ANEXO 4B

Procedimiento de ensayo de motores de encendido por compresión y motores de encendido por chispa alimentados con gas natural (GN) o gas licuado de petróleo (GLP) que incorporen la certificación mundial armonizada de vehículos pesados (WHDC, Reglamento técnico mundial no 4)

1. APLICABILIDAD

El presente anexo no es aplicable por el momento con fines de homologación con arreglo al presente Reglamento. Será aplicable en el futuro.

2. Reservado (1)

3. DEFINICIONES, SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS

3.1. Definiciones

A efectos del presente Reglamento se aplicarán las definiciones siguientes:

3.1.1. “Regeneración continua”: proceso de regeneración de un sistema de postratamiento del gas de escape que se produce permanentemente o, al menos, una vez por ensayo de arranque en caliente WHTC. Este proceso de regeneración no requerirá ningún procedimiento de ensayo especial.

3.1.2. “Tiempo de retraso”: tiempo transcurrido desde el cambio del componente que debe medirse en el punto de referencia, la sonda de muestreo, hasta que la respuesta del sistema alcance el 10 % de la lectura final (t10). Para los componentes gaseosos, consiste en el tiempo de transporte del componente medido desde la sonda de muestreo hasta el detector.

3.1.3. “Sistema de reducción de NOx”: un sistema de postratamiento del gas de escape diseñado para reducir las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) [por ejemplo, catalizadores activos y pasivos de NOx pobres, adsorbentes de NOx y sistemas de reducción catalítica selectiva (SCR)].

3.1.4. “Motor diésel”: un motor que funciona según el principio de encendido por compresión.

3.1.5. “Desviación”: diferencia entre las respuestas al cero o al punto final del instrumento de medición antes y después de un ensayo de emisiones.

3.1.6. “Familia de motores”: grupo de motores, determinado por el fabricante, cuyo diseño, tal como se define en el apartado 5.2 del presente Reglamento, posee características similares en cuanto a emisiones de escape; todos los motores de una familia deberán respetar los límites de emisión aplicables.

3.1.7. “Sistema del motor”: el motor, el sistema de control de emisiones y la interfaz de comunicación (hardware y mensajes) entre las unidades de control electrónico del sistema del motor (ECU) y cualquier otra unidad de control del grupo motopropulsor o del vehículo.

3.1.8. “Tipo de motor”: categoría de motores que no difieren en cuanto a sus características esenciales.

3.1.9. “Sistema de postratamiento del gas de escape”: catalizador (de oxidación o de tres vías), filtro de partículas, sistema de reducción de NOx, sistema combinado de reducción de NOx/filtro de partículas o cualquier otro dispositivo de reducción de emisiones que se instale después del motor. Esta definición excluye la recirculación del gas de escape, que se considerará parte integrante del motor.

3.1.10. “Método de dilución de flujo total”: proceso de mezcla de todo el flujo de escape con diluyente antes de separar una parte del flujo de escape diluido para analizarlo.

3.1.11. “Gases contaminantes”: monóxido de carbono, hidrocarburos o hidrocarburos no metánicos (suponiendo una relación de CH1,85 para el gasóleo, CH2,525 para el GLP y CH2,93 para el GN y una supuesta molécula CH3O0,5 para los motores diésel alimentados con etanol), metano (suponiendo una relación de CH4 para el GN) y óxidos de nitrógeno, estos últimos expresados en equivalente de dióxido de nitrógeno (NO2).

3.1.12. “Régimen alto (n hi)”: régimen máximo del motor con el que se alcanza el 70 % de la potencia máxima declarada.

3.1.13. “Régimen bajo (n lo)”: régimen mínimo del motor con el que se alcanza el 55 % de la potencia máxima declarada.

3.1.14. “Potencia máxima declarada (Pmax)”: potencia máxima en kW declarada por el fabricante.

3.1.15. “Régimen del par máximo”: régimen del motor al que se obtiene el par máximo de acuerdo con lo especificado por el fabricante.

3.1.16. “Par normalizado”: par motor en porcentaje normalizado con respecto al par máximo disponible a un régimen determinado del motor.

3.1.17. “Demanda del operador”: intervención del operador destinada a controlar la potencia del motor. El operador puede ser una persona (intervención manual) o un controlador (intervención automática) que envía mecánica o electrónicamente una señal al motor que le exige una determinada potencia. Dicha señal puede proceder de una acción sobre el pedal del acelerador, la palanca de mando de los gases, la palanca de mando del combustible, la palanca de mando de la velocidad o de un valor de consigna del regulador, o de una señal de mando electrónica correspondiente que sustituya a cada una de estas acciones.

3.1.18. “Motor de referencia”: motor seleccionado dentro de una familia de motores cuyas características en cuanto a emisiones sean representativas de esa familia de motores.

3.1.19. “Dispositivo de postratamiento de partículas”: sistema de postratamiento del gas de escape diseñado para reducir las emisiones de partículas contaminantes (PM) mediante una separación mecánica, aerodinámica, por difusión o inercial.

3.1.20. “Método de dilución de flujo parcial”: proceso por el que se separa una parte del flujo de escape total y, a continuación, se mezcla con una cantidad adecuada de diluyente antes del filtro de muestreo de partículas.

3.1.21. “Partículas (PM)”: cualquier material recogido en un medio filtrante especificado tras diluir el gas de escape con un gas diluyente limpio y filtrado a una temperatura situada entre 315 °K (42 °C) y 325 °K (52 °C); se trata principalmente de carbono, hidrocarburos condensados y sulfatos con agua asociada.

3.1.22. “Regeneración periódica”: proceso de regeneración de un dispositivo de un sistema de postratamiento del gas de escape que se produce periódicamente, generalmente en menos de 100 horas de funcionamiento normal del motor. Durante los ciclos en los que se produce la regeneración, pueden superarse los niveles de emisión.

3.1.23. “Ciclo de ensayo en estado continuo con aumentos”: ciclo de ensayo consistente en una secuencia de modos de ensayo del motor en condiciones estables con criterios definidos de régimen y de par en cada modo y aumentos definidos entre esos modos (WHSC).

3.1.24. “Régimen nominal”: régimen máximo del motor a plena carga que permita el regulador, tal como lo especifique el fabricante en los documentos de venta y de mantenimiento, o, en caso de que no haya regulador, el régimen al que se obtiene la potencia máxima del motor, tal como lo especifique el fabricante en los documentos de venta y de mantenimiento.

3.1.25. “Tiempo de respuesta”: tiempo transcurrido desde el cambio del componente que debe medirse en el punto de referencia (la sonda de muestreo) y una respuesta del sistema del 90 % del valor final leído (t90), en el cual el cambio del componente medido equivalga a un mínimo del 60 % del fondo de escala (FS) y se produzca en menos de 0,1 segundos. El tiempo de respuesta del sistema equivale al tiempo de retraso del sistema y al tiempo de subida del sistema.

3.1.26. “Tiempo de subida”: tiempo transcurrido entre la respuesta al 10 % y al 90 % de la lectura final (t90 – t10).

3.1.27. “Respuesta al punto final”: respuesta media a un gas de ajuste de la escala durante un intervalo de 30 s.

3.1.28. “Emisiones específicas”: emisiones másicas expresadas en g/kWh.

3.1.29. “Ciclo de ensayo”: secuencia de puntos de ensayo, cada uno de ellos con un régimen y un par determinados, que debe seguir el motor en estado continuo (WHSC) o de transición (WHTC).

3.1.30. “Tiempo de transformación”: tiempo transcurrido desde el cambio del componente que debe medirse en el punto de referencia (la sonda de muestreo) hasta una respuesta del sistema del 50 % del valor final leído (t 50). El tiempo de transformación se utiliza para el alineamiento de señales de distintos instrumentos de medición.

3.1.31. “Ciclo de ensayo transitorio”: ciclo de ensayo con una secuencia de valores de régimen y de par normalizados que varían con relativa rapidez en el tiempo (WHTC).

3.1.32. “Vida útil”: distancia o tiempo pertinente en el que debe garantizarse el cumplimiento de los límites aplicables de emisiones de gases y partículas.

3.1.33. “Respuesta al cero”: respuesta media a un gas de puesta a cero durante un intervalo de 30 s.

3.2. Símbolos generales

Símbolo Unidad Término a 1 — Pendiente de la línea de regresión a 0 — Ordenada y en el origen de la línea de regresión A/F st — Relación estequiométrica aire-combustible c ppm/vol. % Concentración c d ppm/vol. % Concentración en base seca c w ppm/vol. % Concentración en base húmeda cb ppm/vol. % Concentración de fondo C d — Coeficiente de descarga del venturi subsónico (SSV) c gas ppm/vol. % Concentración en los componentes gaseosos d m Diámetro d V m Diámetro del cuello del venturi D 0 m3/s Ordenada en el origen de la función de calibrado de la PDP D — Factor de dilución Δt s Intervalo de tiempo e gas g/kWh Emisión específica de componentes gaseosos e PM g/kWh Emisión específica de partículas e r g/kWh Emisión específica durante la regeneración e w g/kWh Emisión específica ponderada E CO2 % Factor de extinción por el CO2 del analizador de NOx E E % Eficiencia del etano E H2O % Factor de extinción por el agua del analizador de NOx E M % Eficiencia del metano E NOx % Eficiencia del convertidor de NOx f Hz Frecuencia de muestreo f a — Factor atmosférico del laboratorio F s — Factor estequiométrico H a g/kg Humedad absoluta del aire de admisión H d g/kg Humedad absoluta del diluyente i — Subíndice que indica una medición instantánea (por ejemplo, 1 Hz) k c — Factor específico del carbono k f,d m3/kg de combustible Volumen adicional de gas de escape seco resultante de la combustión k f,w m3/kg de combustible Volumen adicional de gas de escape húmedo resultante de la combustión k h,D — Factor de corrección de la humedad para NOx en motores de encendido por compresión k h,G — Factor de corrección de la humedad para NOx en motores de encendido por chispa k r,u — Factor de ajuste de la regeneración hacia arriba k r,d — Factor de ajuste de la regeneración hacia abajo k w,a — Factor de corrección de seco a húmedo para el aire de admisión k w,d — Factor de corrección de seco a húmedo para el diluyente k w,e — Factor de corrección de seco a húmedo para el gas de escape diluido k w,r — Factor de corrección de seco a húmedo para el gas de escape bruto K V — Función de calibración de la CFV λ — Coeficiente de exceso de aire m b mg Masa de la muestra de partículas del diluyente recogida m d kg Masa de la muestra de diluyente pasada por los filtros de muestreo de partículas m ed kg Masa total del gas de escape diluido a lo largo del ciclo m edf kg Masa del gas de escape diluido equivalente a lo largo del ciclo de ensayo m ew kg Masa total del gas de escape a lo largo del ciclo m gas g Masa de las emisiones gaseosas durante el ciclo de ensayo m f mg Masa del filtro de muestreo de partículas m p mg Masa de la muestra de partículas recogida m PM g Masa de las emisiones de partículas durante el ciclo de ensayo m se kg Masa de la muestra del gas de escape a lo largo del ciclo de ensayo m sed kg Masa del gas de escape diluido que pasa por el túnel de dilución m sep kg Masa del gas de escape diluido que pasa por los filtros de recogida de partículas m ssd kg Masa del diluyente secundario M Nm Par M a g/mol Masa molar del aire de admisión M d g/mol Masa molar del diluyente M e g/mol Masa molar del gas de escape M f Nm Par absorbido por los accesorios/equipos que han de instalarse M gas g/mol Masa molar de los componentes gaseosos M r Nm Par absorbido por los accesorios/equipos que han de retirarse n — Número de mediciones nr — Número de mediciones con regeneración n min–1 Régimen de rotación del motor n hi min–1 Régimen alto del motor n lo min–1 Régimen bajo del motor n pref min–1 Régimen preferido del motor n p r/s Régimen de la PDP p a kPa Presión de vapor de saturación del aire de admisión del motor p b kPa Presión atmosférica total p d kPa Presión de vapor de saturación del diluyente P f kW Potencia absorbida por los accesorios/equipos que han de instalarse p p kPa Presión absoluta p r kW Presión del vapor de agua después del baño refrigerante p s kPa Presión atmosférica seca P kW Potencia P r kW Potencia absorbida por los accesorios/equipos que han de retirarse q mad kg/s Caudal másico del aire de admisión en base seca q maw kg/s Caudal másico del aire de admisión en base húmeda q mCe kg/s Caudal másico de carbono en el gas de escape bruto q mCf kg/s Caudal másico de carbono que entra en el motor q mCp kg/s Caudal másico de carbono en el sistema de dilución de flujo parcial q mdew kg/s Caudal másico del gas de escape diluido en base húmeda q mdw kg/s Caudal másico del diluyente en base húmeda q medf kg/s Caudal másico equivalente del gas de escape diluido en base húmeda q mew kg/s Caudal másico del gas de escape en base húmeda q mex kg/s Caudal másico de muestreo extraído del túnel de dilución q mf kg/s Caudal másico del combustible q mp kg/s Caudal de la muestra de gas de escape que entra en el sistema de dilución de flujo parcial q vCVS m3/s Caudal volumétrico del muestreo de volumen constante (CVS) q vs dm3/min Caudal del sistema analizador del gas de escape q vt cm3/min Caudal del gas trazador r2 — Coeficiente de determinación r d — Relación de dilución r D — Relación de diámetro del venturi subsónico (SSV) r h — Factor de respuesta a los hidrocarburos del FID r m — Factor de respuesta al metanol del FID r p — Relación de presión del venturi subsónico (SSV) r s — Relación de muestreo media ρ kg/m3 Densidad ρ e kg/m3 Densidad del gas de escape σ — Desviación estándar s Desviación estándar T K Temperatura absoluta T a K Temperatura absoluta del aire de admisión t s Tiempo t 10 s Tiempo transcurrido entre la aplicación de la señal escalonada y la indicación del 10 % del valor final t 50 s Tiempo transcurrido entre la aplicación de la señal escalonada y la indicación del 50 % del valor final t 90 s Tiempo transcurrido entre la aplicación de la señal escalonada y la indicación del 90 % del valor final u — Relación entre las densidades (o masas molares) de los componentes gaseosos y el gas de escape dividida por 1 000 V 0 m3/r Volumen de gas bombeado por la PDP por revolución V s dm3 Volumen del sistema del banco de análisis del gas de escape W act kWh Trabajo del ciclo de ensayo efectivo W ref kWh Trabajo del ciclo de ensayo de referencia X 0 m3/r Función de calibración de la PDP

