Как Skoda измеряет уровень выбросов?

Skoda измеряет выбросы выхлопных газов уже более шестидесяти лет. Измерение выбросов является важной частью процесса разработки двигателя, причем не только по причинам, связанным с омологацией, но также и потому, что бренд может продолжать развивать силовые агрегаты в Чешской Республике, одновременно гибко реагируя на быстро меняющиеся потребности рынка среди своих клиентов и в соответствующем законодательстве.

Измерения выбросов сосредоточены в недавно построенном Центре выбросов на юге, расположенном в непосредственной близости от места технологического развития в Млада-Болеславе. Инженеры по выбросам используют три испытательных бокса, предназначенные для двигателей внутреннего сгорания, будущих электромобилей и гибридов. Каждая из этих коробок оснащена цилиндрическим динамометром для имитации массы инерции транспортных средств, сопротивления качению шин и аэродинамического сопротивления воздуха, что делает процесс тестирования практически реалистичным.

Испытание двигателя в испытательной комнате: каждая из этих коробок оснащена цилиндрическим динамометром для моделирования скорости до 250 км / ч.

Выбросы измеряются при температуре +23, +14 и -7 градусов по Цельсию. Лаборатория также может использоваться для проведения специальных измерений в широком диапазоне погодных условий (температуры в диапазоне от -40 до +65 градусов по Цельсию, относительная влажность 10-95 процентов). Цилиндрический динамометр предназначен для имитации скорости до 250 км / ч. Силы сопротивления, действующие на движущееся транспортное средство, моделируются электрическими тормозными двигателями (независимыми для каждой оси, каждый из которых вырабатывает 220 кВт мощности).

Тестирование двигателя в испытательной комнате: лаборатория также может использоваться для проведения специальных измерений в широком диапазоне погодных условий.

В рамках процесса измерения выбросов отбираются и анализируются отработавшие газы, причем основное внимание уделяется общему объему и концентрации отдельных загрязнителей. Измеренные параметры включают количество окиси углерода (CO), двуокиси углерода (CO 2 ), углеводородов (HC), оксидов азота (NOx ) и метана (CH 4 ), количество частиц (PN) и общую массу частиц. Анализ выхлопных газов представляет собой комбинацию высокоточных измерений и сложных математических расчетов в различных режимах движения. Центр эмиссии на Юге также имеет 30 станций для предварительного прогрева и кондиционирования

Control - комнаты

Анализ выхлопных газов представляет собой комбинацию высокоточных измерений и сложных математических расчетов в различных режимах движения.

По состоянию на сентябрь 2018 года выбросы отработавших газов всех новых автомобилей, продаваемых в ЕС, должны были измеряться в соответствии с правилами WLTP и RDE. Проще говоря, WLTP (всемирная процедура испытания на гармонизированном легком транспортном средстве) устанавливает требования к измерениям выбросов, проводимым в лабораторных условиях, и RDE (реальные выбросы при вождении) для измерений в условиях реального движения. Центр эмиссии Юг также предоставляет техническую основу для подготовки транспортных средств к измерениям RDE. Измерения RDE проводятся в стандартных дорожных условиях с использованием мобильной аналитической системы, известной как PEMS (портативная система измерения выбросов).

Измерения RDE (RealDrivingEmissions) проводятся в стандартных дорожных условиях.

Skoda использует одиннадцать устройств PEMS (семь на Технологическом Развитии и четыре на зоне качества). Центр эмиссии Юг устанавливает устройства PEMS в транспортных средствах, подлежащих тестированию, и проверяет систему PEMS, то есть проверяет, имеет ли она соответствующие функции, сравнивая результаты с результатами лабораторной аналитической системы.

Комментарии директоров

Ярослав Мансфельд уже много лет отвечает за измерения выбросов в Skoda. Вместе с Мартином Хрдличкой, руководителем отдела разработки шасси и двигателей в Skoda, г-н Мансфельд курировал создание Центра эмиссии на юге, и сегодня он является почетным руководителем Технологического центра двигателей.

Как Skoda измерял выбросы в прошлом?

