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.
De voertuigen worden getest in gecontroleerde laboratorium omstandigheden om hun officiële emissiewaarden en het brandstofverbruik te bepalen (bijvoorbeeld de Verenigde Naties Economische Commissie voor Europa (UNECE) Verordening 83) 1. Voor lichte voertuigen, Verordening 715/2007 2 definieert de emissiegrenswaarden Euro 5 en 6, waarbij voertuigen van de categorieën M1, M2 (personenauto's), N1, en N2 (voertuigen voor het vervoer van goederen) moet voldoen. Naleving wordt gecontroleerd door het zogenaamde "type I" test die uitlaatemissies gemeten na een koude start tijdens een gestandaardiseerde test in het laboratorium 1. Hoewel laboratoriumtests garandeert reproduceerbaarheid en vergelijkbaarheid van de resultaten, beslaat slechts een klein bereik van de ambient, rijden, en de bedrijfsomstandigheden van de motor die typisch voorkomen op de weg. Als een zaak van de feiten, de officiële laboratoriumtest resultaten weerspiegelen minder en minder van de werkelijke brandstofverbruik ervaren bestuurders op de weg 3. Bovendien, on-road voertuig emissies, in het bijzonder de NO X -uitstoot van dieselauto's, zijn ook hoger dan de typegoedkeuring waarden 4-5. Verordening 715/2007 2 bevat bepalingen om ervoor te zorgen dat de emissiegrenswaarden in acht worden genomen in het kader van de normale werking van het voertuig en het gebruik. Diverse nieuwe regelgeving componenten zijn in de pijplijn om de waargenomen verschillen, zoals de Wereldbank geharmoniseerde lichte Procedure (WLTP), voornamelijk voor CO 2 en het brandstofverbruik en de Real-Driving Emissies (RDE) testprocedure, voornamelijk voor de vermindering van verontreinigingen.
Toegegeven, de belangrijkste component van het nieuwe regelgevingspakket voor conventionele verontreinigende stoffen is dat de naleving van de emissiegrenswaarden moet worden aangetoond dan real-world werking van het voertuig na de RDE procedure. De nieuwe procedure wordt de meting van emissies aanvulling op de rollenbank, waardoor een grondige controle van gereguleerde stoffen zowel kan op de laboratory en op de weg. De RDE is gebaseerd op on-road emissies testen met de Portable emissiemeetsystemen (PEMS). PEMS zijn niet nieuw, in het bijzonder voor zware voertuigen testen. De Amerikaanse Environmental Protection Agency (US-EPA) heeft extra emissie-eisen van de Not-To-Exceed (NTE) Het concept is gebaseerd op tests voertuig met PEMS toegevoegd aan het laboratorium certificering testen. In Europa, PEMS-gebaseerde de overeenstemming (ISC) voorzieningen voor de EURO VI-normen zijn van toepassing voor EURO V motoren 6,7. PEMS maatregel emissies in de uitlaatgassen met een meetprestaties (bijvoorbeeld lineariteit, nauwkeurigheid) die vergelijkbaar is met die van laboratoriumschaal rangmateriaal 8. De nieuwste generatie PEMS gewicht 30 kg, zijn compact en kan gemakkelijk worden geïnstalleerd in kleine personenauto's, dus met een geringe invloed op het voertuig.
Om te gaan met de real-world variabiliteit van testomstandigheden, specifieke testen en data evaluatie proprocedures moeten worden uitgevoerd. Testen kunnen onder uiteenlopende hoogte, temperatuur en rijomstandigheden. Echter, eisen met betrekking tot (i) de reis samenstelling (bijvoorbeeld, ongeveer gelijke delen van de stedelijke, landelijk, en de snelweg rijden) en (ii) rijdynamiek (bijvoorbeeld het toegestane bereik van de versnellingen) doel ervoor te zorgen dat de voertuigen worden getest op een eerlijke, representatieve en betrouwbare wijze. Still, door een aantal factoren (bv verkeer, bestuurder en wind), eventuele op de weg te testen blijft tot op zekere hoogte, willekeurig en niet reproduceerbaar. Zo is de belangrijkste uitdaging was de ontwikkeling van een data-analyse methode die ex post beoordeelt de normaliteit van testomstandigheden om een betrouwbare evaluatie van de emissies van voertuigen mogelijk te maken. Hiertoe werden beide methoden binnen de RDE vastgesteld: de bewegende gemiddelde ramen (MTG) en de kracht binning methode. De MAW methode verdeelt de test in sub-secties (Windows) en maakt gebruik van de afstand-specifieke gemiddelde kooldioxide (CO 2 </sub>) de uitstoot van elk venster naar de normaliteit van de werkomstandigheden te beoordelen. De kracht binning werkwijze categoriseert de momentane on-road emissies in stroom voor die bepaalde overeenkomstige vermogen aan de wielen. De normaliteit van de resulterende stroomverdeling wordt vastgesteld door middel van een vergelijking met een gestandaardiseerde wiel-power frequentieverdeling. Beide werkwijzen omvatten vast om te zorgen dat een gerealiseerde test heeft betrekking op het gebied van het rijden dynamica toegestaan door de RDE testprocedure 9-10. Beide methoden geven doorgaans resultaten binnen 10%; echter, hebben verschillen in de orde van 50% gerapporteerd 11,12. Een grondige evaluatie van de twee data evaluatiemethoden wordt nog steeds vermist. De Europese Commissie erkent deze tekortkoming in overweging 14 van de RDE verordening 13,14 en voorziet in een herziening van deze twee methoden in de nabije toekomst met het doel hen te handhaven of het ontwikkelen van een uniforme methode voor de beoordeling van verontreinigende gassen en partikel nummer uitstoot.
