ANNEXE 4

Procédure d’essai

1. Introduction La présente annexe est fondée sur le Règlement technique mondial no 4, relatif à la procédure mondiale harmonisée d’homologation des véhicules utilitaires lourds.

3. Définitions, symboles et abréviations

3.1 Définitions Aux fins du présent Règlement, on entend,

3.1.1 Par «puissance maximale déclarée (Pmax)», la puissance maximale en kW CEE (puissance nette) qui est déclarée par le constructeur dans sa demande d’homologation;

3.1.2 Par «temps de retard», l’écart de temps entre une variation d’un constituant à mesurer au point de référence et une réponse du système de mesure de 10 % de la valeur de lecture finale (t10), la sonde de prélèvement étant définie comme point de référence. Pour les constituants gazeux, ce temps est égal au temps de transport du constituant mesuré depuis la sonde de prélèvement jusqu’au détecteur;

3.1.3 Par «dérive», la différence entre les réponses au zéro ou au point final d’étalonnage de l’instrument de mesure avant et après un essai de mesure des émissions;

3.1.4 Par «méthode de la dilution du flux total», le procédé consistant à mélanger le flux total de gaz d’échappement au diluant avant de séparer une fraction du flux de gaz d’échappement dilué pour analyse;

3.1.5 Par «régime haut (nhi)», le régime moteur le plus élevé, où l’on obtient 70 % de la puissance maximale déclarée;

3.1.6 Par «régime bas (nlo)», le régime moteur le plus bas, où l’on obtient 55 % de la puissance maximale déclarée;

3.1.7 Par «puissance maximale (Pmax)», la puissance maximale en kW spécifiée par le constructeur;

3.1.8 Par «régime du couple maximal», le régime moteur où l’on obtient le couple maximal tel que spécifié par le constructeur;

3.1.9 Par «couple normalisé», le couple du moteur en pourcentage normalisé par rapport au couple maximal disponible à un régime moteur donné;

3.1.10 Par «demande de l’opérateur», une intervention de l’opérateur visant à régler la puissance du moteur. L’opérateur peut être une personne (intervention manuelle) ou un régulateur (intervention automatique) qui envoie au moteur, mécaniquement ou électroniquement, un signal lui commandant de fournir une certaine puissance. Ce signal peut être une action sur une pédale d’accélérateur, un levier de commande des gaz, un levier de commande de l’alimentation en carburant, un levier de commande de la vitesse ou un point de consigne du régulateur, ou un signal de commande électronique correspondant remplaçant chacune de ces actions;

3.1.11 Par «méthode de dilution du flux partiel», le procédé consistant à séparer une partie du flux total, puis à la mélanger à une quantité appropriée de diluant avant de l’envoyer au filtre de collecte des particules;

3.1.12 Par «cycle d’essai en conditions stabilisées avec rampes de transition», on entend un cycle d’essai comportant une séquence de modes de fonctionnement du moteur en conditions stationnaires à des valeurs définies de régime et de couple, avec rampes de transition définies entre modes (WHSC);

3.1.13 Par «régime nominal», le régime maximal à pleine charge autorisé par le régulateur comme spécifié par le constructeur dans sa documentation de vente et de service, ou en l’absence d’un tel régulateur, le régime auquel la puissance maximale du moteur est obtenue, comme spécifié par le constructeur dans sa documentation de vente et de service;

3.1.14 Par «temps de réponse», l’écart de temps entre la variation du constituant à mesurer au point de référence et une réponse du système de 90 % de la valeur de lecture finale (t90), la sonde de prélèvement étant définie comme point de référence; la variation du constituant mesuré doit être d’au moins 60 % de l’échelle et se faire en moins de 0,1 s. Le temps de réponse du système est constitué du temps de retard du système et du temps de montée du système;

3.1.15 Par «temps de montée», l’écart de temps entre une réponse de 10 % et une réponse de 90 % de la valeur finale de mesure (t90 – t10);

3.1.16 Par «réponse au point final», la réponse moyenne à un gaz de calibrage au cours d’une durée de 30 s;

3.1.17 Par «émissions spécifiques», les émissions en masse exprimées en g/kWh;

3.1.18 Par «cycle d’essai», une séquence de points d’essai correspondant chacun à des valeurs définies de régime et de couple, à exécuter avec le moteur en conditions stabilisées (essai WHSC) ou en conditions transitoires (essai WHTC);

3.1.19 Par «temps de transformation», l’écart de temps entre la variation du constituant à mesurer au point de référence et une réponse du système de mesure de 50 % de la valeur finale de mesure (t50), la sonde de prélèvement étant choisie comme point de référence. Le temps de transformation est utilisé pour le recalage des signaux des différents appareils de mesure;

3.1.20 Par «cycle d’essai en conditions transitoires», un cycle d’essai comportant une séquence de valeurs normalisées de régime et de couple présentant des variations relativement rapides dans le temps (WHTC);

3.1.21 Par «réponse zéro», la réponse moyenne à un gaz de mise à zéro au cours d’une durée de 30 s.

Figure 1

Définitions relatives à la réponse du système

3.2 Symboles généraux Symbole Unité Terme a1 - Pente de la droite de régression a0 - Ordonnée à l’origine de la droite de régression A/Fst - Rapport air/carburant stœchiométrique c ppm/% vol Concentration cd ppm/% vol Concentration sur base sèche cw ppm/% vol Concentration sur base humide cb ppm/% vol Concentration ambiante Cd - Coefficient de décharge du venturi subsonique (SSV) cgas ppm/% vol Concentration des constituants gazeux particules par cm3 Concentration moyenne de particules dans les gaz d’échappement dilués, corrigée aux conditions normales (273,2 K et 101,33 kPa) cs,i particules par cm3 Mesure discrète de la concentration de particules dans les gaz d’échappement dilués, indiquée par le compteur de particules, corrigée pour la coïncidence et ramenée aux conditions normales (273,2 K et 101,33 kPa) d m Diamètre di Diamètre de mobilité électrique des particules (30, 50 ou 100 nm) dV m Diamètre du col du venturi D0 m3/s Ordonnée à l’origine de la fonction d’étalonnage de la pompe volumétrique D - Facteur de dilution Δt s Intervalle de temps e Nombre de particules émises par kWh egas g/kWh Émissions spécifiques de constituants gazeux ePM g/kWh Émissions spécifiques de particules er g/kWh Émissions spécifiques pendant la régénération ew g/kWh Émissions spécifiques pondérées ECO2 % Facteur d’extinction par le CO2 de l’analyseur de NOx EE % Efficacité pour l’éthane EH2O % Facteur d’extinction par l’eau de l’analyseur de NOx EM % Efficacité pour le méthane ENOx % Efficacité du convertisseur de NOx f Hz Fréquence d’acquisition des données fa - Facteur atmosphérique du laboratoire Fs - Facteur stœchiométrique - Facteur de réduction de la concentration moyenne de particules de l’extracteur de particules volatiles s’appliquant spécifiquement aux conditions de dilution utilisées pour l’essai Ha g/kg Humidité absolue de l’air d’admission Hd g/kg Humidité absolue du diluant i - Indice s’appliquant à une mesure instantanée k - Facteur d’étalonnage permettant de corriger les mesures indiquées par le compteur du nombre de particules en fonction de l’instrument de référence, lorsque cette correction n’est pas appliquée de manière interne au compteur. Lorsque le facteur d’étalonnage est appliqué de manière interne au compteur, la valeur 1 doit être appliquée à k dans l’équation ci-dessus. kc - Facteur spécifique du carbone kf,d m3/kg de carburant Volume supplémentaire de gaz d’échappement secs résultant de la combustion kf,w m3/kg de carburant Volume supplémentaire de gaz d’échappement humides résultant de la combustion kh,D - Facteur de correction d’humidité des NOx pour les moteurs à allumage par compression kh,G - Facteur de correction d’humidité des NOx pour les moteurs à allumage commandé kr Correction de régénération, conformément au paragraphe 6.6.2, ou, dans le cas de moteurs non munis d’un système de traitement aval à régénération périodique, kr = 1 kr,d - Facteur d’ajustement de la régénération à la baisse kr,u - Facteur d’ajustement de la régénération à la hausse kw,a - Facteur de correction base sèche/base humide pour l’air d’admission kw,d - Facteur de correction base sèche/base humide pour le diluant kw,e - Facteur de correction base sèche/base humide pour les gaz d’échappement dilués kw,r - Facteur de correction base sèche/base humide pour les gaz d’échappement bruts KV - Fonction d’étalonnage du CFV λ - Facteur d’excédent d’air mb mg Masse des particules recueillies dans le diluant md kg Masse de l’échantillon du diluant étant passé à travers les filtres de collecte des particules med kg Masse totale des gaz d’échappement dilués sur tout le cycle medf kg Masse des gaz d’échappement dilués équivalents sur tout le cycle mew kg Masse totale de gaz d’échappement sur tout le cycle mex kg Masse totale de gaz d’échappement dilués extraits du tunnel de dilution pour le prélèvement de mesure du nombre de particules mf mg Masse du filtre de collecte des particules mgas g Masse des émissions gazeuses sur tout le cycle mp mg Masse des particules recueillies mPM g Masse des émissions de particules sur tout le cycle mPM,corr g/essai Masse de particules corrigée pour tenir compte du débit de prélèvement extrait mse kg Masse des gaz d’échappement prélevés sur tout le cycle msed kg Masse des gaz d’échappement dilués passant par le tunnel de dilution msep kg Masse des gaz d’échappement dilués passant par les filtres de collecte des particules mssd kg Masse du diluant secondaire M Nm Couple Ma g/mol Masse molaire de l’air d’admission Md g/mol Masse molaire du diluant Me g/mol Masse molaire des gaz d’échappement Mf Nm Couple absorbé par les accessoires/équipements à monter Mgas g/mol Masse molaire des constituants gazeux Mr Nm Couple absorbé par les accessoires/équipements à démonter N - Nombre de particules émises sur le cycle d’essai n - Nombre de mesures nr - Nombre de mesures avec la régénération n min-1 Régime de rotation du moteur nhi min-1 Régime haut nlo min-1 Régime bas npref min-1 Régime recommandé np tr/s Régime de la pompe volumétrique Ncold - Nombre total de particules émises sur le cycle d’essai WHTC à froid Nhot - Nombre total de particules émises sur le cycle d’essai WHTC à chaud Nin Concentration de particules en amont Nout Concentration de particules en aval pa kPa Pression de vapeur saturante de l’air d’admission pb kPa Pression atmosphérique totale pd kPa Pression de vapeur saturante du diluant pp kPa Pression absolue pr kPa Pression de vapeur d’eau après le bain de refroidissement ps kPa Pression atmosphérique en conditions sèches P kW Puissance Pf kW Puissance absorbée par les accessoires/équipements à monter pr kW Puissance absorbée par les accessoires/équipements à démonter qex kg/s Débit massique de prélèvement de mesure du nombre de particules qmad kg/s Débit-masse d’air d’admission sur base sèche qmaw kg/s Débit-masse d’air d’admission sur base humide qmCe kg/s Débit-masse de carbone dans les gaz d’échappement bruts qmCf kg/s Débit-masse de carbone dans le moteur qmCp kg/s Débit-masse de carbone dans le système de dilution du flux partiel qmdew kg/s Débit-masse des gaz d’échappement dilués en conditions humides qmdw kg/s Débit-masse du diluant en conditions humides qmedf kg/s Débit-masse équivalent de gaz d’échappement dilués sur base sèche qmew kg/s Débit-masse de gaz d’échappement sur base humide qmex kg/s Débit-masse de prélèvement extrait du tunnel de dilution qmf kg/s Débit-masse du carburant qmp kg/s Débit-masse de gaz d’échappement entrant dans le système de dilution du flux partiel qsw kg/s Débit massique réintroduit dans le tunnel de dilution pour compenser le débit de prélèvement extrait qvCVS m3/s Débit-volume du prélèvement à volume constant qvs dm3/min Débit du système d’analyseur des gaz d’échappement qvt cm3/min Débit du gaz témoin r2 - Coefficient de détermination rd - Taux de dilution rD - Rapport de diamètre du venturi subsonique rh - Facteur de réponse du FID aux hydrocarbures rm - Facteur de réponse du FID au méthanol rp - Rapport de pression du venturi subsonique rs - Taux de prélèvement moyen s Écart type kg/m3 Densité ρe kg/m3 Masse volumique des gaz d’échappement - Écart type T K Température absolue Ta K Température absolue de l’air d’admission t s Temps t10 s Temps écoulé entre l’application du signal en échelon et l’affichage de 10 % de la valeur finale t50 s Temps écoulé entre l’application du signal en échelon et l’affichage de 50 % de la valeur finale t90 s Temps écoulé entre l’application du signal en échelon et l’affichage de 90 % de la valeur finale u - Rapport entre les densités (ou les masses molaires) des constituants gazeux et du gaz d’échappement divisé par 1 000 V0 m3/tr Volume de gaz pompé par tour de la pompe volumétrique Vs dm3 Volume net du banc d’analyse des gaz d’échappement Wact kWh Travail du cycle d’essai effectif Wact, cold kWh Travail effectif sur le cycle pendant la durée du cycle d’essai WHTC à froid conformément au paragraphe 7.8.6 Wact,hot kWh Travail effectif sur le cycle pendant la durée du cycle d’essai WHTC à chaud conformément au paragraphe 7.8.6 Wref kWh Travail du cycle d’essai de référence X0 m3/tr Fonction d’étalonnage de la pompe volumétrique