3.3. Símbolos y abreviaturas de la composición del combustible

w ALF Contenido de hidrógeno del combustible, en % de la masa w BET Contenido de carbono del combustible, en % de la masa w GAM Contenido de azufre del combustible, en % de la masa w DEL Contenido de nitrógeno del combustible, en % de la masa w EPS Contenido de oxígeno del combustible, en % de la masa α Relación molar de hidrógeno (H/C) γ Relación molar de azufre (S/C) δ Relación molar de nitrógeno (N/C) ε Relación molar de oxígeno (O/C)

en referencia a un combustible CH α O ε N δ S γ

3.4. Símbolos y abreviaturas de los componentes químicos

C1 Hidrocarburo equivalente al carbono 1 CH4 Metano C2H6 Etano C3H8 Propano CO Monóxido de carbono CO2 Dióxido de carbono DOP Ftalato de dioctilo HC Hidrocarburos H2O Agua NMHC Hidrocarburos no metánicos NOx Óxidos de nitrógeno NO Óxido nítrico NO2 Dióxido de nitrógeno PM Partículas

3.5. Abreviaturas

CFV Venturi de caudal crítico CLD Detector quimioluminiscente CVS Muestreo de volumen constante deNOx Sistema de postratamiento de los NOx EGR Recirculación del gas de escape FID Detector de ionización de llama GC Cromatógrafo de gas HCLD Detector quimioluminiscente calentado HFID Detector de ionización de llama calentado GLP Gas licuado de petróleo NDIR Analizador de infrarrojo no dispersivo GN Gas natural NMC Separador de hidrocarburos no metánicos PDP Bomba de desplazamiento positivo % FS % del fondo de escala PFS Sistema de flujo parcial SSV Venturi subsónico VGT Turbina de geometría variable

4. REQUISITOS GENERALES

El sistema del motor estará diseñado, fabricado y ensamblado de manera que el motor, en condiciones normales de utilización, pueda cumplir los requisitos del presente anexo durante su vida útil, tal como se define en el presente Reglamento, incluso cuando esté instalado en el vehículo.

5. RESULTADOS REQUERIDOS

5.1. Emisiones de gases y partículas contaminantes

Las emisiones de gases y partículas contaminantes del motor se determinarán en los ciclos de ensayo WHTC y WHSC, tal como se describen en el punto 7. Los sistemas de medición cumplirán los requisitos de linealidad del punto 9.2 y las especificaciones del punto 9.3 (medición de las emisiones gaseosas), el punto 9.4 (medición de las partículas) y el apéndice 3.

El organismo de homologación podrá aceptar otros sistemas o analizadores si se comprueba que ofrecen resultados equivalentes con arreglo al punto 5.1.1.

5.1.1. Equivalencia

La determinación de equivalencia del sistema se basará en un estudio correlacional de 7 pares de muestras (o mayor) del sistema que está siendo examinado y uno de los sistemas del presente anexo.

Los “resultados” se refieren al valor ponderado de las emisiones de ese ciclo en particular. El ensayo correlacional tendrá lugar en el mismo laboratorio y celda de ensayo, y con el mismo motor, y es preferible efectuarlo simultáneamente. La equivalencia de las medias de los pares de muestras se determinará mediante las estadísticas de los ensayos F y t, tal como se describen en el apéndice 4, punto A.4.3, obtenidas en dichas condiciones de laboratorio, de celda de ensayo y de motor. Los valores extremos se determinarán conforme a la norma ISO 5725 y se excluirán de la base de datos. Los sistemas que se utilicen para el ensayo correlacional estarán sujetos a la aprobación del organismo de homologación.

5.2. Familia de motores

5.2.1. Generalidades

Una familia de motores se caracteriza por sus parámetros de diseño. Estos serán comunes a todos los motores de la familia. El fabricante del motor podrá decidir qué motores pertenecen a una familia, siempre y cuando se cumplan los criterios de pertenencia indicados en el punto 5.2.3. La familia de motores será aprobada por el organismo de homologación. El fabricante pondrá a disposición del organismo de homologación la información adecuada sobre los niveles de emisión de los miembros de la familia de motores.

5.2.2. Casos particulares

En algunos casos puede producirse una interacción entre los parámetros. Esto se tendrá en cuenta para garantizar que en una familia solo se incluyan motores con características similares en cuanto a emisiones de escape. El fabricante deberá identificar estos casos y notificarlos al organismo de homologación. Se tendrán en cuenta como criterio para la creación de una nueva familia de motores.

En caso de dispositivos o características que no se contemplen en el punto 5.2.3 y que influyan fuertemente en el nivel de emisiones, el fabricante identificará este equipo con arreglo a buenas prácticas técnicas y lo notificará al organismo de homologación. Se tendrán en cuenta como criterio para la creación de una nueva familia de motores.

Además de los parámetros indicados en el punto 5.2.3, el fabricante podrá introducir criterios adicionales que permitan la definición de familias de tamaño más reducido. Estos parámetros no deben tener necesariamente una influencia en el nivel de emisiones.

5.2.3. Parámetros que definen una familia de motores

5.2.3.1. Ciclo de combustión

a) 2 tiempos

b) 4 tiempos

c) Motor rotativo

d) Otros

5.2.3.2. Configuración de los cilindros

5.2.3.2.1. Posición de los cilindros en el bloque

a) V

b) En línea

c) Radial

d) Otras (F, W, etc.)

5.2.3.2.2. Posición relativa de los cilindros

Los motores con el mismo bloque pueden pertenecer a la misma familia si tienen el mismo diámetro, de centro a centro.

5.2.3.3. Principal medio refrigerante

a) Aire

b) Agua

c) Aceite

5.2.3.4. Desplazamiento de cada cilindro

5.2.3.4.1. Motor con un desplazamiento por cilindro ≥ 0,75 dm3

Para que los motores con un desplazamiento por cilindro ≥ 0,75 dm3 se consideren de la misma familia, el abanico de desplazamientos por cilindro no superará en un 15 % el mayor desplazamiento de un cilindro dentro de la familia.

5.2.3.4.2. Motor con un desplazamiento por cilindro < 0,75 dm3

Para que los motores con un desplazamiento por cilindro < 0,75 dm3 se consideren de la misma familia, el abanico de desplazamientos por cilindro no superará en un 30 % el mayor desplazamiento de un cilindro dentro de la familia.

5.2.3.4.3. Motor con otros límites de desplazamiento por cilindro

Podrá considerarse que los motores con un desplazamiento por cilindro que superen los límites definidos en los puntos 5.2.3.4.1 y 5.2.3.4.2 pertenecen a la misma familia si así lo admite el organismo de homologación. La decisión se basará en elementos técnicos (cálculos, simulaciones, resultados experimentales, etc.) que demuestren que el incumplimiento de los límites no influye de manera significativa en las emisiones de escape.

5.2.3.5. Método de aspiración del aire

a) Atmosférica

b) Sobrealimentación

c) Sobrealimentación con sistema de refrigeración de la admisión

5.2.3.6. Tipo de combustible

a) Gasóleo

b) Gas natural (GN)

c) Gas licuado de petróleo (GLP)

d) Etanol

5.2.3.7. Tipo de cámara de combustión

a) Cámara abierta

b) Cámara dividida

c) Otros tipos

5.2.3.8. Tipo de encendido

a) Encendido por chispa

b) Encendido por compresión

5.2.3.9. Válvulas y orificios

a) Configuración

b) Número de válvulas por cilindro

5.2.3.10. Tipo de alimentación de combustible

a) Alimentación de combustible líquido i) Bomba, inyector y línea (de alta presión) ii) Bomba en línea o de distribución iii) Bomba unitaria o inyector unitario iv) Raíl común v) Carburador(es) vi) Otros

b) Alimentación de combustible gaseoso i) Gaseoso ii) Líquido iii) Mezcladores iv) Otros

c) Otros tipos

5.2.3.11. Dispositivos diversos

a) Recirculación del gas de escape (EGR)

b) Inyección de agua

c) Inyección de aire

d) Otros

5.2.3.12. Estrategia de control electrónico

La presencia o ausencia de una unidad de control electrónico (ECU) en el motor se considera un parámetro básico de la familia.

En el caso de motores controlados electrónicamente, el fabricante presentará los elementos técnicos que justifican el agrupamiento de los motores en una familia, a saber, los motivos por los que se puede considerar que esos motores cumplen los mismos requisitos sobre emisiones.

Estos elementos pueden consistir en cálculos, simulaciones, estimaciones, descripciones de parámetros de inyección, resultados experimentales, etc.

Entre los ejemplos de características controladas figuran:

a) la regulación

b) la presión de inyección

c) las inyecciones múltiples

d) la presión de sobrealimentación

e) la turbina de geometría variable (VGT)

f) la recirculación del gas de escape (EGR)

5.2.3.13. Sistemas de postratamiento del gas de escape

La función y la combinación de los dispositivos siguientes se consideran un criterio de pertenencia a una familia de motores:

a) Catalizador de oxidación

b) Catalizador de tres vías

c) Sistema de reducción de NOx con reducción selectiva de NOx (adición de agente reductor)

d) Otros sistemas de reducción de NOx

e) Trampa de partículas con regeneración pasiva

f) Trampa de partículas con regeneración activa

g) Otras trampas de partículas

h) Otros dispositivos

Cuando un motor ha sido certificado sin sistema de postratamiento, bien como motor de referencia o como miembro de una familia, si está equipado con un catalizador de oxidación, puede incluirse en la misma familia de motores si no precisa características de combustible diferentes.

Si precisa características de combustible específicas (por ejemplo, trampas de partículas que requieran aditivos especiales en el combustible para garantizar el proceso de regeneración), la decisión de incluirlo en la misma familia se basará en elementos técnicos que indique el fabricante. Esos elementos indicarán que el nivel de emisión previsto del motor equipado con el catalizador respeta el mismo límite que el motor sin catalizador.

Cuando un motor ha sido certificado con un sistema de postratamiento, bien como motor de referencia o como miembro de una familia cuyo motor de referencia está equipado con el mismo sistema de postratamiento, no podrá incluirse en la misma familia de motores si no está equipado con el sistema de postratamiento.

