หลังกรณีดีเซลสแกนดัล: การทดสอบ RDE ดำเนินการอย่างไร?

การทดสอบ RDE คือขั้นตอนที่วัดการปล่อยไอเสียของยานพาหนะไม่ใช่บนแท่นทดสอบในห้องปฏิบัติการ แต่ในการจราจรจริงและสภาพถนนจริง ด้วยอุปกรณ์วัดแบบพกพา (PEMS) ที่ติดตั้งกับยานพาหนะ การทดสอบนี้ซึ่งเป็นส่วนบังคับของการรับรองประเภทหลังยุค Euro 6 ได้รับการออกแบบมาเพื่อปิดช่องว่างระหว่างค่าที่วัดในห้องปฏิบัติการกับการใช้งานจริง หลังจากกรณีอื้อฉาว NOx ของเครื่องยนต์ดีเซล

การทดสอบ RDE คืออะไร และติดตั้งอะไรบนยานพาหนะ?

การทดสอบรับรองประเภทแบบดั้งเดิมทำบนชาสซีไดนาโมมิเตอร์: ยานพาหนะถูกวางบนแท่นทดสอบคงที่ ล้อหมุนอยู่บนลูกกลิ้ง และตัวอย่างไอเสียถูกวัดด้วยเครื่องวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการที่ผ่านการสอบเทียบ RDE กลับขั้นตอนนี้อย่างสิ้นเชิง ยานพาหนะออกไปยังถนนสาธารณะพร้อมอุปกรณ์วัด และถูกขับในการจราจรจริง ภายใต้สภาพอากาศจริง ทุกอย่างที่ออกจากท่อไอเสียจะถูกวัดและบันทึกแบบเรียลไทม์

อุปกรณ์ที่ทำให้สิ่งนี้เป็นไปได้เรียกว่า PEMS (Portable Emissions Measurement Systems) ชุด PEMS ทั่วไปประกอบด้วย เครื่องวิเคราะห์ก๊าซแบบต่อเนื่อง เครื่องวัดอัตราการไหลมวลของไอเสีย สถานีตรวจวัดสภาพอากาศ และ GPS ตัวอย่างเช่น โมดูล PEMS แบบกะทัดรัดที่วัดความเข้มข้น NO/NO2 และ CO/CO2 ในท่อไอเสียของยานพาหนะดีเซลและเบนซิน ถูกผลิตให้ทำงานได้ในช่วงอุณหภูมิ -10 °C ถึง +45 °C และระดับความสูงถึง 3,000 ม. อุปกรณ์วัดมักถูกติดตั้งกับคานลากของยานพาหนะ

ประวัติของ PEMS ยาวนาน: แรกเริ่มใช้ในการทดสอบยานพาหนะหนักในสหรัฐอเมริกา จากนั้นจึงกลายเป็นหัวใจของข้อกำหนด Euro VI (ยานพาหนะหนัก) และ Euro 6 (ยานพาหนะเบา) น้ำหนักของอุปกรณ์ปัจจุบันลดลงเหลือประมาณ 70 กก. ในขณะที่รุ่นแรกมีน้ำหนักราว 200 กก. ความต่างของน้ำหนักไม่ใช่รายละเอียดเล็กน้อยที่คุณมองข้ามได้: ทุกกิโลกรัมที่เพิ่มขึ้นบนยานพาหนะส่งผลต่อการปล่อยมลพิษที่การทดสอบวัดอยู่เอง

ทำไม RDE จึงกลายเป็นสิ่งบังคับ?

สหภาพยุโรปใช้วงจรทดสอบในห้องปฏิบัติการที่เรียกว่า NEDC มาตั้งแต่ทศวรรษ 1990 โปรไฟล์ทางเทคนิคของวงจรนี้ดูไม่มีพิรุธเพียงแวบแรก: ความเร็วเฉลี่ย 33 กม./ชม. อัตราเร่งสูงสุด 1.2 ม./วินาที2 และยานพาหนะหยุดนิ่งสมบูรณ์ประมาณ 25% ของวงจร ผลลัพธ์คือโปรไฟล์การขับขี่ที่พบได้ยากในชีวิตจริง ซึ่งยานพาหนะสมัยใหม่ใช้เพียงส่วนเล็กน้อยของกำลังเครื่องยนต์ที่มีอยู่ ยานพาหนะที่ดูสะอาดในการทดสอบ กลับแสดงพฤติกรรมแตกต่างอย่างสิ้นเชิงเมื่อขับบนทางหลวงหรือเมื่อบรรทุกเต็มที่

