В ноябре 2012 года в Соединенных Штатах произошел громкий скандал. Американское агентство по охране окружающей среды (EPA) обвинило компании Hyundai и Kia в преднамеренном искажении данных о расходе топлива при сертификации автомобилей. В результате корейскому автопроизводителю пришлось выплатить компенсацию владельцам приблизительно 900 тысяч транспортных средств, реализованных с 2010 по 2012 год, что составило общую сумму в 395 миллионов долларов. Однако теперь корректировка показателей расхода топлива у производителей автомобилей станет более затруднительной: введен единый измерительный цикл WLTC, применяемый на всех континентах.
Аббревиатура WLTC расшифровывается как Worldwide harmonized light vehicles test cycle – «унифицированный всемирный тестовый цикл для легковых транспортных средств». Он призван заменить не менее трех региональных циклов: NEDC в Европе, FTP-75 в Америке и JC08 в Японии.
Ранее мы уже освещали причины, по которым существующие во всем мире методики измерения расхода топлива не соответствуют реальным условиям эксплуатации – именно поэтому нами был разработан собственный ездовой цикл ARDC (Autoreview driving cycle), который более точно отражает условия городской езды. Попытки решения этой проблемы предпринимались не только нашей командой: международный комитет, занимающийся унификацией тестовых процедур, начал работу над этим вопросом еще в 2007 году. С 2009 года началось формирование нового ездового цикла WLTС – вернее, комплекса измерительных процедур WLTP (Worldwide harmonized light vehicles test procedures), включающего и сам WLTС. В дальнейшем комитет определит методики дополнительных испытаний: при низких температурах окружающей среды, пониженном атмосферном давлении, с включенным кондиционером. Также планируется регламентировать проведение тестов на дорогах общего пользования. После этого будут введены новые, более строгие ограничения по выбросам углекислого газа.
Цикл WLTC состоит из четырех фаз, разделенных кратковременными остановками: Low – разгон до скорости не более 56,5 км/ч, Medium – до 76,6 км/ч, High – до 97,4 км/ч и Extra High – до 131,6 км/ч. Первые две фазы соответствуют городской части WLTC, а последние две – загородной
| Методики измерения расхода топлива | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Параметры | Продолжительность цикла, с | Доля времени остановок, % | Максимальная скорость, км/ч | Средняя скорость*, км/ч | Максимальное ускорение, м/с2 |
| WLTC | 1800 | 13,4 | 131,3 | 53,8 | 1,58 |
| ARDC | 7326 | 15 | 100 | 36,2 | 1,47 |
| NEDC | 1180 | 24,8 | 120 | 44,7 | 0,83 |
| FTP-75 | 1876 | 19,6 | 91,3 | 42,4 | 1,48 |
| JC08 | 1204 | 29,7 | 81,6 | 34,7 | 1,53 |
| * Без учета остановок |
Итак, что собой представляет WLTC?
Представленная серия циклов разработана для транспортных средств с максимальной массой до 3500 килограммов. Автомобили разделены на классы, определяемые соотношением мощности двигателя к снаряженной массе, что отражает их энерговооруженность. Кроме того, предусмотрена классификация по максимальной скорости, включающая подклассы.
В Класс 1 отнесены автомобили с показателем энерговооруженности менее 22 ватт на килограмм, в Класс 2 – от 22 до 34 ватт на килограмм, а для машин с энергетической насыщенностью выше 34 ватт на килограмм выделен Класс 3. Разработчики указывают на необходимость учета специфики автомобильных рынков стран с развивающейся экономикой, в частности Индии, где распространено большое количество недорогих и маломощных транспортных средств. Это обуславливает различия в характеристиках циклов для каждого класса скорости и, прежде всего, ускорения при разгоне. Для Класса 1 максимальное ускорение составляет 0,76 метра на секунду 2: это даже меньше, чем 0,833 м/с2в европейском цикле NEDC, характеризующемся умеренными значениями ускорения. Для машин Класса 2 ускорение возрастает до 0,96 метра в секунду 2. А для Класса 3 максимальный разгон составит уже 1,58 м/с2, что близко к нашему циклу ARDC (1,47 м/с2) и особенностям вождения, характерным для Москвы и Московской области.
Нас интересуют преимущественно автомобили Класса 3, а также его подкатегория, предназначенная для транспортных средств, способных развивать скорость свыше 120 километров в час. В эту группу попадают даже модели с невысокой динамикой, такие как Chevrolet Niva (потребление энергии 41 Ватт на килограмм массы), бензиновый Renault Kangoo (46 Ватт на килограмм) и Daewoo Matiz, оснащенный трехцилиндровым двигателем объемом 800 кубических сантиметров (49 Ватт на килограмм). При упоминании WLTP и WLTC в дальнейшем мы будем иметь в виду цикл испытаний, предназначенный исключительно для данного класса и подкласса автомобилей.
