ANNEXE 4B

Procédure d’essai s’appliquant aux moteurs à allumage par compression et aux moteurs à allumage commandé fonctionnant au gaz naturel (GN) ou au gaz de pétrole liquéfié (GPL), basée sur la procédure mondiale harmonisée d’homologation des véhicules utilitaires lourds [WHDC, règlement technique mondial (RTM) no 4]

1. CHAMP D’APPLICATION

La présente annexe n’est pas applicable dans l’immédiat pour l’homologation de type conformément au présent Règlement. Des mesures seront prises ultérieurement pour qu’elle le devienne.

2. Réservé (1)

3. DÉFINITIONS, SYMBOLES ET ABRÉVIATIONS

3.1. Définitions

Aux fins du présent Règlement, on entend,

3.1.1. par “régénération continue”, le processus de régénération d’un système de traitement aval des gaz d’échappement qui se produit soit en permanence, soit au moins une fois par essai de démarrage à chaud du cycle transitoire WHTC. Ce processus de régénération ne nécessite pas de procédure d’essai spéciale;

3.1.2. par “temps de retard”, la différence 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 “système DeNOx”, un système de traitement aval des gaz d’échappement conçu pour réduire les émissions d’oxydes d’azote (NOx) [catalyseurs NOx passifs ou actifs en régime pauvre, pièges à NOx et systèmes à catalyse sélective (SCR)];

3.1.4. par “moteur diesel”, un moteur qui fonctionne selon le principe de l’allumage par compression;

3.1.5. 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;

3.1.6. par “famille de moteurs”, un groupe de moteurs d’un constructeur qui, de par leur conception, telle qu’elle est définie au paragraphe 5.2 du présent RTM, ont des caractéristiques communes en ce qui concerne les émissions d’échappement; tous les membres de la famille doivent satisfaire aux valeurs limites d’émissions applicables;

3.1.7. par “système moteur”, le moteur, le système antipollution et l’interface de communication (matériel et messages) entre le ou les modules électroniques de gestion du moteur et tout autre module de gestion de la chaîne de transmission ou du comportement du véhicule;

3.1.8. par “type de moteur”, une catégorie de moteurs ne présentant pas entre eux de différence en ce qui concerne les caractéristiques essentielles;

3.1.9. par “système de traitement aval des gaz d’échappement”, un catalyseur (d’oxydation ou trifonctionnel), un filtre à particules, un système DeNOx, un filtre à particules combiné à un système DeNOx ou tout autre dispositif de réduction des émissions installé en aval du moteur. Cette définition exclut les systèmes de recyclage des gaz d’échappement (EGR) qui sont considérés comme faisant partie intégrante du moteur;

3.1.10. par “méthode de la dilution du flux total”, le procédé consistant à mélanger le flux total de gaz d’échappement à le diluant avant de séparer une fraction du flux de gaz d’échappement dilués pour analyse;

3.1.11. par “polluants gazeux”, le monoxyde de carbone, les hydrocarbures et/ou les hydrocarbures non méthaniques (sur la base d’un rapport de CH1,85 pour le gazole CH2,525 pour le GPL et CH2,93 pour le GN, et une molécule de référence CH3O0,5 pour les moteurs diesel alimentés à l’éthanol), le méthane (sur la base d’un rapport de CH4 pour le GN) et les oxydes d’azote (exprimés en équivalent dioxyde d’azote (NO2));

3.1.12. par “régime supérieur (n hi)”, le régime moteur le plus élevé où 70 % de la puissance maximale est obtenue;

3.1.13. par “régime inférieur (nlo)”, le régime moteur le plus bas où 55 % de la puissance maximale est obtenue;

3.1.14. par “puissance maximale (Pmax)”, la puissance maximale en kW spécifiée par le constructeur;

3.1.15. par “régime du couple maximal”, le régime moteur où le couple maximal est obtenu, tel que spécifié par le constructeur;

3.1.16. par “couple normalisé”, le couple du moteur en pourcentage normalisé par rapport au couple maximal disponible à un régime moteur donné;

3.1.17. 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;

3.1.18. par “moteur parent”, un moteur sélectionné dans une famille de moteurs de telle manière que ses caractéristiques d’émissions soient représentatives pour cette famille;

3.1.19. par “dispositif aval de traitement des particules”, un système aval de traitement des gaz d’échappement destiné à réduire les émissions de matières particulaires (MP) par un procédé de séparation mécanique ou aérodynamique, par diffusion ou par inertie;

3.1.20. 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;

3.1.21. par “matières particulaires (MP)”, les matières recueillies sur un filtre de caractéristiques spécifiées après dilution des gaz d’échappement avec un gaz diluant propre filtré à une température comprise entre 315 K (42 °C) et 325 K (52 °C); celles-ci sont constituées principalement de carbone, d’hydrocarbures condensés et de sulfates en association avec l’eau;

3.1.22. par “régénération périodique”, le processus de régénération d’un système de traitement aval des gaz d’échappement qui a lieu périodiquement, en général à intervalles de moins de 100 h, de fonctionnement normal du moteur. Lors des cycles au cours desquels il y a régénération, les limites d’émissions peuvent être dépassées;

3.1.23. 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 stabilisées à des valeurs définies de régime et de couple, avec rampes de transition entre modes (WHSC);

3.1.24. 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;

3.1.25. par “temps de réponse”, la différence 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;

3.1.26. par “temps de montée”, la différence de temps de passage de 10 à 90 % de la valeur finale de mesure (t 90 – t 10);

3.1.27. par “réponse au point final”, la réponse moyenne à un gaz de réglage d’échelle au cours d’une durée de 30 s;

3.1.28. par “émissions spécifiques”, les émissions en masse exprimées en g/kWh;

3.1.29. 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);

3.1.30. par “temps de transformation”, la différence 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 (t 50), 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;

3.1.31. 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);

3.1.32. par “durée de service”, la distance et/ou la durée sur laquelle la conformité aux limites d’émissions gazeuses et particulaires applicables doit être garantie;

3.1.33. par “réponse au zéro”, la réponse moyenne à un gaz de mise à zéro au cours d’une durée de 30 s;

3.2. Symboles généraux

Symbole Unité Terme a 1 — Pente de la droite régression a 0 — Ordonnée à l’origine de la droite de régression A/F st — Rapport air/carburant stœchiométrique c ppm/% vol Concentration c d ppm/% vol Concentration sur base sèche c w ppm/% vol Concentration sur base humide c b ppm/% vol Concentration ambiante C d — Coefficient de décharge du venturi subsonique (SSV) c gas ppm/% vol Concentration des constituants gazeux d m Diamètre d V m Diamètre du col du venturi D 0 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 gas g/kWh Émissions spécifiques de constituants gazeux e PM g/kWh Émissions spécifiques de particules e r g/kWh Émissions spécifiques pendant la régénération e w g/kWh Émissions spécifiques pondérées E CO2 % Facteur d’extinction par le CO2 de l’analyseur de NOx E E % Efficacité pour l’éthane E H2O % Facteur d’extinction par l’eau de l’analyseur de NOx E M % Efficacité pour le méthane E NOX % Efficacité du convertisseur de NOx f Hz Fréquence d’échantillonnage des données f a — Facteur atmosphérique du laboratoire F s — Facteur stœchiométrique H a g/kg Humidité absolue de l’air d’admission H d g/kg Humidité absolue de diluant i — Indice s’appliquant à une mesure instantanée k c — Facteur spécifique du carbone k f,d m3/kg de carburant Volume supplémentaire de gaz d’échappement secs résultant de la combustion k f,w m3/kg de carburant Volume supplémentaire de gaz d’échappement humides résultant de la combustion K h,D — Facteur de correction d’humidité des NOx pour les moteurs à allumage par compression K h,G — Facteur de correction d’humidité des NOx pour les moteurs à allumage commandé k r,u — Facteur d’ajustement de la régénération à la hausse k r,d — Facteur d’ajustement de la régénération à la baisse K w,a — Facteur de correction base sèche/base humide pour l’air d’admission K w,d — Facteur de correction base sèche/base humide pour le diluant K w,e — Facteur de correction base sèche/base humide pour les gaz d’échappement dilués K w,r — Facteur de correction base sèche/base humide pour les gaz d’échappement brutseb;normal K V — Fonction d’étalonnage du CFV λ — Facteur d’excédent d’air m b mg Masse des particules recueillies dans le diluant m d kg Masse de l’échantillon de diluant étant passé à travers les filtres de collecte des particules m ed kg Masse totale des gaz d’échappement dilués sur tout le cycle m edf kg Masse des gaz d’échappement dilués équivalents sur tout le cycle m ew kg Masse totale de gaz d’échappement sur tout le cycle m gas g Masse des émissions gazeuses sur tout le cycle m f mg Masse du filtre de collecte des particules m p mg Masse des particules recueillies m PM g Masse des émissions de particules sur tout le cycle m se kg Masse des gaz d’échappement prélevés sur tout le cycle m sed kg Masse des gaz d’échappement dilués passant par le tunnel de dilution m sep kg Masse des gaz d’échappement dilués passant par les filtres de collecte des particules m ssd kg Masse de diluant secondaire M Nm Couple M a g/mol Masse molaire de l’air d’admission M d g/mol Masse molaire de diluant M e g/mol Masse molaire des gaz d’échappement M f Nm Couple absorbé par les accessoires/équipements à monter M gas g/mol Masse molaire des constituants gazeux M r Nm Couple absorbé par les accessoires/équipements à démonter n — Nombre de mesures nr — Nombre de mesures avec la régénération n min–1 Régime de rotation du moteur n hi min–1 Régime haut n lo min–1 Régime bas n pref min–1 Régime recommandé n p tr/s Régime de la pompe volumétrique p a kPa Pression de vapeur saturante de l’air d’admission p b kPa Pression atmosphérique totale p d kPa Pression de vapeur saturante de diluant P f kW Puissance absorbée par les accessoires/équipements à monter p p kPa Pression absolue p r kPa Pression de vapeur d’eau après le bain de refroidissement p s kPa Pression atmosphérique en conditions sèches P kW Puissance P r kW Puissance absorbée par les accessoires/équipements à démonter q mad kg/s Débit-masse d’air d’admission sur base sèche q maw kg/s Débit-masse d’air d’admission sur base humide q mCe kg/s Débit-masse de carbone dans les gaz d’échappement bruts q mCf kg/s Débit-masse de carbone dans le moteur q mCp kg/s Débit-masse de carbone dans le système de dilution du flux partiel q mdew kg/s Débit-masse des gaz d’échappement dilués en conditions humides q mdw kg/s Débit-masse de diluant en conditions humides q medf kg/s Débit-masse équivalent de gaz d’échappement dilués sur base sèche q mew kg/s Débit-masse de gaz d’échappement sur base sèche q mex kg/s Débit-masse de prélèvement extrait du tunnel de dilution q mf kg/s Débit-masse du carburant q mp kg/s Débit-masse de gaz d’échappement entrant dans le système de dilution du flux partiel q vCVS m3/s Débit-volume du prélèvement à volume constant q vs dm3/min Débit du système d’analyseur des gaz d’échappement q vt cm3/min Débit du gaz témoin r2 — Coefficient de détermination r d — Taux de dilution r D — Rapport de diamètre du venturi subsonique r h — Facteur de réponse du FID aux hydrocarbures r m — Facteur de réponse du FID au méthanol r p Rapport de pression du venturi subsonique r s — Taux de prélèvement moyen ρ kg/m3 Masse volumique ρ e kg/m3 Masse volumique des gaz d’échappement σ — Écart type s Écart type T K Température absolue T a K Température absolue de l’air d’admission t s Temps t 10 s Temps écoulé entre l’application du signal en échelon et l’affichage de 10 % de la valeur finale t 50 s Temps écoulé entre l’application du signal en échelon et l’affichage de 50 % de la valeur finale t 90 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 V 0 m3/tr Volume de gaz pompé par tour de la pompe volumétrique V s dm3 Volume net du banc d’analyse des gaz d’échappement W act kWh Travail du cycle d’essai effectif W ref kWh Travail du cycle d’essai de référence X 0 m3/r Fonction d’étalonnage de la pompe volumétrique

