Jerzy Merkisz

Politechnika Poznańska

Stanisław Radzimirski

Instytut Transportu Samochodowego

Nowe przepisy Unii europejskiej o emisji zaniecZyszczeń

z pojazdów samochodowych

W artykule przeprowadzono porównanie nowych przepisów o emisji zanieczyszczeń dla pojazdów samochodowych kategorii homologacyjnych M i N wprowadzanych w UE w okresie ostatnich kilku lat z dotychczas obowiązującymi. Omówiono zasady nowego podziału tych pojazdów na lekkie i ciężkie. Nacisk położono na przepisy dotyczące kontroli pojazdów pod względem emisji zanieczyszczeń i cech z nią związanych (zużycie paliwa, moc silnika, zadymienie spalin).

NEW EUROPEAN UNION REGULATIONS CONCERNING

POLLUTANTS EMISSION FROM THE MOTOR VEHICLES

The article contains comparison of the new regulations, concerning pollutants emission for the M and N homologation category motor vehicles having been introduced in the EU during the last few years, with the contemporary regulations. The rules have been discussed for new division of those vehicles into the light and heavy. The emphasis has been put on the regulations concerning checking vehicles for their pollutants emission and characteristics linked with it (fuel consumption, engine power output, exhaust smoke).

1. Wprowadzenie

Unia Europejska (UE) wprowadziła pakiet nowych przepisów w zakresie emisji zanieczyszczeń z pojazdów samochodowych kategorii homologacyjnych M (do transportu osób) i N (do transportu ładunków). Obejmuje on:

• przepisy Euro 5 i Euro 6 dla tzw. pojazdów lekkich (badanych pod względem emisji zanieczyszczeń na hamowni podwoziowej), zastępujące dotychczas obowiązujące Euro 4,

• przepisy Euro VI dla tzw. pojazdów ciężkich (których badania emisji zanieczyszczeń prowadzi się na silniku zamontowanym na silnikowym stanowisku dynamometrycznym), zastępujące dotychczas obowiązujące Euro V.

Przepisy dla pojazdów lekkich i ciężkich są ustalone w odrębnych aktach prawnych. Struktura tych aktów dla obu grup pojazdów jest podobna. Przepisy dla poszczególnych z nich są zawarte w:

• rozporządzeniu Parlamentu Europejskiego i Rady,

• rozporządzeniu Komisji Europejskiej.

Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady jest podstawowym aktem prawnym dla danej grupy pojazdów. Są w nim podane ogólne zasady kontroli, wartości dopuszczalne emisji zanieczyszczeń i uprawnienia Komisji Europejskiej. Rozporządzenie Komisji Europejskiej zawiera przepisy wykonawcze do ww. rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady. Są w nim ustalone szczegółowe zasady kontroli oraz metody badań emisji zanieczyszczeń w celu określenia zgodności z wymaganiami.

Rozporządzenia Komisji nie podają szczegółowego opisu metod badań, lecz określają je przez odwołanie do odpowiednich przepisów w regulaminach EKG ONZ. Jedynie w przypadku gdy w tych regulaminach brak odpowiednich metod, są one przedstawione w sposób szczegółowy. Jeśli zachodzi konieczność wprowadzenia zmian w istniejących metodach, są one podane w sposób różnicowy w stosunku do przedstawionych w regulaminach.

Regulaminy EKG ONZ stanowią więc de facto trzecią część składową nowych przepisów UE o emisji zanieczyszczeń.

Należy podkreślić, że wyżej wymienione rozporządzenia mają być stosowane przez kraje członkowskie bezpośrednio, bez transponowania w prawodawstwie krajowym. Obowiązujące dotychczas dyrektywy były kierowane do państw członkowskich i wymagały transponowania. Dyrektywy te podawały daty, do których państwa członkowskie były zobowiązane do włączenia ich do swojego prawodawstwa.

Przepisy dla obu grup pojazdów dotyczą:

• kontroli pojazdów w zakresie emisji zanieczyszczeń (tzw. zanieczyszczeń kontrolowanych i dwutlenku węgla) i cech, które można nazwać „okołoemisyjnymi” (zużycie paliwa, zadymienie spalin, moc silnika),

• homologacji typu pojazdów w zakresie dostępności do informacji niezbędnych do obsługi i napraw,

• homologacji układów ograniczających emisję zanieczyszczeń, przeznaczonych na części zamienne do pojazdów homologowanych zgodnie z odpowiednim rozporządzeniem.

W nowych przepisach zachowano występujące dotychczas formy kontroli typu pojazdów w zakresie emisji zanieczyszczeń i cech „okołoemisyjnych” tzn.:

• homologację typu pojazdu,

• kontrolę zgodności produkcji (conformity of production) z homologowanym typem,

• kontrolę zgodności w eksploatacji (in-service compliance lub in-service conformity) z homologowanym typem

lecz do poszczególnych z nich wprowadzono zmiany.

W przepisach dotychczas obowiązujących homologacja w zakresie dostępności do informacji niezbędnych do obsługi i napraw nie występowała, ani dla pojazdów lekkich, ani dla ciężkich, natomiast homologacja układów przeznaczonych na części zamienne obowiązywała jedynie w przypadku pojazdów lekkich.

Dotychczas przepisy dotyczące kontroli pojazdów w zakresie poszczególnych cech, które obejmują nowe przepisy (emisja zanieczyszczeń kontrolowanych, emisja dwutlenku węgla i zużycia paliwa, zadymienie spalin, moc silnika) były ustalone w odrębnych dyrektywach. Cztery odrębne dyrektywy obowiązywały dla pojazdów lekkich, natomiast trzy dla pojazdów ciężkich. W każdej z nich był zawarty komplet przepisów dotyczących danej cechy. Podział następował według kryteriów, które można nazwać technicznymi. Dla każdej z wymienionych cech udzielana była odrębna homologacja według odpowiedniej dyrektywy. Nowe przepisy są zawarte w dwóch aktach prawnych dla danej grupy pojazdów, lecz podział następuje według innych kryteriów: przepisy o charakterze strategicznym wspólne dla wszystkich cech są ustalone w rozporządzeniu Parlamentu Europejskiego i Rady, przepisy wykonawcze - w rozporządzeniu Komisji; natomiast udzielana jest tylko jedna homologacja typu.

Wymieniona różnica ma praktyczne znaczenie dla przebiegu homologacji typu pojazdów. Dotychczas badania homologacyjne według poszczególnych dyrektyw, a zatem w zakresie poszczególnych cech, mogły być prowadzone na różnych obiektach. Zgodnie w nowymi przepisami ocena zgodności z wymaganiami w zakresie poszczególnych cech jest prowadzona na tych samych obiektach.

Nowe przepisy UE o emisji zanieczyszczeń z pojazdów lekkich są zawarte w następujących aktach prawnych:

• rozporządzeniu 715/2007 Parlamentu Europejskiego i Rady [1]; rozporządzenie to weszło w życie w czerwcu 2007 r.,

• rozporządzeniu Komisji Europejskiej 692/2008 wdrażającym rozporządzenie 715/2007 Parlamentu Europejskiego i Rady [2]; rozporządzenie to weszło w życie w lipcu 2008 r.,

• regulaminach 24 [3], 83 [4], 85 [5], 101 [6] i 103 [7] EKG ONZ ustalających metody pomiaru emisji zanieczyszczeń i cech „okołoemisyjnych” w poszczególnych testach; różnice w stosunku do metod ustalonych w tych regulaminach są podane w rozporządzeniu 692/2008.

Akty te zastępują dla pojazdów lekkich dotychczas obowiązujące dyrektywy:

• 70/220/EWG [8] dotyczącą emisji zanieczyszczeń,

• 80/1268/EWG [9] dotyczącą metody pomiaru zużycia paliwa i emisji dwutlenku węgla,

• 72/306/EWG [10] dotyczącą zadymienia spalin,

• 80/1269/EWG [11] dotyczącą pomiaru mocy netto silników (jest to moc uzyskana na końcówce wału korbowego, na stanowisku badawczym przy odpowiadającej jej prędkości obrotowej silnika wraz z osprzętem i urządzeniami pomocniczymi).

W przypadku pojazdów ciężkich nowe przepisy UE o emisji zanieczyszczeń z pojazdów ciężkich są zawarte w następujących aktach prawnych:

• rozporządzeniu 595/2008 Parlamentu Europejskiego i Rady [12]; rozporządzenie to weszło w życie w czerwcu 2009 r.,

• rozporządzeniu Komisji Europejskiej wdrażającym rozporządzenie 595/2009 Parlamentu Europejskiego i Rady [13]; projekt rozporządzenia zatwierdzony przez Komitet Techniczny jest już przygotowany, lecz jeszcze nie został dotychczas opublikowany,

• regulaminach 24 [3], 49 [14], 85 [5] i prawdopodobnie 103 [7] EKG ONZ ustalających metody pomiaru emisji i cech „okołoemisyjnych” w poszczególnych testach; różnice w stosunku do metod ustalonych w tych regulaminach są podane w rozporządzeniu Komisji.

Akty te zastąpią dla pojazdów ciężkich obecnie obowiązujące dyrektywy:

• 2005/55/WE [15] dotyczącą emisji zanieczyszczeń,

• 72/306/EWG [10] dotyczącą zadymienia spalin,

• 80/1269/EWG [11] dotyczącą pomiaru mocy netto silników.

Najważniejsze zmiany wprowadzone w nowych przepisach dotyczą:

• zasad podziału pojazdów na lekkie i ciężkie,

• zakresu stosowania,

• testów badawczych,

• wartości dopuszczalnych.

Ostatni z aktów prawnych UE - rozporządzenie Komisji wdrażające rozporządzenie 595/2008 - został przyjęty na przełomie 2010 i 2011 r. Od tego czasu nowe przepisy UE można uznać za ustalone. Wersja końcowa ww. rozporządzenia Komisji różni się dość znacznie od pierwszego projektu tego aktu przedstawionego w 2008 r. W związku z tym wcześniejsze analizy nowych przepisów UE przeprowadzone m.in. w [16, 17] stały się częściowo nieaktualne, w szczególności dla pojazdów ciężkich.

W niniejszym opracowaniu nacisk jest położony na przepisy dotyczące kontroli pojazdów pod względem emisji zanieczyszczeń i cech „okołoemisyjnych”. Przedstawione są zmiany tych przepisów w porównaniu z dotychczas obowiązującymi ustalonymi w ww. dyrektywach dla pojazdów lekkich i ciężkich. Szczegółowe informacje o przepisach dotychczasowych są przedstawione w [18].

Nowe przepisy UE są omówione według stanu na 28.02.2011 r.

2. Zasady podziału pojazdów na lekkie i ciężkie

W nowych przepisach UE wprowadzono istotne zmiany dotyczące zasad podziału pojazdów na lekkie i ciężkie w stosunku do dotychczasowych. Jako kryterium podziału przyjęta jest „masa odniesienia” równa 2610 kg, a nie „maksymalna masa całkowita” jak we wcześniejszych przepisach. Pod pojęciem „masy odniesienia” rozumie się w tym przypadku masę własną pojazdu zwiększoną o 100 kg, przy czym masa własna oznacza masę pojazdu ze wszystkimi zbiornikami pełnymi, z wyjątkiem zbiornika paliwa, który powinien być napełniony do 90% pojemności, z kołem zapasowym, z zestawem narzędzi, bez kierowcy.

Do pojazdów lekkich należą pojazdy o masie odniesienia nieprzekraczającej 2610 kg, czyli:

• prawie wszystkie samochody kategorii homologacyjnej M1,

• w zasadzie wszystkie samochody kategorii N1,

• część samochodów kategorii M2 i N2.

Do pojazdów ciężkich zalicza się:

• samochody kategorii homologacyjnych M1, M2, N1 i N2 o masie odniesienia przekraczającej 2610 kg,

• wszystkie pojazdy kategorii M3 i N3.

W dotychczasowych przepisach dotyczących emisji zanieczyszczeń za „lekkie” (termin ten nie był oficjalnie stosowany) uważano samochody o maksymalnej masie całkowitej nie przekraczającej 3500 kg, a za „ciężkie” pojazdy o masie przekraczającej tę wartość.

Maksymalna masa całkowita samochodów zaliczanych zgodnie z nowymi przepisami do „lekkich” może przekraczać 4500 kg.

Omówiona wyżej ogólna zasada, że pojazdy lekkie są homologowane według rozporządzeń 715/2007 i 692/2008, a ciężkie według rozporządzeń 595/2009 i odpowiedniego Komisji, obowiązuje bez względu na rodzaj stosowanego paliwa. Zgodnie z dotychczasowymi przepisami pojazdy ciężkie (o maksymalnej masie całkowitej przekraczającej 3500 kg) były homologowane w zakresie emisji zanieczyszczeń w przypadku zasilania benzyną według dyrektywy 70/220/EWG, a w przypadku zasilania olejem napędowym, LPG i NG - według dyrektywy 2005/55/WE. Zakres badań i wymagania były różne w obu przypadkach (pkt 3.2).

W nowych przepisach usunięta została występująca dotychczas możliwość wyboru przez producenta wymagań dla pojazdów kategorii N1 wyposażonych w silniki ZS oraz w silniki ZI zasilane LPG i NG (albo wymagania dla pojazdów lekkich ustalone w dyrektywie 70/220/EWG, bądź wymagania dla ciężkich ustalone w dyrektywie 2005/55/WE).

Od wyżej omówionej zasady dotyczącej podziału pojazdów na lekkie i ciężkie wprowadzono wyjątki, które w pewnym stopniu zaburzają jej logikę. Istnieje możliwość rozszerzenia homologacji udzielonej dla pojazdów lekkich na ciężkie (o masie odniesienia przekraczającej 2610 kg), pod warunkiem że:

• ich masa odniesienia nie przekracza 2840 kg,

• spełniają one inne wymagania dotyczące rozszerzenia.

W przypadku pojazdów ciężkich homologacja może być rozszerzona na pojazdy niekompletne o masie odniesienia nieprzekraczającej 2610 kg, jeśli po zabudowie wszystkie wersje mają masę odniesienia większą niż ta wartość.

Homologacja może być także rozszerzona na warianty i wersje homologowanego pojazdu ciężkiego (kompletne lub skompletowane), które:

• mają masę odniesienia przekraczającą 2380 kg (a zatem są zaliczane do lekkich),

• spełniają wymagania dotyczące pomiaru emisji gazów cieplarnianych ustalone w rozporządzeniach 715/2007 i 692/2008.

3. Homologacja typu pojazdów

3.1. Pojazdy lekkie

Rozporządzenie 715/2007 ustala dwa poziomy wymagań odnośnie do emisji zanieczyszczeń: Euro 5 i Euro 6. Komisja Europejska w swoim rozporządzenie 692/2008 podzieliła każdy z nich na dwa oznaczone literami „a” i „b” (Euro 5a, Euro 5b, Euro 6a, Euro 6b). Podział ten wprowadzono w związku ze zmianą metody pomiaru emisji cząstek stałych PM. Litera „a” oznacza metodę identyczną do stosowanej w Euro 4, natomiast „b” nową dostosowaną do pomiaru niskiej zawartości PM w spalinach. Pierwsza z nich obowiązuje do dnia 31.09.2011 r. dla NTA i 31.12.2012 r. dla ANR, natomiast druga po tych datach.

Komisja Europejska wprowadza w swoim rozporządzeniu dodatkowo poziomy wymagań odnośnie do układu OBD, nazwane Euro 5+ i Euro 6-, Euro 6-plus IUPR. Euro 6- i Euro 6-plus IUPR stosują się tylko do pojazdów z silnikami ZS.

Daty stosowania nowych przepisów dla pojazdów lekkich zależą od trzech czynników:

• poziomu wymagań odnośnie do emisji zanieczyszczeń,

• poziomu wymagań odnośnie do układu OBD,

• kategorii i klasy pojazdu.

W sumie występuje 25 kombinacji tych czynników, a zatem 25 wariantów homologacji. W celu ułatwienia sprawdzenia, według jakiego wariantu został homologowany dany pojazd, są one oznaczone dużymi literami alfabetu łacińskiego od A do Y (tab. 1). Litery te są podane w numerze homologacji.

Daty obowiązywania dla pojazdów kategorii M i N1 klasa I są podane w tab. 1. Dla pozostałych pojazdów objętych nowymi przepisami, tzn. kategorii N1 klasa II, N1 klasa III i N2 są one zazwyczaj o 1 rok późniejsze.

Tabela 1

Oznaczenia i daty stosowania wybranych wariantów homologacji według nowych przepisów UE dla pojazdów kategorii M i N1 klasa I

Table 1

Markings and dates of the use of selected homologation variants, according to the new EU regulations for the M and N1, class I category vehicles

Ozna-czenie literowe	Poziom wymagań odnośnie do emisji zanieczyszczeń	Poziom wymagań odnośnie do układu OBD	Silnik	Data NTA	Data ANR	Data, do której rejestracja jest dozwolona
A	Euro 5a	Euro 5	ZI, ZS	1.09.2009	1.01.2011	31.12.2012
F	Euro 5b	Euro 5	ZI, ZS	1.09.2011	1.01.2013	31.12.2013
J	Euro 5b	Euro 5+	ZI, ZS	1.09.2011	1.01.2014	31.08.2014
N	Euro 6a	Euro 6-	ZS	-	-	31.12.2012
Q	Euro 6b	Euro 6-	ZS	-	-	31.12.2013
T	Euro 6b	Euro 6-plus IUPR	ZS	-	-	31.05.2015
W	Euro 6b	Euro 6	ZI, ZS	1.09.2014	1.01.2015	-

W zależności od stosowanego paliwa pojazdy objęte nowymi przepisami dzielą się na:

• jednopaliwowe (mono fuel) wyposażone w silniki o ZI zasilane benzyną (E5), LPG, NG i biometanem oraz w silniki o ZS zasilane olejem napędowym (B5),

• dwupaliwowe rodzaju bifuel wyposażone w silniki o ZI zasilane benzyną (E5)/LPG, benzyną (E5)/NG i benzyną (E5)/biometanem,

• wyposażone w silniki o ZI zasilane benzyną (E5) i etanolem (E85) w dowolnych proporcjach oraz w silniki o ZS zasilane olejem napędowym (B5) i biodieslem w dowolnych proporcjach (flex fuel vehicles).

Symbole (E5) i (B5) oznaczają, że paliwa zawierają odpowiednio 5% obj. etanolu lub 5% obj. biodiesla, natomiast symbol E85 oznacza mieszaninę etanolu (85% obj.) i benzyny. W przepisach kładzie się więc duży nacisk na paliwa alternatywne.

Typy testów badawczych ustalone w nowych przepisach są takie same jak w obowiązujących dotychczas (tab. 2). Niektóre testy różnią się jednak pod względem wymagań i metod pomiaru.

Tabela 2

Typy testów emisji według rozporządzenia 692/2008 Komisji Europejskiej wykonywanych w ramach homologacji typu dla samochodów lekkich

Table 2

Types of the emission tests according to the European Commission 692/2008 decree, performed as part of the type approval process for the light vehicles

Lp.	Typ testu	Silnik ZI	Silnik ZS
1	I: pomiar emisji zanieczyszczeń po rozruchu zimnego silnika w temperaturze otoczenia 20-30^oC w cyklu NEDC na hamowni podwoziowej	tak
2	II: pomiar stężenia CO i współczynnika nadmiaru powietrza podczas pracy na biegu jałowym (do celów kontroli w eksploatacji)	tak	nie
3	III: pomiar emisji HC ze skrzyni korbowej silnika	tak	nie
4	IV: pomiar emisji HC z układu zasilania paliwem	tak	nie
5	V: trwałość urządzeń ograniczających emisję; próba trwałości 160 000 km	tak
6	VI: pomiar emisji zanieczyszczeń po rozruchu zimnego silnika w temperaturze otoczenia minus 7^oC w cyklu UDC	tak	nie
7	Kontrola działania układu OBD	tak
8	Pomiar zużycia paliwa i emisji CO2	tak
9	Pomiar zadymienia spalin (do celów kontroli w eksploatacji)	nie	tak
10	Sprawdzenie działania układu ograniczającego emisję tlenków azotu	tak
11	Pomiar mocy netto	tak
Uwagi: ^1) dla pojazdów jednopaliwowych test według lp. 6 tylko w przypadku zasilania benzyną ^2) w przypadku pojazdów dwupaliwowch testy według lp. 1, 2, 8 przy zasilaniu obu paliwami, testy pozostałe tylko przy zasilaniu benzyną, ^3)w przypadku pojazdów „flex fuel” (benzyna E5 i etanol E85) testy według lp. 1, 2, 6 i 8 przy zasilaniu obu paliwami, pozostałe testy przy zasilaniu benzyną, ^4) procedura testu według lp. 10 niezbyt jasna.

Testy lp. 1-9 i 11 występowały już w przepisach Euro 4. Jedynym nowym testem jest sprawdzenie działania układu ograniczającego emisję tlenków azotu (lp. 10).

W porównaniu z Euro 4 w nowych przepisach zwiększona zostaje liczba zanieczyszczeń objętych wymaganiami w teście typu I. Nowe wymagania dotyczą także (tab. 3):

• węglowodorów niemetanowych NMHC (tylko dla pojazdów wyposażonych w silniki ZI),

• liczby cząstek stałych (dla pojazdów wyposażonych w silniki ZS i w silniki ZI),

• masy cząstek stałych dla pojazdów wyposażonych w silniki ZI z wtryskiem bezpośrednim paliwa.

