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.
Køretøjer testes under kontrollerede laboratorieforhold at bestemme deres officielle emissionsværdier og brændstofforbrug (f.eks, De Forenede Nationers Økonomiske Kommission for Europa (UNECE) Forordning 83) 1. For lette køretøjer, forordning 715/2007 2 defineres de Euro 5 og 6 emissionsgrænser, hvortil køretøjer i klasse M1, M2 (personbiler), skal N1, og N2 (køretøjer til godstransport) overholde. Overholdelse verificeres af den såkaldte "Type I" test, der måler udstødningsemissioner efter koldstart under en standardiseret test i laboratoriet en. Selvom laboratorietest sikrer reproducerbarhed og sammenlignelige resultater dækker kun et lille udvalg af de omgivende, kørsel, og motorens driftsbetingelser, der typisk forekommer på vejen. Som en kendsgerning, officielle laboratorium testresultater afspejler mindre og mindre det faktiske brændstofforbrug oplevet af bilister på vejen tre. Desuden on-road køretøjer emissioner, specielt NOx emissioner af dieselbiler, er også højere end typegodkendelsen værdier 4-5. Forordning 715/2007 2 indeholder bestemmelser, der skal sikre, at emissionsgrænserne respekteres under køretøjets normale drift og brug. Forskellige nye regulatoriske komponenter er i støbeskeen for at reducere observerede uoverensstemmelser, som World harmoniserede Light-Duty Procedure (WLTP), hovedsagelig til CO2 og brændstofforbrug, og Real-Driving emissioner (RDE) testprocedure, primært til forurenende stoffer.
Ganske vist er den vigtigste komponent i den nye lovpakke for konventionelle forureningsstoffer er, at overholdelse af emissionsgrænserne skal demonstreres i den virkelige verden operation køretøjet efter RDE procedure. Den nye procedure vil supplere måling af emissioner på chassisdynamometre, således at der opnås en grundig kontrol af regulerede forurenende stoffer både i LABORATORy og på vejen. Den RDE er baseret på test på vej emissioner med de bærbare emissionsmålingssystemer (PEMS). PEMS er ikke nye, især for tunge test køretøj. United States Environmental Protection Agency (US-EPA) har tilføjet til laboratoriet certificeringsprøvningerne de supplerende krav emissionskrav med ikke-til-Exceed (NTE) koncept baseret på køretøj test med PEMS. I Europa PEMS-baserede ibrugtagne (ISC) bestemmelser for Euro VI normerne gælder for EURO V motorer 6,7. PEMS måle emissioner i motorens udstødning med en måling ydeevne (f.eks, linearitet, nøjagtighed), der er sammenlignelig med laboratorie-grade udstyr 8. Den nyeste generation af PEMS vejer 30 kg, er kompakte, og kan nemt installeres i små personbiler, og derved få en mindre indvirkning på køretøjet.
For at klare den virkelige verden variation af testbetingelser, specifikke test og evaluering af data proprocedurer skal gennemføres. Testning kan opstå under en bred vifte af højde, temperatur, og kørselsforhold. Men krav vedrørende (i) trip sammensætning (f.eks nogenlunde lige store andele af byområder, landdistrikter, og motorvej kørsel) og (ii) køredynamik (f.eks det tilladte interval af accelerationer) har til formål at sikre, at køretøjer testes på en retfærdig, repræsentant, og pålidelig måde. Stadig, på grund af en række faktorer (fx trafik, driver og vind), forbliver nogen on-road test, til en vis grad, tilfældige og ikke-reproducerbare. Den største udfordring var derfor at udvikle en data evalueringsmetode, der vurderer efterfølgende normaliteten af testbetingelser for at muliggøre en pålidelig vurdering af emissionerne fra køretøjer. Til dette formål blev der to metoder er vedtaget inden for RDE: de bevægelige gennemsnit vinduer (maw) og magt Binning metoden. Den MAW metode opdeler testen i underafsnit (windows) og bruger afstanden-specifikke gennemsnit kuldioxid (CO 2 </sub>) emissioner af hvert vindue til at vurdere normaliteten af driftsbetingelser. Den effekt binning metode kategoriserer de øjeblikkelige emissioner on-road til magten siloer baseret på den tilsvarende effekt ved hjulene. Den normalitet af den resulterende strømfordeling etableres gennem en sammenligning med en standardiseret hjul-power frekvens distribution. Begge metoder omfatter kriterier for at sikre, at en realiseret test dækker intervallet kørsel dynamik i tilladt af RDE testproceduren 9-10. De to metoder typisk giver resultater inden for 10%; imidlertid har forskelle i størrelsesordenen 50% er rapporteret 11,12. mangler stadig en grundig vurdering af de evalueringsmetoder to data metoder. Europa-Kommissionen anerkender denne mangel i betragtning 14 i RDE forordning 13,14 og forudser en gennemgang af disse to metoder i den nærmeste fremtid med det formål at fastholde dem eller udvikle en samlet metode til vurdering af forurenende luftarter og particle nummer emissioner.
