«ALLEGATO 4B

Procedura di prova per i motori ad accensione spontanea e i motori ad accensione comandata alimentati con gas naturale (GN) o gas di petrolio liquefatto (GPL) basata sul procedimento mondiale armonizzato di omologazione dei veicoli e motori pesanti [WHDC, regolamento tecnico mondiale (RTM) n. 4]

1.   APPLICABILITÀ

Per il momento, il presente allegato non è applicabile ai fini dell'omologazione a norma del presente regolamento; lo sarà in futuro.

2.   Riservato (1).

3.   DEFINIZIONI, SIMBOLI E ABBREVIAZIONI

3.1.   Definizioni

Ai fini del presente regolamento s'intende per:

3.1.1.    “rigenerazione continua”, il processo di rigenerazione di un sistema di post-trattamento del gas di scarico che si effettua in permanenza oppure almeno una volta per ogni prova WHTC con avviamento a caldo. Questo tipo di processo non richiede una procedura di prova speciale;

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

3.1.3.    “sistema deNOx ”, un sistema di post-trattamento del gas di scarico concepito per ridurre le emissioni di ossidi di azoto (NOx) [ad esempio catalizzatori passivi e attivi per NOx con funzionamento in magro, adsorbitori di NOx e sistemi di riduzione catalitica selettiva (SCR)];

3.1.4.    “motore diesel”, un motore che funziona secondo il principio dell'accensione spontanea;

3.1.5.    “deriva”, la differenza tra le risposte al gas di azzeramento o al gas di calibrazione dello strumento di misura prima e dopo una prova di emissione;

3.1.6.    “famiglia di motori”, un raggruppamento, operato dal costruttore, comprendente sistemi motore che, in base alle caratteristiche di progettazione di cui al paragrafo 5.2 del presente allegato, hanno caratteristiche di emissioni di scarico simili; tutti i componenti della famiglia devono essere conformi ai valori limite di emissione applicabili;

3.1.7.    “sistema motore”, il motore, il sistema di controllo delle emissioni e l'interfaccia di comunicazione (hardware e messaggi) tra le unità elettroniche di controllo (ECU) del sistema motore e qualsiasi altra unità di controllo del gruppo motopropulsore o del veicolo;

3.1.8.    “tipo di motore”, una categoria di motori che non differiscono per quanto riguarda caratteristiche essenziali del motore;

3.1.9.    “sistema di post-trattamento del gas di scarico”, un catalizzatore (di ossidazione o a tre vie), filtro antiparticolato, sistema deNOx, sistema combinato deNOx-filtro antiparticolato o qualsiasi altro dispositivo di riduzione delle emissioni montato a valle del motore. Questa definizione esclude il sistema di ricircolo dei gas di scarico (EGR) che se installato è considerato parte integrante del motore;

3.1.10.    “metodo di diluizione a flusso totale” il processo di miscelazione del flusso totale di gas di scarico con diluente prima della separazione di una parte della corrente di gas di scarico diluito per l'analisi;

3.1.11.    “inquinanti gassosi”, monossido di carbonio, idrocarburi e/o idrocarburi non metanici (assumendo un rapporto CH pari a 1,85 per il carburante diesel, 2,525 per il GPL e 2,93 per il GN, e per la molecola CH3O un rapporto pari a 0,5 per i motori diesel alimentati a etanolo), metano (assumendo un rapporto CH pari a 4 per il GN) e ossidi di azoto, questi ultimi espressi in biossido di azoto (NO2) equivalente;

3.1.12.    “alto regime (n hi)”, il più alto regime di rotazione del motore al quale si ottiene il 70 per cento della potenza massima dichiarata;

3.1.13.    “basso regime (nlo )”, il più basso regime di rotazione del motore al quale si ottiene il 55 per cento della potenza massima dichiarata;

3.1.14.    “potenza massima (Pmax)”, la potenza massima in kW indicata dal costruttore;

3.1.15.    “regime di coppia massima”, il regime al quale si ottiene la coppia massima del motore indicata dal costruttore;

3.1.16.    “coppia normalizzata”, coppia del motore in percentuale normalizzata alla coppia massima disponibile a un regime del motore;

3.1.17.    “richiesta dell'operatore”, un intervento dell'operatore per regolare la potenza del motore. L'operatore può essere una persona (manuale) o un regolatore (automatico) che invia, meccanicamente o elettronicamente, un segnale al motore affinché eroghi una determinata potenza. Tale segnale può essere un'azione sul pedale dell'acceleratore, una leva di comando del gas, una leva di comando dell'alimentazione del carburante, una leva di comando della velocità o un valore di riferimento del regolatore oppure un segnale di comando elettronico corrispondente che sostituisce ciascuna di tali azioni;

3.1.18.    “motore capostipite”, un motore scelto all'interno della famiglia di motori in modo che le sue caratteristiche di emissione siano rappresentative di tale famiglia;

3.1.19.    “dispositivo di post-trattamento del particolato”, un sistema di post-trattamento del gas di scarico che riduce le emissioni inquinanti di particolato (PM) mediante separazione meccanica, aerodinamica, per diffusione o per inerzia;

3.1.20.    “metodo di diluizione a flusso parziale” il processo di separazione di una parte del flusso totale di gas di scarico e di successiva miscelazione con una quantità opportuna di diluente a monte del filtro di campionamento del particolato;

3.1.21.    “particolato (PM)”, qualsiasi materiale raccolto su un materiale filtrante specificato dopo diluizione del gas di scarico con aria pulita filtrata a una temperatura compresa fra 315 K (42 °C) e 325 K (52 °C); è costituito principalmente da carbonio, idrocarburi condensati e solfati con acqua;

3.1.22.    “rigenerazione periodica”, il processo di rigenerazione di un dispositivo di controllo delle emissioni che si innesca periodicamente dopo meno di cento ore di normale funzionamento del motore. Durante i cicli di rigenerazione è possibile il superamento dei limiti di emissione;

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

3.1.24.    “regime nominale”, il regime massimo a pieno carico consentito dal regolatore e indicato dal costruttore nella documentazione commerciale e di manutenzione, ovvero, se non è presente il regolatore, il regime al quale si ottiene la potenza massima del motore, indicato dal costruttore nella documentazione commerciale e di manutenzione;

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

3.1.26.    “tempo di salita”, il tempo impiegato per il passaggio dal 10 per cento al 90 per cento del valore finale indicato (t 90 – t 10);

3.1.27.    “risposta di calibrazione”, risposta media ad un gas di calibrazione per un intervallo di tempo di 30 s;

3.1.28.    “emissioni specifiche”, le emissioni massiche espresse in g/kWh;

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

3.1.30.    “tempo di trasformazione”, il tempo che intercorre tra la variazione del componente da misurare nel punto di riferimento e il raggiungimento di una risposta del sistema equivalente al 50 per cento del valore finale indicato (t 50), definendo come punto di riferimento la sonda di campionamento. Il tempo di trasformazione è utilizzato per l'allineamento dei segnali di diversi strumenti di misura;

3.1.31.    “ciclo di prova transitorio”, un ciclo di prova con una sequenza di valori di regime e coppia normalizzati che variano in modo relativamente rapido nel tempo (WHTC);

3.1.32.    “vita utile”, la percorrenza e/o il tempo per cui deve essere assicurata la conformità ai limiti di emissione di gas e particolato applicabili;

3.1.33.    “risposta di azzeramento”, risposta media ad un gas di azzeramento per un intervallo di tempo di 30 s.

Figura 1

Definizioni relative alla risposta del sistema

Risposta

Segnale d'ingresso a gradino

Tempo di risposta

Tempo di trasformazione

Tempo di ritardo

Tempo di salita

Tempo

3.2.   Simboli generali

Simbolo	Unità	Termine
a 1	—	Coefficiente angolare della regressione
a 0	—	Intercetta su y della regressione
A/F st	—	Rapporto stechiometrico aria/carburante
c	ppm/percentuale vol.	Concentrazione
c d	ppm/percentuale vol.	Concentrazione su secco
c w	ppm/percentuale vol.	Concentrazione su umido
cb	ppm/percentuale vol.	Concentrazione di fondo
C d	—	Coefficiente di efflusso dell'SSV
c gas	ppm/percentuale vol.	Concentrazione sui componenti gassosi
d	m	Diametro
d V	m	Diametro di gola del tubo Venturi
D 0	m3/s	Intercetta della taratura della PDP
D	—	Fattore di diluizione
Δt	s	Intervallo di tempo
e gas	g/kWh	Emissione specifica di componenti gassosi
e PM	g/kWh	Emissione specifica di particolato
e r	g/kWh	Emissione specifica durante la rigenerazione
e w	g/kWh	Emissione specifica ponderata
E CO2	percentuale	Estinzione causata dal CO2 nell'analizzatore di NOx
E E	percentuale	Efficienza riferita all'etano
E H2O	percentuale	Estinzione causata dall'acqua nell'analizzatore di NOx
E M	percentuale	Efficienza riferita al metano
E NOx	percentuale	Efficienza del convertitore di NOx
f	Hz	Frequenza di campionamento dei dati
f a	—	Fattore atmosferico del laboratorio
F s	—	Fattore stechiometrico
H a	g/kg	Umidità assoluta dell'aria di aspirazione
H d	g/kg	Umidità assoluta del diluente
i	—	Pedice indicante una misurazione istantanea (ad esempio 1 Hz)
k c	—	Fattore specifico per il carbonio
k f,d	m3/kg carburante	Volume addizionale di scarico secco della combustione
k f,w	m3/kg carburante	Volume addizionale di scarico umido della combustione
k h,D	—	Fattore di correzione del valore di NOx in funzione dell'umidità per motori ad accensione spontanea
k h,G	—	Fattore di correzione del valore di NOx in funzione dell'umidità per motori ad accensione comandata
k r,u	—	Fattore di aggiustamento della rigenerazione verso l'alto
k r,d	—	Fattore di aggiustamento della rigenerazione verso il basso
k w,a	—	Fattore di correzione da secco a umido per l'aria di aspirazione
k w,d	—	Fattore di correzione da secco a umido per il diluente
k w,e	—	Fattore di correzione da secco a umido per il gas di scarico diluito
k w,r	—	Fattore di correzione da secco a umido per il gas di scarico grezzo
K V	—	Funzione di taratura della CFV
λ	—	Rapporto di eccesso d'aria
m b	mg	Massa del campione di particolato raccolto dal diluente
m d	kg	Massa del campione di diluente passato attraverso i filtri di campionamento del particolato
m ed	kg	Massa totale del gas di scarico diluito nell'arco del ciclo
m edf	kg	Massa del gas di scarico diluito equivalente nell'arco del ciclo di prova
m ew	kg	Massa totale del gas di scarico nell'arco del ciclo
m gas	g	Massa delle emissioni gassose nell'arco del ciclo di prova
m f	mg	Massa dei filtri di campionamento del particolato
m p	mg	Massa del campione di particolato raccolto
m PM	g	Massa delle emissioni di particolato nell'arco del ciclo di prova
m se	kg	Massa del campione di gas di scarico nell'arco del ciclo di prova
m sed	kg	Massa del gas di scarico diluito che passa attraverso il tunnel di diluizione
m sep	kg	Massa del gas di scarico diluito che passa attraverso i filtri di raccolta del particolato
m ssd	kg	Massa del diluente secondario
M	Nm	norm.
M a	g/mol	Massa molare dell'aria di aspirazione
M d	g/mol	Massa molecolare del diluente
M e	g/mol	Massa molare del gas di scarico
M f	Nm	Coppia assorbita dai dispositivi ausiliari/dalle apparecchiature da installare
M gas	g/mol	Massa molare dei componenti gassosi
M r	Nm	Coppia assorbita dai dispositivi ausiliari/dalle apparecchiature da rimuovere
n	—	Numero di misurazioni
nr	—	Numero di misurazioni con la rigenerazione
n	min–1	Regime di rotazione del motore
n hi	min–1	Regime alto del motore
n lo	min–1	Regime basso del motore
n pref	min–1	Regime preferito del motore
n p	r/s	Regime della pompa PDP
p a	kPa	Pressione di vapore di saturazione dell'aria di aspirazione del motore
p b	kPa	Pressione atmosferica totale
p d	kPa	Pressione di vapore di saturazione del diluente
P f	kW	Potenza assorbita dai dispositivi ausiliari/dalle apparecchiature da installare
p p	kPa	Pressione assoluta
p r	kW	Pressione del vapore acqueo dopo il bagno di raffreddamento
p s	kPa	Pressione atmosferica a secco
P	kW	Potenza
P r	kW	Potenza assorbita dai dispositivi ausiliari/dalle apparecchiature da rimuovere
q mad	kg/s	Portata massica di aria di aspirazione su secco
q maw	kg/s	Portata massica di aria di aspirazione su umido
q mCe	kg/s	Portata massica di carbonio nel gas di scarico grezzo
q mCf	kg/s	Portata massica di carbonio in ingresso nel motore
q mCp	kg/s	Portata massica di carbonio nel sistema di diluizione a flusso parziale
q mdew	kg/s	Portata massica di gas di scarico diluito su umido
q mdw	kg/s	Portata massica del diluente su umido
q medf	kg/s	Portata massica di gas di scarico diluito equivalente su umido
q mew	kg/s	Portata massica di gas di scarico su umido
q mex	kg/s	Portata massica di campione estratto dal tunnel di diluizione
q mf	kg/s	Portata massica di carburante
q mp	kg/s	Flusso del campione di gas di scarico in ingresso nel sistema di diluizione a flusso parziale
q vCVS	m3/s	Portata volumica del CVS
q vs	dm3/min	Portata del sistema dell'analizzatore di gas di scarico
q vt	cm3/min	Portata del gas tracciante
r2	—	Coefficiente di determinazione
r d	—	Rapporto di diluizione
r D	—	Rapporto tra diametri dell'SSV
r h	—	Fattore di risposta agli idrocarburi del FID
r m	—	Fattore di risposta al metanolo del FID
r p	—	Rapporto tra pressioni dell'SSV
r s	—	Rapporto medio di campionamento
ρ	kg/m3	Densità
ρ e	kg/m3	Densità del gas di scarico
σ	—	Deviazione standard
s		Deviazione standard
T	K	Temperatura assoluta
T a	K	Temperatura assoluta dell'aria di aspirazione
t	s	Tempo
t 10	s	Intervallo di tempo tra un segnale di ingresso a gradino e il 10 per cento valore finale indicato
t 50	s	Intervallo di tempo tra un segnale di ingresso a gradino e il 50 per cento valore finale indicato
t 90	s	Intervallo di tempo tra un segnale di ingresso a gradino e il 90 per cento valore finale indicato
u	—	Rapporto tra le densità (o masse molari) dei componenti del gas e del gas di scarico diviso per 1 000
V 0	m3/r	Volume di gas pompato per giro della PDP
V s	dm3	Volume del sistema del banco di analisi
W act	kWh	Lavoro prodotto nel ciclo effettivo per il ciclo di prova
W ref	kWh	Lavoro prodotto nel ciclo di riferimento per il ciclo di prova
X 0	m3/r	Funzione di taratura della PDP

3.3.   Simboli e abbreviazioni relativi alla composizione del carburante

w ALF	tenore di idrogeno nel carburante, percentuale in massa
w BET	tenore di carbonio nel carburante, percentuale in massa
w GAM	tenore di zolfo nel carburante, percentuale in massa
w DEL	tenore di azoto nel carburante, percentuale in massa
w EPS	tenore di ossigeno nel carburante, percentuale in massa
α	rapporto molare dell'idrogeno (H/C)
γ	rapporto molare dello zolfo (S/C)
δ	rapporto molare dell'azoto (N/C)
ε	rapporto molare dell'ossigeno (O/C)

riferiti a un carburante CH α O ε N δ S γ

3.4.   Simboli e abbreviazioni relativi ai componenti chimici

C1	Idrocarburo carbonio 1 equivalente
CH4	Metano
C2H6	Etano
C3H8	Propano
CO	Monossido di carbonio
CO2	Biossido di carbonio
DOP	Diottilftalato
HC	Idrocarburi
H2O	Acqua
NMHC	Idrocarburi non metanici
NOx	Ossidi di azoto
NO	Ossido nitrico
NO2	Biossido di azoto
PM	Particolato

3.5.   Abbreviazioni

CFV	Tubo Venturi a flusso critico
CLD	Rivelatore a chemiluminescenza
CVS	Campionamento a volume costante
deNOx	Sistema di post-trattamento degli NOx
EGR	Ricircolo dei gas di scarico
FID	Rivelatore a ionizzazione di fiamma
GC	Gascromatografo
HCLD	Rivelatore a chemiluminescenza riscaldato
HFID	Rivelatore a ionizzazione di fiamma riscaldato
LPG	Gas di petrolio liquefatto
NDIR	Analizzatore a infrarossi non dispersivo
NG	Gas naturale
NMC	Dispositivo di eliminazione (cutter) degli idrocarburi non metanici
PDP	Pompa volumetrica
% FS	Percentuale rispetto al fondo scala
PFS	Sistema a flusso parziale
SSV	Tubo Venturi subsonico
VGT	Turbina a geometria variabile

4.   PRESCRIZIONI GENERALI

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

5.   PRESCRIZIONI RELATIVE ALLE PRESTAZIONI

5.1.   Emissione di inquinanti gassosi e di particolato

Le emissioni di inquinanti gassosi e di particolato prodotte dal motore devono essere determinate con i cicli di prova WHTC e WHSC descritti al paragrafo 7. I sistemi di misura devono soddisfare i requisiti di linearità del paragrafo 9.2 nonché le prescrizioni dei paragrafi 9.3 (misurazione delle emissioni gassose) e 9.4 (misurazione del particolato) e dell'appendice 3.

L'autorità di omologazione può approvare altri sistemi o analizzatori se constata che questi danno risultati equivalenti conformemente al paragrafo 5.1.1.

5.1.1.   Equivalenza

La determinazione dell'equivalenza dei sistemi si effettua sulla base di uno studio di correlazione tra il sistema considerato e uno dei sistemi del presente allegato; lo studio si esegue su almeno 7 coppie di campioni.

Con il termine “risultati” s'intende il valore ponderato delle emissioni per il ciclo specifico. Le prove di verifica della correlazione devono essere eseguite presso lo stesso laboratorio, nella stessa cella di prova, sullo stesso motore e di preferenza in parallelo. L'equivalenza delle medie delle coppie di campioni è determinata mediante i dati statistici delle prove F e t, come descritto nell'appendice 4, paragrafo A.4.3, ottenuti con le condizioni di laboratorio, la cella di prova e il motore descritti sopra. I valori fuori linea devono essere determinati conformemente alla norma ISO 5725 ed esclusi dalla base di dati. I sistemi da utilizzare per le prove di correlazione sono soggetti all'approvazione dell'autorità di omologazione.

5.2.   Famiglia di motori

5.2.1.   Principi generali

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

5.2.2.   Casi particolari

In alcuni casi si possono avere interazioni fra i parametri. Affinché nella stessa famiglia di motori siano inclusi solo motori con caratteristiche di emissione allo scarico simili, occorre tenere conto anche di queste interazioni. Questi casi devono essere individuati dal costruttore e notificati all'autorità di omologazione e di essi occorre tener conto come criterio per la creazione di una nuova famiglia di motori.

I dispositivi o elementi non elencati nel paragrafo 5.2.3, ma tali da incidere notevolmente sul livello di emissioni devono essere individuati dal costruttore in base a criteri di buona pratica ingegneristica e notificati all'autorità di omologazione e di essi occorre tener conto come criterio per la creazione di una nuova famiglia di motori.

Oltre ai parametri di cui al paragrafo 5.2.3, il costruttore può introdurre altri criteri che permettano la definizione di famiglie di dimensioni più limitate. Tali criteri non sono necessariamente costituiti da parametri che incidono sul livello di emissioni.

5.2.3.   Parametri che definiscono la famiglia di motori

5.2.3.1.   Ciclo di combustione:

a)	ciclo a 2 tempi

b)	ciclo a 4 tempi

c)	motore rotativo

d)

altri

5.2.3.2.   Configurazione dei cilindri

5.2.3.2.1.   Posizione dei cilindri nel blocco cilindri

a)

V

b)

in linea

c)

radiale

d)	altro (a F, a W, ecc.)

5.2.3.2.2.   Posizione relativa dei cilindri

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

5.2.3.3.   Fluido di raffreddamento principale

a)

aria

b)

acqua

c)

olio

5.2.3.4.   Cilindrata unitaria

5.2.3.4.1.   Motori con cilindrata unitaria ≥ 0,75 dm3

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

5.2.3.4.2.   Motori con cilindrata unitaria < 0,75 dm3

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

5.2.3.4.3.   Motore con altri limiti legati alla cilindrata unitaria

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

5.2.3.5.   Metodo di aspirazione dell'aria

a)	aspirazione naturale

b)	con sovralimentazione

c)	con sovralimentazione e dispositivo di raffreddamento dell'aria di sovralimentazione

5.2.3.6.   Tipo di carburante

a)	Olio diesel

b)	gas naturale (GN)

c)	gas di petrolio liquefatto (GPL)

d)

Etanolo

5.2.3.7.   Tipo di camera di combustione

a)	camera aperta

b)	camera divisa

c)	altri tipi

5.2.3.8.   Tipo di accensione

a)	accensione comandata

b)	Accensione spontanea

5.2.3.9.   Valvole e luci

a)	configurazione

b)	numero di valvole per cilindro

5.2.3.10.   Tipo di alimentazione del carburante

a)	tipo di alimentazione del carburante liquido i) pompa e condotto (ad alta pressione) e iniettore ii) pompa in linea o pompa a distributore iii) pompa unitaria o iniettore unitario iv) common rail v) carburatore vi) altri

b)	tipo di alimentazione del carburante gassoso i) gassosa ii) liquida iii) unità di miscelazione iv) altri

c)	altri tipi

5.2.3.11.   Dispositivi vari

a)	ricircolo dei gas di scarico (EGR)

b)	iniezione d'acqua

c)	iniezione di aria

d)

altri

5.2.3.12.   Strategia di controllo elettronico

La presenza o l'assenza di un'unità elettronica di controllo (ECU) è considerata un parametro fondamentale della famiglia.

Nel caso di motori a controllo elettronico, il costruttore presenta gli elementi tecnici che giustificano il raggruppamento di tali motori nella stessa famiglia, vale a dire i motivi in base a cui è lecito ritenere che tali motori rispettino gli stessi requisiti relativi alle emissioni.

Detti elementi possono essere calcoli, simulazioni, stime, descrizione dei parametri di iniezione, risultati di prova ecc.

Sono esempi di elementi controllati:

a)

fasatura

b)	pressione di iniezione

c)	iniezioni multiple

d)	pressione di sovralimentazione

e)

VGT

f)

EGR

5.2.3.13.   Sistemi di post-trattamento del gas di scarico

La presenza dei seguenti dispositivi, singolarmente o in combinazione, è considerata un criterio per l'appartenenza di un motore a una famiglia:

a)	catalizzatore di ossidazione

b)	catalizzatore a tre vie

c)	sistema deNOx con riduzione selettiva degli NOx (aggiunta di agente riducente)

d)	altri sistemi deNOx

e)	trappola per particolato a rigenerazione passiva

f)	trappola per particolato a rigenerazione attiva

g)	altre trappole per particolato

h)	altri dispositivi

Se un motore è stato omologato senza sistema di post-trattamento come motore capostipite o come componente della famiglia, lo stesso motore, una volta equipaggiato di catalizzatore di ossidazione, può essere inserito nella stessa famiglia di motori purché non richieda l'uso di un carburante con caratteristiche diverse.

Se il motore richiede l'uso di un carburante con caratteristiche specifiche (ad esempio se è dotato di una trappola per particolato che richiede la presenza di speciali additivi nel carburante per effettuare la rigenerazione), la decisione di inserirlo nella stessa famiglia deve fondarsi sugli elementi tecnici forniti dal costruttore. Tali elementi devono indicare che il livello di emissioni previsto del motore equipaggiato corrisponde al valore limite relativo al motore non equipaggiato.

Se un motore è stato omologato con un sistema di post-trattamento come motore capostipite o come componente di una famiglia il cui motore capostipite è equipaggiato con lo stesso sistema di post-trattamento, lo stesso motore non munito di sistema di post-trattamento non va inserito nella stessa famiglia di motori.