Tabela 3

Wartości dopuszczalne emisji zanieczyszczeń w przepisach Euro 4, Euro 5 i Euro 6 dla pojazdów kategorii M i N1 klasa I

Table 3

Admissible levels of the pollutants emission in the Euro 4, Euro 5 and Euro 6 regulations for the M and N1, class I category vehicles

Rodzaj silnika	Wymaganie	CO [mg/km]	HC/THC [mg/km]	NMHC [mg/km]	NOX [mg/km]	THC + NOX [mg/km]	masa PM^3) [mg/km]	liczba PN [-/km]
ZI	Euro 4^1) Euro 5 Euro 6	1000 1000 1000	100 100 100	- 68 68	80 60 60	- - -	- 5,0/4,5 ^3)^4) 5,0/4,5^3)^4)	- - ^5)
ZS	Euro 4^1) Euro 5^2) Euro 6	500 500 500	- - -	- - -	250 180 80	300 230 170	25 5,0/4,5^4) 5,0/4,5^4)	- 6,0×10^11 6,0×10^11
^1) Dla pojazdów o MMC ≤ 2500 kg. ^2) Z wyjątkiem pojazdów przystosowanych do spełnienia potrzeb socjalnych. ^3) Stosuje się tylko do pojazdów wyposażonych w silniki ZI z wtryskiem bezpośrednim. ^4) Pierwsza wartość (pomiar według metody „a”) obowiązuje do dnia 31.09.20011 r. dla NTA i 31.12.2012 r. dla ANR, druga wartość (pomiar według metody „b”) po tych datach. ^5) Wartość dopuszczalna zostanie ustalona przed 1.09.2014 r.

Wprowadzenie wymagań dla węglowodorów niemetanowych powoduje, że w przepisach następuje zmiana symbolu oznaczającego całkowitą emisję węglowodorów. Dotychczas w tym celu był stosowany symbol HC (hydrocarbons). W nowych przepisach są one oznaczane jako THC (total hydrocarbons).

Dla samochodów zasilanych benzyną i LPG decydujące znaczenie dla spełnienia wymagań mają NMHC, gdyż wartości dopuszczalne dla tego zanieczyszczenia są o około 32% mniejsze niż dla THC, podczas gdy udział metanu w tych ostatnich wynosi mniej niż 10%. Natomiast dla pojazdów zasilanych NG i biometanem spełnienie wymagań będzie uzależnione od emisji THC.

W nowych przepisach nacisk jest położony na ograniczenie emisji cząstek stałych. Cząstki stałe, szczególnie te o wymiarach mniejszych niż około 0,1 μm, są obecnie uważane za zanieczyszczenie najgroźniejsze dla zdrowia człowieka. Wartość dopuszczalna dla masy tego zanieczyszczenia ulega zmniejszeniu o 5-12 razy w stosunku do obowiązujących dotychczas w Euro 4 (wartość 12 dla kategorii N1 klasy III). Zależy ona od metody pomiaru (tab. 3). Wartość dopuszczalna emisji PM jest jednakowa dla Euro 5 i Euro 6. Do spełnienia ustalonych wymagań niezbędne jest stosowanie filtrów cząstek stałych. Część z tych filtrów ogranicza w sposób efektywny emisję masową tego zanieczyszczenia, lecz nie zatrzymuje cząstek o wymiarach mniejszych niż 0,1 μm. Aby zapobiec stosowaniu takich filtrów wprowadza się, jak podano wyżej, ograniczenia liczby cząstek stałych. Wymagania dla liczby, a także masy, cząstek stałych są jednakowe dla wszystkich pojazdów objętych nowymi przepisami, niezależnie od ich wielkości.

Zmniejszeniu ulegają także wartości dopuszczalne NO_X; dla Euro 5 w porównaniu z Euro 4 zmniejszenie wynosi o 25-30%. Dalszemu ograniczeniu ulega emisja tego zanieczyszczenia w Euro 6, lecz tylko dla pojazdów wyposażonych w silniki o ZS. Zmniejszenie wartości dopuszczalnych w stosunku do Euro 5 wynosi 56%.

Wartości dopuszczalne dla CO i THC nie ulegają zmianie w stosunku do obecnie obowiązujących (Euro 4) i są jednakowe dla Euro 5 i Euro 6.

Test typu V ulega znacznym zmianom. Zgodnie z rozporządzeniem 692/2008 przebieg wykonywany w celu określenia współczynników pogorszenia emisji (deterioration factor) wzrasta z 80 000 km do 160 000 km. Druga ważna zmiana polega na wprowadzeniu dwóch rodzajów współczynników pogorszenia emisji:

• multiplikatywnego, jak dotychczas (w tym przypadku wyniki pomiarów w teście typu I są mnożone przez współczynnik),

• addytywnego (w tym przypadku współczynnik dodaje się do wyników pomiarów w teście typu I).

Producent pojazdu ma prawo wyboru rodzaju współczynnika.

Zgodnie z rozporządzeniem 692/2008 współczynniki pogorszenia emisji mogą być:

• określone na podstawie albo próby trwałości samochodu, albo próby starzenia układu ograniczenia emisji (reaktor katalityczny, filtr cząstek stałych) na stanowisku badawczym (ta druga możliwość nie występuje w dotychczasowych przepisach),

• przyjęte w podanej wartości w przepisach bez potrzeby badań.

W tym drugim przypadku wartości współczynników pogorszenia emisji ulegają zmianie w stosunku do stosowanych dotychczas. Zmiana ta wynika przede wszystkim z większego przebiegu.

Rys. 1. Stosunek wartości progowych dla OBD do dopuszczalnych w teście typu I dla pojazdów kategorii M dla poziomów wymagań Euro 4 i Euro 5

Fig. 1. Rate between the threshold values for the OBD and admissible ones in the type test I for the M category vehicles and requirements levels - Euro 4 and Euro 5

Znacznym zmianom w stosunku do Euro 4 ulegają przepisy dotyczące kontroli działania OBD. Podstawowe z nich są następujące:

• wartości progowe, przy których powinna nastąpić sygnalizacja niesprawności, ulegają znacznemu zmniejszeniu, przy czym dotyczy to także zanieczyszczeń, dla których wartości dopuszczalne pozostają niezmienione; stosunek wartości progowych do dopuszczalnych także ulega zmniejszeniu (rys. 1),

• wprowadza się wymaganie, że układ OBD powinien określać dla poszczególnych monitorów, tzw. współczynnik realizacji monitora diagnostycznego w eksploatacji (IUPR); jest to stosunek liczby przypadków, w których dany monitor był rzeczywiście zrealizowany, do liczby przypadków, w których teoretycznie powinien być zrealizowany,

• dla pojazdów wyposażonych w silniki ZI układ ten powinien monitorować sprawność reaktora katalitycznego nie tylko pod względem emisji węglowodorów, lecz także tlenków azotu.

W okresie między wejściem w życie przepisów Euro 5 i kompletnych Euro 6 wartości progowe ulegają stopniowemu zmniejszeniu, natomiast wartości wymagane współczynnika IUPR wzrostowi. Etapy pośrednie dla OBD są w nowych przepisach oznaczone Euro 5+, Euro 6-, Euro 6-plus IUPR (tab. 1).

Sprawdzenie działania układów ostrzegania kierowcy i zapobiegania użytkowania w przypadku nadmiernej emisji tlenków azotu - nowy test wprowadzony w przepisach Euro 5 i Euro 6 - dotyczy jedynie pojazdów wyposażonych w układ ograniczenia, w którym stosowany jest reagent (Adblue). Pojazdy takie powinny mieć układ ostrzegania kierowcy gdy: jakość reagentu nie jest właściwa lub jego poziom w zbiorniku jest zbyt niski. Alternatywnie mogą one być wyposażone w czujniki, które ostrzegają kierowcę, że emisja tlenków azotu jest nadmierna. Pojazdy muszą także zawierać układ zapobiegający użytkowaniu po stwierdzeniu przez układ ostrzegania kierowcy nadmiernej emisji, np. uniemożliwienie rozruchu silnika po określonym czasie, uniemożliwienie rozruchu silnika po tankowaniu paliwa, uniemożliwienie zatankowania paliwa, ograniczenie osiągów (maksymalna prędkość jazdy 50 km/h). Test polega na sprawdzeniu, czy pojazd jest wyposażony w układy ostrzegania i zapobieżenia użytkowania oraz czy spełniają one ustalone wymagania.

Zmiany wprowadzone w pozostałych testach (tab. 2) wynikają przede wszystkim ze zmian w:

• zasadach podziału pojazdów na lekkie i ciężkie (pkt 2),

• składzie paliw wzorcowych.

3.2. Pojazdy ciężkie

Istotna zmiana w zakresie stosowania w stosunku do dyrektywy 2005/55/WE polega przed wszystkim na tym, że nowe przepisy dotyczą także pojazdów/silników ZI zasilanych benzyną. Takie pojazdy/silniki były dotychczas objęte dyrektywą 70/220/EWG, a nie 2005/55/WE, przy czym wymagania były ograniczone do stężenia tlenku węgla na biegu jałowym, emisji węglowodorów ze skrzyni korbowej i ewentualnie do kontroli OBD. W nowych przepisach wymagania pod względem zakresu są podobne do obowiązujących dla pojazdów/silników zasilanych innymi paliwami.

Usunięty został występujący w przepisach od 2000 r. podział pojazdów/silników według poziomu emisji zanieczyszczeń na standardowe i EEV (enhanced environment-friendly vehicles), co powodowało zróżnicowanie wartości dopuszczalnych dla tych dwóch grup.

Nowe przepisy dotyczą pojazdów/silników zasilanych następującymi paliwami:

• w przypadku zapłonu iskrowego (ZI):

• benzyną (paliwo wzorcowe E10),

• LPG,

• NG lub biometanem,

• etanolem (paliwo wzorcowe E85),

• w przypadku zapłonu samoczynnego (ZS):

• olejem napędowym (paliwo wzorcowe B7),

• etanolem (paliwo wzorcowe ED 95).

Zostały rozpoczęte prace w celu objęcia przepisami także pojazdów/silników dwupaliwowych typu „dual fuel”, tzn. zasilanych jednocześnie dwoma paliwami: olejem napędowym i LPG lub NG/biometanem. Przewiduje się, że przepisy te wejdą w życie około 2013 r.

Symbole (E10) i (B7) oznaczają, że paliwa zawierają odpowiednio 10% obj. etanolu lub 7% obj. biodiesla, symbol E85 oznacza mieszaninę etanolu (85% obj.) i benzyny, natomiast symbol ED95 etanol (alkohole 95% masy) dla silników ZS. W przepisach uwidacznia się więc duży nacisk, podobnie jak w przypadku pojazdów lekkich, na paliwa alternatywne. Należy zwrócić uwagę na fakt, że wyżej podana zawartość etanolu i biodiesla dla paliw wzorcowych ustalona w nowych przepisach dla pojazdów ciężkich jest większa niż dla pojazdów lekkich (odpowiednio 5% obj. i 5% obj.), co wskazuje, że UE przewiduje znaczne zwiększenie udziału biokomponentów w benzynie i oleju napędowym.

Daty stosowania nowych przepisów dla pojazdów ciężkich zależą od trzech czynników:

• progowych wartości dopuszczalnych dla tlenków azotu w teście kontroli OBD,

• progowych wartości dopuszczalnych dla cząstek stałych w teście kontroli OBD,

• wymagań w zakresie jakości i zużycia reagentu (Adblue) w teście sprawdzenia działania układu ograniczającego emisję tlenków azotu.

Występują 3 warianty homologacji oznaczone dużymi literami alfabetu łacińskiego od A do C (tab. 4).