3.3 Symboles et abréviations concernant la composition du carburant wALF Teneur en hydrogène du carburant, en pourcentage masse wBET Teneur en carbone du carburant, en pourcentage masse wGAM Teneur en soufre du carburant, en pourcentage masse wDEL Teneur en azote du carburant, en pourcentage masse wEPS Teneur en oxygène du carburant, en pourcentage masse α Rapport molaire pour l’hydrogène (H/C) γ Rapport molaire pour le soufre (S/C) δ Rapport molaire pour l’azote (N/C) ε Rapport molaire pour l’oxygène (O/C) sur la base d’un carburant CHαOεNδSγ

3.4 Symboles et abréviations pour les constituants chimiques C1 Hydrocarbures équivalents en carbone 1 CH4 Méthane C2H6 Éthane C3H8 Propane CO Monoxyde de carbone CO2 Dioxyde de carbone DOP Di-octylphtalate HC Hydrocarbures H2O Eau HCNM Hydrocarbures non méthaniques NOx Oxydes d’azote NO Oxyde nitrique NO2 Dioxyde d’azote PM Matières particulaires

3.5 Abréviations CFV Venturi-tuyère en régime critique CG Chromatographie en phase gazeuse CLD Détecteur par chimiluminescence CVS Prélèvement à volume constant DeNOx Système de traitement aval des oxydes d’azote (NOx) ET Tube d’évaporation FID Détecteur à ionisation de flamme FTIR Analyseur infrarouge par transformation de Fourier GN Gaz naturel GPL Gaz de pétrole liquéfié HCLD Détecteur par chimiluminescence chauffé HFID Détecteur à ionisation de flamme chauffé LDS Spectromètre à diode laser NDIR Analyseur infrarouge non dispersif NMC Convertisseur de HCNM OT Tuyau de sortie PCF Séparateur primaire granulométrique PDP Pompe volumétrique % FS Pourcentage de l’échelle PFS Système à flux partiel PNC Compteur du nombre de particules PND Dilueur du nombre de particules PTS Système de transfert des particules PTT Tube de transfert des particules RGE Recyclage des gaz d’échappement SSV Venturi subsonique VGT Turbine à géométrie variable VPR Séparateur de particules volatiles WHSC Cycle d’essai mondial harmonisé en conditions stabilisées WHTC Cycle d’essai mondial harmonisé en conditions transitoires

4. Prescriptions générales Le système moteur doit être conçu, construit et installé de manière à permettre au moteur, en utilisation normale, de satisfaire aux prescriptions de la présente annexe pendant sa durée de service, telle qu’elle est définie dans le présent Règlement, y compris lorsqu’il est installé sur le véhicule.

5. Prescriptions fonctionnelles

5.1 Émission de polluants gazeux et particulaires Les émissions de polluants gazeux et particulaires du moteur doivent être déterminées conformément aux cycles d’essai WHTC et WHSC, tels qu’ils sont définis au paragraphe 7. Les systèmes de mesure doivent satisfaire aux conditions de linéarité énoncées au paragraphe 9.2 et aux caractéristiques énoncées au paragraphe 9.3 (mesure des émissions gazeuses), au paragraphe 9.4 (mesure des particules) et à l’appendice 2 de la présente annexe. D’autres systèmes ou analyseurs peuvent être approuvés par l’autorité d’homologation de type, s’il est démontré qu’ils donnent des résultats équivalents au sens du paragraphe 5.1.1.

5.1.1 Équivalence d’un système La détermination de l’équivalence d’un système doit s’appuyer sur une étude de corrélation portant sur sept paires d’échantillons (ou plus) entre le système envisagé et l’un des systèmes de la présente annexe. Par «résultats», on entend la valeur spécifique des émissions pondérées par cycle. Les essais de corrélation doivent être effectués par le même laboratoire, dans la même chambre d’essai et sur le même moteur et de préférence conjointement. L’équivalence des moyennes de paires d’échantillons doit être déterminée sur la base de statistiques de test-F et de test-t comme indiqué au paragraphe A.3.3 de l’appendice 3, obtenues dans la chambre d’essai et avec les conditions moteur décrites ci-dessus. Les valeurs aberrantes doivent être déterminées conformément à la norme ISO 5725 et exclues de la base de données. Les systèmes utilisés pour les essais de corrélation doivent être soumis à l’agrément de l’autorité d’homologation de type.

5.2 Famille de moteurs

5.2.1 Dispositions générales Une famille de moteurs est caractérisée par ses paramètres de conception. Ceux-ci doivent être communs à tous les moteurs d’une famille. Le constructeur de moteurs peut déterminer quels moteurs appartiennent à une famille, pour autant que les critères d’appartenance énumérés au paragraphe 5.2.3 soient respectés. La famille de moteurs doit être approuvée par l’autorité d’homologation de type. Le constructeur doit fournir à cette autorité les informations utiles relatives aux niveaux d’émissions des membres de cette famille.

5.2.2 Cas spéciaux Dans certains cas, il peut y avoir des interactions entre paramètres. Ce facteur doit être pris en considération afin que seuls les moteurs ayant des caractéristiques semblables en matière d’émissions d’échappement soient compris dans la même famille. Ces cas doivent être identifiés par le constructeur et notifiés à l’autorité d’homologation de type. Ils seront alors pris en considération comme critères pour l’établissement d’une nouvelle famille de moteurs. Dans le cas de dispositifs ou de caractéristiques qui ne sont pas répertoriés au paragraphe 5.2.3, mais qui ont une forte incidence sur le niveau d’émissions, ces équipements doivent être identifiés par le constructeur conformément aux principes techniques reconnus et doivent être notifiés à l’autorité d’homologation de type. Ils seront alors pris en considération comme critères pour l’établissement d’une nouvelle famille de moteurs. Outre les paramètres énumérés au paragraphe 5.2.3, le constructeur peut prendre en compte d’autres critères permettant de définir plus étroitement les familles. Ces paramètres ne sont pas nécessairement des paramètres qui influent sur le niveau d’émissions.

5.2.3 Paramètres définissant une famille de moteurs

5.2.3.1 Cycle de fonctionnement a) Cycle à deux temps; b) Cycle à quatre temps; c) Moteur à piston rotatif; d) Autres.

5.2.3.2 Configuration des cylindres

5.2.3.2.1 Disposition des cylindres dans le bloc a) En V; b) En ligne; c) En étoile; d) Autre (en F, en W, etc.).

5.2.3.2.2 Entraxe entre cylindres Les moteurs ayant un même bloc peuvent appartenir à la même famille pour autant que l’entraxe entre cylindres soit le même.

5.2.3.3 Mode de refroidissement principal a) Par air; b) Par eau; c) Par huile.

5.2.3.4 Cylindrée unitaire

5.2.3.4.1 Moteurs ayant une cylindrée unitaire supérieure ou égale à 0,75 dm 3 Pour que des moteurs ayant une cylindrée unitaire supérieure ou égale à 0,75 dm3 soient considérés comme des membres d’une même famille, la plage de variation de leurs cylindrées unitaires ne doit pas dépasser 15 % de la plus forte cylindrée unitaire dans la famille.

5.2.3.4.2 Moteurs ayant une cylindrée unitaire inférieure à 0,75 dm 3 Pour que des moteurs ayant une cylindrée unitaire inférieure à 0,75 dm3 soient considérés comme des membres d’une même famille, la plage de variation de leurs cylindrées unitaires ne doit pas dépasser 30 % de la plus forte cylindrée unitaire dans la famille.

5.2.3.4.3 Moteurs ne répondant pas à ces limites de variation Les moteurs qui, du point de vue de la cylindrée unitaire, sortent des limites de variation définies aux paragraphes 5.2.3.4.1 et 5.2.3.4.2 peuvent être considérés comme des membres d’une même famille avec l’accord de l’autorité d’homologation de type. Cet accord doit se fonder sur des éléments techniques (calculs, simulations, résultats d’essais, etc.) démontrant que le dépassement des limites n’a pas d’incidence notable sur les émissions d’échappement.

5.2.3.5 Modes d’aspiration a) Atmosphérique; b) Suralimentation; c) Suralimentation avec refroidisseur intermédiaire.

5.2.3.6 Types de carburant a) Gazole; b) Gaz naturel (GN); c) Gaz de pétrole liquéfié (GPL); d) Éthanol.

5.2.3.7 Types de chambre de combustion a) Chambre ouverte; b) Chambre fractionnée; c) Autres types.

5.2.3.8 Modes d’allumage a) Allumage commandé; b) Allumage par compression.

5.2.3.9 Soupapes et conduits a) Configuration; b) Nombre de soupapes par cylindre.

5.2.3.10 Modes d’alimentation en carburant a) Alimentation en carburant liquide i) Pompe, tuyauterie (haute pression) et injecteur; ii) Pompe en ligne ou à distributeur; iii) Pompe unitaire ou injecteur unitaire; iv) Rampe haute pression; v) Carburateur(s); vi) Autres. b) Alimentation en carburant gazeux i) Gaz; ii) Liquide; iii) Mélangeurs; iv) Autres. c) Autres types.

5.2.3.11 Dispositifs divers a) Système de recyclage des gaz d’échappement (RGE); b) Injection d’eau; c) Injection d’air; d) Autres.

5.2.3.12 Stratégie de gestion électronique La présence ou l’absence d’un module électronique de gestion sur le moteur est considérée comme un paramètre de base de la famille. Dans le cas des moteurs à gestion électronique, le constructeur doit exposer les arguments techniques justifiant de regrouper ces moteurs dans une même famille, c’est-à-dire les raisons pour lesquelles il est prévisible que ces moteurs répondent aux mêmes exigences en matière d’émissions. Ces éléments de décision peuvent être des calculs, des simulations, des estimations, une description des paramètres d’injection, des résultats d’essais, etc. Exemples de paramètres commandés électroniquement: a) Point d’injection ou point d’allumage; b) Pression d’injection; c) Injections multiples; d) Pression de suralimentation; e) Variation de géométrie sur la turbine; f) Recyclage des gaz d’échappement.

5.2.3.13 Systèmes de traitement aval des gaz d’échappement La présence individuelle ou combinée des dispositifs ci-après est considérée comme un critère d’appartenance à une famille de moteurs: a) Catalyseur d’oxydation; b) Catalyseur trifonctionnel; c) Système DeNOx avec réduction sélective des NOx (adjonction d’un agent réducteur); d) Autre système DeNOx; e) Filtre à particules avec régénération passive; f) Filtre à particules avec régénération active; g) Autres filtres à particules; h) Autres dispositifs. Lorsqu’un moteur a été homologué sans système de traitement aval, que ce soit en tant que moteur de base ou en tant que membre d’une famille, ce moteur, lorsqu’il est équipé d’un catalyseur d’oxydation, peut être inclus dans la même famille, s’il ne nécessite pas de carburant ayant des caractéristiques différentes. Si un carburant ayant des caractéristiques différentes est utilisé (cas par exemple des filtres à particules nécessitant la présence d’additifs spéciaux dans le carburant pour le processus de régénération), la décision de l’inclure ou non dans la famille se fondera sur les éléments techniques communiqués par le constructeur. Ces éléments doivent indiquer que le niveau d’émissions prévu du moteur équipé respecte les valeurs limites s’appliquant aux moteurs non équipés. Lorsqu’un moteur a été homologué avec un système de traitement aval, que ce soit en tant que moteur de base ou en tant que membre d’une famille dont le moteur de base est équipé du même système de traitement aval, ce moteur, lorsqu’il n’est pas équipé du système de traitement aval, ne doit pas être inclus dans la même famille.