5.2.4.   Scelta del motore capostipite

5.2.4.1.   Motori ad accensione spontanea

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

5.2.4.2.   Motori ad accensione comandata

Una volta che la famiglia di motori è stata approvata dall'autorità di omologazione, il motore capostipite della famiglia deve essere scelto in base al criterio principale della cilindrata massima. Nel caso in cui due o più motori condividano questo criterio principale, il motore capostipite deve essere scelto utilizzando i criteri secondari nel seguente ordine di priorità:

a)	quantità più elevata di carburante erogata per ogni corsa al regime di potenza nominale dichiarato;

b)	fasatura di accensione più avanzata;

c)	livello più basso di EGR.

5.2.4.3.   Note sulla scelta del motore capostipite

L'autorità di omologazione può ritenere che il caso peggiore per quanto riguarda il livello delle emissioni di una famiglia possa essere caratterizzato meglio sottoponendo a prova ulteriori motori. In questo caso, il costruttore del motore deve presentare le informazioni del caso per stabilire quali motori della famiglia hanno presumibilmente il livello di emissioni più elevato.

Se la famiglia comprende motori che presentano altre caratteristiche che probabilmente incidono sulle emissioni allo scarico, anche queste caratteristiche devono essere identificate e considerate nella scelta del motore capostipite.

Se la famiglia comprende motori che presentano gli stessi valori di emissioni per periodi di vita utile diversi, occorre tenerne conto nella scelta del motore capostipite.

6.   CONDIZIONI DI PROVA

6.1.   Condizioni di prova in laboratorio

Misurare la temperatura assoluta (T a) dell'aria di alimentazione del motore espressa in Kelvin e la pressione atmosferica riferita al secco (p s), espressa in kPa e determinare il parametro f a come segue: in motori multicilindrici con gruppi di collettori di aspirazione distinti, come nel caso dei motori a “V”, è ammessa la misurazione della temperatura media dei gruppi distinti. Il parametro f a deve essere riportato con i risultati di prova. Per una miglior ripetibilità e riproducibilità dei risultati di prova, si raccomanda che il parametro f a sia tale che: 0,93 ≤ f a ≤ 1,07.

a)	Motori ad accensione spontanea: Motori ad aspirazione naturale e con sovralimentatore meccanico:  (1) Motori turbocompressi, con o senza raffreddamento dell'aria aspirata:  (2)

b)	Motori ad accensione comandata:  (3)

6.2.   Motori con raffreddamento dell'aria di sovralimentazione

Si registra la temperatura dell'aria di alimentazione che, al regime nominale e a pieno carico, deve coincidere con un'approssimazione di ± 5 K con la temperatura massima dell'aria di alimentazione specificata dal costruttore. La temperatura del fluido di raffreddamento non deve essere inferiore a 293 K (20 °C).

Se si usa un impianto di condizionamento dell'aria di alimentazione proprio del laboratorio o un ventilatore esterno, la portata del refrigerante, al regime nominale e a pieno carico, deve essere regolata in modo da raggiungere una temperatura dell'aria di alimentazione entro ± 5 K dalla temperatura massima dell'aria di sovralimentazione specificata dal costruttore. La temperatura e la portata del refrigerante del dispositivo di raffreddamento dell'aria di sovralimentazione alla regolazione suddetta non devono essere modificate per tutta la durata del ciclo di prova, tranne nel caso in cui esse determinino un raffreddamento eccessivo e non rappresentativo dell'aria di sovralimentazione. Il volume del dispositivo di raffreddamento dell'aria di sovralimentazione si basa sulla buona pratica ingegneristica ed è rappresentativo dell'installazione del motore nelle condizioni di impiego. L'impianto di condizionamento dell'aria di alimentazione del laboratorio deve essere progettato in modo da ridurre al minimo l'accumulo di condensa. La condensa accumulata deve essere drenata e tutte le condotte di drenaggio devono essere chiuse ermeticamente prima delle prove relative alle emissioni.

Se il costruttore del motore specifica i limiti di perdita di pressione dell'aria di sovralimentazione che attraversa il sistema di raffreddamento, è necessario garantire che la perdita di pressione dell'aria di sovralimentazione che attraversa il sistema di raffreddamento alle condizioni del motore specificate dal costruttore rientri in tali limiti indicati dal costruttore. La perdita di pressione va misurata nei punti specificati dal costruttore.

6.3.   Potenza del motore

La base per la misurazione delle emissioni specifiche è la potenza del motore e il lavoro prodotto nel ciclo determinati in conformità ai paragrafi da 6.3.1 a 6.3.5.

6.3.1.   Informazioni generali riguardanti l'installazione del motore

Il motore è sottoposto a prova con i dispositivi ausiliari/le apparecchiature elencati nell'appendice 7.

Se i dispositivi ausiliari/le apparecchiature non sono installati come richiesto, la loro potenza è considerata in conformità ai paragrafi da 6.3.2 a 6.3.5.

6.3.2.   Dispositivi ausiliari/apparecchiature da installare per le prove relative alle emissioni.

Qualora non fosse possibile installare sul banco di prova i dispositivi ausiliari/le apparecchiature richiesti in conformità all'appendice 7, la potenza da essi assorbita va determinata e sottratta dalla potenza (di riferimento ed effettiva) del motore misurata sull'intero intervallo di velocità del motore del WHTC e sui regimi di prova del WHSC.

6.3.3.   Dispositivi ausiliari/apparecchiature da rimuovere per la prova

Qualora fosse impossibile rimuovere i dispositivi ausiliari/le apparecchiature non richiesti in conformità all'appendice 7, la potenza da essi assorbita può essere determinata e aggiunta alla potenza (di riferimento ed effettiva) del motore misurata sull'intero intervallo di velocità del motore del WHTC e sui regimi di prova del WHSC. Se tale valore è superiore al 3 per cento della potenza massima alla velocità di prova, è necessario dimostrarlo all'autorità di omologazione.

6.3.4.   Determinazione della potenza ausiliaria

La potenza assorbita dai dispositivi ausiliari/dalle apparecchiature deve essere determinata solo se:

a)	i dispositivi ausiliari/le apparecchiature richiesti in conformità all'appendice 7 non sono montati sul motore; e/o

b)	i dispositivi ausiliari/le apparecchiature non richiesti in conformità all'appendice 7 sono montati sul motore.

La potenza ausiliaria e il metodo di misurazione/calcolo usato per determinarla devono essere forniti dal costruttore del motore per tutta la zona di funzionamento dei cicli di prova e devono essere approvati dall'autorità di omologazione.

6.3.5.   Ciclo di lavoro del motore

Il calcolo del ciclo di lavoro di riferimento ed effettivo (cfr. i paragrafi 7.4.8 e 7.8.6) deve basarsi sulla potenza del motore in conformità al paragrafo 6.3.1. In questo caso, P f e P r dell'equazione 4 sono pari a zero e P è uguale a P m.

Se dispositivi ausiliari/apparecchiature sono installati in conformità ai paragrafi 6.3.2 e/o 6.3.3, si deve utilizzare la potenza da essi assorbita per correggere ciascun valore istantaneo di potenza nell'arco del ciclo P m,i come segue:

 (4)

in cui:

P m,i	è la potenza del motore misurata, in kW,
P f,i	è la potenza assorbita dai dispositivi ausiliari/dalle apparecchiature da installare, in kW,
P r,i	è la potenza assorbita dai dispositivi ausiliari/dalle apparecchiature da rimuovere, in kW.

6.4.   Sistema di aspirazione aria del motore

Si utilizza un sistema di aspirazione aria del motore o un sistema del laboratorio di prova che presenti una restrizione dell'aspirazione d'aria coincidente con un'approssimazione di ± 300 Pa con il valore massimo specificato dal costruttore per un depuratore per aria pulita al regime nominale e a pieno carico. La pressione differenziale statica della restrizione va misurata nella posizione specificata dal costruttore.

6.5.   Sistema di scarico del motore

Si utilizza un sistema di scarico del motore o un sistema del laboratorio di prova che presenti una contropressione allo scarico compresa tra l'80 e il 100 per cento del valore massimo specificato dal costruttore al regime nominale e a pieno carico. Se la restrizione massima è uguale o inferiore a 5 kPa, il punto di regolazione deve situarsi ad almeno 1,0 kPa dal massimo. Il sistema di scarico deve essere conforme alle prescrizioni relative al campionamento dei gas di scarico di cui ai paragrafi 9.3.10 e 9.3.11.

6.6.   Motore con sistema di post-trattamento del gas di scarico

Se il motore è provvisto di un sistema di post-trattamento del gas di scarico, il condotto di scarico deve avere lo stesso diametro del condotto effettivamente utilizzato per il motore o il diametro specificato dal costruttore su una lunghezza pari ad almeno 4 diametri del condotto a monte della sezione di espansione che contiene il dispositivo post-trattamento. La distanza dalla flangia del collettore di scarico o dall'uscita del turbocompressore al sistema di post-trattamento del gas di scarico deve essere uguale alla distanza utilizzata nella configurazione del veicolo o compresa entro i limiti indicati dal costruttore. La contropressione o limitazione allo scarico deve rispettare gli stessi criteri di cui sopra e può essere regolata con una valvola. Per i dispositivi di post-trattamento a restrizione variabile, la restrizione massima allo scarico è definita alle condizioni di post-trattamento (livello di rodaggio/invecchiamento e di rigenerazione/ostruzione) specificate dal costruttore. Se la restrizione massima è uguale o inferiore a 5 kPa, il punto di regolazione deve situarsi ad almeno 1,0 kPa dal massimo. Il contenitore del dispositivo di post-trattamento può essere rimosso durante le prove preparatorie e durante la mappatura del motore e sostituito con un contenitore equivalente avente un supporto catalizzatore inattivo.

Le emissioni misurate nel ciclo di prova devono essere rappresentative delle emissioni in condizioni reali di utilizzo. Nel caso di un motore dotato di un sistema di post-trattamento del gas di scarico che richiede l'uso di un reagente, il reagente usato per tutte le prove deve essere dichiarato dal costruttore.

I motori muniti di sistemi di post-trattamento del gas di scarico a rigenerazione continua non richiedono una procedura di prova speciale, ma il processo di rigenerazione deve essere dimostrato in conformità al paragrafo 6.6.1.

Per i motori muniti di sistema di post-trattamento del gas di scarico a rigenerazione periodica, come descritto al paragrafo 6.6.2, i risultati delle emissioni devono essere adeguati per tener conto delle rigenerazioni. In questo caso, l'emissione media dipende dalla frequenza dell'evento di rigenerazione, espressa come frazione della durata delle prove in cui si produce la rigenerazione.

6.6.1.   Rigenerazione continua

Le emissioni si misurano in un sistema di post-trattamento stabilizzato in modo da produrre un comportamento di emissione ripetibile. Il processo di rigenerazione si deve verificare almeno una volta durante la prova WHTC con avviamento a caldo e il costruttore deve dichiarare le condizioni normali in cui avviene la rigenerazione (carico di particolato carbonioso, temperatura, contropressione allo scarico, ecc.).

Per dimostrare che il processo di rigenerazione è continuo, devono essere effettuate almeno tre prove con avviamento a caldo. Ai fini di tale dimostrazione, il motore deve essere riscaldato in conformità al paragrafo 7.4.1, il motore deve essere stabilizzato in conformità al paragrafo 7.6.3 e si deve effettuare la prima prova WHTC con avviamento a caldo. Le successive prove con avviamento a caldo devono iniziare dopo la stabilizzazione in conformità al paragrafo 7.6.3. Durante le prove si devono registrare le temperature e le pressioni allo scarico (temperatura a monte e a valle del sistema di post-trattamento, contropressione allo scarico, ecc.).

Il sistema di post-trattamento è considerato del tipo a rigenerazione continua se le condizioni dichiarate dal costruttore si verificano nel corso delle prove e i risultati delle tre (o più) prove WHTC con avviamento a caldo non mostrano una dispersione superiore al valore maggiore tra ± 25 per cento o 0,005 g/kWh e si applicano le prescrizioni generali relative alle prove di cui al paragrafo 7.6 (WHTC) e al paragrafo 7.7 (WHSC).

Se il sistema di post-trattamento del gas di scarico prevede una modalità di sicurezza che passa alla modalità di rigenerazione periodica, esso deve essere controllato conformemente al paragrafo 6.6.2. In questo caso specifico, i limiti di emissione applicabili possono essere superati e non devono essere ponderati.

6.6.2.   Rigenerazione periodica

Per i sistemi di post-trattamento del gas di scarico basati su un processo di rigenerazione periodica, le emissioni si misurano in almeno tre prove WHTC con avviamento a caldo, una con e due senza un evento di rigenerazione, su un sistema di post-trattamento stabilizzato, e si ponderano i risultati secondo l'equazione 5.

Il processo di rigenerazione deve verificarsi almeno una volta durante la prova WHTC con avviamento a caldo. Il motore può essere dotato di un interruttore capace di impedire o consentire il processo di rigenerazione, a condizione che tale operazione non abbia alcun effetto sulla taratura originale del motore.

Il costruttore dichiara le condizioni normali in cui avviene il processo di rigenerazione (carico di particolato carbonioso, temperatura, contropressione allo scarico, ecc.) e la durata dello stesso. Inoltre, fornisce la frequenza dell'evento di rigenerazione in termini di numero di prove in cui si produce la rigenerazione rispetto al numero di prove in cui non si produce. La procedura esatta per determinare tale frequenza si basa su dati durante l'uso e su criteri di buona prassi ingegneristica ed è approvata dall'autorità di omologazione.

Il costruttore fornisce un sistema di post-trattamento con un carico tale da determinare l'innesco della rigenerazione durante la prova WHTC. Ai fini dell'esecuzione di tali prove, il motore è riscaldato in conformità al paragrafo 7.4.1, è stabilizzato in conformità al paragrafo 7.6.3 e si inizia la prova WHTC con avviamento a caldo. La rigenerazione non deve verificarsi durante la fase di riscaldamento del motore.

Le emissioni medie specifiche tra fasi di rigenerazione si determinano in base alla media aritmetica dei risultati di diverse prove WHTC con avviamento a caldo approssimativamente equidistanti (g/kWh). Almeno una prova WHTC con avviamento a caldo deve essere effettuata quanto meno tempo possibile prima della prova di rigenerazione e una prova WHTC con avviamento a caldo deve essere effettuata subito dopo la prova di rigenerazione. In alternativa il costruttore può fornire dati che dimostrano che le emissioni rimangono costanti (il valore maggiore tra ±25 per cento o 0,005 g/kWh) nel periodo tra le fasi di rigenerazione. In tal caso possono essere utilizzate le emissioni di una sola prova WHTC con avviamento a caldo.

Durante la prova di rigenerazione si registrano tutti i dati necessari ad individuare la rigenerazione (emissioni CO o NOx, temperatura a monte e a valle del sistema di post-trattamento, contropressione allo scarico, ecc.).

Durante la prova di rigenerazione i limiti di emissione applicabili possono essere superati.

La procedura di prova è illustrata schematicamente nella figura 2.

Figura 2

Schema della rigenerazione periodica

Emissioni (g/KwH)

Emissioni durante la rigenerazione er

Emissioni medie durante il campionamento e1…n

Emissioni ponderate del campionamento e della rigenerazione ew

Numero di cicli

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

 (5)

in cui:

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

Per la determinazione di

, si applicano le seguenti disposizioni:

a)

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

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

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

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

d)	I fattori di aggiustamento additivi si calcolano nel modo seguente: (verso l'alto) (7) (verso il basso) (8)

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

e)	per una prova senza rigenerazione, k r,u va moltiplicato o aggiunto, rispettivamente, all'emissione specifica e nelle equazioni 69 o 70,

f)	per una prova con rigenerazione, k r,d va moltiplicato a o sottratto da, rispettivamente, l'emissione specifica e nelle equazioni 69 o 70.

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

g)	si possono applicare ad altri componenti della stessa famiglia di motori,

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

6.7.   Sistema di raffreddamento

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

6.8.   Olio lubrificante

L'olio lubrificante deve avere le caratteristiche tecniche specificate dal costruttore e deve essere rappresentativo dell'olio lubrificante disponibile sul mercato; le caratteristiche tecniche dell'olio lubrificante usato per la prova devono essere registrate e presentate con i risultati della prova.

6.9.   Caratteristiche tecniche del carburante di riferimento

Le caratteristiche tecniche del carburante di riferimento sono indicate nell'appendice 2 del presente allegato per i motori ad accensione spontanea e negli allegati 6 e 7 per i motori alimentati a GNC e GPL.

La temperatura del carburante deve essere quella indicata nelle raccomandazioni del costruttore.

6.10.   Emissioni del basamento

Non è consentito scaricare direttamente nell'atmosfera le emissioni del carter, con la seguente eccezione: i motori muniti di turbocompressori, pompe, compressori o supercompressori per l'aspirazione dell'aria possono scaricare le emissioni del carter nell'atmosfera, se tali emissioni sono aggiunte alle emissioni di gas di scarico (fisicamente o matematicamente) durante tutte le prove riguardanti le emissioni. I costruttori che sfruttano questa possibilità devono installare i motori in modo che tutte le emissioni del basamento possano essere incanalate nel sistema di campionamento delle emissioni.

Ai fini del presente paragrafo, le emissioni del basamento che sono sempre incanalate nello scarico a monte del post-trattamento del gas di scarico durante il funzionamento non sono considerate come se fossero scaricate direttamente nell'atmosfera.

Per misurare le emissioni, le emissioni del basamento aperto vanno incanalate nel sistema di scarico come segue:

a)	i materiali delle tubature devono essere a pareti lisce, elettroconduttori e non devono reagire con le emissioni del basamento. La lunghezza dei tubi deve essere il più possibile ridotta;

b)	il numero di curve delle tubature del basamento del laboratorio deve essere ridotto al minimo e il raggio delle curve inevitabili deve essere il più ampio possibile;

c)	le tubature di scarico del basamento del laboratorio devono essere riscaldate, a parete sottile o isolate e devono soddisfare le specifiche del costruttore del motore riguardanti la contropressione del basamento;

d)

le tubature di scarico del basamento devono collegarsi al gas di scarico grezzo a valle del sistema di post-trattamento, a valle delle restrizioni dei gas di scarico installate e sufficientemente a monte delle sonde campione per garantire una miscelazione completa con il gas di scarico del motore prima del campionamento. Il tubo si scarico del basamento deve collegarsi alla corrente di gas di scarico libera per evitare gli effetti dello strato limite e favorire la miscelazione. L'uscita del tubo di scarico del basamento può essere orientata in qualsiasi direzione rispetto al flusso di gas di scarico grezzo.

7.   PROCEDURE DI PROVA

7.1.   Principi di misura delle emissioni

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

7.1.1.   Campionamento continuo

Nel campionamento continuo, la concentrazione del componente è misurata in continuo dal gas di scarico grezzo o diluito. Tale concentrazione è moltiplicata per la portata del gas di scarico continuo (grezzo o diluito) nella posizione di campionamento delle emissioni per determinare la portata della massa del componente. L'emissione del componente è sommata in continuo durante tutto il ciclo di prova. Tale somma è la massa totale del componente emesso.

7.1.2.   Campionamento per lotti

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

7.1.3.   Procedure di misurazione

Il presente allegato usa due procedure di misurazione equivalenti da un punto di vista funzionale. Per i cicli di prova WHTC e WHSC si possono usare entrambe le procedure:

a)	campionamento in continuo dei componenti gassosi nel gas di scarico grezzo e determinazione del particolato mediante un sistema di diluizione a flusso parziale;

b)	determinazione dei componenti gassosi e del particolato mediante un sistema di diluizione a flusso pieno (sistema CVS).

È ammessa qualsiasi combinazione dei due principi (ad esempio misurazione del gas di scarico grezzo per le emissioni gassose e misurazione del particolato con un sistema a flusso totale).

7.2.   Cicli di prova

7.2.1.   Ciclo di prova transitorio WHTC

Il ciclo di prova transitorio WHTC è elencato nell'appendice 1 come una sequenza secondo per secondo di valori di regime e di coppia normalizzati. Per eseguire la prova in una cella di prova per motori, i valori normalizzati sono convertiti in valori effettivi per lo specifico motore sottoposto alla prova, sulla base della curva di mappatura del motore. Tale conversione è definita denormalizzazione e il ciclo di prova sviluppato si definisce ciclo di riferimento del motore da sottoporre alla prova. Con questi valori di riferimento di regime e di coppia si esegue il ciclo nella cella di prova e si registrano i valori effettivi di regime, coppia e potenza. Per convalidare la prova, successivamente al completamento della stessa si esegue un'analisi di regressione fra i valori di riferimento e i valori effettivi di regime, coppia e potenza.

Per il calcolo delle emissioni specifiche al banco, si calcola il lavoro prodotto nel ciclo effettivo integrando la potenza effettiva del motore nell'arco del ciclo. Per la convalida del ciclo, il lavoro prodotto nel ciclo effettivo deve rientrare nei limiti prescritti del lavoro prodotto nel ciclo di riferimento.

Per gli inquinanti gassosi, si possono usare il campionamento continuo (gas di scarico grezzo o diluito) o il campionamento per lotti (gas di scarico diluito). Il campione di particolato deve essere diluito con un diluente condizionato (come l'aria ambiente) e raccolto su un unico filtro adatto allo scopo. Il WHTC è illustrato schematicamente nella figura 3.

Figura 3

Ciclo di prova WHTC

Regime/coppia normalizzati

n_norm

M_norm

Tempo(s)

7.2.2.   Ciclo di prova stazionario con rampe di transizione WHSC

Il ciclo di prova stazionario con rampe di transizione WHSC consiste in una serie di modalità di regime e di carico normalizzate che sono convertite nei valori di riferimento per lo specifico motore sottoposto alla prova, sulla base della curva di mappatura del motore. Il motore deve funzionare per il tempo prescritto in ciascuna modalità, completando le variazioni di regime e di carico in modo lineare nell'arco di 20 + 1 secondo. Per convalidare la prova, successivamente al completamento della stessa si esegue un'analisi di regressione fra i valori di riferimento e i valori effettivi di regime, coppia e potenza.

La concentrazione di ciascun inquinante gassoso, la portata di scarico e la potenza sono determinati in tutto l'arco della prova. Gli inquinanti gassosi possono essere registrati in continuo o campionati in un sacchetto di campionamento. Il campione di particolato deve essere diluito con un diluente condizionato (come l'aria ambiente). Si preleva un unico campione durante l'intera procedura di prova raccogliendolo su un unico filtro adatto allo scopo.

Per il calcolo delle emissioni specifiche al banco, si calcola il lavoro prodotto nel ciclo effettivo integrando la potenza effettiva del motore nell'arco del ciclo.

Il WHSC è illustrato nella tabella 1. Tranne che per la modalità 1, l'inizio di ciascuna modalità è definito come l'inizio della rampa dalla modalità precedente.

Tabella 1

Ciclo di prova WHSC

Modalità	Regime normalizzato (per cento)	Coppia normalizzata (per cento)	Durata modalità (s) compresa transizione di 20 s
1	0	0	210
2	55	100	50
3	55	25	250
4	55	70	75
5	35	100	50
6	25	25	200
7	45	70	75
8	45	25	150
9	55	50	125
10	75	100	50
11	35	50	200
12	35	25	250
13	0	0	210
Somma			1 895

7.3.   Sequenza di prova generale

Il seguente diagramma raffigura schematicamente le indicazioni generali da seguire durante la prova. Informazioni particolareggiate sulle singole fasi sono riportate nei paragrafi corrispondenti. Ove opportuno, sono ammessi scostamenti rispetto alle indicazioni fornite, ma i requisiti specifici dei vari paragrafi sono obbligatori.

Per la prova WHTC, la procedura di prova è costituita da una prova con avviamento a freddo effettuata dopo un raffreddamento naturale o forzato del motore, da un periodo di sosta a caldo (hot soak) e da una prova con avviamento a caldo.

Per la prova WHSC, la procedura di prova è costituita da una prova con avviamento a caldo successiva al precondizionamento del motore nella modalità WHSC 9.

