Испытательные циклы для легковых автомобилей

Испытательные циклы в США для легковых автомобилей

 

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.

 

Испытательные ездовые циклы для легковых автомобилей, принятые в США

 

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

 

Цикл MNEDC для легковых автомобилей и малотоннажных грузовых автомобилейС 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. Японские испытательные циклы для легковых автомобилей и малотоннажных грузовых автомобилейПосле 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.

В следующей статье я расскажу об испытательных циклах для грузовых автомобилей.

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *