ALLEGATO 4

Procedura di prova

1. Introduzione Il presente allegato è basato sulla certificazione per veicoli pesanti armonizzata a livello mondiale (WHDC), regolamento tecnico globale (gtr) n. 4.

3. Definizioni, simboli e abbreviazioni

3.1. Definizioni Ai fini del presente regolamento si intende per:

3.1.1. "potenza massima (Pmax) dichiarata", la potenza massima in kW ECE (potenza netta) dichiarata dal costruttore nella domanda di omologazione;

3.1.2. "tempo di ritardo", il tempo che intercorre tra la variazione del componente da misurare nel punto di riferimento e una risposta del sistema equivalente al 10 % del valore finale indicato (t10), definendo come punto di riferimento la sonda di campionamento. Per i componenti gassosi, equivale al tempo di trasporto del componente da misurare dalla sonda di campionamento al rilevatore;

3.1.3. "deriva", la differenza tra le risposte di zero o di span dello strumento di misurazione prima e dopo una prova delle emissioni;

3.1.4. "metodo di diluizione a flusso totale", il processo di miscelazione del flusso totale di gas di scarico con aria di diluizione prima della separazione di una parte della corrente di gas di scarico diluiti per l'analisi;

3.1.5. "alto regime (nhi)", il più alto regime di rotazione del motore al quale viene prodotto il 70 % della potenza massima dichiarata;

3.1.6. "basso regime (nlo)": il più basso regime di rotazione del motore al quale viene prodotto il 55 % della potenza massima dichiarata;

3.1.7. "potenza massima (Pmax)", la potenza massima in kW indicata dal costruttore;

3.1.8. "regime di coppia massima", il regime al quale si ottiene la coppia massima del motore indicata dal costruttore;

3.1.9. "coppia normalizzata", coppia del motore in percentuale normalizzata alla coppia massima disponibile a un regime del motore;

3.1.10. "richiesta dell'operatore", ogni intervento dell'operatore finalizzato a regolare la potenza del motore. L'operatore può essere una persona (intervento manuale) o un regolatore (intervento automatico) che invia, meccanicamente o elettronicamente, un segnale al motore affinché eroghi una determinata potenza. Tale segnale può essere un'azione sul pedale dell'acceleratore, una leva di comando del gas, una leva di comando dell'alimentazione del carburante, una leva o un segnale di comando della velocità o un valore di riferimento o un segnale del regolatore;

3.1.11. "metodo di diluizione a flusso parziale", il processo di separazione di una parte del flusso totale di gas di scarico e di successiva miscelazione con una quantità opportuna di aria di diluizione a monte del filtro di campionamento del particolato;

3.1.12. "ciclo di prova stazionario con rampe di transizione", ciclo di prova che comporta una sequenza di modalità di prova del motore in condizioni stazionarie con criteri di regime e coppia definiti per ciascuna modalità e rampe prestabilite di transizione tra le varie modalità (WHSC);

3.1.13. "regime nominale", il regime massimo a pieno carico consentito dal regolatore e indicato dal costruttore nella documentazione commerciale e di manutenzione, ovvero, in assenza di regolatore, il regime al quale si ottiene la potenza massima del motore, indicato dal costruttore nella documentazione commerciale e di manutenzione;

3.1.14. "tempo di risposta", il tempo che intercorre tra la variazione del componente da misurare nel punto di riferimento e una risposta del sistema equivalente al 90 % del valore finale indicato (t90), definendo come punto di riferimento la sonda di campionamento, laddove la variazione del componente misurato corrisponde ad almeno il 60 % del fondo scala (FS) e si produce in meno di 0,1 secondi. Il tempo di risposta del sistema è costituito dal tempo di ritardo del sistema e dal tempo di salita del sistema;

3.1.15. "tempo di salita", il tempo impiegato per il passaggio dal 10 % al 90 % del valore finale indicato (t90 – t10);

3.1.16. "risposta di span", la risposta media a un gas di span in un intervallo di tempo di 30 secondi;

3.1.17. "emissioni specifiche", le emissioni massiche espresse in g/kWh;

3.1.18. "ciclo di prova", una sequenza di punti di prova aventi ciascuno un regime e una coppia definiti da far seguire al motore in condizioni operative stazionarie (WHSC) o transitorie (WHTC);

3.1.19. "tempo di trasformazione", il tempo che intercorre tra la variazione del componente da misurare nel punto di riferimento e una risposta del sistema equivalente al 50 % del valore finale indicato (t50), definendo come punto di riferimento la sonda di campionamento. Il tempo di trasformazione è utilizzato per l'allineamento dei segnali di diversi strumenti di misurazione;

3.1.20. "ciclo di prova transitorio" (o "transiente"), ciclo di prova con una sequenza di valori di regime e coppia normalizzati che variano in modo relativamente rapido nel tempo (WHTC);

3.1.21. "risposta di zero", la risposta media a un gas di zero in un intervallo di tempo di 30 secondi.

Figura 1

Definizioni di risposta di sistema

3.2. Simboli generali Simbolo Unità di misura Termine a 1 - Coefficiente angolare della regressione a 0 - Intercetta su y della regressione A/F st - Rapporto stechiometrico aria/carburante c ppm/percentuale vol. Concentrazione c d ppm/percentuale vol. Concentrazione su secco c w ppm/percentuale vol. Concentrazione su umido cb ppm/percentuale vol. Concentrazione di fondo C d - Coefficiente di efflusso dell'SSV c gas ppm/percentuale vol. Concentrazione sui componenti gassosi particelle per cm3 Concentrazione media di particelle nei gas di scarico diluiti, corretta rispetto a condizioni standard (273,2 K e 101,33 kPa), in particelle per cm3 cs,i particelle per cm3 Una misurazione differenziata della concentrazione di particelle nei gas di scarico diluiti usciti dal contatore di particelle, corretta rispetto alla coincidenza e a condizioni standard (273,2 K e 101,33 kPa) d m Diametro di Diametro di mobilità elettrica delle particelle (30, 50 o 100 nm) d V m Diametro di gola del tubo di Venturi D 0 m3/s Intercetta della taratura della PDP D - Fattore di diluizione Δt s Intervallo di tempo e Numero di particelle emesse per kWh e gas g/kWh Emissione specifica di componenti gassosi e PM g/kWh Emissione specifica di particolato e r g/kWh Emissione specifica durante la rigenerazione e w g/kWh Emissione specifica ponderata E CO2 percentuale Estinzione causata dalla CO2 nell'analizzatore degli NOx E E percentuale Efficienza riferita all'etano E H2O percentuale Estinzione causata dall'acqua nell'analizzatore degli NOx E M percentuale Efficienza riferita al metano E NOx percentuale Efficienza del convertitore di NOx f Hz Frequenza di campionamento dei dati f a - Fattore atmosferico del laboratorio F s - Fattore stechiometrico - Fattore di riduzione della concentrazione media di particelle nel separatore di particelle volatili, specifico per i parametri di diluizione usati per la prova H a g/kg Umidità assoluta dell'aria di aspirazione H d g/kg Umidità assoluta dell'aria di diluizione i - Pedice indicante una misurazione istantanea (ad es. 1 Hz) k - Fattore di taratura per correggere le misurazioni del contatore del numero di particelle rispetto al livello dello strumento di riferimento, se tale fattore non è applicato automaticamente nel contatore del numero di particelle. Se il fattore di taratura è applicato automaticamente nel contatore del numero di particelle, nell'equazione che precede si attribuisce a k il valore 1 k c - Fattore specifico per il carbonio k f,d m3/kg di carburante Volume addizionale di scarico secco della combustione k f,w m3/kg di carburante Volume addizionale di scarico umido della combustione k h,D - Fattore di correzione del valore di NOx in funzione dell'umidità per i motori ad accensione spontanea k h,G - Fattore di correzione del valore di NOx in funzione dell'umidità per i motori ad accensione comandata kr Fattore di aggiustamento della rigenerazione, conformemente al punto 6.6.2, o per i motori privi di post-trattamento con rigenerazione periodica kr = 1 k r,d 2. Fattore di aggiustamento della rigenerazione verso il basso k r,u 3. Fattore di aggiustamento della rigenerazione verso l'alto k w,a - Fattore di correzione da secco a umido per l'aria di aspirazione k w,d - Fattore di correzione da secco a umido per l'aria di diluizione k w,e - Fattore di correzione da secco a umido per i gas di scarico diluiti k w,r - Fattore di correzione da secco a umido per i gas di scarico grezzi K V - Funzione di taratura del CFV λ - Rapporto di eccesso d'aria mb mg Massa del campione di particolato raccolto dall'aria di diluizione m d kg Massa del campione di aria di diluizione passata attraverso i filtri di campionamento del particolato m ed kg Massa totale dei gas di scarico diluiti nell'arco del ciclo m edf kg Massa dei gas di scarico diluiti equivalenti nell'arco del ciclo di prova m ew kg Massa totale dei gas di scarico nell'arco del ciclo mex kg Massa totale dei gas di scarico diluiti estratti dal tunnel di diluizione per il campionamento del numero di particelle m f mg Massa del filtro di campionamento del particolato m gas g Massa delle emissioni gassose nell'arco del ciclo di prova mp mg Massa del campione di particolato raccolto m PM g Massa delle emissioni di particolato nell'arco del ciclo di prova mPM,corr g/prova Massa del particolato corretta in funzione dell'estrazione del flusso per il campione del numero di particelle m se kg Massa del campione di gas di scarico nell'arco del ciclo di prova m sed kg Massa dei gas di scarico diluiti che passano attraverso il tunnel di diluizione m sep kg Massa dei gas di scarico diluiti che passano attraverso i filtri antiparticolato m sed kg Massa dell'aria di diluizione secondaria M Nm Coppia M a g/mol Massa molare dell'aria di aspirazione M d g/mol Massa molare dell'aria di diluizione M e g/mol Massa molare dei gas di scarico M f Nm Coppia assorbita dai dispositivi ausiliari/dalle apparecchiature da installare M gas g/mol Massa molare dei componenti gassosi M r Nm Coppia assorbita dai dispositivi ausiliari/dalle apparecchiature da rimuovere N - Numero di particelle emesse nell'arco del ciclo di prova n - Numero di misurazioni nr - Numero di misurazioni con rigenerazione n min-1 Regime di rotazione del motore n hi min-1 Alto regime del motore n lo min-1 Basso regime del motore n pref min-1 Regime preferito del motore n p giri/s Regime della pompa PDP Ncold - Numero totale di particelle emesse nell'arco del ciclo di prova WHTC con avviamento a freddo Nhot - Numero totale di particelle emesse nell'arco del ciclo di prova WHTC con avviamento a caldo Nin Concentrazione di particelle a monte Nout Concentrazione di particelle a valle p a kPa Pressione di vapore di saturazione dell'aria di aspirazione del motore p b kPa Pressione atmosferica totale p d kPa Pressione di vapore di saturazione dell'aria di diluizione p p kPa Pressione assoluta p r kPa Pressione del vapore acqueo dopo il bagno di raffreddamento p s kPa Pressione atmosferica a secco P kW Potenza P f kW Potenza assorbita dai dispositivi ausiliari/dalle apparecchiature da installare P r kW Potenza assorbita dai dispositivi ausiliari/dalle apparecchiature da rimuovere qex kg/s Portata massica del campione del numero di particelle qm ad kg/s Portata massica dell'aria di aspirazione su secco qm aw kg/s Portata massica dell'aria di aspirazione su umido qm Ce kg/s Portata massica del carbonio nei gas di scarico grezzi qm Cf kg/s Portata massica del carbonio in ingresso nel motore qm Cp kg/s Portata massica del carbonio nel sistema di diluizione a flusso parziale qm dew kg/s Portata massica dei gas di scarico diluiti su umido qm dw kg/s Portata massica dell'aria di diluizione su umido qm edf kg/s Portata massica equivalente dei gas di scarico diluiti su umido qm ew kg/s Portata massica dei gas di scarico su umido qm ex kg/s Portata massica del campione estratto dal tunnel di diluizione qm f kg/s Portata massica del carburante qm p kg/s Flusso del campione dei gas di scarico in ingresso nel sistema di diluizione a flusso parziale qsw kg/s Portata massica ricondotta nel tunnel di diluizione per compensare l'estrazione del campione del numero di particelle qv CVS m3/s Portata volumetrica del CVS qv s dm3/min Portata del sistema dell'analizzatore dei gas di scarico qv t cm3/min Portata del gas tracciante r2 - Coefficiente di determinazione r d - Rapporto di diluizione r D - Rapporto del diametro dell'SSV r h - Fattore di risposta agli idrocarburi del FID r m - Fattore di risposta al metanolo del FID r p - Rapporto tra pressioni dell'SSV r s - Rapporto medio di campionamento s Deviazione standard kg/m3 Densità ρe kg/m3 Densità dei gas di scarico - Deviazione standard T K Temperatura assoluta T a K Temperatura assoluta dell'aria di aspirazione t s Tempo t 10 s Intervallo di tempo tra il segnale di ingresso a gradino e il 10 % del valore finale indicato t 50 s Intervallo di tempo tra il segnale di ingresso a gradino e il 50 % del valore finale indicato t 90 s Intervallo di tempo tra il segnale di ingresso a gradino e il 90 % del valore finale indicato u - Rapporto tra le densità (o masse molari) dei componenti dei gas e dei gas di scarico diviso per 1 000 V 0 m3/r Volume di gas pompato per giro della PDP V s dm3 Volume del sistema del banco di analisi dei gas di scarico W act kWh Lavoro effettivo nel ciclo di prova Wact,cold kWh Lavoro effettivo prodotto nell'arco del ciclo di prova WHTC con avviamento a freddo conformemente al punto 7.8.6 Wact, hot kWh Lavoro effettivo prodotto nell'arco del ciclo di prova WHTC con avviamento a caldo conformemente al punto 7.8.6 W ref kWh Lavoro di riferimento nel ciclo di prova X 0 m3/r Funzione di taratura della PDP

3.3. Simboli e abbreviazioni relativi alla composizione del carburante w ALF Tenore di idrogeno nel carburante, percentuale in massa w BET Tenore di carbonio nel carburante, percentuale in massa w GAM Tenore di zolfo nel carburante, percentuale in massa w DEL Tenore di azoto nel carburante, percentuale in massa w EPS Tenore di ossigeno nel carburante, percentuale in massa α Rapporto molare dell'idrogeno (H/C) γ Rapporto molare dello zolfo (S/C) δ Rapporto molare dell'azoto (N/C) ε Rapporto molare dell'ossigeno (O/C) con riferimento a un carburante CHαOεNδSγ

3.4. Simboli e abbreviazioni relativi ai componenti chimici C1 Idrocarburo carbonio 1 equivalente CH4 Metano C2H6 Etano C3H8 Propano CO Monossido di carbonio CO2 Biossido di carbonio DOP Diottiftalato HC Idrocarburi H2O Acqua NMHC Idrocarburi non metanici NOx Ossidi di azoto NO Ossido nitrico NO2 Biossido di azoto PM Particolato

3.5. Abbreviazioni CFV Tubo di Venturi a portata critica CLD Rivelatore a chemiluminescenza CVS Campionamento a volume costante deNOx Sistema di post-trattamento degli NOx EGR Ricircolo dei gas di scarico ET Tubo di evaporazione FID Rivelatore a ionizzazione di fiamma FTIR Analizzatore a infrarossi in trasformata di Fourier GC Gascromatografo HCLD Rivelatore a chemiluminescenza riscaldato HFID Rivelatore a ionizzazione di fiamma riscaldato LDS Spettrometro a diodi laser GPL Gas di petrolio liquefatto NDIR Analizzatore a raggi infrarossi non dispersivo GN Gas naturale NMC Dispositivo di eliminazione (cutter) degli idrocarburi non metanici OT Tubo di uscita PDP Pompa volumetrica Percentuale FS Percentuale rispetto al fondo scala PCF Preclassificatore di particelle PFS Sistema a flusso parziale PNC Contatore di particelle PND Diluitore di particelle PTS Sistema di trasferimento delle particelle PTT Tubo di trasferimento delle particelle SSV Tubo di Venturi subsonico VGT Turbina a geometria variabile VPR Separatore di particelle volatili WHSC Ciclo di guida stazionario armonizzato a livello mondiale WHTC Ciclo di guida transiente armonizzato a livello mondiale

4. Prescrizioni generali Il sistema motore deve essere progettato, costruito e montato in modo che, in condizioni di impiego normali, il motore sia conforme alle prescrizioni del presente allegato durante la sua vita utile, definita nel presente regolamento, anche dopo essere stato montato sul veicolo.

5. Prescrizioni relative alle prestazioni

5.1. Emissione di inquinanti gassosi e di particolato Le emissioni di inquinanti gassosi e di particolato prodotte dal motore devono essere determinate con i cicli di prova WHTC e WHSC descritti al punto 7. I sistemi di misurazione devono possedere i requisiti di linearità di cui al punto 9.2 e soddisfare le specifiche di cui al punto 9.3 (misurazione delle emissioni gassose), del punto 9.4 (misurazione del particolato) e dell'appendice 2 del presente allegato. L'autorità di omologazione può approvare altri sistemi o analizzatori se constata che questi forniscono risultati equivalenti conformemente al punto 5.1.1.

5.1.1. Equivalenza La determinazione dell'equivalenza dei sistemi si effettua sulla base di uno studio di correlazione tra il sistema considerato e uno dei sistemi del presente allegato. Lo studio deve essere eseguito su almeno sette coppie di campioni. Con il termine "risultati" si intende il valore ponderato delle emissioni per il ciclo specifico. Le prove di verifica della correlazione devono essere eseguite presso lo stesso laboratorio, nella stessa camera di prova, sullo stesso motore e di preferenza in parallelo. L'equivalenza delle medie delle coppie di campioni deve essere determinata sulla base dei dati statistici delle prove F e t, come descritto nell'appendice 3, punto A.3.3, ottenuti nelle condizioni della camera di prova in laboratorio e nelle condizioni del motore descritte sopra. I valori fuori linea devono essere determinati conformemente alla norma ISO 5725 ed esclusi dalla base di dati. Per poter essere utilizzati, i sistemi applicabili alle prove di correlazione devono essere stati approvati dall'autorità di omologazione.

5.2. Famiglia di motori

5.2.1. Aspetti generali Una famiglia di motori è caratterizzata da parametri di progettazione comuni a tutti i motori della famiglia. I costruttori di motori possono decidere quali motori appartengono a una famiglia di motori, purché siano rispettati i criteri di appartenenza indicati al punto 5.2.3. La famiglia di motori deve essere approvata dall'autorità di omologazione. Il costruttore deve fornire all'autorità di omologazione i dati utili riguardanti i livelli di emissioni dei componenti della famiglia di motori.

5.2.2. Casi particolari In alcuni casi si possono avere interazioni fra i parametri. Al fine di includere nella stessa famiglia di motori solo motori con caratteristiche simili di emissione allo scarico, occorre tenere conto anche di queste interazioni. Tali casi devono essere individuati dal costruttore e notificati all'autorità di omologazione. Essi devono essere tenuti in considerazione come criterio al momento di istituire una nuova famiglia di motori. I dispositivi o gli elementi non indicati al punto 5.2.3, ma che influiscono notevolmente sul livello delle emissioni, devono essere individuati dal costruttore in base a criteri di buona pratica ingegneristica e notificati all'autorità di omologazione. Essi devono essere tenuti in considerazione come criterio al momento di istituire una nuova famiglia di motori. Oltre ai parametri di cui al punto 5.2.3, il costruttore può introdurre altri criteri che permettano la definizione di famiglie di dimensioni più limitate. Tali parametri non devono necessariamente incidere sul livello di emissioni.

5.2.3. Parametri che definiscono la famiglia di motori

5.2.3.1. Ciclo di combustione a) Ciclo a 2 tempi b) Ciclo a 4 tempi c) Motore rotativo d) Altri

5.2.3.2. Configurazione dei cilindri

5.2.3.2.1. Posizione dei cilindri nel blocco cilindri a) A V b) In linea c) Radiale d) Altra (a F, a W ecc.)

5.2.3.2.2. Posizione relativa dei cilindri I motori con lo stesso blocco possono appartenere alla stessa famiglia a condizione che l'interasse dei cilindri sia lo stesso.

5.2.3.3. Fluido di raffreddamento principale a) Aria b) Acqua c) Olio

5.2.3.4. Cilindrata unitaria

5.2.3.4.1. Motori con cilindrata unitaria ≥ 0,75 dm 3 Affinché motori con cilindrata unitaria ≥ 0,75 dm3 siano considerati appartenenti alla stessa famiglia di motori, la differenza tra le relative cilindrate unitarie non deve essere superiore al 15 % della cilindrata unitaria massima della famiglia.

5.2.3.4.2. Motori con cilindrata unitaria < 0,75 dm 3 Affinché motori con cilindrata unitaria < 0,75 dm3 siano considerati appartenenti alla stessa famiglia di motori, la differenza tra le relative cilindrate unitarie non deve essere superiore al 30 % della cilindrata unitaria massima della famiglia.

5.2.3.4.3. Motori con altri limiti di cilindrata unitaria Motori con cilindrata unitaria superiore e inferiore ai limiti definiti rispettivamente ai punti 5.2.3.4.1 e 5.2.3.4.2 possono essere considerati appartenenti alla stessa famiglia purché vi sia l'approvazione dell'autorità di omologazione. L'approvazione deve fondarsi su elementi tecnici (calcoli, simulazioni, risultati di prova ecc.) che indichino che il superamento dei limiti non incide in maniera significativa sulle emissioni allo scarico.

5.2.3.5. Metodo di aspirazione dell'aria a) Aspirazione naturale b) Con sovralimentazione c) Con sovralimentazione e dispositivo di raffreddamento dell'aria di sovralimentazione

5.2.3.6. Tipo di carburante a) Diesel b) Gas naturale (GN) c) Gas di petrolio liquefatto (GPL) d) Etanolo

5.2.3.7. Tipo di camera di combustione a) Camera aperta b) Camera divisa c) Altro

5.2.3.8. Tipo di accensione a) Accensione comandata b) Accensione spontanea

5.2.3.9. Valvole e luci a) Configurazione b) Numero di valvole per cilindro

5.2.3.10. Tipo di alimentazione del carburante a) Tipo di alimentazione del carburante liquido i) Pompa e condotto (ad altra pressione) e iniettore ii) Pompa in linea o pompa a distributore iii) Pompa unitaria o iniettore unitario iv) Common rail v) Carburatore o carburatori vi) Altro b) Tipo di alimentazione del carburante gassoso i) Allo stato gassoso ii) Allo stato liquido iii) Unità di miscelazione iv) Altro c) Altro

5.2.3.11. Dispositivi vari a) Ricircolo dei gas di scarico (EGR) b) Iniezione d'acqua c) Iniezione d'aria d) Altro

5.2.3.12. Strategia di controllo elettronico La presenza o l'assenza di una centralina elettronica (ECU) sul motore è considerata un parametro fondamentale della famiglia. Nel caso dei motori a controllo elettronico, il costruttore deve presentare gli elementi tecnici che giustificano il raggruppamento di tali motori nella stessa famiglia, vale a dire i motivi in base ai quali è lecito ritenere che tali motori rispettino le stesse prescrizioni relativamente alle emissioni. Detti elementi possono essere calcoli, simulazioni, stime, descrizione dei parametri di iniezione, risultati di prove ecc. Sono esempi di elementi controllati: a) Fasatura b) Pressione di iniezione c) Iniezioni multiple d) Pressione di sovralimentazione e) VGT f) EGR

5.2.3.13. Sistemi di post-trattamento dei gas di scarico La presenza dei seguenti dispositivi, singolarmente o in combinazione, è considerata un criterio per l'appartenenza di un motore a una famiglia di motori: a) Catalizzatore di ossidazione b) Catalizzatore a tre vie c) Sistema deNOx con riduzione selettiva degli NOx (aggiunta di agente riducente) d) Altri sistemi deNOx e) Trappola per particolato a rigenerazione passiva f) Trappola per particolato a rigenerazione attiva g) Altre trappole per particolato h) Altri dispositivi Se un motore è stato omologato senza sistema di post-trattamento come motore capostipite o come componente della famiglia, lo stesso motore, una volta equipaggiato di catalizzatore di ossidazione, può essere inserito nella stessa famiglia di motori purché non richieda l'uso di un carburante con caratteristiche diverse. Se il motore richiede l'uso di un carburante con caratteristiche specifiche (ad esempio se è dotato di una trappola per particolato che richiede la presenza di speciali additivi nel carburante per effettuare la rigenerazione), la decisione di inserirlo nella stessa famiglia deve fondarsi sugli elementi tecnici forniti dal costruttore. Tali elementi devono indicare che il livello previsto di emissioni del motore così equipaggiato corrisponde allo stesso valore limite del motore non equipaggiato. Se un motore è stato omologato con un sistema di post-trattamento come motore capostipite o come componente di una famiglia il cui motore capostipite è equipaggiato con lo stesso sistema di post-trattamento, lo stesso motore non munito di sistema di post-trattamento non va inserito nella stessa famiglia di motori.

5.2.4. Scelta del motore capostipite

5.2.4.1. Motori ad accensione spontanea Una volta che la famiglia di motori è stata approvata dall'autorità di omologazione, il motore capostipite della famiglia deve essere scelto in base al criterio principale della quantità massima di carburante erogata per ogni corsa al regime dichiarato di coppia massima. Nel caso in cui due o più motori condividano questo criterio principale, il motore capostipite deve essere scelto in base al criterio secondario della quantità massima di carburante erogata per ogni corsa al regime nominale.

5.2.4.2. Motori ad accensione comandata Una volta che la famiglia di motori è stata approvata dall'autorità di omologazione, il motore capostipite della famiglia deve essere scelto in base al criterio principale della cilindrata massima. Nel caso in cui due o più motori condividano questo criterio principale, il motore capostipite deve essere scelto utilizzando i criteri secondari nel seguente ordine di priorità: a) quantità più elevata di carburante erogata per ogni corsa al regime di potenza nominale dichiarato; b) fasatura di accensione più avanzata; c) livello più basso di EGR.

5.2.4.3. Note sulla scelta del motore capostipite L'autorità di omologazione può ritenere che il caso peggiore per quanto riguarda il livello di emissioni di una famiglia possa essere caratterizzato meglio sottoponendo a prova ulteriori motori. In questo caso, il costruttore del motore deve presentare le informazioni del caso per stabilire quali motori della famiglia hanno presumibilmente il livello di emissioni più elevato. Se la famiglia comprende motori che presentano altre caratteristiche che probabilmente incidono sulle emissioni allo scarico, anche queste caratteristiche devono essere identificate e considerate nella scelta del motore capostipite. Se la famiglia comprende motori che presentano gli stessi valori di emissioni per periodi di vita utile diversi, occorre tenerne conto nella scelta del motore capostipite.

6. Condizioni di prova

6.1. Condizioni di prova in laboratorio Misurare la temperatura assoluta (Ta) dell'aria aspirata del motore, espressa in Kelvin, e la pressione atmosferica a secco (p s), espressa in kPa, e determinare il parametro f a come descritto qui di seguito. Per i motori multicilindrici con gruppi di collettori di aspirazione distinti, come nel caso dei motori a "V", è ammessa la misurazione della temperatura media dei gruppi distinti. Il parametro f a deve essere registrato unitamente ai risultati della prova. Per una migliore ripetibilità e riproducibilità dei risultati della prova, è raccomandato che il parametro f a sia tale che: 0,93 ≤ f a ≤ 1,07. a) Motori ad accensione spontanea Motori ad aspirazione naturale e con sovralimentatore meccanico: (1) Motori turbocompressi, con o senza raffreddamento dell'aria di aspirazione: (2) b) Motori ad accensione comandata: (3)

6.2. Motori con raffreddamento dell'aria di sovralimentazione Registrare la temperatura dell'aria di sovralimentazione, che al regime nominale e a pieno carico deve coincidere con un'approssimazione di ±5 K con la temperatura massima dell'aria di sovralimentazione indicata dal costruttore. La temperatura del refrigerante non deve essere inferiore a 293 K (20 oC). Se si usa un impianto di condizionamento dell'aria di sovralimentazione del laboratorio o un ventilatore esterno, la portata del liquido di raffreddamento, al regime nominale e a pieno carico, deve essere regolata in modo che la temperatura dell'aria di sovralimentazione si mantenga entro ±5 K rispetto alla temperatura massima dell'aria di sovralimentazione indicata dal costruttore. La temperatura e la portata del liquido di raffreddamento del dispositivo di raffreddamento dell'aria di sovralimentazione alla regolazione suddetta non devono essere modificate per tutta la durata del ciclo di prova, tranne nel caso in cui determinino un raffreddamento eccessivo e non rappresentativo dell'aria di sovralimentazione. Per il volume del dispositivo di raffreddamento dell'aria di sovralimentazione occorre basarsi sulla buona pratica ingegneristica. Tale volume deve essere rappresentativo dell'installazione del motore nelle condizioni di impiego. L'impianto di condizionamento dell'aria di sovralimentazione del laboratorio deve essere progettato in modo da ridurre al minimo l'accumulo di condensa. La condensa accumulata deve essere drenata, mentre tutte le condotte di drenaggio devono essere chiuse ermeticamente prima delle prove delle emissioni. Se il costruttore del motore indica i limiti di perdita di pressione dell'aria di sovralimentazione che attraversa il sistema di raffreddamento, è necessario garantire che la perdita di pressione dell'aria di sovralimentazione che attraversa il sistema di raffreddamento alle condizioni del motore specificate dal costruttore rientri in tali limiti. La perdita di pressione deve essere misurata nei punti indicati dal costruttore.

6.3. Potenza del motore La base per la misurazione delle emissioni specifiche è costituita dalla potenza del motore e dal lavoro prodotto nel ciclo, determinati in conformità ai punti da 6.3.1 a 6.3.5.

6.3.1. Informazioni generali riguardanti l'installazione del motore Il motore deve essere sottoposto a prova con i dispositivi ausiliari/le apparecchiature di cui all'appendice 6. Se i dispositivi ausiliari/le apparecchiature non sono installati come necessario, deve essere considerata la loro potenza in conformità ai punti da 6.3.2 a 6.3.5.

6.3.2. Dispositivi ausiliari/apparecchiature da installare per le prove relative alle emissioni Qualora non fosse possibile installare sul banco di prova i dispositivi ausiliari/le apparecchiature necessari in conformità all'appendice 6 del presente allegato, occorre determinare la potenza da essi assorbita e sottrarla dalla potenza (di riferimento ed effettiva) del motore misurata nell'intero intervallo di regimi del motore del ciclo WHTC e ai regimi di prova del ciclo WHSC.

6.3.3. Dispositivi ausiliari/apparecchiature da rimuovere per la prova Qualora non fosse possibile rimuovere i dispositivi ausiliari/le apparecchiature non necessari in conformità all'appendice 6 del presente allegato, si può determinare la potenza da essi assorbita e aggiungerla alla potenza (di riferimento ed effettiva) del motore misurata nell'intero intervallo di regimi del motore del ciclo WHTC e ai regimi di prova del ciclo WHSC. Se tale valore è superiore al 3 % della potenza massima al regime di prova, deve esserne fornita prova all'autorità di omologazione.

6.3.4. Determinazione della potenza ausiliaria È necessario determinare la potenza assorbita dai dispositivi ausiliari/dalle apparecchiature soltanto se: a) sul motore non sono montati dispositivi ausiliari/apparecchiature necessari in conformità all'appendice 6 del presente allegato; e/o b) sul motore sono montati dispositivi ausiliari/apparecchiature non necessari in conformità all'appendice 6 del presente allegato. La potenza ausiliaria e il metodo di misurazione/calcolo usato per determinarla devono essere indicati dal costruttore del motore per tutta la zona dei cicli di prova e approvati dall'autorità di omologazione.

6.3.5. Ciclo di lavoro del motore Il calcolo del ciclo di lavoro di riferimento ed effettivo (cfr. i punti 7.4.8 e 7.8.6) deve basarsi sulla potenza del motore in conformità al punto 6.3.1. In questo caso, P f e P r dell'equazione 4 sono pari a zero, e P è uguale P m. Se sono installati dispositivi ausiliari/apparecchiature in conformità ai punti 6.3.2 e/o 6.3.3, si deve utilizzare la potenza da essi assorbita per correggere ciascun valore istantaneo di potenza nell'arco del ciclo P m,i come segue: (4) in cui: P m,i è la potenza misurata del motore, in kW; P f,i è la potenza assorbita dai dispositivi ausiliari/dalle apparecchiature da installare, in kW; P r,i è la potenza assorbita dai dispositivi ausiliari/dalle apparecchiature da rimuovere, in kW.

6.4. Sistema di aspirazione dell'aria del motore Deve essere utilizzato un sistema di aspirazione dell'aria del motore o un sistema da laboratorio di prova che produca una limitazione della pressione dell'aria di aspirazione situata entro ±300 Pa del valore massimo indicato dal costruttore per un filtro dell'aria pulito al regime nominale e a pieno carico. La pressione differenziale statica corrispondente deve essere misurata nel punto indicato dal costruttore.

6.5. Sistema di scarico del motore Occorre utilizzare un sistema di scarico del motore o un sistema del laboratorio di prova che presenti una contropressione allo scarico compresa tra l'80 e il 100 % del valore massimo indicato dal costruttore al regime nominale e a pieno carico. Se la limitazione massima è pari o inferiore a 5 kPa, il set point deve situarsi ad almeno 1,0 kPa dal massimo. Il sistema di scarico deve essere conforme alle prescrizioni relative al campionamento dei gas di scarico di cui ai punti 9.3.10 e 9.3.11.

6.6. Motori con sistema di post-trattamento dei gas di scarico Se il motore è provvisto di un sistema di post-trattamento dei gas di scarico, il condotto di scarico deve avere lo stesso diametro del condotto effettivamente utilizzato per il motore o il diametro indicato dal costruttore su una lunghezza pari ad almeno quattro diametri del condotto a monte della sezione di espansione che contiene il dispositivo di post-trattamento. La distanza dalla flangia del collettore di scarico o dall'uscita del turbocompressore al sistema di post-trattamento dei gas di scarico deve essere uguale alla distanza utilizzata nella configurazione del veicolo o compresa entro i limiti indicati dal costruttore. La contropressione o limitazione allo scarico deve rispettare gli stessi criteri di cui sopra e può essere regolata con una valvola. Per i dispositivi di post-trattamento a limitazione variabile, la limitazione massima allo scarico è definita alle condizioni di post-trattamento (livello di rodaggio/invecchiamento e di rigenerazione/ostruzione) indicate dal costruttore. Se la limitazione massima è pari o inferiore a 5 kPa, il set point deve situarsi ad almeno 1,0 kPa dal massimo. Il contenitore del dispositivo di post-trattamento può essere rimosso durante le prove preparatorie e durante la mappatura del motore e sostituito con un contenitore equivalente avente un supporto catalitico inattivo. Le emissioni misurate nel ciclo di prova devono essere rappresentative delle emissioni in condizioni reali di utilizzo. Per i motori dotati di un sistema di post-trattamento dei gas di scarico che richiede l'uso di un reagente, il costruttore deve dichiarare per tutte le prove quale reagente viene usato. I motori dotati di sistema di post-trattamento dei gas di scarico a rigenerazione continua non necessitano di una procedura di prova speciale, ma il processo di rigenerazione deve essere dimostrato in conformità al punto 6.6.1. Per i motori dotati di sistema di post-trattamento dei gas di scarico a rigenerazione periodica, di cui al punto 6.6.2, i risultati delle emissioni devono essere adeguati per tenere conto delle rigenerazioni. In questo caso, l'emissione media dipende dalla frequenza dell'evento di rigenerazione, espressa come frazione della durata delle prove in cui si produce la rigenerazione.

6.6.1. Rigenerazione continua Le emissioni devono essere misurate con il sistema di post-trattamento stabilizzato in modo da produrre un comportamento di emissioni ripetibile. Il processo di rigenerazione si deve verificare almeno una volta durante la prova WHTC con avviamento a caldo e il costruttore deve dichiarare le condizioni normali in cui avviene la rigenerazione (carico di particolato carbonioso, temperatura, contropressione allo scarico ecc.). Per dimostrare che il processo di rigenerazione è continuo, devono essere effettuate almeno tre prove WHTC con avviamento a caldo. Ai fini di tale dimostrazione il motore deve essere riscaldato in conformità al punto 7.4.1 e stabilizzato in conformità al punto 7.6.3, e si deve effettuare la prima prova WHTC con avviamento a caldo. Le successive prove con avviamento a caldo devono iniziare dopo la stabilizzazione in conformità al punto 7.6.3. Durante le prove si devono registrare le temperature e le pressioni allo scarico (temperatura a monte e a valle del sistema di post-trattamento, contropressione allo scarico ecc.). Il sistema di post-trattamento è considerato del tipo a rigenerazione continua se nel corso delle prove si verificano le condizioni dichiarate dal costruttore e i risultati delle tre (o più) prove WHTC con avviamento a caldo non mostrano una dispersione superiore al valore maggiore tra ± 25 % e 0,005 g/kWh e si applicano le prescrizioni generali relative alle prove di cui al punto 7.6 (WHTC) e al punto 7.7 (WHSC). Se prevede una modalità di sicurezza che determina il passaggio alla modalità di rigenerazione periodica, il sistema di post-trattamento dei gas di scarico deve essere controllato conformemente al punto 6.6.2. In questo caso specifico, i limiti di emissione applicabili possono essere superati e non devono essere ponderati.

