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Adrian CLENCI 05/04/2018 1/68 Real Driving Emissions Adrian Clenci Université de Pitesti, Département Automobiles et Transports, Romania Le Cnam de Paris, France RDE Enjeux et défis

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Adrian CLENCI 05/04/2018 1/68

Real

Driving

Emissions

Adrian ClenciUniversité de Pitesti, Département Automobiles et Transports, Romania

Le Cnam de Paris, France

RDE Enjeux et défis

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Adrian CLENCI 05/04/2018 2/68

Real Driving Emissions : enjeux et défis

• faire un bilan rétrospectif des réglementations concernant les émissions

But de cet exposé

• présenter une brève analyse des cycles de conduite utilisés pour

homologation, en précisant les avantages et les inconvénients des essais en

laboratoire

• introduire les essais RDE

• présenter une étude de cas concernant les essais RDE

• conclure sur la méthodologie RDE

Mention: présentation concentrée uniquement sur les Véhicules Particuliers ou LDV

• mettre en évidence le manque d’homogénéité des règlementations au niveau

global

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Adrian CLENCI 05/04/2018 3/68

Real Driving Emissions : enjeux et défis

Introduction. Contexte. Homologation

• présentation générale; extrait du règlement

• étude de cas

F

Conclusions

Real Driving Emissions

Structure de la présentation

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Adrian CLENCI 05/04/2018 4/68

Real Driving Emissions : enjeux et défis

INTRODUCTION. Que signifie mobilité routière? Quelles sont les implications?…

Mobilité routière

Liberté de mouvement

Agglomération

Accidents routiers

Sécurité routière

Impact sur l’environnement

et sur la santé

Mobilitédurable

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Adrian CLENCI 05/04/2018 5/68

INTRODUCTION. Leviers pour le développement des véhicules…

Demande du client

TCOAgrément de

conduite

Législation

WLTPQuelle technologie?

FCEV

BioICE

HEV

EV

ElectrificationTransmissionM.C.I Véhicule

Real Driving Emissions : enjeux et défis

compromis

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Adrian CLENCI 05/04/2018 6/68

INTRODUCTION. Effet de serre et CO2…

http://www.caremissionstestingfacts.eu

Réduction des émissions de CO2 des VP

L’UE a imposé les cibles plus contraignantes de réduction de CO2 des VP

Real Driving Emissions : enjeux et défis

Réglementation EC No 443/2009 pour les véhicules particuliers (VP)

130 g CO2/km by 2015

95 g CO2/km by 2020

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Adrian CLENCI 05/04/2018 7/68

EmissionEU-1 EU-2 EU-3 EU-4 EU-5 EU-5+ EU-6d

1992 1996 2000 2005 2009 2011 2017

CO

Moteurs à

allumage

commandé

2720 2200 2300 1000 1000 1000 1000

HC 200 100 100 100 100

NMHC 68 68 68

HC + NOx 970 500

NOx 150 80 60 60 60

PM 5 4.5 4.5

PN 6E12

mg/km

mg/km

mg/km

mg/km

mg/km

mg/km

#/km

2720 1000 640 500 500 500 500

970 560 300 230 230 170700

500 250 180 180 80

140 80 50 25 5 4.5 4.5

6E11 6E11

COMoteurs à

allumage

par

compression

HC + NOx

NOx

PM

PN

mg/km

mg/km

mg/km

mg/km

#/km

NOx trap / SCR Source: AVL

GPF /FàP nécessaire uniquement pour les GDI / iDE?

INTRODUCTION. Pollution. Historique de réglementation en Europe. Homologation…

L’UE a aussi imposé des objectifs très durs de réduction des émissions polluantes des VP

80 000 Km 100 000 Km 120 000 Km 160 000 KmLongévité du respect de la norme

Real Driving Emissions : enjeux et défis

EOBD

MIL

FàP / DPF ok ?

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Adrian CLENCI 05/04/2018 8/68

INTRODUCTION. Homologation. Comment et où ?...

Comment sont mesurées les émissions?

Donc, en conditions de laboratoire…

Real Driving Emissions : enjeux et défis

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Adrian CLENCI 05/04/2018 9/68

INTRODUCTION. Homologation. Cycles normalisés de conduite sur banc à rouleaux

ButMesure des rejets de gaz polluants (CO, NOx, PM, PN, HC, NMHC) et de CO2 dans des

conditions rigoureusement identiques en terme de vitesse, d’accélération, de changement de

rapports de boîte de vitesses (cette dernière sur NEDC mais pas sur WLTC) et de

paramètres atmosphériques (température et humidité).

Avantage

Possibilité de comparaison entre différents VP.

