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8/16/2019 RIEPILOGO NORMATIVE DI PROVA PER AUTO E CAMION.pdf

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RIEPILOGO DELLE NORMATIVE DI PROVA

PER AUTOVETTURE E PER CAMION

Le normative vigenti, emanate per ridurre le emissioni allo scarico in atmosfera di

veicoli muniti di motori a combustione interna prescrivono limitazioni relativamente

alle seguenti sostanze:

• Monossido di carbonio (CO);

• Idrocarburi incombusti (HC):

metano (CH4);

HC non metanici (NMHC);

• Ossidi di azoto (NOX);

• Particolato (per motori diesel).

Tutte le normative prescrivono limiti alle quantità in massa di ciascuna sostanza

inquinante emessa allo scarico durante cicli di funzionamento codificati da effettuare

su banchi dinamometrici a rulli, nel caso di veicoli leggeri, e su appositi banchi

stazionari o dinamici provando i soli motori nel caso di veicoli pesanti.

I cicli per i soli motori della trazione pesante possono essere stazionari (ECE R-49,

ESC) o dinamici (ETC, ELR), a seconda che le emissioni siano valutate in

corrispondenza di specifici punti di funzionamento o in continuo.

In Europa esistono specifiche normative rispettivamente per veicoli leggeri (light-

duty), la cui massa di riferimento è minore di 2610 kg, e per veicoli pesanti (heavy-

duty), massa di riferimento maggiore di 2610 kg. Con massa di riferimento si intende

la massa del veicolo in ordine di marcia, cioè con liquido di raffreddamento,

lubrificanti, combustibile, attrezzi, ruota di scorta e conducente, meno la massa

forfettaria di un conducente tipo di 75 kg, più una massa forfettaria di 100 kg.

Precedentemente, fino al 2008 per gli heavy duty (prima della direttiva 2008/74/CE)

e fino al 2007 per i light duty (prima del Regolamento (CE) N. 715/2007), la

normativa faceva riferimento alla categoria di appartenenza del veicolo ed alla


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“massa massima a carico tecnicamente ammissibile”, fissando in 3,5 t il limite a

partire dal quale il veicolo era da considerarsi di tipo heavy duty.

HEAVY-DUTYPer questa tipologia di veicoli si fa un’ulteriore distinzione tra quelli

equipaggiati con motore ad accensione per compressione e quelli ad accensione

comandata alimentati a Gas Naturale o GPL.

Le seguenti tabelle 1 e 2 riassumono i limiti di emissione e il ciclo di prova a cui ci si

deve riferire a seconda dell’anno di omologazione del veicolo.

Tabella 1 – Valori limite di emissione per veicoli HD equipaggiati con motore Diesel

Fase DataCiclo di

Prova

CO

[g/kWh]

HC

[g/kWh]

NOX

[g/kWh]

PM

[g/kWh]

Fumo

[1/m]

Euro I

1992, < 85 kW

ECE R-49

4.5 1.1 8.0 0.612

1992, > 85 kW 4.5 1.1 8.0 0.36

Euro II 1995.Oct. 4.0 1.1 7.0 0.15

Euro III

1999.Oct, EEVs

only

ESC & ELR

1.5 0.25 2.0 0.02 0.15

2000.Oct 2.1 0.66 5.00.10

0.13a

0.8

Euro IV 2005.Oct 1.5 0.46 3.5 0.02 0.5

Euro V 2008.Oct 1.5 0.46 2.0 0.02 0.5

Euro VI 2013.Oct 1.5 0.13 0.4 0.01

a: per i motori aventi cilindrata minore di 0,75 dm3 per cilindro e un regime nominale superiore a 3000 min-1

Tabella 2 – Valori limite di emissione per veicoli HD equipaggiati con motore Diesel o adaccensione comandata alimentato a GN o GPL, con riferimento al ciclo ETC


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Fase DataCiclo di

Prova

CO

[g/kWh]

NMHC

[g/kWh]

CH4a

[g/kWh]