5.2.4 Choix du moteur de base

5.2.4.1 Moteurs à allumage par compression Une fois la famille de moteurs reconnue par l’autorité d’homologation de type, le moteur de base de la famille doit être sélectionné sur la base du critère primaire de la plus grande quantité de carburant injectée par course au régime déclaré du couple maximal. Si plusieurs moteurs répondent à ce critère primaire, le moteur de base doit être choisi en fonction du critère secondaire de la plus grande quantité de carburant injectée par course au régime nominal.

5.2.4.2 Moteurs à allumage commandé Une fois la famille de moteurs reconnue par l’autorité d’homologation de type, le moteur de base doit être choisi en fonction du critère primaire de la plus grande cylindrée. Si plusieurs moteurs répondent à ce critère primaire, le moteur de base doit être choisi en fonction du critère secondaire, celui-ci étant sélectionné dans l’ordre de priorité suivant: a) La plus grande quantité de carburant par course au régime de la puissance nominale déclarée; b) La plus grande avance à l’allumage; c) Le plus faible taux de recyclage des gaz d’échappement.

5.2.4.3 Remarques concernant le choix du moteur de base L’autorité d’homologation de type peut considérer que la meilleure manière de déterminer les émissions de la famille de moteurs dans le cas le plus défavorable consiste à essayer d’autres moteurs. Dans ce cas, le constructeur du moteur doit présenter les informations nécessaires pour permettre de déterminer les moteurs de la famille susceptibles d’avoir les niveaux d’émissions les plus élevés. Si les moteurs de la famille incluent d’autres caractéristiques dont on peut considérer qu’elles ont une incidence sur les émissions d’échappement, ces caractéristiques doivent aussi être identifiées et prises en compte dans le choix du moteur de base. Si les moteurs de la même famille satisfont aux mêmes valeurs d’émissions sur des durées de service différentes, ce point doit être pris en compte dans le choix du moteur de base.

6. Conditions d’essai

6.1 Conditions moteur La température absolue (Ta) de l’air d’admission du moteur exprimée en Kelvin et la pression atmosphérique en conditions sèches (ps) exprimée en kPa doivent être mesurées et le paramètre fa doit être déterminé en fonction des dispositions qui suivent. Dans le cas des moteurs multicylindres ayant plusieurs collecteurs d’admission distincts, comme les moteurs à configuration en V, la température moyenne des différents collecteurs doit être mesurée. Le paramètre fa doit être consigné dans les résultats d’essais. Pour améliorer la répétabilité et la reproductibilité des résultats d’essais, il est recommandé que le paramètre fa soit choisi tel que 0,93 ≤ fa ≤ 1,07. a) Moteurs à allumage par compression: Moteurs à aspiration naturelle et moteurs à suralimentation mécanique: (1) Moteurs à turbocompresseur avec ou sans refroidisseur intermédiaire: (2) b) Moteurs à allumage commandé: (3)

6.2 Moteurs à refroidisseur intermédiaire La température de l’air d’admission doit être enregistrée; au régime nominal et à pleine charge elle doit se situer à ±5 K de la température maximale de l’air d’admission spécifiée par le constructeur. La température du fluide de refroidissement doit être d’au moins 293 K (20 °C). Si l’on utilise un dispositif du laboratoire d’essai ou un ventilateur extérieur, le débit du fluide de refroidissement doit être réglé de telle sorte que la température de l’air d’admission se situe à ±5 K de la température maximale de l’air d’admission spécifiée par le constructeur au régime nominal et à pleine charge. La température et le débit du fluide de refroidissement du refroidisseur intermédiaire au point de consigne ci-dessus ne doivent pas être modifiés pendant tout le cycle d’essai, à moins que ces conditions ne causent un refroidissement excessif de l’air d’admission. Le volume du refroidisseur intermédiaire doit être déterminé sur la base des règles techniques reconnues et doit être représentatif de l’installation du moteur en service. L’équipement de laboratoire doit être conçu de façon à réduire le plus possible l’accumulation de condensat. Tout condensat accumulé doit être drainé et tous les drains doivent être hermétiquement fermés avant les essais de mesure des émissions. Si le constructeur du moteur précise les limites de perte de pression de l’air traversant le refroidisseur, il doit être vérifié que la perte de pression aux conditions moteur spécifiées par le constructeur reste à l’intérieur de ces limites. La perte de pression doit être mesurée aux endroits spécifiés par le constructeur.

6.3 Puissance du moteur La base de la mesure des émissions spécifiques est la puissance du moteur et le travail du cycle déterminés conformément aux paragraphes 6.3.1 à 6.3.5.

6.3.1 Généralités concernant l’installation du moteur Le moteur doit être essayé avec les accessoires et les équipements énumérés à l’appendice 6. Si les accessoires et les équipements ne sont pas installés comme prévu, leur puissance doit être prise en compte conformément aux paragraphes 6.3.2 à 6.3.5.

6.3.2 Accessoires et équipements devant être montés pour l’essai de mesure des émissions S’il n’est pas possible d’installer sur le banc d’essai les accessoires et les équipements prévus conformément à l’appendice 6, la puissance qu’ils absorbent doit être déterminée et soustraite de la puissance mesurée du moteur (de référence et effective) sur la totalité de la plage de régimes moteur du WHTC et sur les vitesses d’essai du WHSC.

6.3.3 Accessoires et équipements devant être démontés pour l’essai Lorsque des accessoires et équipements ne figurant pas parmi ceux qui doivent être montés conformément à l’appendice 6 ne peuvent pas être démontés, la puissance qu’ils absorbent peut être déterminée et ajoutée à la puissance mesurée du moteur (de référence et effective) sur la totalité de la plage de régimes moteur du WHTC et sur les vitesses d’essai du WHSC. Si cette valeur est supérieure à 3 % de la puissance maximale au régime d’essai, la preuve doit en être fournie à l’autorité d’homologation de type.

6.3.4 Détermination de la puissance absorbée par les accessoires Il est nécessaire de déterminer la puissance absorbée par les accessoires et les équipements dans les cas suivants uniquement: a) Les accessoires et équipements qui doivent être montés conformément à l’appendice 6 ne sont pas montés sur le moteur; et/ou b) Les accessoires et équipements qui ne figurent pas parmi ceux qui doivent être montés conformément à l’appendice 6 sont montés sur le moteur. Les valeurs de la puissance absorbée par les accessoires et la méthode de calcul ou de mesure utilisées pour déterminer cette puissance doivent être soumises par le constructeur du moteur pour toute la plage de fonctionnement des cycles d’essai et approuvées par l’autorité d’homologation de type.

6.3.5 Travail au cours du cycle du moteur Le calcul du travail de référence et du travail effectif au cours du cycle (voir par. 7.4.8 et 7.8.6) doit être effectué sur la base de la puissance du moteur conformément au paragraphe 6.3.1. Dans ce cas, Pf et Pr dans l’équation 4 sont nuls, et P est égal à Pm. Si des accessoires ou des équipements sont installés conformément aux paragraphes 6.3.2 et 6.3.3, la puissance qu’ils absorbent doit être utilisée pour corriger comme suit chaque puissance instantanée Pm,i au cours du cycle: (4) où: Pm,i est la puissance mesurée du moteur, en kW; Pf,i est la puissance absorbée par les accessoires/équipements à monter, en kW; Pr,i est la puissance absorbée par les accessoires/équipements à démonter, en kW.

6.4 Système d’admission d’air du moteur Il convient d’utiliser un système d’admission d’air du moteur ou un système faisant partie du laboratoire d’essai produisant une perte de pression de l’air d’admission se situant à ±300 Pa de la valeur maximale spécifiée par le constructeur pour un filtre à air propre au régime nominal et à pleine charge. La pression statique différentielle correspondante doit être mesurée à l’emplacement spécifié par le constructeur.

6.5 Système d’échappement du moteur Il convient d’utiliser un système d’échappement du moteur ou un système faisant partie du laboratoire d’essai produisant une contrepression à l’échappement se situant dans une fourchette comprise entre 80 et 100 % de la valeur maximale spécifiée par le constructeur au régime nominal et à pleine charge. Si la contrepression maximale est égale ou inférieure à 5 kPa, la valeur de réglage ne doit pas être située à moins de 1,0 kPa du maximum. Le système d’échappement doit être conforme aux conditions nécessaires pour le prélèvement des gaz d’échappement, comme indiqué aux paragraphes 9.3.10 et 9.3.11.

6.6 Moteur équipé d’un système de traitement aval des gaz d’échappement Si le moteur est équipé d’un système de traitement aval des gaz d’échappement, le tuyau d’échappement doit avoir un diamètre identique à celui du tuyau de série, ou le diamètre spécifié par le constructeur, sur une longueur égale à au moins quatre diamètres de tuyau en amont de l’entrée de la section divergente contenant le dispositif de traitement aval. La distance entre la bride du collecteur d’échappement ou la bride de sortie du turbocompresseur et le dispositif de traitement aval doit être la même que sur le véhicule ou être conforme aux spécifications du constructeur concernant cette distance. La contrepression ou la restriction à l’échappement doit satisfaire aux critères énoncés plus haut; elle peut être réglable au moyen d’une soupape. Pour les dispositifs de traitement aval à contrepression variable, la contrepression maximale des gaz d’échappement doit être déterminée dans les conditions du système de traitement aval (niveau de rodage/vieillissement et de régénération/encrassement) spécifiées par le constructeur. Si la contrepression maximale est égale ou inférieure à 5 kPa, la valeur de réglage ne doit pas être située à moins de 1,0 kPa du maximum. L’enceinte contenant le dispositif de traitement aval peut être démontée lors des essais de préparation et de contrôle de la cartographie du moteur, et remplacée par une enceinte équivalente contenant un élément catalyseur passif. Les émissions mesurées au cours du cycle d’essai doivent être représentatives des émissions en service. Dans le cas d’un moteur équipé d’un système de traitement aval nécessitant l’utilisation d’un réactif, le réactif utilisé pour tous les essais doit être indiqué par le constructeur. Les moteurs équipés d’un système de traitement aval à régénération continue ne nécessitent pas de procédure d’essai spéciale, mais le fonctionnement de l’opération de régénération doit être démontré conformément au paragraphe 6.6.1. Pour les moteurs équipés d’un système de traitement aval avec régénération périodique, comme indiqué au paragraphe 6.6.2, les résultats d’émissions doivent être ajustés pour tenir compte des cycles de régénération. Dans ce cas, les émissions moyennes dépendent de la fréquence des cycles de régénération, et donc de la fraction de la durée des essais pendant laquelle il y a régénération.

6.6.1 Régénération continue Les émissions doivent être mesurées sur un système de traitement aval dont les caractéristiques ont été stabilisées de manière à permettre la répétabilité des valeurs d’émissions mesurées. L’opération de régénération doit se produire au moins une fois au cours de l’essai WHTC de démarrage à chaud et le constructeur doit déclarer les conditions dans lesquelles la régénération a normalement lieu (charge en particules, température, contrepression d’échappement, etc.). Afin de démontrer que l’opération de régénération est continue, il convient d’exécuter au moins trois essais WHTC de démarrage à chaud. Aux fins de cette démonstration, le moteur doit être mis en température conformément au paragraphe 7.4.1, subir une phase de stabilisation à chaud conformément au paragraphe 7.6.3 et subir le premier essai de démarrage à chaud du cycle transitoire WHTC. Les essais de démarrage à chaud suivants doivent être effectués après une phase de stabilisation à chaud conforme aux dispositions du paragraphe 7.6.3. Au cours des essais, les températures et les pressions des gaz d’échappement doivent être enregistrées (température en amont et en aval du système de traitement, contrepression d’échappement, etc.). Si les conditions déclarées par le constructeur sont observées durant les essais et si les résultats des trois (ou plus) essais WHTC de démarrage à chaud ne donnent pas une dispersion supérieure à ±25 % ou 0,005 g/kWh, la plus grande de ces valeurs étant retenue, le système de traitement aval est considéré comme un système du type à régénération continue et les prescriptions générales d’essai des paragraphes 7.6 (WHTC) et 7.7 (WHSC) s’appliquent. Si le système de traitement aval comporte un mode par défaut qui consiste en un passage à un mode de régénération périodique, il convient de le contrôler conformément aux dispositions du paragraphe 6.6.2. Dans ce cas particulier, les limites d’émissions applicables peuvent être dépassées et elles ne sont pas pondérées.