6.6.2. Rigenerazione periodica Per i sistemi di post-trattamento dei gas di scarico basati su un processo di rigenerazione periodica, le emissioni devono essere misurate in almeno tre prove WHTC con avviamento a caldo, una con e due senza evento di rigenerazione, con il sistema di post-trattamento stabilizzato, e i risultati ponderati secondo l'equazione 5. Il processo di rigenerazione deve verificarsi almeno una volta durante la prova WHTC con avviamento a caldo. Il motore può essere dotato di un interruttore capace di impedire o consentire il processo di rigenerazione, a condizione che tale operazione non abbia alcun effetto sulla taratura originale del motore. Il costruttore deve dichiarare le condizioni normali in cui avviene il processo di rigenerazione (carico di particolato carbonioso, temperatura, contropressione allo scarico ecc.) e la durata dello stesso. Deve inoltre indicare la frequenza dell'evento di rigenerazione in termini di numero di prove in cui si produce la rigenerazione rispetto al numero di prove in cui non si produce. La procedura esatta per determinare tale frequenza deve basarsi su dati durante l'uso e su criteri di buona pratica ingegneristica ed essere approvata dall'autorità di omologazione o di certificazione. Il costruttore deve fornire un sistema di post-trattamento con un carico tale da determinare l'innesco della rigenerazione durante la prova WHTC. Ai fini dell'esecuzione di tali prove il motore deve essere fatto riscaldare in conformità al punto 7.4.1 e stabilizzare in conformità al punto 7.6.3, quindi deve iniziare la prova WHTC con avviamento a caldo. La rigenerazione non deve verificarsi durante la fase di riscaldamento del motore. Le emissioni medie specifiche tra fasi di rigenerazione devono essere determinate in base alla media aritmetica dei risultati di varie prove WHTC con avviamento a caldo approssimativamente equidistanti (g/kWh). Almeno una prova WHTC con avviamento a caldo deve essere effettuata quanto meno tempo possibile prima della prova di rigenerazione e una prova WHTC con avviamento a caldo deve essere effettuata subito dopo la prova di rigenerazione. In alternativa il costruttore può fornire dati che dimostrino che le emissioni rimangono costanti (il valore maggiore tra ± 25 % e 0,005 g/kWh) tra le fasi di rigenerazione. In tale caso possono essere utilizzate le emissioni di una sola prova WHTC con avviamento a caldo. Durante la prova di rigenerazione devono essere registrati tutti i dati necessari al rilevamento della rigenerazione (emissioni di CO o NOx, temperatura a monte e a valle del sistema di post-trattamento, contropressione allo scarico ecc.). Durante la prova di rigenerazione i limiti di emissione applicabili possono essere superati. La procedura di prova è illustrata schematicamente nella figura 2.

Figura 2

Schema della rigenerazione periodica

Le emissioni WHTC con avviamento a caldo devono essere ponderate nel modo seguente:

(5)

in cui:

n è il numero di prove WHTC con avviamento a caldo senza rigenerazione nr è il numero di prove WHTC con avviamento a caldo con rigenerazione (almeno una prova) è l'emissione specifica media senza rigenerazione, in g/kWh è l'emissione specifica media con rigenerazione, in g/kWh

Per la determinazione di si applicano le seguenti disposizioni:

a) se per la rigenerazione occorre più di una prova WHTC con avviamento a caldo, eseguire prove WHTC con avviamento a caldo complete consecutive, continuare a misurare le emissioni senza stabilizzazione e senza spegnere il motore fino a rigenerazione avvenuta e calcolare la media delle prove WHTC con avviamento a caldo;

b) se la rigenerazione è completata durante una delle prove WHTC con avviamento a caldo, portare a termine la prova.

Con il consenso dell'autorità di omologazione, è possibile applicare i fattori di aggiustamento della rigenerazione moltiplicativi (c) o aggiuntivi (d) in base a una valida analisi tecnica.

c) I fattori di aggiustamento moltiplicativi si calcolano nel modo seguente: (verso l'alto) (6) (verso il basso) (6a)

d) I fattori di aggiustamento aggiuntivi si calcolano nel modo seguente: k r,u = e w - e (verso l'alto) (7) kr,d = ew - er (verso il basso) (8)

Relativamente ai calcoli delle emissioni specifiche di cui al punto 8.6.3, i fattori di aggiustamento della rigenerazione si applicano come segue:

e) per le prove senza rigenerazione, nell'equazione 69 o 70 deve essere rispettivamente moltiplicato o aggiunto all'emissione specifica e k r,u;

f) per le prove con rigenerazione, nell'equazione 69 o 70 deve essere rispettivamente moltiplicato o aggiunto all'emissione specifica e k r,d.

Su richiesta del costruttore, i fattori di aggiustamento della rigenerazione:

g) possono essere applicati ad altri componenti della stessa famiglia di motori;

h) possono essere applicati ad altre famiglie di motori che utilizzano lo stesso sistema di post-trattamento, previa approvazione dell'autorità di omologazione o di certificazione concessa sulla base di dati tecnici oggettivi forniti dal costruttore, che dimostrino che le emissioni sono simili.

6.7. Sistema di raffreddamento Utilizzare un sistema di raffreddamento del motore avente una capacità sufficiente a mantenere il motore alle temperature di funzionamento normali prescritte dal costruttore.

6.8. Olio lubrificante L'olio lubrificante deve avere le caratteristiche tecniche specificate dal costruttore e deve essere rappresentativo dell'olio lubrificante disponibile sul mercato. Le specifiche dell'olio lubrificante utilizzato per la prova devono essere registrate e indicate insieme ai risultati della prova.

6.9. Specifiche del carburante di riferimento Le specifiche dei carburanti di riferimento sono indicate nell'allegato 5. La temperatura del carburante deve corrispondere a quella raccomandata dal costruttore.

6.10. Emissioni del basamento Non è consentito scaricare direttamente nell'atmosfera le emissioni del basamento, con la seguente eccezione: i motori dotati di turbocompressori, pompe, ventole o compressori volumetrici per l'aspirazione dell'aria possono scaricare le emissioni del basamento nell'atmosfera se tali emissioni sono aggiunte (fisicamente o matematicamente) alle emissioni di gas di scarico durante tutte le prove riguardanti le emissioni. I costruttori che decidono di aggiungere fisicamente le emissioni del basamento a quelle di scarico devono montare i motori in modo che tutte le emissioni del basamento possano essere incanalate nel sistema di campionamento delle emissioni. Ai fini del presente punto, le emissioni del basamento incanalate nello scarico a monte del sistema di post-trattamento dei gas di scarico durante il funzionamento del motore non sono considerate emissioni dirette nell'atmosfera. Per la misurazione delle emissioni, le emissioni dal basamento aperto devono essere incanalate nel sistema di scarico come segue: a) i materiali delle tubature devono essere a pareti lisce, elettroconduttori e non devono reagire con le emissioni del basamento. La lunghezza dei tubi deve essere il più possibile ridotta; b) il numero di curve delle tubature del basamento del laboratorio deve essere ridotto al minimo e il raggio delle curve inevitabili deve essere il più ampio possibile; c) le tubature di scarico del basamento del laboratorio devono essere riscaldate, a parete sottile o isolate, e devono soddisfare le specifiche del costruttore del motore riguardanti la contropressione del basamento; d) le tubature di scarico del basamento devono collegarsi ai gas di scarico grezzi a valle del sistema di post-trattamento, a valle delle limitazioni dei gas di scarico installate e sufficientemente a monte delle sonde campione per garantire una miscelazione completa con i gas di scarico del motore prima del campionamento. Il tubo di scarico del basamento deve essere collegato alla corrente libera dello scarico per evitare gli effetti dello strato limite e per favorire la miscelazione. L'uscita del tubo di scarico del basamento può essere orientata in qualsiasi direzione rispetto al flusso di gas di scarico grezzi.

6.11.1. La pressione nel basamento durante i cicli di prova sulle emissioni deve essere misurata in un punto adeguato. La misurazione deve essere eseguita con un manometro a tubo inclinato attraverso il foro dell'asticella di misurazione.

6.11.1.1. La pressione nel collettore di aspirazione deve essere misurata con una tolleranza di ± 1 kPa.

6.11.1.2. La pressione misurata nel basamento deve essere determinata con un'approssimazione di ±0,01 kPa.

7. Procedure di prova

7.1. Principi di misurazione delle emissioni Per la misurazione delle emissioni specifiche, il motore deve essere fatto funzionare per tutto l'arco dei cicli di prova definiti ai punti 7.2.1 e 7.2.2. Per misurare le emissioni specifiche è necessario determinare la massa dei componenti nello scarico e il corrispondente ciclo di lavoro del motore. I componenti sono determinati con i metodi di campionamento descritti ai punti 7.1.1 e 7.1.2.

7.1.1. Campionamento continuo Nel campionamento continuo, la concentrazione del componente è misurata in continuo dai gas di scarico grezzi o diluiti. Tale concentrazione è moltiplicata per la portata dei gas di scarico continui (grezzi o diluiti) nella posizione di campionamento delle emissioni per determinare la portata massica del componente. L'emissione del componente è sommata in continuo durante tutto il ciclo di prova. Tale somma è la massa totale del componente emesso.

7.1.2. Campionamento per lotti Nel campionamento per lotti, un campione di gas di scarico grezzo o diluito è estratto in continuo e immagazzinato per essere successivamente misurato. Il campione estratto deve essere proporzionale alla portata dei gas di scarico grezzi o diluiti. Sono esempi di campionamento per lotti la raccolta di componenti gassosi diluiti in un sacchetto e la raccolta di particolato (PM) su un filtro. Le concentrazioni campionate per lotti sono moltiplicate per la massa o la portata massica totale dei gas di scarico (grezzi o diluiti) da cui sono state estratte durante il ciclo di prova. Tale prodotto è la massa totale o la portata massica totale del componente emesso. Per calcolare la concentrazione di particolato, il PM depositato su un filtro dal gas di scarico estratto in modo proporzionale va diviso per la quantità di gas di scarico filtrata.

7.1.3. Procedure di misurazione Nel presente allegato sono applicate due procedure di misurazione equivalenti da un punto di vista funzionale. Per i cicli di prova WHTC e WHSC si possono usare entrambe le procedure: a) campionamento in continuo dei componenti gassosi nei gas di scarico grezzi e determinazione del particolato mediante un sistema di diluizione a flusso parziale; b) determinazione dei componenti gassosi e del particolato mediante un sistema di diluizione a flusso pieno (sistema CVS). È ammessa qualsiasi combinazione dei due principi (ad esempio, misurazione dei gas di scarico grezzi per le emissioni gassose e misurazione del particolato con un sistema a flusso totale).

7.2. Cicli di prova

7.2.1. Ciclo di prova transitorio WHTC Il ciclo di prova transitorio WHTC è indicato nell'appendice 1 come una sequenza secondo per secondo di valori di regime e di coppia normalizzati. Per la prova in una cella di prova per motori, i valori normalizzati devono essere convertiti in valori effettivi per lo specifico motore sottoposto alla prova, sulla base della curva di mappatura del motore. Tale conversione è definita "denormalizzazione" e il ciclo di prova sviluppato si definisce "ciclo di riferimento" del motore da sottoporre alla prova. Con questi valori di riferimento di regime e di coppia occorre eseguire il ciclo nella cella di prova e registrare i valori effettivi di regime, coppia e potenza. Per convalidare la prova una volta conclusa, effettuare un'analisi di regressione fra i valori di riferimento e i valori effettivi di regime, coppia e potenza. Per il calcolo delle emissioni specifiche al banco, calcolare il lavoro prodotto nel ciclo effettivo integrando la potenza effettiva del motore nell'arco del ciclo. Per la convalida del ciclo, il lavoro prodotto nel ciclo effettivo deve rientrare nei limiti prescritti del lavoro prodotto nel ciclo di riferimento. Per gli inquinanti gassosi si possono usare il campionamento continuo (gas di scarico grezzi o diluiti) o il campionamento per lotti (gas di scarico diluiti). Il campione di particolato deve essere diluito con un diluente condizionato (come l'aria ambiente) e raccolto su un unico filtro adatto allo scopo. Il ciclo WHTC è illustrato schematicamente nella figura 3.