จุดหักเหคือปี 2011 ศูนย์วิจัยร่วมของสหภาพยุโรป (JRC) ตรวจพบความแตกต่างที่ใหญ่และเพิ่มขึ้นระหว่างค่าการปล่อยมลพิษที่วัดในห้องปฏิบัติการกับที่วัดบนท้องถนน โดยเฉพาะค่า NOx ของยานยนต์ดีเซล ข้อค้นพบนี้จุดชนวนกระบวนการออกกฎหมาย แพ็กเกจ RDE สองชุดแรกได้รับการรับรองในปี 2015 และตีพิมพ์ในราชกิจจานุเบกษาของสหภาพยุโรปในปี 2016 (EU 2016/427 และ EU 2016/646) การทดสอบมีผลบังคับใช้แบบทยอยลงตั้งแต่ปี 2017 กลายเป็นข้อบังคับสำหรับรถยนต์นั่งใหม่ทั้งหมดตั้งแต่ต้นปี 2021 และสำหรับรถกระบะใหม่ทั้งหมดตั้งแต่ต้นปี 2022

การเสร็จสมบูรณ์ของแพ็กเกจที่สองก็มีความสำคัญเช่นกัน: หลังจากการเปิดเผยกรณีการละเมิดของ Volkswagen ในสหรัฐอเมริกา มาตรการความโปร่งใส เช่น การแจ้งต่อหน่วยงานกำกับดูแลเกี่ยวกับกลยุทธ์การควบคุมการปล่อยมลพิษ และเอกสารประกอบที่ขยายเพิ่มเติม ได้ถูกเพิ่มเข้าไปในกฎหมาย นั่นคือ RDE ไม่ใช่เพียงการแก้ไขทางเทคนิคเท่านั้น แต่ยังเป็นการกำกับดูแลที่มุ่งฟื้นฟูความไว้วางใจอีกด้วย

เส้นทางทดสอบควรเป็นอย่างไร? โปรไฟล์การขับขี่และเงื่อนไขขอบเขต

ใน RDE ตัวถนนเองก็อยู่ภายใต้มาตรฐานด้วย เส้นทางทดสอบประกอบด้วยสามส่วน: ส่วนในเมืองที่ความเร็วอยู่ระหว่าง 0-60 กม./ชม. ส่วนชนบทในช่วง 60-90 กม./ชม. และส่วนมอเตอร์เวย์ที่ความเร็วเกิน 90 กม./ชม. แต่ละส่วนต้องมีความยาวอย่างน้อย 16 กม. เวลารวมอยู่ระหว่าง 90-120 นาที โดยสัดส่วนของระยะทางก็ถูกกำหนดไว้: ในเมือง 29-44% ชนบท 23-43% มอเตอร์เวย์ 23-43% ความเร็วเฉลี่ยในเมืองควรอยู่ระหว่าง 15-40 กม./ชม. และในส่วนมอเตอร์เวย์ต้องขับที่ความเร็วเกิน 100 กม./ชม. อย่างน้อย 5 นาที

เงื่อนไขอุณหภูมิและระดับความสูงเรียกว่า "เงื่อนไขขอบเขต" (boundary conditions) และสิ่งเหล่านี้กำหนดความถูกต้องของการทดสอบโดยตรง ความต่างของระดับความสูงระหว่างจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดต้องไม่เกิน 100 ม. และการไต่ระดับสะสมต้องไม่เกิน 1200 ม./100 กม. ในเงื่อนไขขยาย กล่าวคือในอากาศเย็นหรือความสูงมาก ค่าการปล่อยมลพิษที่วัดได้จะถูกหารด้วย 1.6 เพื่อทำให้เป็นมาตรฐาน ส่วนข้อมูลที่ออกนอกเงื่อนไขขอบเขตโดยสิ้นเชิง แม้จะเป็นเพียงจุดวัดเดียว ก็ทำให้การทดสอบทั้งหมดไม่ถูกต้อง การเกินขีดจำกัดความเร็วในท้องถิ่นไม่ทำให้การทดสอบไม่ถูกต้อง กฎในจุดนี้เกี่ยวข้องกับความสามารถในการทำซ้ำของเงื่อนไขทางกายภาพ ไม่ใช่ค่าปรับจราจร

การทดสอบถือว่าไม่ถูกต้องได้อย่างไร?

ไม่เพียงแต่เงื่อนไขสิ่งแวดล้อมเท่านั้น แต่ลักษณะการขับขี่ก็ถูกตรวจสอบด้วย ข้อมูลถูกวิเคราะห์ด้วยเครื่องมือประเมินอิสระสองตัว: วิธีหน้าต่างค่าเฉลี่ยเคลื่อนที่ (EMROAD) ของ JRC และวิธีการจัดกลุ่มกำลัง (CLEAR) ของมหาวิทยาลัยเทคนิคเกรซ เครื่องมือเหล่านี้ตรวจสอบว่าการขับขี่เป็น "ปกติ" หรือไม่ ผ่านตัวชี้วัดต่างๆ เช่น ผลคูณของความเร็วและความเร่ง (v·a) และ RPA ทั้งการขับแบบเรียบเนียนเกินไปจนรู้สึกเหมือนพวงมาลัยตรึงอยู่กับที่บนทางด่วน และการขับแบบกดคันเร่งอย่างก้าวร้าวตลอดเวลา ล้วนถูกปฏิเสธ เพื่อให้ถือว่าผ่านการทดสอบ ช่วงเวลาของเส้นทางในเมือง ชนบท และทางด่วน ต้องเป็นไปตามค่าคลาดเคลื่อนที่กำหนดอย่างน้อย 50% นอกจากนี้ยังมีข้อผ่อนปรนเพิ่มเติม คือ ยานพาหนะที่มีชุดส่งกำลัง ประเภทบล็อกเครื่องยนต์ จำนวนและการจัดเรียงกระบอกสูบ และระบบควบคุมการปล่อยมลพิษแบบเดียวกัน จะถือเป็น "ตระกูลทดสอบ" เดียวกันได้ จึงไม่จำเป็นต้องทดสอบแยกสำหรับแต่ละรุ่นย่อย

ค่าสัมประสิทธิ์ความสอดคล้อง: ทำไมขีดจำกัดในการขับขี่จริงจึงสูงกว่าขีดจำกัด Euro 6?

ใน RDE ขีดจำกัดจะคำนวณโดยการคูณขีดจำกัดในห้องปฏิบัติการด้วยตัวคูณหนึ่ง: ขีดจำกัด NTE = ขีดจำกัด Euro 6 × ค่าสัมประสิทธิ์ความสอดคล้อง (CF) การมีตัวคูณนี้มีเหตุผลเชิงปฏิบัติ: ความไม่แน่นอนในการวัดของอุปกรณ์ PEMS ที่ทำงานบนท้องถนนสูงกว่าอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการที่ได้รับการสอบเทียบ ในขั้นชั่วคราว (Euro 6d-TEMP) กำหนด CF สำหรับ NOx ไว้ที่ 2.1 ในขั้นสุดท้าย (Euro 6d) ลดลงเหลือ 1.5 ค่า 1.5 นี้รวมส่วนต่าง 0.5% ไว้สำหรับความไม่แน่นอนในการวัดของ PEMS รายละเอียดที่น่าสนใจ: JRC คำนวณความไม่แน่นอนของ PEMS สำหรับ NOx ไว้ที่ 30% แต่ประเทศสมาชิกได้เพิ่มส่วนต่างนี้ขึ้นเป็น 50% หลังการเจรจาเชิงนโยบาย

ลองทำให้เห็นเป็นรูปธรรม สำหรับยานพาหนะดีเซล ขีดจำกัดห้องปฏิบัติการ Euro 6 คือ NOx ที่ 80 mg/km ในขั้น RDE ชั่วคราว เผinให้เห็นค่าคลาดเคลื่อนในการขับขี่จริงสูงถึง 168 mg/km ในขั้นสุดท้ายค่านี้ลดลงเหลือ 120 mg/km สำหรับยานพาหนะเบนซิน ขีดจำกัด NOx ของ Euro 6 อยู่ที่ 60 mg/km อยู่แล้ว นอกจากค่าสัมประสิทธิ์ความสอดคล้องที่ครอบคลุมทั้งเส้นทางแล้ว ยังต้องจัดให้แยกสำหรับช่วงเส้นทางในเมืองด้วย เป้าหมายนี้ชัดเจนคือการลดการปล่อยมลพิษในเมืองซึ่งรวมถึงการสตาร์ทเครื่องยนต์เย็นด้วย ด้านอนุภาค ใน Euro 6d จำนวนอนุภาค (PN) ต้องอยู่ต่ำกว่า 9.0 × 10¹¹ #/km โดยมี CF = 1.5 ขีดจำกัด PN มีผลบังคับใช้พร้อมแพ็กเกจ RDE ที่สาม (ธันวาคม 2016) และการปรับใช้กับยานพาหนะไฮบริดรวมถึงเหตุการณ์การฟื้นฟูระบบก็ถูกรวมอยู่ในแพ็กเกจนี้ CO2 จะถูกวัดและบันทึก แต่ไม่ได้รับการวิเคราะห์อย่างเป็นระบบ สารมลพิษที่มีผลบังคับคือ NOx และจำนวนอนุภาค

ความแตกต่างระหว่าง RDE กับ WLTP คืออะไร?