Typy testów badawczych ustalone w nowych przepisach (tab. 5) różnią się w znacznym stopniu od stosowanych dotychczas. Przyjęto ogólną zasadę, że metoda pomiaru w poszczególnych testach powinna być identyczna do ustalonej w odpowiednim GTR, jeśli taki jest opracowany. Do 31.03.2011 r. zostały przyjęte 3 GTR dotyczące testów objętych nowymi przepisami:

• GTR 4 dotyczący metody badań emisji zanieczyszczeń z silników ZS i silników ZI zasilanych LPG i NG [19],

• GTR 5 dotyczących wymagań technicznych dla OBD pojazdów drogowych [20],

• GTR 10 dotyczący emisji zanieczyszczeń w warunkach pozatestowych [21].

Tabela 4

Daty stosowania poszczególnych wariantów homologacji według przepisów Euro VI

dla pojazdów ciężkich

Table 4

Dates of using individual variants of homologation, in accordance with the Euro VI regulations

for the heavy vehicles

Oznaczenie	Wartość progowa emisji NOX wg tabeli 11	Wartość progowa emisji PM wg tabeli 11	Wymagania w zakresie jakości i zużycia reagentu	Data NTA	Data ANR	Data, do której rejestracja jest dozwolona
A	przejściowa	monitoring sprawności	przejściowe	31.12.2012	31.12.2013	1.09.2015
B	przejściowa	przejściowa	przejściowe	1.09.2014	1.09.2015	31.12.2016
C	docelowa	docelowa	docelowe	31.12.2015	31.12.2016	-

Tabela 5

Rodzaje testów według rozporządzenia Komisji Europejskiej wykonywanych w ramach homologacji typu dla samochodów ciężkich

Table 5

Types of tests according to the European Union decree, performed as part of the type approval process for the heavy vehicles

Lp.	Rodzaj testu	Silnik ZI	Silnik ZS
1	Pomiar emisji zanieczyszczeń w teście stacjonarnym WHSC na hamowni silnikowej	nie	tak
2	Pomiar emisji zanieczyszczeń w teście dynamicznym WHTC na hamowni silnikowej	tak
3	Pomiar stężenia CO i współczynnika nadmiaru powietrza podczas pracy na biegu jałowym (do celów kontroli w eksploatacji)	tak	nie
4	Pomiar emisji HC ze skrzyni korbowej silnika	tak
5	Kontrola emisji zanieczyszczeń w warunkach pozatestowych	tak^1)
6	Trwałość urządzeń ograniczających emisję	tak
7	Pomiar zużycia paliwa i emisji CO2	tak
8	Kontrola działania układu OBD	tak
9	Sprawdzenie działania układu ograniczającego emisję tlenków azotu	nie	tak
10	Pomiar mocy netto	tak
11	Sprawdzenie instalacji silnika w pojeździe	tak
^1) Nie jest w pełni jasne, czy test obowiązuje dla silników ZI.

Stosowane dotychczas testy: stacjonarny ESC i dynamiczny ETC są zastąpione przez odpowiednio WHSC (World Harmonized Steady-state Cycle) i WHTC (World Harmonized Transient Cycle). Te ostatnie opracowano na podstawie wyników badań drogowych pojazdów ciężkich w niektórych państwach UE, Japonii i USA. Mają one charakter światowy, w przeciwieństwie do ESC i ETC, które reprezentowały warunki ruchu w Europie. Testy WHSC i WHTC zostały po raz pierwszy wprowadzone w GTR 4 [19].

Cykle pracy WHSC i WHTC stosowane w testach stacjonarnym i dynamicznym należą, podobnie jak ETC, do rodzaju tzw. cykli znormalizowanych tzn. takich, w których zarówno prędkość obrotowa, jak i moment obrotowy badanego silnika są obliczane na podstawie wartości znormalizowanych tych parametrów podanych w przepisach.

WHSC składa się podobnie jak ESC z 13 faz, lecz dla konkretnego silnika występują między nimi różnice w warunkach pracy w poszczególnych z nich (rys. 2). Jedna z nich polega na tym, że w WHSC pomiary są prowadzone przy 6, a nie 4 prędkościach obrotowych. Druga różnica polega na sposobie kojarzenia obciążenia silnika i jego prędkości obrotowej. W ESC dla każdej z trzech wartości prędkości obrotowej (oprócz biegu jałowego) występują cztery wartości obciążenia silnika: 25%, 50%, 75% i 100%, co w sumie daje 12 faz (plus trzynasta faza biegu jałowego). W WHSC wartości obciążenia silnika są podobne jak w ESC (25%, 50%, 70% i 100%), jednak nie każde z nich występuje przy każdej prędkości obrotowej. Podział jest następujący: 4 obciążenia silnika 25%, po dwa obciążenia 50% i 70% oraz trzy - 100%. W sumie daje to 11 faz (plus dwie biegu jałowego). Średnie prędkości obrotowe i obciążenia, a zatem także moce, są w WHSC mniejsze niż w ESC, co rzutuje na wielkość emisji zanieczyszczeń.

a) b)

Rys. 2. Porównanie ESC (a) i WHSC (b) dla wybranego silnika

Fig. 2. Comparison of ESC (a) and WHSC (b) for the selected engine

Istotna różnica między WHSC a ESC leży w metodzie pomiaru i obliczenia emisji zanieczyszczeń. W ESC w przypadku zanieczyszczeń gazowych dla każdej fazy określa się średnie stężenie, natężenie przepływu spalin i moc silnika. Określenie to następuje na podstawie wyników rejestracji w ciągu ostatnich 30 s pracy w danej fazie, a zatem w przybliżeniu po stabilizacji warunków pracy. Emisję zanieczyszczeń w całym teście określa się jako średnią ważoną ze wszystkich 13 faz, przy czym wagą jest w tym przypadku współczynnik udziału (weighting factor) podany w przepisach. W przypadku cząstek stałych ich próbkę zbiera się na jednym filtrze dla całego cyklu. Konieczna jest taka organizacja poboru próbki (czasu, natężenia przepływu spalin przez filtr, stopnia rozcieńczenia), by w poszczególnych fazach rzeczywisty współczynnik udziału był równy w ramach dopuszczalnej tolerancji podanemu w przepisach.

W teście WHSC współczynniki udziału poszczególnych faz nie występują w formie bezpośredniej. Różnice w udziale warunków pracy są uwzględnione przez zróżnicowanie czasu pracy w poszczególnych fazach. W przypadku zanieczyszczeń gazowych emisję zanieczyszczeń mierzy się w całym cyklu, włącznie z okresem zmiany warunków pracy (prędkości obrotowej i momentu obrotowego) w poszczególnych fazach. W związku z tym sposób zmiany tych warunków jest zdefiniowany. Powinna ona następować w sposób liniowy w ciągu 20 s. Próbkę cząstek stałych zbiera się, podobnie jak w teście ESC, na jednym filtrze, lecz następuje to bez przerw w ciągu całego cyklu WHSC. W cyklu WHSC występują więc warunki pracy (prędkość obrotowa, moment obrotowy, stan cieplny silnika) nieustabilizowane, mimo że jego nazwa (steady-state) sugeruje, że badania prowadzi się w warunkach ustabilizowanych.

Różnice w wartości emisji zanieczyszczeń między ETC a WHTC wynikają z różnic między:

• wartościami znormalizowanej prędkości obrotowej i znormalizowanego momentu obrotowego (tab. 6),

• metodą obliczania wartości prędkości obrotowej konkretnego silnika na podstawie znormalizowanych parametrów.

Tabela 6

Wartości znormalizowanej prędkości obrotowej i znormalizowanego momentu obrotowego

dla ETC i WHTC (fragment)

Table 6

Value of the standardised revs and torque for ETC and WHTC (fragment)

Czas [s]	ETC		WHTC
		Znormalizowana prędkość obrotowa nN [%]	Znormalizowany moment obrotowy MN [%]	Znormalizowana prędkość obrotowa nN [%]	Znormalizowany moment obrotowy MN [%]
..	....	....	....	.....
71	81,4	99,6	55,3	18,3
72	88,7	73,4	55,1	16,3
73	52,5	0	54,8	11,1
74	46,4	58,5	54,7	11,5
75	48,6	90,9	54,8	17,5
76	55,2	99,4	55,6	18,0
77	62,3	99,0	57	14,1
78	68,4	91,5	58,1	7,0
79	74,5	73,7	43,3	0
80	38,0	0	28,5	25,0
..	....	....	....	....

W przypadku ETC prędkość obrotową badanego silnika określa się według wzoru:

(1)

natomiast w przypadku WHTC wzór jest następujący:

(2)

Przyjęte oznaczenia:

n_S - prędkość obrotowa badanego silnika, [obr/min],

n_N - znormalizowana prędkość obrotowa, [%],

n_lo - najmniejsza prędkość obrotowa, przy której badany silnik osiąga: 50% (w przypadku ETC) lub 55% (w przypadku WHTC) mocy maksymalnej, [obr/min],

n_hi - największa prędkość obrotowa, przy której badany silnik osiąga 70% mocy maksymalnej, [obr/min],

n_pref - prędkość obrotowa, przy której dla badanego silnika całka momentu obrotowego w funkcji prędkości obrotowej osiąga 51% całej wartości całki w polu pracy, [obr/min],

n_i - prędkość obrotowa biegu jałowego badanego silnika, [obr/min].

Metoda określenia momentu obrotowego badanego silnika na podstawie wartości znormalizowanych tego parametru jest taka sama dla obu cykli (wartość momentu maksymalnego przy danej prędkości obrotowej mnożona przez wartość znormalizowaną).

Średnia prędkość obrotowa i średni moment obrotowy są w WHTC mniejsze niż w ETC.

Test WHTC składa się z następujących faz:

• faza 1 - pomiaru po rozruchu zimnego silnika (cold start test); silnik uważa się za zimny, jeśli temperatura oleju, płynu chłodzącego i układu ograniczenia emisji (after-treatment system) są zawarte w przedziale 20-30^oC; wykonuje się jeden cykl WHTC (rys. 3),

• faza 2 - zatrzymanie nagrzanego silnika przez okres 5 min,

• faza 3 - pomiar po rozruchu nagrzanego silnika (hot start test); wykonuje się jeden cykl WHTC.

a) b)

Rys. 3. Porównanie ETC (a) i WHTC (b) po rozruchu nagrzanego silnika

dla wybranego silnika [22]

Fig. 3. Comparison of ETC (a) and WHTC (b) following the hot start up of the selected engine [22]

Udział fazy testu po rozruchu zimnego silnika wynosi 0,1, a po rozruchu nagrzanego - 0,9. Emisję jednostkową zanieczyszczeń e w g/(kW·h) określa się według wzoru:

e = [(0,1 ∙ m_cold) + (0,9 ∙ m_hot)]/ [(0,1 ∙ W_cold) + (0,9 ∙ W_hot)] (3)

w którym:

m_cold - masowa emisja określona w fazie po rozruchu zimnego silnika, g/faza,

m_hot - masowa emisja określona w fazie po rozruchu nagrzanego silnika, g/faza,

W_cold - praca określona w fazie po rozruchu zimnego silnika, (kW·h)/faza,

W_hot - praca określona w fazie po rozruchu nagrzanego silnika, (kW·h)/faza.

W fazie 1 istotny wpływ na emisję zanieczyszczeń ma czas nagrzewania do osiągnięcia temperatury normalnej pracy przez silnik i stosowane w nim układy ograniczenia emisji (rys. 4). W przepisach nie ma szczegółowych wymagań dotyczących sposobu nagrzewania.

