Volvo Car Corporation Vilka ämnen mäts på bilar idag och vilka krav kommer i ny lagstiftning Olle Berg, Avd 92450 Emissionsteknik Sida 1
Vilka ämnen mäts på bilar idag och vilka krav kommer i ny lagstiftning Innehåll Dagens lagkrav Så här sker provning idag World Light Test Procedure Sammanfattning Sida 2
Emissionslaboratoriet Test Cells: Sealed Housing for Evaporative Determination (SHED) 5 units Mileage Accumulation Test Cells 8 units Emission Test Cells 11 units Soak: Soak facility -10 to +30 C 100 vehicles Sida 3
Working Pattern Vehicle emission testing 2 shift operation, 5 days a week + weekend shift Mileage accumulation testing 24h/7d Engineering daytime, 5 days a week On call service evenings and weekends Remaining test cells run unmanned testing or daytime Sida 4
Europa: Diesel NOx + PM 60 PM [mg/km] 50 40 30 20 EURO 4 2005 EURO 3 2000 Euro 6* 2014 10 EURO 5 2009 0 0 100 200 300 400 500 600 NOx [mg/km] *) Euro 5b + Euro6 PM + Particle number 6*10 11 /km Sida 5
Utsläppskrav Euro 6 emissioner (Nya typer; 2014-09-01) Kväveoxider NOx Kolmonoxid CO Totala kolväten THC Non-metan kolväten NMHC NOx+THC Partiklar massa PM Partiklar antal PN Bensin [mg/km] 60 1000 100 68-4,5 Ej klart Diesel [mg/km] 80 500 - - 170 4,5 6,0 * 10 11 Dimensionerande för partiklar Sida 6
Begränsningar av CO 2 -utsläpp från bilar Europa (bas: vikt) USA (bas: footprint) Other countries 130 g CO2/km VCC ~140 g CO2/km Infasning 2012-2015 2020: 95? g CO2/km Green House Gases - CAFE Japan, Kina, Korea Kundönskemål Skatter och avgifter Sida 7
Sida 8
Emissionsprovning Görs i provrum! Test procedurer ger standardiserat provförfarande repeterbart! Olika på olika marknader (Eu + RoW, USA, Japan) Simulering sker av flera viktiga parametrar: Bilens väglast Bilens massa Körcykel Luftkylning av bilen Avgasspädning [ ] Sida 9
Emissionprov - Flödesschema 1. Utrullning på väg Väglast Provrumsmiljö 2. Dag 1: Preparering av bil + lastsättning 3. Parkering 12h Soak 4. Dag 2: Emissionprov 5. Resultat Sida 10
1. Utrullning på väg Bestämning av rullmotstånd sker genom s.k. Utrullning Raka vägbana Bilen rullas från 125 till 15 km/h Tiderna bestäms Hastighet Tid km/h s 120 7,12 110 8,12 100 9,33 90 10,82 80 12,67 70 14,99 60 17,95 50 21,76 40 26,71 30 33,13 20 41,37 Sida 11
1. Utrullning på väg Vägkraft Totala krafter på bilen: 1. Acceleration (F a =m*a) 2. Väglast t.ex. Luftmotstånd (~v 2 ) Friktionsförluster (~v) Rullmotstånd (F 0 ) Fm=F 0 + F 1 *v + F 2 *v 2 Kraft [N] 600 500 400 300 200 100 Rullmotstånd Luftmotstånd 0 0 20 40 60 80 100 120 140 Hastighet [km/h] Sida 12
velocity [km/h] velocity [km/h] 140 120 100 80 60 40 20 Emissionsprovning - körcykler EU Cycle: NEDC 0 0 200 400 600 800 1000 time [s] 140 120 100 80 60 40 20 Japan Cycle: JC 08 0 0 200 400 600 800 1000 1200 time [s] velocity [km/h] 140 120 100 80 60 40 20 US Base Cycle: FTP75 0 0 500 1000 1500 time [s] velocity [km/h] velocity [km/h] velocity [km/h] 140 120 100 80 60 40 20 0 0 100 200 300 400 500 time [s] 140 120 100 80 60 40 20 Cycle: US06 Cycle: US HWFET 0 0 100 200 300 400 500 600 700 time [s] 140 120 100 80 60 40 20 Suppl Cycle: SC03 0 0 100 200 300 400 500 time [s] Sida 13