Архивы показывают, что первые действительно подробные анализы выхлопных газов были проведены в конце 1954 года на двигателе Skoda 1500, разработанном для Skoda 973, армейского внедорожника. Состав отработавших газов и распределение смеси были рассмотрены как часть процесса проектирования впускного коллектора. Вскоре после этого, не бренд начал испытания выхлопных газов для пассажирских и грузовых транспортных средств в тогдашнем Институте автомобильного транспорта ((VMV) в Праге. Сотрудничество между инженерами Skoda и Úvmv продолжалось до 1980-х годов и включало в себя разработку, включающую оптимизацию системы выбросов для нового SkodaFavorit.

Еще одной вехой стала новая лаборатория по выбросам с тремя измерительными блоками, построенная в 1997 году на месте технологического развития. Одна станция в сочетании с климатической камерой позволила проводить измерения при температурах от -35 до +65 градусов по Цельсию. Здание, которое позже называлось «Центр эмиссии Север», было существенно расширено в 2015 году, а затем значительно обновлено в этом году, чтобы позволить SKODA соблюдать все более строгие законы об измерении выбросов. Параллельно с этим бренд решил построить новый центр выбросов с внутренним названием «Юг», который работает с 2017 года. В связи с этим Skoda готовится к изменениям, которые ожидаются в трансмиссиях, топливе и измерительных технологиях, а также для новых рынков с различным законодательством о выбросах.

Это важные факты, но измерение выбросов в Skoda, несомненно, связано со многими личными историями. Например, вы не первый в своей семье, кто специализируется в этой области.

Да, мой отец - также Ярослав Мансфельд - сделал некоторые измерения на тормозах двигателя. Одной из вещей, которую действительно трудно забыть, была разработка SKODAFavorit. Мы должны были реагировать на изменения законодательства, подстраивая под них лаборатории выбросов в Skoda и Úvmv. Мы работали, чтобы оптимизировать различные каталитические системы, при проектировании смеси для двигателей Skoda оснащенных механическим и электронным управлением карбюратором Pierburg и одноточечной системой впрыска топлива с помощью Bendix.

Что ждет Центр эмиссии в будущем, когда гибриды и электромобили становятся все более распространенными?

Тем, кто работает здесь, не нужно беспокоиться о потере работы, потому что тестирование гибридов намного сложнее и требует больше времени, чем тестирование обычных автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Измерения должны проводиться в различных состояниях заряда аккумулятора, при этом основное внимание уделяется не только выбросам, но и электрическим параметрам и тому подобному. Другими словами, электромобили также поставляются со многими системами, которые необходимо тестировать и измерять, и хотя выбросы «выхлопной трубы» не являются частью процесса, нам придется измерять, скажем, энергопотребление и диапазон на заряд батареи.

SKODA разрабатывает двигатели MPI, используемые во многих моделях VolkswagenGroup, на рынках практически во всем мире, в частности, трехцилиндровые 1,0 MPI и четырехцилиндровые 1,5 MPI и 1,6 MPI. Это сложная задача.

«Вы должны иметь в виду, что не только законодательство, но и погодные условия значительно различаются в разных уголках мира», - говорит Мартин Хрдличка, глава отдела разработки шасси и двигателей Skoda. «Наши двигатели должны соответствовать различным стандартам выбросов и должны быть подготовлены к очень различным температурам, высотам и параметрам качества топлива, а также к использованию компонентов, изготовленных несколькими различными поставщиками».

Еще одна область, на которой сосредоточены инженеры Центра двигателей, - это возможность установки групповых двигателей на автомобилях SKODA. Поскольку они используются во многих различных моделях, двигатели должны быть точно настроены до стадии серийного производства, чтобы идеально соответствовать модели. Эта операция включает в себя оптимизацию блока управления, системы охлаждения и системы выпуска и впуска, а также координацию всех тестов функциональности и омологации. «Третье, что покрывается Центром двигателей, - это забота о текущем ассортименте двигателей, используемых в автомобилях SKODA. Наши специалисты по двигателям должны убедиться, что двигатели, используемые в автомобилях SKODA, соответствуют действующему законодательству и соответствуют тенденциям мирового рынка в течение всего периода производства модельного ряда», - говорит Мартин Хрдличка.

Как работает тестирование? 

