Динамические параметры движения автомобиля и удельные выбросы СО2, применяемые для валидации испытания в реальных дорожных условиях

Введение (постановка задачи и актуальность). В дополнение к испытаниям на динамометрическом стенде, начиная с уровня Евро-6d, испытания автомобиля в реальных дорожных условиях (RDE) являются обязательными. В качестве критериев при валидации испытания используются динамические параметры движения автомобиля, такие как относительное позитивное ускорение (υ ∙ аpos) [95], а также удельные выбросы СО2 при помощи метода «скользящего окна усреднения».

Цель работы – сравнение динамики движения автомобиля по двум дорожным маршрутам и оценка пригодности маршрутов для испытания автомобиля по Правилам ООН № 168 на основе анализа динамических параметров движения.

Методология работы. Обзор параметров движения автомобиля. Испытания автомобиля, разработанного во ФГУП «НАМИ», в реальных дорожных условиях по двум маршрутам, расположенным в разных регионах. Обработка и анализ результатов.

Результаты и научная новизна. Представлен обзор развития испытательных ездовых циклов и научного подхода для их оценки при помощи динамических параметров движения. На основе анализа динамических параметров показаны особенности движения автомобиля по двум маршрутам. Выявлено кратное отличие значений динамических параметров друг от друга при движении по разным маршрутам из-за разных дорожных условий на них. Показано, что движение автомобиля по RDE-маршрутам по сравнению с движением в ездовых циклах NEDC, WLTC характеризуется значительно более высокими ускорениями и динамическими параметрами движения.

Практическая значимость. Продемонстрирована пригодность RDE-маршрутов для проведения испытаний по Правилам ООН № 168. Результаты представляют практический интерес для испытательных лабораторий, для производителей автомобилей, систем очистки отработавших газов, а также могут быть использованы при определении государственной политики в области снижения выбросов загрязняющих веществ автомобильным транспортом.

1. Милякин С.Р. Автомобилизация: история, факторы и закономерности // Проблемы прогнозирования. – 2023. – № 2. – С. 141–151.

2. Fieldner A.C., Straub J.G.W. Gasoline losses due to incomplete combustion in motor vehicles // Ind. Eng. Chem. – 1921. – V. 13. – P. 51–58.

3. Senn C.L. General atmospheric pollution Los Angeles “Smog” // Am. J. Public Health Nations Health. – 1948. – V. 38 (7). – P. 962–965.

4. Hutchison D.H., Holden F.R. An inventory of automobile gases // Journal of the Air Pollution Control Association. – 1955. – V. 5:2. – P. 71–118.

5. Stonex K.A. Survey of Los Angeles traffic characteristics / 36th Annual Meeting, US Highway Research Board. – 1957. – P. 509–538.

6. Huls T.A. Evolution of federal light-duty mass emission regulations // SAE Paper. – 1973. – No. 730554.

7. Federal test procedure review project preliminary technical report. U.S. EPA 420-R-93-007, 1993. URL: https://nepis.epa.gov/Exe/ZyPDF.cgi/00000G9Q.PDF?Dockey=00000G9Q.PDF (дата обращения: 05.03.2025).

8. Tansini A., Pavlovic J., Fontaras G. Quantifying the real-world CO2 emissions and energy consumption of modern plug-in hybrid vehicles // Journal of Cleaner Production. – 2022. – V. 362. ID: 132191.

9. Ericsson E. The relation between vehicular fuel consumption and exhaust emission and the characteristics of driving patterns // Trans. Built Environ. – 1999. – V. 41. – P. 137–147.

10. Kuhler M., Karstens D. Improved driving cycle for testing automotive exhaust emissions // SAE Paper. – 1978. – No. 780650.

11. Ericsson E. Independent driving pattern factors and their influence on fuel-use and exhaust emission factors // Transportation Research Part D: Transport and Environment. – 2001. – V. 6. – P. 325–345.

12. Van de Weijer C.J.T. Heavy-duty emission factors: development of representative driving cycles and prediction of emissions in real-life. Ph.D. Thesis. – Graz: Technischen Universität Graz, 1997.

13. Giakoumis E.G., Zachiotis A.T. Comparative evaluation of eight legislated driving schedules in terms of cycle metrics and emissions from a diesel-powered turbocharged van // Transportation Research Part D. – 2018. – V. 58. – P. 139–154.

14. Barlow T.J., Latham S., McCrae I.S., Boulter P.G. A reference book of driving cycles for use in the measurement of road vehicle emissions. Version 3. 2009. Published Project Report PPR354. URL: chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://assets.publishing.service.gov.uk/media/5a7984f440f0b642860d8c2d/ppr-354.pdf (дата обращения: 05.03.2025).

15. Tutuianu E.M., Bonnel P., Ciuffo B., Haniu T., Ichikawa N., Marotta A., Pavlovic J., Steven H. Development of the world-wide harmonized light duty test cycle (WLTC) and a possible pathway for its introduction in the European legislation // Transportation Research Part D. – 2015. – V. 40. – P. 61–75.

16. Giakoumis E.G., Zachiotis A.T. Investigation of a diesel-engined vehicle’s performance and emissions during the WLTC driving cycle – comparison with the NEDC // Energies. – 2017. – V. 10. – P. 240.