Indtil nu har to RDE pakker blevet vedtaget af det tekniske udvalg om Motorkøretøjer (TCMV) i EU-medlemsstaterne og blev lov efter deres offentliggørelse i Den Europæiske Unions Tidende 13-15. Den første RDE pakke dækkede randbetingelser, den egentlige prøve procedure, de PEMS specifikationer med evalueringsdata metoder (Maw og / eller effekt Binning), men ikke emissionsgrænser (pakken blev stemt om af TCMV på 18 th af maj 2015). Den anden RDE pakke tilføjede ikke-til-overskride (NTE) emissionsgrænser, der gælder for RDE test. Desuden blev komplementære randbetingelser indført for at kontrollere overskydende eller fravær af køredynamik. Emissionerne af hvert gyldigt individuelle RDE test skal være under den respektive NTE emissionsgrænseværdi, der er nævnt i forordningen som overensstemmelsesvurdering faktorer. I øjeblikket er det kun NOx-emissioner dækket. Bindende overensstemmelsesvurdering faktorer vil blive indførti to trin: en faktor 2,1 i Euro 6 NOx grænse (80 mg / km) vil være gældende fra 2017 til 2019 for nye typegodkendelser og alle nye indregistreringer. Overensstemmelsesvurderingen faktor vil efterfølgende blive sænket til 1,5 i 2020 til 2021. Den endelige Euro 6 overensstemmelse faktor på 1,5 giver en godtgørelse på 0,5 (dvs. 50%) for den ekstra måleusikkerhed af PEMS forhold til laboratorieudstyr og variabilitet testen-til-test emissioner inden de mulige intervaller af testbetingelser (fx temperatur , dynamik og højde). Med hensyn til CO, selv om bindende overensstemmelsesvurdering faktorer i øjeblikket ikke drøftet, on-road CO-emissioner skal måles og registreres for at opnå typegodkendelse. Den anden pakke blev stemt om af TCMV på de 28 th fra oktober 2015.
Blev afholdt kick-off møde i yderligere to pakker på den 25. januar 2016. Den tredje RDE pakke vil løse partikelantal PEMS test, koldstart emissioner og afprøvning af hybridbiler. Måling partikelantal emissioner om bord køretøjer er udfordrende, da uden godkendte teknik endnu ikke er etableret. Nye koncepter og tilgange blev udviklet i perioden mellem 2013 og 2014, herunder elektrisk detektion af aerosol i realtid kombineret med konstant flow prøvetagning 16. Denne pakke er der skal stemmes om i anden halvdel af 2016. Den fjerde RDE pakke vil beskæftige sig med definitionen af kravene for overensstemmelse efter ibrugtagning og test markedsovervågning. Afslutning af denne pakke er planlagt i begyndelsen af 2017. RDE Regulations 2016/427 13 og 2016/646 14 er i øjeblikket integreret sammen med Worldwide harmoniserede lette køretøjer Test Procedure (WLTP) i en større EU-typegodkendelse regulering, der skal supplere forordning 715/2007 2.
Formålet med denne artikel er at præsentere de eksperimentelle procedurer, der kræves den nyligt vedtagne RDE reguning. Proceduren for RDE testen definerer grænserne for tilladte testbetingelser, at protokollen for test køretøjer, kravene til instrumenter og de evalueringsmetoder der anvendes til at analysere kørsel samt de relaterede forurenende emissioner (tabel 1). Proceduren kan sammenfattes i seks trin: 1) udvælgelse køretøj, 2) forberedelse køretøj, 3) tur design, 4) tur udførelse, 5) tur verifikation, og 6) beregning af emissioner. Hvis nogen af kravene i et af disse seks trin ikke er opfyldt, skal prøven dog anses mislykkedes. For en mere detaljeret beskrivelse af RDE testproceduren, kan læseren henvises til selve forordningen 13-14.