Figura 3

Ciclo di prova WHTC

7.2.2. Ciclo di prova stazionario con rampe di transizione WHSC Il ciclo di prova stazionario con rampe di transizione WHSC consiste in una serie di modalità di regime e di carico normalizzate che sono convertite nei valori di riferimento per lo specifico motore sottoposto alla prova, sulla base della curva di mappatura del motore. Il motore deve funzionare per il tempo prescritto in ciascuna modalità, completando le variazioni di regime e di carico in modo lineare nell'arco di 20 ± 1 secondi. Per convalidare la prova una volta conclusa, effettuare un'analisi di regressione fra i valori di riferimento e i valori effettivi di regime, coppia e potenza. La concentrazione di ciascun inquinante gassoso, la portata di scarico e la potenza devono essere determinati in tutto l'arco della prova. Gli inquinanti gassosi possono essere registrati in continuo o campionati in un sacchetto di campionamento. Il campione di particolato deve essere diluito con un diluente condizionato (come l'aria ambiente). Prelevare un unico campione durante l'intera procedura di prova raccogliendolo su un unico filtro adatto allo scopo. Per il calcolo delle emissioni specifiche al banco, calcolare il lavoro prodotto nel ciclo effettivo integrando la potenza effettiva del motore nell'arco del ciclo. Il ciclo WHSC è illustrato nella tabella 1. Tranne che per la modalità 1, l'inizio di ciascuna modalità è definito come l'inizio della rampa della modalità precedente. Tabella 1 Ciclo di prova WHSC Modalità Regime normalizzato (percentuale) Coppia normalizzata (percentuale) Durata modalità (s) compresa transizione di 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 Somma 1 895

7.3. Sequenza di prova generale Il seguente diagramma raffigura schematicamente le indicazioni generali da seguire durante la prova. Informazioni particolareggiate sulle singole fasi sono riportate nei punti corrispondenti. Ove opportuno, sono ammessi scostamenti rispetto alle indicazioni fornite, ma le prescrizioni specifiche dei vari punti sono obbligatorie. Per la prova WHTC, la procedura di prova è costituita da una prova con avviamento a freddo effettuata dopo un raffreddamento naturale o forzato del motore, da un periodo di sosta a caldo e da una prova con avviamento a caldo. Per la prova WHSC, la procedura di prova è costituita da una prova con avviamento a caldo successiva al precondizionamento del motore nella modalità WHSC 9.

7.4. Mappatura del motore e ciclo di riferimento Prima della procedura di mappatura del motore si devono effettuare misurazioni preliminari sul motore, controlli preliminari sulle prestazioni del motore e tarature preliminari del sistema, attenendosi alla sequenza generale di prova indicata al punto 7.3. Come base per la generazione del ciclo di riferimento WHTC e WHSC, mappare il motore in condizioni di funzionamento a pieno carico per determinare la coppia massima in funzione del regime e le curve di potenza massima in funzione del regime. Per denormalizzare il regime del motore (punto 7.4.6) e la coppia del motore (punto 7.4.7) occorre utilizzare la curva di mappatura.

7.4.1. Riscaldamento del motore Il motore deve essere riscaldato tra il 75 % e il 100 % della sua potenza massima o secondo le raccomandazioni del costruttore e una corretta valutazione ingegneristica. Verso la fine del riscaldamento, far funzionare il motore per stabilizzare la temperatura del liquido di raffreddamento e dell'olio lubrificante entro ± 2% dei rispettivi valori medi per almeno 2 minuti o finché il termostato del motore non regola la temperatura del medesimo.

7.4.2. Determinazione dell'intervallo dei regimi di mappatura I regimi di mappatura minimo e massimo sono definiti come segue: Regime di mappatura minimo = regime minimo. Regime di mappatura massimo = valore minore tra n hi x 1,02 e il regime al quale la coppia a pieno carico scende a zero.

7.4.3. Curva di mappatura del motore Quando il motore è stabilizzato in conformità al punto 7.4.1, eseguire la mappatura del motore con la procedura seguente: a) togliere il carico al motore e farlo funzionare al minimo; b) far funzionare il motore al regime di mappatura minimo con richiesta massima da parte dell'operatore; c) aumentare la velocità del motore a una media di 8 ± 1 min-1/s dal regime di mappatura minimo a quello massimo o a una media costante, in modo da impiegare da 4 a 6 minuti per passare dal regime di mappatura minimo a quello massimo. Registrare il regime e la coppia a una frequenza di campionamento di almeno un punto al secondo. Quando per determinare i valori negativi della coppia di riferimento si sceglie l'opzione b) del punto 7.4.7, la curva di mappatura può continuare direttamente con una richiesta minima da parte dell'operatore dal regime di mappatura massimo a quello minimo.

7.4.4. Mappatura alternativa Se un costruttore ritiene che le tecniche di mappatura sopra descritte non siano sicure o non siano rappresentative di un dato motore, è ammesso l'uso di tecniche alternative. Tali tecniche di mappatura devono soddisfare le finalità delle procedure di mappatura specificate, cioè devono permettere di determinare la coppia massima disponibile a tutti i regimi del motore raggiunti durante i cicli di prova. Qualsiasi deviazione rispetto alle tecniche di mappatura specificate nel presente paragrafo per motivi di sicurezza o di rappresentatività deve essere approvata dall'autorità di omologazione insieme alla relativa motivazione. Tuttavia, per motori con regolatore o turbocompressore, in nessun caso la curva di coppia deve essere mappata mediante regimi decrescenti del motore.

7.4.5. Ripetizione delle prove Non è necessario mappare il motore prima di ciascun ciclo di prova. Il motore deve essere rimappato prima del ciclo di prova se: a) è trascorso un tempo eccessivo da quando è stata determinata l'ultima mappa, secondo una valutazione ingegneristica; oppure b) il motore è stato sottoposto a modifiche fisiche o ritarature che possono influire sulle sue prestazioni.

7.4.6. Denormalizzazione del regime del motore Per generare i cicli di riferimento è necessario denormalizzare i regimi normalizzati dell'appendice 1 (WHTC) e della tabella 1 (WHSC) utilizzando la seguente equazione: n ref = n norm x (0,45 x n lo + 0,45 x n pref + 0,1 x n hi – n idle) x 2,0327 + n idle (9) Per determinare n pref si deve calcolare l'integrale della coppia massima da n idle a n95h dalla curva di mappatura del motore determinata in conformità al punto 7.4.3. I regimi del motore nelle figure 4 e 5 sono definiti come segue: n norm è il regime normalizzato di cui all'appendice 1 e alla tabella 1 diviso per 100; n lo è il regime più basso del motore al quale la potenza è il 55 % della potenza massima; n pref è il regime del motore al quale l'integrale della coppia massima mappata è il 51 % dell'integrale totale tra nidle e n95h; n hi è il regime più alto del motore al quale la potenza è il 70 % della potenza massima; n idle è il regime minimo; n 95h è il regime più alto del motore al quale la potenza è il 95 % della potenza massima. Per i motori (principalmente ad accensione comandata) con una curva ripida della funzionalità droop del regolatore, in cui il taglio del carburante non consente di far funzionare il motore fino a n hi o a n 95h, si applicano le seguenti disposizioni: n hi nell'equazione 9 è sostituito da n Pmax x 1,02. n 95h è sostituito da n Pmax x 1,02.

Figura 4:

Definizione di regimi di prova

Figura 5

Definizione di npref

7.4.7. Denormalizzazione della coppia del motore I valori di coppia di cui alla tabella del dinamometro dell'appendice 1 del presente allegato (WHTC) e alla tabella 1 (WHSC) sono normalizzati alla coppia massima al rispettivo regime. Per la generazione dei cicli di riferimento, i valori di coppia per ciascuno dei valori del regime di riferimento determinati al punto 7.4.6 devono essere denormalizzati come segue utilizzando la curva di mappatura determinata in conformità al punto 7.4.3: (10) in cui: M norm,i è la coppia normalizzata, in percentuale; M max,i è la coppia massima dalla curva di mappatura, Nm; M f,i è la coppia assorbita dai dispositivi ausiliari/dalle apparecchiature da installare, in Nm; M r,i è la coppia assorbita dai dispositivi ausiliari/dalle apparecchiature da rimuovere, in Nm. Se i dispositivi ausiliari/le apparecchiature sono montati a norma del punto 6.3.1 e dell'appendice 6 del presente allegato, M f e M r sono uguali a zero. Per i valori di coppia negativi dei punti di trascinamento ("m" nell'appendice 1 del presente allegato), ai fini della generazione del ciclo di riferimento si devono adottare valori di riferimento denormalizzati determinati in uno dei modi seguenti: a) 40 % negativo della coppia positiva disponibile al punto di regime associato; b) mappatura della coppia negativa necessaria per il trascinamento del motore dal regime di mappatura massimo al regime di mappatura minimo; c) determinazione della coppia negativa necessaria per il trascinamento del motore al minimo e a nhi e interpolazione lineare tra questi due punti.

7.4.8. Calcolo del lavoro di riferimento prodotto nel ciclo Il lavoro di riferimento prodotto nel ciclo deve essere determinato durante il ciclo di prova calcolando sincronicamente i valori istantanei della potenza del motore a partire dal regime di riferimento e dalla coppia di riferimento, come determinati ai punti 7.4.6 e 7.4.7. I valori istantanei della potenza del motore devono essere integrati durante il ciclo di prova per calcolare il lavoro di riferimento prodotto nel ciclo Wref (kWh). Se non sono montati dispositivi ausiliari in conformità al punto 6.3.1, i valori istantanei della potenza devono essere corretti con l'equazione 4 del punto 6.3.5. Usare la stessa metodologia per integrare sia la potenza di riferimento che la potenza effettiva del motore. Se si devono determinare valori compresi tra valori di riferimento adiacenti ovvero fra valori misurati contigui, si deve impiegare l'interpolazione lineare. Per l'integrazione del lavoro prodotto nel ciclo effettivo, tutti i valori di coppia negativi devono essere portati a zero e inclusi. Se l'integrazione viene eseguita a una frequenza minore di 5 Hz e se durante un dato intervallo di tempo il valore di coppia si modifica da positivo a negativo o da negativo a positivo, calcolare la porzione negativa e portarla a zero. Nel valore integrato deve essere inclusa la porzione positiva.

7.5. Operazioni preliminari alla prova

7.5.1. Installazione degli strumenti di misurazione Installare la strumentazione e le sonde di campionamento nel modo prescritto. Collegare, all'occorrenza, il tubo di scarico al sistema di diluizione a flusso totale.

7.5.2. Preparazione degli strumenti di misurazione per il campionamento Prima dell'inizio del campionamento delle emissioni, svolgere le operazioni di seguito elencate: a) nelle 8 ore precedenti il campionamento delle emissioni in conformità al punto 9.3.4, controllare le perdite; b) per il campionamento per lotti, collegare mezzi di stoccaggio puliti, quali sacchetti svuotati; c) avviare tutti gli strumenti di misurazione secondo le istruzioni del costruttore e i criteri di buona pratica ingegneristica; d) avviare i sistemi di diluizione, le pompe di campionamento, le ventole di raffreddamento e il sistema di raccolta dati; e) regolare le portate del campione ai livelli auspicati utilizzando, se lo si desidera, il flusso del bypass; f) preriscaldare o preraffreddare gli scambiatori di calore nel sistema di campionamento per portarli entro i rispettivi intervalli di temperatura di funzionamento per la prova; g) consentire ai componenti riscaldati o raffreddati quali linee, filtri, refrigeranti e pompe campione di stabilizzarsi alle rispettive temperature di funzionamento; h) attivare il flusso del sistema di diluizione dei gas di scarico almeno 10 minuti prima della sequenza di prova; i) azzerare o riazzerare i dispositivi elettronici integrati prima dell'inizio di ciascun intervallo di prova.

7.5.3. Controllo degli analizzatori dei gas È necessario selezionare gli intervalli dell'analizzatore dei gas. È consentito utilizzare analizzatori delle emissioni con commutazione dell'intervallo automatica o manuale. Durante il ciclo di prova, l'intervallo degli analizzatori delle emissioni non deve essere commutato. Allo stesso modo, durante il ciclo di prova non si possono commutare i guadagni degli amplificatori operazionali analogici di un analizzatore. Le risposte di zero e di span devono essere determinate per tutti gli analizzatori utilizzando gas che abbiano una tracciabilità internazionale e che soddisfino le specifiche di cui al punto 9.3.3. La taratura dello span degli analizzatori FID deve essere effettuata sulla base di un numero di carbonio pari a uno (C1).