Preparazione del motore, misure, controlli delle prestazioni e tarature preliminari

Mappatura del motore (curva di coppia massima)

paragrafo 7.4.3

Generazione del ciclo di prova di riferimento

paragrafo 7.4.6

Effettuazione di uno o più cicli preliminari, secundo necessità, per controllare motore/cella di prova/sistemi di emissione

WHTC

Raffreddamento naturale o forzato del motore

paragrafo 7.6.1

WHSC

Preparazione di tutti i sistemi per il campionamento e la raccol t a dati

paragrafo 7.5.2

Precondizionamento del motore e del sistema di raccolta del particolato, compreso il tunnel di diluizione

paragrafo 7.7.1

Prova delle emissioni allo scarico con avviamento a freddo

paragrafo 7.6.2

Sostituzione del filtro preliminare del PM con un filtro di campionamento pesato con il sistema in by-pass

paragrafo 7.7.1

Preparazione di tutti i sistemi per il campionamento e la raccolta dati

paragrafo 7.5.2

Periodo di sosta a caldo

paragrafo 7.6.3

Prova delle emissioni allo scarico con avviamento a caldo

paragrafo 7.6.4

Prova delle emissioni allo scarico entro 5 minuti dallo spegnimento del motore

paragrafo 7.7.3

Convalida del ciclo di prova

paragrafo 7.8.6/7

Raccolta e valutazione d e i d ati

paragrafo 7.7 .4

Calcolo delle emissioni

paragrafo 8

7.4.   Mappatura del motore e ciclo di riferimento

Prima della procedura di mappatura del motore si effettuano misure preliminari sul motore, controlli preliminari sulle prestazioni del motore e tarature preliminari del sistema, attenendosi alla sequenza generale di prova indicata al paragrafo 7.3.

Come base per la generazione del ciclo di riferimento WHTC e WHSC, mappare il motore in condizioni di funzionamento a pieno carico per determinare la coppia massima in funzione della velocità e le curve di potenza massima in funzione della velocità. La curva di mappatura si usa per denormalizzare la velocità del motore (paragrafo 7.4.6) e la coppia del motore (paragrafo 7.4.7).

7.4.1.   Riscaldamento del motore

Il motore viene riscaldato tra il 75 % e il 100 % della sua potenza massima o secondo le raccomandazioni del costruttore e la valida valutazione tecnica. Verso la fine del riscaldamento far funzionare il motore per stabilizzare la temperatura del liquido di raffreddamento e dell'olio lubrificante del motore entro + 2 % dei rispettivi valori medi per almeno 2 minuti o finché il termostato del motore non controlla la temperatura del medesimo.

7.4.2.   Determinazione dell'intervallo dei regimi di mappatura

I regimi di mappatura minimo e massimo sono definiti come segue:

regime minimo di mappatura	=	regime di minimo;
regime massimo di mappatura	=	il valore minore tra n hi × 1,02 o regime al quale la coppia a pieno carico cade a zero.

7.4.3.   Curva di mappatura del motore

Quando il motore è stabilizzato in conformità al paragrafo 7.4.1, si effettua la mappatura del motore con la procedura seguente:

a)	si toglie il carico al motore e lo si fa funzionare al minimo;

b)	si fa funzionare il motore alla velocità di mappatura minima con richiesta massima da parte dell'operatore;

c)

si aumenta la velocità del motore ad una media di 8 ± 1 min–1/s dal minimo al massimo regime di mappatura o ad una media costante in modo da impiegare da 4 a 6 minuti per passare dal minimo al massimo regime di mappatura. Si registrano la velocità e la coppia ad una frequenza di campionamento di almeno un punto al secondo.

Quando per determinare i valori negativi della coppia di riferimento si sceglie l'opzione b) del paragrafo 7.4.7, la curva di mappatura può continuare direttamente con una richiesta minima da parte dell'operatore dalla velocità di mappatura massima alla velocità di mappatura minima.

7.4.4.   Mappatura alternativa

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

7.4.5.   Ripetizione delle prove

Non è necessario mappare il motore prima di ciascun ciclo di prova. Il motore deve essere rimappato prima del ciclo di prova se:

a)	è trascorso un tempo eccessivo da quando è stata determinata l'ultima mappatura, secondo una valutazione tecnica, oppure

b)	il motore è stato sottoposto a modifiche fisiche o ritarature che possono influire sulle sue prestazioni.

7.4.6.   Denormalizzazione del regime del motore

Per generare i cicli di riferimento è necessario denormalizzare le velocità normalizzate dell'appendice 1 (WHTC) e della tabella 1 (WHSC) utilizzando la seguente equazione:

 (9)

Per determinare n pref, si deve calcolare l'integrale della coppia massima da n idle a n 95h dalla curva di mappatura del motore determinata in conformità al paragrafo 7.4.3.

I regimi del motore nelle figure 4 e 5 sono definiti come segue:

n lo	è il regime minimo del motore a cui la potenza è il 55 per cento della potenza massima
n pref	è il regime del motore a cui l'integrale della coppia massima mappata è il 51 per cento dell'integrale totale
n hi	è il regime massimo del motore a cui la potenza è il 70 per cento della potenza massima
n idle	è il regime di minimo
n 95h	è il regime massimo del motore a cui la potenza è il 95 per cento della potenza massima

Per i motori (principalmente i motori ad accensione comandata) con una curva ripida della funzionalità droop del regolatore, in cui il taglio del combustibile non consente di far funzionare il motore fino a n hi o n 95h, si applicano le seguenti disposizioni:

n hi	nell'equazione 9 è sostituito da n Pmax × 1,02
n 95h	è sostituito da n Pmax × 1,02

Figura 4

Definizione dei regimi di prova

Potenza del motore

Pmax

95 % di Pmax

70 % di Pmax

55 % di Pmax

Regime del motore

Figura 5

Definizione di n pref

Coppia del motore

Area = 51 %

Area = 100 %

Regime del motore

7.4.7.   Denormalizzazione della coppia del motore

I valori di coppia di cui alla tabella della macchina dinamometrica dell'appendice 1 (WHTC) e alla tabella 1 (WHSC) sono normalizzati alla coppia massima al rispettivo regime. Per generare i cicli di riferimento, i valori di coppia per ciascuno dei valori del regime di riferimento determinati al paragrafo 7.4.6 devono essere denormalizzati utilizzando la curva di mappatura determinata in conformità al paragrafo 7.4.3 come segue:

(10)

in cui:

M norm,i	è la coppia normalizzata, in percentuale
M max,i	è la coppia massima dalla curva di mappatura, in Nm
M f,i	è la coppia assorbita dai dispositivi ausiliari/dalle apparecchiature da installare, in Nm
M r,i	è la coppia assorbita dai dispositivi ausiliari/dalle apparecchiature da rimuovere, in Nm

Se i dispositivi ausiliari/le apparecchiature sono montati a norma del paragrafo 6.3.1 e dell'appendice 7, M f e M r sono uguali a zero.

Per i valori di coppia negativi dei punti di trascinamento (m nell'appendice 1), ai fini della generazione del ciclo di riferimento si devono adottare valori di riferimento determinati in uno dei modi seguenti:

a)	40 per cento negativo della coppia positiva disponibile al punto di regime associato;

b)	mappatura della coppia negativa richiesta per il trascinamento del motore dal regime di mappatura massimo al regime di mappatura minimo;

c)	determinazione della coppia negativa richiesta per il trascinamento del motore al minimo e a n hi e interpolazione lineare tra questi.

7.4.8.   Calcolo del lavoro di riferimento prodotto nel ciclo

Il lavoro di riferimento prodotto nel ciclo è determinato durante il ciclo di prova calcolando in modo sincrono i valori istantanei per la potenza del motore dal regime di riferimento e dalla coppia di riferimento, come determinati ai paragrafi 7.4.6 e 7.4.7. I valori istantanei della potenza del motore sono integrati durante il ciclo di prova per calcolare il lavoro di riferimento prodotto nel ciclo W ref (kWh). Se non sono montati dispositivi ausiliari in conformità al paragrafo 6.3.1., i valori istantanei della potenza sono corretti usando l'equazione 4 del paragrafo 6.3.5.

Si usa la stessa metodologia per integrare sia la potenza di riferimento che la potenza effettiva del motore. Se si devono determinare valori compresi tra valori di riferimento adiacenti ovvero fra valori misurati adiacenti, si applica l'interpolazione lineare. Per l'integrazione del lavoro prodotto nel ciclo effettivo, tutti i valori di coppia negativi vengono messi a zero ed inclusi. Se l'integrazione viene eseguita ad una frequenza minore di 5 Hz e se durante un dato intervallo di tempo il valore di coppia si modifica da positivo a negativo o da negativo a positivo, si calcola la porzione negativa e la si mette a zero. La porzione positiva va inclusa nel valore integrato.

7.5.   Operazioni preliminari

7.5.1.   Installazione dell'apparecchiatura di misurazione

La strumentazione e le sonde di campionamento devono essere installate nel modo prescritto. Il condotto di scarico deve essere collegato al sistema di diluizione a flusso totale, se usato.

7.5.2.   Preparazione dell'apparecchiatura di misurazione per il campionamento

Prima dell'inizio del campionamento delle emissioni compiere le azioni di seguito elencate:

a)	nelle 8 ore precedenti il campionamento delle emissioni in conformità al paragrafo 9.3.4 controllare le perdite;

b)	per il campionamento per lotti, collegare mezzi di stoccaggio puliti, quali sacchetti svuotati;

c)	avviare tutti gli strumenti di misura secondo le istruzioni del costruttore e la valida valutazione tecnica;

d)	avviare i sistemi di diluizione, le pompe campione, le ventole di raffreddamento e il sistema di raccolta dati;

e)	regolare le portate del campione ai livelli desiderati, utilizzando, se lo si desidera, il flusso nel bypass;

f)	preriscaldare o preraffreddare gli scambiatori di calore nel sistema di campionamento e portarli entro i rispettivi intervalli di temperatura di funzionamento per la prova;

g)	consentire ai componenti riscaldati o raffreddati quali linee, filtri, refrigeranti e pompe campione di stabilizzarsi alle rispettive temperature di funzionamento;

h)	accendere il flusso del sistema di diluizione del gas di scarico almeno 10 minuti prima della sequenza di prova;

i)	azzerare o riazzerare i dispositivi elettronici integrati prima dell'inizio di ciascun intervallo di prova.

7.5.3.   Controllo degli analizzatori dei gas

È necessario selezionare gli intervalli dell'analizzatore dei gas. È consentito utilizzare analizzatori delle emissioni con commutazione dell'intervallo automatica o manuale. Durante il ciclo di prova, l'intervallo degli analizzatori delle emissioni non deve essere commutato. Allo stesso modo, durante il ciclo di prova non si possono commutare i guadagni degli amplificatori operazionali analogici di un analizzatore.

La risposta di zero e la risposta di calibrazione devono essere determinate per tutti gli analizzatori utilizzando gas che abbiano una tracciabilità internazionale e che soddisfino le specifiche di cui al paragrafo 9.3.3. Gli analizzatori FID devono essere calibrati su un numero di atomi di carbonio pari a uno (C1).

7.5.4.   Preparazione del filtro di campionamento del particolato

Almeno un'ora prima della prova, si introduce il filtro in una capsula di Petri, protetta contro la contaminazione da polvere, ma tale da permettere il ricambio dell'aria e lo si pone in una camera di pesata per la stabilizzazione. Al termine del periodo di stabilizzazione si pesa il filtro e si registra la tara. Il filtro viene poi conservato in una piastra di Petri chiusa o in un portafiltri sigillato fino al momento della prova. Il filtro deve essere usato entro otto ore dall'uscita dalla camera di pesata.

7.5.5.   Regolazione del sistema di diluizione

La portata di gas di scarico diluito totale di un sistema di diluizione a flusso pieno o la portata di gas di scarico diluito attraverso un sistema di diluizione a flusso parziale deve essere regolata in modo da escludere la condensazione dell'acqua nel sistema e ottenere una temperatura superficiale massima del filtro compresa fra 315 K (42 °C) e 325 K (52 °C).

7.5.6.   Avvio del sistema di campionamento del particolato

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

7.6.   Esecuzione del ciclo WHTC

7.6.1.   Raffreddamento del motore

Il raffreddamento si può ottenere in modo naturale o forzato. Per il raffreddamento forzato si utilizzano sistemi basati su una valida valutazione tecnica, che consistono nel soffiare aria fredda sul motore, nel far circolare olio freddo nel sistema di lubrificazione del motore, nel raffreddare il fluido refrigerante nel sistema di raffreddamento del motore e nel raffreddare il sistema di post-trattamento dei gas di scarico. Nel caso del raffreddamento forzato del sistema di post-trattamento, l'aria di raffreddamento non deve essere utilizzata fino a quando la temperatura del sistema di post-trattamento non è scesa sotto la temperatura di attivazione del trattamento catalitico. Non è ammesso l'uso di procedimenti di raffreddamento che determinino emissioni non rappresentative.

7.6.2.   Prova con avviamento a freddo

La prova con avviamento a freddo ha inizio quando le temperature del lubrificante del motore, del fluido refrigerante e dei sistemi di post-trattamento sono tutte comprese fra 293 e 303 K (20 e 30 °C). Avviare il motore con uno dei metodi seguenti:

a)	con la procedura raccomandata dal costruttore nel manuale d'uso utilizzando un motorino di avviamento di serie e una batteria con una carica adeguata oppure un sistema di alimentazione adeguato; o

b)

utilizzando la macchina dinamometrica. Si trascina il motore ad un regime corrispondente, con un'approssimazione di ± 25 per cento, al tipico regime di avviamento con motorino di avviamento nelle condizioni di utilizzo. Si arresta il motorino di avviamento entro 1 secondo dall'avviamento del motore. Se il motore non si avvia dopo 15 secondi di utilizzo del motorino di avviamento, si arresta il motorino e si accertano i motivi del mancato avviamento, salvo nel caso in cui il manuale d'uso o il manuale di manutenzione-riparazione indichino che una durata maggiore della procedura di avviamento è normale.

7.6.3.   Periodo di sosta a caldo

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

7.6.4.   Prova di avviamento a caldo

Terminato il periodo di sosta a caldo di cui al paragrafo 7.6.3 si avvia il motore con i metodi di avviamento indicati al paragrafo 7.6.2.

7.6.5.   Sequenza di prova

La sequenza di prova sia della prova con avviamento a freddo sia della prova con avviamento a caldo inizia nel momento in cui si avvia il motore. Con il motore in funzione, iniziare il controllo del ciclo facendo in modo che il funzionamento del motore corrisponda al primo set point del ciclo.

Il ciclo WHTC si esegue conformemente al ciclo di riferimento di cui al paragrafo 7.4. I set point di regime e di coppia devono essere impostati a una frequenza di 5 Hz o maggiore (valore raccomandato 10 Hz). I set point si calcolano per interpolazione lineare fra le regolazioni a 1 Hz del ciclo di riferimento. Durante il ciclo di prova il regime e la coppia effettivi devono essere registrati almeno una volta al secondo (1 Hz); i segnali possono essere filtrati elettronicamente.

7.6.6.   Raccolta dei dati riguardanti le emissioni

All'inizio della sequenza di prova, si avviano le apparecchiature di misura per effettuare simultaneamente le operazioni seguenti:

a)	raccolta o analisi del diluente, se viene usato un sistema di diluizione a flusso totale;

b)	si avvia la raccolta o l'analisi del gas di scarico grezzo o diluito, a seconda del metodo usato;

c)	si avvia la misurazione della quantità di gas di scarico diluito e delle temperature e pressioni prescritte;

d)	si avvia la registrazione della portata massica del gas di scarico, in caso di utilizzo dell'analisi del gas di scarico grezzo;

e)	si avvia la registrazione dei dati di retroazione di regime e coppia del banco dinamometrico.

Se la misurazione viene effettuata sul gas di scarico grezzo, le concentrazioni di emissioni [(NM)HC, CO e NOx] e la portata massica del gas di scarico devono essere misurate in continuo e registrate con una frequenza di almeno 2 Hz su supporto informatico. Tutti gli altri dati possono essere registrati con una frequenza di campionamento di almeno 1 Hz. Per quanto concerne gli analizzatori analogici, la risposta viene registrata e i dati di taratura possono essere applicati on line oppure off line in sede di valutazione dei dati.

Se si utilizza un sistema di diluizione a portata piena, HC e NOx vengono misurati in continuo nel tunnel di diluizione con una frequenza minima di 2 Hz. Le concentrazioni medie vengono determinate mediante integrazione dei segnali dell'analizzatore su tutto il ciclo di prova. Il tempo di risposta del sistema non deve essere superiore a 20 secondi e deve essere coordinato con le fluttuazioni di flusso del CVS e con gli scarti tra tempo di campionamento e ciclo di prova, se necessario. CO, CO2 e NMHC possono essere determinati mediante integrazione dei segnali di misurazione in continuo o analisi delle concentrazioni raccolte nel sacchetto di campionamento nell'arco del ciclo. Le concentrazioni degli inquinanti gassosi presenti nel diluente vengono determinate prima del punto in cui il gas di scarico entra nel tunnel di diluizione mediante integrazione o mediante raccolta nel sacchetto del fondo. Tutti gli altri parametri da misurare devono essere registrati con almeno una misurazione al secondo (1 Hz).

7.6.7.   Campionamento del particolato

All'inizio della sequenza di prova, si commuta il sistema di campionamento del particolato dal bypass alla raccolta del particolato.

Se si usa un sistema di diluizione a flusso parziale, si provvede a controllare la pompa (o le pompe) del campione in modo che la portata attraverso la sonda di campionamento del particolato o il condotto di trasferimento si mantenga proporzionale alla portata massica del gas di scarico determinata conformemente al paragrafo 9.4.6.1.

Se si usa un sistema di diluizione a flusso totale, si provvede a regolare la pompa (o le pompe) del campione in modo che la portata attraverso la sonda di campionamento del particolato o il condotto di trasferimento venga mantenuta al valore di portata impostato con un'approssimazione di ±2,5 per cento. Se si usa la compensazione del flusso (vale a dire il controllo proporzionale del flusso del campione), si deve dimostrare che il rapporto tra il flusso nel tunnel principale e il flusso del campione di particolato non si discosta di oltre ±2,5 per cento dal valore stabilito (salvo per i primi 10 secondi di campionamento). Registrare la temperatura e la pressione medie all'ingresso del o dei misuratori del gas o della strumentazione di controllo del flusso. Se la portata impostata non può essere mantenuta per tutto il ciclo (con un'approssimazione di ±2,5 %) a causa di un elevato carico di particolato sul filtro, la prova deve essere annullata. Ripetere la prova riducendo la portata del campione.

7.6.8.   Arresto del motore e malfunzionamento delle apparecchiature

Se il motore si arresta in qualsiasi momento durante la prova con avviamento a freddo, si deve annullare la prova. Il motore deve essere precondizionato e riavviato secondo le prescrizioni del paragrafo 7.6.2 e la prova ripetuta.

Se il motore si arresta in qualsiasi momento durante la prova con avviamento a caldo, si deve annullare la prova. Far sostare il motore come indicato al paragrafo 7.6.3 e ripetere la prova con avviamento a caldo. In questo caso, non è necessario ripetere la prova con avviamento a freddo.

In caso di cattivo funzionamento di qualsiasi apparecchiatura di prova prescritta durante il ciclo di prova, si annulla la prova e la si ripete conformemente alle disposizioni indicate in precedenza.

7.7.   Esecuzione del ciclo WHSC

7.7.1.   Precondizionamento del sistema di diluizione e del motore

Il sistema di diluizione e il motore vengono avviati e riscaldati in conformità al paragrafo 7.4.1. Dopo il riscaldamento, il motore e il sistema di campionamento sono precondizionati facendo funzionare il motore in modalità 9 (cfr. il paragrafo 7.2.2, tabella 1) per almeno 10 minuti e contemporaneamente facendo funzionare il sistema di diluizione. Successivamente, si possono raccogliere campioni preliminari di emissioni di particolato. Non occorre stabilizzare o pesare i filtri usati per la raccolta dei campioni preliminari e li si può subito eliminare. Si impostano le portate ai livelli di portata approssimativi previsti per la prova. Dopo il precondizionamento, spegnere il motore.

7.7.2.   Avviamento del motore

5 ± Un minuto dopo il completamento del precondizionamento nella modalità 9 di cui al paragrafo 7.7.1 si avvia il motore con la procedura di avviamento raccomandata dal costruttore nel manuale d'uso, utilizzando un motorino di avviamento di serie o la macchina dinamometrica come indicato al paragrafo 7.6.2.

7.7.3.   Sequenza di prova

La sequenza di prova inizia dopo l'avvio del motore e entro un minuto dal momento in cui si verifica che la modalità di funzionamento del motore corrisponda alla prima modalità del ciclo (motore al minimo).

Il ciclo WHSC deve essere eseguito attenendosi all'ordine delle modalità di prova riportato nella tabella 1 del paragrafo 7.2.2.

7.7.4.   Raccolta dei dati riguardanti le emissioni

All'inizio della sequenza di prova, si avviano le apparecchiature di misura per effettuare simultaneamente le operazioni seguenti:

a)	raccolta o analisi del diluente, se viene usato un sistema di diluizione a flusso totale;

b)	si avvia la raccolta o l'analisi del gas di scarico grezzo o diluito, a seconda del metodo usato;

c)	si avvia la misurazione della quantità di gas di scarico diluito e delle temperature e pressioni prescritte;

d)	si avvia la registrazione della portata massica del gas di scarico, in caso di utilizzo dell'analisi del gas di scarico grezzo;

e)	si avvia la registrazione dei dati di retroazione di regime e coppia del banco dinamometrico.

Se la misurazione viene effettuata sul gas di scarico grezzo, le concentrazioni di emissioni [(NM)HC, CO e NOx] e la portata massica del gas di scarico devono essere misurate in continuo e registrate con una frequenza di almeno 2 Hz su supporto informatico. Tutti gli altri dati possono essere registrati con una frequenza di campionamento di almeno 1 Hz. Per quanto concerne gli analizzatori analogici, la risposta viene registrata e i dati di taratura possono essere applicati on line oppure off line in sede di valutazione dei dati.

Se si utilizza un sistema di diluizione a portata piena, HC e NOx vengono misurati in continuo nel tunnel di diluizione con una frequenza minima di 2 Hz. Le concentrazioni medie vengono determinate mediante integrazione dei segnali dell'analizzatore su tutto il ciclo di prova. Il tempo di risposta del sistema non deve essere superiore a 20 secondi e deve essere coordinato con le fluttuazioni di flusso del CVS e con gli scarti tra tempo di campionamento e ciclo di prova, se necessario. CO, CO2 e NMHC possono essere determinati mediante integrazione dei segnali di misurazione in continuo o analisi delle concentrazioni raccolte nel sacchetto di campionamento nell'arco del ciclo. Le concentrazioni degli inquinanti gassosi presenti nel diluente vengono determinate prima del punto in cui il gas di scarico entra nel tunnel di diluizione mediante integrazione o mediante raccolta nel sacchetto del fondo. Tutti gli altri parametri da misurare devono essere registrati con almeno una misurazione al secondo (1 Hz).

7.7.5.   Campionamento del particolato

All'inizio della sequenza di prova, si commuta il sistema di campionamento del particolato dal bypass alla raccolta del particolato. Se si usa un sistema di diluizione a flusso parziale, si provvede a controllare la pompa (o le pompe) del campione in modo che la portata attraverso la sonda di campionamento del particolato o il condotto di trasferimento si mantenga proporzionale alla portata massica del gas di scarico determinata conformemente al paragrafo 9.4.6.1.

Se si usa un sistema di diluizione a flusso totale, si provvede a regolare la pompa (o le pompe) del campione in modo che la portata attraverso la sonda di campionamento del particolato o il condotto di trasferimento venga mantenuta al valore di portata impostato con un'approssimazione di ±2,5 per cento. Se si usa la compensazione del flusso (vale a dire il controllo proporzionale del flusso del campione), si deve dimostrare che il rapporto tra il flusso nel tunnel principale e il flusso del campione di particolato non si discosta di oltre ±2,5 per cento dal valore stabilito (salvo per i primi 10 secondi di campionamento). Registrare la temperatura e la pressione medie all'ingresso del o dei misuratori del gas o della strumentazione di controllo del flusso. Se la portata impostata non può essere mantenuta per tutto il ciclo (con un'approssimazione di ±2,5 %) a causa di un elevato carico di particolato sul filtro, la prova deve essere annullata. Ripetere la prova riducendo la portata del campione.