Tot nu toe zijn twee RDE pakketten door de Technische Commissie voor motorvoertuigen (TCMV) van de EU-lidstaten goedgekeurd en werd de wet na de bekendmaking ervan in het Publicatieblad van de Europese Unie 13-15. De eerste RDE pakket had betrekking op de randvoorwaarden, de eigenlijke test procedure, de PEMS specificaties en de gegevens evaluatiemethoden (MAW en / of vermogen binning), maar niet emissiegrenswaarden (het pakket werd door de TCMV gestemd op de 18 e van mei 2015). De tweede RDE pakket van de not-to-exceed (NTE) emissiegrenswaarden voor RDE testen toegevoegd. Daarnaast werden aanvullende randvoorwaarden ingevoerd om de overmaat of afwezigheid van rijdynamiek controleren. De emissies van elke geldige individuele RDE proef moet onder de respectieve NTE emissiegrenswaarden, in de verordening overeenstemming factoren genoemd. Op dit moment worden alleen NOx-emissies. Bindende overeenstemming factoren zal worden ingevoerdin twee stappen: een factor 2.1 van de Euro 6 NO x limiet (80 mg / km) van toepassing 2017-2019 voor nieuwe typegoedkeuringen en alle inschrijvingen van nieuwe wagens. De overeenstemming factor zal vervolgens worden verlaagd tot 1,5 in 2020-2021. De definitieve Euro 6 overeenstemming factor van 1,5 geeft een marge van 0,5 (dat wil zeggen, 50%) voor de aanvullende meetonzekerheid van PEMS vergelijking met laboratoriumapparatuur en de test naar emissietest variabiliteit binnen het mogelijke bereik van testomstandigheden (bijvoorbeeld temperatuur , dynamiek en hoogte). Ten aanzien van CO, hoewel bindende overeenstemming factoren zijn op dit moment niet aan de orde, op de weg de CO -uitstoot moeten worden gemeten en geregistreerd om typegoedkeuring te verkrijgen. Het tweede pakket is gestemd door de TCMV op de 28e oktober 2015.
De kick-off meeting van twee aanvullende pakketten werd gehouden op de 25e januari 2016. De derde RDE pakket zal het aantal deeltjes te pakken PEMS testen, koude start emissies, en het testen van hybride voertuigen. Het meten van het aantal deeltjes uitstoot van on-board auto's is een uitdaging, omdat er geen geverifieerde techniek nog niet is vastgesteld. Nieuwe concepten en methoden werden ontwikkeld in de periode tussen 2013 en 2014, met inbegrip van elektrische detectie van aerosol in real-time in combinatie met een constante stroom sampling 16. Dit pakket moet worden gestemd in de tweede helft van 2016. De vierde RDE pakket zal zich bezighouden met de definitie van de eisen voor de overeenstemming en het testen van het markttoezicht. Afronding van dit pakket is voorzien begin 2017. De RDE Regulations 2016/427 13 en 2016/646 14 zijn op dit moment samen geïntegreerd met de Procedure wereldwijd geharmoniseerde lichte voertuigen Test (WLTP) in een groter EU-verordening typegoedkeuring die zal aanvulling van Verordening 715/2007 2.
Het doel van dit document is om de experimentele procedures die door de onlangs aangenomen RDE Ver presenterenning. De RDE testprocedure bepaalt de grenzen van het toelaatbare testomstandigheden, het protocol voor het testen van voertuigen, de eisen voor instrumenten, en de evaluatiemethoden moeten worden toegepast voor het analyseren van werking van het voertuig en de bijbehorende uitstoot van vervuilende stoffen (tabel 1). De procedure kan worden samengevat in zes stappen: 1) keuze van het voertuig, 2) de voorbereiding voertuig, 3) trip ontwerp, 4) trip uitvoering, 5) reis verificatie, en 6) berekening van de emissies. Als een van de eisen van een van deze zes stappen niet wordt voldaan, wordt de test als mislukt beschouwd. Voor een meer gedetailleerde beschrijving van de RDE testprocedure, kan de lezer verwijzen naar de verordening zelf 13-14.