7.5.4. Preparazione del filtro di campionamento del particolato Almeno un'ora prima della prova, introdurre il filtro in una capsula di Petri, protetta dalla contaminazione da polvere ma che consenta il ricambio dell'aria, e metterlo in una camera di pesatura per la stabilizzazione. Al termine del periodo di stabilizzazione, pesare il filtro e registrare la tara. Quindi conservare il filtro in una scatola di Petri chiusa o in un portafiltri sigillato fino al momento della prova. Il filtro deve essere usato entro otto ore dal suo prelievo dalla camera di pesatura.

7.5.5. Regolazione del sistema di diluizione La portata del totale dei gas di scarico diluiti di un sistema di diluizione a flusso pieno o la portata dei gas di scarico diluiti attraverso un sistema di diluizione a flusso parziale deve essere regolata in modo da eliminare la condensa nel sistema e ottenere una temperatura superficiale del filtro compresa fra 315 K (42 oC) e 325 K (52 oC).

7.5.6. Avvio del sistema di campionamento del particolato Avviare il sistema di campionamento del particolato e farlo funzionare in derivazione (bypass). Il livello di fondo delle particelle dell'aria di diluizione può essere determinato campionando l'aria di diluizione prima dell'ingresso dei gas di scarico nel tunnel di diluizione. La misurazione può essere effettuata prima o dopo la prova. Se la misurazione viene effettuata sia all'inizio che al termine del ciclo, si può calcolare la media dei valori. Se per la misurazione del fondo si usa un sistema di campionamento diverso, la misurazione può essere effettuata parallelamente alla prova.

7.6. Esecuzione del ciclo WHTC

7.6.1. Raffreddamento del motore Il raffreddamento può essere ottenuto in modo naturale o forzato. Per il raffreddamento forzato vanno utilizzati sistemi conformi ai criteri di buona pratica ingegneristica per mandare aria di raffreddamento al motore, far circolare olio freddo nel sistema di lubrificazione del motore, sottrarre calore dal fluido refrigerante nel sistema di raffreddamento del motore e sottrarre calore dal sistema di post-trattamento dei gas di scarico. In caso di raffreddamento forzato del sistema di post-trattamento, l'aria di raffreddamento non deve essere utilizzata fino a quando la temperatura del sistema di post-trattamento non è scesa sotto la temperatura di attivazione del trattamento catalitico. Non è ammesso l'uso di procedure di raffreddamento che determinino emissioni non rappresentative.

7.6.2. Prova con avviamento a freddo La prova con avviamento a freddo deve avere inizio quando le temperature del lubrificante del motore, del liquido di raffreddamento e dei sistemi di post-trattamento sono tutte comprese tra 293 e 303 K (20 e 30 oC). Avviare il motore con uno dei metodi seguenti: a) con la procedura raccomandata dal costruttore nel manuale d'uso utilizzando un motorino di avviamento di serie e una batteria con una carica adeguata oppure un sistema di alimentazione adeguato; oppure b) utilizzando il dinamometro. Portare il motore a un regime corrispondente, con un'approssimazione di ± 25 %, al regime tipico di avviamento con il motorino di avviamento nelle condizioni di utilizzo. Arrestare il motorino di avviamento entro 1 secondo dall'avviamento del motore. Se il motore non si avvia dopo 15 secondi di utilizzo del motorino di avviamento, arrestare il motorino e accertare i motivi del mancato avviamento, salvo nel caso in cui il manuale d'uso o il manuale di manutenzione indichino che una durata maggiore della procedura di avviamento è normale.

7.6.3. Periodo di sosta a caldo Immediatamente dopo il completamento della prova con avviamento a freddo, il motore deve essere condizionato per la prova di avviamento a caldo con un periodo di sosta a caldo di 10 ± 1 minuti.

7.6.4. Prova con avviamento a caldo Terminato il periodo di sosta a caldo di cui al punto 7.6.3, avviare il motore con i metodi di avviamento indicati al punto 7.6.2.

7.6.5. Sequenza di prova La sequenza sia della prova con avviamento a freddo sia della prova con avviamento a caldo deve iniziare nel momento in cui si avvia il motore. Con il motore in funzione, iniziare il controllo del ciclo facendo in modo che il funzionamento del motore corrisponda al primo set point del ciclo. Eseguire il ciclo WHTC conformemente al ciclo di riferimento di cui al punto 7.4. I set point di regime e coppia del motore devono essere impostati su una frequenza di almeno 5 Hz (si consiglia 10 Hz). Calcolare i set point per interpolazione lineare fra i set point a 1 Hz del ciclo di riferimento. Durante il ciclo di prova, registrare il regime e la coppia effettivi almeno una volta al secondo (1 Hz). I segnali possono essere filtrati elettronicamente.

7.6.6. Raccolta dei dati riguardanti le emissioni All'inizio della sequenza di prova, attivare le apparecchiature di misurazione per effettuare simultaneamente le operazioni seguenti: a) avviare la raccolta o l'analisi dell'aria di diluizione, se viene usato un sistema di diluizione a flusso totale; b) avviare la raccolta o l'analisi dei gas di scarico grezzi o diluiti, a seconda del metodo usato; c) avviare la misurazione della quantità di gas di scarico diluiti e delle temperature e pressioni prescritte; d) avviare la registrazione della portata massica dei gas di scarico, in caso di utilizzo dell'analisi dei gas di scarico grezzi; e) avviare la registrazione dei dati di retroazione di regime e coppia del dinamometro. Se la misurazione viene effettuata sui gas di scarico grezzi, le concentrazioni delle emissioni ((NM)HC, CO e NOx) e la portata massica dei gas di scarico devono essere misurate in continuo e registrate con una frequenza di almeno 2 Hz su supporto informatico. Tutti gli altri dati possono essere registrati con una frequenza di campionamento di almeno 1 Hz. Per quanto concerne gli analizzatori analogici, la risposta deve essere registrata e i dati di taratura possono essere applicati on line oppure off line in sede di valutazione dei dati. Se si utilizza un sistema di diluizione a flusso pieno, HC e NOx devono essere misurati in continuo nel tunnel di diluizione con una frequenza di almeno 2 Hz. Determinare le concentrazioni medie mediante integrazione dei segnali dell'analizzatore in tutto il ciclo di prova. Il tempo di risposta del sistema non deve essere superiore a 20 secondi e deve essere coordinato con le fluttuazioni di flusso del CVS e con gli scarti tra tempo di campionamento e ciclo di prova, se necessario. CO, CO2 e NMHC possono essere determinati mediante integrazione dei segnali di misurazione in continuo o analisi delle concentrazioni raccolte nel sacchetto di campionamento nell'arco del ciclo. Le concentrazioni degli inquinanti gassosi presenti nell'aria di diluizione devono essere determinate prima del punto in cui i gas di scarico entrano nel tunnel di diluizione mediante integrazione o raccolta nel sacchetto del fondo. Tutti gli altri parametri da misurare devono essere registrati con almeno una misurazione al secondo (1 Hz).

7.6.7. Campionamento del particolato All'inizio della sequenza di prova, commutare il sistema di campionamento del particolato dal by-pass alla raccolta del particolato. Se si usa un sistema di diluizione a flusso parziale, controllare la pompa (o le pompe) del campione in modo che la portata attraverso la sonda di campionamento del particolato o il condotto di trasferimento si mantenga proporzionale alla portata massica dei gas di scarico determinata conformemente al punto 9.4.6.1. Se si usa un sistema di diluizione a flusso pieno, regolare la pompa (o le pompe) del campione in modo che la portata attraverso la sonda di campionamento del particolato o il condotto di trasferimento venga mantenuta al valore impostato con un'approssimazione di ± 2,5 %. Se si usa la compensazione del flusso (vale a dire il controllo proporzionale del flusso del campione), si deve dimostrare che il rapporto tra il flusso nel tunnel principale e il flusso del campione di particolato non si discosta di oltre ± 2,5 % dal valore stabilito (salvo per i primi 10 secondi di campionamento). Registrare la temperatura e la pressione medie all'ingresso del misuratore (o dei misuratori) del gas o della strumentazione di controllo del flusso. Se la portata impostata non può essere mantenuta per tutto il ciclo (con un'approssimazione di ± 2,5 %) a causa di un elevato carico di particolato sul filtro, la prova deve essere annullata. Ripetere la prova riducendo la portata del campione.

7.6.8. Arresto del motore e malfunzionamento delle apparecchiature Se il motore si arresta in qualsiasi momento durante la prova con avviamento a freddo, si deve annullare la prova. Il motore deve quindi essere precondizionato e riavviato secondo le prescrizioni del punto 7.6.2 e la prova ripetuta. Se il motore si arresta in qualsiasi momento durante la prova con avviamento a caldo, si deve annullare la prova. Far stabilizzare quindi il motore come indicato al punto 7.6.3 e ripetere poi la prova con avviamento a caldo. In questo caso non è necessario ripetere la prova con avviamento a freddo. In caso di malfunzionamento di qualsiasi apparecchiatura di prova prescritta durante il ciclo di prova, annullare la prova e ripeterla conformemente alle disposizioni di cui sopra.

7.7. Esecuzione del ciclo WHSC

7.7.1. Precondizionamento del sistema di diluizione e del motore Avviare il sistema di diluizione e il motore e farli riscaldare in conformità al punto 7.4.1. Dopo il riscaldamento, precondizionare il motore e il sistema di campionamento facendo funzionare il motore in modalità 9 (cfr. il punto 7.2.2, tabella 1) per almeno 10 minuti, con il contemporaneo funzionamento del sistema di diluizione. Quindi si possono raccogliere campioni preliminari di emissioni di particolato. Non occorre stabilizzare o pesare i filtri usati per la raccolta dei campioni preliminari, li si può subito scartare. Impostare le portate ai livelli approssimativamente previsti per la prova. Dopo il precondizionamento, spegnere il motore.

7.7.2. Avviamento del motore Cinque ± 1 minuti dopo il completamento del precondizionamento nella modalità 9 di cui al punto 7.7.1, avviare il motore con il procedimento di avviamento raccomandato dal costruttore nel manuale d'uso, utilizzando un motorino di avviamento di serie o la macchina dinamometrica, come indicato al punto 7.6.2.

7.7.3. Sequenza di prova La sequenza di prova deve iniziare dopo l'avviamento del motore ed entro un minuto dal momento in cui la modalità di funzionamento del motore corrisponde alla prima modalità del ciclo (motore al minimo). Il ciclo WHSC deve essere eseguito attenendosi all'ordine delle modalità di prova riportato nella tabella 1 del punto 7.2.2.

7.7.4. Raccolta dei dati riguardanti le emissioni All'inizio della sequenza di prova, attivare le apparecchiature di misurazione per effettuare simultaneamente le operazioni seguenti: a) avviare la raccolta o l'analisi dell'aria di diluizione, se viene usato un sistema di diluizione a flusso totale; b) avviare la raccolta o l'analisi dei gas di scarico grezzi o diluiti, a seconda del metodo usato; c) avviare la misurazione della quantità di gas di scarico diluiti e delle temperature e pressioni prescritte; d) avviare la registrazione della portata massica dei gas di scarico, in caso di utilizzo dell'analisi dei gas di scarico grezzi; e) avviare la registrazione dei dati di retroazione di regime e coppia del dinamometro. Se la misurazione viene effettuata sui gas di scarico grezzi, le concentrazioni delle emissioni ((NM)HC, CO e NOx) e la portata massica dei gas di scarico devono essere misurate in continuo e registrate con una frequenza di almeno 2 Hz su supporto informatico. Tutti gli altri dati possono essere registrati con una frequenza di campionamento di almeno 1 Hz. Per quanto concerne gli analizzatori analogici, la risposta deve essere registrata e i dati di taratura possono essere applicati on line oppure off line in sede di valutazione dei dati. Se si utilizza un sistema di diluizione a flusso pieno, HC e NOx devono essere misurati in continuo nel tunnel di diluizione con una frequenza di almeno 2 Hz. Determinare le concentrazioni medie mediante integrazione dei segnali dell'analizzatore in tutto il ciclo di prova. Il tempo di risposta del sistema non deve essere superiore a 20 secondi e deve essere coordinato con le fluttuazioni di flusso del CVS e con gli scarti tra tempo di campionamento e ciclo di prova, se necessario. CO, CO2 e NMHC possono essere determinati mediante integrazione dei segnali di misurazione in continuo o analisi delle concentrazioni raccolte nel sacchetto di campionamento nell'arco del ciclo. Le concentrazioni degli inquinanti gassosi presenti nell'aria di diluizione devono essere determinate prima del punto in cui i gas di scarico entrano nel tunnel di diluizione mediante integrazione o raccolta nel sacchetto del fondo. Tutti gli altri parametri da misurare devono essere registrati con almeno una misurazione al secondo (1 Hz).