InconvénientsManque de réalisme, Optimisation des véhicules au cycle, “Defeat devices”…

Real Driving Emissions : enjeux et défis

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Adrian CLENCI 05/04/2018 10/68

INTRODUCTION. Homologation. Manque d'homogénéité au niveau mondiale…

Cycles normalisés de conduite au banc à rouleaux

EU NEDC

US HWFET introduit en 2008US FTP75 introduit en 1978 et actualisé en 2008

Cold start

transient phaseStabilized phase Hot start

transient phase Stabilized phase

Japan JC08, introduit en 2005

Real Driving Emissions : enjeux et défis

CAFE = US FTP75 + US HWFET

4 x UDC (introduit en 1973)

EUDC

(rajouté en 1992)

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Adrian CLENCI 05/04/2018 11/68

INTRODUCTION. Homologation. Manque d'homogénéité au niveau mondiale…

Cycles normalisés de conduite au banc à rouleaux

WLTC (Worlwide harmonized Light-duty Test Cycle) par UN ECE, GRPE

Low Medium High Extra High

Classe 1: P/M ≤ 22 kW/kg

Classe 2: 22 < P/M ≤ 34 kW/kg

Classe 3: P/M > 34 kW/kg

Introduit en septembre 2017 en Europe pour l’homologation de nouveaux VP

A partir de 2018, il sera aussi utilisé au Japon pour les nouveaux VP

A partir de 2020, il sera aussi utilisé en Chine pour les nouveaux VP

Real Driving Emissions : enjeux et défis

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Adrian CLENCI 05/04/2018 12/68

Criteria NEDC WLTCDistance [km] 11.013 23.141Durée [s] 1180 1800Vitesse moyenne [km/h] 33.6 46.3Vitesse max. [km/h] 120 131Accélération max. [m/s2] 1.04 1.88Décélération max. [m/s2] -1.39 -1.52Temps à l’arrêt [s] 280 227Proportion du temps à l’arrêt [%] 23.7 12.6Proportion du déplacement en stabilisé [%] 39.3 3.4Proportion du déplacement en transitoire [%] 36 84

NEDC vs. WLTC

INTRODUCTION. Homologation. Manque d'homogénéité au niveau mondial…

Real Driving Emissions : enjeux et défis

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Adrian CLENCI 05/04/2018 13/68

NEDC WLTC

Le fonctionnement sur WLTC implique l’extension de la plage de fonctionnement du MCI

Effort supplémentaire pour la mise au point du MCI

NEDC vs. WLTC

INTRODUCTION. Homologation. Manque d'homogénéité au niveau mondiale…

Real Driving Emissions : enjeux et défis

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Adrian CLENCI 05/04/2018 14/68

INTRODUCTION. Homologation. Manque d'homogénéité au niveau mondiale…

Dispersion d’émissions de CO2

Real Driving Emissions : enjeux et défis

Les moteurs à essence émettent le plus sur WLTC

Le comportement des véhicules diesel est différent à cause des différences de MaP énergétique

des 2 types de moteurs

+18% +15% +13%

Source: ICCT, www.theicct.org

DEVELOPMENT OF TEST CYCLE CONVERSION FACTORS AMONG WORLDWIDE LIGHT-DUTY VEHICLE CO2 EMISSION STANDARDS

White Paper, sept. 2014

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Adrian CLENCI 05/04/2018 15/68

INTRODUCTION. Emissions en trafic réel vs. émissions sur cycle de conduite

Real Driving Emissions : enjeux et défis

Les émissions réelles de NOx et CO2 des moteurs diesel sont plus grandes que

les émissions mesurées sur banc à rouleaux

Sourc

e:

Institu

te o

f T

ransport

Econom

ics

Norw

egia

nC

entr

e f

or

Tra

nsport

Researc

h

ww

w.toi.no

Moteurs Diesel

@ +230C @ -7 0C

+ 1088 %+ 338 %

+ 86 %+ 59 %

- 92 %- 94 %

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Adrian CLENCI 05/04/2018 16/68

Real Driving Emissions : enjeux et défis

Sourc

e:

TN

O,

the N

eth

erlands O

rganis

ation

for

applie

d s

cie

ntific r

esearc

h

ww

w.tno.n

l

Grâce aux FàP/DPF, les émissions réelles de PM des moteurs diesel sont plus bas que les

émissions mesurées sur banc à rouleauxP

M

INTRODUCTION. Emissions en trafic réel vs. émissions sur cycle de conduite

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Adrian CLENCI 05/04/2018 17/68

Real Driving Emissions : enjeux et défis

Sourc

e:

TN

O,

the N

eth

erlands O

rganis

ation

for

applie

d s

cie

ntific r

esearc

h

ww

w.tno.n

l

Malgré la sévérisation des normes, les émissions réelles de NOx des moteurs diesel

sont restées presque inchangéesN

Ox

INTRODUCTION. Emissions en trafic réel vs. émissions sur cycle de conduite

Diesel RW

Essence RW

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Adrian CLENCI 05/04/2018 18/68

Real Driving Emissions : enjeux et défis

Pourquoi ces différences?