Bijlage III A van EG-verordening 692/2008 |
1. Inleiding, definities en afkortingen |
2. Algemene eisen aan de conformiteit factoren |
3. RDE-test uit te voeren |
4. Algemene eisen |
5. Randvoorwaarden |
6. Trip eisen |
7. Operationele vereisten |
8. Smeerolie, brandstof en reagens |
9. Emissies en trip evaluatie |
bijlagen |
Bijlage 1: procedure test voor de emissies van voertuigen testen met een PEMS |
Bijlage 2: Specificaties en kalibratie van PEMS componenten en signalen |
Bijlage 3: Validatie van PEMS en niet-traceerbare uitlaatgasmassastroom |
Bijlage 4: Bepaling van de emissie |
Bijlage 5: Controle van de trip dynamische omstandigheden met methode 1 (Moving Middelingstijd Window) |
Bijlage 6: Controle van de trip dynamische omstandigheden met methode 2 (Power Binning) |
Bijlage 7: Selectie van voertuigen voor PEMS testen bij de eerste typegoedkeuring |
Bijlage 7a: Verificatie van de totale reis dynamiek |
Bijlage 7b: Procedure voor het bepalen van de cumulatieve positieve hoogteverschil van een reis |
Bijlage 8: De uitwisseling van gegevens en rapportage-eisen |
Bijlage 9: certificaat van overeenstemming van de fabrikant |
Tabel 1:. Structuur van de RDE regeling De regeling wordt beschouwd als BIJLAGE IIIA van Verordening 692/2008 10 van de Commissie zijn. Alle onderdelen en bijlagen worden beschreven in Verordening 2016/427 (het eerste pakket) 8. Bijlagen 7a en 7b, en de conformiteit factoren, worden beschreven in Verordening 2016/646 (tweede pakket) 9.
In deze paper, werd de RDE procedure beschreven. Verschillende punten verdienen speciale aandacht en zal nader besproken te worden.
Voor typegoedkeuring doeleinden, is het verplicht om de uitlaatgasstroom met behulp van apparatuur te bepalen, zoals een EFM functioneren zonder enige verbinding met de ECU van het voertuig. Bij de voorbereiding voertuig, de verbinding tussen de EFM en de uitlaat is belangrijk. De materialen moeten temperatuur- en uitlaatgassen samenstelling-resistent zijn. Hoewel dit niet kritisch voor NOx, zal het belangrijk zijn voor deeltjesaantal bemonstering, waarbij desorptie van gedeponeerde materiaal kan tot kunstmatig hoge emissies. Bovendien moeten punten die condensaten kunnen ophopen worden vermeden. De condensaten gevormd tijdens acceleraties kan in de meetsystemen te voeren en beschadigen of blokkeren. De bemonsteringspunten van de analysatoren stroomafwaarts van de EFM verbonden teneinde te waarborgen dat de gehele flow gaat door de EFM. Indien dit niet mogelijk en worden voorgeschakeld van de EFM, een correctie voor de geëxtraheerde stroom moet worden gemaakt. De analyseapparatuur moet stroomafwaarts van het EFM worden aangesloten, zonder aanpassingen aan de lengte van de bemonsteringsleidingen. Als dit niet mogelijk is, de verblijftijd in de extra buis heeft in de software in aanmerking te nemen om correcte emissieberekeningen. De analyzers kan binnen of buiten het voertuig worden geïnstalleerd, mits veiligheidseisen voldaan. Bovendien, de ijking van de analysatoren vereist aandacht. Het moet worden gedaan binnen het verwachte bereik van de uitstoot van het voertuig. Anders kan de eis van 90% dekking van 99% van de metingen van de geldige gedeelten van de emissietest niet vervuld.
De reis verificatie en de berekening van de emissies worden doorgaans uitgevoerd door de PEMS software. Voor normaal rijden, kunnen alle omstandigheden gemakkelijk voldaan worden 17 </ Sup>. Bijvoorbeeld, op basis van onze metingen, normaal aangedreven reis is ruim binnen de grenzen dynamische begrenzing (Figuur 4). Echter, agressief rijgedrag binnen de pas zone, vooral tijdens de stedelijke of snelweg porties. Aan de andere kant, de gegevens in de Nederlandse steden laten zien dat normaal rijden ook deze limieten 18 kunnen overschrijden. In de toekomst, ervaring mettertijd tests dichter bij de randvoorwaarden en evaluatiemethoden die verschillen van> 50% tonen de toepasbaarheid van de procedure 11,19 beoordelen.
Een bron van onzekerheid voort uit de vaststelling van de weg belasting voor de meting van CO2-emissies met WLTC; deze metingen worden gebruikt om de normale rijomstandigheden de RDE gegevensevaluatie evalueren. Idealiter, de gekozen weg veel lijken op die van de onbelaste voertuig getest met de PEMS onderweg. De door de WLTP verleend (bijvoorbeeld om d flexibiliteitetermine de weg belasting op basis van conservatieve generieke parameters of het voertuig met de hoogste testmassa binnen een gezin) kan aanzienlijke afwijkingen veroorzaken in de CO 2 -uitstoot bepaald door de WLTC en later gemeten op de weg. Als gevolg daarvan kunnen de werkwijzen een bevooroordeelde evaluatie van de feitelijke rij ernst opleveren. De WLTP voorzieningen worden getroffen om de weg belasting kan mogelijk moeten worden opgegeven voor RDE doeleinden.
Opgemerkt wordt dat, in vergelijking met het Europese heavy-duty in overeenstemming regelgeving, zijn er enkele verschillen (bijvoorbeeld wordt drift correctie toegestaan, OBD verbinding noodzakelijk om de emissies in g / kWhr berekenen) vanwege de verschillende soorten goedkeuringsprocedure voor de zware voertuigen (motoren) 6. De verschillen zijn buiten het bestek van dit artikel. Met de VS in-use-naleving van regelgeving, zijn er meer verschillen in de evaluatiemethode.
Wereldwijd RDE markeert deeerste reguleringsperiode on-road test voor lichte voertuigen. De RDE bepalingen vastgelegd in Verordening 2016/427 markeren de eerste relevante instantie voor de typegoedkeuring van lichte voertuigen in Europa, waar RDE een aanvulling op de standaard controle van voertuigen onder gecontroleerde omstandigheden in het laboratorium. De RDE testprocedure maakt het mogelijk voor het testen, en dus controlling, het voertuig uitstoot van verontreinigende stoffen in het kader van een breed scala van operationele omstandigheden en in een meer robuuste en alomvattende wijze dan de momenteel toegepaste laboratoriumtests met een vooraf gedefinieerde rijcyclus.
Toch RDE is ook onderhevig aan beperkingen. Ten eerste modale emissiemetingen onderweg over langere perioden kunnen ertoe leiden analysator drift (bijvoorbeeld de variabiliteit van omgevingstemperatuur). On-road emissiemetingen zijn dus grotere onzekerheidsmarges (geraamd op een maximum van 20-30% op de grens van toepassing uitstoot van NO x) 21 dan emissiemeting onderwerps in het laboratorium, zelfs als PEMS analysatoren aan vergelijkbare eisen aan nauwkeurigheid en precisie laboratorium analyzers. Ten tweede, de afhandeling van PEMS apparatuur vereist training; het uitvoeren van de emissie testen op de weg is nog niet plug-and-play, en het vereist een deskundige. Als testen op de weg met PEMS is nog steeds vrij nieuw, de opleiding die het mogelijk maakt autofabrikanten en technische diensten te verwerven en best practices te delen nodig is. Het onderhavige artikel is een poging om de verspreiding van kennis over de behandeling van PEMS en het testen van de emissies van voertuigen op de weg. Grotere schaal ervaring met de RDE bepalingen, zoals kan worden verkregen door inter-laboratorium oefeningen of door middel van benchmarking tegen de bestaande internationale regelgeving, wordt nog steeds vermist. Zoals RDE de eerste on-road testprocedure voor lichte voertuigen vormt de hele wereld, de Europese Commissie voorziet in een jaarlijkse evaluatie van de conformiteit factoren en een meer uitgebreid overzicht van de gehele RDE procedure op de middellange termijn.
<p class="Jove_content"> Er zijn twee belangrijke gebieden voor toekomstige toepassing. Ten eerste kan RDE door andere landen worden goedgekeurd. China, India, Japan en Zuid-Korea zijn geïnteresseerd in de vaststelling van RDE, of onderdelen daarvan, voor regelgevende doeleinden. Als zodanig kan de hier beschreven procedure de blauwdruk voor de regelgeving op de weg uitstoot testen van lichte voertuigen over de hele wereld geworden. Ten tweede, RDE presenteert een gids voor goede praktijken voor een onafhankelijke emissietest uitgevoerd door onderzoeksinstellingen en technische diensten. De bepalingen helpen zorgen voor nauwkeurige en robuuste on-road emissiemetingen.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 |