7.7.6.   Arresto del motore e malfunzionamento delle apparecchiature

Se il motore si arresta in qualsiasi momento durante la prova, si deve annullare la prova. Il motore deve essere precondizionato in conformità al paragrafo 7.7.1 e riavviato secondo le prescrizioni del paragrafo 7.7.2 e la prova deve essere ripetuta.

In caso di cattivo funzionamento di qualsiasi apparecchiatura di prova prescritta durante il ciclo di prova, si annulla la prova e la si ripete conformemente alle disposizioni indicate in precedenza.

7.8.   Operazioni da eseguire dopo la prova

7.8.1.   Operazioni da eseguire dopo la prova

Al completamento della prova si arresta la misurazione della portata massica del gas di scarico e del volume di gas di scarico diluito, nonché il flusso di gas nei sacchetti di raccolta e la pompa di campionamento del particolato. Se si usa un analizzatore integratore, continuare il campionamento fino allo scadere dei tempi di risposta del sistema.

7.8.2.   Verifica del campionamento proporzionale

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

7.8.3.   Condizionamento e pesata del particolato

Il filtro antiparticolato va posizionato in un contenitore coperto o sigillato oppure il porta filtri deve essere chiuso per proteggere i filtri campione dalla contaminazione ambientale. Così protetto, il filtro deve essere riportato nella camera di pesata. Condizionare il filtro per almeno un'ora e poi pesarlo in conformità al paragrafo 9.4.5. Registrare il peso lordo del filtro.

7.8.4.   Verifica della deriva

Determinare la risposta di calibrazione e la risposta di azzeramento degli intervalli dell'analizzatore dei gas usati non appena possibile e in ogni caso entro 30 minuti dal completamento del ciclo di prova o durante il periodo di sosta. Ai fini del presente paragrafo, il ciclo di prova è definito come segue:

a)	per la prova WHTC: la sequenza completa freddo-sosta-caldo;

b)	per la prova WHTC con avviamento a caldo (paragrafo 6.6): la sequenza sosta-caldo;

c)	per la prova WHTC con avviamento a caldo e rigenerazione multipla (paragrafo 6.6): il numero complessivo delle prove con avviamento a caldo;

d)	per la prova WHSC: il ciclo di prova.

Le seguenti disposizioni si applicano alla deriva dell'analizzatore:

a)	è possibile inserire le risposte di calibrazione e di azzeramento prima e dopo la prova direttamente nell'equazione 66 del paragrafo 8.6.1 senza determinare la deriva;

b)	se la differenza in termini di deriva tra i risultati prima e dopo la prova è inferiore all'1 % del fondo scala, le concentrazioni misurate si possono utilizzare non corrette o si possono correggere per tener conto della deriva secondo le prescrizioni del paragrafo 8.6.1;

c)	se la differenza in termini di deriva tra i risultati prima e dopo la prova è pari o superiore all'1 % del fondo scala, la prova deve essere annullata o le concentrazioni misurate corrette per tener conto della deriva secondo le prescrizioni del paragrafo 8.6.1.

7.8.5.   Analisi del campionamento con sacchetto dei gas

Non appena possibile, procedere come segue:

a)	i campioni di gas nel sacchetto devono essere analizzati entro 30 minuti dal completamento della prova con avviamento a caldo o durante il periodo di sosta per la prova con avviamento a freddo;

b)	i campioni di fondo devono essere analizzati entro 60 minuti dal completamento della prova con avviamento a caldo.

7.8.6.   Convalida del lavoro prodotto nel ciclo

Per calcolare il lavoro prodotto nel ciclo effettivo, si omettono i punti eventualmente registrati durante l'avviamento del motore. Il lavoro prodotto nel ciclo effettivo è determinato durante il ciclo di prova utilizzando in modo sincrono i valori effettivi di regime e di coppia per calcolare i valori istantanei della potenza del motore. I valori istantanei della potenza del motore sono integrati durante il ciclo di prova per calcolare il lavoro prodotto nel ciclo effettivo W act (kWh). Se non sono montati dispositivi ausiliari/apparecchiature in conformità al paragrafo 6.3.1, i valori istantanei della potenza sono corretti usando l'equazione 4 del paragrafo 6.3.5.

Si usa la stessa metodologia descritta al paragrafo 7.4.8 per integrare la potenza effettiva del motore.

Il lavoro prodotto nel ciclo effettivo W act è utilizzato per il raffronto con il lavoro prodotto nel ciclo di riferimento W ref e per il calcolo delle emissioni specifiche al banco (cfr. il paragrafo 8.6.3).

W act deve essere compreso tra l'85 per cento e il 105 per cento di W ref.

7.8.7.   Analisi statistica di convalida del ciclo di prova

Le regressioni lineari dei valori effettivi (n act, M act, P act) rispetto ai valori di riferimento (n ref, M ref, P ref) si eseguono sia per la prova WHTC che per la prova WHSC.

Per minimizzare l'effetto distorsivo dello sfasamento temporale tra i valori effettivi e i valori del ciclo di riferimento è possibile anticipare o ritardare nel tempo l'intera sequenza dei segnali del regime e della coppia effettivi rispetto alla sequenza del regime e della coppia di riferimento. Se i segnali effettivi sono spostati, è necessario spostare il regime e la coppia nella stessa misura e nella stessa direzione.

Si usa il metodo dei minimi quadrati con un'equazione di interpolazione ottimale avente la forma:

 (11)

in cui:

y	è il valore effettivo del regime (min–1), della coppia (Nm) o della potenza (kW)
a1	è il coefficiente angolare della linea di regressione
x	è il valore di riferimento del regime (min–1), della coppia (Nm) o della potenza (kW)
a0	è l'intercetta su y della linea di regressione

Si calcolano l'errore standard della stima (SEE) di y su x e il coefficiente di determinazione (r2) per ciascuna linea di regressione.

Si raccomanda di eseguire questa analisi a 1 Hertz. La prova è considerata valida se rispetta i criteri indicati nella tabella 2 (WHTC) o nella tabella 3 (WHSC).

Tabella 2

Tolleranze della linea di regressione per la prova WHTC

	norm.	norm.	Potenza
Errore standard della stima (SEE) di y su x	Massimo 5 per cento della velocità massima di prova	Massimo 10 per cento della coppia massima del motore	Massimo 10 per cento della potenza massima del motore
Coefficiente angolare della linea di regressione, a1	Da 0,95 a 1,03	0,83 - 1,03	0,89 - 1,03
Coefficiente di determinazione, r2	Minimo 0,970	Minimo 0,850	Minimo 0,910
intercetta su y della linea di regressione, a0	Massimo 10 per cento del regime di minimo	Il valore maggiore tra ± 20 Nm o ± 2 per cento della coppia massima	Il valore maggiore tra ± 4 kW o ± 2 per cento della potenza massima

Tabella 3

Tolleranze della linea di regressione per la prova WHSC

	norm.	norm.	Potenza
Errore standard della stima (SEE) di y su x	Massimo 1 per cento della velocità massima di prova	Massimo 2 per cento della coppia massima del motore	Massimo 2 per cento della potenza massima del motore
Coefficiente angolare della linea di regressione, a1	Da 0,99 a 1,01	0,98 – 1,02	0,98 – 1,02
Coefficiente di determinazione, r2	Minimo 0,990	Minimo 0,950	Minimo 0,950
intercetta su y della linea di regressione, a0	Massimo 1 per cento della velocità massima di prova	Il valore maggiore tra ± 20 Nm o ± 2 per cento della coppia massima	Il valore maggiore tra ± 4 kW o ± 2 per cento della potenza massima

Ai soli fini della regressione, è ammessa l'omissione di punti secondo quanto indicato nella tabella 4, prima di eseguire il calcolo della regressione. Tuttavia, tali punti non devono essere omessi per il calcolo del lavoro e delle emissioni nel ciclo. L'omissione di punti si può applicare a tutto il ciclo o a qualsiasi parte di esso.

Tabella 4

Omissioni di punti dall'analisi di regressione ammesse

Evento	Condizioni	Omissioni di punti ammesse
Richiesta minima da parte dell'operatore (punto di minimo)	n ref = 0 per cento nonché Mref = 0 per cento nonché M act > (M ref – 0,02 M max. mapped torque) nonché M act < (M ref + 0,02 M max. mapped torque)	Regime e potenza
Richiesta minima da parte dell'operatore (punto di trascinamento)	Mref < 0 per cento	Potenza e coppia
Richiesta minima da parte dell'operatore	n act ≤ 1,02 n ref e M act > M ref oppure n act > n ref e M act ≤ M ref'' oppure n act > 1,02 n ref e M ref < M act ≤ (M ref + 0,02 M max. mapped torque)	Potenza e coppia o regime
Richiesta massima da parte dell'operatore	n act < n ref e M act ≥ M ref oppure n act ≥ 0,98 n ref e M act < M ref oppure n act < 0,98 n ref e M ref > M act ≥ (M ref – 0,02 M max. mapped torque)	Potenza e coppia o regime

8.   CALCOLO DELLE EMISSIONI

Il risultato finale della prova si arrotonda in un unico passaggio al numero di decimali a destra della virgola indicato dalla norma sulle emissioni applicabile, più un'ulteriore cifra significativa, così come indicato nella norma ASTM E 29-06B. Non è ammesso l'arrotondamento dei valori intermedi in base a cui viene ricavato il risultato finale delle emissioni specifiche al banco.

Nell'appendice 6 sono riportati alcuni esempi di operazioni di calcolo.

Il calcolo delle emissioni su base molare, a norma dell'allegato 7 dell'RTM n. [xx] relativo al protocollo di prova delle emissioni dallo scarico per le macchine mobili non stradali, è ammesso previa autorizzazione dell'autorità di omologazione.

8.1.   Correzione secco/umido

Se le emissioni sono misurate su secco, si converte la concentrazione misurata nel valore su umido applicando l'equazione seguente:

 (12)

in cui:

c d	è la concentrazione su secco in ppm o percentuale vol.
kw	è il fattore di correzione secco/umido (k w,a, k w,e, o k w,d secondo la relativa equazione usata)

8.1.1.   Gas di scarico grezzo

 (13)

oppure

 (14)

oppure

 (15)

con

 (16)

nonché

 (17)

in cui:

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

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

8.1.2.   Gas di scarico diluito

 (18)

oppure

 (19)

con

 (20)

in cui:

α	è il rapporto molare dell'idrogeno nel carburante
c CO2w	è la concentrazione di CO2 su umido, percentuale
c CO2d	è la concentrazione di CO2 su secco, percentuale
H d	è l'umidità del diluente, g di acqua per kg di aria secca
H a	è l'umidità dell'aria di aspirazione, g d'acqua per kg di aria secca
D	è il fattore di diluizione (cfr. il paragrafo 8.5.2.3.2)

8.1.3.   Diluente

 (21)

con

 (22)

in cui:

H d	è l'umidità del diluente, g di acqua per kg di aria secca

8.2.   Correzione degli NOx in funzione dell'umidità

Poiché l'emissione di NOx dipende dalle condizioni dell'aria ambiente, la concentrazione di NOx deve essere corretta per tenere conto dell'umidità applicando i fattori indicati al paragrafo 8.2.1 o 8.2.2. L'umidità dell'aria di aspirazione Ha può essere ricavata dalla misurazione dell'umidità relativa, del punto di rugiada, della pressione del vapore o della temperatura di bulbo secco/umido utilizzando le equazioni generalmente accettate.

8.2.1.   Motori ad accensione spontanea

 (23)

in cui:

H a	è l'umidità dell'aria di aspirazione, g d'acqua per kg di aria secca

8.2.2.   Motori ad accensione comandata

 (24)

in cui:

H a	è l'umidità dell'aria di aspirazione, g d'acqua per kg di aria secca

8.3.   Correzione della galleggiabilità del filtro antiparticolato

Gli effetti di galleggiabilità in aria della massa del filtro di campionamento devono essere corretti. La correzione della galleggiabilità dipende dalla densità del filtro di campionamento, dalla densità dell'aria e dalla densità del peso di taratura della bilancia e non tiene conto della galleggiabilità del PM in sé. La correzione della galleggiabilità deve applicarsi alla massa della tara del filtro e alla massa lorda del filtro.

Se la densità del materiale del filtro non è nota, si utilizzano le densità seguenti:

a)	filtro in fibre di vetro rivestite di teflon: 2 300 kg/m3;

b)	filtro a membrana in teflon: 2 144 kg/m3;

c)	filtro a membrana in teflon con anello di supporto in polimetilpentene: 920 kg/m3.

Per i pesi di taratura in acciaio inossidabile, si utilizza un materiale con una densità di 8 000 kg/m3. Se si usa un materiale diverso, la sua densità deve essere nota.

Si utilizza l'equazione seguente:

 (25)

con

 (26)

in cui:

m uncor	è la massa del filtro antiparticolato non corretta, mg
ρ a	è la densità dell'aria, kg/m3
ρ w	è la densità del peso di taratura della bilancia, kg/m3
ρ f	è la densità del filtro di campionamento del particolato, kg/m3
p b	è la pressione atmosferica totale, kPa
T a	è la temperatura dell'aria ambiente in prossimità della bilancia, K
28,836	è la massa molare dell'aria all'umidità di riferimento (282,5 K), g/mol
8,3144	è la costante molare dei gas

La massa del campione di particolato mp usata nei paragrafi 8.4.3 e 8.5.3 si calcola come segue:

 (27)

in cui:

m f,G	è la massa lorda del filtro antiparticolato corretta per la galleggiabilità, mg
m f,T	è la massa della tara del filtro antiparticolato corretta per la galleggiabilità, mg

8.4.   Diluizione a flusso parziale (PFS) e misurazione del gas grezzo

I segnali di concentrazione istantanea dei componenti gassosi sono utilizzati per calcolare le emissioni in massa mediante moltiplicazione per la portata massica istantanea del gas di scarico. La portata massica del gas di scarico può essere misurata direttamente o calcolata con i metodi di misura del flusso dell'aria di aspirazione e del flusso di carburante, con il metodo del gas tracciante o con la misurazione dell'aria di aspirazione e del rapporto aria/carburante. Occorre prestare particolare attenzione al tempo di risposta dei diversi strumenti. Queste differenze devono essere tenute in considerazione mediante l'allineamento temporale dei segnali. Per il particolato, i segnali della portata massica dello scarico sono usati per controllare che il sistema di diluizione a flusso parziale prelevi un campione proporzionale alla portata massica del gas di scarico. Per controllare che la proporzionalità sia corretta si utilizza un'analisi di regressione tra il campione e la portata del gas di scarico secondo le modalità descritte al paragrafo 9.4.6.1. La procedura di prova è illustrata schematicamente nella figura 6.

Figura 6

Schema del sistema di misurazione del flusso grezzo/flusso parziale

Campione di gas di scarico

Misurazione del flusso

Segnali per la regolazione del sistema e il calcolo

Flusso di gas di scarico

Aria di diluizione

Regolazione del flusso

Sistema di diluizione a flusso parziale

Gas di scarico

Analizzato re di gas di scarico

Calcolo

Sistema di calcolo

Flusso di carburante

Motore

Flusso d'aria di aspirazione

8.4.1.   Determinazione del flusso massico del gas di scarico

8.4.1.1.   Introduzione

Per il calcolo delle emissioni contenute nel gas di scarico grezzo e per il controllo del sistema di diluizione a flusso parziale è necessario conoscere la portata del gas di scarico. Per la determinazione della portata massica del gas di scarico si può utilizzare uno dei metodi descritti nei paragrafi da 8.4.1.3 a 8.4.1.7.

8.4.1.2.   Tempo di risposta

Per il calcolo delle emissioni, il tempo di risposta dei metodi descritti nei paragrafi da 8.4.1.3 a 8.4.1.7 deve essere uguale a o minore del tempo di risposta dell'analizzatore, che in base a quanto prescritto al paragrafo 9.3.5 deve essere ≤ 10 s.

Per il controllo di un sistema di diluizione a flusso parziale, il tempo di risposta deve essere più rapido. Per i sistemi di diluizione a flusso parziale con controllo in linea, il tempo di risposta deve essere ≤ 0,3 s. Per i sistemi di diluizione a flusso parziale con “controllo predittivo”” sulla base di una prova preregistrata, il tempo di risposta del sistema di misura della portata del gas di scarico deve essere ≤ 5 s con un tempo di salita ≤ 1 s. Il tempo di risposta del sistema deve essere specificato dal costruttore dello strumento. Le prescrizioni combinate relative ai tempi di risposta per la portata del gas di scarico e per i sistemi di diluizione a flusso parziale sono indicate nel paragrafo 9.4.6.1.

8.4.1.3.   Metodo di misura diretta

La misura diretta della portata istantanea del gas di scarico deve essere effettuata con sistemi quali:

a)	dispositivi di misura della pressione differenziale, quali ad esempio boccagli di misura del flusso (per maggiori dettagli cfr. ISO 5167);

b)	flussimetri ultrasonici;

c)	flussometro a vortici.

Devono essere prese idonee precauzioni allo scopo di evitare errori di misura che influirebbero sugli errori dei valori di emissione. In particolare, è necessario aver cura di installare il dispositivo nel sistema di scarico del motore secondo le raccomandazioni del costruttore e la buona pratica ingegneristica. Le prestazioni e le emissioni del motore, in particolare, non devono variare in seguito all'installazione del dispositivo.

I flussometri devono rispettare i requisiti di linearità indicati al paragrafo 9.2.

8.4.1.4.   Metodo di misurazione dell'aria e del carburante

Questo metodo implica la misura del flusso d'aria e del flusso di carburante con flussimetri adatti. Il flusso istantaneo del gas di scarico si calcola nel modo seguente:

 (28)

in cui:

q mew,i	è la portata massica istantanea del gas di scarico, kg/s
q maw,i	è la portata massica istantanea dell'aria di aspirazione, kg/s
q mf,i	è la portata massica istantanea del carburante, kg/s

I flussometri devono soddisfare i requisiti di linearità di cui al paragrafo 9.2 e devono essere sufficientemente accurati per soddisfare anche i requisiti di linearità relativi al flusso di gas di scarico.

8.4.1.5.   Metodo di misura del gas tracciante

Questo metodo comporta la misura della concentrazione di un gas tracciante nello scarico.

Una quantità nota di gas inerte (ad esempio elio puro) viene iniettata come gas tracciante nel flusso di gas di scarico. Il gas viene miscelato e diluito dal gas di scarico, ma non deve reagire nel condotto di scarico. A questo punto dev'essere misurata la concentrazione del gas tracciante nel campione di gas di scarico.

Per garantire la completa miscelazione del gas tracciante, la sonda di campionamento del gas di scarico dev'essere posizionata alla distanza maggiore tra almeno 1 m o almeno 30 volte il diametro del condotto di scarico, a valle del punto di iniezione del gas tracciante. La sonda di campionamento può essere posizionata a una distanza minore dal punto di iniezione se si controlla la completa miscelazione confrontando la concentrazione del gas tracciante con la concentrazione di riferimento quando il gas tracciante viene iniettato a monte del motore.

La portata del gas tracciante deve essere regolata in modo tale che, con il motore al minimo, a miscelazione avvenuta la concentrazione del gas tracciante sia inferiore al fondo scala dell'analizzatore del gas tracciante.

Il flusso del gas di scarico si calcola nel modo seguente:

 (29)

in cui:

q mew,i	è la portata massica istantanea del gas di scarico, kg/s
qvt	è la portata del gas tracciante, cm3/min
c mix,i	è la concentrazione istantanea del gas tracciante dopo la miscelazione, ppm
ρ e	è la densità del gas di scarico, kg/m3 (cfr. la tabella 4)
cb	è la concentrazione di fondo del gas tracciante nell'aria di aspirazione, ppm

La concentrazione di fondo del gas tracciante (c b) può essere determinata calcolando la media delle concentrazioni di fondo misurate immediatamente prima e dopo la prova.

La concentrazione di fondo può essere trascurata se è inferiore all'1 per cento della concentrazione del gas tracciante dopo la miscelazione (c mix.i) nel momento di massima portata del gas di scarico.

Il sistema complessivo deve rispettare i requisiti di linearità relativi al flusso di gas di scarico indicati al paragrafo 9.2.

8.4.1.6.   Metodo di misura del flusso d'aria e del rapporto aria/carburante

Con questo metodo si calcola la massa di gas di scarico in base al flusso d'aria e al rapporto aria/carburante. Il calcolo della portata massica istantanea del gas di scarico è il seguente:

 (30)

con

 (31)

 (32)

in cui:

q maw,i	è la portata massica istantanea dell'aria di aspirazione, kg/s
A/F st	è il rapporto stechiometrico tra aria e carburante, kg/kg
λ i	è il rapporto istantaneo di eccesso d'aria
c CO2d	è la concentrazione di CO2 su secco, percentuale
c COd	è la concentrazione di CO su secco, ppm
c HCw	è la concentrazione di HC su umido, ppm

Il flussometro per l'aria deve soddisfare i requisiti di linearità di cui al paragrafo 9.2 e il sistema complessivo deve rispettare i requisiti di linearità relativi al flusso di gas di scarico di cui al paragrafo 9.2.

Se per misurare il rapporto di eccesso d'aria si utilizzano apparecchiature di misura del rapporto aria/carburante, ad esempio un sensore del tipo ad ossido di zirconio, queste devono essere conformi alle prescrizioni di cui al paragrafo 9.3.2.7.

8.4.1.7.   Metodo del bilancio del carbonio

Implica il calcolo della massa dello scarico dal flusso di carburante e dai componenti gassosi dello scarico che comprendono carbonio. Il calcolo della portata massica istantanea del gas di scarico è il seguente:

 (33)

con

 (34)

nonché

 (35)

in cui:

q mf,i	è la portata massica istantanea del carburante, kg/s
H a	è l'umidità dell'aria di aspirazione, g d'acqua per kg di aria secca
w BET	è il tenore di carbonio nel carburante, percentuale in massa
w ALF	è il tenore di idrogeno nel carburante, percentuale in massa
w DEL	è il tenore di azoto nel carburante, percentuale in massa
w EPS	è il tenore di ossigeno nel carburante, percentuale in massa
c CO2d	è la concentrazione di CO2 su secco, percentuale
c CO2d,a	è la concentrazione di CO2 su secco dell'aria di aspirazione, percentuale
c CO	è la concentrazione di CO su secco, ppm
c HCw	è la concentrazione di HC su umido, ppm

8.4.2.   Determinazione dei componenti gassosi

8.4.2.1.   Introduzione

I componenti gassosi presenti nel gas di scarico grezzo emesso dal motore sottoposto alla prova sono misurati con i sistemi di misura e campionamento descritti nel paragrafo 9.3 e nell'appendice 3. La valutazione dei dati è descritta nel paragrafo 8.4.2.2.

Nei paragrafi 8.4.2.3 e 8.4.2.4 sono descritte due operazioni di calcolo equivalenti per il carburante di riferimento di cui all'appendice 2. L'operazione del paragrafo 8.4.2.3 è più semplice, in quanto utilizza valori u tabulati per il rapporto tra componente e densità del gas di scarico. L'operazione del paragrafo 8.4.2.4 è più accurata per tipi di carburante che si discostano dalle specifiche di cui all'appendice 2, ma richiede l'analisi elementare della composizione del carburante.

8.4.2.2.   Valutazione dei dati

I dati riguardanti le emissioni vanno raccolti e salvati in conformità al paragrafo 7.6.6.

Per il calcolo dell'emissione massica dei componenti gassosi, si allineano le tracce delle concentrazioni registrate e la traccia della portata massica del gas di scarico in base al tempo di trasformazione definito al paragrafo 3.1.30. Si determina quindi il tempo di risposta di ciascun analizzatore di emissioni gassose e del sistema di controllo del flusso massico del gas di scarico secondo quanto indicato rispettivamente ai paragrafi 8.4.1.2 e 9.3.5 e lo si registra.

8.4.2.3.   Calcolo delle emissioni massiche in base a valori tabulari

Per la determinazione della massa degli inquinanti (g/prova) si calcolano le emissioni massiche istantanee utilizzando le concentrazioni grezze degli inquinanti e la portata massica del gas di scarico, allineata per tenere conto del tempo di trasformazione determinato conformemente al paragrafo 8.4.2.2, si integrano i valori istantanei ottenuti nell'arco del ciclo e si moltiplicano i valori integrati per i valori u tratti dalla tabella 5. Se la misurazione viene effettuata su secco, prima di procedere ad ulteriori calcoli si applica la correzione da secco a umido indicata al paragrafo 8.1. ai valori delle concentrazioni istantanee.