INTRODUCTION. Emissions en trafic réel vs. émissions sur cycle de conduite

Optimisation des véhicules au cycle

Manque de réalisme du cycle de conduite par rapport au trafic réel

(e.g. y compris loi de route mal interprétée…)

Intervalle de températures favorable aux émissions réduites sur banc à rouleaux

Durée réduite du test sur banc à rouleaux

…… ou

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Adrian CLENCI 05/04/2018 19/68

Real Driving Emissions : enjeux et défis

NOx

Limite Euro 6

Conduite normale Conduite normale

Conduite

homologation

Emissions réduites

uniquement pour la

conduite d’homologation

Emissions élevées en

conduite dite normale,

e.g., accélérations

agressives, froid

Pourquoi ces différences?

INTRODUCTION. Emissions en trafic réel vs. émissions sur cycle de conduite

« defeat devices » ?…… ou

en trafic réel en trafic réel

« Defeat device » Boolean:

ON pour la conduite d’homologation

Style de conduite

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Adrian CLENCI 05/04/2018 20/68

Real Driving Emissions : enjeux et défis

« Mind the Gap »

INTRODUCTION. Emissions en trafic réel vs. émissions sur cycle de conduite

Prendre la route sur le BàR Prendre le BàR sur la route

RDE via PEMSNEDC → WLTC

↓In-Service Conformity (EU) / In-Use Compliance Testing (US) with Portable Emissions Measurement Systems (PEMS) → In-Use Legislation

↓Homologation = Essais standardisés et répétables au BàR + Real Driving Emissions (RDE)

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Adrian CLENCI 05/04/2018 21/68

Real Driving Emissions : enjeux et défis

INTRODUCTION. Emissions en trafic réel (RDE). Les 4 paquets législatifs

1st package

Voted on May 2015

Published in March 2016

Defined RDE procedure via PEMS

EU regulation 2016/427

2nd package

Voted on October 2015

Published in April 2016

Deadlines, finalize technical parameters + CF NOx

EU regulation 2016/646

3rd package

Voted in December 2016

To be published in 2018

CF PN, cold starting included

HEV testing, details about regeneration events

4th package

Rules for independentRDE testing

O

RE

AL

DR

IV

IN

G

E M I S S IN S

RDE: du test d’homologation répétable vers probabilité statistique.

Changement de paradigme dans le développement

en Europe

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Adrian CLENCI 05/04/2018 22/68

Real Driving Emissions : enjeux et défis

b

6 d temp

Source: AVL

INTRODUCTION. Emissions en trafic réel (RDE) au niveau global?

Le grand enjeu: les risques sanitaires → la santé humaine

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Adrian CLENCI 05/04/2018 23/68

Real Driving Emissions : enjeux et défis

Introduction. Contexte

• présentation générale; extrait du règlement

• étude de cas

F

Conclusions

Real Driving Emissions

Structure de la présentation

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Adrian CLENCI 05/04/2018 24/68

Drivingstyle

(EU) 2016/427

RDE = “Emissions en conditions de conduite/utilisation réelle/normale”

𝑁𝑇𝐸𝑝𝑜𝑙𝑙𝑢𝑎𝑛𝑡 = 𝐹𝐶𝑝𝑜𝑙𝑙𝑢𝑎𝑛𝑡 ∙ 𝐹𝑇(𝑝1, 𝑝2, … ) ∙ 𝐸𝑈𝑅𝑂6

Emissions réglementés RDE = PN, CO, NO, NO2

REAL DRIVING EMISSIONS. Présentation générale. Extrait du règlement

Real Driving Emissions : enjeux et défis

Facteur de non-dépassement:

http://w

ww

.care

mis

sio

nste

stingfa

cts

.eu

(non CO2)

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Adrian CLENCI 05/04/2018 25/68

Real Driving Emissions : enjeux et défis

http://www.caremissionstestingfacts.eu

REAL DRIVING EMISSIONS. Présentation générale. Extrait du règlement

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Adrian CLENCI 05/04/2018 26/68

𝑁𝑇𝐸𝑝𝑜𝑙𝑙𝑢𝑎𝑛𝑡 = 𝐹𝐶𝑝𝑜𝑙𝑙𝑢𝑎𝑛𝑡 ∙ 𝐹𝑇(𝑝1, 𝑝2, … ) ∙ 𝐸𝑈𝑅𝑂6

REAL DRIVING EMISSIONS. Présentation générale. Extrait du règlement

Real Driving Emissions : enjeux et défis

Facteur de non-dépassement:

FC

ONG

Législateurs

Politique

FC

IndustrieCONSENSUS

1

Les ONG, Législateurs, Politiques

s’opposent aux FT qui

permettent attribuer

de FC différents en fonction de

différents paramètres pi

Em

issio

ns [g/k

m]

Style de conduite

Inferieur

WLTC

Supérieur

WLTC

Conduite

très légère

Conduite

très agressive

Emissions

Mesurées (raw)

Emissions après l’application

des outils d’évaluation RDE

Emissions après l’application

des fonctions de transfère (FT)

EU6

limite

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Adrian CLENCI 05/04/2018 27/68

NO

x[m

g/k

m]