NOx

[g/kWh]

PMb

[g/kWh]

Euro III

1999.Oct., EEVs only

ETC

3.0 0.40 0.65 2.0 0.02

2000.Oct. 5.45 0.78 1.6 5.00.16

0.21c

Euro IV 2005. Oct. 4.0 0.55 1.1 3.5 0.03

Euro V 2008. Oct. 4.0 0.55 1.1 2.0 0.03

Euro VI 2013.Jan. 4.0 0.16 0.5 0.4 0.01

a:solo per motori alimentati a gas (EURO III÷V: solo GN; EURO VI: GN e GPL);

b: non applicabile ai motori a gas per EURO III÷IV;

c: per i motori aventi cilindrata minore di 0,75 dm3 per cilindro e un regime nominale superiore a 3000 min-1; d: THC per motori Diesel.

Le diverse tipologie di cicli prova indicate nelle tabelle 1 e 2 verranno descritte in

dettaglio nel seguito.

Ciclo ECE R-49

Questo ciclo, detto anche “13 modi”, prevede che l'esame sia effettuato sul motore al

banco prova dinamometrico secondo una procedura che prevede 13 determinazioni di

prestazioni ed emissioni in altrettanti punti del piano coppia-velocità di rotazione del

motore in condizioni di funzionamento stazionario. In figura viene riportata una

schematizzazione del ciclo riferita a una curva ipotetica coppia massima-velocità di

rotazione.


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Figura 1 – Ciclo ECE R 49 (13 modi)

La procedura prevede la seguente successione di condizioni di funzionamento del

motore:

• al minimo;

• a velocità intermedia con 5 carichi crescenti (dal 10% al 100% del carico

massimo a tale velocità);

• al minimo;

•

alla velocità massima con 5 carichi decrescenti (dal 100% al 10% del caricomassimo a tale velocità);

• al minimo.

Per ogni punto di funzionamento la norma prevede un fattore di peso che sarà poi

applicato in fase d’elaborazione dei risultati, sia per ponderare le potenze in gioco che

le portate orarie delle varie specie inquinanti nei differenti punti.

Per ogni specie inquinante gassosa è calcolata la sommatoria delle portate delle

emissioni (in g/h) nei singoli punti prova, pesate con i fattori previsti, nonché la


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sommatoria delle potenze (in kW), nei singoli punti prova, pesate con gli stessi

fattori. Dividendo la prima sommatoria per la seconda si calcola l’emissione specifica

della singola specie in (g/kWh), come richiesto dalla norma :

∑

∑

=

=

∗

∗

=13

1

13

1

i

ii

i

ii

p f

q f

Valore

indicando con:

f i= fattore di ponderazione

qi= portata al punto i-esimo di inquinante g/h

pi= potenza al punto i-esimo kW

Per il particolato, accumulato durante il ciclo di prova sull’unico filtro, vengono

pesati, con gli stessi fattori (qi), i volumi di gas campionati in ogni punto di

funzionamento, stabiliti dalle condizioni di funzionamento del motore e dal rapporto

di diluizione, per passare da questi ad una portata massica equivalente (kg/h), nella

quale individuare la portata oraria di PM (g/h). Anche in questo caso il risultato

ultimo sarà espresso da un solo valore in g/kWh.

Ciclo European Stationary Cycle (ESC)

E’ stato introdotto dal 2000, insieme all’ ETC ed all’ ELC per la certificazione delle

emissioni dei motori Heavy-Duty.

Il motore è testato su di un banco dinamometrico in una sequenza di punti stazionari

di seguito specificata. Il motore deve essere mantenuto in ciascun punto per un tempo

opportuno, e i cambi di velocità di rotazione e carico devono essere effettuati in meno

di 20 secondi. La velocità di rotazione deve essere tenuta entro un range di ± 50 rpm

rispetto a quella nominale del punto, mentre la coppia deve essere tenuta entro ± 2%

della coppia massima relativa allo stesso regime di prova.

