M. Migliaccio/P. Iodice DIPARTIMENTO DI MECCANICA ED ENERGETICA - DiME UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II Corso di MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA Normative di omologazioni dei veicoli a due ruote e relativi cicli di guida

 L’introduzione di norme più severe e stringenti ha drasticamente ridotto il contributo degli autoveicoli alle emissioni di CO, HC e NOx.  Il risultato di tale processo è che negli anni l’apporto percentuale dei veicoli a due ruote sulle emissioni inquinati è divenuto sempre più rilevante, anche in considerazione del fatto che l’iter legislativo che ha normato le emissioni di tale classe veicolare ha seguito tempi di sviluppo e applicazione più lenti. PREMESSA

 I risultati dell’inventario delle emissioni da trasporto stradale in Campania hanno evidenziato che il contributo alle emissioni totali di CO e di COV da parte dei veicoli a due ruote risulta determinante  La classe veicolare che sviluppa la maggiore quantità di COV è rappresentata dai ciclomotori ( t/annue pari 48.1%del totale), rispetto ad un contributo percentuale alle percorrenze totali di appena il 4.2%  I motocicli contribuiscono alle emissioni di CO per il 23 % a fronte di percorrenze pari al 5,2 % del totale Contributi percentuali delle diverse categorie veicolari alla emissioni di CO e di COV rapportati alle distribuzioni percentuali delle percorrenze annue PREMESSA

Le normative di legge dei diversi Paesi esercitano due importanti funzioni riguardo la limitazione delle emissioni inquinanti dai veicoli a motore: specificano le procedure di rilevamento e stabiliscono i limiti di emissione delle diverse sostanze. Le emissioni di un veicolo a m.c.i. sono influenzate sia da fattori ambientali che da fattori dipendenti dalle condizioni operative del veicolo stesso. Per ottenere risultati riproducibili e confrontabili, il rilevamento delle emissioni deve pertanto essere effettuato in condizioni normalizzate e secondo procedure appositamente stabilite. Una procedura di rilevamento delle emissioni inquinanti può essere scomposta in due fasi logicamente distinte. La prima consiste nel prelevamento di un campione dei gas di scarico (campionamento), che deve essere effettuato durante il funzionamento del veicolo. La seconda consiste nel trattamento e nell'analisi dei campioni così prelevati Normative di omologazioni dei veicoli a due ruote

Nell'ambito delle procedure di rilevamento, particolare importanza rivestono le condizioni cinematiche del moto dei veicoli durante la prova. Esse vengono solitamente specificate attraverso un ciclo di guida, ovvero una sequenza di coppie di valori delle due variabili date dal tempo e dalla velocità del veicolo. I cicli di guida rappresentano quindi un peculiare strumento di simulazione per la determinazione sperimentale delle emissioni Le diverse procedure di rilevamento hanno lo scopo principale di fornire uno strumento oggettivo per verificare che le emissioni dei veicoli siano conformi ai limiti di legge sia in fase di omologazione che durante la loro successiva vita utile. Procedure di questo tipo sono state messe a punto nel corso degli ultimi 40 anni e convertite in atti legislativi dai vari paesi;

Le emissioni gassose inquinanti sono regolamentate dal capitolo 5 della direttiva 97/24/CE, emendata dalle seguenti: 2002/51/CE (ciclo e limiti per fase Euro II e limiti Euro III per motocicli) 2003/77/CE (ciclo per fase Euro III per motocicli) 2006/72/CE (ciclo WMTC World Motorcycle Test Cycle) La prima Direttiva di emissione "97/24/CE", che entrò in vigore il 17 Giugno 1999, stabilì i valori limite e le procedure per valutare le emissioni dei motoveicoli. Essa fu attuata in due fasi: La prima detta Euro I, applicata ad un periodo di 24 mesi dall’adozione della direttiva; La seconda Euro II, applicata ad un periodo di 36 mesi dopo l’entrata in vigore della direttiva. I motoveicoli vengono differenziati in due classi: Motoveicoli con cilindrata minore di 50 cm³ detti ciclomotori; Motoveicoli con cilindrata maggiore di 50 cm³ detti motocicli.