REAL DRIVING EMISSIONS. Présentation générale. Extrait du règlement

Real Driving Emissions : enjeux et défis

Avri

l 2

01

6

Se

pte

mb

re 2

01

7

FC

tem

pora

ire x

Euro

6 =

2.1

x 8

0 =

168

FC

fin

al x E

uro

6

1.5

x 8

0 =

120

sans FC

𝑁𝑇𝐸𝑝𝑜𝑙𝑙𝑢𝑎𝑛𝑡 = 𝐹𝐶𝑝𝑜𝑙𝑙𝑢𝑎𝑛𝑡 ∙ 𝐹𝑇(𝑝1, 𝑝2, … ) ∙ 𝐸𝑈𝑅𝑂6Facteur de non-dépassement:

1 + 0.5

Marge d’erreur

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Adrian CLENCI 05/04/2018 28/68

Boundary conditions ou Conditions limites

Real Driving Emissions : enjeux et défis

REAL DRIVING EMISSIONS. Présentation générale. Extrait du règlement

Boundary conditions = normalisation des conditions du test RDE

RDE = du test d’homologation répétable vers probabilité statistique

Changement de paradigme dans le développement

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Adrian CLENCI 05/04/2018 29/68

Conditions limites. Critères de validation: conditions atmosphériques

Real Driving Emissions : enjeux et défis

REAL DRIVING EMISSIONS. Présentation générale. Extrait du règlement

1 + 0.5

Marge d’erreur

Euro Moderate

Euro Extended

China Extended

FULL

Emissions plus grandes

(valeurs mesurés divisées avec ext = 1.6)

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Adrian CLENCI 05/04/2018 30/68

Conditions limites. Critères de validation: trajet

Real Driving Emissions : enjeux et défis

REAL DRIVING EMISSIONS. Présentation générale. Extrait du règlement

vitesse < 60km/h

60 km/h < vitesse < 90 km/h

vitesse > 90km/h

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Adrian CLENCI 05/04/2018 31/68

𝑅𝑃𝐴𝑘𝑚

𝑠2 ,𝑘𝑊∙𝑠

𝑘𝑔∙𝑘𝑚=

σ𝑗 ∆𝑡∙ 𝑣∙𝑎𝑝𝑜𝑠 𝑗,𝑘

σ𝑖 𝑑𝑖,𝑘, 𝑗 = 1 𝑡𝑜 𝑀𝑘 , 𝑖 = 1 𝑡𝑜 𝑁𝑘 , 𝑘 = 𝑢, 𝑟, 𝑚,

Relative Positive Acceleration (RPA):

where:RPAk is the relative positive acceleration for urban (u), rural (r) and motorway (m),Δt, , time difference equal to 1 second,Index i refers to time; index j refers to range; index k refers to the category of RDE tripMk the sample number for u, r and m,Nk the total sample number for u, r and m.

Product between actual vehicle speed and positive acceleration greater than 0.1 m/s2

in time step j, considering the u, r and m shares:

𝑣 ∙ 𝑎𝑝𝑜𝑠 𝑗,𝑘

𝑚2

𝑠3,

𝑊

𝑘𝑔

95th percentile of the product between actual vehicle speed and positive acceleration greater than 0.1 m/s2 in time step j, considering the u, r and m shares:

𝑣 ∙ 𝑎𝑝𝑜𝑠 ሿ𝑘_[95

𝑚2

𝑠3 ,𝑊

𝑘𝑔

Real Driving Emissions : enjeux et défis

Conditions limites. Critères de validation: dynamique de conduite online

REAL DRIVING EMISSIONS. Présentation générale. Extrait du règlement

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Adrian CLENCI 05/04/2018 32/68

ҧ𝑣𝑘 ≤ 74.6𝑘𝑚

ℎ𝑎𝑛𝑑 𝑣 ∙ 𝑎𝑝𝑜𝑠 ሿ𝑘_[95

> 0.136 ∙ ҧ𝑣𝑘 + 14.44 or ҧ𝑣𝑘 > 74.6𝑘𝑚

ℎ𝑎𝑛𝑑 𝑣

∙𝑎

𝑝𝑜𝑠 𝑘_[95ሿ> 0.0742 ∙ ҧ𝑣𝑘 + 18.966

IF

THEN

INVALID RDE TRIP

“Aggressiveness” of the driving

“Slowness” of the driving

IF

ҧ𝑣𝑘 ≤ 94.05𝑘𝑚

ℎ𝑎𝑛𝑑 𝑅𝑃𝐴𝑘 < −0.0016 ∙ ҧ𝑣𝑘 + 0.1755 or ҧ𝑣𝑘 > 94.05

𝑘𝑚

ℎ𝑎𝑛𝑑 𝑅𝑃𝐴𝑘 < 0.025

THEN

INVALID RDE TRIP

Real Driving Emissions : enjeux et défis

Conditions limites. Critères de validation: dynamique de conduite online

REAL DRIVING EMISSIONS. Présentation générale. Extrait du règlement

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Adrian CLENCI 05/04/2018 33/68