Le emissioni sono misurate in ogni punto, di cui, poi, viene fatta una media ponderata

su tutto il ciclo usando i fattori di peso specificati dalla norma. Il risultato finale delle

emissioni verrà espresso ancora in g/kWh dividendo la suddetta media per la media

ponderata delle potenze impegnate.


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Tabella 3 – Punti del ciclo ESC

Figura 2 – Ciclo ESC

Punti Velocità di rotazione % Carico Fattore di peso, % Durata

1 Marcia a minimo 0 15 4 min

2 A 100 8 2 min

3 B 50 10 2 min

4 B 75 10 2 min

5 A 50 5 2 min

6 A 75 5 2 min

7 A 25 5 2 min

8 B 100 9 2 min

9 B 25 10 2 min

10 C 100 8 2 min

11 C 25 5 2 min

12 C 75 5 2 min

13 C 50 5 2 min


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Oltre al minimo sono prescritte prove in tre regimi di rotazioni del motore: A;B;C.

Dette velocità di rotazione del motore sono definite come segue, a partire dalla

determinazione di due regimi di riferimento caratteristici del motore in prova: nhi, nlo :

•

nhi, il regime elevato (high) è determinato rilevando al banco i regimi del

motore, a piena ammissione, in corrispondenza dei quali si ha il 70% della

potenza massima dichiarata e scegliendo fra questi il maggiore.

• nlo, il regime basso (low) è determinato rilevando al banco il più basso regime

del motore, a piena ammissione, in corrispondenza del quale si ha il 50% della

potenza massima dichiarata.

Le velocità di rotazione (A, B e C) da usare durante la prova sono calcolate, quindi,

con le seguenti formule:

A = nlo + 0.25(nhi - nlo)

B = nlo + 0.50(nhi - nlo)

C = nlo + 0.75(nhi - nlo)

Ciclo European Load Response (ELR)

La prova ELR è stata prescritta dal 2000, con l’introduzione della norma EURO III,

con lo scopo di misurare la fumosità dei motori diesel HD.

Essa consiste in tre serie di tre accelerate tra il 10% e i1 100% della coppia massima

per ciascuno dei tre regimi di rotazione definiti per il ciclo ESC: A (cycle 1), B (cycle

2) e C (cycle 3) ed una quarta, (cycle 4), con tre accelerate a partire da un carico a

scelta sempre compreso tra il 10 e il 100% ad una velocità compresa tra i regimi A e

C. Il regime ed il carico di partenza del quarto ciclo sono scelti dal personale di

certificazione.


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Figura 3 – Ciclo ELR

La misurazione dei valori di fumosità è di tipo continuo, con una frequenza di almeno

20 Hz. Le tracce di fumo vengono poi analizzate per determinare i valori finali di

fumo tramite un opportuno calcolo.

Ciclo European Transient Cycle (ETC)

Il ciclo ETC è stato sviluppato dall’Istituto FIGE (Aachen, Germania) sulla base di

misurazione fatte su di un ciclo reale su strada di un veicolo HD. Il ciclo ETC è una

versione abbreviata e leggermente modificata della proposta fatta originariamente

dalla FIGE.

La prova viene effettuata sul motore installato su un banco dinamico.

Esso rappresenta tre diverse condizioni di guida (Figure 4, 5 e 6): urbana, rurale e in

autostrada.

• La parte uno rappresenta la guida in città ed ha una velocità massima di 50

km/h, frequenti fermate e ripartenze e funzionamento al minimo;


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• La parte due, rappresentante una situazione di guida su strade rurali, inizia con

una fase di accelerazione. La velocità media è di circa 72 km/h;

• La terza ed ultima parte simula la guida in autostrada. La velocità media di

questa parte è di 88 km/h.

La durata di ciascuna parte è di 600 secondi, con una durata complessiva di 1800 s.