Bilag IIIA til EF-forordning 692/2008 |
1. Indledning, definitioner og forkortelser |
2. Generelle krav til overensstemmelsesvurdering faktorer |
3. RDE test, der skal udføres |
4. Generelle krav |
5. Randbetingelser |
6. Trip krav |
7. Operationelle krav |
8. Smøreolie, brændstof og reagens |
9. Emissioner og trip evaluering |
Bilag |
Bilag 1: procedure Test til test køretøjers emissioner med en PEMS |
Bilag 2: Specifikationer og kalibrering af PEMS komponenter og signaler |
Bilag 3: Validering af PEMS og ikke-sporbar udstødningsmassestrømningshastighed |
Bilag 4: Bestemmelse af emissioner |
Bilag 5: Kontrol af tur dynamiske forhold med metode 1 (Moving Gennemsnit vindue) |
Bilag 6: Kontrol af tur dynamiske forhold med metode 2 (Power Binning) |
Bilag 7: Valg af køretøjer til PEMS test ved første typegodkendelse |
Bilag 7a: Kontrol af den samlede tur dynamik |
Bilag 7b: Procedure for at afgøre den samlede positive elevation gevinst på en tur |
Bilag 8: Dataudveksling og indberetningskrav |
Bilag 9: Producent attest for overensstemmelse |
Tabel 1:. Struktur af RDE forordningen Forordningen anses for at være BILAG IIIA i Kommissionens forordning 692/2008 10. Alle dele og bilag er beskrevet i Kommissionens forordning 2016/427 (den første pakke) 8. Bilag 7a og 7b, samt overensstemmelsesvurdering faktorer, er beskrevet i Kommissionens forordning 2016/646 (den anden pakke) 9.
I dette papir, blev proceduren RDE beskrevet. Flere punkter fortjener særlig opmærksomhed og vil blive diskuteret mere detaljeret her.
For typegodkendelse formål, er det obligatorisk at bestemme udstødningsgasstrømmen hjælp udstyr såsom en EFM fungerer uden nogen forbindelse til ECU af køretøjet. Vedrørende forberedelsen køretøj, forbindelsen mellem EFM og udstødningsrøret er vigtig. Materialerne skal være temperatur- og udstødningsgas sammensætning-resistente. Selv om dette ikke er så kritisk for NOx, vil det være betydelige for partikelantal sampling, hvor desorption af aflejret materiale kan føre til kunstigt høje emissioner. Desuden bør undgås punkter, der kan ophobes kondensater. De kondensater dannet under accelerationer kan komme ind i de målesystemer og beskadige eller blokere dem. De prøvetagningssteder i analysatorerne er forbundet nedstrøms for EFM for at sikre, at hele flow passerer gennem EFM. Hvis dette ikke er muligt, og de er forbundet opstrøms for EFM, en korrektion for den ekstraherede flow skal foretages. Analysatorerne skal tilsluttes nedstrøms for EFM, uden nogen ændringer af længden af prøveudtagsledningerne. Hvis dette ikke er muligt, at opholdstiden i den ekstra slanger skal tages i betragtning i softwaren for at sikre korrekte emissionsberegninger. Analysatorerne kan installeres i eller uden for køretøjet, så længe sikkerhedskravene er opfyldt. Desuden er kalibrering af analysatorerne kræver opmærksomhed. Det skal ske inden for det forventede område af emissioner fra køretøjet. Ellers kan kravet om 90% dækning af 99% af målingerne af de gyldige dele af emissionsprøvningen ikke opfyldes.
Turen verifikation og beregning af emissionerne typisk foretaget af PEMS softwaren. For normal kørsel, kan alle betingelser være let opfyldt 17 </ Sup>. For eksempel baseret på vores målinger, en normalt drevet rejse er godt inden de dynamiske grænsebetingelser grænser (figur 4). Dog kan aggressiv kørsel være indenfor pass zone, især i de byer og motorvej portioner. På den anden side, data i hollandske byer viser, at normal kørsel også kan overskride disse grænser 18. I fremtiden erfaring over tid, tests udført tættere på randbetingelser, og evalueringsmetoder, der viser forskelle i> 50% vil vurdere anvendeligheden af proceduren 11,19.