Real Driving Emissions : enjeux et défis

Conditions limites. Critères de validation: trajet et dynamique de conduite

REAL DRIVING EMISSIONS. Présentation générale. Extrait du règlement

OK

NOK (pas encore)

Trajet RDE finalisé et validé

Trajet RDE en déroulement

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Adrian CLENCI 05/04/2018 34/68

EMROAD Moving Average Windows (MAW) developed by JRC

(méthode de recalcule basée sur les résultats du véhicule au BàR-WLTC )

ou

CLEAR power binning developed by TU Graz

Real Driving Emissions : enjeux et défis

Conditions limites. Critères de validation: dynamique de conduite post-processing

REAL DRIVING EMISSIONS. Présentation générale. Extrait du règlement

Outils de normalisation

(évidemment, avec un impact différent sur les émissions)

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Adrian CLENCI 05/04/2018 35/68

Real Driving Emissions : enjeux et défis

Conditions limites. Critères de validation: dynamique de conduite post-processing

REAL DRIVING EMISSIONS. Présentation générale. Extrait du règlement

t[s]

mCO2 [g]

cumulé

1 2 3 4 5

Définition d’une fenêtrea) A chaque 1 Hz, une nouvelle fenêtre de mesure est créée/ouverte

b) Cette fenêtre se ferme quand on a ½ de masse de CO2 émise par le véhicule sur le WLTC

Le principe du calcul est le suivant: les émissions massiques ne sont pas calculées pour l'ensemble des données complet mais

pour des sous-ensembles (fenêtres de calcul de moyenne) de ce dernier, la longueur de ces sous-ensembles étant déterminée de

manière à correspondre à la masse de CO2 émise par le véhicule sur le cycle de référence en laboratoire. Les calculs de moyenne

mobile sont effectués avec un incrément de temps correspondant à la fréquence de prélèvement des données.

EMROAD Moving Average Windows (MAW) ou fenêtres mobiles de calcul de moyenne (méthode de recalcule basée sur les résultats du véhicule au BàR-WLTC)

Durée d’une fenêtre mC

O2

≥ m

CO

2 r

ef

mC

O2 r

ef=

½ .

mC

O2 W

LT

C

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Adrian CLENCI 05/04/2018 36/68

Real Driving Emissions : enjeux et défis

Conditions limites. Critères de validation: dynamique de conduite post-processing

REAL DRIVING EMISSIONS. Présentation générale. Extrait du règlement

ÉVALUATION DES FENÊTRES AVEC LA COURBE CARACTÉRISTIQUE DU CO2

EMROAD Moving Average Windows (MAW) ou fenêtres mobiles de calcul de moyenne (méthode de recalcul basée sur les résultats du véhicule au BàR-WLTC: P1, P2, P3)

MC

O2[g

/km

]

ҧ𝑣[𝑘𝑚/ℎ]

URBAINE RURAL AUTOROUTE

+50%

-50%

+25%

-25%

45 85 145

MCO2,j

ҧ𝑣𝑗

Fenêtre j(ഥ𝒗𝒋, 𝑴𝑪𝑶𝟐,𝒋)

P1

19

P2

56,6

P3

92,3

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Adrian CLENCI 05/04/2018 37/68

Real Driving Emissions : enjeux et défis

Conditions limites. Critères de validation: dynamique de conduite post-processing

REAL DRIVING EMISSIONS. Présentation générale. Extrait du règlement

ÉVALUATION DES FENÊTRES AVEC LA COURBE CARACTÉRISTIQUE DU CO2

EMROAD Moving Average Windows (MAW) ou fenêtres mobiles de calcul de moyenne (méthode de recalcule basée sur les résultats du véhicule au BàR-WLTC: P1, P2, P3)

L'essai est complet lorsqu'il comprend au moins 15 % de fenêtres de conduite urbaine, de conduite rurale et de conduite sur autoroute, sur le nombre total de fenêtres

L'essai est normal lorsqu'au moins 50 % des fenêtres de conduite urbaine, de conduite hors agglomérations et de conduite sur autoroute sont dans les limites de

la tolérance primaire (± 25%) définie pour la courbe caractéristique du CO2

ok

EMROAD

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Adrian CLENCI 05/04/2018 38/68

Gas PEMS & PN PEMS de l’Université de Pitesti, Roumanie

Real Driving Emissions : enjeux et défis

REAL DRIVING EMISSIONS. Présentation générale. Extrait du règlement

Source: AVL

𝐶𝑂2

𝑔

𝑘𝑚= 103 ∙

𝐶𝑂2[%ሿ ∙ 10−2 ∙ 𝐸𝐹𝑀𝑘𝑔ℎ

𝑣𝑘𝑚ℎ

𝐶𝑂𝑔

𝑘𝑚= 103 ∙

𝐶𝑂[%ሿ ∙ 10−2 ∙ 𝐸𝐹𝑀𝑘𝑔ℎ

𝑣𝑘𝑚ℎ

𝑁𝑂𝑥

𝑔

𝑘𝑚= 103 ∙

𝑁𝑂𝑥[𝑝𝑝𝑚ሿ ∙ 10−6 ∙ 𝐸𝐹𝑀𝑘𝑔ℎ

𝑣𝑘𝑚ℎ

𝑃𝑁#

𝑘𝑚=

𝑃𝑁#

𝑚3 ∙ 𝐸𝐹𝑉𝑚3

𝑣𝑘𝑚ℎ

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Adrian CLENCI 05/04/2018 39/68