Rys. 4. Wpływ czasu nagrzewania silnika (wyrażonego jako czas t osiągnięcia przez czynnik chłodzący temperatury 90^oC po rozruchu w temperaturze 24^oC) na emisję zanieczyszczeń kontrolowanych: a - t = 0 s (silnik nagrzany), pomiar przed układem ograniczenia emisji w układzie wylotowym, b - t = 0 s (silnik nagrzany), pomiar za układem ograniczenia emisji w układzie wylotowym, c - t = 110 s, pomiar przed układem ograniczenia emisji w układzie wylotowym, d - t = 110 s, pomiar za układem ograniczenia emisji w układzie wylotowym, e - t = 195 s, pomiar przed układem ograniczenia emisji w układzie wylotowym, f - t = 195 s, pomiar za układem ograniczenia emisji w układzie wylotowym.

Fig. 4. Influence of the engine warming up time (expressed as a time „t” of attaining the temperature of 90^oC by the coolant, following the start up at the temperature 24^oC) on the controlled pollutants emission: a - t = 0 s (warm engine), measurements taken before the exhaust emission reduction system, b - t = 0 s (warm engine), measurements taken after the exhaust emission reduction system, c - t = 110 s, measurements taken before the exhaust emission reduction system, d - t = 110 s, measurements taken after the exhaust emission reduction system, e - t = 195 s, measurements taken before the exhaust emission reduction system, f - t = 195 s, measurements taken after the exhaust emission reduction system

Zwiększona zostaje liczba rodzajów zanieczyszczeń objętych wymaganiami w testach WHSC i WHTC w porównaniu z występującymi w ESC i ETC (tab. 7). Nowe wymagania dotyczą także:

• liczby cząstek stałych (dla silników ZS i silników ZI),

• amoniaku (dla silników ZS i silników ZI),

• masy cząstek stałych dla silników ZI.

Należy zwrócić uwagę na fakt, że w przepisach dla pojazdów lekkich są stosowane oznaczenia: „PM” w przypadku masy cząstek stałych i „PN” liczby cząstek stałych, natomiast w przepisach dla pojazdów ciężkich: „PM mass” oznacza masę, a „PM number” liczbę cząstek stałych.

Tabela 7

Wartości dopuszczalne emisji jednostkowej zanieczyszczeń Euro VI

dla silników pojazdów ciężkich

Table 7

Value of the admissible pollutants unit emission - Euro VI, for the heavy vehicles' engines

Rodzaj testu	Silnik	Wartości dopuszczalne
				CO mg/(kW·h)	THC mg/(kW·h)	NMHC mg/(kW·h)	CH4 mg/(kW·h)	NOX mg/(kW·h)	NH3 ppm	masa PM mg/(kW·h)	liczba PM -/(kW·h)
WHSC	ZS	1500	130	-	-	400	10	10	8,0×10^11
WHTC	ZS	4000	160	-	-	460	10	10	6,0×10^11
WHTC	ZI	4000	-	160	500	460	10	10	*
* Wartość dopuszczalna zostanie ustalona przed 31.12.2012 r.

Wartości dopuszczalnych emisji zanieczyszczeń Euro VI podanych w tab. 7 nie można porównywać w sposób bezpośredni z obowiązującymi dotychczas dla pojazdów Euro V i EEV ze względu na różnice w metodzie pomiarów. Należy podkreślić, że w rozporządzeniu 595/2009 wartości dopuszczalne identyczne do podanych w tab. 7 zostały ustalone dla badań w testach ESC i ETC. Rozporządzenie to nie zawiera natomiast wymagań dla badań w testach WHSC i WHTC. Miały one zostać ustalone w terminie późniejszym po przeprowadzeniu badań korelacyjnych. Komisja w ogóle usunęła ze swojego rozporządzenia testy ESC i ETC, a ustalone dla nich wartości dopuszczalne wprowadziła dla WHSC i WHTC. Przyjęto więc, że wyniki badań w testach WHSC i WHTC są takie same jak w ESC i ETC, co nie jest spełnione dla części silników (rys. 5).

Rys. 5. Porównanie emisji zanieczyszczeń w teście ETC i WHTC wybranego silnika

Fig. 5. Comparison of the pollutants emission in the ETC and WHTC tests of the selected engine

Należy zwrócić uwagę na różny sposób ustalenia w nowych przepisach wymagań dla emisji węglowodorów z pojazdów lekkich i ciężkich. W przypadku silników ZI dla tych pierwszych wymagania dotyczą THC i NMHC, natomiast dla drugich - NMHC i CH₄. W przypadku silników ZS dla pojazdów lekkich wartości dopuszczalne są ustalone dla sumy emisji THC i NO_X, a więc nie ma odrębnych wymagań dla węglowodorów, natomiast dla pojazdów ciężkich wymagania dotyczą THC.

W nowych przepisach dotyczących pojazdów ciężkich wymagania odnośnie do cząstek stałych, zarówno ich masy jak i liczby, dotyczą wszystkich pojazdów wyposażonych w silniki ZI, jak i ZS. Stanowi to istotną różnicę w porównanie z pojazdami lekkimi, dla których wymagania odnośnie do liczby obowiązują dla wszystkich pojazdów wyposażonych w silniki ZI (obowiązują tylko w Euro 6), natomiast odnośnie do masy tych cząstek - tylko wyposażonych w silniki ZI z wtryskiem bezpośrednim paliwa (obowiązują zarówno w Euro V, jak i Euro VI).

Ważną zmianą jest usunięcie testu zadymienia spalin ELR.

Pomiar stężenia CO i współczynnika nadmiaru powietrza podczas pracy silnika na biegu jałowym (tab. 5) ma na celu określenia danych o emisji niezbędnych do badań technicznych w eksploatacji. Przepisy dotyczą pojazdów o maksymalnej masie całkowitej nieprzekraczającej 7500 kg, wyposażonych w silniki ZI zasilane benzyną, etanolem, LPG oraz NG. Metoda pomiaru jest zbliżona do ustalonej w teście typu II dla pojazdów lekkich wyposażonych w silniki ZI. Pomiar ten występował dotychczas dla wszystkich pojazdów ciężkich zasilanych benzyną.

Do nowych testów niewystępujących dotychczas w przepisach dla pojazdów ciężkich należą (tab. 5):

• pomiar emisji węglowodorów ze skrzyni korbowej silnika,

• kontrola emisji zanieczyszczeń w warunkach pozatestowych,

• pomiar zużycia paliwa i emisji CO₂.

W przypadku emisji węglowodoró ze skrzyni korbowej silnika wymagania są zróżnicowane w zależności od rodzaju silnika.

W przypadku silników ZI zasilanych benzyną i etanolem emisja węglowodorów ze skrzyni korbowej nie może być wydalana do atmosfery. Metoda pomiaru jest zbliżona do stosowanej w teście typu III ustalonego w przepisach dla pojazdów lekkich. Niejasne jest, jaki cykl pomiarowy ma być stosowany.

W przypadku silników ZS i silników ZI zasilanych LPG lub NG emisja węglowodorów ze skrzyni korbowej może być bezpośrednio wydalana do atmosfery pod warunkiem, że jej wartość jest dodana do emisji z układu wydechowego i suma spełnia ustalone wymagania. Metoda pomiaru nie jest podana w sposób jasny.

Metoda kontroli emisji zanieczyszczeń w warunkach pozatestowych (off-cycle emissions lub not-to exceed emissions) jest zgodna z ustaloną w GTR 10 [21].

W teście tym określa się emisję zanieczyszczeń w warunkach stacjonarnych w trzech elementarnych polach pracy wybranych losowo spośród 9 lub 12 tworzących obszar kontroli (rys. 6). W każdym z tych pól pomiar wykonuje się w 5 punktach. Silnik uważa się za zgodny z wymaganiami:

• dla zanieczyszczeń gazowych - jeśli wartość średnia z 5 pomiarów w żadnym losowo wybranym polu elementarnym nie przekracza wartości dopuszczalnej dla testu,

• dla masy cząstek stałych - jeśli wartość średnia ze wszystkich 15 pomiarów w trzech losowo wybranych polach elementarnych nie przekracza wartości dopuszczalnej dla testu.

Rys. 6. Pole pracy w teście emisji w warunkach pozatestowych dla silnika o znamionowej prędkości obrotowej n < 3000 obr/min.

Fig. 6. Operating area for the emission test in the conditions outside the test regime for the engine with the nominal revs - n < 3000 RPM

Wartość dopuszczalną emisji zanieczyszczeń określa się według wzoru:

NTE limit = WHTC limit + NTE component (4)

w którym:

NTE limit - wartość dopuszczalna emisji zanieczyszczeń w warunkach pozatestowych,

WHTC limit - wartość dopuszczalna emisji zanieczyszczeń w teście WHTC,

NTE component - dodatkowy składnik.

Dodatkowy składnik (NTE component) jest określany według następującego wzoru:

NTE component = a × WHTC limit + b (5)

Wartości a i b zależą od zanieczyszczenia.

Wartości dopuszczalne emisji zanieczyszczeń w warunkach pozatestowych są podane w tab. 8. Są one większe niż wartości dopuszczalne w teście WHSC od 20% (dla THC) do 60% (dla PM).

Tabela 8

Wartości dopuszczalne emisji jednostkowej zanieczyszczeń w warunkach pozatestowych dla pojazdów ciężkich

Table 8

Admissible values of the pollutants unit emission in the conditions outside the test regime, for the heavy vehicles

Zanieczyszczenie	Wartość dopuszczalna [mg/(kW·h)]
CO	2000
THC	220
NOX	600
PM	16

Pomiar zużycia paliwa i emisji CO₂ jest prowadzony w teście WHSC (jeśli obowiązuje) i WHTC. Wyniki pomiaru są wyrażone w g/(kW·h).

Emisja CO₂ może być określona, podobnie jak emisja zanieczyszczeń kontrolowanych, na podstawie badań:

• w spalinach surowych (nierozcieńczonych),

• w spalinach rozcieńczonych w tunelu pełnego przepływu.

Metody badań są identyczne jak dla zanieczyszczeń kontrolowanych.

Zużycie paliwa jest określone na podstawie pomiaru bezpośredniego, a nie obliczone na podstawie emisji dwutlenku węgla, tlenku węgla i węglowodorów jak w przypadku pojazdów lekkich.

Homologacja udzielona według przepisów dla pojazdu ciężkiego może być także rozszerzona na jego niektóre warianty i wersje (kompletne lub skompletowane), które zalicza się do pojazdów lekkich. W celu rozszerzenia homologacji pomiary emisji dwutlenku węgla i zużycia paliwa są przeprowadzane według metody dla pojazdów lekkich.

Tabela 9

Przebieg i okresy eksploatacji odpowiadające normalnemu okresowi życia i przebiegi minimalne podczas próby trwałości pojazdów ciężkich ustalone w przepisach Euro V i Euro VI

Table 9

Mileage and operating periods reflecting normal life cycle period and minimal mileages during the endurance tests of the heavy vehicles set out in the Euro V and Euro VI regulations

Kategoria pojazdu	Minimalny przebieg pojazdu podczas próby trwałości^1) [tys. km]	Przebieg odpowiadający okresowi życia pojazdu^1) [tys. km]	Okres eksploatacji odpowiadający okresowi życia pojazdu [lata]
N1	100/160	100/160	5
N2	125/188	200/300	6
N3 o masie maksymalnej nieprzekraczającej 16 000 kg	125/188	200/300	6
N3 o masie maksymalnej przekraczającej 16 000 kg	167/233	500/700	7
M1	-/160	-/160	5
M2	100/160	100/160	5
M3 o masie maksymalnej nie przekraczającej 7500 kg	125/188	200/300	6
M3 o masie maksymalnej przekraczającej 7500 kg	167/233	500/700	7
^1) Pierwsza wartość dla Euro V, druga - dla Euro VI.