6.6.2 Régénération périodique Pour un système de traitement aval des gaz d’échappement fonctionnant par régénération périodique, les émissions doivent être mesurées sur au moins trois essais WHTC de démarrage à chaud, un avec un cycle de régénération et deux sans cycles de régénération, sur un système de traitement aval dont les caractéristiques sont stabilisées, et les résultats doivent être pondérés conformément à l’équation 5. L’opération de régénération doit avoir lieu au moins une fois pendant l’essai WHTC de démarrage à chaud. Le moteur peut être équipé d’un interrupteur inhibant ou permettant l’opération de régénération à condition que cette fonction n’ait pas d’incidence sur les réglages d’origine du moteur. Le constructeur doit déclarer les conditions normales dans lesquelles l’opération de régénération a lieu (charge en particules, température, contrepression d’échappement, etc.) ainsi que la durée de l’opération. Il doit aussi communiquer la fréquence des cycles de régénération, à savoir le nombre d’essais pendant lesquels il y a régénération par rapport au nombre d’essais sans régénération. La méthode exacte pour déterminer cette fréquence doit être fondée sur les données concernant les moteurs en service et les règles techniques reconnues et doit être approuvée par l’autorité d’homologation de type ou de certification. Le constructeur doit fournir un système de traitement aval qui a subi un traitement préliminaire d’encrassage de manière à ce que la régénération se produise au cours d’un essai WHTC. Aux fins de l’essai, le moteur doit être mis en température conformément au paragraphe 7.4.1, subir une phase de stabilisation à chaud conformément au paragraphe 7.6.3 et subir l’essai de démarrage à chaud du cycle transitoire WHTC. La régénération ne doit pas se produire durant la mise en température du moteur. Les émissions spécifiques moyennes entre les phases de régénération doivent être déterminées sur la base de la moyenne arithmétique de plusieurs résultats d’essais WHTC de démarrage à chaud également espacés (g/kWh). Il convient au minimum d’exécuter au moins un essai WHTC de démarrage à chaud le plus tard possible avant un essai où il y a régénération et un essai WHTC de démarrage à chaud immédiatement après un tel essai. Le constructeur peut également communiquer des données démontrant que les émissions demeurent constantes (±25 % ou 0,005 g/kWh, la plus grande de ces deux valeurs étant retenue) entre les phases de régénération. Dans ce cas, on peut prendre en compte les émissions d’un seul essai WHTC de démarrage à chaud. Au cours de l’essai où il y a régénération, toutes les données nécessaires pour détecter cette phase doivent être enregistrées (émissions de CO ou NOx, température en amont et en aval du système de traitement, contrepression d’échappement, etc.). Au cours de l’essai de régénération, les limites d’émissions applicables peuvent être dépassées. La procédure d’essai est représentée à la figure 2.

Figure 2

Prise en compte de la régénération périodique dans les résultats

Les émissions lors de l’essai de démarrage à chaud WHTC doivent être pondérées comme suit:

(5)

où:

n est le nombre d’essais de démarrage à chaud WHTC sans régénération; nr est le nombre d’essais de démarrage à chaud WHTC avec régénération (un essai au minimum); est la valeur moyenne des émissions spécifiques sans régénération, en g/kWh; est la valeur moyenne des émissions spécifiques avec régénération, en g/kWh.

Pour la détermination de , les dispositions suivantes s’appliquent:

a) Si la régénération dure plus longtemps qu’un essai WHTC de démarrage à chaud, une série d’essais complets WHTC de démarrage à chaud doit être exécutée, pendant laquelle les émissions continuent d’être mesurées, sans phase de stabilisation à chaud et sans arrêt du moteur, jusqu’à ce que la régénération soit achevée, et la moyenne des essais WHTC de démarrage à chaud doit être calculée;

b) Si la régénération s’achève au cours de l’un quelconque des essais WHTC de démarrage à chaud, l’essai doit être poursuivi pendant toute sa durée.

En accord avec l’autorité d’homologation de type, il est possible d’appliquer un facteur de correction multiplicatif c) ou additif d) sur la base des règles techniques reconnues.

c) Les facteurs de correction multiplicatifs sont calculés comme suit: (vers le haut) (6) (vers le bas) (6a)

d) Les facteurs de correction additifs sont calculés comme suit: kr,u = ew - e (vers le haut) (7) k r,d = e w - e r (vers le bas) (8)

Pour le calcul des émissions spécifiques comme prescrit au paragraphe 8.6.3, les facteurs d’ajustement de la régénération doivent être appliqués comme suit:

e) Pour un essai sans régénération, kr,u doit, respectivement, être multiplié par la valeur e des émissions spécifiques ou lui être ajouté dans les équations 69 ou 70;

f) Pour un essai avec régénération, kr,d doit, respectivement, être multiplié par la valeur e des émissions spécifiques ou lui être ajouté dans les équations 69 ou 70.

À la demande du constructeur, les facteurs de régénération appropriés:

g) Peuvent être étendus à d’autres membres de la même famille de moteurs;

h) Peuvent être étendus à d’autres familles de moteurs utilisant le même système de traitement aval, avec l’autorisation préalable de l’autorité d’homologation de type ou de certification, accordée sur la base d’une documentation technique fournie par le constructeur, démontrant que les émissions sont semblables.

6.7 Système de refroidissement Il convient d’utiliser un système de refroidissement moteur d’une capacité suffisante pour maintenir le moteur aux températures de fonctionnement normales prescrites par le constructeur.

6.8 Lubrifiant moteur Le lubrifiant moteur doit être spécifié par le constructeur et être représentatif des lubrifiants disponibles sur le marché; les spécifications du lubrifiant utilisé pour l’essai doivent être enregistrées et communiquées avec les résultats de l’essai.

6.9 Caractéristiques techniques du carburant de référence Les carburants de référence sont énumérés à l’annexe 5. La température du carburant doit être conforme aux recommandations du constructeur.

6.10 Émissions de gaz de carter Les émissions de gaz de carter ne doivent pas être rejetées directement dans l’atmosphère ambiante, sauf dans le cas suivant: les moteurs équipés de turbocompresseurs, de pompes, de soufflantes ou de compresseurs de suralimentation pour l’admission d’air peuvent le faire à condition que ces émissions soient ajoutées aux émissions d’échappement (soit physiquement soit mathématiquement) lors de tous les essais de mesure des émissions. Les constructeurs qui font usage de cette exception doivent installer les moteurs de telle sorte que toutes les émissions de gaz de carter puissent être réacheminées vers le dispositif de prélèvement des émissions. Au sens du présent paragraphe, les émissions de gaz de carter qui sont réacheminées vers le dispositif d’échappement en amont du système de traitement aval des émissions dans toutes les phases de fonctionnement ne sont pas considérées comme des émissions rejetées directement dans l’atmosphère ambiante. Dans le cas d’un système à carter ouvert, le circuit de renvoi des émissions de gaz de carter dans le système d’échappement en vue de la mesure des émissions doit remplir les conditions suivantes: a) Les tuyaux doivent avoir une paroi lisse, être électriquement conducteurs et ne pas être réactifs au contact des gaz de carter. Ils doivent en outre être aussi courts que possible; b) Les tuyaux utilisés dans le laboratoire pour recueillir les émissions de gaz de carter doivent présenter le minimum de coudes; lorsqu’un coude est inévitable, son rayon de courbure doit être aussi grand que possible; c) Les tuyaux utilisés dans le laboratoire pour recueillir les émissions de gaz de carter doivent être chauffés, dotés d’une paroi mince ou isolés, et doivent satisfaire aux spécifications du constructeur du moteur relatives à la contrepression dans le carter; d) Les tuyaux utilisés pour recueillir les émissions de gaz de carter doivent être raccordés au dispositif d’évacuation des gaz d’échappement bruts en aval de tout système de traitement aval, en aval de tout dispositif restreignant le flux, et suffisamment en amont des sondes de prélèvement pour permettre un mélange intime avec les gaz d’échappement du moteur avant le prélèvement. Le tuyau qui achemine les émissions de gaz de carter doit faire saillie jusque dans la veine libre de gaz d’échappement afin d’éviter les effets de couche limite et faciliter le brassage. L’orifice de sortie du tuyau acheminant les émissions de gaz de carter peut être orienté dans toute direction par rapport au flux des gaz d’échappement bruts.

6.11 Les paragraphes 6.11.1 et 6.11.2 s’appliquent aux moteurs à allumage commandé alimentés à l’essence ou au carburant E85.

6.11.1 La pression dans le carter doit être mesurée pendant toute la durée des cycles d’essai, à un endroit approprié. Elle doit être mesurée par le trou de jauge avec un manomètre à tube incliné.

6.11.1.1 La pression dans le collecteur d’admission doit être mesurée à ±1 kPa près.

6.11.1.2 La pression dans le carter doit être mesurée à ±0,01 kPa près.

6.11.2 La conformité aux dispositions du paragraphe 6.10 est jugée satisfaisante si, pour toute condition de mesure indiquée au paragraphe 6.11.1, la pression mesurée dans le carter ne dépasse pas la pression atmosphérique constatée au moment de la mesure.

7. Mode opératoire

7.1 Principes de la mesure des émissions Pour la mesure des émissions spécifiques, le moteur doit subir les cycles d’essai définis aux paragraphes 7.2.1 et 7.2.2. La mesure consiste à déterminer la masse des constituants présents dans les émissions d’échappement et le travail du cycle du moteur correspondant. Les constituants sont prélevés au moyen des méthodes décrites aux paragraphes 7.1.1 et 7.1.2.

7.1.1 Prélèvement continu Dans le cadre d’un prélèvement continu, la concentration des constituants est mesurée en continu à partir des gaz d’échappement bruts ou dilués. Cette concentration est multipliée par le débit continu de gaz d’échappement (bruts ou dilués) au point de prélèvement des émissions, afin de déterminer le débit-masse du constituant. Les émissions de constituants sont continuellement cumulées sur l’ensemble du cycle. Cette somme correspond à la masse totale du constituant émis.

7.1.2 Prélèvement par lot Dans le cadre d’un prélèvement par lot, un échantillon de gaz d’échappement bruts ou dilués est prélevé en continu et stocké avant d’être mesuré. L’échantillon prélevé doit être proportionnel au débit des gaz d’échappement bruts ou dilués. La collecte des constituants gazeux dilués dans un sac et la collecte des matières particulaires sur un filtre sont des exemples d’application de la méthode de prélèvement par lot. Les concentrations recueillies par prélèvement par lot sont multipliées par la masse totale ou le débit-masse des gaz d’échappement (bruts ou dilués) d’où elles ont été extraites pendant le cycle d’essai. Ce produit est la masse totale ou le débit-masse du constituant émis. Pour le calcul de la concentration de matières particulaires, la quantité de matières particulaires déposées sur un filtre à partir d’un prélèvement proportionnel de gaz d’échappement doit être divisée par la quantité de gaz d’échappement filtrés.

7.1.3 Méthodes de mesure Le présent Règlement prévoit l’emploi de deux méthodes de mesure qui sont fonctionnellement équivalentes. L’une et l’autre peuvent être appliquées, aussi bien au cycle d’essai WHTC qu’au cycle WHSC: a) Les constituants gazeux sont prélevés en continu dans les gaz d’échappement bruts, et les particules sont mesurées au moyen d’un système à dilution du flux partiel; b) Les constituants gazeux et les particules sont mesurés à l’aide d’un système à dilution du flux total (système CVS). Toute combinaison des deux principes (par exemple, mesure des constituants gazeux dans les gaz bruts et mesure des particules par dilution du flux total) est admise.