Source:

Renault Technologie Roumanie

&

Université de Pitesti

Real Driving Emissions : enjeux et défis

REAL DRIVING EMISSIONS. Présentation générale. Extrait du règlement

Gas PEMS & PN PEMS de l’Université de Pitesti, Roumanie

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Adrian CLENCI 05/04/2018 40/68

Procedure RDE(étapes obligatoires)

Real Driving Emissions : enjeux et défis

REAL DRIVING EMISSIONS. Présentation générale. Extrait du règlement

Pré-test

• Leak-check (vérification fuites)

• Démarrage et stabilisation du PEMS

• Calibration des analyseurs de gaz (zéro et span avec gaz de calibration)

Test Emissions

• L'échantillonnage, la mesure et l'enregistrement des paramètres doiventcommencer avant le démarrage du moteur et se poursuivre pendant l'essaisur route du véhicule,

• La fin de l'essai est atteinte lorsque le véhicule a terminé le voyage et que lemoteur est arrêté.

Post-test

• Evaluation de la dérive de la réponse des analyseurs par rapport àl'étalonnage pré-test

• Donc, la recalibration des analyseurs de gaz: c'est-à-dire le zéro et le spandes analyseurs doivent être revérifiés en utilisant des gaz d'étalonnageidentiques à ceux qui ont été appliqués lors de la procédure de pré-test

La l

inéari

té d

es a

naly

seurs

de g

az (

CO

, C

O2,

NO

, N

O2),

des c

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de p

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PN

),

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de d

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mo

is

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Adrian CLENCI 05/04/2018 41/68

Procédure RDE. Validation du PEMS sur WLTC(recommandée mais pas obligatoire)

Real Driving Emissions : enjeux et défis

REAL DRIVING EMISSIONS. Présentation générale. Extrait du règlement

L’écart <CO2 Absolu> BàR vs. PEMS L’écart <CO2 Relatif> BàR vs. PEMS

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Adrian CLENCI 05/04/2018 42/68

Procédure RDE. Validation du PEMS sur WLTC(recommandée mais pas obligatoire)

Real Driving Emissions : enjeux et défis

REAL DRIVING EMISSIONS. Présentation générale. Extrait du règlement

Graph limites

Ecart relatif

±15%

Ecart absolu, ±15mg/km

23

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Adrian CLENCI 05/04/2018 43/68

Procédure RDE. Validation du PEMS sur WLTC(recommandée mais pas obligatoire)

Real Driving Emissions : enjeux et défis

REAL DRIVING EMISSIONS. Présentation générale. Extrait du règlement

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Adrian CLENCI 05/04/2018 44/68

Procédure RDE. Validation du PEMS sur WLTC(recommandée mais pas obligatoire)

Real Driving Emissions : enjeux et défis

REAL DRIVING EMISSIONS. Présentation générale. Extrait du règlement

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Adrian CLENCI 05/04/2018 45/68

Procédure RDE. Validation du PEMS sur WLTC(recommandée mais pas obligatoire)

Real Driving Emissions : enjeux et défis

REAL DRIVING EMISSIONS. Présentation générale. Extrait du règlement

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Adrian CLENCI 05/04/2018 46/68

Procédure RDE. Validation du PEMS sur WLTC(recommandée mais pas obligatoire)

Real Driving Emissions : enjeux et défis

REAL DRIVING EMISSIONS. Présentation générale. Extrait du règlement

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Adrian CLENCI 05/04/2018 47/68

Procédure RDE. Validation du PEMS sur WLTC(recommandée mais pas obligatoire)

Real Driving Emissions : enjeux et défis

REAL DRIVING EMISSIONS. Présentation générale. Extrait du règlement

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Adrian CLENCI 05/04/2018 48/68

Procédure RDE. Validation du PEMS sur WLTC(recommandée mais pas obligatoire)

Real Driving Emissions : enjeux et défis

REAL DRIVING EMISSIONS. Présentation générale. Extrait du règlement

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Adrian CLENCI 05/04/2018 49/68

Le trajet

vitesse < 60km/h 60 km/h < vitesse < 90 km/h

vitesse > 120 km/h

Real Driving Emissions : enjeux et défis

REAL DRIVING EMISSIONS. Etude de cas: influence du style de conduite sur les émissions RDE

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Adrian CLENCI 05/04/2018 50/68

La dynamique de la conduite

Eco-driving / pied léger

sport-driving / PIED LOURD

REAL DRIVING EMISSIONS. Etude de cas: influence du style de conduite sur les émissions RDE

Real Driving Emissions : enjeux et défis

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Adrian CLENCI 05/04/2018 51/68

800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 4000 4400 4800 5200Speed [rpm]