В отличие от разработанной нами методики ARDC, существующие стандартные циклы не учитывают особенности движения в условиях городского трафика. Новая методика WLTC также не предусматривает имитацию режима с частыми остановками. NEDC (Европа)JC08 (Япония)FTP-75 (США)В отличие от нашей методики ARDC, ни один из существующих «индустриальных» циклов не моделирует движение в пробках. Не предусматривает подобного режима движения с частыми остановками и новая методика WLTC NEDC (Европа)1 / 4В отличие от нашей методики ARDC, ни один из существующих «индустриальных» циклов не моделирует движение в пробках. Не предусматривает подобного режима движения с частыми остановками и новая методика WLTC NEDC (Европа)JC08 (Япония)FTP-75 (США)В отличие от разработанной нами методики ARDC, ни один из существующих «индустриальных» тестов не учитывает особенности движения в дорожных пробках. Новая методика WLTC также не предусматривает режим езды с частыми остановками. NEDC (Европа)1 / 4
Методика WLTP была создана на основе статистического анализа реальной езды, охватывающего различные регионы мира – от Дели до Рио-де-Жанейро. Разработчики подчеркивают, что при ее создании были учтены японский (JC08) и американский (FTP-75) опыт, поэтому цикл WLTC представляет собой последовательную смену ускорений и замедлений. В отличие от европейского NEDC и нашей ARDC, в нем отсутствуют участки с постоянной скоростью. Единственное сходство с нынешней европейской методикой – это 11-секундный прогрев двигателя после холодного запуска. Без учета остановок средняя скорость составляет целых 53,8 км/ч! Для сравнения: в NEDC этот показатель равен 44,7 км/ч, в американском FTP-75 – 42,4 км/ч, в нашем ARDC – 36,2 км/ч, а самым медленным является японский цикл JC08 – 34,7 км/ч.
При этом время остановок в новом цикле минимально! На них приходится всего лишь 13% времени цикла, что сопоставимо с показателем нашего ARDC (15%). Это означает, что влияние систем «старт-стоп» на экономичность будет значительно меньше, чем в FTP-75 (20%), NEDC (25%) и тем более в JC08 (30%).
Полный цикл WLTC занимает ровно полчаса, или 1800 секунд. Это ближе к американскому циклу FTP-75 (1874 с), чем к европейскому NEDC или японскому JC08 (1180 и 1204 секунды соответственно). Однако существует определенная особенность: в странах, где официально не разрешено движение со скоростью 130 км/ч, фаза Extra High продолжительностью 323 секунды может быть исключена по решению местных органов власти. С формальной точки зрения это логично: нет смысла измерять расход топлива на скоростях, превышающих установленные ограничения. В то же время, это подрывает универсальность цикла WLTC, поскольку сравнение расхода топлива для автомобилей, предназначенных для американского рынка (максимально разрешенная скорость – 65 миль в час, или 104,6 км/ч) и европейского рынка становится невозможным.
Влияние на результаты измерений также оказывает используемое топливо, поскольку методика WLTP требует применения наиболее распространенного в конкретном регионе типа. В частности, для автомобилей с бензиновыми двигателями в России экономичность будет оцениваться при использовании бензина АИ-95, а в Финляндии, например, – на бензине Super E10 с десятипроцентным содержанием спирта, что неизбежно увеличивает расход топлива.
Для транспортных средств, не соответствующих стандартному графику из-за недостаточной мощности или ограниченной максимальной скорости, процедура WLTP допускает незначительные отклонения от установленного графика движения. При этом сохраняется общая форма кривой, которая должна соответствовать эталонному графику.
Испытания проводятся на стенде с беговыми барабанами, и, подобно циклу NEDC, им предшествуют дорожные тесты для определения параметров сопротивления движению. Однако теперь производители имеют значительно меньше возможностей для манипуляций!
В отличие от предыдущей практики, когда можно было использовать самые легкие автомобили с узкими шинами, новая процедура WLTP требует проведения дорожных испытаний на транспортном средстве в комплектации (включая колеса, подвеску, аэродинамические элементы и дополнительное оборудование), которая обеспечивает максимальное сопротивление движению. Активные жалюзи радиаторов, подвижные антикрылья и спойлеры, часто встречающиеся на дорогих автомобилях, во время определения параметров дорожной нагрузки должны функционировать в обычном режиме эксплуатации. Даже параметры износа шин теперь подвержены строгому регулированию: глубина канавок протектора должна составлять не менее 80% от глубины протектора новой шины.