7.2 Cycles d’essai

7.2.1 Cycle d’essai en conditions transitoires (WHTC) Le cycle d’essai en conditions transitoires (WHTC) est décrit dans l’appendice 1 sous la forme d’une séquence seconde par seconde de valeurs normalisées de régime et de couple. Aux fins de l’exécution de l’essai dans une chambre d’essai, les valeurs normalisées doivent être converties en valeurs réelles pour le moteur en cause, sur la base de la courbe de conversion du moteur. Cette conversion est appelée dénormalisation, et le cycle d’essai ainsi établi est appelé cycle de référence du moteur à essayer. Avec ces valeurs de référence de régime et de couple, le cycle est exécuté dans la chambre d’essai, et les valeurs réelles de régime, de couple et de puissance sont enregistrées. Pour la validation de l’essai, une analyse de régression entre les valeurs de référence et les valeurs réelles de régime, de couple et de puissance doit être effectuée après ce dernier. Pour le calcul des émissions spécifiques au banc, le travail effectif au cours du cycle doit être calculé par intégration de la puissance réelle du moteur au cours du cycle. Pour la validation du cycle, le travail effectif au cours du cycle doit être situé dans les limites du travail au cours du cycle de référence. Pour les polluants gazeux, on peut utiliser le prélèvement continu (gaz d’échappement bruts ou dilués) ou le prélèvement par lot (gaz d’échappement dilués). L’échantillon contenant les particules doit être dilué avec un gaz diluant conditionné (tel que l’air ambiant), et les particules doivent être collectées sur un filtre unique approprié. Le cycle WHTC est représenté à la figure 3.

Figure 3

Cycle d’essai WHTC

7.2.2 Cycle d’essai en conditions stabilisées avec rampes de transition WHSC Le cycle d’essai en conditions stabilisées avec rampes de transition WHSC se compose d’un certain nombre de modes de régime et de charge normalisés qui doivent être convertis en valeurs de références pour le moteur en cause, sur la base de la courbe de conversion du moteur. Le moteur doit fonctionner pendant la durée prescrite sur chaque mode, les changements de régime moteur et de charge devant se faire linéairement sur une durée de 20 ± 1 s. Pour la validation de l’essai, une analyse de régression entre les valeurs de référence et les valeurs réelles de régime, de couple et de puissance doit être effectuée après ce dernier. La concentration de chaque polluant gazeux, le débit de gaz d’échappement et la puissance doivent être déterminés pendant tout le cycle d’essai. Les émissions de polluants gazeux peuvent être enregistrées en continu ou prélevées dans un sac de collecte. L’échantillon contenant les particules doit être dilué avec un gaz diluant conditionné (tel que l’air ambiant). Un seul échantillon doit être prélevé durant toute la procédure d’essai, et les particules doivent être collectées sur un filtre unique approprié. Pour le calcul des émissions spécifiques au banc, le travail effectif au cours du cycle doit être calculé par intégration de la puissance réelle du moteur au cours du cycle. Le cycle WHSC est détaillé au tableau 1. À l’exception du mode 1, chaque mode commence au point de départ de la rampe à partir du mode précédent. Tableau 1 Cycle d’essai WHSC Mode Régime normalisé (%) Couple normalisé (%) Durée du mode (s), y compris la transition 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 Instructions générales concernant la séquence d’essai Le diagramme logique ci-après décrit dans les grandes lignes la procédure à suivre au cours des essais. Les caractéristiques détaillées de chaque étape sont décrites dans les paragraphes correspondants. Des écarts par rapport à la séquence recommandée sont autorisés en cas de besoin, mais les dispositions spécifiques des paragraphes pertinents doivent obligatoirement être appliquées. Pour l’essai WHTC, la procédure d’essai comprend un essai de démarrage à froid suivant un refroidissement naturel ou bien un refroidissement forcé du moteur, une phase de stabilisation à chaud et un essai de démarrage à chaud. Pour l’essai WHSC, la procédure d’essai comprend un essai de démarrage à chaud faisant suite à un conditionnement du moteur sur le mode 9 de l’essai WHSC.

7.4 Établissement de la courbe de conversion du moteur et du cycle de référence Les mesures moteur préalables à l’essai, les contrôles de performances préalables du moteur et les opérations d’étalonnage préalables du système doivent être effectués avant l’exécution de la courbe de conversion du moteur, conformément au diagramme logique d’ensemble du paragraphe 7.3. En tant que base d’établissement du cycle de référence WHTC et WHSC, la courbe de conversion du moteur fonctionnant à pleine charge doit être établie pour déterminer les courbes régime/couple maximal et régime/puissance maximale. La courbe de conversion doit être utilisée pour dénormaliser le régime du moteur (par. 7.4.6) et le couple du moteur (par. 7.4.7).

7.4.1 Mise en température du moteur Le moteur doit être mis en température par fonctionnement entre 75 % et 100 % de sa puissance maximale, conformément aux recommandations du constructeur et aux pratiques reconnues. Vers la fin de la mise en température, le moteur doit fonctionner de manière à ce que les températures du liquide de refroidissement et de l’huile de lubrification se situent à ±2 % près à leur valeur moyenne pendant au moins 2 min ou jusqu’à ce que le thermostat du moteur règle la température de celui-ci.

7.4.2 Détermination de la plage de régimes de la courbe de conversion Le régime minimal et le régime maximal de la courbe de conversion sont définis comme suit: Régime minimal = régime de ralenti Régime maximal = nhi x 1,02, ou régime où le couple à pleine charge tombe à 0, la valeur la plus basse étant retenue.

7.4.3 Traçage des courbes moteur Lorsque les conditions moteur sont stabilisées conformément au paragraphe 7.4.1, la courbe de conversion est établie comme suit: a) Le moteur doit tourner à vide au régime de ralenti; b) Le moteur doit fonctionner avec une demande maximale de puissance de l’opérateur au régime minimal de la cartographie; c) Le régime doit être progressivement accéléré au taux moyen de 8 ± 1 min-1/s depuis le régime minimal jusqu’au régime maximal de la cartographie, ou à un taux constant tel qu’il faille entre 4 et 6 min pour passer du régime minimal au régime maximal de la cartographie. Les points régime/couple sont enregistrés à une fréquence d’acquisition d’au moins un point par seconde. Lorsque l’option b) du paragraphe 7.4.7 est choisie pour déterminer les valeurs négatives du couple de référence, la courbe de conversion peut se poursuivre directement avec une demande minimale de puissance de l’opérateur depuis le régime maximal jusqu’au régime minimal de la cartographie.

7.4.4 Autres techniques de cartographie Si un constructeur estime que les techniques de cartographie décrites ci-dessus présentent un risque pour le moteur ou ne sont pas représentatives pour un moteur donné, il peut appliquer d’autres techniques. Ces autres techniques doivent répondre à l’intention des procédures de cartographie spécifiées, à savoir déterminer le couple maximal disponible à tous les régimes moteur atteints au cours des cycles d’essai. Toute technique de cartographie s’écartant des techniques spécifiées dans le présent paragraphe pour des raisons de sécurité ou de représentativité doit être approuvée par l’autorité d’homologation de type avec justification à l’appui. En aucun cas, toutefois, la courbe de couple ne doit être tracée en suivant un régime décroissant pour les moteurs à régulateur ou à turbocompresseur.

7.4.5 Répétition des essais Il n’est pas nécessaire d’établir une courbe de conversion du moteur avant chaque cycle d’essai. Cette opération doit toutefois être exécutée avant un cycle d’essai si: a) En vertu d’une appréciation technique, un laps de temps excessif s’est écoulé depuis la dernière cartographie; ou b) Le moteur a subi des modifications physiques ou des modifications de réglage susceptibles d’influer sur ses performances.

7.4.6 Dénormalisation du régime moteur Pour l’établissement des cycles de référence, les vitesses normalisées de l’appendice 1 (WHTC) et du tableau 1 (WHSC) doivent être dénormalisées au moyen de l’équation suivante: nref = nnorm x (0,45 x nlo + 0,45 x npref + 0,1 x nhi – nidle) x 2,0327 + nidle (9) Pour déterminer npref, on calcule l’intégrale du couple maximal de nidle à n95h à partir de la courbe déterminée conformément au paragraphe 7.4.3. Les régimes du moteur représentés aux figures 4 et 5 sont définis comme suit: nnorm est le régime normalisé (voir l’appendice 1 et le tableau 1) divisé par 100; nlo est le régime bas, où la puissance est égale à 55 % de la puissance maximale; npref est le régime où l’intégrale du couple maximal selon la cartographie est égale à 51 % de l’intégrale totale entre nidle et n95h; nhi est le régime haut, où la puissance est égale à 70 % de la puissance maximale; nidle est le régime de ralenti; n95h est le régime le plus élevé, où la puissance est égale à 95 % de la puissance maximale. Pour les moteurs (principalement les moteurs à allumage commandé) ayant une courbe de régulation abrupte avec laquelle la coupure de l’alimentation en carburant ne permet pas de faire fonctionner le moteur jusqu’à nhi ou n95h, les dispositions suivantes s’appliquent: nhi dans l’équation 9 est remplacé par nPmax x 1,02; n95h est remplacé par nPmax x 1,02.

Figure 4

Définition des régimes d’essai

Figure 5

Définition de npref

7.4.7 Dénormalisation des valeurs du couple du moteur Les valeurs de couple dans la fiche de programmation du banc moteur de l’appendice 1 (WHTC) et du tableau 1 (WHSC) sont normalisées au couple maximal au régime respectif. Pour l’établissement des cycles de référence, les valeurs de couple pour chaque valeur de référence de régime déterminées au paragraphe 7.4.6 doivent être dénormalisées au moyen de la courbe de conversion déterminée conformément au paragraphe 7.4.3, comme suit: (10) où: Mnorm,i est le couple normalisé, en %; Mmax,i est le couple maximal d’après la courbe de conversion, en Nm; Mf,i est le couple absorbé par les accessoires/équipements à monter, en Nm; Mr,i est le couple absorbé par les accessoires/équipements à démonter, en Nm. Si les accessoires/équipements sont montés conformément au paragraphe 6.3.1 et à l’appendice 6, Mf et Mr sont nuls. Pour l’établissement du cycle de référence, les valeurs de couple négatives des points «entraînement par le banc» («m» dans l’appendice 1) sont des valeurs de référence calculées selon une des méthodes ci-dessous: a) 40 % négatifs du couple positif disponible au point de régime associé; b) Relevé du couple négatif requis pour l’entraînement du moteur entre le régime de cartographie maximal et le régime de cartographie minimal; c) Calcul du couple négatif requis pour l’entraînement du moteur aux régimes de ralenti et de nhi et interpolation linéaire entre ces deux points.

7.4.8 Calcul du travail du cycle d’essai de référence On détermine le travail du cycle d’essai de référence sur la durée du cycle d’essai en calculant, d’une manière synchrone, les valeurs instantanées pour la puissance du moteur à partir du régime de référence et du couple de référence, comme défini aux paragraphes 7.4.6 et 7.4.7. Les valeurs instantanées de la puissance du moteur doivent être intégrées sur la durée du cycle pour calculer le travail du cycle de référence Wref (kWh). Si les accessoires ne sont pas montés conformément aux dispositions du paragraphe 6.3.1, les valeurs instantanées de la puissance doivent être corrigées au moyen de l’équation 4 du paragraphe 6.3.5. La même méthode doit être appliquée pour l’intégration de la puissance de référence et de la puissance effective. Lorsqu’il s’agit de déterminer des valeurs intermédiaires entre valeurs de référence ou valeurs mesurées adjacentes, on applique une interpolation linéaire. Pour l’intégration du travail effectif sur le cycle, toutes les valeurs de couple négatives doivent être ramenées à zéro et incluses. Si l’intégration est effectuée à une fréquence inférieure à 5 Hz et si, au cours d’un intervalle de temps donné, la valeur de couple passe de positive à négative ou de négative à positive, la portion négative doit être calculée et ramenée à zéro. La portion positive doit être incluse dans la valeur intégrée.

7.5 Opérations préalables à l’essai

7.5.1 Installation de l’équipement de mesure L’appareillage et les sondes de prélèvement doivent être installés conformément aux prescriptions. La sortie du tuyau d’échappement doit être raccordée au système de dilution du flux total, si celui-ci est utilisé.