Доступно пятнадцать испытательных стендов для испытаний двигателей, которые вырабатывают до 400 кВт мощности и до 750 Нм крутящего момента. Самые высокие уровни достигаются двигателями, используемыми в автомобилях SKODAMotorsport. Каждая скамья расположена в отдельной комнате, которая полностью изолирована от шума и защищена от огня. Все устройства, включая двигатель, установлены на чугунных плитах с воздушной пружиной весом до 40 тонн. «Это предотвращает передачу вибрации на все здание Центра двигателей», - объясняет Мартин Хрдличка, объясняя механизм. Система вентиляции немедленно удаляет выхлопные газы.

Между станциями имеются анализаторы состава выбросов двигателя. Из соображений акустики и безопасности каждый испытательный двигатель отделен от операторов «пуленепробиваемой» стеклянной панелью. Вход в испытательную комнату во время испытания двигателя не допускается. Для повышения эффективности процесса мониторинга двигатель контролируется камерами.

Перед тестированием двигатель фиксируется в специальном стенде. Предварительная подготовка двигателя - сборка, подгонка и т. д. - занимает десятки часов, но установка двигателя на испытательном стенде занимает всего несколько минут. Инженеры связывают двигатель с электрическим моторным тормозом и подключают его к необходимым измерительным приборам подачи топлива и подачи охлаждающей воды. Проверка двигателя - это автоматизированная операция, управляемая автоматической системой.

Другая область знаний для инженеров Центра двигателей - разработка и тестирование коробок передач. С этой целью в начале 2018 года в Центре двигателей была открыта новая лаборатория для испытаний коробок передач, состоящая из пяти современных испытательных площадок. Эти редукторы позволяют выполнять сложные задачи - от испытаний совершенно новых коробок передач и их компонентов до проверки качества существующих коробок передач серийного производства.

Поэтому на одной из площадок имеется уникальный отсек для водителя для акустического анализа, а также он используется для проверки работоспособности коробки передач. Еще один испытательный стенд используется для всесторонних и сложных испытаний в течение срока службы как редукторов, так и целых трансмиссий.

Для обеспечения бесперебойной работы всех испытательных станций требуются обширные технические ресурсы. В Центре двигателей, предназначенном для испытаний широкого спектра видов топлива (бензин, дизельное топливо, сжиженный природный газ, сжиженный нефтяной газ, этанол и топливо для гоночных двигателей), расположены резервуары на 50 000 литров топлива, расположенные рядом с главным зданием. Каждый из испытательных стендов оснащен собственной системой подачи топлива и охлаждающей воды. Температура исходной воды, используемой для охлаждения, колеблется от 30 ° C (охлаждение двигателя) до 6 ° C (промежуточные охладители и другие компоненты). Система вентиляции на месте предназначена для обмена до 136 000 кубометров воздуха в час.

Что именно вы несете ответственность?

Я отвечаю за тестирование двигателей, как указано в названии моей должности: Техник по испытанию двигателей. Двигатели, проходящие через наш отдел, испытываются в заданных условиях и с заданными свойствами, благодаря чему мы можем затем настраивать технические параметры двигателей, чтобы гарантировать, что они соответствуют предписанным стандартам и справляются с уровнями нагрузки, типичными для стандартного двигателя.

Сколько времени занимает средний тест двигателя, и что именно вы отслеживаете?

Каждое испытание двигателя сопровождается особыми требованиями, которые определяют, сколько времени это займет. Например, длительный тест может занять до тысячи часов, потому что мы проверяем несколько свойств двигателя одновременно. Помимо самого процесса испытаний, это требует тщательной предварительной подготовки к тесту - изменение параметров измерительного устройства, свойств теста, свойств топлива и т. д. С другой стороны, краткосрочные тестовые измерения могут быть завершены в течение часа. Основным преимуществом проведенных нами испытаний являются результаты работы двигателя, которые мы затем можем использовать для проверки сопротивления и адаптируемости двигателя в выбранных условиях.

Что вы можете моделировать в этих тестах?

Чтобы выпустить двигатель для производственного процесса, мы должны быть на 100% уверены, что двигатель не подведет пользователя ни при каких обстоятельствах. Вот почему мы моделируем ситуации, с которыми вы обычно не сталкивались при стандартной работе. Например, мы измеряем пределы производительности двигателя, то есть его работу при максимальной нагрузке. Мы также проводим моделирование вождения, связанное с температурой, где мы передаем данные с поверхности дороги на испытательное оборудование, чтобы проверить параметры сопротивления двигателя. Очевидно, что все эти операции получены из прототипов, которые были протестированы.