Per il calcolo degli NOx, l'emissione massica deve essere moltiplicata, ove applicabile, per il fattore di correzione dell'umidità k h,D, o k h,G, determinato conformemente al paragrafo 8.2.

Si applica l'equazione seguente:

 (in g/prova) (36)

in cui:

u gas	è il valore rispettivo del componente del gas di scarico tratto dalla tabella 5
c gas,i	è la concentrazione istantanea del componente nel gas di scarico, ppm
qmew,i	è il flusso massico istantaneo del gas di scarico, kg/s
f	è la frequenza di campionamento dei dati, Hz
n	è il numero di misurazioni

Tabella 5

Valori u e densità dei componenti del gas di scarico grezzo

Carburante	ρ e	Gas
		NOx	CO	HC	CO2	O2	CH4
		ρ gas [kg/m3]
		2,053	1,250	(1)	1,9636	1,4277	0,716
		u gas  (2)
Olio diesel	1,2943	0,001586	0,000966	0,000479	0,001517	0,001103	0,000553
Etanolo	1,2757	0,001609	0,000980	0,000805	0,001539	0,001119	0,000561
GNC (3)	1,2661	0,001621	0,000987	0,000528 (4)	0,001551	0,001128	0,000565
Propano	1,2805	0,001603	0,000976	0,000512	0,001533	0,001115	0,000559
Butano	1,2832	0,001600	0,000974	0,000505	0,001530	0,001113	0,000558
GPL (5)	1,2811	0,001602	0,000976	0,000510	0,001533	0,001115	0,000559

8.4.2.4.   Calcolo delle emissioni massiche in base a equazioni esatte

Per la determinazione della massa degli inquinanti (g/prova) si calcolano le emissioni massiche istantanee utilizzando le concentrazioni grezze degli inquinanti, i valori u e la portata massica del gas di scarico, allineata per tenere conto del tempo di trasformazione determinato conformemente al paragrafo 8.4.2.2 e si integrano i valori istantanei ottenuti nell'arco del ciclo. Se la misurazione viene effettuata su secco, prima di procedere ad ulteriori calcoli si applica la correzione da secco a umido indicata al paragrafo 8.1. ai valori delle concentrazioni istantanee.

Per il calcolo degli NOx, l'emissione massica deve essere moltiplicata per il fattore di correzione dell'umidità k h,D, o k h,G, determinato conformemente al paragrafo 8.2.

Si applica l'equazione seguente:

 (in g/prova) (37)

in cui:

u gas,i	è calcolato dall'equazione 38 o 39
c gas,i	è la concentrazione istantanea del componente nel gas di scarico, ppm
qmew,i	è il flusso massico istantaneo del gas di scarico, kg/s
f	è la frequenza di campionamento dei dati, Hz
n	è il numero di misurazioni

I valori u istantanei si calcolano come segue:

 (38)

oppure

 (39)

con

 (40)

in cui:

M gas	è la massa molare del componente del gas, g/mol (cfr. l'appendice 6)
M e,i	è la massa molare istantanea del gas di scarico, g/mol
ρ gas	è la densità del componente del gas, kg/m3
ρ e,i	è la densità istantanea del gas di scarico, kg/m3

La massa molare del gas di scarico, M e, si ricava nel modo seguente facendo riferimento a una composizione generica del carburante CH α O ε N δ S γ , ipotizzando una combustione completa:

 (41)

in cui:

q maw,i	è la portata massica istantanea dell'aria di aspirazione su umido, kg/s
q mf,i	è la portata massica istantanea del carburante, kg/s
H a	è l'umidità dell'aria di aspirazione, g d'acqua per kg di aria secca
M a	è la massa molare dell'aria di aspirazione secca = 28,965 g/mol

La densità del gas di scarico ρ e si ricava nel modo seguente:

 (42)

in cui:

q mad,i	è la portata massica istantanea dell'aria di aspirazione su secco, kg/s
q mf,i	è la portata massica istantanea del carburante, kg/s
H a	è l'umidità dell'aria di aspirazione, g d'acqua per kg di aria secca
k fw	è il fattore specifico per il carburante dello scarico umido (equazione 16) del paragrafo 8.1.1

8.4.3.   Determinazione del particolato

8.4.3.1.   Valutazione dei dati

La massa di particolato si calcola secondo l'equazione 27 del paragrafo 8.3. Per la valutazione della concentrazione di particolato, si registra la massa totale del campione (m sep) che passa attraverso il filtro nell'arco del ciclo di prova.

Previa approvazione dell'autorità di omologazione, la massa del particolato può essere corretta per tenere conto del livello di particolato del diluente, determinato nel punto 7.5.6, coerentemente con la buona pratica ingegneristica e le caratteristiche progettuali specifiche del sistema di misura del particolato utilizzato.

8.4.3.2.   Calcolo delle emissioni in massa

Secondo le caratteristiche progettuali del sistema, per il calcolo della massa del particolato (g/prova) si utilizza uno dei metodi indicati ai paragrafi 8.4.3.2.1 o 8.4.3.2.2 dopo aver corretto gli effetti di galleggiabilità del filtro del campione di particolato conformemente al paragrafo 8.3.

8.4.3.2.1.   Calcolo basato sul rapporto di campionamento

 (43)

in cui:

m p	è la massa di particolato campionata nell'arco del ciclo, mg
r s	è il rapporto medio di campionamento nell'arco del ciclo di prova

con

 (44)

in cui:

m se	è la massa del campione nell'arco del ciclo, kg
m ew	è la portata massica totale del gas di scarico nell'arco del ciclo, kg
m sep	è la massa del gas di scarico diluito che passa attraverso i filtri di raccolta del particolato, kg
m sed	è la massa del gas di scarico diluito che passa attraverso il tunnel di diluizione, kg

Nel caso di un sistema di campionamento totale, m sep e m sed sono identici.

8.4.3.2.2.   Calcolo basato sul rapporto di diluizione

 (45)

in cui:

m p	è la massa di particolato campionata nell'arco del ciclo, mg
m sep	è la massa del gas di scarico diluito che passa attraverso i filtri di raccolta del particolato, kg
m edf	è la massa del gas di scarico diluito equivalente nell'arco del ciclo, kg

La massa totale del gas di scarico diluito equivalente su tutto il ciclo è determinata come indicato di seguito:

 (46)

 (47)

 (48)

in cui:

qmedf,i	è la portata massica istantanea del gas di scarico diluito equivalente, kg/s
qmew,i	è la portata massica istantanea del gas di scarico, kg/s
r d,i	è il rapporto di diluizione istantaneo
qmdew,i	è la portata massica istantanea del gas di scarico diluito, kg/s
qmdw,i	è la portata massica istantanea del diluente, kg/s
f	è la frequenza di campionamento dei dati, Hz
n	è il numero di misurazioni

8.5.   Misurazione con diluizione a flusso totale (CVS)

Per il calcolo delle emissioni massiche si utilizzano i segnali di concentrazione dei componenti gassosi ottenuti mediante integrazione nell'arco del ciclo oppure campionamento con sacchetto e li si moltiplicano per la portata massica del gas di scarico diluito. La portata massica del gas di scarico si misura con un sistema di campionamento a volume costante (CVS), che può utilizzare una pompa volumetrica (PDP), un tubo Venturi a flusso critico (CFV) o un tubo Venturi subsonico (SSV) con o senza compensazione del flusso.

Per il campionamento con sacchetto e il campionamento del particolato, si preleva un campione proporzionale dal gas di scarico diluito del sistema CVS. Per i sistemi senza compensazione del flusso, il rapporto tra il flusso del campione e il flusso del CVS non deve mostrare variazioni superiori a ±2,5 per cento rispetto al set point della prova. Per i sistemi con compensazione del flusso, ogni singola portata deve essere costante e non discostarsi di oltre ±2,5 per cento dal valore obiettivo.

La procedura di prova è illustrata schematicamente nella figura 7.

Figura 7

Schema del sistema di misura a flusso totale

Campione di gas di scarico

Misurazione del flusso

Segnali per il controllo del sistema e il calcolo

Aria di diluizione

Sistema di misura del particolato

Calcolo

Flusso di gas di scarico diluito

Sistema di calcolo

Aria di diluizione

Tunnel di diluizione

Gas di scarico

o

Sacchetto del campione

Analizzatore di gas di scarico

Motore

Calcolo

Sacchetto del fondo

8.5.1.   Determinazione del flusso del gas di scarico diluito

8.5.1.1.   Introduzione

Per calcolare le emissioni contenute nel gas di scarico diluito è necessario conoscere la portata massica del gas di scarico diluito. Il flusso totale di gas di scarico diluito nell'arco del ciclo (kg/prova) si calcola in base ai valori delle misurazioni effettuate nell'arco del ciclo e ai corrispondenti dati di taratura del dispositivo di misura della portata (V 0 per PDP, K V per CFV, C d per SSV) con uno dei metodi descritti nei paragrafi da 8.5.1.2 a 8.5.1.4. Se il flusso totale del campione di particolato (m sep) supera lo 0,5 per cento del flusso totale del CVS (m ed), il flusso del CVS deve essere corretto per tenere conto di m sep oppure il flusso del campione di particolato deve essere reindirizzato nel CVS prima che nel dispositivo di misura della portata.

8.5.1.2.   Sistema PDP-CVS

Per calcolare la portata massica su tutto il ciclo occorre procedere nel modo descritto di seguito, avendo cura di mantenere la temperatura del gas di scarico diluito entro un limite di ± 6 K su tutto il ciclo utilizzando uno scambiatore di calore.

 (49)

in cui:

V 0	è il volume di gas pompato per giro nelle condizioni di prova, m3/giro
n P	è il numero totale di giri della pompa per prova
p p	è la pressione assoluta all'ingresso della pompa, kPa
T	è la temperatura media del gas di scarico diluito all'ingresso della pompa, K

Se si usa un sistema di compensazione della portata (vale a dire senza scambiatore di calore), occorre calcolare le emissioni istantanee in massa e integrarle su tutto il ciclo. In tal caso, per calcolare la massa istantanea del gas di scarico diluito, procedere come descritto di seguito:

 (50)

in cui:

n P,i

sono i giri totali della pompa per ogni intervallo di tempo

8.5.1.3.   Sistema CFV-CVS

Per calcolare la portata massica su tutto il ciclo occorre procedere nel modo descritto di seguito, avendo cura di mantenere la temperatura del gas di scarico diluito entro un limite di ± 11 K su tutto il ciclo utilizzando uno scambiatore di calore.

 (51)

in cui:

t	è la durata del ciclo, s
K V	è il coefficiente di taratura del tubo Venturi a flusso critico in condizioni normali
p p	è la pressione assoluta all'ingresso del tubo Venturi, kPa
T	è la temperatura assoluta all'ingresso del tubo Venturi, K

Se si usa un sistema di compensazione della portata (vale a dire senza scambiatore di calore), occorre calcolare le emissioni istantanee in massa e integrarle su tutto il ciclo. In tal caso, per calcolare la massa istantanea del gas di scarico diluito, procedere come descritto di seguito:

 (52)

in cui:

Δti	è l'intervallo di tempo, s

8.5.1.4.   Sistema SSV-CVS

Per calcolare la portata massica nell'arco del ciclo occorre procedere nel modo indicato di seguito, avendo cura di mantenere la temperatura del gas di scarico diluito a un valore costante ± 11 K nell'arco del ciclo utilizzando uno scambiatore di calore.

 (53)

con

 (54)

in cui:

A 0	è 0,006111 in unità SI di
d V	è il diametro di gola dell'SSV, m
C d	è il coefficiente di efflusso dell'SSV
p p	è la pressione assoluta all'ingresso del tubo Venturi, kPa
T	è la temperatura all'ingresso del tubo Venturi, K
r p	è il rapporto tra la gola SSV e la pressione assoluta e statica all'ingresso,
r D	è il rapporto tra il diametro di gola dell'SSV, d, e il diametro interno del condotto di ingresso D

Se si usa un sistema di compensazione della portata (vale a dire senza scambiatore di calore), occorre calcolare le emissioni istantanee in massa e integrarle su tutto il ciclo. In tal caso, per calcolare la massa istantanea del gas di scarico diluito, procedere come descritto di seguito:

 (55)

in cui:

Δt i	è l'intervallo di tempo, s

Il calcolo in tempo reale va inizializzato con un valore ragionevole per C d, ad esempio 0,98, o un valore ragionevole per Q ssv. Se il calcolo è effettuato con Q ssv, il valore iniziale di Q ssv deve essere utilizzato per valutare il numero di Reynolds.

Nel corso di tutte le prove relative alle emissioni, il numero di Reynolds alla gola dell'SSV deve rientrare nell'intervallo dei numeri di Reynolds utilizzati per ricavare la curva di taratura di cui al paragrafo 9.5.4.

8.5.2.   Determinazione dei componenti gassosi

8.5.2.1.   Introduzione

I componenti gassosi presenti nel gas di scarico diluito emesso dal motore sottoposto alla prova si misurano con i metodi descritti nell'appendice 3. La diluizione del gas di scarico si effettua con aria ambiente filtrata, aria sintetica o azoto. La capacità di flusso del sistema di diluizione a flusso totale deve essere sufficientemente elevata da evitare completamente la condensazione dell'acqua nei sistemi di diluizione e campionamento. I procedimenti di calcolo e valutazione dei dati sono descritti ai paragrafi 8.5.2.2 e 8.5.2.3.

8.5.2.2.   Valutazione dei dati

I dati riguardanti le emissioni vanno raccolti e salvati in conformità al paragrafo 7.6.6.

8.5.2.3.   Calcolo delle emissioni in massa

8.5.2.3.1.   Sistemi a portata in massa costante

Per i sistemi con scambiatore di calore, la massa degli inquinanti (g/prova) viene determinata con l'equazione seguente:

 (in g/prova) (56)

in cui:

u gas	è il valore rispettivo del componente del gas di scarico tratto dalla tabella 6
c gas	è la concentrazione media corretta di fondo del componente considerato, ppm
m ed	è la massa totale del gas di scarico diluito nell'arco del ciclo, kg

Se la misurazione viene effettuata su secco, si applica la correzione da secco a umido conformemente al paragrafo 8.1.

Per il calcolo degli NOx, l'emissione massica deve essere moltiplicata, ove applicabile, per il fattore di correzione dell'umidità k h,D o k h,G, determinato conformemente al paragrafo 8.2.

I valori u sono riportati nella tabella 6. Per il calcolo dei valori u gas, si presume che la densità del gas di scarico diluito sia uguale alla densità dell'aria. Pertanto, i valori u gas sono identici per i singoli componenti del gas, ma diversi per gli HC.

Tabella 6

Valori u e densità dei componenti del gas di scarico diluito

Carburante	ρ de	Gas
		NOx	CO	HC	CO2	O2	CH4
		ρ gas (kg/m3)
		2,053	1,250	(6)	1,9636	1,4277	0,716
		u gas  (7)
Olio diesel	1,293	0,001588	0,000967	0,000480	0,001519	0,001104	0,000553
Etanolo	1,293	0,001588	0,000967	0,000795	0,001519	0,001104	0,000553
GNC (8)	1,293	0,001588	0,000967	0,000517 (9)	0,001519	0,001104	0,000553
Propano	1,293	0,001588	0,000967	0,000507	0,001519	0,001104	0,000553
Butano	1,293	0,001588	0,000967	0,000501	0,001519	0,001104	0,000553
GPL (10)	1,293	0,001588	0,000967	0,000505	0,001519	0,001104	0,000553

In alternativa, i valori u si possono calcolare utilizzando il metodo di calcolo esatto descritto in termini generali al paragrafo 8.4.2.4, come segue:

 (57)

in cui:

M gas	è la massa molare del componente del gas, g/mol (cfr. l'appendice 6)
M e	è la massa molare del gas di scarico, g/mol
M d	è la massa molare del diluente = 28,965 g/mol
D	è il fattore di diluizione (cfr. il paragrafo 8.5.2.3.2)

8.5.2.3.2.   Determinazione delle concentrazioni corrette in funzione del fondo

Per ottenere la concentrazione netta degli inquinanti occorre sottrarre dalle concentrazioni misurate la concentrazione media di fondo degli inquinanti gassosi nel diluente. I valori medi delle concentrazioni di fondo possono essere determinati con il metodo del sacchetto di campionamento oppure mediante misurazione continua e integrazione. Si utilizza l'equazione seguente:

 (58)

in cui:

c gas,e	è la concentrazione del componente misurata nel gas di scarico diluito, ppm
c d	è la concentrazione del componente misurata nel diluente, ppm
D	è il fattore di diluizione

Il fattore di diluizione viene calcolato come segue:

a)	per motori diesel e motori a GPL  (59)

b)	per motori a GN  (60)

in cui:

c CO2,e	è la concentrazione su umido di CO2 nel gas di scarico diluito, percentuale vol.
c HC,e	è la concentrazione su umido di HC nel gas di scarico diluito, ppm C1
c NMHC,e	è la concentrazione su umido di NMHC nel gas di scarico diluito, ppm C1
c CO,e	è la concentrazione su umido di CO nel gas di scarico diluito, ppm
F S	è il fattore stechiometrico

Il fattore stechiometrico si calcola come segue:

 (61)

in cui:

α	è il rapporto molare dell'idrogeno nel carburante (H/C)

In alternativa, se la composizione del carburante non è nota, si può usare il fattore stechiometrico seguente:

F S (diesel)	=	13,4
F S (LPG)	=	11,6
F S (NG)	=	9,5

8.5.2.3.3.   Sistemi con compensazione della portata

Per i sistemi senza scambiatore di calore, la massa degli inquinanti (g/prova) deve essere determinata calcolando le emissioni massiche istantanee e integrando i valori istantanei nell'arco del ciclo. La correzione in funzione del fondo va inoltre applicata direttamente al valore della concentrazione istantanea. Si applica l'equazione seguente:

 (62)

in cui:

c gas,e	è la concentrazione del componente misurata nel gas di scarico diluito, ppm
c d	è la concentrazione del componente misurata nel diluente, ppm
m ed,i	è la massa istantanea del gas di scarico diluito, kg
m ed	è la massa totale del gas di scarico diluito nell'arco del ciclo, kg
u gas	è il valore tratto dalla tabella 6
D	è il fattore di diluizione

8.5.3.   Determinazione del particolato

8.5.3.1.   Calcolo delle emissioni in massa

La massa di particolato (g/prova) si calcola dopo aver corretto gli effetti di galleggiabilità del filtro del campione del particolato conformemente al paragrafo 8.3. nel modo seguente:

 (63)

in cui:

m p	è la massa di particolato campionata nell'arco del ciclo, mg
m sep	è la massa del gas di scarico diluito che passa attraverso i filtri di raccolta del particolato, kg
m ed	è la massa del gas di scarico diluito nell'arco del ciclo, kg

con

 (64)

in cui:

m set	è la massa del gas di scarico sottoposto a doppia diluizione che passa attraverso il filtro di raccolta del particolato, kg
m ssd	è la massa del diluente secondario, kg

Se il valore di fondo del particolato del diluente viene determinato secondo il paragrafo 7.5.6, si può correggere la massa del particolato per tenere conto dei valori di fondo. In tal caso, per calcolare la massa del particolato (g/prova) procedere come descritto di seguito:

 (65)

in cui:

m sep	è la massa del gas di scarico diluito che passa attraverso i filtri di raccolta del particolato, kg
m ed	è la massa del gas di scarico diluito nell'arco del ciclo, kg
m sd	è la massa del diluente campionato mediante il campionatore del particolato di fondo, kg
m b	è la massa del particolato di fondo raccolto dal diluente, mg
D	è il fattore di diluizione determinato al paragrafo 8.5.2.3.2

8.6.   Calcoli generali

8.6.1.   Correzione della deriva

Relativamente alla verifica della deriva di cui al paragrafo 7.8.4, il valore di concentrazione corretto va calcolato come segue:

 (66)

in cui:

c ref,z	è la concentrazione di riferimento del gas di azzeramento (generalmente zero), ppm
c ref,s	è la concentrazione di riferimento del gas di calibrazione, ppm
c pre,z	è la concentrazione del gas di azzeramento rilevata dall'analizzatore prima della prova, ppm
c pre,s	è la concentrazione del gas di calibrazione rilevata dall'analizzatore prima della prova, ppm
c post,z	è la concentrazione del gas di azzeramento rilevata dall'analizzatore dopo la prova, ppm
c post,s	è la concentrazione del gas di calibrazione rilevata dall'analizzatore dopo la prova, ppm
cgas	è la concentrazione dei gas campione, ppm

In conformità al paragrafo 8.6.3 per ciascun componente si devono calcolare due serie di risultati di misura di emissioni specifiche dopo aver apportato tutte le eventuali altre correzioni. Una serie deve essere calcolata utilizzando le concentrazioni non corrette e l'altra serie utilizzando le concentrazioni corrette per tener conto della deriva secondo l'equazione 66.

Secondo il sistema di misura e il metodo di calcolo usati, i risultati delle emissioni non corrette devono calcolarsi rispettivamente con le equazioni 36, 37, 56, 57 o 62. Per calcolare le emissioni corrette, nelle equazioni 36, 37, 56, 57 o 62 rispettivamente, c gas deve essere sostituito con c cor dell'equazione 66. Se nella rispettiva equazione si usano i valori di concentrazione istantanea c gas,i, anche il valore corretto deve essere applicato come valore istantaneo c cor,i. Nell'equazione 57, la correzione va applicata sia alla concentrazione misurata che alla concentrazione di fondo.

Il raffronto va fatto come percentuale dei risultati non corretti. La differenza tra i valori non corretti e i valori corretti delle emissioni specifiche al banco deve essere la maggiore tra entro + 4 per cento dei valori non corretti delle emissioni specifiche al banco o entro + 4 per cento del rispettivo valore limite. Se la deriva supera il 4 per cento, la prova va annullata.

Se si applica una correzione della deriva, quando si indicano le emissioni si devono usare esclusivamente i risultati delle emissioni con correzione della deriva.

8.6.2.   Calcolo degli NMHC e del CH4

Il calcolo degli NMHC e del CH4 dipende dal metodo di taratura usato. L'FID per la misurazione senza NMC (circuito inferiore dell'appendice 3, figura 11) va tarato con il propano. Per la taratura dell'FID in serie con NMC (circuito superiore dell'appendice 3, figura 11) sono consentiti i seguenti metodi:

a)	gas di taratura-propano; il propano bypassa l'NMC,

b)	gas di taratura-metano; il metano passa attraverso l'NMC.

La concentrazione di NMHC e CH4 si calcola come segue per a):

 (67)

 (68)

La concentrazione di NMHC e CH4 si calcola come segue per b):

 (67a)

 (68a)

in cui:

c HC(w/NMC)	è la concentrazione di HC quando il campione di gas fluisce attraverso l'NMC, ppm
c HC(w/oNMC)	è la concentrazione di HC quando il campione di gas bypassa l'NMC, ppm
r h	è il fattore di risposta del metano determinato secondo il paragrafo 9.3.7.2
E M	è l'efficienza del metano determinata secondo il paragrafo 9.3.8.1
E E	è l'efficienza dell'etano determinata secondo il paragrafo 9.3.8.2

Se r h < 1,05, può essere omesso nelle equazioni 67, 67a e 68a

8.6.3.   Calcolo delle emissioni specifiche

Le emissioni specifiche e gas o e PM (g/kWh) di ciascun componente si calcolano nei modi seguenti, secondo il tipo di ciclo di prova.

Per i cicli WHSC, WHTC a caldo o WHTC a freddo, si applica l'equazione seguente:

 (69)

in cui:

m	è l'emissione in massa del componente, g/prova
W act	è il lavoro prodotto nel ciclo effettivo, determinato conformemente al paragrafo 7.8.6, kWh

Per la prova WHTC, il risultato di prova finale si ottiene ponderando i risultati ottenuti in una prova con avviamento a freddo e una prova con avviamento a caldo secondo l'equazione seguente:

 (70)

in cui:

m cold	è l'emissione in massa del componente durante la prova di avviamento a freddo, g/prova
m hot	è l'emissione in massa del componente durante la prova di avviamento a caldo, g/prova
W act,cold	è il lavoro prodotto nel ciclo effettivo durante la prova di avviamento a freddo, kWh
W act,hot	è il lavoro prodotto nel ciclo effettivo durante la prova di avviamento a caldo, kWh

In caso di rigenerazione periodica in conformità al paragrafo 6.6.2, i fattori di aggiustamento della rigenerazione k r,u o k r,d vanno moltiplicati per o aggiunti al risultato delle emissioni specifiche e come determinato nelle equazioni 69 e 70, rispettivamente.