3.3. Symboles et abréviations concernant la composition du carburant

W ALF Teneur en hydrogène du carburant, en % masse W BET Teneur en carbone du carburant, en % masse W GAM Teneur en soufre du carburant, en % masse W DEL Teneur en azote du carburant, en % masse W EPS Teneur en oxygène du carburant, en % 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 CH a O ε N δ S y

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 MP Matières particulaires

3.5. Abréviations

CFV Venturi-tuyère en régime critique DCL Détecteur par chimiluminescence CVS Prélèvement à volume constant deNOx Système de traitement aval des NOx EGR Recyclage des gaz d’échappement FID Détecteur à ionisation de flamme CG Chromatographie en phase gazeuse HCLD Détecteur à chimiluminescence chauffé HFID Détecteur à ionisation de flamme chauffé GPL Gaz de pétrole liquéfié NDIR Analyseur de gaz infrarouge non dispersif GN Gaz naturel NMC Convertisseur de HCNM PDP Pompe volumétrique % FS Pourcentage de l’échelle PFS Système à flux partiel SSV Venturi subsonique VGT Turbine à géométrie variable

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 3.

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 décrit au paragraphe A.4.3 de l’appendice 4, obtenues dans la chambre d’essai et avec les conditions moteur décrites ci-dessus. Les valeurs aberrantes seront 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 décider 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 agréée 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 interactions entre paramètres. Ce facteur doit être pris en considération pour garantir 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 pris alors 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 doivent ensuite être pris en compte comme critère pour l’établissement d’une nouvelle famille de moteurs.

Outre les paramètres énumérés au paragraphe 5.2.3, le fabricant 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 principal de refroidissement

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 ≥ 0,75 dm3

Pour que des moteurs ayant une cylindrée unitaire ≥ 0,75 dm3 soient considérés comme appartenant à la 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 < 0,75 dm3

Pour que des moteurs ayant une cylindrée unitaire < 0,75 dm3 soient considérés comme appartenant à la 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 appartenant à la 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) Aspiration naturelle

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 (EGR)

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 de gestion électronique 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 satisfassent 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.

Des exemples de paramètres commandés par la gestion électronique sont:

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 parent 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 n’exige pas de carburant ayant des caractéristiques différentes.

S’il utilise un carburant ayant des caractéristiques différentes (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 parent ou en tant que membre d’une famille dont le moteur parent 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 parent

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 parent 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 deux ou plus de deux moteurs répondent à ce critère primaire, le moteur parent 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 parent doit être choisi en fonction du critère primaire de la plus grande cylindrée. Si deux ou plus de deux moteurs répondent à ce critère primaire, le moteur parent doit être choisi en fonction du critère secondaire, celui-ci étant sélectionné dans l’ordre suivant de priorité:

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 parent

L’autorité d’homologation de type peut juger 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 parent.

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 parent.

6. CONDITIONS D’ESSAI

6.1. Conditions moteur

La température absolue (T a) de l’air d’admission du moteur exprimée en Kelvin et la pression atmosphérique en conditions sèches (p s) exprimée en kPa doivent être mesurées et le paramètre f a 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 f a doit être consigné dans les résultats dessais. Pour améliorer la répétabilité et la reproductibilité des résultats d’essais, il est recommandé que le paramètre f a soit choisi tel que 0,93 ≤ f a ≤ 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).

S’il est utilisé un système appartenant au 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 du fluide de refroidissement et le débit de 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 et de l’air d’admission par rapport aux conditions réelles. 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 auxiliaires et les équipements énumérés à l’appendice 7.

Si les auxiliaires et les équipements ne sont pas installés comme requis, leur puissance doit être prise en compte conformément aux paragraphes 6.3.2 à 6.3.5.