En kilde til usikkerhed stammer fra bestemmelsen af vej belastninger for måling af CO 2 -udledningen med WLTC; Disse målinger anvendes til at vurdere normalitet af kørselsforhold med evaluering RDE data. Ideelt set de valgte road belastninger ligner det testede med PEMS på vejen losses køretøjet. Den fleksibilitet, ind af WLTP (fx til determine vejen belastning baseret på konservative generiske parametre eller køretøjet med den højeste test masse inden for en familie) kan medføre betydelige afvigelser i CO 2 -udslippet bestemt af WLTC og måles senere på vejen. Følgelig kan fremgangsmåderne give en skævt billede af faktiske kørsel sværhedsgrad. De WLTP bestemmelser om indstilling af vejen belastning potentielt behov specificeres for RDE formål.
Det skal bemærkes, at i forhold til den europæiske tunge i tjeneste overensstemmelse regulering, der er nogle forskelle (fx er afdrift korrektion tilladt, OBD-forbindelse er nødvendig for at beregne emissionerne i g / kW timer) på grund af anden type procedure for tunge motorkøretøjer (motorer) 6 godkendelse. Forskellene er ikke omfattet af dette papir. Med USA i-brug-overholdelse regulering, der er flere forskelle i evalueringsmetode.
Worldwide, RDE markererførste lovgivningsmæssige on-road test for lette køretøjer. RDE forskrifter i forordning 2016/427 markere første relevante instans for typegodkendelse af lette køretøjer i Europa, hvor RDE supplerer standard køretøj test under kontrollerede forhold i laboratoriet. Proceduren for RDE test giver mulighed for test, og dermed kontrol, køretøj forurenende emissioner under en bred vifte af driftsbetingelser og i en mere robust og omfattende måde end den aktuelt anvendte laboratorietest med en foruddefineret kørecyklus.
Ikke desto mindre, RDE er også underlagt begrænsninger. Først modal emissionsmålinger på vejen over lange tidsperioder indebærer risiko for analysator afdrift (fx som følge af variabiliteten i den omgivende temperatur). On-road emissionsmålinger er således underlagt større usikkerhed marginer (anslået til maksimalt 20-30% ved grænsen den gældende emissioner for NOx) 21 end emissionsmålings i laboratoriet, selv om PEMS analysatorer opfylder tilsvarende krav til nøjagtighed og præcision som laboratorie analysatorer. For det andet, håndtering af PEMS udstyr kræver uddannelse; udførelse emissionsprøvninger på vejen er endnu ikke plug-and-play, og det kræver en ekspert. Som on-road test med PEMS er stadig temmelig roman, uddannelse, der giver mulighed for auto beslutningstagere og tekniske tjenester til at erhverve og udveksle bedste praksis er nødvendig. Denne artikel er et forsøg på at formidle viden om håndtering af PEMS og prøvning af emissioner køretøjer på vejen. Større skala erfaring med RDE bestemmelser, som kan opnås ved inter-øvelser eller gennem benchmarking mod eksisterende international lovgivning, der stadig mangler. Som RDE udgør den første on-road testprocedure for lette køretøjer på verdensplan, Europa-Kommissionen forudser en årlig gennemgang af overensstemmelsesvurdering faktorer og en mere omfattende gennemgang af hele RDE proceduren i midtvejsevalueringen.
<p class="Jove_content"> Der er to store områder for fremtidige anvendelse. For det første kan RDE vedtages med andre lande. Kina, Indien, Japan, og Sydkorea er interesseret i at vedtage RDE eller bestanddele heraf, i reguleringsøjemed. Som sådan kan den her beskrevne procedure blive den plan for lovmæssige forsøg af lette køretøjer på vej emissioner i hele verden. For det andet, RDE præsenterer en god praksis for en uafhængig emission test udført af forskningsinstitutioner og teknisk service. Bestemmelserne med til at sikre en præcis og robust emissionsmålinger on-road.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 |