9.   SPECIFICHE RELATIVE ALLE APPARECCHIATURE E VERIFICA DELLE APPARECCHIATURE

Il presente allegato non contiene informazioni particolareggiate sulle apparecchiature o sui sistemi per la misurazione di flusso, pressione e temperatura Esso si limita a riportare, al paragrafo 9.2, i requisiti di linearità delle apparecchiature o dei sistemi necessari per effettuare le prove di emissione.

9.1.   Specifiche del dinamometro

Il dinamometro deve avere caratteristiche adeguate per effettuare il ciclo di prova descritto ai paragrafi 7.2.1 e 7.2.2.

La strumentazione per la misura della coppia e del regime deve permettere di misurare la potenza all'albero con l'accuratezza necessaria per soddisfare i criteri di convalida del ciclo. Possono essere necessari calcoli aggiuntivi. L'accuratezza dell'apparecchiatura di misura deve essere tale da non eccedere i requisiti di linearità indicati nel paragrafo 9.2, tabella 7.

9.2.   Requisiti di linearità

La taratura di tutti gli strumenti e i sistemi di misura deve essere riferibile a norme nazionali (internazionali). Gli strumenti e i sistemi di misura devono rispettare i requisiti di linearità indicati nella tabella 7. Per gli analizzatori di gas, la verifica della linearità conformemente al paragrafo 9.2.1. deve essere effettuata almeno una volta ogni tre mesi o ogni volta che sul sistema viene effettuata una riparazione o modifica in grado di influire sulla taratura. Per gli altri strumenti e sistemi, la verifica della linearità deve essere effettuata come prescritto nelle procedure interne di verifica, dal costruttore dello strumento o dalla norma ISO 9000.

Tabella 7

Requisiti di linearità degli strumenti e sistemi di misura

Sistema di misura		Pendenza a1	Errore standard SEE	Coefficiente di determinazione r2
Regime del motore	≤ 0,05 % max	0,98 – 1,02	≤ 2 % max	≥ 0,990
Coppia del motore	≤ 1 % max	0,98 – 1,02	≤ 2 % max	≥ 0,990
Flusso di carburante	≤ 1 % max	0,98 – 1,02	≤ 2 % max	≥ 0,990
Flusso d'aria	≤ 1 % max	0,98 – 1,02	≤ 2 % max	≥ 0,990
Flusso del gas di scarico	≤ 1 % max	0,98 – 1,02	≤ 2 % max	≥ 0,990
Flusso del diluente	≤ 1 % max	0,98 – 1,02	≤ 2 % max	≥ 0,990
Flusso dei gas di scarico diluiti	≤ 1 % max	0,98 – 1,02	≤ 2 % max	≥ 0,990
Flusso campione	≤ 1 % max	0,98 – 1,02	≤ 2 % max	≥ 0,990
Analizzatori di gas	≤ 0,5 % max	0,99 – 1,01	≤ 1 % max	≥ 0,998
Divisori di gas	≤ 0,5 % max	0,98 – 1,02	≤ 2 % max	≥ 0,990
Temperature	≤ 1 % max	0,99 – 1,01	≤ 1 % max	≥ 0,998
Pressioni	≤ 1 % max	0,99 – 1,01	≤ 1 % max	≥ 0,998
PM	≤ 1 % max	0,99 – 1,01	≤ 1 % max	≥ 0,998

9.2.1.   Verifica della linearità

9.2.1.1.   Introduzione

Per ciascuno dei sistemi di misura elencati nella tabella 7 occorre effettuare una verifica della linearità. Si devono inserire nel sistema di misura almeno 10 valori di riferimento o il numero eventualmente specificato e i valori misurati devono essere raffrontati con i valori di riferimento utilizzando una regressione lineare con il metodo dei minimi quadrati secondo l'equazione 11. I limiti massimi della tabella 6 si riferiscono ai valori massimi attesi durante le prove.

9.2.1.2.   Prescrizioni generali

I sistemi di misura vanno riscaldati secondo le raccomandazioni del costruttore dello strumento e devono funzionare alla temperatura, pressione e flusso indicati nelle specifiche.

9.2.1.3.   Procedura

La verifica della linearità si effettua per ciascun intervallo operativo normalmente utilizzato con la seguente procedura:

a)	si azzera lo strumento introducendo un segnale zero. Per gli analizzatori di gas, si introduce aria sintetica purificata (o azoto) direttamente nel raccordo di entrata nell'analizzatore;

b)	si calibra lo strumento introducendo un segnale di calibrazione. Per gli analizzatori di gas, si introduce aria sintetica purificata (o azoto) direttamente nel raccordo di entrata dell'analizzatore;

c)	si ripete la procedura di azzeramento indicata al punto a);

d)

si effettua la verifica introducendo almeno 10 valori di riferimento (tra cui zero) compresi tra zero e i valori massimi attesi durante le prove relative alle emissioni. Per gli analizzatori di gas, si introducono concentrazioni note di gas, in conformità al paragrafo 9.3.3.2, direttamente nel raccordo di entrata dell'analizzatore;

e)	si misurano i valori di riferimento con una frequenza di almeno 1 Hz per 30 secondi e si registrano i valori misurati;

f)	utilizzando le medie aritmetiche dei valori registrati nel periodo di 30 secondi, si calcolano i parametri di regressione lineare con il metodo dei minimi quadrati conformemente all'equazione 11 del paragrafo 7.8.7;

g)	i parametri di regressione lineare devono essere conformi alle prescrizioni del paragrafo 9.2, tabella 7;

h)	se necessario, si ricontrolla la regolazione dello zero e si ripete la procedura di verifica.

9.3.   Misurazione delle emissioni gassose e sistema di campionamento

9.3.1.   Specifiche dell'analizzatore

9.3.1.1.   Principi generali

Gli analizzatori devono avere un intervallo di misura e un tempo di risposta che permettano di ottenere l'accuratezza necessaria per la misura delle concentrazioni dei componenti del gas di scarico in condizioni transitorie e stazionarie.

Il livello di compatibilità elettromagnetica (EMC) dell'apparecchiatura deve permettere di minimizzare il rischio di errori aggiuntivi.

9.3.1.2.   Esattezza

L'esattezza, definita come la deviazione della lettura dell'analizzatore dal valore di riferimento, non deve superare il maggiore tra +2 per cento della lettura o +0,3 per cento del fondo scala.

9.3.1.3.   Precisione

La precisione, definita come 2,5 volte la deviazione standard di dieci risposte ripetitive ad un dato gas di taratura o calibrazione, non deve essere superiore all'1 per cento della concentrazione di fondo scala per ciascun intervallo utilizzato al di sopra di 155 ppm (o ppm di C) o al 2 per cento di ciascun intervallo utilizzato al di sotto di 155 ppm (o ppm di C).

9.3.1.4.   Rumori

La risposta da picco a picco dell'analizzatore ai gas di azzeramento e di taratura o calibrazione in qualsiasi periodo di 10 secondi non deve superare il 2 per cento del fondo scala in tutti i campi utilizzati.

9.3.1.5.   Deriva dello zero

La deriva della risposta di azzeramento è specificata dal costruttore dello strumento.

9.3.1.6.   Deriva di calibrazione

La deriva della risposta di calibrazione è specificata dal costruttore dello strumento.

9.3.1.7.   Tempo di salita

Il tempo di salita dell'analizzatore installato nel sistema di misura non deve essere superiore a 2,5 secondi.

9.3.1.8.   Essiccazione del gas

I gas di scarico possono essere misurati su umido o su secco. L'eventuale dispositivo di essiccazione del gas deve avere effetti trascurabili sulla composizione dei gas misurati. Gli essiccatori chimici non sono ammessi per rimuovere l'acqua dal campione.

9.3.2.   Analizzatori di gas

9.3.2.1.   Introduzione

I paragrafi da 9.3.2.2 a 9.3.2.7 descrivono i principi di misura da applicare. Una descrizione dettagliata dei sistemi di misura figura nell'appendice 3. I gas da misurare devono essere analizzati con gli strumenti seguenti. Per gli analizzatori non lineari è ammesso l'uso di circuiti di linearizzazione.

9.3.2.2.   Analisi del monossido di carbonio (CO)

L'analizzatore del monossido di carbonio deve essere del tipo ad assorbimento non dispersivo nell'infrarosso (NDIR).

9.3.2.3.   Analisi del biossido di carbonio (CO2)

L'analizzatore del biossido di carbonio deve essere del tipo ad assorbimento non dispersivo nell'infrarosso (NDIR).

9.3.2.4.   Analisi degli idrocarburi (HC)

L'analizzatore degli idrocarburi deve essere del tipo con rivelatore a ionizzazione di fiamma riscaldato (HFID), con il rivelatore, le valvole, le tubature ecc. riscaldati in modo da mantenere il gas a una temperatura di 463 K ± 10 K (190 ± 10 °C). In via facoltativa, per i motori a GN e i motori ad accensione comandata l'analizzatore degli idrocarburi può essere del tipo con rivelatore a ionizzazione di fiamma (FID) non riscaldato, secondo il metodo usato (cfr. l'appendice 3, paragrafo A.3.1.3).

9.3.2.5.   Analisi del metano (CH4) e degli idrocarburi diversi dal metano (NMHC)

La determinazione della frazione metanica e non metanica degli idrocarburi si effettua con un dispositivo di eliminazione degli idrocarburi non metanici (NMC) riscaldato e due FID, come specificato nell'appendice 3, paragrafi A.3.1.4 e A.3.1.5. La concentrazione dei componenti è determinata secondo le prescrizioni del paragrafo 8.6.2.

9.3.2.6.   Analisi degli ossidi di azoto (NOx)

Per la misurazione dell'NOx sono specificati due strumenti e si possono usare sia l'uno sia l'altro purché soddisfino i criteri di cui ai paragrafi 9.3.2.6.1 o 9.3.2.6.2 rispettivamente. Per la determinazione dell'equivalenza di una procedura di misurazione alternativa in conformità al paragrafo 5.1.1 è consentito solo il CLD.

9.3.2.6.1.   Rivelatore a chemiluminescenza (CLD)

Se la misurazione viene effettuata su secco, l'analizzatore degli ossidi di azoto deve essere un rivelatore a chemiluminescenza (CLD) o un rivelatore a chemiluminescenza riscaldato (HCLD) con convertitore NO2/NO. Se la misurazione viene effettuata su umido, si usa un HCLD con convertitore mantenuto al di sopra di 328 K (55 °C), a condizione che il controllo dell'estinzione causata dall'acqua rientri nella norma (cfr. il paragrafo 9.3.9.2.2). Sia per il rivelatore CLD che per l'HCLD il percorso di campionamento deve essere mantenuto ad una temperatura di parete compresa tra 328 K e 473 K (da 55 °C a 200 °C) fino al convertitore per la misura su secco e fino all'analizzatore per la misura su umido.

9.3.2.6.2.   Rilevatore UV non dispersivo (NDUV)

Per misurare la concentrazione di NOx si usa un analizzatore UV non dispersivo (NDUV). Se l'analizzatore NDUV misura solo NO, si deve posizionare un convertitore NO2/NO a monte dell'analizzatore NDUV. È necessario mantenere la temperatura dell'analizzatore NDUV per prevenire la condensazione dell'acqua, a meno che non si installi un essiccatore a monte del convertitore NO2/NO, se usato, o a monte dell'analizzatore.

9.3.2.7.   Misura del rapporto aria/carburante

L'apparecchio di misura del rapporto aria/carburante usato per determinare la portata di gas di scarico in conformità del paragrafo 8.3.1.6 deve utilizzare un sensore del rapporto aria/carburante o una sonda lambda del tipo a ossido di zirconio con un ampio intervallo di misura. Occorre montare il sensore direttamente sul condotto di scarico, in un punto in cui la temperatura dei gas di scarico sia sufficientemente elevata da eliminare la condensazione d'acqua.

L'esattezza del sensore con elettronica incorporata deve rientrare nel:

± 3 per cento della lettura	per	λ < 2
± 5 per cento della lettura	per	2 ≤ λ < 5
± 10 per cento della lettura	per	5 ≤ λ

Per soddisfare i requisiti di esattezza soprariportati, il sensore deve essere tarato conformemente alle indicazioni del costruttore dello strumento.

9.3.3.   Gas

Rispettare la durata di conservazione di tutti i gas.

9.3.3.1.   Gas puri

La purezza richiesta per i gas è definita dai limiti di contaminazione sottoindicati. Devono essere disponibili i seguenti gas:

a)

Per il gas di scarico secco azoto purificato (Contaminazione ≤ 1 ppm C1, ≤ 1 ppm CO, ≤ 400 ppm CO2, ≤ 0,1 ppm NO) ossigeno purificato (purezza > 99,5 per cento vol. O2) miscela idrogeno-elio (carburante del bruciatore del FID) (40 ± 1 per cento di idrogeno, resto elio) (contaminazione ≤ 1 ppm C1, ≤ 400 ppm CO2) aria sintetica purificata (Contaminazione ≤ 1 ppm C1, ≤ 1 ppm CO, ≤ 400 ppm CO2, ≤ 0,1 ppm NO) (tenore di ossigeno 18-21 per cento vol.)

b)

Per il gas di scarico diluito (opzionale per il gas di scarico grezzo) azoto purificato (Contaminazione ≤ 0,05 ppm C1, ≤ 1 ppm CO, ≤ 10 ppm CO2, ≤ 0,02 ppm NO) ossigeno purificato (purezza > 99,5 per cento vol. O2) miscela idrogeno-elio (carburante del bruciatore del FID) (40 ± 1 per cento di idrogeno, resto elio) (contaminazione ≤ 0,05 ppm C1, ≤ 10 ppm CO2) aria sintetica purificata (Contaminazione ≤ 0,05 ppm C1, ≤ 1 ppm CO, ≤ 10 ppm CO2, ≤ 0,02 ppm NO) (tenore di ossigeno 20,5-21,5 per cento vol.) Se non sono disponibili bombole, è possibile usare un depuratore di gas, se si riescono a dimostrare i livelli di contaminazione.

9.3.3.2.   Gas di taratura e di calibrazione

Per la taratura e la calibrazione devono essere disponibili gas con la composizione chimica indicata di seguito, ove applicabile. Sono ammesse combinazioni di altri gas, purché i gas non reagiscano l'uno con l'altro. Registrare la data di scadenza dei gas di taratura dichiarata dal produttore.

C3H8 e aria sintetica purificata (cfr. il paragrafo 9.3.3.1)

CO e azoto purificato

NO e azoto purificato

NO2 e aria sintetica purificata

CO2 e azoto purificato

CH4 e aria sintetica purificata

C2H6 e aria sintetica purificata

La concentrazione effettiva dei gas di taratura e di calibrazione deve corrispondere alla concentrazione nominale con un'approssimazione massima di ± 1 per cento e deve essere riferibile a norme nazionali o internazionali. Tutte le concentrazioni dei gas di taratura devono essere indicate in volume (% in volume o ppm in volume).

9.3.3.3.   Divisori di gas

I gas utilizzati per la taratura e per la calibrazione possono essere ottenuti anche mediante divisori di gas (dispositivi di miscelazione di precisione) effettuando la diluizione con N2 purificato o con aria sintetica purificata. L'esattezza del divisore di gas deve essere tale da permettere di determinare la concentrazione dei gas di taratura diluiti con un'approssimazione di ± 2 per cento. Per raggiungere tale grado di accuratezza è necessario che i gas primari utilizzati per la miscelazione siano noti con un'accuratezza minima di ± 1 per cento, riferibile a campioni di gas nazionali o internazionali. La verifica deve essere effettuata tra il 15 per cento e il 50 per cento del fondo scala per ogni taratura che comporta l'impiego di un divisore di gas. Se la prima verifica fallisce è possibile svolgere una verifica supplementare utilizzando un altro gas di taratura.

In alternativa, il dispositivo di miscelazione può essere controllato con uno strumento lineare per natura, ad esempio impiegando NO con un CLD. Il valore di calibrazione dello strumento è regolato quando il gas di calibrazione è direttamente collegato allo strumento. Il divisore di gas deve essere controllato quando si trova nelle posizioni di regolazione utilizzate; il valore nominale deve essere raffrontato alla concentrazione misurata dallo strumento. In ogni punto misurato la differenza deve rientrare entro un limite di ± 1 per cento del valore nominale.

Per effettuare la verifica di linearità conformemente al paragrafo 9.2.1, il divisore di gas deve avere un'esattezza di ± 1 per cento.

9.3.3.4.   gas di controllo dell'interferenza dell'ossigeno

I gas di controllo dell'interferenza dell'ossigeno sono una miscela di propano, ossigeno e azoto contenente propano con 350 ppm C ± 75 ppm C di idrocarburi. La concentrazione viene determinata, con le tolleranze dei gas di calibrazione, mediante cromatografia degli idrocarburi totali più impurità o mediante miscelazione dinamica. La concentrazione di ossigeno necessaria per le prove dei motori ad accensione comandata e ad accensione spontanea è indicata nella tabella 8; il resto è costituito da azoto purificato.

Tabella 8

Gas di controllo dell'interferenza dell'ossigeno

Tipo di motore	Concentrazione di O2 (percentuale)
Accensione spontanea	21 (da 20 a 22)
Accensione comandata e accensione spontanea	10 (da 9 a 11)
Accensione comandata e accensione spontanea	5 (da 4 a 6)
accensione comandata	0 (da 0 a 1)

9.3.4.   Controllo delle perdite

Eseguire una prova di trafilamento del sistema. A tal fine, disinserire la sonda dal sistema di scarico e chiudere l'estremità. Mettere in funzione la pompa dell'analizzatore. Dopo un periodo iniziale di stabilizzazione, se non vi sono perdite tutti i flussometri indicano approssimativamente zero; se indicano un valore diverso, controllare le linee di campionamento e rimediare ai difetti.

La perdita massima ammissibile sul lato in depressione è pari allo 0,5 per cento della portata di utilizzo per la porzione di sistema controllata. Per stimare le portate di utilizzo si possono usare le portate attraverso l'analizzatore e attraverso il bypass.

In alternativa, è possibile evacuare il sistema ad una pressione minima di 20 kPa in depressione (80 kPa assoluti). Dopo un periodo iniziale di stabilizzazione, l'aumento di pressione Δp (kPa/min) nel sistema non deve essere superiore a:

 (71)

in cui:

V s	è il volume del sistema, l
qvs	è la portata del sistema, l/min

Un altro metodo consiste nell'introdurre un cambiamento di concentrazione a gradino all'inizio della linea di campionamento passando dal gas di azzeramento a quello di calibrazione. Per un analizzatore tarato correttamente, se dopo un congruo periodo di tempo il valore letto indica una concentrazione ≤ 99 per cento rispetto a quella introdotta, esiste una perdita che deve essere eliminata.

9.3.5.   Controllo del tempo di risposta del sistema di analisi

Le regolazioni del sistema per la valutazione del tempo di risposta devono essere identiche a quelle usate per la misurazione nel corso della prova (pressione, portate, regolazione dei filtri degli analizzatori e tutti gli altri elementi in grado di influenzare il tempo di risposta). Per determinare il tempo di risposta occorre procedere alla commutazione del gas direttamente all'ingresso della sonda di campionamento. Tale operazione deve essere svolta in meno di 0,1 secondi. I gas utilizzati per la prova devono determinare una variazione di concentrazione pari ad almeno il 60 per cento del fondo scala.

Occorre registrare la traccia della concentrazione di ciascun componente gassoso. Il tempo di risposta è definito come l'intervallo di tempo che intercorre tra la commutazione dei gas e la corrispondente variazione di concentrazione registrata. Il tempo di risposta del sistema (t 90) è dato dal tempo di ritardo fino al dispositivo di rilevazione più il tempo di salita del dispositivo medesimo. Il tempo di ritardo è definito come l'intervallo di tempo che intercorre tra la variazione (t 0) e il raggiungimento di una risposta equivalente al 10 per cento del valore finale rilevato (t 10). Il tempo di salita è definito come l'intervallo di tempo che separa la risposta pari al 10 per cento da quella pari al 90 per cento del valore finale rilevato (t 90 – t 10).

Per l'allineamento temporale dei segnali dell'analizzatore e del flusso di gas di scarico, il tempo di trasformazione è definito come l'intervallo di tempo che intercorre tra la variazione (t 0) e il raggiungimento di una risposta equivalente al 50 per cento del valore finale rilevato (t 50).

Il tempo di risposta del sistema deve essere ≤ 10 s, con un tempo di salita ≤ 2,5 s conformemente al paragrafo 9.3.1.7 per tutti i componenti soggetti ai limiti di legge (CO, NOx, HC o NMHC) e in tutti gli intervalli utilizzati. Quando si usa un NMC per la misura degli NMHC, il tempo di risposta del sistema può essere superiore a 10 s.

9.3.6.   Prova di efficienza del convertitore di NOx

L'efficienza del convertitore usato per la conversione degli NO2 in NO deve essere controllata nel modo indicato nei paragrafi da 9.3.6.1 a 9.3.6.8 (figura 8).

Figura 8

Schema del dispositivo di determinazione dell'efficienza del convertitore di NO2

Valvola solenoide

O2

AC

Variac

Ozonizzatore

NO/N2

All'analizzatore

9.3.6.1.   Impianto di prova

Il controllo si effettua con un ozonizzatore utilizzando l'impianto di prova presentato schematicamente nella figura 8 e la procedura descritta di seguito.

9.3.6.2.   Calibratura

Il CLD e l'HCLD devono essere tarati secondo le specifiche del costruttore nell'intervallo operativo più comune, utilizzando un gas di azzeramento e un gas di calibrazione (con un tenore di NO pari circa all'80 per cento dell'intervallo operativo e una concentrazione di NO2 della miscela di gas inferiore al 5 per cento della concentrazione di NO). L'analizzatore di NOx deve essere regolato sulla posizione NO, in modo che il gas di calibrazione non passi nel convertitore. Si registra la concentrazione indicata.

9.3.6.3.   Calcolo

La percentuale di efficienza del convertitore si calcola nel modo seguente:

 (72)

in cui:

a	è la concentrazione di NOx conformemente al paragrafo 9.3.6.6
b	è la concentrazione di NOx conformemente al paragrafo 9.3.6.7
c	è la concentrazione di NO conformemente al paragrafo 9.3.6.4
d	è la concentrazione di NO conformemente al paragrafo 9.3.6.5

9.3.6.4.   Aggiunta di ossigeno

Attraverso un raccordo a T, aggiungere di continuo ossigeno o aria di azzeramento al flusso di gas fino a quando la concentrazione indicata risulti inferiore di circa il 20 % alla concentrazione di taratura indicata al paragrafo 9.3.6.2 (analizzatore in posizione NO).

Registrare la concentrazione indicata (c). Durante tutta questa operazione l'ozonizzatore deve restare disinserito.

9.3.6.5.   Attivazione dell'ozonizzatore

Mettere in funzione l'ozonizzatore in modo da produrre ozono a sufficienza per far scendere la concentrazione di NO al 20 per cento circa (valore minimo 10 per cento) della concentrazione di taratura specificata al paragrafo 9.3.6.2. Registrare la concentrazione (d) indicata (analizzatore in posizione NO).

9.3.6.6.   Posizione NOx

Commutare l'analizzatore in posizione NOx in modo che la miscela gassosa (costituita da NO, NO2, O2 e N2) passi attraverso il convertitore. Registrare la concentrazione (a) indicata (analizzatore in posizione NOx).

9.3.6.7.   Disattivazione dell'ozonizzatore

A questo punto, disattivare l'ozonizzatore. La miscela di gas descritta al paragrafo 9.3.6.6 entra nel rivelatore passando attraverso il convertitore. Registrare la concentrazione (b) indicata (analizzatore in posizione NOx).

9.3.6.8.   Posizione NO

Dopo aver commutato in posizione NO con l'ozonizzatore disattivato, chiudere il flusso di ossigeno o aria sintetica. Il valore di NOx letto sull'analizzatore non deve discostarsi di oltre ± 5 dal valore misurato conformemente al paragrafo 9.3.6.2 (analizzatore in posizione NO).