5.2.4. Elección del motor de referencia

5.2.4.1. Motores de encendido por compresión

Una vez que el organismo de homologación haya aprobado la familia de motores, el principal criterio de selección del motor de referencia de la familia será el de tener el mayor suministro de combustible por carrera del pistón al régimen de par máximo declarado. En caso de que dos o más motores cumplan ese criterio principal, se seleccionará como motor de referencia aquel que cumpla el criterio secundario, a saber, tener el mayor suministro de combustible por carrera del pistón al régimen nominal.

5.2.4.2. Motores de encendido por chispa

Una vez que el organismo de homologación haya aprobado la familia de motores, el principal criterio de selección del motor de referencia de la familia será el de tener el mayor desplazamiento. En caso de que dos o más motores compartan este criterio principal, se seleccionará el motor de referencia utilizando uno de los siguientes criterios secundarios, en este orden de prioridad:

a) el mayor suministro de combustible por carrera del pistón al régimen de la potencia nominal declarada;

b) el reglaje de chispa más avanzado;

c) el caudal de recirculación del gas de escape más bajo.

5.2.4.3. Observaciones acerca de la selección del motor de referencia

El organismo de homologación de tipo podrá considerar que la mejor manera de caracterizar el caso más desfavorable de la familia en cuanto a emisiones es someter a ensayo otros motores. En ese caso, el fabricante del motor presentará la información adecuada para determinar qué motores de la familia tienen probabilidad de tener el nivel de emisiones más alto.

Si otros motores de la familia poseen otras características que pudieran afectar a las emisiones de escape, dichas características también deberán determinarse y tomarse en consideración para la selección del motor de referencia.

Si algunos motores de la familia cumplen los mismos valores de emisión en distintos periodos de la vida útil, se tendrá en cuenta en la selección del motor de referencia.

6. CONDICIONES DE ENSAYO

6.1. Condiciones de ensayo en laboratorio

Se medirá la temperatura absoluta (T a) del aire de admisión del motor, expresada en kelvin, y la presión atmosférica seca (p s), expresada en kPa, y se determinará el parámetro f a de acuerdo con las disposiciones siguientes. En el caso de motores de varios cilindros que posean grupos de colectores distintos, por ejemplo en los “motores en V”, se tomará la temperatura media de los distintos grupos. El parámetro f a se notificará con los resultados de ensayo. Para una mejor repetibilidad y reproducibilidad de los resultados, se recomienda que el parámetro f a cumpla la condición siguiente: 0,93 ≤ f a ≤ 1,07.

a) Motores de encendido por compresión: Motores atmosféricos y motores sobrealimentados mecánicamente: (1) Motores turbocomprimidos con o sin refrigeración del aire de admisión: (2)

b) Motores de encendido por chispa: (3)

6.2. Motores con refrigeración del aire de sobrealimentación

Se registrará la temperatura del aire de sobrealimentación, que deberá encontrarse, al régimen de la potencia máxima declarada y a plena carga, dentro de un margen de ± 5 K respecto a la temperatura máxima del aire de sobrealimentación especificada por el fabricante. La temperatura mínima del agente refrigerante será de 293 K (20 °C).

Si se utiliza un sistema de laboratorio de ensayo o un soplante externo, el caudal del refrigerante deberá regularse de forma que la temperatura del aire de sobrealimentación se sitúe dentro de un margen de ± 5 K respecto a la temperatura máxima especificada por el fabricante al régimen nominal y a plena carga. La temperatura y el caudal del refrigerante del sistema de refrigeración del aire de sobrealimentación en el punto de reglaje anterior no deberán variar durante el ciclo de ensayo, salvo que ello suponga una sobrerrefrigeración no representativa del aire de sobrealimentación. El volumen del sistema de refrigeración del aire de sobrealimentación estará basado en buenas prácticas técnicas y será representativo de la instalación del motor en circulación. El sistema de laboratorio estará diseñado para minimizar la acumulación de condensado. Se drenarán los condensados acumulados y todos los drenajes estarán completamente cerrados antes de la realización de los ensayos de emisiones.

Si el fabricante del motor especifica límites de pérdida presión del aire que atraviesa el sistema de refrigeración del aire de sobrealimentación, se asegurará de que dicha pérdida en las condiciones del motor especificadas por el fabricante respetan los límites especificados por este. La pérdida de presión se medirá en los lugares señalados por el fabricante.

6.3. Potencia del motor

La base de la medición de las emisiones específicas es la potencia del motor y el trabajo del ciclo, determinados con arreglo a los puntos 6.3.1 a 6.3.5.

6.3.1. Generalidades relativas a la instalación del motor

El motor se someterá a ensayo con los accesorios/equipos enumerados en el apéndice 7.

Si no se instalan los accesorios/equipos requeridos, su potencia se tendrá en cuenta conforme a los puntos 6.3.2 a 6.3.5.

6.3.2. Accesorios/equipos que deben instalarse para el ensayo de emisiones

Si resulta inapropiado instalar en el banco de pruebas los accesorios/equipos requeridos en virtud del apéndice 7, se determinará la potencia absorbida por los mismos y se la restará de la potencia del motor medida (de referencia y efectiva) en la totalidad del intervalo de regímenes del motor del WHTC y en los regímenes de ensayo del WHSC.

6.3.3. Accesorios/equipos que deben retirarse para el ensayo

Cuando no puedan retirarse los accesorios/equipos no exigidos en virtud del apéndice 7, se podrá determinar la potencia absorbida por los mismos, que podrá sumarse a la potencia del motor medida (de referencia y efectiva) en la totalidad del intervalo de regímenes del motor del WHTC y en los regímenes de ensayo del WHSC. Si dicho valor es superior al 3 % de la potencia máxima al régimen de ensayo, deberá demostrarse al organismo de homologación de tipo.

6.3.4. Determinación de la potencia de los accesorios

Solo será preciso determinar la potencia absorbida por los accesorios/equipos si:

a) el motor carece de los accesorios/equipos requeridos en virtud del anexo 7, o

b) el motor cuenta con accesorios/equipos no requeridos en virtud del anexo 7.

Los valores de la potencia de los accesorios y el método de cálculo/medición de dicha potencia serán facilitados por el fabricante del motor para toda la franja de funcionamiento de los ciclos de ensayo, y serán aprobados por el organismo de homologación de tipo.

6.3.5. Trabajo del ciclo del motor

El cálculo del trabajo del ciclo efectivo y del trabajo del ciclo de referencia (véanse los puntos 7.4.8 y 7.8.6) se basará en la potencia del motor conforme al punto 6.3.1. En tal caso, P f y P r de la ecuación 4 son iguales a cero y P es igual a P m.

Si hay accesorios/equipos instalados con arreglo a los puntos 6.3.2 o 6.3.3, la potencia que absorban se utilizará para corregir cada valor instantáneo P m,i de la potencia del ciclo según se indica a continuación:

(4)

donde:

P m,i es la potencia del motor medida, expresada en kW P f,i es la potencia absorbida por los accesorios/equipos que han de instalarse, medida en kW P r,i es la potencia absorbida por los accesorios/equipos que han de retirarse, medida en kW.

6.4. Sistema de admisión de aire del motor

Se utilizará un sistema de admisión de aire del motor que presente una restricción de la admisión de aire situada dentro de un margen de ± 300 Pa respecto al valor máximo especificado por el fabricante para un filtro de aire limpio al régimen de la potencia máxima declarada y a plena carga. La presión estática diferencial de la restricción se medirá en el lugar señalado por el fabricante.

6.5. Sistema de escape del motor

Se utilizará un sistema de escape del motor o un sistema del laboratorio de ensayo que presente una contrapresión de escape situada entre un 80 % y un 100 % del valor máximo especificado por el fabricante al régimen nominal y a plena carga. Si la restricción máxima es igual o inferior a 5 kPa, el punto de reglaje se situará como mínimo a 1,0 kPa del máximo. El sistema de escape deberá cumplir los requisitos de muestreo del gas de escape establecidos en los puntos 9.3.10 y 9.3.11.

6.6. Motor con sistema de postratamiento del gas de escape

Si el motor incluye un sistema de postratamiento del gas de escape, el tubo de escape tendrá el mismo diámetro que un tubo de serie, o el que especifique el fabricante, a lo largo de una distancia equivalente a un mínimo de cuatro veces el diámetro del tubo antes de la sección de expansión que contenga el dispositivo de postratamiento del gas de escape. La distancia entre la brida del colector de escape o la salida del turbocompresor y el sistema de postratamiento del gas de escape será la de la configuración del vehículo o será conforme a la distancia especificada por el fabricante. La contrapresión o limitación del escape se regirá por estos mismos criterios y podrá regularse con una válvula. En el caso de los dispositivos de postratamiento de restricción variable, la restricción máxima del gas de escape se determinará en la condición de postratamiento (nivel de rodaje/envejecimiento y de regeneración/suciedad) especificada por el fabricante. Si la restricción máxima es igual o inferior a 5 kPa, el punto de reglaje se situará como mínimo a 1,0 kPa del máximo. El contenedor de postratamiento podrá retirarse durante los ensayos simulados y el establecimiento de la cartografía del motor y sustituirse por un contenedor equivalente que incluya un soporte de catalizador inactivo.

Las emisiones medidas en los ciclos de ensayo deberán ser representativas de las emisiones en condiciones de uso reales. En el caso de un motor equipado con un sistema de postratamiento que requiera el consumo de un reactivo, el fabricante determinará el reactivo que se utilizará para todos los ensayos.

Los motores equipados con sistemas de postratamiento del gas de escape con regeneración continua no requerirán un procedimiento especial de ensayo pero será necesario demostrar el proceso de regeneración con arreglo al punto 6.6.1.

Para los motores equipados con sistemas de postratamiento del gas de escape que se regeneren periódicamente, tal como se describe en el punto 6.6.2, los resultados de las emisiones se ajustarán para tomar en consideración las regeneraciones. En ese caso, la emisión media dependerá de la frecuencia de las regeneraciones, como fracción de los ensayos durante los cuales se produce la regeneración.

6.6.1. Regeneración continua

Las emisiones se medirán en un sistema de postratamiento que haya sido estabilizado de manera que se obtenga un comportamiento relacionado con las emisiones repetible. El proceso de regeneración se producirá una vez, como mínimo, durante el ensayo WHTC de arranque en caliente, y el fabricante declarará las condiciones normales en las que se realiza dicha regeneración (carga de hollín, temperatura, contrapresión de escape, etc.).

Para demostrar que el proceso de regeneración es continuo, se efectuará un mínimo de tres ensayos WHTC de arranque en caliente. Para dicha demostración, el motor se calentará conforme a lo dispuesto en el punto 7.4.1, se homogeneizará su calor con arreglo al punto 7.6.3 y se efectuará un primer ensayo WHTC de arranque en caliente. Los ensayos de arranque en caliente siguientes se iniciarán una vez homogeneizada la temperatura con arreglo al punto 7.6.3. Durante los ensayos, se registrarán las temperaturas y presiones de escape (temperatura antes y después del sistema de postratamiento, contrapresión de escape, etc.).

Se considerará que el sistema de postratamiento es de regeneración continua y se aplicarán las generalidades sobre los ensayos de los puntos 7.6 (WHTC) y 7.7 (WHSC) si las condiciones declaradas por el fabricante se producen durante los ensayos y los resultados de los tres (o más) ensayos WHTC de arranque en caliente no varían más de un ± 25 % o 0,005 g/kWh (se tomará en mayor de estos dos valores).

Si el postratamiento del gas de escape dispone de un modo de seguridad que pasa a un modo de regeneración periódico, este se verificará con arreglo a lo dispuesto en el punto 6.6.2. En ese caso específico, podrían superarse los límites de emisión y no se ponderarían.

6.6.2. Regeneración periódica

Para un postratamiento del gas de escape basado en un proceso de regeneración periódica, las emisiones se medirán en un mínimo de tres ensayos WHTC de arranque en caliente, uno con un proceso de regeneración en un sistema de postratamiento estabilizado y dos sin él, y se ponderarán los resultados conforme a la ecuación 5.