Producent silników lub pojazdów jest zobowiązany w ramach homologacji typu przeprowadzić próbę trwałości w celu określenia współczynników pogorszenia emisji zanieczyszczeń. Można ją przeprowadzać na pojeździe (na drodze, torze lub hamowni podwoziowej) lub na silniku zamontowanym na silnikowym stanowisku dynamometrycznym. Przebieg pojazdu powinien być równoważny tak zwanemu przebiegowi odpowiadającymi okresowi życia pojazdu (tab. 9). W przepisach Euro VI został on znacznie wydłużony w stosunku do ustalonego dla Euro V. Na wniosek producenta może być on jednak krótszy pod warunkiem, że jest możliwe określenie przez ekstrapolację współczynników pogorszenia emisji dla przebiegu odpowiadającemu okresowi życia. Nie może być on jednak krótszy od minimalnego podanego w tab. 8. Jeśli próbę prowadzi się na stanowisku silnikowym, to jej warunki powinny odpowiadać ustalonemu przebiegowi pojazdu.

Próbę można przeprowadzić dla rodziny pojazdów lub silników. W tym przypadku uzyskane wyniki stosuje się dla wszystkich typów tej rodziny.

Podczas próby trwałości przeprowadza się po ustalonych przebiegach pomiary emisji zanieczyszczeń w testach WHSC i WHTC. Na tej podstawie określa się metodą regresji liniowej zależność emisji od przebiegu podczas próby. Jeśli zachodzi taka potrzeba, to wartość emisji dla przebiegu odpowiadającego okresowi życia pojazdu określa się metodą ekstrapolacji liniowej.

Dopuszcza się, podobnie jak dla pojazdów lekkich, dwa rodzaje współczynnika pogorszenia emisji zanieczyszczeń: multiplikatywny i addytywny. Producent może wybrać rodzaj stosowanego współczynnika pogorszenia emisji.

Współczynniki pogorszenia emisji zanieczyszczeń określa się oddzielnie dla testów WHSC i WHTC.

Próbę trwałości dla pojazdów ciężkich, podobnie jak test typu V dla samochodów lekkich, przeprowadza się bardzo rzadko, gdyż można alternatywnie stosować stałe, multiplikatywne współczynniki pogorszenia emisji zanieczyszczeń (tab. 10). Są one takie same dla pojazdów wyposażonych w silniki ZS i ZI. W związku z wydłużeniem przebiegu odpowiadającego okresowi życia pojazdu współczynniki te są większe od ustalonych w przepisach Euro V. Wyjątek stanowi emisja PM (masa).

Tabela 10

Alternatywne współczynniki pogorszenia emisji jednostkowej zanieczyszczeń ustalone

w przepisach Euro VI

Table 10

Alternative coefficients of the pollutants unit emission deterioration set out

in the Euro VI regulations

Rodzaj testu	CO	THC	NMHC	CH4	NOX	NH3	PM masa	PM liczba
Euro VI WHTC	1,3	1,3	1,4	1,4	1,15	1,0	1,05	1,0
Euro V ETC	1,1	1,05	1,05	1,2	1,05	-	1,1	-
Euro VI WHSC	1,3	1,3	1,4	1,4	1,15	1,0	1,05	1,0
Euro V ESC	1,1	1,05	-	-	1,05	-	1,1	-

W przepisach Euro V ustalono, że współczynnik pogorszenia emisji zanieczyszczeń służy do sprawdzenia, czy emisja zanieczyszczeń spełnia wartości dopuszczalne w okresie życia samochodu, lecz nie ustalono szczegółowo, jak takie sprawdzenie należy przeprowadzać. Stosowana była dwojaka interpretacja przepisów dotyczących trwałości. Zgodnie z pierwszą z nich, w homologacji typu silnika w celu porównania z wartościami dopuszczalnymi wartości emisji zanieczyszczeń określone w testach należy skorygować przez odpowiednie współczynniki pogorszenia (tzn. pomnożyć przez te współczynniki lub je dodać). Według drugiej interpretacji współczynniki pogorszenia stosuje się tylko w kontroli zgodności w eksploatacji. W tym przypadku w celu sprawdzenia, czy silnik spełnia wymagania, wartości określone w testach podczas auditu należy skorygować przez odpowiednie współczynniki.

W nowych przepisach określono w sposób jednoznaczny, że w celu porównania z wartościami dopuszczalnymi wartości emisji zanieczyszczeń ustalone w testach WHSC i WHTC należy skorygować przez odpowiednie współczynniki pogorszenia.

W nowych przepisach wprowadzono dość znaczne zmiany w kontroli OBD. Dalsza analiza jest ograniczona do najważniejszych zmian wprowadzonych w przepisach Euro VI w stosunku do Euro V.

Pierwsza z tych zmian polega na tym, że monitoringiem są objęte wszystkie układy lub elementy, które wywierają wpływ na emisję zanieczyszczeń. Zgodnie z dotychczasowymi przepisami monitorowanie mogło nie być prowadzone, jeśli w przypadku wystąpienia niesprawności danego układu lub elementu emisja nie przekraczała wartości progowych dla OBD.

Niesprawności układów lub elementów są dzielone na klasy według ich wpływu na emisję zanieczyszczeń. Podział ten jest następujący:

• klasa A - niesprawności, których wystąpienie powoduje przekroczenie wartości progowych,

• klasa B1 - niesprawności, których wystąpienie może powodować przekroczenie wartości progowych, lecz dokładny ich wpływ na emisję nie jest dostatecznie określony, i w związku z tym może się także zdarzyć w pewnych warunkach, że wartości progowe nie zostaną przekroczone,

• klasa B2 - niesprawności, które wpływają na emisję, lecz ich wystąpienie nie powoduje przekroczenia wartości progowych,

• klasa C - niesprawności, których wystąpienie nie powoduje przekroczenia wartości dopuszczalnych.

Do układów lub elementów podlegających monitorowaniu zalicza się: elementy elektryczne (np. czujniki temperatury, ciśnienia, składu spalin itp.), filtry cząstek stałych, układy katalityczne do selektywnej redukcji emisji tlenków azotu, pochłaniacze tlenków azotu, utleniające reaktory katalityczne, układy recyrkulacji spalin w tym chłodzenia spalin, układy zasilania paliwem w tym wtryskiwacze paliwa, układy doładowania, układy zmiany faz rozrządu, układy chłodzenia silnika, układy kontroli prędkości obrotowej podczas pracy na biegu jałowym.

Przepisy precyzują zasady monitorowania poszczególnych układów lub elementów.

Kolejna zmiana polega na obniżeniu wartości progowych dla tlenków azotu. Ponieważ to docelowe obniżenie jest bardzo duże, ustalono od niego odstępstwa na okres przejściowy (tab. 11).

Tabela 11

Wartości progowe emisji jednostkowej zanieczyszczeń [mg/(kW·h)] dla kontroli OBD

Table 11

Threshold values of the for the pollutants unit emission [mg/(kW·h)] for the OBD testing

	Silniki ZS		Silniki ZI i zasilane gazem^1)
		NOX	PM (masa)	NOX	CO^2)
Wartość dla Euro V	7000	100	-	-
Wartość przejściowa dla Euro VI	1500	25	1500	-
Wartość docelowa dla Euro VI	1200	25	1200	-
^1) Dotyczy pojazdów kategorii M3, N2 o maksymalnej masie całkowitej większej niż 7500 kg i N3, wyposażonych w silniki zasilane paliwami gazowymi bez względu na rodzaj zapłonu oraz silniki ZI zasilane paliwami innymi niż gazowe. ^2) Wartości dla CO dla Euro VI będą ustalone w terminie późniejszym.

Wprowadzone zostało wymaganie, podobnie jak dla pojazdów lekkich, że układ OBD powinien określać dla poszczególnych monitorów tzw. współczynnik realizacji monitora diagnostycznego w eksploatacji (IUPR).

W nowych przepisach wprowadzono surowe wymagania odnośnie do działania układów ograniczających emisję tlenków azotu z pojazdów wyposażonych w silniki ZS. Szczególny nacisk położono na układy typu SCR wymagające stosowania odpowiedniego reagentu (Adblue). W przypadku gdy taki układ jest stosowany, niezbędny jest monitoring jakości i zużycia tego reagentu oraz układ ostrzegający kierowcę w przypadku usterek w tym zakresie (driver warning system).

Producent powinien określić minimalne stężenie reagentu, przy którym emisja nie przekracza wartości dopuszczalnych dla tlenków azotu podanych w tab. 6, tzn. 400-460 mg/(kW·h). Jest to wymaganie docelowe trudne do spełnienia dla części silników. W związku z tym dopuszcza się w okresie przejściowym (tab. 4) wartość 900 mg/(kW·h).

Układ ostrzegający kierowcę powinien być aktywowany, jeśli między rzeczywistym i założonym zużyciem reagentu występuje różnica przekraczająca 20%. Jest to wymaganie docelowe. W okresie przejściowym (tab. 4) dopuszcza się różnicę 50%.

Pomiar mocy netto występował dotychczas w odrębnej dyrektywie 80/1269/EWG, która traci ważność. W procedurze badań ustalonej w tej dyrektywie i regulaminie 85 EKG ONZ, na który powołują się nowe przepisy Euro VI, nie ma istotnych różnic.

Zgodnie z nowymi przepisami możliwe jest, podobnie jak dotychczas, udzielenie trzech rodzajów homologacji w zależności od jej obiektu:

• silnika jako oddzielnej jednostki,

• pojazdu z silnikiem homologowanym jako oddzielna jednostka techniczna,

• pojazdu w odniesieniu do jego silnika.

Test sprawdzenie instalacji silnika w pojeździe (lp. 1 w tab. 5) jest prowadzony w przypadku homologacji pojazdu z silnikiem homologowanym jako oddzielna jednostka techniczna. Dotychczas zabudowę silnika w pojeździe uważało się za właściwą, jeśli ciśnienie w układzie dolotowym silnika, nadciśnienie w układzie wylotowym silnika, moc do napędu urządzeń dodatkowych i objętość układu wylotowego samochodu nie przekraczały wartości podanych w świadectwie homologacji silnika. Zgodnie z nowymi przepisami sprawdzenie obejmuje także działanie układu OBD i układu ograniczającego emisję tlenków azotu.

4. Kontrola zgodności produkcji

Zgodnie z nowymi przepisami kontrola zgodności produkcji pojazdów lekkich z homologowanym typem może być prowadzona w testach:

• typu I,

• typu III,

• typu IV,

• kontroli działania OBD,

• zadymienia spalin.

Zasady kontroli omówione w [18] nie ulegają istotnym zmianom.