6.3.2. Auxiliaires et équipements qui doivent être montés pour l’essai de mesure des émissions

S’il n’est pas possible d’installer sur le banc d’essai les auxiliaires et les équipements prévus conformément à l’appendice 7, la puissance qu’ils absorbent doit être déterminée et soustraite de la puissance mesurée du moteur (de référence et réelle) sur la totalité de la plage de régime moteur du WHTC et sur les vitesses d’essai du WHSC.

6.3.3. Auxiliaires et équipements qui doivent être démontés pour l’essai

Lorsque des auxiliaires et équipements ne figurant pas parmi ceux qui doivent être montés conformément à l’appendice 7 ne peuvent pas être démontés, la puissance qu’ils absorbent peut être déterminée, et ajoutée à la puissance mesurée du moteur (de référence et réelle) sur la totalité de la plage de régime 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 auxiliaires

La détermination de la puissance absorbée par les auxiliaires et les équipements n’est nécessaire que dans les cas suivants:

a) les auxiliaires et équipements qui doivent être montés conformément à l’appendice 7 ne sont pas montés sur le moteur; et/ou

b) les auxiliaires et équipements qui ne figurent pas parmi ceux qui doivent être montés conformément à l’appendice 7 sont montés sur le moteur.

Les valeurs de la puissance absorbée par les auxiliaires 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 du cycle de référence et du travail du cycle effectif (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, P f et P r de l’équation 4 sont égaux à zéro, et P est égal à P m.

Si des accessoires/équipements sont installés conformément aux paragraphes 6.3.2 et/ou 6.3.3, la puissance qu’ils absorbent doit être utilisée pour corriger comme suit chaque puissance instantanée P m,i au cours du cycle:

(4)

où:

P m,i est la puissance mesurée du moteur, en kW; P f,i est la puissance absorbée par les auxiliaires et les équipements qui doivent être montés sur le moteur, en kW; P r,i est la puissance absorbée par les auxiliaires et les équipements qui doivent être démontés, en kW.

6.4. Système d’admission d’air du moteur

Il doit être utilisé un système d’admission d’air du moteur ou un système appartenant au 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’endroit spécifié par le constructeur.

6.5. Système d’échappement du moteur

Il doit être utilisé un système d’échappement du moteur ou un système appartenant au laboratoire d’essai produisant une contre-pression d’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 contre-pression 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 avec 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 contre-pression ou la restriction à l’échappement doit satisfaire aux critères énoncés plus haut, et elle peut être réglable au moyen d’une soupape. Pour les dispositifs de traitement aval à contre-pression variable, la contre-pression 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 contre-pression 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 de traitement aval peut être enlevé lors des essais à blanc et pendant l’établissement de la cartographie du moteur et peut être remplacé par une enceinte équivalente contenant un élément catalyseur inactif.

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 l’opération de régénération doit être démontrée conformément au paragraphe 6.6.1.

Pour les moteurs équipés d’un système de traitement aval avec régénération périodique, comme décrit 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 garantir 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, contre-pression d’échappement, etc.).

Afin de démontrer que l’opération de régénération est continue, il doit être exécuté 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 au 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, contre-pression 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 n’offrent 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 étant 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 doit être contrôlé conformément au paragraphe 6.6.2. Dans ce cas particulier, les limites d’émissions applicables pourront être dépassées et elles ne seront 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, contre-pression d’échappement, etc.) ainsi que sa durée. 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 cette vérification, 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 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). Au minimum, il doit être exécuté 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. Une autre solution autorisée est que le constructeur communique des données démontrant que les émissions demeurent constantes (±25 % ou 0,005 g/kWh, la plus grande de ces deux valeurs étant retenue) entre 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, contre-pression d’échappement, etc.).

Au cours de l’essai de régénération, les limites d’émissions applicables peuvent être dépassées.

La procédure d’essai est représentée graphiquement à la figure 2.

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 prend plus d’un cycle WHTC avec démarrage à chaud, on doit effectuer des essais complets successifs WHTC avec démarrage à chaud et continuer à mesurer les émissions sans effectuer d’arrêt à chaud ni arrêter le moteur jusqu’à l’achèvement de la régénération, et calculer la moyenne des résultats des essais de démarrage à chaud WHTC;

b) si la régénération complète a été effectuée pendant l’un quelconque des cycles WHTC avec démarrage à chaud, l’essai doit être mené sur toute la durée du cycle.

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: (vers le haut) (7) (vers le bas) (8)

Eu égard au calcul des émissions spécifiques visé au paragraphe 8.6.3, les facteurs d’ajustement de la régénération doivent être appliqués comme suit:

e) pour un essai sans régénération, k r,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, k r,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 doit être utilisé 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

Le carburant de référence est spécifié à l’appendice 2 de la présente annexe pour les moteurs à allumage par compression et aux annexes 6 et 7 pour les moteurs fonctionnant au GNC et au GPL.

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 étant rejetées directement dans l’atmosphère ambiante.

Le système 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 être aussi courts que possible;

b) Les tuyaux utilisés dans le laboratoire pour recueillir les émissions de gaz de carter doivent présenter le moins de coudes possible et 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, être à paroi mince ou être isolés et doivent satisfaire aux spécifications du constructeur du moteur relatives à la contre-pression 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 engendrant une contre-pression, et suffisamment en amont des sondes de prélèvement pour garantir un mélange intime avec les gaz d’échappement du moteur avant le prélèvement. Le tuyau qui achemine les émissions de gaz de carter doit pénétrer 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.