9.3.6.9.   Intervallo di prova

L'efficienza del convertitore deve essere verificata almeno una volta al mese.

9.3.6.10.   Efficienza richiesta

L'efficienza del convertitore E NOx non deve essere inferiore al 95 per cento.

Se, con l'analizzatore nell'intervallo più comune, l'ozonizzatore non è in grado di assicurare una riduzione dall'80 per cento al 20 per cento conformemente al paragrafo 9.3.6.5, utilizzare l'intervallo più elevato che consente tale riduzione.

9.3.7.   Regolazione del FID

9.3.7.1.   Ottimizzazione della risposta del regolatore

Il FID deve essere regolato come prescritto dal costruttore dello strumento. Come gas di calibrazione si utilizza una miscela di propano e aria per ottimizzare la risposta nell'intervallo operativo più comune.

Con le portate di carburante e di aria raccomandate dal costruttore, introdurre nell'analizzatore un gas di calibrazione contenente 350 ± 75 ppm C. Determinare la risposta ad un dato flusso di carburante in base alla differenza tra la risposta al gas di calibrazione e la risposta al gas di azzeramento. Il flusso del carburante deve essere regolato per incrementi al di sopra e al di sotto del valore specificato dal costruttore. Registrare le risposte di calibrazione e di azzeramento a questi flussi di carburante. Riportare in grafico la differenza tra la risposta di calibrazione e la risposta di azzeramento e regolare il flusso di carburante sul lato grasso della curva. Questa regolazione rappresenta la regolazione iniziale della portata, che può essere successivamente ottimizzata in base ai risultati dei fattori di risposta agli idrocarburi e del controllo dell'interferenza dell'ossigeno secondo i paragrafi 9.3.7.2 e 9.3.7.3. Se l'interferenza dell'ossigeno o i fattori di risposta agli idrocarburi non rispettano le specifiche indicate di seguito, il flusso dell'aria deve essere regolato in maniera incrementale verso l'alto e verso il basso rispetto alle specifiche del costruttore, ripetendo le procedure dei paragrafi 9.3.7.2 e 9.3.7.3 per ciascun flusso.

In via facoltativa, l'ottimizzazione può essere effettuata utilizzando le procedure indicate nel documento SAE n. 770141.

9.3.7.2.   Fattori di risposta agli idrocarburi

La linearità dell'analizzatore deve essere verificata usando una miscela di propano e aria e aria sintetica purificata conformemente al paragrafo 9.2.1.3.

Quando un analizzatore viene messo in servizio e dopo periodi di utilizzo prolungati, è necessario determinare i fattori di risposta. Il fattore di risposta (r h) per una particolare specie idrocarburica è il rapporto tra il valore di C1 letto sul FID e la concentrazione del gas nella bombola espressa in ppm di C1.

La concentrazione del gas di prova deve essere tale da assicurare una risposta pari approssimativamente all'80 per cento del fondo scala. La concentrazione deve essere nota con un'esattezza di ± 2 per cento rispetto a un campione gravimetrico espresso in volume. Inoltre, la bombola del gas deve essere precondizionata per 24 ore ad una temperatura di 298 K ± 5 K (25 °C ± 5 °C).

I gas di prova da usare e i relativi intervalli dei fattori di risposta sono i seguenti:

a)	metano e aria sintetica purificata	1,00 ≤ r h ≤ 1,15
b)	propilene e aria sintetica purificata	0,90 ≤ r h ≤ 1,1
c)	toluene e aria sintetica purificata	0,90 ≤ r h ≤ 1,1

Questi valori sono relativi a un r h pari a 1 per propano e aria sintetica purificata.

9.3.7.3.   Controllo dell'interferenza dell'ossigeno

Per i soli analizzatori di gas di scarico, il controllo dell'interferenza dell'ossigeno deve essere eseguito quando si mette in servizio un analizzatore e dopo periodi di utilizzo prolungati.

Si deve scegliere un intervallo di misurazione nel quale i gas di controllo dell'interferenza dell'ossigeno rientrino nel 50 per cento superiore. La prova viene effettuata regolando la temperatura del forno come indicato. Le specifiche relative al controllo dell'interferenza dell'ossigeno sono riportate nel paragrafo 9.3.3.4.

a)	Azzerare l'analizzatore;

b)	calibrare l'analizzatore con la miscela allo 0 per cento di ossigeno per i motori ad accensione comandata. Per i motori ad accensione spontanea, calibrare gli strumenti con la miscela al 21 per cento di ossigeno;

c)	ricontrollare la risposta di azzeramento. Se è cambiata di oltre lo 0,5 per cento del fondo scala, ripetere le operazioni di cui alle lettere a) e b) di questo punto;

d)	introdurre i gas di controllo dell'interferenza dell'ossigeno al 5 e al 10 per cento;

e)	ricontrollare la risposta di azzeramento. Se è cambiata di oltre ± 1 per cento del fondo scala, ripetere la prova;

f)

calcolare l'interferenza dell'ossigeno E O2 per ciascuna miscela di cui alla lettera d) come segue:  (73) in cui la risposta dell'analizzatore è  (74) in cui: c ref,b è la concentrazione di HC di riferimento dell'operazione b), ppm C c ref,d è la concentrazione di HC di riferimento dell'operazione d), ppm C c FS,b è la concentrazione di HC di fondo scala dell'operazione b), ppm C c FS,d è la concentrazione di HC di fondo scala dell'operazione d), ppm C c m,b è la concentrazione di HC misurata dell'operazione b), ppm C c m,d è la concentrazione di HC misurata dell'operazione d), ppm C

g)	l'interferenza dell'ossigeno E O2 deve essere inferiore a ±1,5 per cento per tutti i gas di controllo dell'interferenza dell'ossigeno prescritti prima della prova;

h)	se l'interferenza dell'ossigeno E O2 è maggiore di ±1,5 per cento, possono essere attuati correttivi regolando in modo incrementale il flusso d'aria verso l'alto e verso il basso rispetto alle specifiche del costruttore, il flusso del carburante e il flusso del campione;

i)	l'interferenza dell'ossigeno deve essere ripetuta per ogni nuova regolazione.

9.3.8.   Efficienza del dispositivo di eliminazione degli idrocarburi non metanici (NMC)

L'NMC viene usato per eliminare gli idrocarburi non metanici dal gas campione mediante ossidazione di tutti gli idrocarburi escluso il metano. L'efficienza di conversione ideale è dello 0 per cento, mentre è del 100 per cento per gli altri idrocarburi rappresentati dall'etano. Per una misura accurata degli NMHC, occorre determinare le due efficienze e usarle per il calcolo della portata massica dell'emissione di NMHC (cfr. il paragrafo 8.5.2).

9.3.8.1.   Efficienza riferita al metano

Far fluire il gas di taratura del metano attraverso il FID, con e senza bypass dell'NMC, e registrare le due concentrazioni. L'efficienza si determina come segue:

 (75)

in cui:

c HC(w/NMC)	è la concentrazione di HC quando il CH4 fluisce attraverso l'NMC, ppm C
c HC(w/o NMC)	è la concentrazione di HC quando il CH4 bypassa l'NMC, ppm C

9.3.8.2.   Efficienza riferita all'etano

Far fluire il gas di taratura dell'etano attraverso il FID, con e senza bypass dell'NMC, e registrare le due concentrazioni. L'efficienza si determina come segue:

 (76)

in cui:

c HC(w/NMC)	è la concentrazione di HC quando il C2H6 fluisce attraverso l'NMC, ppm C
c HC(w/o NMC)	è la concentrazione di HC quando il C2H6 bypassa l'NMC, ppm C

9.3.9.   Effetti di interferenza

Gas diversi da quello analizzato possono interferire in vari modi con la lettura. Negli analizzatori NDIR, l'interferenza è positiva quando il gas interferente produce, in minor misura, lo stesso effetto del gas misurato. Negli analizzatori NDIR, l'interferenza è negativa quando il gas interferente amplia la banda di assorbimento del gas misurato, mentre nei rivelatori CLD lo è quando il gas interferente estingue la reazione. I controlli di interferenza descritti nei paragrafi 9.3.9.1 e 9.3.9.3 devono essere eseguiti prima dell'utilizzo iniziale dell'analizzatore e dopo periodi di utilizzo prolungati.

9.3.9.1.   Controllo dell'interferenza sull'analizzatore di CO

Acqua e CO2 possono interferire con le prestazioni dell'analizzatore di CO. Pertanto, si deve far gorgogliare attraverso acqua a temperatura ambiente un gas di calibrazione CO2 avente una concentrazione compresa tra l'80 e il 100 per cento del fondo scala dell'intervallo operativo massimo usato durante la prova e si deve registrare la risposta dell'analizzatore. La risposta dell'analizzatore non deve superare il 2 per cento della concentrazione media di CO prevista durante le prove.

È consentito eseguire le procedure di controllo delle interferenze per CO2 e H2O separatamente. Se i livelli di CO2 e H2O usati sono superiori ai livelli massimi previsti durante le prove, ciascun valore di interferenza rilevato deve essere ridotto moltiplicando l'interferenza rilevata per il rapporto tra la concentrazione massima prevista e il valore effettivo usato nella procedura. È possibile applicare procedure di controllo delle interferenze separate a concentrazioni di H2O inferiori ai livelli massimi previsti durante le prove, ma il valore di interferenza dell'H2O rilevato deve essere aumentato moltiplicando l'interferenza rilevata per il rapporto tra la concentrazione massima di H2O prevista e il valore effettivo usato nella procedura. La somma del valore di interferenza ridotto e del valore aumentato deve rispettare la tolleranza riportata nel presente paragrafo.

9.3.9.2.   Controlli dell'attenuazione sull'analizzatore di NOx per l'analizzatore CLD

I due gas da considerare per gli analizzatori CLD (e HCLD) sono CO2 e vapore acqueo. Le risposte di estinzione a questi gas sono proporzionali alle concentrazioni degli stessi e richiedono pertanto l'uso di tecniche di analisi per determinare l'estinzione alle più elevate concentrazioni prevedibili durante la prova. Se l'analizzatore CLD usa algoritmi di compensazione dell'attenuazione che utilizzano strumenti di misura di H2O e/o CO2, l'attenuazione deve valutarsi con tali strumenti in funzione e applicando gli algoritmi di compensazione.

9.3.9.2.1.   Controllo dell'estinzione causata da CO2

Far passare attraverso l'analizzatore NDIR un gas di calibrazione CO2 avente una concentrazione dall'80 al 100 per cento del fondo scala dell'intervallo operativo massimo e registrare come A il valore di CO2. Diluire poi approssimativamente al 50 per cento con gas di calibrazione NO e far passare attraverso gli analizzatori NDIR e CLD, registrando come B e C rispettivamente i valori di CO2 e NO. Quindi, chiudere il CO2 facendo passare solo il gas di calibrazione NO attraverso l'analizzatore (H)CLD e registrare come D il valore di NO.

Il coefficiente di estinzione (in percentuale) si calcola come segue:

 (77)

in cui:

A	è la concentrazione di CO2 non diluito misurata con l'NDIR, percentuale
B	è la concentrazione di CO2 diluito misurata con l'NDIR, percentuale
C	è la concentrazione di NO diluito misurata con (H)CLD, ppm
D	è la concentrazione di NO non diluito misurata con (H)CLD, ppm

È ammesso l'uso di metodi alternativi di diluizione e quantificazione dei valori dei gas di calibrazione CO2 e NO, ad esempio la miscelazione dinamica, previa approvazione dell'autorità di omologazione.

9.3.9.2.2.   Controllo dell'estinzione causata dall'acqua

Il controllo si applica solo alle misure della concentrazione dei gas su umido. Il calcolo dell'estinzione provocata dall'acqua deve tenere conto della diluizione del gas di calibrazione NO con vapore acqueo e dell'adattamento della concentrazione di vapore acqueo nella miscela in proporzione a quella prevista durante l'esecuzione delle prove.

Far passare un gas di calibrazione NO avente una concentrazione dall'80 al 100 per cento del fondo scala del normale intervallo operativo attraverso l'analizzatore (H)CLD e registrare come D il valore di NO. Far gorgogliare poi il gas di calibrazione NO attraverso acqua a temperatura ambiente e farlo passare attraverso l'analizzatore (H)CLD registrando come C il valore di NO. Determinare e registrare come G la pressione di vapore di saturazione della miscela che corrisponde alla temperatura dell'acqua nel gorgogliatore (F).

Calcolare la concentrazione di vapore acqueo (in %) della miscela come segue:

 (78)

e registrarla come H. Calcolare la concentrazione attesa del gas di calibrazione per l'NO diluito (in vapore acqueo) come segue:

 (79)

e registrarla come D e. Per il gas di scarico di motori diesel, la concentrazione massima del vapore acqueo nel gas di scarico (in percentuale) attesa durante le prove si stima nel modo seguente, presumendo un rapporto tra gli atomi H e C del carburante pari a 1,8:1, in base alla concentrazione massima di CO2 nel gas di scarico A:

 (80)

e la si registra come H m

Il coefficiente di estinzione percentuale causata dall'acqua (in percentuale) si calcola come segue:

 (81)

in cui:

D e	è la concentrazione attesa di NO diluito, ppm
C	è la concentrazione misurata di NO diluito, ppm
H m	è la concentrazione massima di vapore acqueo, percentuale
H	è la concentrazione effettiva di vapore acqueo, percentuale

9.3.9.2.3.   Estinzione massima ammessa

L'estinzione combinata di CO2 e acqua non deve superare il 2 per cento del fondo scala.

9.3.9.3.   Controlli dell'attenuazione sull'analizzatore di NOx per quanto riguarda l'analizzatore NDUV

Gli idrocarburi e l'H2O possono interferire con un analizzatore NDUV causando una risposta simile a NOx. Se l'analizzatore NDUV usa algoritmi di compensazione che utilizzano le misurazioni di altri gas per soddisfare questa verifica dell'interferenza, tali misurazioni vanno eseguite contemporaneamente per provare gli algoritmi durante la verifica dell'interferenza dell'analizzatore.

9.3.9.3.1.   Procedura

L'analizzatore NDUV deve essere avviato, fatto funzionare, azzerato e calibrato secondo le istruzioni del costruttore dello strumento. Si raccomanda di estrarre i gas di scarico del motore per effettuare questa verifica. Usare un CLD per quantificare l'NOx nei gas di scarico. Usare la risposta del CLD come valore di riferimento. Misurare anche HC nei gas di scarico con un analizzatore FID. Usare la risposta del FID come valore di riferimento per gli idrocarburi.

I gas di scarico del motore devono finire nell'analizzatore NDUV a monte dell'essiccatore campione, se usato durante le prove. Attendere il tempo necessario per consentire alla risposta dell'analizzatore di stabilizzarsi. Il periodo di stabilizzazione può comprendere il tempo necessario a spurgare la linea di trasferimento e il tempo di risposta dell'analizzatore. Mentre tutti gli analizzatori misurano la concentrazione del campione, registrare 30 s di dati raccolti e calcolare le medie aritmetiche per i tre analizzatori.

Sottrarre il valore medio di CLD dal valore medio di NDUV. Moltiplicare la differenza per il rapporto tra la concentrazione media di HC prevista e la concentrazione di HC misurata durante la verifica, come segue:

 (82)

dove:

c NOx,CLD	è la concentrazione di NOx misurata con CLD, ppm
c NOx,NDUV	è la concentrazione di NOx misurata con NDUV, ppm
c HC,e	è la concentrazione massima di HC prevista, ppm
c HC,e	è la concentrazione di HC misurata, ppm

9.3.9.3.2.   Estinzione massima ammessa

L'estinzione combinata di HC e acqua non deve superare il 2 per cento della concentrazione di NOx prevista durante le prove.

9.3.9.4.   Essiccatore campione

Un essiccatore campione elimina l'acqua che potrebbe altrimenti interferire con una misurazione di NOx.

9.3.9.4.1.   Efficienza dell'essiccatore campione

Per gli analizzatori CLD funzionanti su secco, si deve dimostrare che per la massima concentrazione di vapore acqueo attesa H m (cfr. il paragrafo 9.3.9.2.2), l'essiccatore campione mantiene l'umidità del CLD a ≤ 5 g acqua/kg aria secca (o circa 0,008 per cento H2O), che equivale a un'umidità relativa del 100 per cento a 3,9 °C e 101,3 kPa o a un'umidità relativa del 25 per cento circa a 25 °C e 101,3 kPa. Per dimostrarlo, si può misurare la temperatura all'uscita di un deumidificatore termico o misurare l'umidità in un punto subito a monte del CLD. Si può anche misurare l'umidità del flusso di scarico del CLD, a condizione che l'unico flusso in entrata nel CLD sia quello proveniente dal deumidificatore.

9.3.9.4.2.   Penetrazione di NO2 nell'essiccatore campione

L'acqua che rimane in un essiccatore campione mal progettato può rimuovere NO2 dal campione. Se si usa un essiccatore campione in combinazione con un analizzatore NDUV senza un convertitore NO2/NO a monte, l'acqua potrebbe dunque rimuovere l'NO2 dal campione prima della misurazione dell'NOx.

L'essiccatore campione deve consentire la misurazione di almeno il 95 per cento dell'NO2 totale alla concentrazione massima di NO2 prevista.

9.3.10.   Campionamento per la determinazione delle emissioni gassose grezze, se applicabile

Si dispongono le sonde di campionamento delle emissioni gassose ad una distanza non inferiore al valore più elevato tra 0,5 m e il triplo del diametro del condotto di scarico, a monte dell'uscita del sistema dei gas di scarico, ma sufficientemente vicino al motore da assicurare una temperatura del gas di scarico di almeno 343 K (70 °C) in corrispondenza della sonda.

Nel caso di un motore multicilindrico con collettore di scarico ramificato, l'ingresso della sonda deve essere sufficientemente spostato verso valle da assicurare che il campione sia rappresentativo delle emissioni medie allo scarico di tutti i cilindri. Nei motori multicilindrici con gruppi di collettori distinti, come nel caso dei motori a “V”, si raccomanda di congiungere i collettori a monte della sonda di campionamento. Qualora tale metodo risulti poco pratico, è consentito prelevare un campione dal gruppo con l'emissione di CO2 più elevata. Per il calcolo delle emissioni di gas di scarico si usa la portata massica totale di gas di scarico.

Se il motore è dotato di un sistema di post-trattamento del gas di scarico, il campione di gas di scarico deve essere prelevato a valle del sistema di post-trattamento.

9.3.11.   Campionamento per la determinazione delle emissioni gassose diluite, se applicabile

Il condotto di scarico collocato tra il motore e il sistema di diluizione a flusso totale deve rispettare le prescrizioni dell'appendice 3. La sonda o le sonde per il campionamento delle emissioni gassose devono essere installate nel tunnel di diluizione in un punto in cui il diluente e il gas di scarico sono ben miscelati, e nelle immediate vicinanze della sonda di campionamento del particolato.

Il campionamento può in generale venire effettuato in due modi:

a)

campionamento delle emissioni in un sacchetto di campionamento nell'arco del ciclo e loro misurazione dopo il completamento della prova; per gli HC, il sacchetto di campionamento deve essere riscaldato a 464 ± 11 K (191 ± 11 °C), mentre per gli NOx il sacchetto di campionamento deve essere a una temperatura superiore a quella di rugiada,

b)	campionamento continuo delle emissioni e loro integrazione nell'arco del ciclo.

La concentrazione di fondo deve essere determinata a monte del tunnel di diluizione secondo a) o b) e deve essere sottratta dalla concentrazione delle emissioni come indicato al paragrafo 8.5.2.3.2.

9.4.   Sistema di misura e campionamento del particolato

9.4.1.   Specifiche generali

Per determinare la massa del particolato è necessario utilizzare un sistema di diluizione e campionamento del particolato, un filtro di campionamento del particolato, una bilancia precisa al microgrammo e una camera di pesata a temperatura e umidità controllate. Il sistema di campionamento del particolato deve essere concepito in modo tale da fornire un campione rappresentativo del particolato proporzionale al flusso del gas di scarico.

9.4.2.   Prescrizioni generali relative al sistema di diluizione

Per la determinazione del particolato è necessario diluire il campione con aria ambiente filtrata, aria sintetica o azoto (il diluente). Il sistema di diluizione deve soddisfare le prescrizioni a seguire:

a)	eliminare completamente la condensazione d'acqua nei sistemi di diluizione e campionamento;

b)	mantenere la temperatura del gas di scarico diluito su un valore compreso tra 315 K (42 °C) e 325 K (52 °C) entro 20 cm a monte o a valle dei porta filtri;

c)	la temperatura del diluente deve essere tra 293 K e 325 K (da 20 °C a 52 °C) nelle immediate vicinanze dell'ingresso nel tunnel di diluizione;

d)	il rapporto di diluizione minimo deve rientrare nell'intervallo tra 5:1 e 7:1 e deve essere almeno 2:1 per la fase di diluizione primaria sulla base della portata massima dei gas di scarico del motore;

e)	per un sistema di diluizione a flusso parziale, il tempo di residenza nel sistema dal punto in cui è introdotto il diluente ai porta filtri deve essere compreso tra 0,5 e 5 secondi;

f)

per un sistema di diluizione a flusso pieno, il tempo di residenza totale nel sistema dal punto in cui è introdotto il diluente ai porta filtri deve essere compreso tra 1 e 5 secondi e il tempo di residenza nel sistema di diluizione secondaria, se utilizzato, dal punto in cui è introdotto il diluente secondario ai porta filtri deve essere di almeno 0,5 secondi.

La deumidificazione del diluente prima dell'ingresso nel sistema di diluizione è ammessa ed è particolarmente utile se l'umidità del diluente è elevata.

9.4.3.   Campionamento del particolato

9.4.3.1.   Sistema di diluizione a flusso parziale

La sonda di campionamento del particolato deve essere montata nelle immediate vicinanze della sonda di campionamento delle emissioni gassose, ma a una distanza tale da non causare interferenze. Le disposizioni relative all'installazione di cui al paragrafo 09.3.10. si applicano dunque anche al campionamento del particolato. La linea di campionamento deve essere conforme alle prescrizioni dell'appendice 3.

Nel caso di un motore multicilindrico con collettore di scarico ramificato, l'ingresso della sonda deve essere sufficientemente spostato verso valle da assicurare che il campione sia rappresentativo delle emissioni medie allo scarico di tutti i cilindri. Nei motori multicilindrici con gruppi di collettori distinti, come nel caso dei motori a “V”, si raccomanda di congiungere i collettori a monte della sonda di campionamento. Se questa soluzione non è praticabile, è consentito prelevare un campione dal gruppo con l'emissione di particolato più elevata. Per il calcolo delle emissioni allo scarico si usa la portata massica totale del motore allo scarico.

9.4.3.2.   Sistema di diluizione a flusso totale

La sonda di campionamento del particolato deve essere montata nelle immediate vicinanze della sonda di campionamento delle emissioni gassose, ma a una distanza tale da non causare interferenze nel tunnel di diluizione. Le disposizioni relative all'installazione di cui al paragrafo 9.3.11 si applicano dunque anche al campionamento del particolato. La linea di campionamento deve essere conforme alle prescrizioni dell'appendice 3.

9.4.4.   Filtri di campionamento del particolato

Per il campionamento del gas di scarico diluito durante la sequenza di prova si utilizza un filtro conforme alle prescrizioni dei paragrafi da 9.4.4.1 a 9.4.4.3.

9.4.4.1.   Specifiche dei filtri

Tutti i tipi di filtri devono avere un'efficienza di raccolta del DOP (di-ottilftalato) di 0,3 μm pari ad almeno il 99 per cento. Il materiale del filtro può essere:

a)	fibra di vetro rivestita di fluorocarburo (PTFE); o

b)	membrana a base di fluorocarburi (PTFE).

9.4.4.2.   Dimensioni dei filtri

Il filtro deve essere circolare con un diametro nominale di 47 mm (tolleranza di 46,50 ± 0,6 mm) e un diametro esposto (diametro del lato macchiato del filtro) di almeno 38 mm.

9.4.4.3.   Velocità ortogonale alla superficie del filtro

La velocità ortogonale alla superficie del filtro deve essere compresa tra 0,90 e 1,00 m/s con meno del 5 per cento dei valori di portata registrati superiori a questo intervallo. Se la massa totale del particolato sul filtro supera 400 µg, la velocità ortogonale alla superficie del filtro può essere ridotta a 0,50 m/s. La velocità ortogonale alla superficie del filtro si calcola come la portata volumetrica del campione alla pressione a monte del filtro e alla temperatura sulla superficie del filtro divisa per l'area esposta del filtro.