Successivamente, la Direttiva 2002/51/CE, che arriva in sostituzione alla precedente Direttiva 97/24/CE pone nuovi limiti progettuali e tecnologici. In particolare, tale Direttiva prevede per i veicoli a due ruote, due distinte fasi o periodi in termini di tempo (A e B) da rispettare, ai fini omologativi e produttivi: la fase A, detta anche Euro II, a partire dal 2003 e la fase B (attuale Euro III) a partire dal Inoltre la Direttiva 2006/72/CE ha stabilito che, a scelta del produttore può essere usato per omologare un motociclo un metodo di prova alternativo. In pratica è stata data la possibilità di omologare utilizzando un ciclo di guida Mondiale Armonizzato (WMTC), per le moto Euro III in avanti. I limiti di emissione inquinanti riferiti alle Direttive 97/24/CE, 2002/51/CE e 2006/72/CE sono schematizzate nella Tabelle successive

CO (g/km)HC + NOx (g/km) EURO 163 EURO 211,2 Limite di emissione per ciclomotori

CO (g/km)HC (g/km)NOx (g/km) EURO 1 (quattro tempi)1330,3 EURO 1 (due tempi)840,1 EURO 2 < 150 cm³5,51,20,3 EURO 2 >150 cm³5,510,3 EURO 3 < 150 cm³20,80,15 EURO 3 >150 cm³20,30,15 Limite di emissione per motocicli sul ciclo ECE

CO [g/km]HC [g/km]NOx [g/km] V max < 130 [km/h]2,620,750,17 V max > 130 [km/h]2,620,330,22 Limiti sul ciclo WMTC per motocicli

IL ciclo ECE R47 per i ciclomotori Il ciclo di guida ECE R47 consiste nella ripetizione di otto moduli ognuno della durata di 112 s. I primi quattro moduli sono di riscaldamento, mentre il campionamento dei gas di scarico utile ai fini dell’omologazione del veicolo, secondo quanto prescritto dalla normativa di riferimento, si effettua dal quinto modulo in poi, dunque nella fase definita “a caldo”. La durata complessiva del ciclo è di 896 s, in cui si percorre una distanza totale di 6,25 km, con una velocità media è di 25,13 km/h. Ciclo ECE R47 ciclomotore Fase a freddoFase a caldo

Il ciclo ECE 40 per motocicli Il ciclo di guida standardizzato che si esegue per i motocicli di cilindrata < 150 cm3 e’ detto ECE 40; esso consiste in una prova della durata complessiva di 1170 s, costituito da sei moduli elementari di 195 s ciascuno. I primi due moduli individuano la “fase a freddo” di riscaldamento (durata 390 s), mentre i successivi quattro caratterizzano la “fase a caldo” (durata 780 s). La velocità media di tutto il ciclo è di 18,44 km/h, mentre la distanza totale percorsa è pari a 6 km. Prima dell’inizio della prova il motore deve essere mantenuto al minimo per un massimo di 40 secondi. Ciclo ECE 40 motociclo Fase a freddoFase a caldo

Il Ciclo ECE + EUDC per motocicli Il ciclo ECE + EUDC, utilizzato per i motoveicoli di cilindrata >150 cm³ Euro III, si compone di tre fasi. La prima parte denominata ECE_a (fase a freddo del ciclo di prova) si compone di soli due moduli, ed è caratterizzata da un tempo di 390 s; la seconda fase (chiamata ECE_b) si compone di 4 moduli identici ai precedenti, ha quindi una durata pari a 780 s; la terza fase EUDC relativa al tratto extraurbano si compone di un singolo modulo caratterizzato da un tempo di 400s. La velocità media di tutto il ciclo è di 29,7 km/h, mentre la distanza totale percorsa è pari a 12,9 km. Il calcolo emissivo totale utile ai fini dell’omologazione del veicolo si effettua considerando i km totali effettuati durante il ciclo di prova. Ciclo ECE + EUDC Fase a freddoFase a caldoFase extraurbana