7. MODES OPÉRATOIRES

7.1. Principes de la mesure des émissions

Pour la mesure des émissions spécifiques, le moteur doit effectuer 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 par les 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 émissions d’échappement brutes ou diluées. Cette concentration est multipliée par le débit continu des émissions d’échappement (brutes ou diluées) à l’endroit où les émissions sont prélevées, afin de déterminer le débit-masse. Les émissions de constituants sont continuellement cumulées sur l’ensemble du cycle. Cette somme correspond à la masse totale des constituants 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. Des exemples de méthode de prélèvement par lot sont la collecte des constituants gazeux dilués dans un sac et des matières particulaires (MP) sur un filtre. Les concentrations recueillies par prélèvement par lot sont multipliées par la masse totale ou le débit-masse des gaz d’échappement (brutes ou diluées) d’où elles ont été extraites pendant le cycle d’essai. Ce produit est la masse totale ou le débit-masse des constituants émis. Pour calculer la concentration de matières particulaires, la quantité de matières particulaires déposées sur un filtre à partir des gaz d’échappement extraits proportionnellement doit être divisée par la quantité de gaz d’échappement filtrés.

7.1.3. Méthodes de mesure

Le présent RTM 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 avec 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. Pour 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 cartographie 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 valider 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 réel 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 réel 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 graphiquement à la figure 3.

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 cartographie 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 valider 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 échantillon doit être prélevé pour 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 réel au cours du cycle doit être calculé par intégration de la puissance réelle du moteur au cours du cycle.

Le cycle WHSC est défini 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 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 l’ordre 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 se compose d’un essai de démarrage à froid suivant soit un refroidissement naturel, soit 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 se compose d’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 cartographie 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 cartographie moteur conformément au diagramme logique d’ensemble du paragraphe 7.3.

En tant que base pour l’établissement du cycle de référence WHTC et WHSC, la cartographie du moteur fonctionnant à pleine charge doit être établie pour déterminer les courbes régime/couple maximal et régime/puissance maximale. La courbe de cartographie 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 régime de la cartographie

Le régime minimal et le régime maximal de la cartographie sont définis comme suit:

Régime minimal = régime de ralenti; Régime maximal = n hi × 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 cartographie est exécutée 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’échantillonnage 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 cartographie peut continuer 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, d’autres techniques peuvent être appliquées. Les 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 du moteur ou de représentativité doit être approuvée par le service technique, ainsi que les motifs de son utilisation. 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 cartographie du moteur avant chaque cycle d’essai. Cette opération doit toutefois être exécutée avant un cycle d’essai,

a) si sur la base de considérations techniques, il est jugé qu’un délai excessif s’est écoulé depuis la dernière cartographie, ou

b) si le moteur a subi des modifications physiques ou des changements de réglage, qui sont susceptibles d’affecter les performances de celui-ci.

7.4.6. Dénormalisation du régime moteur

Pour produire les 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:

(9)

Pour déterminer n pref, on calcule l’intégrale du couple maximal de n idle à n 95h à partir de la courbe déterminée conformément au paragraphe 7.4.3.

Les régimes du moteur indiqués dans les figures 4 et 5 sont définis comme suit:

n lo est le régime inférieur où la puissance est de 55 % de la puissance maximale; n pref est le régime où l’intégrale du couple maximal selon la cartographie est égale à 51 % de l’intégrale totale entre n idle et n 95h; n hi est le régime supérieur où la puissance est de 70 % de la puissance maximale; n idle est le régime de ralenti; n 95h 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 n hi ou n 95h, les dispositions suivantes s’appliquent:

n hi dans l’équation 9 est remplacé par n Pmax × 1,02; n 95h est remplacé par n Pmax × 1,02.

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 produire les 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:

M norm,i est le couple normalisé, en %; M max,i est le couple maximal d’après la courbe de conversion, en Nm; M f,i est le couple absorbé par les accessoires/équipements à monter, en Nm; M r,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’annexe 7, M f et M r sont nuls.

Pour l’élaboration 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) cartographie 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 n hi 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 en calculant, d’une manière synchrone, les valeurs instantanées pour la puissance du moteur obtenues 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 cycle de référence W ref (kWh). Si les auxiliaires ne sont pas montés conformément au 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 méthodologie doit être appliquée pour l’intégration de la puissance de référence et de la puissance réelle. Lorsqu’il s’agit de déterminer des valeurs entre valeurs de référence ou valeurs mesurées adjacentes, on applique une interpolation linéaire. Pour l’intégration du travail sur le cycle réel, 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. Le tuyau de sortie de l’échappement doit être raccordé 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 dans les 8 h précédant le prélèvement des émissions conformément au paragraphe 9.3.4;

b) Pour le prélèvement par lot, des moyens de stockage propres doivent être raccordés au système de prélèvement, tels que des sacs vidés d’air;

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 les systèmes de collecte des données doivent être mis en marche;

e) Le débit d’écoulement des échantillons doit être réglé pour atteindre le niveau souhaité en utilisant, s’il y a lieu, un écoulement dérivé;

f) Les échangeurs de chaleur présents dans le système de prélèvement doivent être préchauffés ou prérefroidis de sorte que leur température se situe à l’intérieur de la plage de températures de fonctionnement prévue pour l’essai;

g) Les éléments chauffés ou refroidis tels que les conduites de prélèvement, les filtres, les refroidisseurs et les pompes doivent pouvoir être stabilisés à leur température de fonctionnement;

h) Le flux du système de dilution des émissions 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 plages de mesure des analyseurs de gaz doivent être sélectionnées. Les analyseurs d’émissions dotés d’une fonction sélection automatique ou sélection manuelle de la plage de mesure sont autorisés. Pendant le cycle d’essai, la plage de mesure des analyseurs d’émission ne doit pas être changée. De même, la valeur de gain de l’amplificateur opérationnel analogique de l’analyseur ne doit pas être modifiée pendant le cycle d’essai.

