Стандарт Not-To-Exceed ( NTE ) был обнародован [ когда? ] Агентства по охране окружающей среды США (EPA) гарантирует, что выбросы двигателей тяжелых грузовиков контролируются во всем диапазоне комбинаций скоростей и нагрузок, обычно встречающихся в эксплуатации. NTE устанавливает область («зону NTE») под кривой крутящего момента двигателя, где выбросы не должны превышать установленное значение для любого из регулируемых загрязняющих веществ. Процедура испытания NTE не предполагает определенный цикл вождения определенной продолжительности (пробег или время). Скорее, оно предполагает вождение любого типа, которое может произойти в пределах зоны управления NTE, включая работу в установившихся или переходных условиях и в изменяющихся условиях окружающей среды. Выбросы усредняются за минимальное время в тридцать секунд, а затем сравниваются с применимыми пределами выбросов NTE. [1]
Стандарты NTE были созданы Агентством по охране окружающей среды в результате соглашения между Агентством по охране окружающей среды и несколькими крупными производителями дизельных двигателей. В число этих производителей входили Caterpillar , Cummins , Detroit Diesel , Mack , материнская компания Mack Renault Vehicles Industriels и Volvo Truck Corp. Этих производителей обвинили в нарушении Закона о чистом воздухе путем установки устройств, нарушающих контроль за выбросами. [2] В рамках урегулирования соглашения с Агентством по охране окружающей среды (EPA) на этих производителей были наложены крупные штрафы и на них распространяются новые стандарты выбросов , которые включали NTE.
При одновременном выполнении всех следующих условий в течение не менее 30 секунд считается, что двигатель работает в зоне NTE. [3]
Испытание NTE, как определено в CFR 86.1370-2007, устанавливает область (область контроля NTE) под кривой крутящего момента двигателя, где выбросы не должны превышать установленный предел выбросов для данного загрязняющего вещества. Ограничение NTE установлено в 1,25 раза больше предела эмиссии FTP, как описано в подразделе выше. Для двигателей большой мощности 2005 модельного года предельное значение выбросов NTE для NMHC плюс NOx составляет 1,25 раза по 2,5 грамма на мощность торможения в час или 3,125 грамма на мощность торможения в час. Основная область управления NTE для дизельных двигателей имеет три основные границы на карте крутящего момента и скорости двигателя. Первый — это верхняя граница, которая представляет собой максимальный крутящий момент двигателя на заданной скорости. Вторая граница — 30 процентов максимального крутящего момента. Только работа выше этой границы включается в зону управления NTE. Третья граница определяется на основе минимальной частоты вращения двигателя при 50 процентах максимальной мощности и максимальной частоты вращения двигателя при 70 процентах максимальной мощности. Эта частота вращения двигателя считается «15-процентной рабочей частотой вращения двигателя». Четвертая граница – 30% от максимальной мощности [4]
Спорным вопросом является применимость ограничений NTE к реальному вождению. Для применения стандартов NTE двигатель должен оставаться в зоне NTE (ограничения включают работу при мощности не менее 30 % номинальной) в течение как минимум 30 секунд. Возникли опасения, что выполнение этого действия может оказаться затруднительным, так как каждый раз, когда водитель убирает ногу с педали акселератора или переключает передачу на автомобилях с механической коробкой передач , двигатель выходит из зоны NTE.
При городском или загородном вождении это происходит относительно часто, вплоть до того, что стандарты NTE применимы лишь в очень небольшой части эксплуатации [5] или, в некоторых случаях, вообще не применимы. Вероятность пребывания двигателя в зоне NTE более 30 секунд также снижается с появлением двигателей большой мощности. Например, если мощность, необходимая для поддержания автобуса или внедорожного грузовика на крейсерской скорости, составляет где-то около 150 л.с. (110 кВт), вероятность того, что двигатель мощностью 475 л.с. (354 кВт) будет стабильно работать при нагрузках выше 30%, без «провалов» на более низкие уровни мощности, могут быть относительно небольшими.