7.5.2 Préparation de l’équipement de mesure pour le prélèvement Les opérations suivantes doivent être exécutées avant le début du prélèvement des émissions: a) Des contrôles d’étanchéité doivent être effectués au cours des 8 h précédant le prélèvement des émissions, conformément au paragraphe 9.3.4; b) Pour le prélèvement par lot, des moyens de stockage propres, tels que des sacs vidés d’air, doivent être raccordés au système de prélèvement; c) Chaque instrument de mesure doit être mis en marche conformément aux instructions du constructeur et aux règles de l’art; d) Les systèmes de dilution, les pompes de prélèvement, les ventilateurs et le système de collecte des données doivent être mis en marche; e) Les débits d’échantillons doivent être réglés au niveau souhaité, en recourant au débit en dérivation s’il y a lieu; f) Les échangeurs de chaleur du système de prélèvement doivent être préchauffés ou prérefroidis pour amener leur température dans la plage de températures de fonctionnement prévue pour un essai; g) Les éléments chauffés ou refroidis, tels que les conduites de prélèvement, les filtres, les refroidisseurs et les pompes, doivent être stabilisés à leur température de fonctionnement; h) Le flux du système de dilution des gaz d’échappement doit être mis en marche au moins 10 min avant une séquence d’essai; i) Tous les dispositifs électroniques d’intégration doivent être mis à zéro ou remis à zéro avant le début de toute période d’essai.

7.5.3 Vérification des analyseurs de gaz Les gammes de mesure des analyseurs de gaz doivent être sélectionnées. Les analyseurs d’émissions dotés d’une fonction de sélection automatique ou manuelle de la gamme de mesure sont autorisés. Pendant le cycle d’essai, la gamme de mesure des analyseurs d’émissions ne doit pas être changée. Il en va de même pour la valeur de gain de l’amplificateur opérationnel analogique de l’analyseur. La réponse au zéro et la réponse au gaz de calibrage doivent être déterminées pour tous les analyseurs à l’aide de gaz internationalement traçables qui satisfont aux spécifications du paragraphe 9.3.3. Les analyseurs FID doivent être étalonnés sur une base carbone 1 (C1).

7.5.4 Préparation du filtre de collecte des particules Une heure au moins avant l’essai, chaque filtre doit être déposé dans une boîte de Pétri protégée contre la contamination par les poussières mais permettant la circulation de l’air, placée dans une chambre de pesée pendant une période de stabilisation. À la fin de cette période, chaque filtre est pesé, et la tare est enregistrée. Le filtre est ensuite stocké dans une boîte de Pétri fermée ou dans un porte-filtre scellé jusqu’à l’essai. Le filtre doit être utilisé dans les 8 h suivant son retrait de la chambre de pesée.

7.5.5 Réglage du système de dilution Le débit total de gaz d’échappement dilués dans un système de dilution du flux total ou le débit de gaz d’échappement dilués dans un système de dilution du flux partiel doit être réglé de manière à éviter toute condensation d’eau dans le système et à obtenir une température au droit du filtre comprise entre 315 et 325 K (42 et 52 °C).

7.5.6 Mise en marche du système de collecte des particules Le système de collecte des particules doit être mis en marche et réglé sur le mode dérivation. Le niveau ambiant de particules dans le gaz diluant peut être déterminé par prélèvement du gaz diluant en amont de l’entrée des gaz d’échappement dans le tunnel de dilution. La mesure peut se faire avant ou après l’essai. Si elle a lieu au début et à la fin du cycle, on peut calculer la moyenne des valeurs. En cas d’utilisation d’un système de prélèvement différent pour la mesure de la concentration ambiante, la mesure doit se faire parallèlement à l’essai lui-même.

7.6 Exécution du cycle WHTC

7.6.1 Refroidissement du moteur Il est possible de procéder à un refroidissement naturel ou forcé. Pour un refroidissement forcé, on utilise une méthode conforme aux règles techniques reconnues, telle que le soufflage d’air froid sur le moteur, la circulation d’huile froide dans le circuit de graissage du moteur, le refroidissement du liquide de refroidissement dans le circuit du moteur et l’extraction de la chaleur d’un système de traitement aval. Dans le cas d’un refroidissement forcé du système de traitement aval, l’air de refroidissement ne doit pas être appliqué avant que ce système ne soit tombé au-dessous de sa température d’activation catalytique. L’emploi d’une méthode de refroidissement aboutissant à des résultats d’émissions non représentatifs n’est pas admis.

7.6.2 Essai de démarrage à froid L’essai de démarrage à froid s’effectue lorsque les températures du lubrifiant moteur, du liquide de refroidissement et du système de traitement aval sont toutes comprises entre 293 et 303 K (20 et 30 °C). Le moteur doit être démarré de l’une des façons suivantes: a) Comme recommandé par le constructeur dans le manuel d’utilisation, c’est-à-dire au moyen du démarreur de série et d’une batterie chargée ou d’un système d’alimentation extérieur; b) Au moyen du dynamomètre. Le moteur est entraîné par le banc à sa vitesse normale de démarrage en service ±25 %. L’entraînement doit être coupé dans un délai de 1 s après le démarrage du moteur. Si le moteur ne démarre pas après 15 s d’entraînement, on interrompt l’opération et on recherche la raison de l’échec du démarrage, à moins que le manuel d’utilisation ou le manuel de service et de réparation n’indiquent qu’une durée de démarrage plus longue est normale.

7.6.3 Période de stabilisation à chaud Immédiatement après l’exécution de l’essai de démarrage à froid, le moteur doit être conditionné pour l’essai de démarrage à chaud. Pour cela, on le soumet à une période de stabilisation à chaud d’une durée de 10 ± 1 min.

7.6.4 Essai de démarrage à chaud On démarre le moteur à la fin de la période de stabilisation à chaud (voir le paragraphe 7.6.3) en appliquant l’une des méthodes de démarrage décrites au paragraphe 7.6.2.

7.6.5 Séquence d’essai La séquence d’essai de l’essai de démarrage à froid aussi bien que de l’essai de démarrage à chaud commence lors du démarrage du moteur. Le moteur une fois démarré, l’exécution du cycle doit être lancée de telle sorte que le fonctionnement du moteur coïncide avec le premier point de consigne du cycle. L’essai WHTC est exécuté conformément au cycle de référence tel qu’il est décrit au paragraphe 7.4. Les valeurs de commande de régime et de couple sont émises à une fréquence égale ou supérieure à 5 Hz (valeur recommandée: 10 Hz). Les valeurs de consigne sont déterminées par interpolation linéaire entre les valeurs de consigne à 1 Hz du cycle de référence. Les valeurs réelles de régime et de couple doivent être enregistrées au moins une fois par seconde (fréquence 1 Hz) pendant le cycle d’essai, les signaux pouvant être filtrés électroniquement.

7.6.6 Collecte des données d’émissions pertinentes Au début de la séquence d’essai, il convient de mettre en marche l’équipement de mesure et d’effectuer simultanément les opérations suivantes: a) Collecte ou analyse du gaz diluant, si un système de dilution à flux total est utilisé; b) Collecte ou analyse des gaz d’échappement bruts ou dilués, selon la méthode utilisée; c) Mesure de la quantité de gaz d’échappement dilués ainsi que des températures et pressions requises; d) Enregistrement du débit-masse de gaz d’échappement, en cas d’analyse des gaz d’échappement bruts; e) Enregistrement des données effectives de régime et de couple du dynamomètre. Si la mesure des émissions se fait sur les gaz d’échappement bruts, les concentrations de polluants (HC(NM), CO et NOx) et le débit-masse de gaz d’échappement doivent être mesurés en continu et enregistrés avec une fréquence minimale de 2 Hz sur un système informatique. Toutes les autres données peuvent être enregistrées avec une fréquence minimale de 1 Hz. Pour les analyseurs analogiques, les caractéristiques de réponse doivent être enregistrées, et les données d’étalonnage peuvent être appliquées en ligne ou hors ligne au cours de l’évaluation des données. Si la mesure s’effectue avec un système de dilution du flux total, les HC et les NOx doivent être mesurés en continu dans le tunnel de dilution, avec une fréquence minimale de 2 Hz. Les concentrations moyennes sont déterminées par intégration des signaux de l’analyseur au cours du cycle d’essai. Le temps de réponse du système ne doit pas être supérieur à 20 s, et il doit être coordonné si nécessaire avec les fluctuations de débit du système de prélèvement à volume constant (CVS) et les décalages s’appliquant à la durée de prélèvement et au cycle d’essai. Les valeurs pour le CO, le CO2 et les HCNM peuvent être déterminées par intégration des signaux de mesure en continu ou par analyse des concentrations recueillies dans le sac de prélèvement au cours du cycle. Les concentrations de polluants gazeux dans le gaz diluant doivent être déterminées en amont du point où les gaz d’échappement entrent dans le tunnel de dilution, par intégration ou par collecte dans le sac de prélèvement pour les concentrations ambiantes. Tous les autres paramètres à mesurer doivent être enregistrés avec une fréquence minimale d’une mesure par seconde (1 Hz).

7.6.7 Collecte des particules Au début de la séquence d’essai, le système de collecte des particules doit être commuté du mode dérivation sur le mode collecte. Si l’on utilise un système de dilution du flux partiel, la ou les pompes de prélèvement doivent être réglées de telle manière que le débit dans la sonde de prélèvement ou dans le tube de transfert de particules soit maintenu proportionnel au débit-masse de gaz d’échappement tel que déterminé au paragraphe 9.4.6.1. Si l’on utilise un système de dilution du flux total, la ou les pompes de prélèvement doivent être réglées de telle manière que le débit dans la sonde de prélèvement ou dans le tube de transfert de particules soit maintenu à une valeur située à ±2,5 % de la valeur de réglage. S’il existe une compensation du débit (commande proportionnelle du débit de prélèvement), il doit être démontré que le rapport du débit du tunnel principal à celui du prélèvement ne s’écarte pas de plus de ±2,5 % de la valeur de réglage (à l’exception des 10 premières secondes de prélèvement). Les valeurs moyennes de température et de pression à l’entrée des compteurs de gaz ou des instruments de mesure du débit doivent être enregistrées. Si le débit de réglage ne peut pas être maintenu pendant le cycle complet à ±2,5 % près à cause de l’encrassement du filtre, il convient d’annuler l’essai. L’essai doit alors être répété avec un débit de prélèvement plus faible.

7.6.8 Calage du moteur et défaut de fonctionnement de l’équipement Si le moteur cale à un stade quelconque de l’essai de démarrage à froid, l’essai doit être annulé. Le moteur doit alors subir un préconditionnement et être redémarré conformément aux dispositions du paragraphe 7.6.2, et l’essai doit être répété. Si le moteur cale à un stade quelconque de l’essai de démarrage à chaud, celui-ci doit être annulé. Après une période de stabilisation à chaud, conformément aux dispositions du paragraphe 7.6.3, l’essai de démarrage à chaud doit être répété. Dans ce cas, l’essai de démarrage à froid ne doit pas être répété. Si un défaut de fonctionnement de l’un quelconque des appareils d’essai prescrits se produit au cours du cycle d’essai, l’essai doit être annulé et répété conformément aux dispositions ci-dessus.

7.7 Exécution du cycle WHSC

7.7.1 Préconditionnement du système de dilution et du moteur Le système de dilution et le moteur à l’essai sont mis en marche et portés à la température requise conformément au paragraphe 7.4.1. Après la mise en température, le moteur et le système de prélèvement sont préconditionnés en faisant fonctionner le moteur sur le mode 9 (voir par. 7.2.2, tableau 1) pendant une durée minimale de 10 min, le système de dilution étant simultanément en fonction. Des échantillons provisoires de particules peuvent être collectés. Lors de cette opération, les filtres n’ont pas à être stabilisés ni pesés, et ils peuvent être mis au rebut après usage. Les débits doivent être réglés approximativement aux valeurs de débit prévues pour l’essai. Le moteur doit être arrêté après le préconditionnement.

7.7.2 Démarrage du moteur 5 ± 1 min après la fin du préconditionnement sur le mode 9, comme indiqué au paragraphe 7.7.1, on démarre le moteur conformément aux instructions du constructeur dans le manuel d’utilisation, c’est-à-dire au moyen du démarreur de série, ou bien par entraînement par le banc, conformément au paragraphe 7.6.2.

7.7.3 Séquence d’essai La séquence d’essai commence après le démarrage du moteur et dans un délai de 1 min à compter du moment où le fonctionnement du moteur est réglé pour coïncider avec le premier mode du cycle (ralenti). L’essai WHSC doit être exécuté conformément à l’ordre des modes d’essai indiqué au tableau 1 du paragraphe 7.2.2.