La réponse au zéro et la réponse au point final doivent être déterminées pour tous les analyseurs par emploi 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 et placée dans une chambre de pesée pendant une période de stabilisation. À la fin de celle-ci, chaque filtre est pesé, et la tare est enregistrée. Le filtre est alors 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 débit 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 maximale 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 diluant peut être déterminé par prélèvement sur le 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 est effectuée au début et à la fin du cycle, la moyenne des valeurs peut être calculée. Si un système de prélèvement différent est utilisé pour la mesure de la concentration ambiante, la mesure doit être effectuée parallèlement à l’essai lui-même.

7.6. Exécution du cycle WHTC

7.6.1. Refroidissement du moteur

Il peut être utilisé une méthode de refroidissement naturel ou de refroidissement forcé. Pour un refroidissement forcé, on utilisera un système conforme aux règles techniques reconnues, telle que soufflage d’air froid sur le moteur, circulation d’huile froide dans le circuit de graissage du moteur, refroidissement du liquide de refroidissement dans le circuit du moteur et 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 donnant des résultats d’émissions non représentatifs n’est pas admis.

7.6.2. Démarrage à froid

L’essai de démarrage à froid s’effectue lorsque les températures du lubrifiant moteur, du liquide de refroidissement et des systèmes de traitement aval sont toutes comprises entre 293 et 303 K (20 et 30 °C). Le moteur doit être démarré conformément à l’une des deux méthodes suivantes:

a) on démarre le moteur comme recommandé par le constructeur dans le manuel d’utilisation au moyen du démarreur de série et d’une batterie chargée ou d’un système d’alimentation extérieur;

b) on démarre le moteur 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 d’une seconde après le démarrage du moteur. Si le moteur ne démarre pas après 15 s d’entraînement, on interrompt celui-ci et on détermine la raison du non-démarrage, à moins que le manuel d’utilisation ou le manuel de service et de réparation ne décrivent comme normale une durée de démarrage plus longue.

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 et soumis 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 comme défini au paragraphe 7.6.3 en appliquant les 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 et 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 corresponde au 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 consigne 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 peuvent être filtrés par voie électronique.

7.6.6. Collecte des données d’émissions pertinentes

Au début de la séquence d’essai, l’équipement de mesure doit être mis en marche pour effectuer simultanément les opérations suivantes:

a) collecte ou analyse de 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, si l’analyse des gaz d’échappement bruts est utilisée;

e) enregistrement des données réelles de régime et de couple du dynamomètre.

Si la mesure des émissions est effectuée sur les gaz d’échappement bruts, les concentrations de polluants (HCNM, 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 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 de CO, CO2 et de 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 au mode collecte.

Si un système de dilution du flux partiel est utilisé, 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 soit proportionnel au débit-masse de gaz d’échappement tel que déterminé comme il est indiqué au paragraphe 9.4.6.1.

Si un système de dilution du flux total est utilisé, 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 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 ±2,5 % de la valeur de réglage (à l’exception des 10 premières secondes de prélèvement). Les valeurs moyennes de température et de pression aux compteurs de gaz ou à l’entrée 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, l’essai est annulé. Il doit 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 est annulé. Le moteur doit subir un préconditionnement et être démarré à nouveau conformément aux méthodes de démarrage 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, l’essai de démarrage à chaud est annulé. Après une période de stabilisation à chaud conformément au paragraphe 7.6.3, l’essai de démarrage à chaud doit être répété. Dans ce cas l’essai de démarrage à froid n’a pas à être répété.

S’il survient un défaut de fonctionnement de l’un quelconque des équipements d’essai prescrits au cours du cycle, 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 sont mis en marche et portés à la température requise conformément au paragraphe 7.4.1. Après mise en température, le moteur et le système de prélèvement sont préconditionnés par un fonctionnement du moteur sur le mode 9 (voir par. 7.2.2, tableau 1) pendant une durée minimale de 10 min, avec fonctionnement simultané du système de dilution. Des échantillons provisoires de particules peuvent être collectés. À cette fin, les filtres n’ont pas à être stabilisés ou 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 décrit dans le paragraphe 7.7.1, on démarre le moteur conformément à la méthode de démarrage recommandée par le constructeur dans le manuel d’utilisation, soit au moyen du démarreur de série, soit 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 d’une minute à compter du moment où il est vérifié que le fonctionnement du moteur correspond au premier mode du cycle (ralenti).

L’essai WHSC doit être effectué 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, l’équipement de mesure doit être mis en marche pour effectuer simultanément les opérations suivantes:

a) collecte ou analyse de 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, si l’analyse des gaz d’échappement bruts est utilisée;

e) enregistrement des données réelles de régime et de couple du dynamomètre.