7.7.5. Campionamento del particolato All'inizio della sequenza di prova, commutare il sistema di campionamento del particolato dal by-pass alla raccolta del particolato. Se si usa un sistema di diluizione a flusso parziale, controllare la pompa (o le pompe) del campione in modo che la portata attraverso la sonda di campionamento del particolato o il condotto di trasferimento si mantenga proporzionale alla portata massica dei gas di scarico determinata conformemente al punto 9.4.6.1. Se si usa un sistema di diluizione a flusso pieno, regolare la pompa (o le pompe) del campione in modo che la portata attraverso la sonda di campionamento del particolato o il condotto di trasferimento venga mantenuta al valore impostato con un'approssimazione di ± 2,5 %. Se si usa la compensazione del flusso (vale a dire il controllo proporzionale del flusso del campione), si deve dimostrare che il rapporto tra il flusso nel tunnel principale e il flusso del campione di particolato non si discosta di oltre ± 2,5 % dal valore stabilito (salvo per i primi 10 secondi di campionamento). Registrare la temperatura e la pressione medie all'ingresso del misuratore (o dei misuratori) del gas o della strumentazione di controllo del flusso. Se la portata impostata non può essere mantenuta per tutto il ciclo (con un'approssimazione di ± 2,5 %) a causa di un elevato carico di particolato sul filtro, la prova deve essere annullata. Ripetere la prova riducendo la portata del campione.

7.7.6. Arresto del motore e malfunzionamento delle apparecchiature Se il motore si arresta in qualsiasi momento durante la prova, si deve annullare la prova. Precondizionare il motore in conformità al punto 7.7.1 e riavviarlo secondo le prescrizioni del punto 7.7.2. Quindi ripetere la prova. In caso di malfunzionamento di qualsiasi apparecchiatura di prova prescritta durante il ciclo di prova, annullare la prova e ripeterla conformemente alle disposizioni di cui sopra.

7.8. Procedure successive alla prova

7.8.1. Operazioni successive alla prova Terminata la prova, fermare la misurazione della portata massica dei gas di scarico e del volume dei gas di scarico diluiti, il flusso dei gas nei sacchetti di raccolta e la pompa di campionamento del particolato. Se si usa un analizzatore integrato, continuare il campionamento fino allo scadere dei tempi di risposta del sistema.

7.8.2. Verifica del campionamento proporzionale Per i campioni dei lotti proporzionali, come i campioni nel sacchetto o i campioni di particolato, occorre verificare che il campionamento proporzionale sia stato mantenuto in conformità ai punti 7.6.7 e 7.7.5. I campioni che non soddisfano le prescrizioni devono essere annullati.

7.8.3. Condizionamento e pesatura del particolato Riporre il filtro antiparticolato in un contenitore coperto o sigillato oppure chiudere il portafiltri per proteggere i filtri campione dalla contaminazione ambientale. Avendolo così protetto, riportare il filtro nella camera di pesatura. Condizionare il filtro per almeno un'ora e poi pesarlo in conformità al punto 9.4.5. Registrare il peso lordo del filtro.

7.8.4. Verifica della deriva Determinare le risposte di span e di zero degli intervalli dell'analizzatore dei gas non appena possibile e in ogni caso entro 30 minuti dal completamento del ciclo di prova o durante il periodo di sosta (solo per b). Ai fini del presente punto, un ciclo di prova è definito come segue. (a) Per la prova WHTC: la sequenza completa freddo-sosta-caldo. (b) Per la prova WHTC con avviamento a caldo (punto 6.6): la sequenza sosta-caldo. (c) Per la prova WHTC con avviamento a caldo e rigenerazione multipla (punto 6.6): il numero complessivo delle prove con avviamento a caldo. (d) Per la prova WHSC: il ciclo di prova. Le seguenti disposizioni si applicano alla deriva dell'analizzatore: (a) è possibile inserire le risposte di span e zero prima e dopo la prova direttamente nell'equazione 66 del punto 8.6.1 senza determinare la deriva; (b) se la differenza per quanto riguarda la deriva tra i risultati prima e dopo la prova è inferiore all'1 % del fondo scala, le concentrazioni misurate si possono utilizzare non corrette o le si può correggere per tenere conto della deriva secondo le prescrizioni del punto 8.6.1; se la differenza per quanto riguarda la deriva tra i risultati prima e dopo la prova è pari o superiore all'1 % del fondo scala, annullare la prova o correggere le concentrazioni misurate per tenere conto della deriva secondo le prescrizioni del punto 8.6.1.

7.8.5. Analisi del campionamento con sacchetto dei gas Non appena possibile, effettuare le seguenti operazioni: a) analizzare i campioni di gas nel sacchetto entro 30 minuti dal completamento della prova con avviamento a caldo o durante il periodo di sosta per la prova con avviamento a freddo; b) analizzare i campioni di fondo entro 60 minuti dal completamento della prova con avviamento a caldo.

7.8.6. Convalida del lavoro prodotto nel ciclo Per il calcolo del lavoro prodotto nel ciclo effettivo, omettere i punti eventualmente registrati durante l'avviamento del motore. Il lavoro prodotto nel ciclo effettivo deve essere determinato durante il ciclo di prova utilizzando sincronicamente i valori effettivi di regime e coppia per calcolare i valori istantanei della potenza del motore. I valori istantanei della potenza del motore devono essere integrati durante il ciclo di prova per calcolare il lavoro prodotto nel ciclo effettivo Wact (kWh). Se non sono montati dispositivi ausiliari/apparecchiature in conformità al punto 6.3.1, i valori istantanei della potenza devono essere corretti con l'equazione 4 del punto 6.3.5. Usare lo stesso metodo descritto al punto 7.4.8 per integrare la potenza effettiva del motore. Il lavoro prodotto nel ciclo effettivo Wact è utilizzato per il confronto con il lavoro prodotto nel ciclo di riferimento Wref e per il calcolo delle emissioni specifiche al banco (cfr. il punto 8.6.3). Wact deve essere compreso tra l'85 % e il 105 % di Wref

7.8.7. Analisi statistica di convalida del ciclo di prova Occorre eseguire regressioni lineari dei valori effettivi (n act, M act, P act) rispetto ai valori di riferimento (n ref, M ref, P ref) sia per la prova WHTC che per la prova WHSC. Per ridurre al minimo l'effetto distorsivo dello sfasamento temporale tra i valori del ciclo effettivo e i valori del ciclo di riferimento, è possibile anticipare o ritardare l'intera sequenza dei segnali effettivi del regime e della coppia rispetto alla sequenza del regime e della coppia di riferimento. Se i segnali effettivi vengono spostati, sia il regime che la coppia devono essere spostati nella stessa misura e nella stessa direzione. Deve essere utilizzato il metodo dei minimi quadrati con l'equazione di interpolazione ottimale avente la formula: y = a 1 x + a 0 (11) in cui: y è il valore effettivo del regime (min-1), della coppia (Nm) o della potenza (kW); a 1 è il coefficiente angolare della linea di regressione; x è il valore di riferimento del regime (min-1), della coppia (Nm) o della potenza (kW); a 0 è l'intercetta su y della linea di regressione. Calcolare l'errore standard della stima (SEE) di y su x e il coefficiente di determinazione (r2) per ciascuna linea di regressione. Si raccomanda di effettuare questa analisi a 1 Hz. La prova è considerata valida se rispetta i criteri indicati nella tabella 2 (WHTC) o nella tabella 3 (WHSC). Tabella 2 Tolleranze della linea di regressione per la prova WHTC Regime Coppia Potenza Errore standard della stima (SEE) di y su x Massimo il 5 % del regime massimo di prova Massimo il 10 % della coppia massima del motore Massimo il 10 % della potenza massima del motore Coefficiente angolare della linea di regressione, a 1 0,95 - 1,03 0,83 - 1,03 0,89 - 1,03 Coefficiente di determinazione, r 2 Minimo 0,970 Minimo 0,850 Minimo 0,910 Intercetta su y della linea di regressione, a 0 Massimo il 10 % del regime minimo Il valore maggiore tra ± 20 Nm e ± il 2 % della coppia massima Il valore maggiore tra ± 4 kW e ± il 2 % della potenza massima Tabella 3 Tolleranze della linea di regressione per la prova WHSC Regime Coppia Potenza Errore standard della stima (SEE) di y su x Massimo l'1 % del regime massimo di prova Massimo il 2 % della coppia massima del motore Massimo il 2 % della potenza massima del motore Coefficiente angolare della linea di regressione, a 1 0,99 - 1,01 0,98 - 1,02 0,98 - 1,02 Coefficiente di determinazione, r 2 Minimo 0,990 Minimo 0,950 Minimo 0,950 Intercetta su y della linea di regressione, a 0 Massimo l'1 % del regime massimo di prova Il valore maggiore tra ± 20 Nm e ± il 2 % della coppia massima Il valore maggiore tra ± 4 kW e ± il 2 % della potenza massima Ai soli fini della regressione, è ammessa l'omissione di punti secondo quanto indicato nella tabella 4 prima del calcolo della regressione. Tuttavia, tali punti non devono essere omessi per il calcolo del lavoro e delle emissioni nel ciclo. L'omissione di punti si può applicare a tutto il ciclo o a qualsiasi parte di esso. Tabella 4 Omissioni di punti ammesse per l'analisi di regressione Evento Condizioni Omissioni di punti ammesse Richiesta minima da parte dell'operatore (punto di minimo) n ref = 0 % e M ref = 0 % e M act > (M ref - 0,02 M max. mapped torque) e M act < (M ref + 0,02 M max. mapped torque) Regime e potenza Richiesta minima da parte dell'operatore (punto di trascinamento) M ref < 0 % Potenza e coppia Richiesta minima da parte dell'operatore n act ≤ 1,02 n ref e M act > M ref oppure n act > n ref e M act ≤ M ref' oppure n act > 1,02 n ref e M ref < M act ≤ (M ref + 0,02 M max. mapped torque) Potenza e coppia o potenza e regime Richiesta massima da parte dell'operatore n act < n ref e M act ≥ M ref oppure n act ≥ 0,98 n ref e M act < M ref oppure n act < 0,98 n ref e M ref > M act ≥ (M ref - 0,02 M max. mapped torque) Potenza e coppia o potenza e regime

8. Calcolo delle emissioni Il risultato finale di prova deve essere arrotondato in un unico passaggio al numero di decimali a destra della virgola indicato dalla norma sulle emissioni applicabile, più un'ulteriore cifra significativa, conformemente alla norma ASTM E 29-06B. Non è ammesso l'arrotondamento dei valori intermedi in base a cui viene ricavato il risultato finale delle emissioni specifiche al banco. Il calcolo degli idrocarburi e/o degli idrocarburi non metanici si basa sui seguenti rapporti molari di carbonio/idrogeno/ossigeno (C/H/O) del carburante: CH1,86O0,006 per il diesel (B7); CH2,92O0,46 per l'etanolo destinato a specifici motori ad accensione spontanea (ED95); CH1,93O0,032 per la benzina (E10); CH2,74O0,385 per l'etanolo (E85); CH2,525 per il GPL (gas di petrolio liquefatto); CH4 per il gas naturale (GN) e il biometano. Nell'appendice 5 del presente allegato sono riportati alcuni esempi di operazioni di calcolo. Il calcolo delle emissioni su base molare, a norma dell'allegato 7 del gtr n. 11 relativo al protocollo di prova delle emissioni dallo scarico per le macchine mobili non stradali (NRMM), è ammesso previa autorizzazione dell'autorità di omologazione.

8.1. Correzione secco/umido Se le emissioni sono misurate su secco, convertire la concentrazione misurata nel valore su umido applicando l'equazione seguente: c w = kw × c d (12) in cui: c d è la concentrazione su secco in ppm o percentuale vol.; kw è il fattore di correzione secco/umido (k w,a, k w,e, o k w,d, a seconda della rispettiva equazione utilizzata).

