого и загрязненного фильтров на специально откалиброванных весах и сравнение результатов. Так определяется масса частиц, содержащихся в определенном объеме ОГ. Поскольку материал фильтра гигроскопичен, взвешивание выполняется при постоянной влажности и температуре. Замечено, что обычные стекловолоконные фильтры поглощают воду и углеводороды сильнее, чем стекловолоконные фильтры с покрытием из тефлона. При методе с фильтрацией показателем улавливания частиц сажи служит потемнение фильтрующего листа. Обработка данных выполняется путем сравнения полученных результатов со шкалой Бахараха-Гротона или с показателем дымности ОГ по Bosch. На рисунке показан принцип измерения массы частиц.
Рис. Камера для измерения массы частиц