Si la mesure des émissions est effectuée sur les gaz d’échappement bruts, les concentrations de polluants (HCNM, 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 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 de CO, CO2 et de 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 diluant doivent être déterminées, avant le 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 au mode collecte. Si un système de dilution du flux partiel est utilisé, 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 soit proportionnel au débit-masse de gaz d’échappement tel que déterminé comme il est indiqué au paragraphe 9.4.6.1.

Si un système de dilution du flux total est utilisé, 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 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 ±2,5 % de la valeur de réglage (à l’exception des 10 premières secondes de prélèvement). Les valeurs moyennes de température et de pression aux compteurs de gaz ou à l’entrée 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, l’essai est annulé. Il doit 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 subir un préconditionnement conformément au paragraphe 7.7.1 et être démarré à nouveau conformément au paragraphe 7.7.2, et l’essai doit être répété.

S’il survient un défaut de fonctionnement de l’un quelconque des équipements d’essai prescrits au cours du cycle, l’essai doit être annulé et répété conformément aux dispositions ci-dessus.

7.8. Procédures effectuées 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 et du volume de gaz d’échappement dilués, 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 système d’analyseur intégrateur la procédure de prélèvement doit être poursuivie jusqu’à ce que les temps de réponse du système se soient écoulés.

7.8.2. Vérification de l’échantillon proportionnel

Pour tout prélèvement partiel proportionnel, tel que le prélèvement d’un sac de collecte ou un prélèvement de matières particulaires, il doit être vérifié que l’échantillon proportionnel a été maintenu conformément aux 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, afin de protéger les filtres contre toute contamination ambiante. Ainsi protégés, les filtres doivent être ramenés dans la chambre de pesée et conditionnés pendant au moins une heure, puis pesés conformément au paragraphe 9.4.5. Le poids brut du filtre 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, 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;

c) 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

Dès que possible, les opérations suivantes doivent être effectuées:

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 d’arrêt à chaud pour l’essai de démarrage à froid;

b) les concentrations résiduelles doivent être analysées au plus tard 60 min après l’achèvement de l’essai de démarrage à chaud.

7.8.6. Validation du travail du cycle

Avant de calculer le travail sur le cycle réel, les points enregistrés au cours du démarrage du moteur doivent être omis. Le travail réel 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 pour calculer les valeurs instantanées pour la puissance du moteur. Les valeurs instantanées de la puissance du moteur doivent être intégrées sur la durée du cycle pour calculer le travail du cycle effectif W act (kWh). Si les auxiliaires et équipements ne sont pas montés conformément au 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 méthodologie que celle qui est décrite au paragraphe 7.4.8 doit être appliquée pour l’intégration de la puissance réelle.

Le travail au cours du cycle réel W act est utilisé pour la comparaison du travail au cours du cycle de référence W ref et pour le calcul des émissions spécifiques au banc (voir par. 8.6.3).

W act doit se situer entre 85 et 105 % de W ref.

7.8.7. Statistiques permettant la validation du cycle d’essai

On doit effectuer des régressions linéaires des valeurs réelles (n act, M act, P act) en fonction des valeurs de référence (n ref, M ref, P ref) aussi bien pour le cycle d’essai 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 de 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:

(11)

où:

y est la valeur réelle du régime (min–1), du couple (Nm), ou de la puissance (kW); a 1 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); a 0 est l’ordonnée à l’origine de la droite de régression.

L’erreur type d’estimation (SEE) de y sur x et le coefficient de détermination (r2) doivent être calculés pour chaque droite de régression.

Il est recommandé que cette analyse soit effectuée à 1 Hz. Pour qu’un essai soit jugé valide, il doit être satisfait aux critères du tableau 2 (WHTC) ou du tableau 3 (WHSC).

Tableau 2

Tolérances de la droite de régression pour le WHTC

Régime Couple Puissance Erreur type d’estimation (SEE) 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 à 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 WHSC

Régime Couple Puissance Erreur type d’estimation (SEE) 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 à 1,01 0,98-1,02 0,98-1,02 Coefficient de détermination, r2 minimum 0,990 minimum 0,950 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 du point peut être appliquée à l’ensemble du cycle ou à 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) n ref = 0 % et M ref = 0 % et M act > (M ref – 0,02M max. mapped torque) et M act < (M ref + 0,02M max. mapped torque) régime et puissance Demande minimale de l’opérateur (point d’entraînement par le banc) M ref < 0 % puissance et couple Demande minimale de l’opérateur n act ≤ 1,02 n ref et M act > M ref ou n act > n ref et M act ≤ M ref’ ou n act > 1,02 n ref et M ref < M act ≤ (M ref + 0,02M max. mapped torque) puissance et, soit couple, soit régime Demande maximale de l’opérateur n act < n ref et M act ≥ M ref ou n act ≥ 0,98 n ref et M act < M ref ou n act < 0,98 n ref et M ref > M act ≥ (M ref – 0,02M max. mapped torque) puissance et, soit couple, soit régime

8. MESURE DES ÉMISSIONS

Le résultat d’essai définitif doit être arrondi en une seule fois au nombre de décimales indiqué par la norme d’émission 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 matière d’émissions spécifiques au banc.

Des exemples d’opérations de calcul sont donnés à l’appendice 6.