9.4.5.   Specifiche della camera di pesata e della bilancia analitica

L'ambiente della camera (o locale) deve essere esente da qualsiasi contaminante ambientale (come polvere, aerosol o materiale semivolatile) che potrebbe contaminare i filtri del particolato. La camera di pesata deve soddisfare le specifiche richieste per almeno 60 min prima della pesatura dei filtri.

9.4.5.1.   Condizioni della camera di pesata

La temperatura della camera (o locale) in cui vengono condizionati e pesati i filtri del particolato deve essere mantenuta entro 295 K ± 1 K (22 °C ± 1 °C) durante tutto il condizionamento e la pesata dei filtri. L'umidità deve essere mantenuta su un punto di rugiada di 282,5 K ± 1 K (9,5 °C ± 1 °C).

Se l'ambiente di stabilizzazione e l'ambiente di pesata sono separati, la temperatura del primo deve essere mantenuta a una tolleranza di 295 K ± 3 K (22 °C ± 3 °C), ma il punto di rugiada rimane a 282,5 K ± 1 K (9,5 °C ± 1 °C).

Umidità e temperatura ambiente vanno registrate.

9.4.5.2.   Pesatura del filtro di riferimento

Entro 12 ore dalla pesata dei filtri campione, ma preferibilmente nello stesso momento, devono essere pesati almeno due filtri di riferimento non utilizzati. Questi devono essere dello stesso materiale dei filtri campione. Applicare alle pesate la correzione della galleggiabilità.

Se il peso di uno dei filtri di riferimento devia di oltre 10 µg dalle pesate del filtro campione, scartare tutti i filtri campione e ripetere la prova di emissione.

I filtri di riferimento vanno sostituiti periodicamente in base a criteri di buona pratica ingegneristica, ma almeno una volta l'anno.

9.4.5.3.   Bilancia analitica

La bilancia analitica utilizzata per determinare il peso dei filtri deve soddisfare il criterio di verifica della linearità indicato al paragrafo 9.2, tabella 7. Questo implica una precisione (deviazione standard) di almeno 2 μg e una risoluzione di almeno 1 μg (1 divisione della scala = 1 μg).

Per garantire l'accuratezza delle pesate dei filtri si raccomanda di installare la bilancia come segue:

a)	installata su una piattaforma ammortizzata per isolarla dal rumore e dalle vibrazioni esterne;

b)	protetta dalla portata d'aria convettiva mediante un paravento antistatico messo a terra.

9.4.5.4.   Eliminazione degli effetti dell'elettricità statica

Il filtro deve essere neutralizzato elettrostaticamente prima della pesata, ad esempio mediante un neutralizzatore al polonio o un dispositivo di efficacia analoga. Se si usa un filtro con membrana a base di fluorocarburi (PTFE), si deve misurare l'elettricità statica, il cui valore raccomandato deve essere entro ±2,0 V rispetto al neutro.

Nell'ambiente della bilancia occorre ridurre al minimo la carica elettrica statica. Le modalità possibili sono le seguenti:

a)	la bilancia deve essere messa a terra;

b)	se i campioni di particolato sono manipolati manualmente si devono usare pinzette di acciaio inossidabile;

c)

le pinzette devono essere messe a terra mediante un cavo apposito oppure è necessario fornire un bracciale di messa a terra all'operatore che sia in comune con la bilancia. I bracciali di messa a terra devono essere muniti di una resistenza sufficiente a proteggere gli operatori dalle scariche elettriche accidentali.

9.4.5.5.   Specifiche supplementari

Tutte le parti del sistema di diluizione e del sistema di campionamento tra il condotto di scarico e il portafiltri che vengono a contatto con gas di scarico grezzi e diluiti devono essere progettate in modo da ridurre al minimo il deposito o l'alterazione del particolato. Le parti devono essere fabbricate con materiali elettroconduttori che non reagiscano con i componenti dei gas di scarico e devono essere a massa per impedire effetti elettrostatici.

9.4.5.6.   Taratura della strumentazione di misura del flusso

Ogni flussometro utilizzato in un sistema di campionamento del particolato e di diluizione a flusso parziale deve essere sottoposto alla verifica di linearità descritta al paragrafo 9.2.1 con la frequenza necessaria per soddisfare le prescrizioni relative all'accuratezza indicate nel presente RTM. Per i valori di riferimento del flusso si deve utilizzare un flussometro accurato riconducibile a norme internazionali e/o nazionali. Per la taratura della misura differenziale della portata cfr. il paragrafo 9.4.6.2.

9.4.6.   Prescrizioni particolari per il sistema di diluizione a flusso parziale

Il sistema di diluizione a flusso parziale deve essere progettato in modo da prelevare un campione proporzionale dello scarico grezzo dal flusso di scarico del motore seguendo le escursioni della portata di gas di scarico. A tal fine è essenziale determinare il rapporto di diluizione r d o di campionamento r s in modo da soddisfare i criteri di accuratezza di cui al paragrafo 9.4.6.2.

9.4.6.1.   Tempo di risposta del sistema

Ai fini del controllo di un sistema di diluizione a flusso parziale è necessaria una risposta rapida del sistema. Per la determinazione del tempo di trasformazione del sistema si utilizza la procedura indicata al paragrafo 9.4.6.6. Se il tempo di trasformazione combinato della misurazione del flusso del gas di scarico (cfr. il paragrafo 8.3.1.2) e del sistema a flusso parziale è ≤ 0,3 secondi, è possibile utilizzare il controllo in linea. Se il tempo di trasformazione supera 0,3 secondi, si utilizza il “controllo predittivo” sulla base di un ciclo di prova preregistrato. In questo caso il tempo di salita combinato deve essere ≤ 1 s e il tempo di ritardo combinato ≤ 10 s.

La risposta totale del sistema deve assicurare un campione rappresentativo dei particolati, q mp,i , proporzionale al flusso massico di scarico. Per determinare la proporzionalità, si effettua un'analisi di regressione di q mp,i rispetto a qmew,i con una frequenza di acquisizione dei dati di almeno 5 Hz e si rispettano i seguenti criteri:

a)	il coefficiente di determinazione r 2 della regressione lineare tra qmp,i e qmew,i non deve essere inferiore a 0,95;

b)	l'errore standard della stima di qmp,i rispetto a q mew,i non deve superare il 5 per cento del massimo di q; mp

c)	l'intercetta su q mp della linea di regressione non deve essere superiore a ± 2 per cento del massimo di q mp.

Se i tempi di trasformazione combinati del sistema per la determinazione del particolato t 50,P e del segnale della portata massica del gas di scarico t 50,F sono > 0,3 s è necessario utilizzare il “controllo predittivo”. In questo caso può essere eseguita una prova preliminare e il segnale della portata massica del gas di scarico della prova preliminare deve essere utilizzato per il controllo della portata del campione nel sistema di determinazione del particolato. Si ottiene un controllo corretto del sistema di diluizione, se la traccia temporale di qmew, pre della prova preliminare, che controlla qmp, viene corretta con uno “sfasamento predittivo” di t 50,P + t 50,F.

Per stabilire la correlazione tra q mp,i e qmew,i occorre usare i dati rilevati nel corso della prova effettiva, con il tempo di q mew,i , allineato di t50,F in relazione a q mp,i (t 50,P non contribuisce all'allineamento temporale). In altri termini, lo sfasamento temporale tra q mew e q mp è la differenza tra i rispettivi tempi di trasformazione determinati nel paragrafo 9.4.6.6.

9.4.6.2.   Specifiche per la misura differenziale della portata

Per i sistemi di diluizione a flusso parziale l'accuratezza del flusso campione q mp è particolarmente importante, se non è misurata direttamente, ma determinata mediante misura differenziale della portata:

 (83)

In questo caso, l'errore massimo di calcolo della differenza deve essere tale che l'accuratezza di qmp non sia superiore a ± 5 per cento quando il rapporto di diluizione è inferiore a 15. Questo valore può essere calcolato dalla radice quadrata dell'errore quadratico medio di ciascuno strumento.

I livelli accettabili di accuratezza per q mp possono essere determinati se si soddisfa una delle seguenti condizioni:

a)	se l'accuratezza assoluta di q mdew e qmdw è ±0,2 per cento, il che garantisce per qmp un'accuratezza ≤ 5 per cento con un rapporto di diluizione di 15. Nel caso di rapporti di diluizione più elevati, tuttavia, gli errori saranno maggiori;

b)	se si effettua la taratura di q mdw rispetto a q mdew in modo da ottenere per q mp la stessa accuratezza di cui alla lettera a). Per maggior dettagli, cfr. il paragrafo 9.4.6.2;

c)	se si determina l'accuratezza di qmp indirettamente dall'accuratezza del rapporto di diluizione determinato utilizzando un gas tracciante, ad esempio CO2. Per qmp è richiesta un'accuratezza equivalente a quella indicata alla lettera a);

d)	se l'accuratezza assoluta di qmdew e q mdw non supera ± 2 per cento del fondo scala, l'errore massimo di calcolo della differenza tra q mdew e q mdw non supera 0,2 per cento e l'errore di linearità non supera ±0,2 per cento del valore più alto di q mdew osservato durante la prova.

9.4.6.3.   Taratura della misura differenziale della portata

La taratura del flussometro o della strumentazione per la misura del flusso deve essere effettuata in conformità a una delle procedure indicate di seguito, in modo che il flusso della sonda qmp nel tunnel soddisfi le prescrizioni relative all'accuratezza previste al paragrafo 9.4.6.2:

a)

collegare in serie il flussometro per q mdw al flussometro per q mdew, tarare la differenza tra i due flussometri per almeno 5 punti fissi con valori di flusso equidistanti tra il valore più basso di q mdw utilizzato durante la prova e il valore di q mdew utilizzato durante la prova. Il tunnel di diluizione può essere bypassato;

b)

collegare in serie un dispositivo tarato per la misura della portata al flussometro per q mdew e controllare l'accuratezza per il valore utilizzato nella prova. Collegare in serie il dispositivo tarato per la misura del flusso al flussometro per q mdw e controllare l'accuratezza per almeno 5 posizioni di regolazione corrispondenti a rapporti di diluizione tra 3 e 50 rispetto al valore di q mdew utilizzato nel corso della prova;

c)

scollegare il condotto di trasferimento (TT) dal sistema di scarico e collegare al condotto di trasferimento un dispositivo tarato per la misura del flusso con un intervallo adeguato per misurare q mp. Il valore di q mdew deve essere regolato sul valore utilizzato nel corso della prova e quello di q mdw deve essere regolato sequenzialmente su almeno 5 valori corrispondenti a rapporti di diluizione tra 3 e 50. In alternativa, si può predisporre un percorso speciale del flusso di taratura che bypassi il tunnel, ma in cui l'aria totale e l'aria di diluizione passino attraverso i corrispondenti flussometri come nella prova vera e propria;

d)

immettere un gas tracciante nel condotto di trasferimento TT; tale gas tracciante può essere un componente del gas di scarico, come CO2 o NOx. Dopo la diluizione nel tunnel, misurare il gas tracciante. Eseguire la misurazione per 5 rapporti di diluizione compresi tra 3 e 50. L'accuratezza della portata del campione si deve ricavare dal rapporto di diluizione r d:  (84) Per essere certi dell'accuratezza di q mp occorre tener conto dell'accuratezza degli analizzatori dei gas.

9.4.6.4.   Verifica del flusso di carbonio

Si raccomanda caldamente di effettuare un controllo del flusso di carbonio utilizzando il gas di scarico reale per individuare eventuali problemi di misura e di controllo e per verificare il corretto funzionamento del sistema a flusso parziale. È opportuno verificare il flusso di carbonio almeno ogni volta che viene montato un nuovo motore o che intervengono cambiamenti significativi nella configurazione della sala prova.

Il motore deve funzionare alle condizioni di regime e carico corrispondenti alla coppia massima oppure in qualsiasi altra modalità stazionaria che produca il 5 per cento o più di CO2. Il sistema di campionamento a flusso parziale deve funzionare con un fattore di diluizione di circa 15 a 1.

Se si effettua il controllo del flusso di carbonio, si applica la procedura di cui all'appendice 5. Le portate di carbonio devono essere calcolate utilizzando le equazioni da 80 a 82 dell'appendice 5 e non devono differire tra loro di oltre il 3 per cento.

9.4.6.5.   Verifica preliminare

Due ore al massimo prima della prova occorre fare la verifica preliminare descritta di seguito.

L'accuratezza dei flussometri deve essere controllata con lo stesso metodo usato per la taratura (cfr. il paragrafo 9.4.6.2) per almeno due punti, inclusi i valori di flusso di q mdw corrispondenti a rapporti di diluizione compresi tra 5 e 15 per il valore di q mdew utilizzato nel corso della prova.

Se la documentazione relativa alla procedura di taratura di cui al paragrafo 9.4.6.2 dimostra che la taratura del flussometro è stabile per un periodo di tempo più lungo, la verifica preliminare può essere omessa.

9.4.6.6.   Determinazione del tempo di trasformazione

Le regolazioni del sistema per la valutazione del tempo di trasformazione devono essere identiche a quelle usate per la misura nel corso della prova. Per determinare il tempo di trasformazione si deve applicare il metodo descritto di seguito.

Disporre un flussometro di riferimento indipendente, con un intervallo di misurazione adeguato alla portata della sonda, in serie e nelle immediate vicinanze della sonda. Il flussometro deve avere un tempo di trasformazione inferiore a 100 ms per le dimensioni del gradino di flusso utilizzate ai fini della misura del tempo di risposta, con un restringimento del flusso sufficientemente basso da non causare ripercussioni sui risultati dinamici del sistema di diluizione a flusso parziale e conforme alla buona pratica ingegneristica.

Introdurre una variazione a gradino nell'immissione del flusso di gas di scarico (o del flusso dell'aria, se si sta calcolando il flusso del gas di scarico) del sistema di diluizione a flusso parziale, partendo da un flusso basso per arrivare almeno al 90 per cento del momento di massima portata del gas di scarico. Il segnale di innesco della variazione a gradino deve essere lo stesso utilizzato per avviare il controllo predittivo nella prova vera e propria. L'impulso a gradino del flusso di scarico e la risposta del flussometro vanno registrati a una frequenza di campionamento di almeno 10 Hz.

Dai dati così raccolti è possibile ricavare il tempo di trasformazione per il sistema di diluizione a flusso parziale, che corrisponde all'intervallo di tempo che intercorre tra l'inizio del gradino e il raggiungimento del punto corrispondente al 50 per cento della risposta del flussometro. Determinare analogamente i tempi di trasformazione del segnale q mp del sistema di diluizione a flusso parziale e del segnale q mew,i del flussometro dello scarico. I segnali in questione sono utilizzati nelle verifiche di regressione svolte alla fine di ogni prova (cfr. il paragrafo 9.4.6.1).

Ripetere il calcolo per almeno 5 impulsi di salita e di caduta e fare la media dei risultati ottenuti. Sottrarre dal valore ottenuto il tempo di trasformazione interno (< 100 ms) del flussometro di riferimento. Si ottiene così il “valore predittivo” del sistema di diluizione a flusso parziale, da utilizzare secondo quanto indicato al paragrafo 9.4.6.1.

9.5.   Taratura del sistema CVS

9.5.1.   Principi generali

Per tarare il sistema CVS si utilizzano un flussometro accurato e un dispositivo di restrizione del flusso. Il flusso attraverso il sistema deve essere misurato per differenti regolazioni del limitatore e i parametri di controllo del sistema devono essere misurati e messi in relazione al flusso.

Si possono utilizzare vari tipi di flussometro, ad esempio un tubo Venturi tarato, un flussometro laminare tarato o un flussometro a turbina tarato.

9.5.2.   Taratura della pompa volumetrica (PDP)

Misurare tutti i parametri relativi alla pompa contemporaneamente ai parametri relativi ad un Venturi di taratura collegato in serie con la pompa. Tracciare il grafico della portata calcolata (in m3/s all'ingresso della pompa, a pressione e temperatura assolute) rispetto a una funzione di correlazione, che è il valore di una combinazione specifica di parametri della pompa. Determinare poi l'equazione lineare che mette in relazione la portata della pompa e la funzione di correlazione. Se un CVS è dotato di azionamento a velocità multiple, eseguire la taratura per ogni intervallo utilizzato.

Durante la taratura la temperatura deve essere mantenuta stabile.

Le perdite in tutti i raccordi e condotti tra il tubo Venturi di taratura e la pompa CVS devono essere mantenute a un livello inferiore allo 0,3 per cento del punto di flusso più basso (punto in cui il restringimento della PDP è maggiore e la velocità è più bassa).

9.5.2.1.   Analisi dei dati

La portata d'aria (qv CVS) in corrispondenza di ciascuna regolazione del limitatore (minimo 6 punti) si calcola in normali m3/s in base ai dati del flussometro usando il metodo prescritto dal costruttore. La portata d'aria deve essere convertita in mandata della pompa (V 0) in m3/giro alla temperatura e pressione assolute all'ingresso della pompa nel modo seguente:

 (85)

in cui:

q vCVS	è la portata d'aria in condizioni normali (101,3 kPa, 273 K), m3/s
T	è la temperatura all'ingresso della pompa, K
p p	è la pressione assoluta all'ingresso della pompa, kPa
n	è la velocità della pompa, giri/s

Per tenere conto dell'interazione tra le variazioni di pressione sulla pompa e il grado di scorrimento della pompa, calcolare come segue la funzione di correlazione (X 0) tra la velocità della pompa, il differenziale di pressione dall'ingresso all'uscita della pompa e la pressione assoluta all'uscita della pompa:

 (86)

in cui:

Δp p	è il differenziale di pressione tra l'ingresso e l'uscita della pompa, kPa
p p	è la pressione di mandata assoluta all'uscita della pompa, kPa

L'equazione di taratura si ricava mediante interpolazione lineare secondo il metodo dei minimi quadrati nel modo seguente:

 (87)

D 0 e m sono le costanti intercetta e coefficiente angolare, rispettivamente, che descrivono le linee di regressione.

Per un sistema CVS con velocità multiple, le curve di taratura generate nei vari intervalli di mandata della pompa devono essere approssimativamente parallele e i valori dell'intercetta (D 0) devono aumentare al ridursi dell'intervallo di mandata della pompa.

I valori calcolati in base all'equazione devono corrispondere con un'approssimazione di ±0,5 per cento al valore misurato di V 0. I valori di m variano da pompa a pompa. L'ingresso di particolato provoca nel tempo una riduzione dello scorrimento della pompa che si riflette in valori di m più bassi. Pertanto, la taratura deve essere eseguita all'avviamento della pompa, dopo importanti interventi di manutenzione e se la verifica complessiva del sistema indica una variazione del grado di scorrimento.

9.5.3.   Taratura del tubo Venturi a portata critica (CFV)

La taratura del CFV è basata sull'equazione di flusso per un tubo Venturi a flusso critico. Il flusso di gas è una funzione della pressione e della temperatura di ingresso.

Per determinare l'intervallo di portata critica, tracciare K v in funzione della pressione di ingresso del tubo Venturi. Alla portata critica (strozzata), K v avrà un valore relativamente costante. Al diminuire della pressione (aumento del vuoto), cessa lo strozzamento del tubo Venturi e K v diminuisce, il che indica che il CFV funziona al di fuori dell'intervallo ammesso.

9.5.3.1.   Analisi dei dati

La portata d'aria (q vCVS) in corrispondenza di ciascuna regolazione del limitatore (minimo 8 punti) si calcola in normali m3/s in base ai dati del flussometro usando il metodo prescritto dal costruttore. Il coefficiente di taratura si calcola come segue dai dati di taratura per ciascuna posizione di regolazione:

 (88)

in cui:

q vCVS	è la portata d'aria in condizioni normali (101,3 kPa, 273 K), m3/s
T	è la temperatura all'ingresso del tubo Venturi, K
p p	è la pressione assoluta all'ingresso del tubo Venturi, kPa

Si calcolano il K V medio e la deviazione standard. La deviazione standard non deve superare ±0,3 per cento del K V medio.

9.5.4.   Taratura del tubo Venturi subsonico (SSV)

La taratura del SSV è basata sull'equazione di portata per un tubo Venturi subsonico. La portata del gas è una funzione della pressione e della temperatura d'ingresso nonché della perdita di carico tra l'ingresso e la gola dell'SSV, come indicato nell'equazione 43 (cfr. il paragrafo 8.5.1.4).

9.5.4.1.   Analisi dei dati

La portata d'aria (Q SSV) in corrispondenza di ciascuna regolazione del limitatore (minimo 16 punti) si calcola in normali m3/s in base ai dati del flussometro usando il metodo prescritto dal costruttore. Il coefficiente di portata si calcola come segue dai dati di taratura per ciascuna posizione di regolazione:

 (89)

in cui:

Q SSV	è la portata d'aria in condizioni normali (101,3 kPa, 273 K), m3/s
T	è la temperatura all'ingresso del tubo Venturi, K
d V	è il diametro di gola dell'SSV, m
r p	è il rapporto tra la pressione alla gola dell'SSV e la pressione statica assoluta all'ingresso =
r D	è il rapporto tra il diametro di gola dell'SSV, d V, e il diametro interno del condotto di ingresso D

Per determinare l'intervallo di portata subsonica, si traccia la curva C d in funzione del numero di Reynolds Re alla gola dell'SSV. Per calcolare il numero di Reynolds Re alla gola dell'SSV si usa l'equazione seguente:

 (90)

con

 (91)

in cui:

A1	è 25,55152 cm unità SI di
Q SSV	è la portata d'aria in condizioni normali (101,3 kPa, 273 K), m3/s
d V	è il diametro di gola dell'SSV, m
μ	è la viscosità assoluta o dinamica del gas, kg/ms
b	è 1,458 × 106 (costante empirica), kg/ms K0,5
S	è 110,4 (costante empirica), K

Dal momento che Q SSV fa parte della formula per il calcolo di Re, occorre iniziare i calcoli con una stima di Q SSV o C d del tubo Venturi di taratura e ripeterli finché Q SSV converge. Il metodo di convergenza deve avere un'accuratezza pari allo 0,1 per cento o migliore

Per almeno sedici punti nella regione di portata subsonica, i valori di C d calcolati in base all'equazione di interpolazione della curva di taratura risultante non devono eccedere ±0,5 per cento del C d misurato per ciascun punto di taratura.

9.5.5.   Verifica dell'intero sistema

L'esattezza dell'intero sistema di campionamento CVS e del sistema analitico viene determinata introducendo nel sistema funzionante in condizioni normali una massa nota di un gas inquinante. Si analizza l'inquinante e si calcola la massa secondo il paragrafo 8.5.2.4, salvo nel caso del propano per il quale si usa un fattore u di 0,000472 anziché 0,000480 per HC. Si utilizza una delle due tecniche indicate di seguito.

9.5.5.1.   Misurazione con un orifizio a portata critica

Si introduce nel sistema CVS una quantità nota di gas puro (monossido di carbonio o propano) attraverso un orifizio tarato critico. Se la pressione di immissione è sufficientemente elevata, la portata, che viene regolata mediante l'orifizio a portata critica, è indipendente dalla pressione di uscita dall'orifizio (portata critica). Si fa funzionare il sistema CVS come nella normale analisi delle emissioni di scarico per circa 5-10 minuti. Si analizza un campione di gas con l'apparecchiatura usuale (sacchetto di campionamento o metodo di integrazione) e si calcola la massa del gas.

La massa così determinata deve corrispondere con un'approssimazione di ± 3 per cento alla massa nota del gas iniettato.

9.5.5.2.   Misurazione mediante tecnica gravimetrica

Si determina, con una precisione di ±0,01 g, il peso di una piccola bombola riempita di monossido di carbonio o propano. Si fa funzionare per circa 5-10 minuti il sistema CVS come nella normale analisi delle emissioni allo scarico iniettando monossido di carbonio o propano nel sistema. Si determina la quantità di gas puro introdotto nel sistema mediante pesata differenziale. Si analizza un campione di gas con l'apparecchiatura usuale (sacchetto di campionamento o metodo di integrazione) e si calcola la massa del gas.

La massa così determinata deve corrispondere con un'approssimazione di ± 3 per cento alla massa nota del gas iniettato.