Svenska Hållbarhetsprovningen av tunga fordon

Kristina Willner

2014-01-08

2

Hållbarhetsprovning

Vem?: AVL på uppdrag av Transportstyrelsen

Varför?: Lagkrav på fordonstillverkare att fordons emissionsprestanda inte försämras då fordonet åldras

Vad?: Mätning av avgasemissioner från fordon i bruk

Omfattning?: Sedan 2006: mätning på ca 65 (tunga) fordon

Hur?:

3

Provningsförfarande på personbilar

Helfordon på chassidynamometer (”rullande landsväg”) enligt väldefinierade föreskrifter

Typgodkännande, emissioner och bränsleförbrukning: x g/km

Hållbarhetskontroll, emissioner och bränsleförbrukning: y g/km

4

Provningsförfarande tunga fordon

Lämplig provmetod av helfordon har länge saknats

Typgodkännande, emissioner och bränsleförbrukning X g/kWh

Hållbarhetskontroll, emissioner och bränsleförbrukning

A, B, C g/kWh

5

Tidigt 2000-tal: Provmetoder för PEMS börjar tas fram i USA (EPA)

2006: EU-PEMS pilotprogram initieras under samordning av DG JRC (Joint Research Center)

Deltagare: Tillverkare av motorer/fordon Tillverkare av instrument Godkännandemyndigheter Tekniska tjänster

Resultat: PEMS-protokollet (standardiserat testprotokoll) samt metod för beräkning av testresultat; ”EMROAD”

Idag: Enligt senaste europeiska emissionslagstiftning (Regulation no 49) ska fordon som avgasgodkänns enligt Euro VI provas på väg i samband med typgodkännande och vid hållbarhetskontroll.

Ombordmätning, Portable Emissions Measurement System (PEMS)

Bakgrund

6

Ombordmätning, Portable Emissions Measurement System (PEMS)

Mätning av emissioner på ett fordon i bruk på väg

Analyserar CO, CO2, THC, NOx, NO2 och PM/Soot

Resultaten påverkas av körmönster, last, temperatur etc

7

AVL’s provning…

Ca 65 fordon, emissionsklass III-VI

På chassidynamometer i laboratoriemiljö

Med PEMS, i verklig trafik, ibland standardiserade provrutter och ibland fordonens ”normala” rutt.

Syfte: Hållbarhetsprovning Generera emissionsfaktorer från fordon i verklig trafik Aspekter av olika typer av efterbehandling, alternativa bränslen och tekniker Utvärdering av hur emissionsprestandan påverkas av olika körmönster,

omgivningstemperaturer, laster etc

8

g/kWhEuro III 5,45Euro IV 4,0Euro V 4,0

EEV 3,0Euro VI 4,0

Gränsvärden CO

Höga värden hos gasfordon, kallstart

Ingen markant förändring i nivåer när man jämför gränsvärden

Inga direkta problem att uppfylla gränsvärden.

Har allt strängare Euro-krav gett någon effekt på real-life-emissioner?

9

NMHC CH4g/kWh g/kWh

Euro III 0,78 1,6Euro IV 0,55 1,10Euro V 0,55 1,10

EEV 0,40 0,65Euro VI 0,16 0,50

Gränsvärden HC

Extrema värden (EU V) kommer från DDF-fordon

Spridningen för EEV-fordon beror på många gasfordon (CH4)

HC oftast inget problem för Diesel-fordon, senare EU-klasser ligger värdena nära eller under detektionsgränsen

Har allt strängare Euro-krav gett någon effekt på real-life-emissioner?

10

g/kWhEuro III 5,0Euro IV 3,5Euro V 2,0

EEV 2,0Euro VI 0,46

Gränsvärden Nox

NOx (och PM) är de emissioner som förorsakar störst problem för tillverkare av diesel fordon

Med början från EU IV krävdes NOx-efterbehandling för att uppnå kraven (SCR eller EGR). Ny teknik (dvs inte alltid fungerande) ger spridning av resultat. Spridningen minskar till EU V.

Stor åtstramning av gränsvärdet mellan EU V och EU VI!

Euro VI-resultaten är från körningar av ett (1) helt nytt fordon och kanske inte representativ som statistik, men visar att det finns potential!

Har allt strängare Euro-krav gett någon effekt på real-life-emissioner?

11

g/kWhEuro III 0,16Euro IV 0,03Euro V 0,03

EEV 0,02Euro VI 0,01

Gränsvärdne PM

Inför EU IV infördes partikelfilter på de flesta fordon

Euro VI-resultaten är från körningar av ett (1) helt nytt fordon och kanske inte representativ som statistik, men visar att det finns potential!

Har allt strängare Euro-krav gett någon effekt på real-life-emissioner?

12

Kallstart/låg avgastemperatur

En SCR-katalysator kräver en lägsta arbetstemperatur på ca +220°C för att fungera effektivt. Detta kan vara svårt att uppnå för till exempel fordon i stadstrafik med många starter och stopp samt vid kallstart. Då temperaturen är för låg blir reduktionsgraden av NOx i

regel nära noll.

EGR fungerar inte under motorns uppvärmningsfas, vilket i praktiken innebär att reduktionen av NOx-emissioner är lika med noll från start

till dess att motorn uppnått en viss temperatur. EGR fungerar heller inte alls om yttertemperaturen är för låg, dvs i regel lägre än ca +5ºC (olika strategier beroende av tillverkare).

13

Motor-och omgivningstemperaturens inverkan på emissioner

Engine coolant temperature

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

Time (sec)

o C

Engine coolant temperature

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

Time (sec)

o C

  CO HC NOx CO2Test 1 (g/km)

0.8 0.2 4.2 820

  CO HC NOx CO2Test 2 (g/km)

1.1 0.2 6.6 910

Varmstart, yttertemperatur +22°C

Varmstart, yttertemperatur -5°C Uppvärmningsförlopp ca 8 minuter

14

Engine coolant temperature

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

Time (sec)

oC

  CO HC NOx CO2Test 3 (g/km) 1.0 0.2 9.9 1000

Engine coolant temperature

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

Time (sec)

oC

  CO HC NOx CO2Test 4 (g/km) 4.4 0.5 37.9 1650

Motor-och omgivningstemperaturens inverkan på emissioner

Kallstart, yttertemperatur -5°C Uppvärmningsförlopp 20 minuter

Kallstartsförloppet, yttertemperatur -5°C

Emissioner från EU III-fordon före och efter installation av ett SCRT-system

Euro III till Euro V

Provning innan installation, direkt efter installation och efter en åldring på 53 000 km

16

For further information, contact:

Kristina Willner, AVL Project ManagerVehicle EmissionsBox 223, SE-136 23 Haninge

Phone: 08 500 656 00

Direct: 08 500 656 10

Fax: 08 500 283 28

E-mail: kristina.willner@avl.com

Web site: www.avl.com

Contact information