Эти опасения были подтверждены исследованиями, проведенными Университетом Западной Вирджинии (WVU) в соответствии с Указами о согласии . WVU обнаружил, что «оставаться в течение 30 секунд в зоне NTE может быть довольно сложно. В результате низкая доступность NTE создает проблему, поскольку многие измерения внутри зоны NTE приходится отклонять вместе с измерениями, проведенными за пределами зоны NTE. Возникает вопрос, если таким образом, все реальные выбросы достаточно «хорошо отражаются» в результатах испытаний NTE» [6]
Второй вопрос, вызывающий беспокойство в том же духе, — это случай, когда двигатель соответствует требованиям в пределах зоны NTE, но демонстрирует повышенный уровень выбросов NOx на уровнях мощности сразу за пределами зоны NTE или на холостом ходу. По таким причинам Рабочая группа по выбросам вне цикла изучает, является ли расширение зоны NTE рациональным, поскольку они размышляют, есть ли на карте двигателя (за пределами зоны NTE) пятна, которые вносят значительный вклад в реальные выбросы. . Их предварительные выводы повторяют выводы WVU, поскольку они обнаружили, что время работы двигателя в зоне NTE довольно мало. [7]
По данным Агентства по охране окружающей среды США, существуют технические ограничения NTE в ограниченных условиях эксплуатации, из-за которых Агентство по охране окружающей среды «вырезало» (см. графики выше) определенные части зоны NTE, чтобы учесть эти недостатки. Выдержки следующие:
Зона NTE была определена желанием иметь однородный предел выбросов. Исключения в этой зоне исключают определенные области эксплуатации из рассмотрения NTE или ограничивают объем выбросов от этой операции, которые могут способствовать результату NTE; недостатки допускают временное превышение стандартов NTE из-за технических ограничений в ограниченных условиях эксплуатации. Идея состоит не в том, чтобы возлагать на производителя ответственность за соблюдение требований NTE в режимах, когда двигатель не способен работать или когда технически невозможно обеспечить соответствие стандартам NTE. [5]
Область, специфичная для PM , «вырезана» из зоны управления NTE. Область исключения, специфичная для ТЧ, обычно находится в области под кривой крутящего момента, где частота вращения двигателя высока, а крутящий момент двигателя низок, и может меняться по форме в зависимости от нескольких критериев и расчетов, связанных со скоростью, подробно описанных в правилах. Контроль ТЧ в этом диапазоне операций представляет собой фундаментальную техническую проблему, которую, по нашему мнению, невозможно преодолеть в течение 2004 года. В частности, давление в цилиндре, создаваемое в условиях высокой скорости и низкой нагрузки, часто оказывается недостаточным для предотвращения попадания смазочного масла в камеру сгорания. Результатом является высокий уровень выбросов твердых частиц. Более того, мы не считаем, что эти двигатели проводят значительную часть своего рабочего времени в этом ограниченном диапазоне скоростей и крутящего момента [8].
В 2001 году Ассоциация производителей двигателей (EMA) и несколько отдельных предприятий отрасли грузовых автомобилей (таких как International Truck and Engine Corporation ) подали пять отдельных исков против Агентства по охране окружающей среды США. Каждый из этих исков оспаривал законность и технологическую осуществимость определенных стандартов контроля выбросов двигателей в правилах EPA, которые теперь называются требованиями NTE. В своем вызове EMA заявило, что для определения того, соответствует ли двигатель основному стандарту выбросов, двигатели тестируются и оцениваются с использованием стандартизированного 20-минутного лабораторного теста на выбросы, известного как Федеральная процедура испытаний. NTE, напротив, не имеет определенной процедуры испытаний и потенциально может применяться к почти бесконечному числу условий испытаний. Это, по мнению производителей, сделало практически невозможным обеспечение полного соответствия NTE (поскольку не существует реального или практического способа испытания двигателя во всех мыслимых условиях) и, таким образом, сделало NTE незаконным (CAA уполномочивает Агентство по охране окружающей среды (EPA) принять стандарты на двигатели И соответствующие процедуры испытаний) и технически неосуществимо. [9]
3 июня 2003 г. стороны завершили урегулирование споров, касающихся стандартов NTE. Стороны согласовали подробный план будущего регулирования, которое потребует проведения производителем программы испытаний NTE в тяжелых условиях эксплуатации («HDIUT») для двигателей и транспортных средств, работающих на дизельном топливе. В одном разделе плана говорилось:
Порог NTE будет стандартом NTE, включая пределы, предусмотренные существующими правилами, а также дополнительный запас для учета точности измерений при использовании. Этот дополнительный запас должен определяться процессами и методологиями измерения, которые будут разработаны и одобрены EPA/CARB/EMA. Эта маржа будет структурирована таким образом, чтобы стимулировать производителей инструментов разрабатывать все более точные инструменты в будущем. [10]
Конечная цель новой программы HDIUT — обеспечить значительную оптимизацию сертификации двигателей, если по-настоящему надежная программа испытаний на выбросы в процессе эксплуатации окажется осуществимой и экономически эффективной. Отнимающие много времени и дорогостоящие лабораторные оценки двигателей могут затем уступить место реальным оценкам выбросов в реальном времени, которые эффективно предоставляют более релевантные данные.
По сути, HDIUT — это отраслевая программа испытаний на дороге, согласованная с производителем. Он основан на исходном стандарте NTE. Он разработан с упором на соблюдение требований в реальном мире и основан на тестировании выбросов с использованием портативных систем измерения выбросов (PEMS), в которых измеряемыми загрязнителями являются NOx , HC , CO и PM . [11] Запасы точности измерений устанавливаются для учета изменчивости измерений выбросов, связанной с использованием PEMS. [12]