Figura 4 – Ciclo ETC, velocità del veicolo

Figura 5 – Ciclo ETC, regime del motore


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Figura 6 – Ciclo ETC, coppia del motore

LIGHT-DUTY

Per i veicoli leggeri i limiti riguardano le masse emesse allo scarico durante un

ciclo dinamico di prova su banco a rulli, che simula la resistenza all’avanzamento e

l’inerzia del veicolo, secondo la normativa 70/220/CEE.

Le masse gassose degli inquinanti vengono valutate a partire dalla concentrazione di

ciascuna di esse misurando il volume o la massa totale di gas emessi durante

l’effettuazione del ciclo di prova e la distanza percorsa. Le quantità emesse vengono

oggi riferite all’unità di percorrenza e quindi espresse in g/km.

La procedura di prova prescrive di effettuare al banco a rulli un ciclo di

funzionamento composto da una simulazione di percorso urbano (UDC: Urban

Driving Cycle) ed uno extraurbano (EUDC: Extra Urban Driving Cycle).

Il primo, chiamato anche ECE 15 per ragioni storiche (la prima direttiva che lo

definì fu la 15/ECE/ONU del 1969), è costituito da 4 ripetizioni di un modulo base

(Figura 7) che definisce la legge di variazione della velocità del veicolo in funzione

del tempo, ed il rispettivo rapporto del cambio da utilizzare. Il modulo base ha una

durata di 195 secondi durante i quali si raggiunge la velocità massima di 50 km/h.

L’intero ciclo UDC ha una lunghezza di 4,052 km percorsi con una velocità media di


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circa 19 km/h.

Figura 7 – Modulo base del ciclo di prova urbano UDC (o ECE)


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Tabella 4 – Valori del modulo base del ciclo UDC

.

.

.

(/2

)

(/)

() ()

.

()

1 1 11 11 11 6 + 51(*)

2 2 1.04 0 15 4 4 15 1

3 . 3 15 23 1

4 4

0.6 15 10 25

25 1

5 . . . 0.3 10 0 3 2 1(*)

6 5 21 21 4 16 + 51(*)

7

6

0.3 0 15 5

12

54 1

. 2 56

0.4 15 32 5 61 2

10 . 7 32 24 24 5 2

11

0.76 32 10 11

3 2

12 . . . 0.3 10 0 3 6 2(*)

13 21 21 117 16 + 51(*)

14

10

0.3 0 15 5

26

122 1

15 . 2 124

16 0.62 15 35 133 2

17 . 2 135

1 0.52 35 50 143 3

1 . 11

12

13

50 12 12 155 3

20 0.52 50 35 163 3

21 . 35 13 13 176 3

22 .

14

2

12

17

23 0.7 32 10 7 15 2

24 . . . 0.3 10 0 3 1 2(*)

25 15 7 7 15 7(*)

(*) PM : cambio in folle, frizione innestata;

k 1 , k 2 : frizione disinnestata con prima o seconda marcia inserita.

La seconda fase del ciclo di prova, l’EUDC (Figura 8), è stata introdotta inquanto non si avevano livelli realistici di emissioni, soprattutto di NOX, viste le basse


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velocità che si raggiungevano nel solo ciclo UDC.

La direttiva che per prima ha introdotto questo ciclo è stata la 91/441/CEE, in vigore

dal 1994 al 1996, che, inoltre, decretò che la misura delle sostanze inquinanti dovesse

essere espressa in g/km e non più in g/prova.

Nel percorso extraurbano si raggiunge la velocità massima di 120 km/h; la velocità

media è di circa 62,6 km/h e la sua durata è di 400 secondi, percorrendo così circa 6,9

km.

Figura 8 – Ciclo di prova EUDC


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Tabella 5 – Valori del ciclo di prova EUDC

.

.

.

(/2)

(/)

() ()

.