El proceso de regeneración se producirá como mínimo una vez durante el ensayo WHTC de arranque en caliente. El motor podrá estar equipado con un interruptor que pueda impedir o permitir el proceso de regeneración, siempre que esta operación no repercuta en la calibración original del motor.

El fabricante declarará las condiciones normales de los parámetros en que se produce el proceso de regeneración (carga de hollín, temperatura, contrapresión de escape, etc.), y su duración. El fabricante también indicará la frecuencia de las regeneraciones en forma de número de ensayos durante los que se producen las regeneraciones con respecto al número de ensayos sin ellas. El procedimiento exacto para determinar dicha frecuencia se basará en datos relativos a los motores en servicio basándose en criterios técnicos bien fundamentados, y serán aprobados por el organismo de homologación de tipo o de certificación.

El fabricante proporcionará un sistema de postratamiento que haya sido cargado con el fin de conseguir la regeneración durante un ensayo WHTC. Para dicha verificación, el motor se calentará conforme a lo dispuesto en el punto 7.4.1, se homogeneizará su calor con arreglo al punto 7.6.3 y se iniciará el ensayo WHTC de arranque en caliente. La regeneración no se producirá durante el calentamiento del motor.

La media de las emisiones específicas entre las fases de regeneración se determinará a partir de la media aritmética de los resultados (g/kWh) de varios ensayos WHTC de arranque en caliente aproximadamente equidistantes. Se recomienda realizar al menos un ensayo WHTC de arranque en caliente inmediatamente antes de un ensayo de regeneración y un ensayo WHTC de arranque en caliente inmediatamente después de un ensayo de regeneración. El fabricante podrá optar también por proporcionar datos que muestren que las emisiones permanecen constantes (±25 % o 0,005 g/kWh, el valor que sea mayor) entre las fases de regeneración. En ese caso, podrán utilizarse las emisiones de un solo ensayo WHTC de arranque en caliente.

Durante el ensayo de regeneración, se registrarán todos los datos necesarios para detectar la regeneración (emisiones de CO y NOx, temperatura antes y después del sistema de postratamiento, contrapresión de escape, etc.).

Durante el ensayo de regeneración podrán rebasarse los límites de emisión aplicables.

La figura 2 muestra un esquema del procedimiento de ensayo.

Las emisiones del ensayo WHTC de arranque en caliente se ponderarán de la manera siguiente:

(5)

donde:

n es el número de ensayos WHTC de arranque en caliente sin regeneración nr es el número de ensayos WHTC de arranque en caliente con regeneración (mínimo un ensayo) es la emisión media específica sin regeneración, en g/kWh es la emisión media específica con regeneración, en g/kWh.

Para determinar , se aplicarán las disposiciones siguientes:

a) Si la regeneración dura más de un ciclo WHTC de arranque en caliente, se realizarán sucesivamente ensayos WHTC de arranque en caliente completos, se seguirán midiendo las emisiones sin homogeneizar la temperatura y sin apagar el motor hasta que termine la regeneración, y se calculará la media de los ensayos WHTC de arranque en caliente.

b) Si la regeneración finaliza durante un ciclo del ensayo WHTC de arranque en caliente, el ciclo continuará hasta el final.

Previo acuerdo con el organismo de homologación de tipo, podrán aplicarse factores de ajuste de la regeneración de tipo multiplicativo (c) o aditivo (d) basándose en análisis técnicos solventes.

c) Los factores de ajuste multiplicativos se calcularán de la manera siguiente: (hacia arriba) (6) (hacia abajo) (6a)

d) Los factores de ajuste aditivos se calcularán de la manera siguiente: (hacia arriba) (7) (hacia abajo) (8)

Con respecto a los cálculos de las emisiones específicas del punto 8.6.3, se aplicarán factores de ajuste de la regeneración como se indica a continuación:

e) En el caso de un ensayo sin regeneración, k r,u será, respectivamente, multiplicado por el valor e de la emisión específica de las ecuaciones 69 o 70 o añadido a dicho valor.

f) En el caso de un ensayo con regeneración, k r,d será, respectivamente, multiplicado por el valor e de la emisión específica de las ecuaciones 69 o 70 o sustraído de dicho valor.

A petición del fabricante, los factores de ajuste de la regeneración:

g) podrán extenderse a otros miembros de la misma familia de motores;

h) podrán extenderse a otras familias de motores que utilicen el mismo sistema de postratamiento, previa autorización del organismo de homologación de tipo o de certificación basada en pruebas técnicas que aporte el fabricante de que las emisiones son similares.

6.7. Sistema de refrigeración

Se utilizará un sistema de refrigeración con suficiente capacidad para mantener el motor a las temperaturas normales de funcionamiento prescritas por el fabricante.

6.8. Aceite lubricante

El aceite de lubricación lo especificará el fabricante y será representativo del aceite de lubricación disponible en el mercado; las especificaciones del aceite de lubricación utilizado para el ensayo se registrarán y se presentarán con los resultados del ensayo.

6.9. Especificaciones del combustible de referencia

El combustible de referencia está especificado en el apéndice 2 del presente anexo para los motores de encendido por compresión y en los anexos 6 y 7 para los motores de GNC y GLP.

La temperatura del combustible se ajustará a las recomendaciones del fabricante.

6.10. Emisiones del cárter

Ninguna emisión del cárter se emitirá directamente a la atmósfera ambiente, con las excepciones siguientes: los motores con turbocompresores, bombas, soplantes o compresores de sobrealimentación para la admisión de aire podrán liberar emisiones del cárter a la atmósfera ambiente si las emisiones se añaden a las de escape (física o matemáticamente) durante todos los ensayos de emisiones. Los fabricantes que se acojan a esta excepción instalarán los motores de forma que todas las emisiones del cárter puedan ser encaminadas al sistema de muestreo de las emisiones.

A efectos del presente punto, se considerará que no se han emitido directamente a la atmósfera ambiente las emisiones del cárter que son encaminadas al dispositivo de escape antes del sistema de postratamiento del gas de escape durante todas las fases de funcionamiento.

Las emisiones del cárter se encaminarán al sistema de escape para la medición de las emisiones como se indica a continuación:

a) Los materiales de los tubos serán lisos, conductores eléctricamente y no deberán reaccionar con las emisiones del cárter. Los tubos serán lo más cortos que sea posible.

b) Los tubos utilizados en el laboratorio para recoger las emisiones de cárter tendrán el menor número de codos que sea posible, y los codos que sean inevitables tendrán el mayor radio de curvatura posible.

c) Los tubos del cárter utilizados en el laboratorio se calentarán, sus paredes serán finas o estarán aislados y cumplirán las especificaciones del fabricante relativas a la contrapresión del cárter.

d) Los tubos utilizados para el gas de escape del cárter irán conectados al dispositivo de evacuación del gas de escape bruto de cualquier sistema de postratamiento, después de cualquier limitación del gas de escape que se haya instalado y suficientemente antes de cualquier sonda de muestreo a fin de garantizar la mezcla completa con el gas de escape del motor antes del muestreo. El tubo de conducción del gas de escape del cárter entrará en la corriente libre del gas de escape para evitar efectos de capa límite y para facilitar la mezcla. El orificio del tubo del gas de escape del cárter podrá orientarse en cualquier dirección con respecto al flujo del gas de escape bruto.

7. PROCEDIMIENTOS DE ENSAYO

7.1. Principios de medición de las emisiones

Para medir las emisiones específicas, el motor efectuará los ciclos de ensayo definidos en los puntos 7.2.1 y 7.2.2. La medición de las emisiones específicas requiere la determinación de la masa de los componentes presentes en el gas de escape y el trabajo del ciclo del motor correspondiente. Los componentes se determinan mediante los métodos de muestreo descritos en los puntos 7.1.1 y 7.1.2.

7.1.1. Muestreo continuo

En el muestreo continuo, la concentración de los componentes se mide continuamente a partir del gas de escape bruto o diluido. Dicha concentración se multiplica por el caudal continuo del gas de escape (bruto o diluido) en el lugar de muestreo de las emisiones a fin de determinar el caudal másico de los componentes. La emisión de los componentes se suma continuamente a lo largo del ciclo de ensayo. Dicha suma es la masa total de los componentes emitidos.

7.1.2. Muestreo por lotes

En el muestreo por lotes, se extrae continuamente una muestra de gas de escape bruto o diluido que se guarda para efectuar más tarde la medición. La muestra extraída será proporcional al caudal del gas de escape bruto o diluido. La recogida en una bolsa de los componentes gaseosos diluidos y la recogida de partículas en un filtro constituyen ejemplos de muestreo por lotes. Las concentraciones muestreadas por lotes se multiplican por la masa total o el caudal másico del gas de escape (bruto o diluido) del que se extrajeron durante el ciclo de ensayo. Dicho producto constituye la masa total o el flujo másico de los componentes emitidos. Para calcular la concentración de partículas, las partículas depositadas en un filtro a partir de gas de escape extraído proporcionalmente se dividirán por la cantidad de gas de escape filtrado.

7.1.3. Procedimientos de medición

En el presente anexo se aplican dos procedimientos de medición que son equivalentes funcionalmente. Ambos pueden utilizarse tanto para el ciclo de ensayo WHTC como para el WHSC:

a) los componentes gaseosos se muestrean continuamente en el gas de escape bruto y las partículas se determinan mediante un sistema de dilución de flujo parcial;

b) los componentes gaseosos y las partículas se determinan mediante un sistema de dilución de flujo total (sistema CVS).

Se permite cualquier combinación de ambos principios (por ejemplo, medición de las emisiones gaseosas brutas y medición de las partículas de flujo total).

7.2. Ciclos de ensayo

7.2.1. Ciclo de ensayo transitorio WHTC

El ciclo de ensayo transitorio WHTC figura en el apéndice 1 como secuencia segundo a segundo de valores de régimen y par normalizados. A efectos de la realización del ensayo en una celda de ensayo del motor, los valores normalizados se convertirán en valores efectivos para el motor que se está ensayando basándose en la curva gráfica del motor. Esta conversión se denomina “desnormalización” y el ciclo de ensayo desarrollado, “ciclo de referencia del motor objeto del ensayo”. Con esos valores de régimen y par de referencia, se llevará a cabo el ciclo en la celda de ensayo y se registrarán los valores de régimen y par efectivos. Para validar el periodo de ensayo, se efectuará un análisis regresivo entre los valores de referencia de régimen, par y potencia y los valores efectivos una vez concluido el ensayo.

Para calcular las emisiones específicas del freno, se calculará el trabajo del ciclo efectivo mediante la integración de la potencia efectiva del motor durante el ciclo. Para la validación del ciclo, el trabajo del ciclo efectivo se encontrará dentro de los límites prescritos del trabajo del ciclo de referencia.

Para los contaminantes gaseosos, podrá utilizarse el muestreo continuo (gas de escape bruto o diluido) o el muestreo por lotes (gas de escape diluido). La muestra de partículas deberá diluirse con un diluyente acondicionado (como el aire ambiente) y recogerse en un único filtro adecuado. La figura 3 muestra un esquema del WHTC.

7.2.2. Ciclo de ensayo en estado continuo con aumentos WHSC

El ciclo de ensayo en estado continuo con aumentos WHSC consiste en un número determinado de modos de régimen y carga que se convertirán en los valores de referencia del motor correspondiente que se someta a ensayo a partir de la curva gráfica del motor. El motor deberá funcionar durante el tiempo prescrito para cada modo, al cabo del cual, el régimen y la carga deberán cambiarse linealmente en el plazo de 20 ± 1 segundos. Para validar el periodo de ensayo, se efectuará un análisis regresivo entre los valores de referencia de régimen, par y potencia y los valores efectivos una vez concluido el ensayo.

La concentración de cada gas contaminante, el caudal de escape y la potencia desarrollada se determinarán a lo largo del ciclo de ensayo. Los contaminantes gaseosos podrán registrarse de manera continua o muestrearse en una bolsa de muestreo. La muestra de partículas deberá diluirse con un diluyente acondicionado (como el aire ambiente). Se tomará una muestra a lo largo de todo el procedimiento de ensayo, y se recogerá en un único filtro adecuado.

Para calcular las emisiones específicas del freno, se calculará el trabajo del ciclo efectivo mediante la integración de la potencia efectiva del motor durante el ciclo.

El cuadro 1 muestra el ciclo de ensayo WHSC. Excepto en el modo 1, cada modo comienza al inicio del aumento a partir del modo anterior.