7.7.4 Collecte des données d’émissions pertinentes Au début de la séquence d’essai, il convient de mettre en marche l’équipement de mesure et de lancer simultanément les opérations suivantes: a) Collecte ou analyse du gaz diluant, si un système de dilution à flux total est utilisé; b) Collecte ou analyse des gaz d’échappement bruts ou dilués, selon la méthode utilisée; c) Mesure de la quantité de gaz d’échappement dilués ainsi que des températures et pressions requises; d) Enregistrement du débit-masse de gaz d’échappement, en cas d’analyse des gaz d’échappement bruts; e) Enregistrement des données effectives de régime et de couple du dynamomètre. Si la mesure des émissions se fait sur les gaz d’échappement bruts, les concentrations de polluants (HC(NM), CO et NOx) et le débit-masse de gaz d’échappement doivent être mesurés en continu et enregistrés avec une fréquence minimale de 2 Hz sur un système informatique. Toutes les autres données peuvent être enregistrées avec une fréquence minimale de 1 Hz. Pour les analyseurs analogiques, les caractéristiques de réponse doivent être enregistrées, et les données d’étalonnage peuvent être appliquées en ligne ou hors ligne au cours de l’évaluation des données. Si la mesure s’effectue avec un système de dilution du flux total, les HC et les NOx doivent être mesurés en continu dans le tunnel de dilution, avec une fréquence minimale de 2 Hz. Les concentrations moyennes sont déterminées par intégration des signaux de l’analyseur au cours du cycle d’essai. Le temps de réponse du système ne doit pas être supérieur à 20 s, et il doit être coordonné si nécessaire avec les fluctuations de débit du système de prélèvement à volume constant (CVS) et la durée de prélèvement et les décalages du cycle d’essai. Les valeurs pour le CO, le CO2 et les HCNM peuvent être déterminées par intégration des signaux de mesure en continu ou par analyse des concentrations recueillies dans le sac de prélèvement au cours du cycle. Les concentrations de polluants gazeux dans le gaz diluant doivent être déterminées en amont du point où les gaz d’échappement entrent dans le tunnel de dilution, par intégration ou par collecte dans le sac de prélèvement pour les concentrations ambiantes. Tous les autres paramètres à mesurer doivent être enregistrés avec une fréquence minimale d’une mesure par seconde (1 Hz).

7.7.5 Collecte des particules Au début de la séquence d’essai, le système de collecte des particules doit être commuté du mode dérivation sur le mode collecte. Si l’on utilise un système de dilution du flux partiel, la ou les pompes de prélèvement doivent être réglées de telle manière que le débit dans la sonde de prélèvement des particules ou dans le tube de transfert soit maintenu proportionnel au débit-masse de gaz d’échappement tel que déterminé au paragraphe 9.4.6.1. Si l’on utilise un système de dilution du flux total, la ou les pompes de prélèvement doivent être réglées de telle manière que le débit dans la sonde de prélèvement des particules ou dans le tube de transfert soit maintenu à une valeur située à ±2,5 % de la valeur de réglage. S’il existe une compensation du débit (commande proportionnelle du débit de prélèvement), il doit être démontré que le rapport du débit du tunnel principal à celui du prélèvement ne s’écarte pas de plus de ±2,5 % de la valeur de réglage (à l’exception des 10 premières secondes de prélèvement). Les valeurs moyennes de température et de pression à l’entrée des compteurs de gaz ou des instruments de mesure du débit doivent être enregistrées. Si le débit de réglage ne peut pas être maintenu pendant le cycle complet à ±2,5 % près à cause de l’encrassement du filtre, il convient d’annuler l’essai. L’essai doit alors être répété avec un débit de prélèvement plus faible.

7.7.6 Calage du moteur et défaut de fonctionnement de l’équipement Si le moteur cale à un stade quelconque du cycle, l’essai doit être annulé. Le moteur doit alors subir un préconditionnement conformément au paragraphe 7.7.1 et être redémarré conformément au paragraphe 7.7.2, et l’essai doit être répété. En cas de défaut de fonctionnement de l’un quelconque des appareils d’essai prescrits au cours du cycle d’essai, l’essai doit être annulé et répété conformément aux dispositions ci-dessus.

7.8 Procédures exécutées après l’essai

7.8.1 Opérations exécutées après l’essai À la fin de l’essai, la mesure du débit-masse de gaz d’échappement, du volume de gaz d’échappement dilués et du débit de gaz prélevé dans les sacs de collecte et dans la pompe de prélèvement des particules est arrêtée. Dans le cas d’un analyseur intégrateur, le prélèvement doit se poursuivre jusqu’à ce que les temps de réponse du système se soient écoulés.

7.8.2 Vérification de l’échantillon proportionnel Pour tout prélèvement par lot proportionnel, tel que prélèvement d’un sac de collecte ou prélèvement de matières particulaires, il doit être vérifié que la proportionnalité de l’échantillon a été maintenue conformément aux dispositions des paragraphes 7.6.7 et 7.7.5. Tout échantillon qui ne satisfait pas aux prescriptions doit être écarté.

7.8.3 Conditionnement et pesée des matières particulaires Les filtres à particules doivent être placés dans des récipients fermés par un couvercle ou scellés, ou les porte-filtres doivent être eux-mêmes fermés, de façon à protéger les filtres contre toute contamination ambiante. Ainsi protégés, les filtres doivent être ramenés dans la chambre de pesée et conditionnés pendant au moins 1 h, puis pesés conformément aux dispositions du paragraphe 9.4.5. Le poids brut des filtres doit être enregistré.

7.8.4 Vérification de la dérive Dès que possible mais au plus tard 30 min après l’achèvement du cycle d’essai ou pendant la phase de stabilisation à chaud (concerne le point b) uniquement), la réponse au zéro et la réponse au point final des plages de l’analyseur de gaz utilisées doivent être déterminées. Aux fins du présent paragraphe, le cycle d’essai est défini comme suit: a) Pour le WHTC : la séquence complète démarrage à froid – phase de stabilisation à chaud – démarrage à chaud; b) Pour l’essai de démarrage à chaud du cycle transitoire WHTC (par. 6.6) : la séquence phase de stabilisation à chaud – démarrage à chaud; c) Pour l’essai de démarrage à chaud du cycle transitoire WHTC avec régénération multiple (par. 6.6) : le nombre total d’essais de démarrage à chaud; d) Pour le WHSC : le cycle d’essai. Pour la dérive de l’analyseur, les dispositions suivantes s’appliquent : a) Les réponses à la mise à zéro et au calibrage avant et après l’essai peuvent être directement insérées dans l’équation 66 du paragraphe 8.6.1 sans que soit déterminée la dérive; b) Si la dérive entre les résultats avant et après l’essai est inférieure à 1 % de la gamme des valeurs, les concentrations mesurées peuvent être utilisées non corrigées ou peuvent être corrigées pour la dérive conformément au paragraphe 8.6.1; Si la dérive entre les résultats avant et après l’essai est égale ou supérieure à 1 % de la gamme des valeurs, l’essai est annulé ou les concentrations mesurées sont corrigées pour la dérive conformément au paragraphe 8.6.1.

7.8.5 Analyse des échantillons de gaz recueillis dans les sacs Les opérations suivantes doivent être exécutées dès que possible: a) Les échantillons de gaz recueillis dans les sacs doivent être analysés au plus tard 30 min après l’achèvement de l’essai de démarrage à chaud, ou pendant la phase de stabilisation à chaud pour l’essai de démarrage à froid; b) Les échantillons de concentrations ambiantes doivent être analysés au plus tard 60 min après l’achèvement de l’essai de démarrage à chaud.

7.8.6 Validation du travail sur le cycle Avant le calcul du travail effectif sur le cycle, les points enregistrés au cours du démarrage du moteur doivent être omis. Le travail effectif au cours du cycle doit être déterminé pendant le cycle d’essai, en utilisant d’une manière synchrone les valeurs de régime et de couple effectives afin de calculer les valeurs instantanées de la puissance du moteur. Les valeurs instantanées de la puissance du moteur doivent être intégrées sur la durée du cycle, aux fins du calcul du travail effectif du cycle, représenté par Wact (kWh). Si les accessoires ou les équipements ne sont pas montés conformément aux dispositions du paragraphe 6.3.1, les valeurs instantanées de la puissance doivent être corrigées au moyen de l’équation 4 du paragraphe 6.3.5. La même méthode que celle décrite au paragraphe 7.4.8 doit être appliquée pour l’intégration de la puissance effective. Le travail effectif au cours du cycle, Wact, est utilisé pour la comparaison avec le travail au cours du cycle de référence, Wref, et pour le calcul des émissions spécifiques au banc (voir par. 8.6.3). Wact doit se situer entre 85 % et 105 % de Wref.

7.8.7 Opérations statistiques de validation du cycle d’essai On doit effectuer des régressions linéaires des valeurs réelles (nact, Mact, Pact) par rapport aux valeurs de référence (nref, Mref, Pref), aussi bien pour le cycle WHTC que pour le cycle WHSC. Afin de réduire le plus possible le biais résultant du décalage dans le temps entre les valeurs réelles et les valeurs de référence au cours du cycle, toute la séquence des signaux de régime et de couple réels peut être avancée ou retardée par rapport à la séquence des signaux de régime et de couple de référence. Si les signaux réels sont décalés, le régime et le couple doivent l’être de la même valeur et dans le même sens. On applique la méthode des moindres carrés, l’équation de meilleur ajustement ayant la forme suivante: y = a1x + a0 (11) où: y est la valeur réelle du régime (min-1), du couple (Nm) ou de la puissance (kW); a1 est la pente de la droite de régression; x est la valeur de référence du régime (min-1), du couple (Nm) ou de la puissance (kW); a0 est l’ordonnée à l’origine de la droite de régression. L’erreur type d’estimation de y sur x et le coefficient de détermination (r2) doivent être calculés pour chaque droite de régression. Il est recommandé d’effectuer cette analyse à 1 Hz. Pour la validation d’un essai, il doit être satisfait aux critères du tableau 2 (WHTC) ou 3 (WHSC). Tableau 2 Tolérances de la droite de régression pour le cycle WHTC Régime Couple Puissance Erreur type d’estimation de y sur x au maximum 5 % du régime d’essai maximal au maximum 10 % du couple maximal du moteur au maximum 10 % de la puissance maximale du moteur Pente de la droite de régression, a1 0,95 - 1,03 0,83 - 1,03 0,89 - 1,03 Coefficient de détermination, r2 au minimum 0,970 au minimum 0,850 au minimum 0,910 Ordonnée à l’origine de la droite de régression, a0 au maximum 10 % du régime de ralenti ±20 Nm ou ±2 % du couple maximal, la valeur supérieure étant retenue ±4 kW ou ±2 % de la puissance maximale, la valeur supérieure étant retenue Tableau 3 Tolérances de la droite de régression pour le cycle WHSC Régime Couple Puissance Erreur type d’estimation de y sur x au maximum 1 % du régime d’essai maximal au maximum 2 % du couple maximal du moteur au maximum 2 % de la puissance maximale du moteur Pente de la droite de régression, a1 0,99 - 1,01 0,98 - 1,02 0,98 - 1,02 Coefficient de détermination, r2 au minimum 0,990 au minimum 0,950 au minimum 0,950 Ordonnée à l’origine de la droite de régression, a0 au maximum 1 % du régime d’essai maximal ±20 Nm ou ±2 % du couple maximal, la valeur supérieure étant retenue ±4 kW ou ±2 % de la puissance maximale, la valeur supérieure étant retenue Pour les calculs de régression exclusivement, des omissions de points sont admises dans les cas prévus au tableau 4. Par contre, ces omissions ne sont pas autorisées pour le calcul du travail et des émissions au cours du cycle. L’omission de points peut être appliquée à l’ensemble du cycle ou à l’une de ses parties. Tableau 4 Omissions de points admises dans l’analyse de régression Événement Conditions Omissions de points autorisées Demande minimale de l’opérateur (point de ralenti) nref = 0 % et Mref = 0 % et Mact > (Mref - 0,02 Mmax. mapped torque) et Mact < (Mref + 0,02 Mmax. mapped torque) régime et puissance Demande minimale de l’opérateur (point d’entraînement par le banc) Mref < 0 % puissance et couple Demande minimale de l’opérateur nact ≤ 1,02 nref et Mact > Mref ou nact > nref et Mact ≤ Mref’ ou nact > 1,02 nref et Mref < Mact ≤ Mact ≤ (Mref + 0,02 Mmax. mapped torque) puissance et, soit couple, soit régime Demande maximale de l’opérateur nact < nref et Mact ≥ Mref ou nact ≥ 0,98 nref et Mact < Mref ou nact < 0,98 nref et Mref > Mact ≥ (Mref - 0,02 Mmax. mapped torque) puissance et, soit couple, soit régime

8. Calcul des émissions Le résultat d’essai définitif doit être arrondi en une seule étape au nombre de décimales indiqué par la norme d’émissions applicable, plus un chiffre significatif, conformément à la norme ASTM E 29-06B. Il n’est pas permis d’arrondir les valeurs intermédiaires utilisées pour déterminer le résultat final en ce qui concerne les émissions spécifiques au banc. Le calcul des hydrocarbures et/ou des hydrocarbures non méthaniques est fondé sur les rapports molaires carbone/hydrogène/oxygène suivants pour le carburant considéré: CH1,86O0,006 pour le gazole (B7); CH2,92O0,46 pour l’éthanol destiné aux moteurs à allumage par compression spéciaux (ED95); CH1,93O0,032 pour l’essence (E10); CH2,74O0,385 pour l’éthanol (E85); CH2,525 pour le GPL (gaz de pétrole liquéfié); CH4 pour le GN (gaz naturel) et le biométhane. Des exemples d’opérations de calcul sont donnés à l’appendice 5 de la présente annexe. Le calcul des émissions sur une base molaire, conformément à l’annexe 7 du RTM no 11 concernant le protocole d’essai pour la mesure des émissions de gaz d’échappement des engins mobiles non routiers (NRMM), est admis avec l’accord préalable de l’autorité d’homologation de type.