2-3. Preparering av bil Byte till certifieringsbränsle Funktioner stängs av: DSTC, AC, säkerhetssystem Uppvärmning och förkonditionering (3 x EUDC, högfart) Lastsättning av dyno genom utrullning Parkering i 12h för att konditionera bilen Soak Sida 14
Emissionsprovning - Constant volume sampling 1, 3, 6, 12 m 3 /min Sida 15
12 CVS Flow Flow rate (m 3 /min) 9 6 Dilution Air Flow 3 0 time (s) Exhaust Flow Sida 16
Parametrar vad behövs Spädluft Camb Säckar Csam Analysatorer Dysa d Vmix Körd sträcka (NEDC: d = 11 km) Koncentration CO 2 utspädningsluft (C amb ~440 ppm) Koncentration CO 2 från utspädda avgaser (C sam ) Total utspädd avgasmängd (Vmix m 3 ) Ett säckpar för varje fas Vakuumfläkt Sida 17
Beräkning av emissioner Densitet CO: 1.16 g/l CO2: 1.83 g/l HC: 0.577 g/l Gas koncentration Total CVS volymen (utspädda gaser) Sida 18
Mätning av partikelmassa Sida 19
Krav på vid vägning av partikelfilter Vägning före och efter prov Lufttemperatur: 22 ± 1 ºC Daggpunkt: 9.5 ± 1 ºC Lufthastighet: < 4 cm/s Krav på renhet Multipel vägning, t ex 3 vägningar och medelvärde Sida 20
Partikelräkning, Euro 5b Carbon and HEPA filters provide particle free and low HC background air Dilution air in Humidity and T controlled C HEPA CVS Tunnel PSP and PTT comprise the sample probe PSP PTT To CFV Particle number concentration PCF: provides sharp cut-point at 2.5µm PNC Size selective inlet: D50 ~20nm PND 2 cools and dilutes ET: Heated evaporation tube PND 1 heats and dilutes VPR To mass flow controller and pump Sida 21
WLTP World Light duty Test Procedure Sida 22
WLTP World Light duty Test Procedure DTP Development of Test Procedure (Working group OICA/ECE) PM/PN Non regulated emissions Lab Process ICE Lab Process Electrification Reference fuels PM - Harmonize US/ECE/Japan PN -Completion of ECE regulation -Methodology and equipment NO2 NH3 for SCR HC Specification incl EtOH N2O -Methodology and equipment Road load Inertia classes Shift mode, multi mode gearbox Vehicle dyno mode Twin vs. single roller dyno 2WD/4WD Electrical accessories Tyre pressure Preconditioning Vehicle soak Road speed fan Test cell operation, climate Calculations Emissions measurement equipment Bench aging Calibration gas spec, calibration intervals Electrical range Utility factor Emissions, CO2 Correction factor Reduced cycle length Coast down (unique to this technology.) Delineation of vehicles w/ electric powertrains Sulfur level Metal additives Distillation curve Sida 23
WLTP World Light duty Test Procedure Sida 24
WLTP Development of Harmonised Cycle Sida 25
WLTP World Light duty Test Procedure Kommande förändringar Förenklad provning genom harmonisering Översyn av hela testproceduren Förändringar av utrullning (ISO), svängmassor Nya emissionskomponenter (N 2 O, NO 2, Etanol, aldehyder, NH3) Ta fram ny testmetod för hybrid/batteri/phev-bilar Översyn av referensbränslen Sida 26
WLTP World Light duty Test Procedure Kommande förändringar ny körcykel Spegla riktig körning uppmätta data från olika länder Viktad med befolkningsmängd, motoriseringsgrad Längre körcykel vehicle speed in km/h 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 v 0 200 400 600 800 1 000 1 200 1 400 1 600 time in s v Sida 27
Vilka ämnen mäts på bilar idag och vilka krav kommer i ny lagstiftning Framtid: WLTP Mer provning In-use EV/HEV/PHEV oerhört komplext Frågor? Sida 28