Выбросы токсичных веществ с отработавшими газами двигателей легковых автомобилей определяются на стенде с беговыми барабанами. Многие нормы предельного содержания токсичных компонентов в отработавших газах и методы испытаний автомобилей на токсичность были впервые внедрены в США, где способ отбора проб (газа) постоянного объема был применен в качестве эффективного способа для контроля за выбросом твердых частиц при динамических испытаниях. Вот о том, какими бывают испытательные циклы в США для легковых автомобилей, мы и поговорим в этой статье.
Цикл испытаний FTP 75
Цикл испытаний FTP 75 (федеральная процедура испытаний, рис. а, «Испытательные ездовые циклы для легковых автомобилей, принятые в США» ) состоит из скоростных циклов, фактически зарегистрированных в пригородном движении Лос-Анджелеса. Кроме США эти испытания приняты также в некоторых странах Южной Америки и Кореи.
Настройка режимов работы
Автомобиль выдерживается при температуре окружающего воздуха от 20 до 30 °С в течение от 6 до 36 часов.
Отбор отработавших газов
Запускается двигатель, и автомобиль выполняет определенные в цикле испытаний скоростные циклы движения. В течение отдельных фаз испытаний выбросы отбираются в отдельные мешки.
Фаза ct (переходная, холодный двигатель): разбавленные отработавшие газы собираются в емкость во время холодной переходной фазы ct (в течение периода 0-505 с).
Фаза cs (установившаяся, холодный двигатель): начало фазы cs — через 506 с после пуска двигателя. Отработавшие газы собираются без прерывания цикла движения. По окончании фазы cs, через 1372 с после пуска двигатель выключается на 600 с (выдержка в горячем состоянии).
Фаза ht (переходная, горячий двигатель): двигатель снова запускается для выполнения испытаний в горячем состоянии. Скоростной цикл идентичен циклу фазы ct.
Фаза hs (горячий, стабилизированный двигатель): фаза hs выполняется для гибридных автомобилей. Для других автомобилей предполагается, что значения содержания токсичных веществ в отработавших газах идентично фазе cs.
Анализ состава отработавших газов
Анализ состава отработавших газов, отобранных в течение двух первых фаз, выполняется в течение паузы перед испытаниями в горячем состоянии. Это обусловлено тем, что пробы отработавших газов не могут оставаться в мешках более 20 минут.
Пробы отработавших газов, содержащиеся в третьем мешке, анализируются по завершении цикла движения. Общий результат включает сумму количеств выбросов в течение трех фаз с различными весовыми коэффициентами. Массы загрязняющих веществ, собранных в течение фаз ct и cs, суммируются и соотносятся с общим расстоянием, пройденным в течение этих двух фаз. Результат умножается на весовой коэффициент 0,43.
Такие же операции выполняются в отношении общей массы загрязняющих веществ, собранных в течение фаз ht и cs. Общая масса загрязняющих веществ, соотнесенная к общему пройденному в течение этих двух фаз расстоянию, умножается на весовой коэффициент 0,57. Общий результат испытаний для отдельных составляющих (НС, СО и NOx) получается путем суммирования двух предыдущих результатов.
Количество выбросов указывается в граммах на милю пробега.
Циклы испытаний SFTP
Циклы испытаний SFTP (дополнительные федеральные циклы испытаний) были введены в действие с 2001 по 2004 годы. Эти циклы включают два цикла движения, SC03 (рис. Ь, «Испытательные ездовые циклы для легковых автомобилей, принятые в США» ) и US06 (рис. с, «Испытательные ездовые циклы для легковых автомобилей, принятые в США» ).
Эти расширенные испытания имеют целью учесть следующие дополнительные условия движения:
- Агрессивный стиль вождения;
- Резкие ускорения и замедления автомобиля;
- Пуск двигателя и резкое трогание с места;
- Движение с частыми незначительными изменениями скорости;
- Периоды парковки автомобиля;
- Движение с включенным кондиционером воздуха.
Предварительная настройка режимов работы для циклов SC03 и US06 включает фазу ct цикла FTP 75 без сбора отработавших газов. Однако, возможны также иные методы настройки.
Испытания по циклу SC03 проводятся при температуре окружающего воздуха 35 °С и относительной влажности 40% (только для автомобилей, оборудованных кондиционером воздуха). Предусматривается следующее распределение испытаний по отдельным циклам:
- Автомобили, оборудованные системами кондиционирования воздуха: 35 % FTP 75 + 37 % SC03 + 28 % US
- Автомобили без систем кондиционирования воздуха: 72% FTP 75 + 28% US
Испытательные циклы SFTP и FTP 75 должны быть успешно выполнены по отдельности.
Обогащение топливно-воздушной смеси, необходимое при пуске бензинового двигателя в условиях низких температур, приводит к наибольшей токсичности отработавших газов, которая не может быть измерена при существующих способах испытаний на токсичность, проводимых при температуре окружающего воздуха в диапазоне 20-30 °С. Для автомобилей с бензиновыми двигателями выполняются дополнительные испытания при температуре наружного воздуха -7 °С. Однако для этих испытаний предписана проверка только содержания оксида углерода. Среднее для парка автомобилей предельное содержание NMHC будет введено в течение периода с 2010 по 2013 годы.
Испытательные циклы по определению расхода топлива
Каждый производитель автомобилей должен представить данные о среднем расходе топлива. К производителям, оказавшимся неспособными достичь целевых значений, применяются штрафные санкции.
Расход топлива определяется на основе анализа состава отработавших газов, произведенных в течение двух испытательных циклов: цикла FTP 75 (с весовым коэффициентом 55 %) и цикла испытаний на автомагистрали (с весовым коэффициентом 45%). Цикл испытаний на автомагистрали без измерений (рис. d, «Испытательные ездовые циклы для легковых автомобилей, принятые в США» ) выполняется сразу же после предварительной настройки (автомобиль с выключенным двигателем выдерживается в течение 12 часов при температуре от 20 до 30 °С). Затем при проведении испытаний по циклу движения по автомагистрали берутся пробы отработавших газов. Вычисление расхода топлива выполняется, исходя из содержания СO2.
Дополнительные испытательные циклы в США
Цикл FTP 72
Цикл FTP 72, также известный как UDDS (городской динамический цикл) соответствует циклу FTP 75, но не включает фазу ht (испытания в горячем состоянии). Этот цикл выполняется для автомобилей с бензиновыми двигателями во время испытаний на потери энергии.
Нью-Йоркский городской цикл (NYCC)
Этот цикл также является элементом испытаний на потери энергии (для автомобилей с бензиновыми двигателями).
Европейские циклы испытаний для легковых автомобилей
Цикл MNEDC
С вступлением в силу норм Евро-3 был введен «Новый модифицированный европейский цикл движения» (MNEDC, рис. «Цикл MNEDC для легковых автомобилей и малотоннажных грузовых автомобилей» ). В отличие от «Нового европейского цикла движения» (Евро-2), в котором измерения состава отработавших газов начинались только через 40 с после трогания с места, цикл MNEDC также включает фазу пуска холодного двигателя.
Настройка режимов работы
Автомобиль выдерживается в течение, как минимум, 6 ч при температуре от 20 до 30°С. С 2002 года температура наружного воздуха при пуске двигателя для испытаний Типа VI снижена до -7°С (только для автомобилей с бензиновыми двигателями).
Сбор отработавших газов
Отработавшие газы собираются в мешки в течение двух фаз испытаний: городского цикла движения (UDC) с максимальной скоростью 50 км/ч и загородного цикла движения (EUDC) с максимальной скоростью 120 км/ч. Масса собранных в ходе испытаний токсичных веществ соотносится с пройденным расстоянием.
Цикл WLTP
В течение непродолжительного периода цикл MNEDC должен быть заменен более реалистичным циклом и соответствующей процедурой испытаний (WLTP, всемирный согласованный цикл испытаний для легких автомобилей). Среди прочих, в этом направлении на уровне ООН/ЕЭК работают ЕС, Китай, Индия, Япония, Корея и США.
Японские циклы испытаний для легковых автомобилей
Испытания состоят из двух циклов, каждый из которых включает различные искусственные циклы движения. 
После пуска холодного двигателя 11 -режимный цикл движения (рис. а, «Японские испытательные циклы для легковых автомобилей и малотоннажных грузовых автомобилей» ) выполняется 4 раза с оценкой данных, полученных во время каждого из четырех циклов. 10·15-режимный цикл движения (рис. Ь, «Японские испытательные циклы для легковых автомобилей и малотоннажных грузовых автомобилей» ) выполняется однократно после пуска горячего двигателя.
Процедура предварительной настройки включает предписанную проверку токсичности отработавших газов во время работы двигателя на холостом ходу. Процедура заключается в следующем: после прогрева двигателя в течение приблизительно 15 минут во время движения со скоростью 60 км/ч, концентрации НС, СО, и СO2 измеряются в выхлопной трубе автомобиля во время работы двигателя на холостом ходу 10·15-режимный цикл испытаний в горячем состоянии начинается после второй стадии прогрева в течение 5 минут во время движения со скоростью 60 км/ч.
В то время как в ходе испытаний в холодном состоянии определяется общее количество токсичных веществ в граммах, собранное в течение испытаний, результаты испытаний в горячем состоянии определяются относительно пройденного расстояния и указываются в граммах на километр (г/км).
В 2008 был введен в действие новый цикл испытаний JC08, который первоначально заменил 11-режимный цикл в качестве испытаний в холодном состоянии. С 2011 года используется только цикл JC08 (для испытаний как в холодном, так и в горячем состоянии).
Нормы токсичности, принятые в Японии, включают предельное количество выбросов в виде паров топлива для автомобилей с бензиновыми двигателями, которые измеряются с использование технологии SHED (см. главу «Техника измерения состава отработавших газов»), Аналогичные требования предусмотрены в стандартах США и ЕС/ЕЭК.
РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:
