Banc à rouleau pour essais d'émission d'un véhicule (Emission pollution - EURO 6, WLTP...)

Notre banc à rouleaux nous permet de mettre en oeuvre les mesures d"émissions de polluants telles que définies dans les normes et protocoles de mesures Euro 6 (mais aussi WLTP).

Notre banc à rouleau répond aux exigences de précisions et de reproductibilité requises par les mesures d'émissions permettant aux véhicules d'être testés dans des conditions routières simulées avec précision, tout en restant au sein du laboratoire. Le banc à rouleaux doit dépasser les critères de performance exigeants requis par les directives US EPA, normes FTP 75 / SFTP (US06) EUDC (simulation précise de la loi de route, réponse de simulation d'inertie rapide et amortie de façon critique pour fournir une charge réaliste du GMP, synchronisation précise des systèmes multi-rouleaux pour assurer des conditions de type route...)

Notre installation permet de contrôler la température, et l’hydrométrie au sein de la chambre d’essais. Elle offre la possibilité de changer la force appliquée aux roues, permet de contrôler de la ventilation de la calandre, est équipée pour mesurer des polluants émis et/ou quantifier l’autonomie électrique du véhicule (via un système de dilution et des baies d’analyse des gaz) autorise des essais à vitesse constante mais aussi de jouer différents cycles (WLTC, cycles américains, japonais...).

Notre principal banc s'adresse aux véhicules légers (Thermiques, Hybrides, Electriques) ou LDV (Light Duty Vehicle) qui regroupent les catégories M1 et N1 (avec possibilité d’homologuer des véhicules N2 en suivant les dérogations). Dans le cadre des protocoles récents de mesure comme l'Euro 6, les mesures sur bancs à rouleau sont complétées par des mesures en conditions de conduite réelles RDE, des mesures réalisées avec des PEMS 

Banc à rouleau pour mesure d'émissions - Site d'Osny

Evolutions des valeurs limites

Les émissions du transport routier sont de deux types :

• les gaz à effet de serre (GES), responsables du réchauffement climatique. Un objectif européen de réduction des émissions moyennes de CO2 de 15% de 2021 à 2025 et 37.5% à 2030 a été établi, et une politique de bonus/malus est instaurée en France pour inciter à l’achat de véhicules faiblement émetteurs.
• les polluants atmosphériques, néfastes pour la santé, dont en particulier les oxydes d’azote (NOx) et les particules fines. L’évolution des limites normatives européennes d’émissions sur les dernières années a été très importante, permettant une réduction très significative des émissions des véhicules récents.

Les essais d’émissions consistent à mesurer sur banc à rouleau les émissions de gaz polluants suivants : CO (monoxyde de carbone), THC - (hydrocarbure - total), NMHC (hydrocarbure non-méthanique), NOx (oxydes d’azote) avec PM qui exprime la masse particulaireet PN le nombre de particules.

Introduite à partir de septembre 2017 pour les nouveaux types de véhicules et généralisée en septembre 2019 pour tous les véhicules, la règlementation Euro 6d-TEMP introduit la mesure des niveaux d’émissions polluantes en situation de vie réelle sur route ouverte, appelée RDE. Cette mesure vise à réduire cet écart entre homologation et usage réel pour assurer des niveaux d’émissions réels faibles.

Méthodologie de la mesure banc à rouleau

Le banc à rouleaux est constitué d'un rouleau enterré de forte inertie, d'une machine électrique de charge couplée au rouleau et d'un dispositif informatique de suivi de cycle.
Les roues motrices du véhicules sont posées sur le rouleau, les autres roures sont bloquées, le véhicule est sanglé pour assurer la sécurité de l'ensemble.
Le principe de la mesure est de reproduire un profil de conduite (vitesse, accélération...) en fonction du temps selon un cycle prédéfini, la machine de charge reproduisant les efforts résistants simulés du véhicule.

En parallèle, un dispositif de mesure permet de mesurer les polluants réglementés (CO, HC, Nox et particules), de calculer la consommation de carburant et d'effectuer des prélèvements pour l'analyse d'autres polluants (HAP, COV...)