1 1 20 20 20 1(*)

2

2

0.3 0 15 5

41

25 1

3 . . 2 27

4 0.62 15 35 36 2

5 . . 2 3

6 0.52 35 50 46 3

7 . . 2 4

0.43 50 70 13 61 4

. 3 70 50 50 111 5

10 4 0.6 70 50 11 4.5 + 4.4

11 . 5 50 6 6 1 4

12 6 0.43 50 70 13 13 201 4

13 . 7 70 50 50 251 5

14 0.24 70 100 35 35 26 5

15 . 100 30 30 316 5(**)

16 10 0.2 100 120 20 20 336 5(**)

17 . 11 120 10 10 346 5(**)

1

12

0.6 120 0 16

34

362 5(**)

1 1.04 0 50 370 5(**)

20 . . . 1.3 50 0 10 30 5(*)

21 13 20 20 400 (*)

(*) , .

Tutto il percorso del ciclo di prova, UDC più EUDC, ha una lunghezza di circa 10,9

km; la durata totale è 1180 secondi; la velocità media è circa 33 km/h (Figura 9).


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Profilo ciclo di prova

0

20

40

60

80

10 0

12 0

14 0

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150se c

v e l o c i t à ( k m / h )

Figura 9 – Ciclo di prova complessivo

Di seguito sono riportate le tabelle relative ai limiti di emissione per veicoli

light-duty. La norma Euro 5 è entrata in vigore dal 1° settembre 2009 per quanto

riguarda il rilascio dell'omologazione e dal 1° gennaio 2011 per quanto riguarda

l'immatricolazione e la vendita dei nuovi tipi di veicoli; La norma Euro 6 sarà

applicabile a partire dal 1° settembre 2014 per quanto riguarda il rilascio

dell'omologazione e dal 1° settembre 2015 per quanto riguarda l'immatricolazione e

la vendita dei nuovi tipi di veicoli.

Nella tabella 6 sono riportati i limiti passati, attuali e futuri per veicoli a motore

della categoria M, vale a dire destinati al trasporto di persone ed aventi almeno

quattro ruote, equipaggiati con motori ad accensione comandata (PI, Positve Ignition)

e ad accensione per compressione (CI, Compression Ignition), con Massa di

Riferimento (MR):

MR < 2500 kg (per EURO 2, 3 e 4)

MR < 2610 kg (per EURO 5 e 6)


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Tabella 6 - Limiti europei di emissione per veicoli leggeri (categoria M) con motore ad accensione

comandata (PI, Positive ignition) e ad accensione per compressione (CI, Compression ignition)

espressi in mg/km

CO THC NMHC NOx HC+NOx PM N° di Particelle

(1)

[mg/km] [mg/km] [mg/km] [mg/km] [mg/km] [mg/km] [#/km]

PI CI PI CI PI CI PI CI PI CI PI(3)

CI PI CI

EURO 1

1993

1996

2720 2720 - - - - - - 970 970 - 140 - -

EURO 2

1997

2000

2200 1000 - - - - - - 500 700 - 80 - -

EURO 3

2001

2004

2300 640 200 - - - 150 500 - 560 - 50 - -

EURO 4

2005

2008

1000 500 100 - - - 80 250 - 300 - 25 - -

EURO 5

dal

20091000 500 100 - 68 - 60 180 - 230

5.0/4.5

(2)

5.0/4.5

(2)- 6x1011

EURO 6

dal

2014

1000 500 100 - 68 - 60 80 - 170

5.0/4.5

(2)

5.0/4.5

(2)

- 6x1011

(1) Emissioni di particolato. Un numero limite di emissione di particelle del 6 × 1011 km-1 (metodo PMP, NEDC test) diventa

efficace a partire da Euro 5/6 per tutte le categorie di veicoli diesel (M, N1, N2). Il limite di numero di particelle deve essere

rispettato in aggiunta alle emissioni in massa di PM. Un numero limite di emissione di particelle per i veicoli PI deve essere definito

entro il 1° settembre 2014.

(2)

Il limite di emissione di massa del particolato di 4,5 mg/km e il limite di numero di particelle, saranno effettivi dal 1° settembre

2011 per l'omologazione sui nuovi tipi di veicoli e dal 1° gennaio 2013 per tutti i veicoli nuovi venduti, immatricolati o messi in

servizio nella Comunità.