W przypadku pojazdów ciężkich kontrola zgodności produkcji obejmuje, podobnie jak dotychczas:

• kontrolę pod względem emisji zanieczyszczeń,

• kontrolę pod względem działania OBD.

Również w tym przypadku zasady prowadzenia tych kontroli nie odbiegają w sposób istotny od ustalonych w dotychczasowych przepisach [18]. Różnica polega na tym, że w ich ramach stosuje się testy WHSC i WHTC a nie ESC i ETC.

5. Kontrola zgodności w eksploatacji

W nowych przepisach wprowadzono następujące ważniejsze zmiany w zasadach kontroli zgodności w eksploatacji pojazdów lekkich w stosunku do dotychczas obowiązujących [18]:

• uściślono zasady prowadzenia badań przez producenta, między innymi ustalono wymaganie, że próba pojazdów powinna być pobrana w co najmniej 2 państwach członkowskich UE, oraz wymaganie, że badania powinny być prowadzone w sposób ciągły, przy czym maksymalny okres między początkami ich poszczególnych serii nie może przekraczać 18 miesięcy,

• uzależniono liczbę prób badanych według podanych wyżej zasad od liczby pojazdów danej rodziny typu rejestrowanych w UE: przy rejestracji do 100 000 sztuk - 1 próba, przy rejestracji od 100 001 do 200 000 - 2 próby, powyżej 200 000 - 3 próby,

• dopuszczono możliwość uwzględnienia przy ocenie zgodności w eksploatacji informacji dostarczonych przez organy właściwe w sprawach homologacji inne niż prowadzący kontrolę.

W przypadku pojazdów ciężkich w nowych przepisach wprowadzono istotne zmiany w kontroli zgodności w eksploatacji w stosunku do obowiązujących dla pojazdów Euro V.

Producent pojazdów powinien przeprowadzić pierwsze badania zgodności w eksploatacji w ciągu 18 miesięcy od rejestracji pierwszego pojazdu wyposażonego w homologowany silnik. Badania powinny być powtarzane nie rzadziej niż co dwa lata w okresie normalnego życia (tab. 8). Przebieg pojazdu pobranego do badań powinien wynosić co najmniej 25 000 km.

Badania prowadzi się na pojazdach. Stanowi to istotną różnicę w stosunku do metodyki stosowanej dotychczas. Zgodnie z przepisami Euro V badaniom podlegają silniki wymontowane z pobranych losowo pojazdów i zamontowane na hamowni silnikowej. Kontrola jest pracochłonna, kosztowna i w związku z tym rzadko prowadzona.

Ocena spełnienia wymagań w ramach kontroli zgodności w eksploatacji następuje na podstawie zasad określonych w tab. 12. Statystyką jest liczba pojazdów niespełniających wymagań w próbie pobranych do badań. Zasady te są tak dobrane, że prawdopodobieństwo przyjęcia próby jest równe 65%, gdy udział pojazdów niespełniających wymagań wynosi u = 10% oraz równe 20%, gdy u = 90%.

Tabela 12

Zasady przyjęcia lub odrzucenia próby w ramach kontroli zgodności w eksploatacji

pojazdów ciężkich

Table 12

Rules for accepting or rejecting tests as part of the conformity inspection in the operation

of the heavy vehicles

Liczebność próby	Kryterium przyjęcia	Kryterium odrzucenia	Liczebność próby	Kryterium przyjęcia	Kryterium odrzucenia
3	-	3	7	1	4
4	0	4	8	2	4
5	0	4	9	2	4
6	1	4	10	3	4

Procedura przeprowadzania kontroli jest następująca:

• pobiera się z eksploatacji 3 pojazdy należące do kontrolowanego typu lub rodziny (minimalna liczebność próbki wynosi n_o = 3),

• pobrane pojazdy poddaje się badaniom emisji zanieczyszczeń według metody omówionej niżej i dla każdego z trzech pobranych pojazdów określa się jednostkową emisję drogową (w g/km) poszczególnych zanieczyszczeń,

• na podstawie określonych wartości emisji określa się dla każdego zanieczyszczenia wartości odpowiednich statystyk (tzn. liczbę pojazdów nie spełniających wymagań) dla n = 3 i porównuje z kryteriami przyjęcia lub odrzucenia próby,

• próbę uznaje się za:

• odrzuconą, jeśli wartość statystyki jest większa od lub równa kryterium odrzucenia (tab. 12),

• przyjętą, jeśli. wartość statystyki jest mniejsza od lub równa kryterium przyjęcia (tab. 12),

• w przypadku gdy warunki odrzucenia lub przyjęcia nie są spełnione dla n = 3, pobiera się następny pojazd i sprawdza warunki odrzucenia lub przyjęcia dla n = 4,

• procedurę kontynuuje się dopóty, dopóki nie są spełnione warunki odrzucenia lub przyjęcia (maksymalna liczność próby n_m = 10).

Badania są powadzone w normalnym ruchu drogowym. Dzieli się go na trzy rodzaje:

• miejski - prędkości jazdy w granicach 0-50 km/h,

• zamiejski - prędkości jazdy w granicach 50-75 km/h,

• autostradowy - prędkości jazdy większe niż 75 km/h.

Udział poszczególnych rodzajów ruchu w cyklu jazdy zależy od kategorii pojazdów (tab.13).

Tabela 13

Udział poszczególnych rodzajów ruchu w cyklu jazdy w ramach kontroli zgodności w eksploatacji pojazdów ciężkich

Table 13

Share of the individual types of traffic in the driving cycle as part of the conformity in the operation of the heavy vehicles

Kategoria pojazdów	Udział rodzajów ruchu drogowego [%]
		miejski	zamiejski	autostradowy
M1, N1	45	25	30
M2, M3 klasy I, II i A	70	30	0
M2, M3 pozostałe	45	25	30
N2	45	25	30
N3	20	25	55

Długość cyklu jazdy powinna tak dobrana, by całkowita wykonana praca lub masowa emisja dwutlenku węgla była pięć razy większa niż w cyklu WHTC.

Wymagany jest pomiar następujących parametrów pracy silnika i pojazdu:

• stężenia w spalinach THC, CO, NO_X, CO₂, CH₄ (tylko w przypadku badań pojazdów zasilanych paliwami gazowymi); masa i liczba cząstek stałych nie są objęte badaniami,

• masowego natężenia przepływu spalin,

• momentu obrotowego i prędkości obrotowej silnika,

• prędkości jazdy pojazdu,

• położenia pojazdu (długości i szerokości geograficznej),

• natężenia przepływu paliwa,

• temperatury i ciśnienia otoczenia,

• temperatury czynnika chłodzącego,

• temperatury powietrza przy wlocie do silnika.

Badania są prowadzone za pomocą przenośnego układu do pomiaru emisji zanieczyszczeń PEMS. Urządzenie to powinno umożliwić pomiar wszystkich ww. parametrów pracy silnika i pojazdu. Dopuszcza się jednak wykorzystanie do określenia momentu obrotowego i prędkości obrotowej silnika, prędkości jazdy pojazdu, natężenia przepływu paliwa i temperatury czynnika chłodzącego danych z jednostki centralnej pojazdu. Przepisy wymagają, by były one dostarczane przez jednostkę centralną pojazdu oraz odczytywane i rejestrowane przez PEMS.

Do określenia zgodności pojazdu w eksploatacji z wymaganiami w zakresie emisji zanieczyszczeń służy współczynnik zgodności (conformity factor). Określa się go w sposób omówiony niżej.

Za pomocą PEMS określa się w całym cyklu jazdy emisję poszczególnych zanieczyszczeń wyrażoną w mg w funkcji pracy silnika wyrażonej w kW·h. Pracę tę dzieli się na fragmenty zwane w przepisach „oknami” (windows). Dla każdego fragmentu określa się średnią emisję poszczególnych zanieczyszczeń i wykonaną pracę. Na tej podstawie oblicza się emisję jednostkową zanieczyszczeń wyrażoną w mg/(kW·h), a następnie współczynnik zgodności CF zgodnie ze wzorem:

CF = e_i/L_i (6)

w którym:

e_i - jednostkowa emisja zanieczyszczenia i [mg/(kW·h)],

L_i - wartość dopuszczalna jednostkowej emisji zanieczyszczenia i w teście WHTC [mg/(kW·h)].

Pojazd uznaje się za zgodny z wymaganiami, jeśli 90% wartości CF dla poszczególnych fragmentów cyklu jazdy nie przekracza 1,5.

W nowych przepisach metoda badań w ramach kontroli zgodności w eksploatacji pojazdów ciężkich różni się od stosowanej w homologacji typu. Stanowi to istotną różnicę w stosunku do zasady obowiązującej dotychczas zarówno dla pojazdów lekkich jak i ciężkich, zgodnie z którą metody stosowane w kontroli zgodności w eksploatacji i homologacji typu powinny być identyczne.

6. Podsumowanie

Od połowy minionej dekady UE stopniowo wprowadzała pakiet nowych przepisów o emisji zanieczyszczeń z pojazdów samochodowych kategorii homologacyjnych M (samochody osobowe i autobusy) i N (samochody ciężarowe), który obejmuje:

• normy Euro 5 i Euro 6 dla pojazdów lekkich, zastępujące dotychczas obowiązujące Euro 4,

• normy Euro VI dla pojazdów ciężkich, zastępujące dotychczas obowiązujące Euro V.

Nowe przepisy stanowią istotny element strategii UE ograniczenia zanieczyszczenia powietrza zawartej w programie Clean Air for Europe. Zmiany w nich wprowadzone w zakresie kontroli zgodności typu pojazdów z wymaganiami w stosunku do obowiązujących dotychczas są zgodne z występującymi od wejścia w życie norm Euro 1 i Euro I tendencjami rozwoju przepisów, do których zalicza się:

• wzrost liczby zanieczyszczeń objętych wymaganiami,

• zaostrzenie wymagań (norm) odnośnie do emisji zanieczyszcezń,

• wzrost liczby testów badawczych,

• wydłużenie przebiegów, odpowiadających tzw. okresowi życia pojazdów, w których powinny być zachowane właściwości emisyjne,

Szczególny nacisk jest położony na zmniejszenie emisji cząstek stałych. Wprowadzono nie tylko, jak dotychczas, ograniczenia emisji masowej tego zanieczyszczenia, lecz także ograniczenie liczby cząstek w spalinach. Wartości dopuszczalne obowiązujące dotychczas dla masy tego zanieczyszczenia dla pojazdów wyposażonych w silniki ZS ulegają wielokrotnemu zmniejszeniu. Wymagania w tym zakresie są rozszerzone także na silniki ZI (w przypadku pojazdów lekkich tylko na silniki ZI z wtryskiem bezpośrednim paliwa).

Drugim zanieczyszczeniem, na który jest położony duży nacisk są tlenki azotu. Wartości dopuszczalne dla tego zanieczyszczenia ulegają zmniejszeniu zarówno dla pojazdów lekkich, jak i ciężkich, przy czym stopień tego zmniejszenia jest znacznie większy dla tych ostatnich. W przypadku pojazdów ciężkich znacznemu ograniczeniu ulega też emisja węglowodorów (THC lub NMHC). Wymagania odnośnie do tlenku węgla nie ulegają zmianie.