В отношении транспортных средств с автоматической трансмиссией и оснащенных специальными экологическими режимами, их применение допускается лишь при подтверждении производителем возможности использования такого режима в качестве основного. В ходе испытаний на беговых стендах капот должен быть плотно закрыт, что влечет за собой потребность в дополнительной энергии для работы вентиляторов системы охлаждения двигателя. Кроме того, расчет энергетического баланса аккумуляторной батареи и конвертация ватт-часов в литры по унифицированной методике теперь распространяются не только на гибридные автомобили, но и на модели с традиционным двигателем.
Переходя к гибридным автомобилям, следует отметить, что они проходят испытания аналогично обычным транспортным средствам, однако перед началом тестирования аккумуляторная батарея полностью разряжается, за исключением случаев, когда производитель предоставляет доказательства поддержания заряда батареи на более высоком уровне в процессе эксплуатации. В случае изменения уровня заряда батареи во время цикла, разница в ватт-часах преобразуется в литры и корректирует общий результат путем вычитания или добавления соответствующего значения.
Что касается подключаемых гибридов, то для них не будут применяться сложные расчетные формулы, характерные для цикла NEDC, чтобы избежать ситуаций, подобных показателям Porsche 918 Spyder с расходом топлива в 3 литра на 100 километров или BMW i8 с его двумя литрами на сотню. Тем не менее, предусмотрено проведение четырех типов испытаний: определение расхода электроэнергии в режиме чистого электромобиля, тестирование при полностью разряженной батарее, а также два дополнительных теста, начинающихся с аккумулятором частичного заряда – параметры и процедуры для этих тестов находятся в стадии обсуждения.
Порядок определения запаса хода для электрических транспортных средств пока не утвержден. Однако все электромобили, независимо от мощности их электродвигателей, будут тестироваться по наиболее строгой методике WLTC, которая применяется к автомобилям Класса 3.
Определение расхода электроэнергии и запаса хода у электромобилей включает в себя начальную стадию – полную разрядку аккумуляторной батареи. После этого следует процесс полной зарядки с последующим периодом ожидания, который ограничен двенадцатью часами. Возникает вопрос: что предпринять в случае, если за отведенное время батарея не достигнет полного заряда, пока этот момент не будет прояснен Процедура тестирования для гибридных автомобилей с полностью разряженной аккумуляторной батареей Для подключаемых гибридов предусмотрены две различные методики проведения испытаний. Первая из них предполагает старт с полностью заряженной батареей и последующую ее разрядку. Важно отметить, что индикатором полной разрядки является не запуск двигателя внутреннего сгорания, а продолжительные колебания уровня заряда на одном уровне. Именно в таком состоянии батареи выполняется вторая процедура – тест с постоянным уровнем заряда. На основе комбинации этих двух тестов формируются режимы работы, определяющие расход топлива и электроэнергии Определение расхода электроэнергии и запаса хода у электромобилей начинается с… полной разрядки аккумуляторной батареи. После этого следует процесс полной зарядки с последующим периодом ожидания, который ограничен двенадцатью часами. Возникает вопрос: что предпринять в случае, если за отведенное время батарея не достигнет полного заряда, пока этот момент не будет прояснен Проверка для гибридных автомобилей с полностью разряженным аккумулятором 1 / 3
Предполагается, что в Европе цикл WLTC будет внедрен уже в следующем году. При этом многие инженеры и руководители выражают недовольство тем, что правила изменяются по ходу процесса. Действующая Директива Евросоюза № 443/2009 остается в силе – к 2020 году средний уровень выбросов углекислого газа для новых моделей каждой компании в Европе должен быть уменьшен до 95 граммов на километр. Это эквивалентно расходу 4,1 литра на 100 километров для бензинового автомобиля и 3,6 литров на 100 километров для дизельного двигателя. Теперь достижение этих значений станет еще более сложной задачей! «Если меняется методика проведения испытаний, то необходимо внести коррективы и в требования к выбросам углекислого газа», – заявили представители BMW на недавней презентации BMW i8
Однако для автомобилистов новый цикл обещает лишь преимущества: заявленные производителем показатели расхода топлива теперь должны быть более соответствовать реальным условиям эксплуатации. Насколько это окажется правдой, покажет время.
НА ЭТУ ТЕМУ:
Ознакомиться с нормативными документами можно на веб-сайте Европейской экономической комиссии ООН
В качестве общепринятых методик испытаний легковых автомобилей выступают, например, WLTP (Worldwide harmonized light vehicles test procedures),
а также регламент ЕЭК ООН №83 и Европейский ездовой цикл NEDC (New European Driving Cycle).
Для получения дополнительной информации можно ознакомиться с обзором ездовых циклов на веб-ресурсе car-engineer.com,
и изучить доклад Хайнца Стивена, посвященный WLTP.