17. Marotta A., Pavlovic J., Ciuffo B., Serra S., Fontaras G. Gaseous emissions from light-duty vehicles: moving from NEDC to the new WLTP test procedure // Environ. Sci. Technol. – 2015. – V. 49. – P. 8315−8322.

18. Правила ООН № 154. Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения пассажирских и коммерческих транспортных средств малой грузоподъёмности в отношении выбросов основных загрязнителей, выбросов диоксида углерода, расхода топлива и/или измерения показателей потребления электроэнергии и запаса хода на электротяге (ВПИМ).

19. Fomunung I., Washington S., Guensler R. A statistical model for estimating oxides of nitrogen emissions from light duty motor vehicles // Transportation Research Part D 4. – 1999. – V. 4. – P. 333–352.

20. Giakoumis E.G., Zachiotis A.T. A comprehensive comparative investigation of a heavy-duty vehicle’s performance, consumption and emissions during eight driving cycles // International Journal of Ambient Energy. – 2021. – V. 42. – P. 29–45.

21. Mera Z., Fonseca N., Lope J.-M., Casanova J. Analysis of the high instantaneous NOx emissions from Euro 6 diesel passenger cars under real driving conditions // Applied Energy. – 2019. – V. 242. – P. 1074–1089.

22. Zardini A., Bonnel P. Real driving emissions regulation: European methodology to fine tune the EU real driving emissions data evaluation method. EUR 30123 EN. – Luxembourg: Publications Office of the European Union, 2020. ISBN 978-92-76-17157-7.

23. Garcia-Contreras R., Soriano J.A., FernandezYanez P., Sanchez-Rodríguez L., Mata C., Gomez A., Armas O., Cardenas M.D. Impact of regulated pollutant emissions of Euro 6d-Temp light-duty diesel vehicles under real driving conditions // Journal of Cleaner Production. – 2021. V. 286. ID: 124927.

24. Lujan J.M., Piqueras P., de la Morena J., Redondo F. Experimental characterization of real driving cycles in a light-duty diesel engine under different dynamic conditions // Appl. Sci. – 2022. – V. 12. ID: 2472.

25. Skobiej K., Pielecha J. Analysis of the exhaust emissions of hybrid vehicles for the current and future RDE driving cycle // Energies. – 2022. – V. 15. ID: 8691.

26. Giechaskiel B., Valverde V., Melas, A., Clairotte M., Bonne P., Dilara P. Comparison of the real-driving emissions (RDE) of a gasoline direct injection (GDI) vehicle at different routes in Europe // Energies. – 2024. – V. 17. ID: 1308.

27. Song J., Cha J. Analysis of driving dynamics considering driving resistances in on-road driving // Energies. – 2021. – V. 14. ID: 3408.

28. Правила ООН № 168. Единообразные технические предписания, касающиеся официального утверждения лёгких пассажирских и коммерческих транспортных средств в отношении выбросов в реальных условиях вождения (ВРУВ).

29. Rubino L., Bonnel P., Hummel R., Krasenbrink A., Manfredi U. Mobile measurement of pollutant emissions and fuel consumption of road vehicles in real-world driving situations using portable emission measurement systems (PEMS). JRC REF No. 28555-2005-08 A1CO. Final report. ISP European Comission. Joint Research Center. 2007. URL: chrome-extension://efaidnbmnnnibpc ajpcglclefindmkaj/https://climate.ec.europa.eu/document/download/c82403b7-9924-4d18-9ee5-1c25d5b6498d_en (дата обращения: 05.03.2025).

30. Rubino L., Bonnel P., Hummel R., Krasenbrink A., Manfredi U., De Santi G., Perotti M., Bomba G. PEMS light duty vehicles application: Experiences in downtown Milan // SAE Paper. – 2007. – No. 2007-24-0113.

31. Gao H., Wang R., Wen Z., Xiong X., Zheng Z., Lin S., Ding H., Tan W. The real driving emissions characteristics of light-duty diesel vehicle in four typical cities with varying altitudes in China // Case Studies in Thermal Engineering. – 2025. – V. 67. ID: 105831.

32. Hooftman N., Messagie M., Mierlo J.V., Coosemans T. A review of the European passenger car regulations – real driving emissions vs local air quality // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2018. – V. 86. – P. 1–21.

33. Wang Y., Yin H., Wang J., Hao C., Xu X., Wang Y., Yang Z., Hao L., Tan J., Wang X., Ge Y. China 6 moving average window method for real driving emission evaluation: Challenges, causes, and impacts // Journal of Environmental Management. – 2022. – V. 319. ID: 115737.

34. Загарин Д.А., Лагузин А.Б., Кондратьев Д.В., Агапов В.В. Современные методы испытаний транспортных средств на экологическую безопасность // Труды НАМИ. – 2022. – № 2 (289). – С. 34–40. DOI: 10.51187/0135-3152-2022-2-34-40. EDN: OWNROF.

35. Kurtyka K., Pielecha J., Merkisz J. The evaluation of NOx emissions in RDE tests including dynamic driving conditions / 2021 IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. – 2021. – V. 642. ID: 012017.

36. Rupfle J. Thesis work. Master of science in energy technology. Selection of ideal test platforms for methodical real driving emissions development use cases. – Karlsruhe: Karlsruhe Institute of Technology, 2019. – P. 105.