Pendant la durée du cycle, un prélèvement de gaz d'échappement est nécessaire pour en assurer l'analyse. Les systèmes de prélèvement  sont basés sur le prélèvement d'un échantillon dans un débit de gaz constant. Ce système basé sur le prélèvement à volume constant du gaz d'échappement dilué est dénommé CVS (Constant Volume Sampling) ou également prélèvement à débit variable.

Un ensemble de pompes permet de collecter en continu dans des sacs des fractions constantes, d'une part, des gaz d'échappement dilués et, d'autre part, de l'air de dilution

A la fin de l'essai, le contenu de chaque sac, dont la composition est représentative de l'ensemble du gaz prélevé, est analysé afin de déterminer les pourcentages moyens des différents polluants. 

Calage du véhicule

Les principales forces mises en jeu lors de l'avancement d'un véhicule sont les forces liées à l'aérodynamique, au roulement, au profil de la route et à l'accélération ou décélération du véhicule.
Ces paramètres de résistance à l'avancement sont pris en compte selon la méthode WLTP suite à une phase de macération (Stabilisation du véhicule : T, P, charge de la batterie, etc.) à la température d'essais de 8h minimum.

Déroulement de l'essai

Pour les véhicules thermiques, l'essai consiste en un cycle de conduite WLTC.
Pour une majorié de véhicule, la classe 3 du cycle WLTC est utilisée (ceux ayant une puissance massique Pm > 34 W/kg) qui comportent 4 phases de basse, moyenne, haute et extra haute vitesse (si la vitesse maximale du vééhicule est inférieure à 135 km/h, la partie très haute vitesse est remplacée par la partie basse vitesse) permettant de retranscrire des conditions de conduites en partie urbaine et en partie extra-urbaine.

Cycle WLTC - Classe 3 (source wikipedia)

Pour les véhicules hybrides, il faut tenir compte de l’autonomie du véhicule en mode purement électrique afin de définir le taux d'utilisation du moteur électrique. Les valeurs des émissions de gaz polluants, des émissions de CO₂ et de la consommation de carburant sont pondérés en fonction de ce facteur.

Ces véhicules hybrides effectuent le test à plusieurs reprises.

• Ils démarrent avec une batterie pleine.
• Le cycle est répété jusqu'à ce que la batterie soit vide.
• Le moteur à combustion fonctionne plus longtemps à chaque cycle. Les émissions sont mesurées à chaque cycle.
• Par la suite, une mesure est réalisée avec une batterie vide dans laquelle l'énergie motrice provient uniquement du moteur à combustion et du freinage par récupération.
  Cette mesure en plusieurs étapes permet non seulement de déterminer plus précisément la consommation de carburant et les émissions de CO2, mais aussi l'autonomie électrique et l'autonomie totale.
  La valeur de CO2 à déterminer est alors calculée comme le rapport entre l'autonomie électrique et l'autonomie totale. 

Un facteur UF (utility factor) détermine le taux d'utilisation du moteur électrique. 

L'UF représente la proportion de la distance parcourue par le véhicule en mode électrique. Dans le cas des véhicules purement électriques, l'UF est de 100 %. Dans le cas des moteurs à combustion interne traditionnels, l'UF est de 0 %. Dans le cas des véhicules hybrides rechargeables, l'UF augmente avec leur autonomie électrique. L'UF peut permettre d'évaluer la capacité d'un véhicule à rouler sans émissions.

Pour les véhicules électriques, la mesure est effectuée avec la batterie quidoit être entièrement chargée au début du test sur banc d'essai. Immédiatement après l'essai, le véhicule est rebranché à un chargeur. Le câble est équipé d'un compteur électrique. Ce compteur mesure la quantité totale de courant, ce qui présente l'avantage de détecter également les pertes d'énergie de la batterie pendant la charge. La valeur obtenue est divisée par l'autonomie déterminée lors des tests sur banc d'essai.