Cuadro 1

Ciclo de ensayo WHSC

Modo Régimen normalizado (%) Par normalizado (%) Duración del modo (s) incl. aumento de 20 s 1 0 0 210 2 55 100 50 3 55 25 250 4 55 70 75 5 35 100 50 6 25 25 200 7 45 70 75 8 45 25 150 9 55 50 125 10 75 100 50 11 35 50 200 12 35 25 250 13 0 0 210 Total 1 895

7.3. Generalidades sobre la secuencia de ensayo

El diagrama que figura a continuación muestra el camino que debería seguirse durante el ensayo. Los detalles de cada paso se describen en los puntos correspondientes. Se permiten variaciones respecto a ese camino, cuando resulte conveniente, pero los requisitos específicos de los puntos correspondientes son de obligado cumplimiento.

Para el ciclo WHTC, el mejor procedimiento consiste en un ensayo de arranque en frío tras el enfriamiento natural o forzado del motor, una parada para homogeneizar el calor y un arranque en caliente.

Para el ciclo WHSC, el mejor procedimiento consiste en un ensayo con arranque en caliente tras un preacondicionamiento del motor en el modo 9 del ciclo WHSC.

7.4. Cartografía del motor y ciclo de referencia

Las mediciones del motor, verificaciones de las prestaciones del motor y calibraciones del sistema previas al ensayo se llevarán a cabo antes del establecimiento de la cartografía del motor, de acuerdo con la secuencia general de ensayo expuesta en el punto 7.3.

Como base para generar el ciclo de referencia WHTC y WHSC se cartografiará el motor con este funcionando a plena carga para determinar las curvas del régimen en función del par máximo y del régimen en función de la potencia máxima. La curva gráfica se empleará para desnormalizar el régimen (punto 7.4.6) y el par del motor (punto 7.4.7).

7.4.1. Calentamiento del motor

El motor se calentará haciéndolo funcionar a una potencia comprendida entre el 75 % y el 100 % de su potencia máxima o de acuerdo con las recomendaciones del fabricante y las buenas prácticas técnicas. Hacia el final del calentamiento se le hará funcionar para estabilizar las temperaturas del refrigerante del motor y del aceite lubricante a ± 2 % de sus valores medios durante un mínimo de 2 minutos o hasta que el termostato del motor regule la temperatura del motor.

7.4.2. Determinación de la gama de regímenes de la cartografía

Los regímenes máximo y mínimo de la cartografía se definen de la manera siguiente:

Régimen mínimo de la cartografía = régimen de ralentí Régimen máximo de la cartografía = n hi × 1,02 o el régimen al que el par a plena carga cae a cero, el valor que sea más bajo.

7.4.3. Curva gráfica del motor

Una vez estabilizado el motor conforme al punto 7.4.1, se realizará la cartografía del motor aplicando el procedimiento siguiente:

a) Se hace funcionar el motor sin carga al ralentí.

b) Se hace funcionar el motor al régimen mínimo de la cartografía con una demanda máxima por parte del operador.

c) Se aumenta el régimen del motor a un ritmo medio de 8 ± 1 min–1/s desde el régimen mínimo hasta el régimen máximo de la cartografía, o a un ritmo constante que requiera de 4 a 6 min para pasar del régimen mínimo al máximo de la cartografía. Se registran los puntos de régimen y de par con una frecuencia de muestreo de al menos un punto por segundo.

Al seleccionar la opción b) del punto 7.4.7 para determinar los valores negativos del par de referencia, la curva gráfica podrá continuar directamente desde el régimen máximo al mínimo de la cartografía con una demanda mínima por parte del operador.

7.4.4. Cartografía alternativa

Si un fabricante considera que las técnicas de cartografía anteriores no son seguras o no son representativas de un motor concreto, podrán utilizarse técnicas alternativas. Estas técnicas alternativas deberán satisfacer el mismo objetivo que los procedimientos cartográficos destinados a determinar el par máximo disponible a todos los regímenes alcanzados durante los ciclos de ensayo. Las desviaciones respecto a las técnicas de cartografía especificadas en el presente punto por motivos de seguridad o de representatividad deberán estar autorizadas por el organismo de homologación, y su uso deberá justificarse. No obstante, en ningún caso se determinará la curva de par mediante barridos continuos descendentes del régimen del motor en el caso de motores regulados o turboalimentados.

7.4.5. Repetición de los ensayos

No es preciso cartografiar un motor antes de cada ciclo de ensayo. Debe volverse a cartografiar antes de un ciclo de ensayo si:

a) según criterios técnicos, ha transcurrido excesivo tiempo desde el establecimiento de la última cartografía, o bien

b) se han efectuado cambios físicos o recalibraciones del motor que podrían influir en sus prestaciones.

7.4.6. Desnormalización del régimen del motor

Para generar los ciclos de referencia, se desnormalizarán los regímenes del apéndice 1(WHTC) y del cuadro 1 (WHSC) mediante la ecuación siguiente:

(9)

Para determinar n pref, la integral del par máximo se calculará desde n idle a n 95h a partir de la curva gráfica del motor, determinada de acuerdo con el punto 7.4.3.

Los regímenes de las figuras 4 y 5 se definen de la manera siguiente:

n lo es el régimen más bajo en el que la potencia alcanza un 55 % de la potencia máxima n pref es el régimen en el que la integral del par máximo cartografiado alcanza un 51 % de la integral completa entre n idle y n 95h n hi es el régimen más alto en el que la potencia alcanza un 70 % de la potencia máxima n idle es el régimen de ralentí n 95h es el régimen más alto en el que la potencia alcanza un 95 % de la potencia máxima.

En el caso de motores (principalmente de encendido por chispa) con una curva de regulación abrupta, donde el corte del combustible no permite hacer funcionar el motor hasta n hi o n 95h, se aplicarán las disposiciones siguientes:

n hi en la ecuación 9 se sustituye por n Pmax × 1,02 n 95h se sustituye por n Pmax × 1,02.

7.4.7. Desnormalización del par motor

Los valores del par del programa del dinamómetro para motores del apéndice 1 (WHTC) y del cuadro 1 (WHSC) están normalizados al par máximo del régimen respectivo. Para generar los ciclos de referencia, los valores del par de cada valor del régimen de referencia determinados en el punto 7.4.6 se desnormalizarán, mediante la curva gráfica determinada de acuerdo con lo dispuesto en el punto 7.4.3, de la manera siguiente:

(10)

donde:

M norm,i es el par normalizado, expresado en % M max,i es el par máximo según la curva gráfica, indicado en Nm M f,i es el par absorbido por los accesorios/equipos que han de instalarse, expresado en Nm M r,i es el par absorbido por los accesorios/equipos que han de retirarse, indicado en Nm

Si se instalan accesorios/equipos conforme al punto 6.3.1 y al apéndice 7, M f y M r son iguales a 0.

Los valores de par negativos de los puntos motrices (“m” en el apéndice 1) integrarán, a efectos de la generación del ciclo de referencia, los valores de referencia determinados de una de las maneras siguientes:

a) 40 % negativo del par positivo disponible en el punto de régimen correspondiente;

b) cartografía del par negativo necesario para que el motor pase del régimen máximo al régimen mínimo de la cartografía;

c) determinación del par negativo necesario para mantener el motor al ralentí y a n hi, e interpolación lineal entre esos dos puntos.

7.4.8. Cálculo del trabajo del ciclo de referencia

El trabajo del ciclo de referencia se determinará a lo largo del ciclo de ensayo calculando sincrónicamente valores instantáneos de la potencia del motor a partir del régimen de referencia y del par de referencia, determinados con arreglo a los puntos 7.4.6 y 7.4.7. Los valores instantáneos de la potencia del motor se integrarán a lo largo del ciclo de ensayo para calcular el trabajo del ciclo de referencia W ref (kWh). Si no se han instalado accesorios con arreglo al punto 6.3.1, los valores instantáneos de la potencia se corregirán mediante la ecuación (4) del punto 6.3.5.

Se utilizará la misma metodología para integrar tanto la potencia de referencia como la potencia efectiva del motor. Si es preciso determinar valores situados entre los valores adyacentes de referencia o los valores adyacentes medidos, se empleará la interpolación lineal. Al integrar el trabajo del ciclo efectivo, se igualarán a cero y se incluirán todos los valores de par negativos. Si la integración se efectúa a una frecuencia inferior a 5 Hz, y si, durante un segmento de tiempo determinado, el valor del par pasa de positivo a negativo o de negativo a positivo, se calculará la porción negativa y se igualará a cero. La porción positiva se incluirá en el valor integrado.

7.5. Procedimientos previos al ensayo

7.5.1. Instalación del equipo de medición

Los instrumentos y las sondas de muestreo se instalarán según las prescripciones. El tubo de escape se conectará al sistema de dilución de flujo total, si se utiliza.

7.5.2. Preparación del equipo de medición para el muestreo

Antes de que comience el muestreo se efectuarán las operaciones siguientes:

a) Se realizarán comprobaciones de la estanqueidad en las ocho horas previas al muestreo de las emisiones con arreglo al punto 9.3.4.

b) En el caso de muestreo por lotes, se conectarán medios de almacenamiento limpios, como bolsas en las que se ha hecho el vacío.

c) Todos los instrumentos de medición se pondrán en marcha según las instrucciones de sus respectivos fabricantes y las buenas prácticas técnicas.

d) Se pondrán en marcha los sistemas de dilución, las bombas de muestreo, los ventiladores de refrigeración y el sistema de recogida de datos.

e) Los caudales de muestreo se ajustarán a los niveles deseados, pudiéndose utilizar un flujo derivado.

f) Los intercambiadores de calor del sistema de muestreo se calentarán o enfriarán previamente de forma que sus temperaturas respectivas se sitúen dentro del rango de temperaturas de funcionamiento previsto para el ensayo.

g) Se permitirá que los componentes calentados o refrigerados, como los conductos de muestreo, los filtros, los refrigeradores y las bombas, se estabilicen a sus temperaturas de funcionamiento.

h) El flujo del sistema de dilución del gas de escape se encenderá al menos 10 minutos antes de una secuencia de ensayo.

i) Los dispositivos electrónicos de integración se podrán a cero o se volverán a poner a cero antes del inicio de un intervalo de ensayo.

7.5.3. Verificación de los analizadores de gas

Se seleccionarán los rangos del analizador de gas. Se autorizarán los analizadores de emisiones con una función de selección automática o manual del rango de medición. Durante el ciclo de ensayo no se cambiará el rango de los analizadores de emisión. Asimismo, los valores de ganancia de los amplificadores operacionales analógicos no podrán modificarse durante el ciclo de ensayo.

Se determinará la respuesta al cero y al punto final en el caso de todos los analizadores que utilicen gases conformes con normas internacionales que cumplan las especificaciones del punto 9.3.3. Los analizadores FID se calibrarán sobre una base carbono 1 (C1).

7.5.4. Preparación del filtro de muestreo de partículas

Al menos una hora antes del ensayo, se introducirá el filtro en una cápsula de Petri que esté protegida de la contaminación por polvo y permita el intercambio de aire, y se colocará en una cámara de pesaje para su estabilización. Una vez finalizado el periodo de estabilización, se pesará el filtro y se registrará la tara. A continuación se guardará el filtro en una cápsula de Petri cerrada o en un portafiltros sellado hasta que se precise para el ensayo. Los filtros se utilizarán en el plazo de ocho horas después de que se extraigan de la cámara de pesaje.

7.5.5. Ajuste del sistema de dilución

El caudal total del gas de escape diluido de un sistema de dilución de flujo total o el caudal del gas de escape diluido de un sistema de dilución de flujo parcial se fijarán de manera que se elimine la condensación de agua en el sistema y se obtenga una temperatura en la cara del filtro de entre 315 K (42 °C) y 325 K (52 °C).

7.5.6. Puesta en marcha del sistema de muestreo de partículas

El sistema de muestreo de partículas se pondrá en marcha y se hará funcionar en derivación. El nivel de fondo de partículas del diluyente puede determinarse mediante un muestreo del diluyente antes de la entrada del gas de escape en el túnel de dilución. La medición puede efectuarse antes o después del ensayo. Si la medición se efectúa al principio y al final del ciclo, podrán promediarse los valores obtenidos. Si se utiliza un sistema de muestreo diferente para la medición de fondo, la medición se efectuará paralelamente al ensayo.