Le calcul des émissions sur une base molaire, conformément à l’annexe 7 du RTM no [xx] 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:

(12)

où:

c d est la concentration en conditions sèches, en ppm ou en % vol.; kw est le facteur de correction base sèche/base humide (k w,a, k w,e, ou k w,d selon l’équation utilisée).

8.1.1. Gaz d’échappement bruts

(13)

ou

(14)

ou

(15)

avec

(16)

et

(17)

où:

H a est l’humidité de l’air d’admission, en g d’eau par kg d’air sec; w ALF est la teneur en hydrogène du carburant, en % masse; q mf,i est le débit-masse instantané de carburant, en kg/s; q mad,i est le débit-masse instantané d’air d’admission sec, en kg/s; p r est la pression de vapeur après le bain de refroidissement, en kPa; p b est la pression atmosphérique totale, en kPa; w DEL est la teneur en azote du carburant, en % masse; w EPS est la teneur en oxygène du carburant, en % masse; α est le rapport molaire pour l’hydrogène du carburant; c CO2 est la concentration de CO2 en conditions sèches, en %; c CO est la concentration de CO en conditions sèches, en %.

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; c CO2w est la concentration de CO2 en conditions humides, en %; c CO2d est la concentration de CO2 en conditions sèches, en %; H d est l’humidité de le diluant, en g d’eau par kg d’air sec; H a 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. Diluant

(21)

avec

(22)

où:

H d est l’humidité du diluant, en g d’eau par kg d’air sec.

8.2. Correction des valeurs de NOx pour l’humidité

Étant donné que les émissions de NOx dépendent des conditions atmosphériques ambiantes, les concentrations de NOx doivent être corrigées pour l’humidité avec les facteurs indiqués aux paragraphes 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:

H a 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:

H a 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 pour 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 support en polyméthylpentène: 920 kg/m3.

Pour les poids de tarage en acier inoxydable, on doit utiliser un matériau ayant une masse volumique de 8 000 kg/m3. Si le matériau est différent, sa masse volumique doit être connue.

L’équation suivante doit être appliquée:

(25)

avec

(26)

où:

m uncor est la masse du filtre à particules non corrigée, en mg; ρ a est la masse volumique de l’air, en kg/m3; ρ w est la masse volumique du poids de tarage de la balance, en kg/m3; ρ f est la masse volumique du filtre de collecte des particules, en kg/m3; p b est la pression atmosphérique totale, en kPa; T a est la température de l’air ambiant à proximité 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:

m f,G est la masse brute du filtre à particules corrigée des effets de la flottabilité, en mg; m f,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 indiquant la 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 calculé par la méthode de la mesure du débit d’air d’admission et de carburant, la méthode du gaz témoin ou 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 des différences en effectuant un recalage des signaux dans le temps. Pour 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 montage d’essai complet est donné à la figure 6.

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 la détermination du débit-masse de gaz d’échappement, l’une ou l’autre des méthodes décrites aux paragraphes 8.4.1.3 à 8.4.1.7 peuvent être utilisées.

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 ≤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 ≤ 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 ≤ 5 s avec un temps de montée ≤ 1 s. Le temps de réponse du système doit être spécifié par le fabricant de l’appareillage. Les exigences combinées s’appliquant 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 être effectuée au moyen de systèmes tels que:

a) dispositifs de mesure des pressions différentielles, tels que débitmètre à Venturi (pour plus de précisions, voir la norme ISO 5167);

b) débitmètre ultrasonique;

c) débitmètre 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 d’appareils et aux règles d’usage. En particulier, il faut veiller à ce que 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. Méthodes de 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 doit s’effectuer comme suit:

(28)

où:

q mew, i est le débit-masse instantané de gaz d’échappement, en kg/s; q maw, i est le débit-masse instantané d’air d’admission, en kg/s; q mf, i est le débit-masse instantané de carburant, en kg/s.

Les débitmètres doivent satisfaire aux conditions de linéarité énoncées au paragraphe 9.2, mais ils doivent être suffisamment précis pour satisfaire aussi aux conditions de linéarité pour la mesure du débit de gaz d’échappement.

8.4.1.5. Méthode de 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 garantir 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. La sonde peut être située plus en amont si la condition du mélange intime est vérifiée par comparaison de la concentration du gaz témoin avec la concentration de référence obtenue lorsque le gaz est injecté plus en amont.

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:

q mew, i est le débit-masse instantané de gaz d’échappement, en kg/s; q v t est le débit de gaz témoin, en cm3/min; c mix,i est la concentration instantanée de gaz témoin après mélange, en ppm; ρ e est la masse volumique des gaz d’échappement, en kg/m3 (voir tableau 4); c b est la concentration ambiante du gaz témoin dans l’air d’admission, en ppm.

La concentration ambiante du gaz témoin (c b) peut être déterminée en prenant la moyenne de la concentration ambiante mesurée immédiatement avant l’essai et après l’essai.

Si la concentration ambiante est inférieure à 1 % de la concentration du gaz témoin après mélange (c mix,i) au débit maximal de gaz d’échappement, la concentration ambiante peut être considérée comme négligeable.

L’ensemble du système doit satisfaire aux conditions de linéarité requises pour la mesure du débit de gaz d’échappement du paragraphe 9.2.

8.4.1.6. Méthode de mesure du débit d’air et du rapport air/carburant

Cette méthode consiste à déterminer le débit-masse de gaz d’échappement d’après le débit d’air et le rapport air/carburant. Le débit-masse instantané de gaz d’échappemen