Do nowych zanieczyszczeń objętych wymaganiami, oprócz liczby cząstek stałych, należy także amoniak dla pojazdów ciężkich. Ograniczeniu podlega jednak nie emisja lecz stężenie tego związku w spalinach.

W nowych przepisach wprowadzano nie tylko zaostrzenie wymagań (norm) odnośnie do emisji zanieczyszczeń, lecz także istotne zmiany dotyczące:

• zasad podziału pojazdów na lekkie i ciężkie,

• zakresu stosowania,

• testów badawczych.

Jako kryterium podziału pojazdów kategorii M i N na lekkie i ciężkie przyjęta jest „masa odniesienia” równa 2610 kg, a nie „maksymalna masa całkowita” równa 3500 kg jak we wcześniejszych przepisach. Logika tego podziału jest jednak zaburzona przez wprowadzenie odstępstw od tej ogólnej zasady.

Szczególnie duże zmiany w przepisach zostały wprowadzone dla pojazdów ciężkich. Przyjęto ogólną zasadę, że metoda pomiaru emisji jednostkowej zanieczyszczeń w poszczególnych testach powinna być identyczna do ustalonej w odpowiednim GTR, jeśli taki jest opracowany. W związku z tym stosowane dotychczas testy do pomiaru emisji zanieczyszczeń: stacjonarny ESC i dynamiczny ETC są zastąpione przez odpowiednio WHSC (World Harmonized Steady-state Cycle) i WHTC (World Harmonized Transient Cycle). Usunięty został całkowicie występujący od 40 lat pomiar zadymienia spalin. Do nowych testów niewystępujących dotychczas w przepisach dla pojazdów ciężkich należą:

• pomiar emisji węglowodorów ze skrzyni korbowej silnika,

• kontrola emisji zanieczyszczeń w warunkach pozatestowych (metoda zgodna z GTR 10),

• pomiar zużycia paliwa i emisji CO₂.

W nowych przepisach metoda badań w ramach kontroli zgodności w eksploatacji pojazdów ciężkich różni się od stosowanej w homologacji typu. Zamiast badań silnika na hamowni silnikowej wprowadzono badania pojazdu w normalnym ruchu drogowym. Emisja zanieczyszczeń jest mierzona za pomocą przenośnego układu do pomiaru emisji zanieczyszczeń PEMS. Stanowi to istotną różnicę w stosunku do zasady obowiązującej dotychczas zarówno dla pojazdów lekkich jak i ciężkich, zgodnie z którą metody stosowane w kontroli zgodności w eksploatacji i homologacji typu powinny być identyczne.

Spis oznaczeń

ANR All New Registrations - wszystkie nowe rejestracje pojazdów

CH₄ metan

CO tlenek węgla

CO₂ dwutlenek węgla

EC European Community - Wspólnota Europejska

EEC European Economic Community - Europejska Wspólnota Gospodarcza (obecnie UE = Unia Europejska)

EEV Enhanced Environmentally Friendly Vehicle - pojazd przyjazny środowisku

EKG Europejska Komisja Gospodarcza

ESC European Steady-stateCycle - europejski cykl stacjonarny

ETC European TransientCycle - europejski cykl dynamiczny

Euro normy emisji zanieczyszczeń w Europie

GTR Global Technical Regulation - światowy regulamin techniczny

HC Hydrocarbons - węglowodory

LPG Liquid Petroleum Gas - ciekły gaz propan-butan

MMC maksymalna masa całkowita

NG Natural Gas - gaz ziemny

NMHC Non Methane Hydrocarbons - węglowodory niemetanowe

NO_x tlenki azotu

NTA New Type Approvals - homologacje nowego typu

OBD On-Board Diagnostic - diagnostyka pokładowa (pokładowy system diagnostyczny)

ONZ Organizacja Narodów Zjednoczonych

PEMS Portable Emission Measurement System - przenośny układ do pomiaru emisji

PM Particulate Matter - cząstki stałe (masa) lub cząstki stałe

PN Particulate Number - cząstki stałe (liczba)

SCR Selective Catalytic Reduction - selektywna redukcja katalityczna

THC Total Hydrocarbons - całkowita emisja węglowodorów

UE Unia Europejska

WHSC World Harmonized Steady-state Cycle - światowy cykl stacjonarny

WHTS World Harmonized Transient Cycle - światowy cykl dynamiczny

ZI zapłon iskrowy

ZS zapłon samoczynny

LITERATURA:

[1] Regulation (EC) No 715/2007 of the European Parliament and of the Council of 20 June 2007 on type approval of motor vehicles with respect to emissions from light passenger and commercial vehicles (Euro 5 and Euro 6) and on access to vehicle repair and maintenance information. OJ L 171/1, 29.06.2007.

[2] Commission Regulation (EC) No 692/2008 of 18 July 2008 implementing and amending Regulation (EC) No 715/2007 of the European Parliament and of the Council on type approval of motor vehicles with respect to emissions from light passenger and commercial vehicles (Euro 5 and Euro 6) and on access to vehicle repair and maintenance information. OJ L 199/1, 28.07.2008.

[3] United Nations. Agreement concerning the adoption of uniform conditions of approval and reciprocal recognition of approval for motor vehicle equipment and parts. Addendum 23: Regulation No. 24 to be annexed to the Agreement. Uniform provisions concerning the approval of vehicles equipped with diesel engines with regard to the emission of pollutants by the engine. E/ECE/324 ECE/TRANS/505 Rev. 1/Add. 23, 23.08.1971.

[4] United Nations. Agreement concerning the adoption of uniform conditions of approval and reciprocal recognition of approval for motor vehicle equipment and parts. Addendum 82: Regulation No. 83. Uniform provisions concerning the approval of vehicles with regard to the emission of gaseous pollutants by the engine according to engine fuel requirements. E/ECE/324 ECE/TRANS/505 Rev. 1/Add. 82, 9.04.1990.

[5] United Nations. Agreement concerning the adoption of uniform conditions of approval and reciprocal recognition of approval for motor vehicle equipment and parts. Addendum 84: Regulation No. 85 to be annexed to the Agreement. Uniform provisions concerning the approval of internal combustion engines intended for the propulsion of motor vehicles of categories M and N with regard to the measurement of the net power. E/ECE/324 E/ECE/TRANS/505 Rev. 1/Add. 84, 9.09.1991.

[6] United Nations. Agreement concerning the adoption of uniform technical prescriptions for wheeled vehicles, equipment and parts which can be fitted and/or be used on wheeled vehicles and the conditions for reciprocal recognition of approvals granted on the basis of these prescriptions. Addendum 100: Regulation No. 101. Uniform provisions concerning the approval of passenger cars equipped with an internal combustion engine with regard to the measurement of the emission of carbon dioxide and fuel consumption. E/ECE/324 ECE/TRANS/505 Rev. 1/Add. 100, 28.02.1997.

[7] United Nations. Agreement concerning the adoption of uniform technical prescriptions for wheeled vehicles, equipment and parts which can be fitted and/or be used on wheeled vehicles and the conditions for reciprocal recognition of approvals granted on the basis of these prescriptions. Addendum 102: Regulation No. 103. Uniform provisions concerning the approval of replacement catalytic converters for power-driven vehicles. E/ECE/324 E/ECE/TRANS/505 Rev. 2/Add. 102, 21.03.1997.

[8] Council Directive 70/220/EEC of 20 March 1970 on the approximation of the laws of the Member States relating to measures to be taken against air pollution by gases from positive-ignition engines of motor vehicles. OJ L076, 06.04.1970.

[9] Council Directive 80/1268/EEC of 16 December 1980 on the approximation of the laws of the Member States relating to the fuel consumption of motor vehicles. Official Journal L 375, 31.12.1980.

[10] Council Directive 72/306/EEC of 2 August 1972 on the approximation of the laws of the Member States relating to the measures to be taken against the emission of pollutants from diesel engines for use in vehicles. OJ L 190, 20.8.1972.

[11] Council Directive 80/1269/EEC of 16 December 1980 on the approximation of the laws of the Member States relating to the engine power of motor vehicles. Official Journal L 375, 31.12.1980.

[12] Regulation (EC) No 595/2009 of the European Parliament and of the Council of 20 June 2007 on type approval of motor vehicles with respect to emissions from heavy duty vehicles (Euro VI) and on access to vehicle repair and maintenance information and amending Regulation (EC) No 715/2007 and Directive 2007/46/EC and repealing Directives 80/1269/EEC, 2005/55/EC and 2005/78/EC. OJ L 188/1, 18.7.2009.

[13] Draft. Commission Regulation (EC) Implementing and amending Regulation (EC) No 595/2009 of the European Parliament and of the Council on type approval of motor vehicles and engines with respect to emissions from heavy duty vehicles (Euro VI) and on access to vehicle repair and maintenance information. OJ L (brak dotychczas oficjalnej publikacji).

[14] United Nations. Agreement concerning the adoption of uniform conditions of approval and reciprocal recognition of approval for motor vehicle equipment and parts. Addendum 48: Regulation No. 49. Uniform provisions concerning the approval of diesel engines with regard to the emission of gaseous pollutants. E/ECE/324 ECE/TRANS/505 Rev. 1/Add. 48, 504.1982.

[15] Directive 2005/55/EC of the European Parliament and of the Council of 28 September 2005 on the approximation of the laws of the Member States relating to measures to be taken against the emission of gaseous and particulate pollutants from compression-ignition engines for use in vehicles, and the emission of gaseous pollutants from positive-ignition engines fuelled with natural gas or liquefied petroleum gas for use in vehicles. OJ L 275, 20.10.2005.

[16] Merkisz J., Radzimirski S.: Trends in the European legislation on LDV pollutant emissions. Silniki Spalinowe, 3/2008.

[17] Merkisz J., Radzimirski S.: Stan obecny i przewidywane zmiany w europejskich przepisach o emisji zanieczyszczeń z samochodów ciężarowych i autobusów. Transport Samochodowy, 2/2009.

[18] Merkisz J., Pielecha J., Radzimirski S.: Pragmatyczne podstawy ochrony powietrza atmosferycznego w transporcie drogowym. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2009.

[19] GTR No. 4 - Test procedure for compression-ignition (C.I.) engines and positive-ignition (P.I.) engines fuelled with natural gas (NG) or liquefied petroleum gas (LPG) with regard to the emission of pollutants (WHDC). ECE/TRAN/2005/124/4, ECE/TRAN/2005/124/4/ Amend.1, ECE/TRAN/2005/124/4/ Amend.2.

[20] GTR No. 5 - Technical requirements for on-board diagnostic systems (OBD) for road vehicles. ECE/TRAN/2005/124/5.

[21] GTR No. 10 - Off-cycle emissions (OCE). ECE/TRAN/2005/124/10.

[22] Żółtowski A., Analiza porównawcza testów badawczych emisji zanieczyszczeń z silników spalinowych pojazdów samochodowych i maszyn roboczych, ustalonych w regulaminach EKG ONZ, dyrektywach UE, normach ISO i normach US EPA. Instytut Transportu Samochodowego. Praca nr 6621/ZOŚ.

[23] AECC Heavy-duty Euro VI Test Programme. AECC Workshop at ITS, Warsaw, 21 May 2008.

Transport Samochodowy 2-2011

Nowe przepisy Unii Europejskiej...

68

67

41

---