7.6. Realización del ciclo WHTC

7.6.1. Enfriamiento del motor

Puede aplicarse un procedimiento de enfriamiento natural o forzado. Respecto al enfriamiento forzado, se aplicarán buenas prácticas técnicas para el establecimiento de sistemas para enviar aire refrigerante al motor, enviar aceite frío al sistema de lubricación del motor, extraer el calor del refrigerante mediante el sistema refrigerante del motor y extraer el calor del sistema de postratamiento del escape. En el caso de un enfriamiento forzado del sistema de postratamiento, no se aplicará el aire refrigerante hasta que la temperatura del sistema de postratamiento haya descendido por debajo del nivel de activación catalítica. No se permitirá ningún procedimiento de enfriamiento que dé lugar a emisiones no representativas.

7.6.2. Ensayo de arranque en frío

El ensayo con arranque en frío se iniciará cuando la temperatura del lubricante del motor y los sistemas de postratamiento alcancen todos una temperatura de entre 293 y 303 K (20 y 30 °C). El motor se arrancará mediante uno de los métodos siguientes:

a) el motor se arranca como se recomienda en las instrucciones de uso mediante un motor de arranque de producción y una batería adecuadamente cargada o una fuente de corriente adecuada, o

b) el motor se arranca con el dinamómetro. Se impulsa hasta ± 25 % de su régimen de arranque típico en uso. El motor de arranque se parará en el segundo posterior al arranque del motor. Si el motor no arranca en el plazo de 15 segundos después de la puesta en marcha del motor de arranque, se parará este último y se determinará el motivo por el que no ha arrancado, salvo que el manual de instrucciones o de mantenimiento indique que es normal la utilización del motor de arranque durante más tiempo.

7.6.3. Periodo de homogeneización del calor

Inmediatamente después de que concluya el ensayo de arranque en frío, se acondicionará el motor para el ensayo de arranque en caliente mediante un período de homogeneización del calor de 10 ± 1 minutos.

7.6.4. Ensayo de arranque en caliente

El motor se arrancará al final del periodo de homogeneización del calor, tal como se define en el punto 7.6.3, siguiendo los métodos al efecto del punto 7.6.2.

7.6.5. Secuencia de ensayo

La secuencia del ensayo de arranque tanto en frío como en caliente empieza al arrancar el motor. El control del ciclo se iniciará una vez arrancado el motor, de forma que el funcionamiento del motor se corresponda con el primer punto de mando del ciclo.

El ciclo WHTC se realizará con arreglo al ciclo de referencia establecido en el punto 7.4. Los puntos de mando del régimen y del par se emitirán con una frecuencia de 5 Hz o superior (se recomienda 10 Hz). Los puntos de mando se calcularán mediante interpolación lineal entre los puntos de mando de 1 Hz del ciclo de referencia. Los valores efectivos del régimen y del par del motor se registrarán al menos una vez por segundo durante el ciclo de ensayo (1 Hz), y las señales podrán filtrarse electrónicamente.

7.6.6. Recogida de los datos pertinentes sobre las emisiones

Al inicio de la secuencia de ensayo, se pondrá en marcha el equipo de medición y, simultáneamente:

a) se empezará a recoger o analizar el diluyente, si se utiliza un sistema de dilución de flujo total;

b) se empezará a recoger o analizar el gas de escape bruto o diluido, en función del método utilizado;

c) se empezarán a medir la cantidad de gas de escape diluido y las temperaturas y presiones requeridas;

d) se empezará a registrar el caudal másico del gas de escape, si se opta por el análisis del gas de escape bruto;

e) se empezarán a registrar los datos de retorno del régimen y del par del dinamómetro.

Si se opta por la medición del gas de escape bruto, se medirán continuamente las concentraciones de las emisiones [(NM)HC, CO y NOx] y el caudal másico del gas de escape y se almacenarán en un sistema informático con una frecuencia mínima de 2 Hz. Todos los demás datos podrán registrarse con una frecuencia de muestreo mínima de 1 Hz. En el caso de analizadores analógicos, se registrará la respuesta, y los datos de calibración podrán aplicarse en línea o fuera de línea durante la evaluación de los datos.

Si se utiliza un sistema de dilución de flujo total, los HC y NOx se medirán de forma continua en el túnel de dilución con una frecuencia mínima de 2 Hz. Las concentraciones medias se determinarán integrando las señales del analizador a lo largo del ciclo de ensayo. El tiempo de respuesta del sistema no deberá superar 20 segundos y, si es preciso, estará coordinado con las fluctuaciones de caudal del muestreo de volumen constante y con las desviaciones del tiempo de muestreo/ciclo de ensayo. Los niveles de CO, CO2 y NMHC podrán determinarse mediante integración de las señales de medición continua o análisis de las concentraciones obtenidas en la bolsa de muestreo durante el ciclo. Las concentraciones de contaminantes gaseosos en el diluyente se determinarán antes del punto en el que el gas de escape penetra en el túnel de dilución mediante integración o recogida en la bolsa de fondo. El resto de parámetros que deban medirse se registrarán con una frecuencia mínima de una medición por segundo (1 Hz).

7.6.7. Muestreo de partículas

Al iniciar la secuencia de ensayo, el sistema de muestreo de partículas deberá cambiarse de la posición de derivación a la de recogida de partículas.

Si se utiliza un sistema de dilución de flujo parcial, se controlará(n) la(s) bomba(s) de muestreo, de manera que el caudal de la sonda de muestreo de partículas o tubo de transferencia sea proporcional al caudal másico de escape, determinado con arreglo al punto 9.4.6.1.

Si se utiliza un sistema de dilución de flujo total, la(s) bomba(s) de muestreo se ajustará(n) de manera que el caudal de la sonda de muestreo de partículas o del tubo de transferencia se mantenga dentro de un margen de ±2,5 % respecto al caudal establecido. Si se aplica una compensación de caudal (es decir, un control proporcional del caudal de muestreo), deberá demostrarse que la relación entre el caudal del túnel principal y el caudal de muestreo de partículas no varía en más de ±2,5 % respecto a su valor establecido (excepto durante los primeros 10 segundos de muestreo). Se registrarán la temperatura y la presión medias en la entrada de los caudalímetros de gas o de los instrumentos del caudal. Si el caudal establecido no puede mantenerse durante todo el ciclo (dentro de un margen de ±2,5 %) debido a la elevada carga de partículas del filtro, el ensayo deberá invalidarse. Se repetirá con un caudal de muestreo menor.

7.6.8. Parada del motor y mal funcionamiento del equipo

Si el motor se para en algún momento del ensayo de arranque en frío, se invalidará el ensayo. El motor se preacondicionará, se arrancará de nuevo de acuerdo con lo dispuesto en el punto 7.6.2 y se repetirá el ensayo.

Si el motor se para en algún momento del ensayo de arranque en caliente, se invalidará el ensayo. Se homogeneizará el calor del motor de acuerdo con lo dispuesto en el punto 7.6.3 y se repetirá el ensayo de arranque en caliente. En ese caso, no es necesario repetir el ensayo de arranque en frío.

Si durante el ciclo de ensayo se produce un mal funcionamiento en alguno de los elementos del equipo de ensayo prescrito, se invalidará el ensayo y se repetirá con arreglo a las disposiciones anteriores.

7.7. Realización del ciclo WHSC

7.7.1. Preacondicionamiento del sistema de dilución y del motor

El sistema de dilución y el motor se pondrán en marcha y se calentarán conforme a lo dispuesto en el punto 7.4.1. Después del calentamiento, el motor y el sistema de muestreo se preacondicionarán haciendo funcionar el motor al modo 9 (véase el punto 7.2.2, cuadro 1) durante un mínimo de 10 minutos y, simultáneamente, haciendo funcionar el sistema de dilución. Pueden hacerse simulaciones de muestreo de partículas. Esos filtros de muestreo no deben estabilizarse ni pesarse y pueden desecharse. Los caudales se aproximarán a los caudales seleccionados para el ensayo. Se parará el motor después del preacondicionamiento.

7.7.2. Puesta en marcha del motor

5 ± 1 minutos después de la conclusión del preacondicionamiento en el modo 9, tal como se describe en el punto 7.7.1, el motor estabilizado se pondrá en marcha de acuerdo con el procedimiento de arranque que recomiende el fabricante en el manual de uso, utilizando bien un motor de arranque de producción o el dinamómetro, con arreglo al punto 7.6.2.

7.7.3. Secuencia de ensayo

La secuencia de ensayo se iniciará una vez arrancado el motor y dentro del minuto posterior a la comprobación de que el funcionamiento del motor se corresponde con el primer modo del ciclo (ralentí).

El WHSC se realizará de conformidad con el orden de los modos de ensayo enumerados en el cuadro 1 del punto 7.2.2.

7.7.4. Recogida de los datos pertinentes sobre las emisiones

Al inicio de la secuencia de ensayo, se pondrá en marcha el equipo de medición y, simultáneamente:

a) se empezará a recoger o analizar el diluyente, si se utiliza un sistema de dilución de flujo total;

b) se empezará a recoger o analizar el gas de escape bruto o diluido, en función del método utilizado;

c) se empezarán a medir la cantidad de gas de escape diluido y las temperaturas y presiones requeridas;

d) se empezará a registrar el caudal másico del gas de escape, si se opta por el análisis del gas de escape bruto;

e) se empezarán a registrar los datos de retorno del régimen y del par del dinamómetro.

Si se opta por la medición del gas de escape bruto, se medirán continuamente las concentraciones de las emisiones [(NM)HC, CO y NOx] y el caudal másico del gas de escape y se almacenarán en un sistema informático con una frecuencia mínima de 2 Hz. Todos los demás datos podrán registrarse con una frecuencia de muestreo mínima de 1 Hz. En el caso de analizadores analógicos, se registrará la respuesta, y los datos de calibración podrán aplicarse en línea o fuera de línea durante la evaluación de los datos.

Si se utiliza un sistema de dilución de flujo total, los HC y NOx se medirán de forma continua en el túnel de dilución con una frecuencia mínima de 2 Hz. Las concentraciones medias se determinarán integrando las señales del analizador a lo largo del ciclo de ensayo. El tiempo de respuesta del sistema no deberá superar 20 segundos y, si es preciso, estará coordinado con las fluctuaciones de caudal del muestreo de volumen constante y con las desviaciones del tiempo de muestreo/ciclo de ensayo. Los niveles de CO, CO2 y NMHC podrán determinarse mediante integración de las señales de medición continua o análisis de las concentraciones obtenidas en la bolsa de muestreo durante el ciclo. Las concentraciones de contaminantes gaseosos en el diluyente se determinarán antes del punto en el que el gas de escape penetra en el túnel de dilución mediante integración o recogida en la bolsa de fondo. El resto de parámetros que deban medirse se registrarán con una frecuencia mínima de una medición por segundo (1 Hz).

7.7.5. Muestreo de partículas

Al iniciar la secuencia de ensayo, el sistema de muestreo de partículas deberá cambiarse de la posición de derivación a la de recogida de partículas. Si se utiliza un sistema de dilución de flujo parcial, se controlará(n) la(s) bomba(s) de muestreo, de manera que el caudal de la sonda de muestreo de partículas o tubo de transferencia sea proporcional al caudal másico de escape, determinado con arreglo al punto 9.4.6.1.

Si se utiliza un sistema de dilución de flujo total, la(s) bomba(s) de muestreo se ajustará(n) de manera que el caudal de la sonda de muestreo de partículas o del tubo de transferencia se mantenga dentro de un margen de ±2,5 % respecto al caudal establecido. Si se aplica una compensación de caudal (es decir, un control proporcional del caudal de muestreo), deberá demostrarse que la relación entre el caudal del túnel principal y el caudal de muestreo de partículas no varía en más de ±2,5 % respecto a su valor establecido (excepto durante los primeros 10 segundos de muestreo). Se registrarán la temperatura y la presión medias en la entrada de los caudalímetros de gas o de los instrumentos del caudal. Si el caudal establecido no puede mantenerse durante todo el ciclo (dentro de un margen de ±2,5 %) debido a la elevada carga de partículas del filtro, el ensayo deberá invalidarse. Se repetirá con un caudal de muestreo menor.