8.1.1. Gas di scarico grezzi (13) oppure (14) oppure (15) con (16) e (17)

in cui:

H a è l'umidità dell'aria di aspirazione, in g d'acqua per kg di aria secca; w ALF è il tenore di idrogeno nel carburante, in percentuale in massa; q mf,i è la portata massica istantanea del carburante, in kg/s; q mad,I è la portata massica istantanea dell'aria di aspirazione su secco, in kg/s; p r è la pressione del vapore acqueo dopo il bagno di raffreddamento, in kPa; p b è la pressione atmosferica totale, in kPa; w DEL è il tenore di azoto nel carburante, in percentuale in massa; w EPS è il tenore di ossigeno nel carburante, in percentuale in massa; α è il rapporto molare dell'idrogeno nel carburante; c CO2 è la concentrazione di CO2 su secco, in percentuale; c CO è la concentrazione di CO su secco, in percentuale.

Le equazioni 13 e 14 sono fondamentalmente identiche; il fattore 1,008 nelle equazioni 13 e 15 è un'approssimazione del denominatore più accurato dell'equazione 14.

8.1.2. Gas di scarico diluiti (18) oppure (19) con (20) in cui: α è il rapporto molare dell'idrogeno nel carburante; c CO2w è la concentrazione di CO2 su umido, in percentuale; c CO2d è la concentrazione di CO2 su secco, in percentuale; H d è l'umidità dell'aria di diluizione, in g d'acqua per kg di aria secca; H a è l'umidità dell'aria di aspirazione, in g d'acqua per kg di aria secca; D è il fattore di diluizione (cfr. il punto 8.5.2.3.2).

8.1.3. Aria di diluizione (21) con (22) in cui: H d è l'umidità dell'aria di diluizione, in g d'acqua per kg di aria secca.

8.2. Correzione degli NO x in funzione dell'umidità Poiché l'emissione di NOx dipende dalle condizioni dell'aria ambiente, la concentrazione di NOx deve essere corretta per tenere conto dell'umidità applicando i fattori indicati al punto 8.2.1 o 8.2.2. L'umidità dell'aria di aspirazione Ha può essere ricavata dalla misurazione dell'umidità relativa, del punto di rugiada, della pressione del vapore o della temperatura di bulbo secco/umido utilizzando equazioni generalmente accettate.

8.2.1. Motori ad accensione spontanea (23) in cui: H a è l'umidità dell'aria di aspirazione, in g d'acqua per kg di aria secca.

8.2.2. Motori ad accensione comandata (24) in cui: H a è l'umidità dell'aria di aspirazione, in g d'acqua per kg di aria secca.

8.3. Correzione della galleggiabilità del filtro antiparticolato Gli effetti di galleggiabilità in aria della massa del filtro di campionamento devono essere corretti. La correzione della galleggiabilità dipende dalla densità del filtro di campionamento, dalla densità dell'aria e dalla densità del peso di taratura della bilancia e non tiene conto della galleggiabilità del PM in sé. La correzione della galleggiabilità deve applicarsi alla massa della tara del filtro e alla massa lorda del filtro. Se la densità del materiale del filtro non è nota, si devono utilizzare le densità seguenti: a) filtro in fibre di vetro rivestite di teflon: 2 300 kg/m3; b) filtro a membrana in teflon: 2 144 kg/m3; c) filtro a membrana in teflon con anello di supporto in polimetilpentene: 920 kg/m3. Per i pesi di taratura in acciaio inossidabile deve essere utilizzato un materiale con densità di 8 000 kg/m3. Se si usa un materiale diverso, la sua densità deve essere nota. Si deve utilizzare l'equazione seguente: (25) con (26) in cui: m uncor è la massa del filtro antiparticolato non corretta, in mg; ρ a è la densità dell'aria, in kg/m3; ρ w è la densità del peso di taratura della bilancia, in kg/m3; ρ f è la densità del filtro di campionamento del particolato, in kg/m3; p b è la pressione atmosferica totale, in kPa; T a è la temperatura dell'aria ambiente in prossimità della bilancia, in K; 28,836 è la massa molare dell'aria all'umidità di riferimento (282,5 K), in g/mol; 8,3144 è la costante molare dei gas. La massa del campione di particolato m p di cui ai punti 8.4.3 e 8.5.3 deve essere calcolata come segue: (27) in cui: m f,G è la massa lorda del filtro antiparticolato corretta per la galleggiabilità, in mg; m f,T è la massa della tara del filtro antiparticolato corretta per la galleggiabilità, in mg.

8.4. Diluizione a flusso parziale (PFS) e misurazione delle emissioni di gas grezzi I segnali di concentrazione istantanea dei componenti gassosi sono utilizzati per il calcolo delle emissioni in massa mediante moltiplicazione con la portata massica istantanea del gas di scarico. La portata massica del gas di scarico può essere misurata direttamente o calcolata con i metodi di misurazione del flusso dell'aria di aspirazione e del flusso del carburante, con il metodo del gas tracciante o con la misurazione dell'aria di aspirazione e del rapporto aria/carburante. Occorre prestare particolare attenzione al tempo di risposta dei diversi strumenti. Queste differenze devono essere considerate allineando temporalmente i segnali. Per il particolato, i segnali della portata massica dello scarico sono usati per controllare che il sistema di diluizione a flusso parziale prelevi un campione proporzionale alla portata massica dei gas di scarico. Per controllare che la proporzionalità sia corretta occorre eseguire un'analisi di regressione tra il campione e la portata dei gas di scarico secondo le modalità descritte al punto 9.4.6.1. La procedura di prova nella sua interezza è illustrata schematicamente nella figura 6.

Figura 6

Schema del sistema di misurazione del flusso parziale/grezzo

8.4.1. Determinazione della portata massica dei gas di scarico

8.4.1.1. Introduzione Per il calcolo delle emissioni contenute nei gas di scarico grezzi e il controllo dei sistemi di diluizione a flusso parziale è necessario conoscere la portata massica dei gas di scarico. Per la determinazione della portata massica dei gas di scarico si può utilizzare uno dei metodi descritti ai punti da 8.4.1.3 a 8.4.1.7.

8.4.1.2. Tempo di risposta Per il calcolo delle emissioni, il tempo di risposta dei metodi descritti ai punti da 8.4.1.3 a 8.4.1.7 deve essere pari o inferiore al tempo di risposta dell'analizzatore, che in base a quanto prescritto dal punto 9.3.5 deve essere ≤ 10 secondi. Per il controllo dei sistemi di diluizione a flusso parziale è necessaria una risposta più rapida. Per i sistemi di diluizione a flusso parziale con controllo in linea, il tempo di risposta deve essere ≤ 0,3 secondi. Per i sistemi di diluizione a flusso parziale con "controllo predittivo" sulla base di una prova preregistrata, il tempo di risposta del sistema di misurazione della portata dei gas di scarico deve essere ≤ 5 secondi con tempo di salita ≤ 1 secondo. Il tempo di risposta del sistema deve essere indicato dal fabbricante dello strumento. Le prescrizioni relative ai tempi di risposta per la portata dei gas di scarico e i sistemi di diluizione a flusso parziale sono riportate al punto 9.4.6.1.

8.4.1.3. Metodo di misurazione diretta La misurazione diretta della portata istantanea dei gas di scarico deve essere effettuata con sistemi quali: a) dispositivi di misurazione della pressione differenziale, quali ad esempio boccagli di misurazione del flusso (per maggiori dettagli cfr. ISO 5167); b) flussometri ultrasonici; c) flussometri a vortici. Devono essere prese precauzioni adeguate allo scopo di evitare errori di misurazione che influirebbero sugli errori dei valori di emissione. In particolare, è necessario avere cura di installare il dispositivo nel sistema di scarico del motore secondo le raccomandazioni del costruttore e la buona pratica ingegneristica. Le prestazioni e le emissioni del motore, in particolare, non devono variare in seguito all'installazione del dispositivo. I flussometri devono possedere i requisiti di linearità indicati al punto 9.2.

8.4.1.4. Metodo di misurazione dell'aria e del carburante Questo metodo prevede la misurazione dei flussi dell'aria e del carburante con flussometri adatti. Il flusso istantaneo dei gas di scarico deve essere calcolato come segue: qm ew,i = qm aw,i + qm f,i (28) in cui: qm ew,i è la portata massica istantanea dei gas di scarico, in kg/s; qm aw,i è la portata massica istantanea dell'aria di aspirazione, in kg/s; qm f,i è la portata massica istantanea del carburante, in kg/s. I flussometri devono possedere i requisiti di linearità di cui al punto 9.2 e devono anche essere sufficientemente accurati da ottemperare alle prescrizioni di linearità relative al flusso dei gas di scarico.

8.4.1.5. Metodo di misurazione del gas tracciante Con tale metodo viene misurata la concentrazione di un gas tracciante nello scarico. Iniettare nel flusso dei gas di scarico una quantità nota di un gas inerte (ad es. elio puro). Il gas viene miscelato e diluito dal gas di scarico, ma non deve reagire nel condotto di scarico. Misurare quindi la concentrazione del gas tracciante nel campione di gas di scarico. Per garantire la completa miscelazione del gas tracciante, la sonda di campionamento del gas di scarico deve essere disposta ad almeno 1 m o, se superiore, a una distanza di almeno 30 volte il diametro del condotto di scarico, a valle del punto di iniezione del gas tracciante. La sonda di campionamento può essere posizionata a una distanza minore dal punto di iniezione se si controlla la completa miscelazione confrontando la concentrazione del gas tracciante con la concentrazione di riferimento quando il gas tracciante viene iniettato a monte del motore. La portata del gas tracciante deve essere regolata in modo tale che, con il motore al minimo, a miscelazione avvenuta la concentrazione del gas tracciante sia inferiore al fondo scala dell'analizzatore del gas tracciante. Il flusso dei gas di scarico deve essere calcolato come segue: (29) in cui: qm ew,i è la portata massica istantanea dei gas di scarico, in kg/s; qv t è la portata del gas tracciante, in cm3/min; c mix,i è la concentrazione istantanea del gas tracciante dopo la miscelazione, in ppm; ρe è la densità dei gas di scarico, in kg/m3 (cfr. la tabella 5); c b è la concentrazione di fondo del gas tracciante nell'aria di aspirazione, in ppm. La concentrazione di fondo del gas tracciante (c b) può essere determinata calcolando la media delle concentrazioni di fondo misurate immediatamente prima e dopo la prova. La concentrazione di fondo può essere trascurata se è inferiore all'1 % della concentrazione di gas tracciante dopo la miscelazione (c mix.i) nel momento di massima portata dei gas di scarico. Il sistema complessivo deve possedere i requisiti di linearità relativi al flusso dei gas di scarico di cui al punto 9.2.

8.4.1.6. Metodo di misurazione del flusso dell'aria e del rapporto aria/carburante Questo metodo prevede il calcolo della massa dei gas di scarico in base al flusso dell'aria e al rapporto aria/carburante. Il flusso massico istantaneo dei gas di scarico deve essere calcolato come segue: (30) con (31) (32) in cui: qm aw,i è la portata massica istantanea dell'aria di aspirazione, in kg/s; A/F st è il rapporto stechiometrico tra aria e carburante, in kg/kg; λi è il rapporto istantaneo dell'aria in eccesso; c CO2d è la concentrazione di CO2 su secco, in percentuale; c COd è la concentrazione di CO su secco, in ppm; c HCw è la concentrazione di HC su umido, in ppm. Il flussometro per l'aria deve possedere i requisiti di linearità di cui al punto 9.2, mentre il sistema complessivo deve possedere i requisiti di linearità relativi al flusso dei gas di scarico di cui al punto 9.2. Se per la misurazione del rapporto di eccesso d'aria si utilizzano strumenti di misurazione del rapporto aria/carburante, ad esempio un sensore del tipo ad ossido di zirconio, tali strumenti devono essere conformi alle prescrizioni di cui al punto 9.3.2.7.

8.4.1.7. Metodo del bilancio del carbonio Questo metodo prevede il calcolo della massa dello scarico dal flusso di carburante e dai componenti gassosi dello scarico che contengono carbonio. Il flusso massico istantaneo dei gas di scarico deve essere calcolato come segue: (33) con k c= (cCO2d – cCO2d,a) x 0,5441 + cCOd/18522 + cHCw/17355 (34) e k fd = - 0,055586 x w ALF + 0,0080021 x w DEL + 0,0070046 x w EPS (35) in cui: qmf,i è la portata massica istantanea del carburante, in kg/s; Ha è l'umidità dell'aria di aspirazione, in g d'acqua per kg di aria secca; w BET è il tenore di carbonio nel carburante