Il Ciclo WMTC Il ciclo WMTC Euro III, previsto dalla direttiva “2006/72/CE”, può a scelta del costruttore essere usato come metodo alternativo al ciclo di prova illustrato in precedenza. L’omologazione è in tal caso valida a livello mondiale, pertanto è adottato da quei costruttori che intendano vendere i loro motocicli anche oltre oceano. Il regolamento ECE/TRANS/180/Add.2 definisce tre classi di motocicli (Classe 1 - Classe 2 - Classe 3), ulteriormente divise in subclassi, sulla base della loro cilindrata e della massima velocità raggiungibile: Classe 1: cilindrata < 150 cm3 e massima velocità < 100 km/h (con tre subclassi) Classe 2: massima velocità < 130 km/h (con due subclassi) Classe 3: massima velocità ≥ 130 km/h (con due subclassi). Classe WMTCCilindrata [cm 3 ]Velocità massima [km/h] Classe 1, sottoclasse 1-1≤50>50, ≤60 Classe 1, sottoclasse 1-2>50, <150<50 Classe 1, sottoclasse 1-3<150≥50, <100 Classe 2, sottoclasse 2-1 <150≥100, <115 ≥150<115 Classe 2, sottoclasse 2-2Qualsiasi≥115, <130 Classe 3, sottoclasse 3-1Qualsiasi≥130, <140 Classe 3, sottoclasse 3-2Qualsiasi>140 Sottoclassi WMTC

In funzione della classe di appartenenza vengono indicati i cicli da utilizzare di 600 secondi di durata ciascuno, con eventuali limitazioni di velocità massima raggiungibile: per la Classe 1 → Parte WMTC_1 a freddo + Parte WMTC_1 a caldo per la Classe 2 → Parte WMTC_1 a freddo + Parte WMTC_2 a caldo per la Classe 3 → Parte WMTC_1 a freddo + Parte WMTC_2 a caldo + Parte WMTC_3 a caldo. Fase del Ciclo WMTC_1 per l’omologazione secondo la Direttiva 2006/72/CE Fase del Ciclo WMTC_2 per l’omologazione secondo la Direttiva 2006/72/CE

Fase del Ciclo WMTC_3 per l’omologazione secondo la Direttiva 2006/72/CE

 The chassis dynamometer was set by using the running resistance table according to the procedures laid down in Directive 97/24/EC: the equivalent inertia mass was set to 170 kg, the rolling resistance of front wheel ‘a’=25 N and the aerodynamic drag coefficient ‘b’= N/(km/h) 2. With these parameters set, the moped did not actually exceed its maximum on-road speed of 45 km/h EXPERIMENTAL APPARATUS

Continuous measuraments  A variable speed cooling blower was positioned in front of the moped so as to direct the cooling air in a manner which simulates actual operating conditions. EXPERIMENTAL APPARATUS

Continuous measuraments  During the tests the exhaust gases were diluted with purified ambient air by a Mixing Unit connected to a Constant Volume Sampling with Critical Flow Venturi (AVL CFV- CVS) unit. A continuous sample flow of the mixture filled one or more bags so that concentrations (average test values) of CO, HC, NOX and CO2 were determined. EXPERIMENTAL APPARATUS

Continuous measuraments  Continuous diluted emissions were measured at 1Hz with an exhaust gas analysis system according to the procedures laid down in the Directive 97/24/EC.  The exhaust pollutants were collected in the dilution tunnel, and the signals were corrected for the time delay respect to the speed EXPERIMENTAL APPARATUS