7.7.6. Parada del motor y mal funcionamiento del equipo

Si el motor se para en algún momento del ciclo, se invalidará el ensayo. El motor se preacondicionará conforme al punto 7.7.1, se arrancará de nuevo de acuerdo con lo dispuesto en el punto 7.7.2 y se repetirá el ensayo.

Si durante el ciclo de ensayo se produce un mal funcionamiento en alguno de los elementos del equipo de ensayo prescrito, se invalidará el ensayo y se repetirá con arreglo a las disposiciones anteriores.

7.8. Procedimientos posteriores al ensayo

7.8.1. Operaciones después del ensayo

Una vez finalizado el ensayo, se detendrá la medición del caudal másico del gas de escape, del volumen del gas de escape diluido y del caudal de gas que entra en las bolsas de muestreo y se parará la bomba de muestreo de partículas. En el caso de un sistema de análisis integrador, el muestreo deberá continuar hasta que hayan transcurrido los tiempos de respuesta del sistema.

7.8.2. Verificación del muestreo proporcional

En el caso de las muestras por lote proporcional, como las muestras de bolsas o las muestras de partículas, se comprobará que se mantuvo el muestreo proporcional conforme a los puntos 7.6.7 y 7.7.5. Se invalidarán las muestras que no cumplan los requisitos.

7.8.3. Acondicionamiento y pesaje de las partículas

El filtro de partículas se pondrá en contenedores cubiertos o sellados o los portafiltros estarán cerrados, a fin de proteger los filtros de la contaminación ambiental. El filtro así protegido se introducirá de nuevo en la cámara de pesaje. El filtro se acondicionará durante un mínimo de una hora y, a continuación, se pesará conforme a lo dispuesto en el punto 9.4.5. Se registrará el peso bruto de los filtros.

7.8.4. Verificación de la desviación

Las respuestas al cero y al punto final del analizador de emisiones gaseosas utilizado se determinarán lo antes posible, y a más tardar, a los 30 minutos de haber finalizado el ciclo de ensayo o durante el período de homogeneización del calor. A efectos del presente punto, el ciclo de ensayo se define de la siguiente manera:

a) para el WHTC: la secuencia entera arranque en frío - homogeneización del calor - arranque en caliente;

b) para el ensayo WHTC de arranque en caliente (punto 6.6): la secuencia homogeneización del calor - arranque en caliente;

c) para el ensayo WHTC de arranque en caliente con regeneración múltiple (punto 6.6): el número total de ensayos de arranque en caliente;

d) para el WHSC: el ciclo de ensayo.

En el caso de la desviación del analizador, serán de aplicación las disposiciones siguientes:

a) las respuestas al cero y al punto final anteriores y posteriores al ensayo podrán insertarse directamente en la ecuación 66 del punto 8.6.1 sin determinar la desviación;

b) si la diferencia en materia de desviación entre los resultados previos y posteriores al ensayo es inferior al 1 % del fondo de la escala, las concentraciones medidas podrán utilizarse sin o con corrección de la desviación con arreglo a lo dispuesto en el punto 8.6.1;

c) si la diferencia en materia de desviación entre los resultados previos y posteriores al ensayo es igual o superior al 1 % del fondo de la escala, se invalidará el ensayo o se corregirá la desviación de las concentraciones medidas con arreglo a lo dispuesto en el punto 8.6.1.

7.8.5. Análisis del muestreo en bolsa de las emisiones gaseosas

Se efectuará lo siguiente lo antes que sea posible:

a) se analizarán las muestras en bolsa de las emisiones gaseosas a más tardar a los 30 minutos de haber finalizado el ensayo de arranque en caliente o durante el período de homogeneización del calor, en el caso del ensayo de arranque en frío;

b) las muestras de fondo se analizarán a más tardar a los 60 minutos de haber finalizado el ensayo de arranque en caliente.

7.8.6. Validación del trabajo del ciclo

Antes de calcular el trabajo del ciclo efectivo, se omitirá todo punto registrado durante el arranque del motor. El trabajo del ciclo efectivo se determinará a lo largo del ciclo de ensayo utilizando sincrónicamente los valores del régimen y del par efectivos para calcular los valores instantáneos de la potencia del motor. Los valores instantáneos de la potencia del motor se integrarán a lo largo del ciclo de ensayo para calcular el trabajo del ciclo efectivo W act (kWh). Si no se han instalado accesorios/equipo con arreglo al punto 6.3.1, los valores instantáneos de la potencia se corregirán mediante la ecuación (4) del punto 6.3.5.

Se utilizará la misma metodología descrita en el punto 7.8.4 para integrar la potencia efectiva del motor.

El trabajo del ciclo efectivo W act se utilizará para realizar una comparación con el trabajo del ciclo de referencia W ref y calcular las emisiones específicas del freno (véase el punto 8.6.3).

W act se situará entre el 85 % y el 105 % de W ref.

7.8.7. Estadísticas de validación del ciclo de ensayo

Se efectuarán regresiones lineales de los valores efectivos (n act, M act, P act) sobre los valores de referencia (n ref, M ref, P ref) tanto en el caso del WHTC como del WHSC.

Para minimizar el efecto distorsionante del desfase temporal entre los valores del ciclo efectivo y del ciclo de referencia, la secuencia completa de la señal efectiva del par y del régimen del motor podrá adelantarse o retrasarse con respecto a la secuencia de referencia del régimen y del par. Si se desplazan las señales reales, deberán desplazarse en igual medida el régimen y el par en el mismo sentido.

Se utilizará el método de los mínimos cuadrados, y la ecuación más adecuada tendrá la forma siguiente:

(11)

donde:

y valor efectivo del régimen (min–1), del par (Nm) o de la potencia (kW) a1 pendiente de la línea de regresión x valor de referencia del régimen (min–1), del par (Nm) o de la potencia (kW) a0 ordenada y en el origen de la línea de regresión

Para cada línea de regresión se calculará el error típico de estimación (SEE) de y sobre x y el coeficiente de determinación (r2).

Se recomienda efectuar este análisis a una frecuencia de 1 Hz. Para que un ensayo pueda considerarse válido, deberán cumplirse los criterios del cuadro 2 (WHTC) o del cuadro 3 (WHSC).

Cuadro 2

Tolerancias de la línea de regresión para el WHTC

Régimen Par Potencia Error típico de estimación (SEE) de y sobre x máximo 5 % del régimen máximo de ensayo máximo 10 % del par máximo de ensayo del motor máximo 10 % del par máximo de ensayo del motor Pendiente de la línea de regresión, a1 0,95 a 1,03 0,83 a 1,03 0,89 a 1,03 Coeficiente de determinación, r2 mínimo 0,970 mínimo 0,850 mínimo 0,910 Ordenada y en el origen de la línea de regresión, a0 máximo 10 % del régimen de ralentí ± 20 Nm o ± 2 % del par máximo, lo que sea superior ± 4 kW o ± 2 % de la potencia máxima, lo que sea superior





Cuadro 3

Tolerancias de la línea de regresión para el WHSC

Régimen Par Potencia Error típico de estimación (SEE) de y sobre x máximo 1 % del régimen máximo de ensayo máximo 2 % del par máximo de ensayo del motor máximo 2 % del par máximo de ensayo del motor Pendiente de la línea de regresión, a1 0,99 a 1,01 0,98 a 1,02 0,98 a 1,02 Coeficiente de determinación, r2 mínimo 0,990 mínimo 0,950 mínimo 0,950 Ordenada y en el origen de la línea de regresión, a0 máximo 1 % del régimen máximo de ensayo ± 20 Nm o ± 2 % del par máximo, lo que sea superior ± 4 kW o ± 2 % de la potencia máxima, lo que sea superior

Únicamente a efectos de regresión, podrán omitirse los puntos que figuran en el cuadro 4 antes de efectuar el cálculo de regresión. Sin embargo, esos puntos no se omitirán para el cálculo del trabajo del ciclo y de las emisiones. La omisión de puntos podrá aplicarse a todo el ciclo o a cualquier parte del mismo.

Cuadro 4

Puntos que pueden omitirse en el análisis de regresión

Caso Condiciones Puntos que pueden omitirse Demanda mínima del operador (punto de ralentí) n ref = 0 % y M ref = 0 % y M act > (M ref – 0,02M max. mapped torque) y M act < (M ref + 0,02M max. mapped torque) régimen y potencia Demanda mínima del operador (punto motriz) M ref < 0 % potencia y par Demanda mínima del operador n act ≤ 1,02 n ref y M act > M ref o n act > n ref y M act ≤ M ref' o n act > 1,02 n ref y M ref < M act ≤ (M ref + 0,02M max. mapped torque) potencia y par o régimen Demanda máxima del operador n act < n ref y M act ≥ M ref o n act ≥ 0,98 n ref y M act < M ref o n act < 0,98 n ref y M ref > M act ≥ (M ref – 0,02M max. mapped torque) potencia y par o régimen

8. CÁLCULO DE LAS EMISIONES

El resultado final del ensayo se redondeará una sola vez a la posición situada a la derecha de la coma indicada en la norma sobre emisiones aplicable, más una cifra significativa, de acuerdo con la norma ASTM E 29-06B. No está permitido el redondeo de los valores intermedios utilizados para calcular el resultado final de las emisiones específicas del freno.

En el apéndice 6 se ofrecen ejemplos de los procedimientos de cálculo.

Previa autorización del organismo de homologación de tipo, se permite el cálculo de las emisiones sobre una base molar, con arreglo al anexo 7 del RTM no [xx] relativo al protocolo de ensayo de emisiones de escape de las máquinas móviles no de carretera.

8.1. Corrección base seca/base húmeda

Si las emisiones se miden en base seca, se calcularán en base húmeda mediante la fórmula indicada a continuación.

(12)

donde:

c d es la concentración en base seca, en ppm o % vol. kw es el factor de corrección base seca/base húmeda (k w,a, k w,e, o k w,d, dependiendo de la ecuación que se utilice)

8.1.1. Gas de escape bruto

(13)

o

(14)

o

(15)

con

(16)

y

(17)

donde:

H a es la humedad del aire de admisión, en gramos de agua por kg de aire seco w ALF es el contenido de hidrógeno del combustible, en % de la masa q mf,i es el caudal másico instantáneo del combustible, en kg/s q mad,I es el caudal másico instantáneo del aire de admisión seco, en kg/s p r es la presión del vapor de agua después del baño refrigerante, en kPa p b es la presión atmosférica total, en kPa w DEL es el contenido de nitrógeno del combustible, en % de la masa w EPS es el contenido de oxígeno del combustible, en % de la masa α es la relación molar del hidrógeno del combustible c CO2 es la concentración seca de CO2, en % c CO es la concentración seca de CO, en %

Las ecuaciones (13) y (14) son básicamente idénticas, y el factor 1,008 en las ecuaciones (13) y (15) son una aproximación del denominador más preciso de la ecuación (14).

8.1.2. Gas de escape diluido

(18)

o

(19)

con

(20)

donde:

α es la relación molar del hidrógeno del combustible c CO2w es la concentración húmeda de CO2, en % c CO2d es la concentración seca de CO2, en % H d es la humedad del diluyente, en gramos de agua por kg de aire seco H a es la humedad del aire de admisión, en gramos de agua por kg de aire seco D es el factor de dilución (véase el punto 8.5.2.3.2)

8.1.3. Diluyente

(21)

con

(22)

donde:

H d es la humedad del diluyente, en gramos de agua por kg de aire seco

8.2. Corrección de NOx en función de la humedad

Como la emisión de NOx depende de las condiciones del aire ambiente, la concentración de NOx se corregirá en función de la humedad mediante los factores indicados en los puntos 8.2.1 u 8.2.2. La humedad del aire de admisión, Ha, puede derivarse de la medición de la humedad relativa, del punto de condensación, de la presión de vapor o del termómetro seco/húmedo utilizando ecuaciones comúnmente aceptadas.

8.2.1. Motores de encendido por compresión

(23)

donde:

H a es la humedad del aire de admisión, en gramos de agua por kg de aire seco

8.2.2. Motores de encendido por chispa

(24)

donde:

H a es la humedad del aire de admisión, en gramos de agua por kg de aire seco

8.3. Corrección de la flotabilidad del filtro de partículas

Se corregirá la flotabilidad en el aire de la masa del filtro de muestreo. La corrección de la flotabilidad depende de la densidad del filtro de muestreo, la densidad del aire y la densidad del peso de calibración de la balanza, y no tiene en cuenta la flotabilidad de las propias partículas. Se aplicará la corrección de la flotabilidad a la masa en vacío del filtro y a la masa bruta del mismo.