To

rqu

e [

Nm

]

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Magenta points = “eco-driving” style

REAL DRIVING EMISSIONS. Etude de cas: influence du style de conduite sur les émissions RDE

Real Driving Emissions : enjeux et défis

Les émissions gazeuses et solides

800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 4000 4400 4800 5200Speed [rpm]

To

rqu

e [

Nm

]

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Red points = “sport-driving” styleRed points = “sport-driving” style

Magenta points = “eco-driving” style

CO2

CO

NOx

NO

PN

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Adrian CLENCI 05/04/2018 52/68

REAL DRIVING EMISSIONS. Etude de cas: l’ampleur du nuage des points

Real Driving Emissions : enjeux et défis

Même véhicule EU6, conducteurs différents, conditions atmosphériques différentesNB. tous les 9 essais RDE ont été validés d.p.d.v. trajet, dynamique de conduite, EMROAD, CLEAR

Durée moyenne

5960 s = 99.3 min

860 s

Distance moyenne

88.2 km

17.6

km

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Adrian CLENCI 05/04/2018 53/68

REAL DRIVING EMISSIONS. Etude de cas: l’ampleur du nuage de points

Real Driving Emissions : enjeux et défis

Température moyenne

11.7°C

21.9

°C

Même véhicule EU6, conducteurs différents, conditions atmosphériques différentesNB. tous les 9 essais RDE ont été validés d.p.d.v. trajet, dynamique de conduite, EMROAD, CLEAR

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Adrian CLENCI 05/04/2018 54/68

REAL DRIVING EMISSIONS. Etude de cas: l’ampleur du nuage de points

Real Driving Emissions : enjeux et défis

Emission moyenne+

34 %

Emission moyenne140 %

Même véhicule EU6, conducteurs différents, conditions atmosphériques différentesNB. tous les 9 essais RDE ont été validés d.p.d.v. trajet, dynamique de conduite, EMROAD, CLEAR

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Adrian CLENCI 05/04/2018 55/68

REAL DRIVING EMISSIONS. Etude de cas: l’ampleur du nuage de points

Real Driving Emissions : enjeux et défis

PN moyenne800 %

Même véhicule EU6, conducteurs différents, conditions atmosphériques différentesNB. tous les 9 essais RDE ont été validés d.p.d.v. trajet, dynamique de conduite, EMROAD, CLEAR

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Adrian CLENCI 05/04/2018 56/68

REAL DRIVING EMISSIONS. Etude de cas: l’ampleur du nuage de points

Real Driving Emissions : enjeux et défis

Conclusion: très grande variété de scenarios de conduite sous les limites RDE, donc variations

importantes des émissions à l’échappement

Sourc

e:

FE

V

Donc, il faut veiller à ce que les véhicules soient testés non seulement dans les conditions les plus

favorables, mais aussi dans toute une gamme de conditions limites possibles.

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Adrian CLENCI 05/04/2018 57/68

Extension de la plage de fonctionnement pour WLTC & RDE

NEDC WLTC RDE

Real Driving Emissions : enjeux et défis

REAL DRIVING EMISSIONS. Etude de cas: influence du style de conduite sur les émissions RDE

Effort supplémentaire pour la mise au point du MCI

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Adrian CLENCI 05/04/2018 58/68

Real Driving Emissions : enjeux et défis

Introduction. Contexte

• présentation générale; extrait du règlement

• étude de cas

F Conclusions

Real Driving Emissions

Structure de la présentation

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Adrian CLENCI 05/04/2018 59/68

Real Driving Emissions : enjeux et défis

Coucher de soleil à Pékin… sur l'écran…

Les enjeuxCiel clair à Pékin… sur écran…

CONCLUSIONS

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Adrian CLENCI 05/04/2018 60/68

Real Driving Emissions : enjeux et défis

Les enjeux

CONCLUSIONS

Risques sanitaires / Santé humaine

« Yong Xiaoyan porte un masque nasal alors qu'elle travaille à son bureau à Pékin le 11 décembre 2014. L'employée de bureau dit qu'elle a utilisé le

masque tous les jours depuis qu'elle a découvert qu'elle était enceinte et craignait que la pollution de l'air de Pékin puisse nuire à son bébé… »

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Adrian CLENCI 05/04/2018 61/68

Real Driving Emissions : enjeux et défis

2020 – pas de moteurs Diesel à Paris ?

Les enjeux

CONCLUSIONS

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Adrian CLENCI 05/04/2018 62/68

Real

world

RDE

WLTC

Real Driving Emissions : enjeux et défis

Comment amener le trafic réel dans la procédure d’homologation, donc, comment

maîtriser le caractère non-répétable du monde réel?(RDE couvre une large part du fonctionnement normal dans le monde réel mais évidemment pas tout)

NEDC

Les défis

CONCLUSIONS

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Adrian CLENCI 05/04/2018 63/68

PEMS

incertitudes de mesure

Conclusions

Real Driving Emissions : enjeux et défis

Les défis

CONCLUSIONS

Comment prendre le BàR sur la route d’une manière efficace, donc, comment maîtriser

les incertitudes de mesure du PEMS?Le PEMS est un équipement complexe!