8.1 Correction base sèche/base humide Si les émissions sont mesurées en conditions sèches, la concentration mesurée doit être convertie aux conditions humides conformément à l’équation suivante: c w = kw × c d (12) où: cd est la concentration en conditions sèches, exprimée en ppm ou en pourcentage en volume; kw est le facteur de correction base sèche/base humide (kw,a, kw,e ou kw,d, selon l’équation utilisée).

8.1.1 Gaz d’échappement bruts (13) ou (14) ou (15) avec (16) et (17)

où:

Ha est l’humidité de l’air d’admission, en g d’eau par kg d’air sec; wALF est la teneur en hydrogène du carburant, en pourcentage masse; qmf,i est le débit-masse instantané de carburant, en kg/s; qmad,i est le débit-masse instantané d’air d’admission sec, en kg/s; pr est la pression de vapeur d’eau après le bain de refroidissement, en kPa; pb est la pression atmosphérique totale, en kPa; wDEL est la teneur en azote du carburant, en pourcentage masse; wEPS est la teneur en oxygène du carburant, en pourcentage masse; α est le rapport molaire pour l’hydrogène du carburant; cCO2 est la concentration de CO2 en conditions sèches, exprimée en pourcentage; cCO est la concentration de CO en conditions sèches, exprimée en pourcentage.

Les équations 13 et 14 sont pour l’essentiel identiques, le facteur de 1,008 utilisé dans les équations 13 et 15 étant une approximation pour le dénominateur plus précis utilisé dans l’équation 14.

8.1.2 Gaz d’échappement dilués (18) ou (19) avec (20) où: α est le rapport molaire pour l’hydrogène du carburant; cCO2w est la concentration de CO2 en conditions humides, exprimée en pourcentage; cCO2d est la concentration de CO2 en conditions sèches, exprimée en pourcentage; Hd est l’humidité du gaz diluant, en g d’eau par kg d’air sec; Ha est l’humidité de l’air d’admission, en g d’eau par kg d’air sec; D est le facteur de dilution (voir par. 8.5.2.3.2).

8.1.3 Gaz diluant (21) Avec (22) où: H d est l’humidité du gaz diluant, en g d’eau par kg d’air sec.

8.2 Correction des valeurs d’oxyde d’azote pour l’humidité Étant donné que les émissions d’oxyde d’azote dépendent des conditions atmosphériques ambiantes, les concentrations d’oxyde d’azote (NOx) doivent être corrigées pour l’humidité avec les facteurs indiqués au paragraphe 8.2.1 ou 8.2.2. L’humidité de l’air d’admission Ha peut être calculée à partir de la mesure de l’humidité relative, de la mesure du point de rosée, de la mesure de la pression de vapeur ou de la mesure par psychromètre, en appliquant les équations universellement acceptées.

8.2.1 Moteurs à allumage par compression (23) où: Ha est l’humidité de l’air d’admission, en g d’eau par kg d’air sec.

8.2.2 Moteurs à allumage commandé (24) où: Ha est l’humidité de l’air d’admission, en g d’eau par kg d’air sec.

8.3 Correction pour les effets de flottabilité du filtre à particules La masse du filtre de collecte doit être corrigée compte tenu de sa flottabilité dans l’air. La correction de flottabilité dépend de la masse volumique du filtre, de la masse volumique de l’air et de la masse volumique des poids de tarage de la balance, et ne tient pas compte de la flottabilité des matières particulaires elles-mêmes. La correction de flottabilité s’applique à la fois à la masse à vide du filtre et à la masse brute du filtre. Si la masse volumique du matériau du filtre n’est pas connue, les valeurs suivantes de masse volumique doivent être appliquées: a) Filtre en fibre de verre revêtu de PTFE: 2 300 kg/m3; b) Filtre à membrane en PTFE: 2 144 kg/m3; c) Filtre à membrane en PTFE avec anneau de support en polyméthylpentène: 920 kg/m3. Pour les poids de tarage en acier inoxydable, on se base sur un matériau ayant une masse volumique de 8 000 kg/m3. Si le matériau est différent, sa masse volumique doit être connue. L’équation ci-après doit être appliquée: (25) Avec (26) où: muncor est la masse du filtre à particules non corrigée, en mg; ρa est la masse volumique de l’air, en kg/m3; ρw est la masse volumique du poids de tarage de la balance, en kg/m3; ρf est la masse volumique du filtre de collecte des particules, en kg/m3; pb est la pression atmosphérique totale, en kPa; Ta est la température de l’air ambiant dans l’environnement de la balance, en K; 28,836 est la masse molaire de l’air à l’humidité de référence (282,5 K), en g/mol; 8,3144 est la constante molaire des gaz. La masse mp des particules collectées utilisée dans les paragraphes 8.4.3 et 8.5.3 est calculée comme suit: (27) où: mf,G est la masse brute du filtre à particules corrigée des effets de la flottabilité, en mg; mf,T est la masse à vide du filtre à particules corrigée des effets de la flottabilité, en mg.

8.4 Dilution du flux partiel et mesure des émissions gazeuses brutes Les signaux instantanés de concentration des constituants gazeux sont utilisés pour le calcul des émissions-masse par multiplication par le débit-masse instantané de gaz d’échappement. Le débit-masse de gaz d’échappement peut être mesuré directement, ou bien calculé en appliquant la méthode de la mesure du débit d’air d’admission et de carburant, la méthode du gaz témoin ou la méthode de la mesure du débit d’air d’admission et du rapport air/carburant. Une attention particulière doit être portée au temps de réponse des différents appareils. Il doit être tenu compte de ces différences en effectuant un recalage des signaux dans le temps. En ce qui concerne les particules, les signaux de débit-masse de gaz d’échappement sont utilisés pour régler le système de dilution du flux partiel de manière à prélever un échantillon proportionnel au débit-masse de gaz d’échappement. La proportionnalité doit être contrôlée par application d’une analyse de régression entre échantillon et débit de gaz d’échappement, comme indiqué au paragraphe 9.4.6.1. Le schéma de principe du système complet est représenté à la figure 6.

Figure 6

Schéma de principe du système de mesure du débit brut/débit partiel

8.4.1 Détermination du débit-masse de gaz d’échappement

8.4.1.1 Introduction Pour le calcul des émissions dans les gaz d’échappement bruts et pour le réglage d’un système de dilution du flux partiel, il est nécessaire de connaître le débit-masse de gaz d’échappement. Pour déterminer le débit-masse de gaz d’échappement, on peut appliquer l’une ou l’autre des méthodes décrites aux paragraphes 8.4.1.3 à 8.4.1.7.

8.4.1.2 Temps de réponse Pour le calcul des émissions, le temps de réponse de l’une ou l’autre des méthodes décrites aux paragraphes 8.4.1.3 à 8.4.1.7 doit être égal ou inférieur au temps de réponse de l’analyseur, qui est inférieur ou égal à 10 s, comme prescrit au paragraphe 9.3.5. Pour le réglage d’un système de dilution du flux partiel, une réponse plus rapide est nécessaire. Pour les systèmes de dilution du flux partiel à réglage en ligne, le temps de réponse doit être inférieur ou égal à 0,3 s. Pour les systèmes de dilution du flux partiel à réglage prédictif basé sur un essai préenregistré, le temps de réponse du système de mesure du débit de gaz d’échappement doit être inférieur ou égal à 5 s, avec un temps de montée inférieur ou égal à 1 s. Le temps de réponse du système doit être spécifié par le fabricant de l’appareillage. Les prescriptions relatives au temps de réponse pour le débit de gaz d’échappement et le système de dilution du flux partiel sont indiquées au paragraphe 9.4.6.1.

8.4.1.3 Méthode de la mesure directe La mesure directe du débit instantané de gaz d’échappement doit s’effectuer au moyen de dispositifs tels que: a) Un dispositif de mesure des pressions différentielles, comme le débitmètre Venturi (pour plus de précisions, voir la norme ISO 5167); b) Un débitmètre à ultrasons; c) Un débitmètre à vortex. Des précautions doivent être prises pour éviter des erreurs de mesure qui entraîneraient des erreurs sur les valeurs d’émissions. Il faut notamment veiller à installer soigneusement le dispositif dans le système d’échappement du moteur, conformément aux recommandations du fabricant et aux règles d’usage. Il faut aussi veiller à ce que les performances et les valeurs d’émissions du moteur ne soient pas faussées par l’installation du dispositif. Les débitmètres doivent satisfaire aux conditions de linéarité énoncées au paragraphe 9.2.

8.4.1.4 Méthode de la mesure du débit d’air et de carburant Le débit d’air et le débit de carburant doivent être mesurés avec des débitmètres appropriés. Le calcul du débit instantané de gaz d’échappement s’effectue comme suit: qm ew,i = qm aw,i + qm f,i (28) où: qmew,i est le débit-masse instantané de gaz d’échappement, en kg/s; qmaw,i est le débit-masse instantané d’air d’admission, en kg/s; qmf,i est le débit-masse instantané de carburant, en kg/s. Les débitmètres doivent satisfaire aux conditions de linéarité énoncées au paragraphe 9.2, tout en étant suffisamment précis pour satisfaire également aux conditions de linéarité pour la mesure du débit de gaz d’échappement.

8.4.1.5 Méthode de la mesure avec un gaz témoin Cette méthode consiste à mesurer la concentration d’un gaz témoin dans les gaz d’échappement. Une quantité connue d’un gaz inerte (hélium pur, par exemple) est injectée dans le flux de gaz d’échappement comme gaz témoin. Le gaz est mélangé et dilué aux gaz d’échappement, mais il ne doit pas réagir dans le tuyau d’échappement. La concentration de gaz témoin est ensuite mesurée dans l’échantillon de gaz d’échappement. Pour assurer un mélange intime du gaz témoin, la sonde de prélèvement des gaz d’échappement doit être située à au moins 1 m, ou 30 fois le diamètre du tuyau d’échappement, la valeur la plus élevée étant retenue, en aval du point d’injection du gaz témoin. La sonde peut être située plus près du point d’injection si la condition du mélange intime est vérifiée par comparaison entre la concentration du gaz témoin et la concentration de référence lorsque le gaz est injecté en amont du moteur. Le débit de gaz témoin doit être réglé de telle manière que la concentration de ce gaz au régime de ralenti après mélange soit inférieure à la valeur de pleine échelle de l’analyseur de gaz. Le calcul du débit de gaz d’échappement s’effectue comme suit: (29) où: qmew,i est le débit-masse instantané de gaz d’échappement, en kg/s; qvt est le débit de gaz témoin, en cm3/min; cmix,i est la concentration instantanée de gaz témoin après mélange, en ppm; ρe est la masse volumique des gaz d’échappement, en kg/m3 (voir le tableau 5); cb est la concentration ambiante du gaz témoin dans l’air d’admission, en ppm. La concentration ambiante du gaz témoin (cb) peut être déterminée en calculant la moyenne des concentrations ambiantes mesurées immédiatement avant l’essai et après l’essai. Si la concentration ambiante est inférieure à 1 % de la conc