Si se desconoce la densidad del material filtrante, se utilizarán las densidades siguientes:

a) filtro de teflón revestido de fibra de vidrio: 2 300 kg/m3

b) filtro de membrana de teflón: 2 144 kg/m3

c) filtro de membrana de teflón con anillo de apoyo de polimetilpenteno: 920 kg/m3

Para los pesos de calibración de acero inoxidable, se utilizará una densidad de 8 000 kg/m3. Si el peso de calibración del material es diferente, deberá conocerse su densidad.

Se utilizará la ecuación siguiente:

(25)

con

(26)

donde:

m uncor es la masa no corregida del filtro de partículas, en mg ρ a es la densidad del aire, en kg/m3 ρ w es la densidad del peso de calibración de la balanza, en kg/m3 ρ f es la densidad del filtro de muestreo de partículas, en kg/m3 p b es la presión atmosférica total, en kPa T a es la temperatura del aire en el entorno de la balanza, en K 28,836 es la masa molar del aire a la humedad de referencia (282,5 K), en g/mol 8,3144 es la constante molar de los gases

La masa de la muestra de partículas mp utilizada en los puntos 8.4.3 y 8.5.3 se calculará de la manera siguiente:

(27)

donde:

m f,G es la masa bruta del filtro de partículas con corrección de la flotabilidad, en mg m f,T es la masa en vacío del filtro de partículas con corrección de la flotabilidad, en mg

8.4. Dilución de flujo parcial (PFS) y medición de los componentes gaseosos brutos

Las señales de la concentración instantánea de los componentes gaseosos se utilizan para el cálculo de las emisiones másicas multiplicándolas por el caudal másico instantáneo del gas de escape. El caudal másico del gas de escape podrá medirse directamente o calcularse utilizando los métodos de medición del caudal de aire de admisión y de combustible, el método del gas trazador o la medición del aire de admisión y la relación aire/combustible. Se prestará especial atención a los tiempos de respuesta de los diferentes instrumentos. Estas diferencias se tendrán en cuenta alineando el tiempo de las señales. En el caso de las partículas, las señales del caudal másico del gas de escape se utilizarán para controlar el sistema de dilución de flujo parcial y tomar una muestra proporcional al caudal másico del gas de escape. La calidad de la proporcionalidad se verificará mediante un análisis de regresión entre la muestra y el caudal del gas de escape de acuerdo con lo dispuesto en el punto 9.4.6.1. La figura 6 muestra un esquema completo del dispositivo de ensayo.

8.4.1. Determinación del caudal másico del gas de escape bruto

8.4.1.1. Introducción

Para calcular las emisiones en el gas de escape bruto y controlar el sistema de dilución de flujo parcial es necesario conocer el caudal másico del gas de escape. Para determinar el caudal másico del gas de escape podrá utilizarse cualquiera de los métodos descritos en los puntos 8.4.1.3 a 8.4.1.7.

8.4.1.2. Tiempo de respuesta

Para calcular las emisiones, el tiempo de respuesta de cualquiera de los métodos descritos en los puntos 8.4.1.3 a 8.4.1.7 será igual o inferior al tiempo de respuesta del analizador (≤ 10 s), tal como se establece en el punto 9.3.5.

Para controlar el sistema de dilución de flujo parcial es necesaria una respuesta más rápida. En los sistemas de dilución de flujo parcial con control en línea, el tiempo de respuesta será ≤ 0,3 s. En los sistemas de dilución de flujo parcial con control previo basado en un ensayo pregrabado, el tiempo de respuesta del sistema de medición del caudal de escape será ≤ 5 s, con un tiempo de subida ≤ 1 s. El fabricante del instrumento especificará el tiempo de respuesta del sistema. Los requisitos de tiempo de respuesta combinado para el caudal del gas de escape y el sistema de dilución de flujo parcial se indican en el punto 9.4.6.1.

8.4.1.3. Método de medición directa

La medición directa del caudal instantáneo del gas de escape podrá efectuarse con un sistema como el descrito a continuación:

a) dispositivos de diferencial de presión, como las toberas medidoras de caudal (véanse los detalles en la norma ISO 5167);

b) un caudalímetro ultrasónico;

c) un caudalímetro vortex.

Deberán tomarse precauciones para evitar errores de medición que influyan en los errores de los valores de emisión. Entre ellas se incluye la minuciosa instalación del dispositivo en el sistema de escape del motor, de acuerdo con las recomendaciones del fabricante del instrumento y con las buenas prácticas técnicas. En particular, ni las prestaciones del motor ni las emisiones deberán verse afectadas por la instalación del dispositivo.

Los caudalímetros cumplirán los requisitos de linealidad del punto 9.2.

8.4.1.4. Método de medición del aire y del combustible

Consiste en la medición del caudal de aire y del caudal de combustible con caudalímetros adecuados. El cálculo del caudal instantáneo del gas de escape se realiza de la manera siguiente:

(28)

donde:

q mew,i es el caudal másico instantáneo del gas de escape, en kg/s q maw,i es el caudal másico instantáneo del aire de admisión, en kg/s q mf,i es el caudal másico instantáneo del combustible, en kg/s

Los caudalímetros cumplirán los requisitos de linealidad del punto 9.2, pero también tendrán la exactitud suficiente para cumplir los requisitos de linealidad para el caudal del gas de escape.

8.4.1.5. Método de medición con gas trazador

Este método consiste en medir la concentración de gas trazador en el gas de escape.

Se inyectará, en el caudal del gas de escape, una cantidad conocida de un gas inerte (por ejemplo, helio puro) que servirá de gas trazador. El gas de escape mezclará y diluirá el gas trazador, pero este no producirá una reacción en el tubo de escape. Se medirá entonces la concentración de este gas en la muestra de gas de escape.

Para garantizar una mezcla total del gas trazador, la sonda de muestreo del gas de escape se colocará como mínimo 1 m después del punto de inyección del gas trazador o a una distancia de dicho punto equivalente a 30 veces el diámetro del tubo de escape si esta es superior a un metro. La sonda de muestreo podrá estar situada más cerca del punto de inyección si se comprueba que la mezcla es total comparando la concentración del gas trazador con la concentración de referencia cuando el gas trazador se inyecta antes del motor.

El caudal del gas trazador se fijará de manera que, con el motor al ralentí, la concentración de este gas después de mezclarse sea inferior al fondo de escala del analizador del gas trazador.

El cálculo del caudal de gas de escape se realiza de la manera siguiente:

(29)

donde:

q mew,i es el caudal másico instantáneo del gas de escape, en kg/s q v t es el caudal del gas trazador, en cm3/min c mix,i es la concentración instantánea del gas trazador después de la mezcla, en ppm ρ e es la densidad del gas de escape, en kg/m3 (véase el cuadro 4) c b es la concentración de fondo del gas trazador en el aire de admisión, en ppm.

La concentración básica del gas trazador (c b) podrá determinarse promediando la concentración de fondo medida inmediatamente antes y después del ensayo.

La concentración de fondo podrá ignorarse si es inferior al 1 % de la concentración del gas trazador después de la mezcla (c mix,i) a un caudal de escape máximo.

La totalidad del sistema cumplirá los requisitos de linealidad para el caudal del gas de escape del punto 9.2.

8.4.1.6. Método de medición del caudal de aire y de la relación aire-combustible

Consiste en el cálculo de la masa del gas de escape a partir del caudal de aire y de la relación aire-combustible. El cálculo del caudal másico instantáneo del gas de escape se realiza de la manera siguiente:

(30)

con

(31)

(32)

donde:

q maw,i es el caudal másico instantáneo del aire de admisión, en kg/s A/F st es la relación estequiométrica aire-combustible, en kg/kg λ i es la rel ación de exceso de aire instantáneo c CO2d es la concentración seca de CO2, en % c COd es la concentración seca de CO, en ppm c HCw es la concentración húmeda de HC, en ppm.

Los caudalímetros y los analizadores cumplirán los requisitos de linealidad establecidos en el punto 9.2, y la totalidad del sistema cumplirá los requisitos de linealidad para el caudal del gas de escape del punto 9.2.

Si se utiliza un equipo de medición de la relación aire-combustible — por ejemplo, un sensor de tipo Zirconia — para medir la relación de exceso de aire, este deberá cumplir las especificaciones establecidas en el punto 9.3.2.7.

8.4.1.7. Método de equilibrio de carbono

Consiste en calcular la masa del gas de escape a partir del caudal de combustible y de los componentes de las emisiones gaseosas de escape que incluyan carbono. El cálculo del caudal másico instantáneo del gas de escape se realiza de la manera siguiente:

(33)

con

(34)

y

(35)

donde:

q mf,i es el caudal másico instantáneo del combustible, en kg/s H a es la humedad del aire de admisión, en gramos de agua por kg de aire seco w BET es el contenido de carbono del combustible, en % de la masa w ALF es el contenido de hidrógeno del combustible, en % de la masa w DEL es el contenido de nitrógeno del combustible, en % de la masa w EPS es el contenido de oxígeno del combustible, en % de la masa c CO2d es la concentración seca de CO2, en % c CO2d,a es la concentración seca de CO2 del aire de admisión, en % c CO es la concentración seca de CO, en ppm c HCw es la concentración húmeda de HC, en ppm.

8.4.2. Determinación de los componentes gaseosos

8.4.2.1. Introducción

Los componentes gaseosos en el gas de escape bruto del motor sometido a ensayo se medirán con los sistemas de medición y muestreo descritos en el punto 9.3 y el apéndice 3. La evaluación de los datos se describe en el punto 8.4.2.2.

En los puntos 8.4.2.3 y 8.4.2.4 se describen dos procedimientos de cálculo que son equivalentes para el combustible de referencia del apéndice 2. El procedimiento descrito en el punto 8.4.2.3 es más directo, puesto que utiliza valores u tabulados para la relación entre la densidad del componente y la del gas de escape. El procedimiento descrito en el punto 8.4.2.4 es más preciso para las calidades de combustible que se desvían de las especificaciones del apéndice 2 pero requiere un análisis elemental de la composición del combustible.

8.4.2.2. Evaluación de los datos

Los datos pertinentes sobre las emisiones se registrarán y se almacenarán con arreglo al punto 7.6.6.

Para el cálculo de la emisión másica de los componentes gaseosos, el tiempo de las curvas de las concentraciones registradas y de la curva del caudal másico del gas de escape se alineará con el tiempo de transformación, tal como se define en el punto 3.1.30. En consecuencia, el tiempo de respuesta de cada analizador de emisiones gaseosas y del sistema del caudal másico del gas de escape se determinará de acuerdo con lo dispuesto en los puntos 8.4.1.2 y 9.3.5, respectivamente, y se registrará.

8.4.2.3. Cálculo de la emisión másica basada en los valores tabulados

Se determinará la masa de los contaminantes (g/ensayo) calculando las emisiones másicas instantáneas a partir de las concentraciones brutas de los contaminantes y del caudal másico del gas de escape, alineado con el tiempo de transformación determinado de acuerdo con lo dispuesto en el punto 8.4.2.2, integrando los valores instantáneos a lo largo del ciclo y multiplicando los valores integrados con los valores u del cuadro 5. Si se mide en base seca, antes de realizar cualquier otro cálculo se aplicará la corrección seco/húmedo a los valores de concentración instantánea, de acuerdo con lo dispuesto en el punto 8.1.

Para el cálculo de NOx, la emisión másica se multiplicará, en aquellos casos en que proceda, por el factor de corrección de la humedad k h,D o k h,G, determinado con arreglo al punto 8.2.

Se aplicará la ecuación siguiente:

(en g/ensayo) (36)

donde:

u gas es el valor respectivo del componente de escape indicado en el cuadro 5 c gas,i es la concentración instantánea del componente en el gas de escape bruto, en ppm qmew,i es el caudal másico instantáneo del gas de escape, en kg/s f es la frecuencia de muestreo, en Hz n es el número de mediciones

Cuadro 5

Valores u del gas de escape bruto y densidades de los componentes

Combustible ρ e Gas NOx CO HC CO2 O2 C