(3) I limiti relativi alla massa di particolato per i motori ad accensione comandata si applicano solo ai veicoli con motore a iniezione

diretta.

Di seguito sono riportati i limiti passati, attuali e futuri per veicoli a motore

della categoria N1, vale a dire quei veicoli progettati e costruiti per il trasporto di

merci, aventi massa massima non superiore a 3,5 t.

A loro volta i veicoli appartenenti alla categoria N1 vengono suddivisi in 3 classi, in


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base alla MR.

In tabella 7 sono riportati i limiti relativi alla classe I, ovvero i veicoli appartenenti

alla categoria N1 aventi MR:

MR ≤ 1250 kg (per l’EURO 2)

MR ≤ 1305 kg (per EURO 3, 4 ,5 e 6)

Tabella 7 - Limiti europei di emissione per veicoli leggeri (categoria N1, classe I) con motore ad

accensione comandata (PI, Positive ignition) e ad accensione per compressione (CI, Compression

ignition) espressi in mg/km


(1)



CI PI CI

EURO 2

1997

2000

2200 1000 - - - - - - 500 700 - 80 - -

EURO 32001

2004

2300 640 200 - - - 150 500 - 560 - 50 - -

EURO 4

2005

2008

1000 500 100 - - - 80 250 - 300 - 25 - -

EURO 5

dal

2009

1000 500 100 - 68 - 60 180 - 230

5.0/4.5

(2)

5.0/4.5

(2)

- 6x1011

EURO 6

dal

2014

1000 500 100 - 68 - 60 80 - 170

5.0/4.5

(2)

5.0/4.5

(2)

- 6x1011

(1), (2), (3) Come tabella 6

In tabella 8 sono riportati i limiti relativi alla classe II, ovvero i veicoli appartenenti


1250 < MR ≤ 1700 kg (per EURO 2)

1305 < MR ≤ 1760 kg (per EURO 3, 4, 5 e 6)


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Tabella 8 - Limiti europei di emissione per veicoli leggeri (categoria N1, classe II) con motore ad


ignition) espressi in mg/kmCO THC NMHC NOx HC+NOx PM N° di Particelle

(1)



CI PI CI

EURO 2

1997

2000

4000 1250 - - - - - - 600 1000 - 120 - -

EURO 32001

2004

4170 800 250 - - - 180 650 - 720 - 70 - -

EURO 4

2005

2008

1810 630 130 - - - 100 330 - 390 - 40 - -

EURO 5

dal

2009

1810 630 130 - 90 - 75 235 - 295

5.0/4.5

(2)

5.0/4.5

(2)

- 6x1011

EURO 6

dal

2014

1810 630 130 - 90 - 75 105 - 195

5.0/4.5

(2)

5.0/4.5

(2)

- 6x1011

(1), (2), (3) Come tabella 6

In tabella 9 sono riportati i limiti relativi alla classe III, ovvero i veicoli appartenenti


MR > 1700 kg (per EURO 2)

MR > 1760 kg (per EURO 3, 4, 5 e 6)


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Tabella 9 - Limiti europei di emissione per veicoli leggeri (categoria N1, classe III) con motore ad


ignition) espressi in mg/km


(1)



CI PI CI

EURO 2

1997

2000

5000 1500 - - - - - - 700 1200 - 170 - -

EURO 32001

2004

5220 950 290 - - - 210 780 - 860 - 100 - -

EURO 4

2005

2008

2270 740 160 - - - 110 390 - 460 - 60 - -

EURO 5

dal

2009

2270 740 160 - 108 - 82 280 - 350

5.0/4.5

(2)

5.0/4.5

(2)

- 6x1011

EURO 6

dal

2014

2270 740 160 - 108 - 82 125 - 215

5.0/4.5

(2)

5.0/4.5

(2)

- 6x1011

(1), (2), (3) Come tabella 6

riepilogo normative di prova per auto e camion.pdf

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