BàR

incertitudes

de mesureIncertitudes issues de la

variabilité de

l’échantillon analysé

Incertitudes issues de

l’analyse physico-chimique

et du calcul

Source: Bielaczyc, P. and Szczotka, A., "Analysis of Uncertainty of the Emission Measurement of Gaseous Pollutants on Chassis Dynamometer," SAE Technical Paper 2007-01-1324

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Adrian CLENCI 05/04/2018 64/68

Real Driving Emissions : enjeux et défis

Les défis

CONCLUSIONS

Impact du

RDE

MCI

MàP

Mécanique

et

Energétique

(λ = 1)

Carburants alternatifs

GNC, GPL, synthetic fuels…

Post-traitement

gaz d’échappement

SCR ou LNT? GPF?

DOC, DPF…

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Adrian CLENCI 05/04/2018 65/68

BàR Banc à Rouleaux (Chassis dynamometer)

CAFE Corporate Average Fuel Economy

CARB California Air Resource Board

CF Conformity Factor

CO Carbon Monoxyde

CO2 Carbon Dioxide

DPF Diesel Particulate Filter

ECE European Commission for Europe (UNECE)

EOBD European On-Board Diagnostic

EPA US Environmental Protection Agency

EUDC Extra Urban Driving Cycle

EV Electric Vehicle

FàP Filtre a Particule

FC Facteur de Conformite

FCEV Fuel Cell Electric Vehicle

FT Fonction de Transfer

FTP Federal Test Procedure

GDI Gasoline Direct Injection

GRPE Working Party on Pollution and Energy (UNECE)

HC Unburnt Hydrocarbons

HEV Hybrid Electric Vehicles

HWFET High-Way Fuel Economy Test

ICE Internal Combustion Engine

JRC EU Joint Research Council

NTE Not-to-Exceed

PEMS Portable Emissions Measurement System

PM Particulate Matter/Mass

PN Particulate Number

RDE Real Driving Emissions

RW Real World

TCO Total Cost of Ownership

TF Transfer Function

UDC Urban Driving Cycle

US United States of America

WLTC Worldwide harmonized Light-duty Testing Cycle

MaP Mise au Point

MAW Moving Average Window

MIL Malfunction Indicator Light

NEDC New European Driving Cycle

NMHC Non-Methane HC

NO Nitrogen monoxide

NO2 Nitrogen dioxide

NOx Nitrogen oxides

Abréviations

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Adrian CLENCI 05/04/2018 66/68

Bibliographie sélective

http://eur-lex.europa.eu/legal-content/FR/TXT/?uri=CELEX:32016R0427 (Règlement UE 2016/427)

http://eur-lex.europa.eu/legal-content/FR/TXT/?uri=CELEX:32016R0646 (Règlement UE 2016/646)

http://www.aecc.eu (Association for Emissions Control by Catalyst)

http://www.acea.be/publications/article/access-to-euro-6-rde-monitoring-data (Association des Constructeurs Européens d’Automobiles)

http://erwin.volkswagen.de, http://erwin.audi.com, http://erwin.seat.com, http://erwin.skoda-auto.cz

https://group.renault.com/rde/

https://rde.mercedes-benz.com/en/rde_en.html

https://www.groupe-psa.com/fr/actualites/corporate/le-groupe-psa-publie-les-emissions-de-polluants-de-ses-vehicules-en-usage-reel/

www.epa.gov (U.S. Environmental Protection Agency)

www.theicct.org (The International Council on Clean Transportation)

www.tno.nl (The Netherlands Organisation for applied scientific research)

www.toi.no (Institute of Transport Economics. Norwegian Centre for Transport Research)

https://ww2.arb.ca.gov (California Air Resources Board - for In-Use regulation of HDV in USA)

http://www.caremissionstestingfacts.eu

http://wltpfacts.eu/

www.fev.com

https://ww2.frost.com/frost-perspectives/real-driving-emissions-implementation-and-its-impact-current-technology/

http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/252/1/012084/meta (Assessment of RDE via PEMS, CAR2017, www.car2017.ro)

Constructeurs PEMSwww.avl.com (MOVE PEMS)

www.horiba.com (OBS ONE)

http://www.sensors-inc.com (SEMTECH PEMS)

http://www.3datx.com (SYNC PEMS)

http://www.aip-automotive.de (MAHA PEMS)

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Adrian CLENCI 05/04/2018 67/68

Producteurs de PEMS

www.aip-automotive.de www.horiba.com www.sensors-inc.comwww.avl.com

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Adrian CLENCI 05/04/2018 68/68

ContactAdrian CLENCI, MdC HDRUniversité de Pitesti, RoumanieDépartement Automobiles et TransportsE-mail: [email protected], [email protected]

[kg carburant/heure]

PM

[mg/km]

PM [mg/s]

Université de Pitesti & Renault Technologie Roumanie