การทดสอบทั้งสองมักถูกเปรียบเทียบกัน แต่จริง ๆ แล้วทำหน้าที่ไม่เหมือนกัน WLTP เป็นขั้นตอนแบบ ห้องปฏิบัติการที่เข้ามาแทนที่ NEDC: ด้วยความเร็วเฉลี่ยและความเร็วสูงสุดที่สูงขึ้น ช่วงเงื่อนไขการขับขี่ที่กว้างขึ้น และวงจรที่ยาวขึ้น จึงใกล้เคียงการขับขี่จริงมากกว่า NEDC อย่างเห็นได้ชัด อย่างไรก็ตาม ยังคงทำบนไดนาโมมิเตอร์แชสซีในสภาพแวดล้อมที่ควบคุม ส่วน RDE ละทิ้งห้องปฏิบัติการไปโดยสิ้นเชิง และวัด NOx, HC, CO, CO2 และอนุภาคบนท้องถนน

ดังนั้นทั้งสองไม่ใช่ทางเลือกแทนกัน แต่เป็นสิ่งที่เสริมกัน: ยานพาหนะใหม่ทุกคันต้องเป็นไปตามขีดจำกัดไอเสียทั้งในการทดสอบ WLTP และ RDE ในการทดสอบ RDE จะสังเกตเห็นพลวัตการขับขี่ที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับห้องปฏิบัติการ และต้องมีการติดตามและตรวจสอบข้อมูลแบบเรียลไทม์จำนวนมากกว่าเดิมอย่างมาก ในแง่วิศวกรรม นี่หมายความว่าภาระในการประเมินผลจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก แทนที่จะปรับให้เข้ากับโปรไฟล์รอบการทดสอบ คุณต้องออกแบบกลยุทธ์การปล่อยมลพิษที่อยู่ภายใต้เพดานไม่ว่าสถานการณ์จริงบนท้องถนนจะเป็นอย่างไร

RDE เข้มงวดขึ้นอย่างไรกับ Euro 7 และจุดบกพร่องของระบบมีอะไรบ้าง?

กฎระเบียบ RDE ไม่ใช่เป้าหมายที่หยุดนิ่ง ด้วยการแก้ไข Euro 6e ผู้ผลิตจำเป็นต้องรองรับ PEMS บนยานพาหนะ เพื่อให้บุคคลที่สามอิสระสามารถทำการทดสอบ RDE เพื่อการปฏิบัติตามระหว่างการใช้งาน (ISC) ได้ - นั่นคือโครงสร้างพื้นฐานการวัดได้กลายเป็นส่วนหนึ่งของสถาปัตยกรรมดิจิทัลของตัวรถเองแล้ว ส่วนระเบียบ Euro 7 ได้วางข้อกำหนดเกี่ยวกับระบบเบรกและยางยานพาหนะนอกเหนือจากการรับรองประเภท และคาดว่าเทคโนโลยี PEMS จะมีบทบาทใหญ่ขึ้นในข้อกำหนดการตรวจสอบในโลกจริงในอนาคต ข้อประเมินที่ว่า Euro 7 เข้มงวดขึ้นอย่างชัดเจนในเรื่องขีดจำกัดมีอยู่แพร่หลาย แต่ตัวเลขผลกระทบโดยละเอียดในประเด็นนี้ยังคงต้องได้รับการยืนยันด้วยเนื้อหากฎหมายฉบับหลัก

ด้านที่ถูกวิพากษ์วิจารณ์ของระบบก็เป็นรูปธรรมเช่นกัน การทดสอบ RDE ปัจจุบันใช้ได้เฉพาะกับรถรุ่นก่อนการผลิตที่ผู้ผลิตนำเสนอเท่านั้น สภาพอากาศเย็นและพื้นที่สูง - ซึ่งสามารถก่อให้เกิด NOx ในปริมาณที่สูงเกินสัดส่วน - ถูกรวมอยู่ได้เพียงระดับเงื่อนไขขอบเขต "แบบขยาย" เท่านั้น การทดสอบ RDE เพียงครั้งเดียวสามารถให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกันบนรถคันเดียวกัน ซึ่งจำกัดความสามารถในการทำซ้ำ นอกจากนี้ผู้ผลิตยังสามารถทำการทดสอบการรับรองประเภท RDE ได้เองสูงสุดถึง 50% ภายใต้การกำกับดูแลของศูนย์บริการทางเทคนิค ความจำเป็นในการทดสอบซ้ำโดยอิสระและการกำกับดูแลตลาดจึงถูกเรียกร้องบ่อยครั้งด้วยเหตุนี้ ความจริงทางเทคนิคอีกประการหนึ่งคือ การตอบสนองขีดจำกัด RDE ต้องการระบบ DeNOx ประสิทธิภาพสูง - นั่นคือ SCR และ AdBlue - ที่ทำงานได้ดีตลอดช่วงการทำงานของยานพาหนะ สารละลายยูเรีย 32.5% ถูกฉีดเข้าสู่ตัวเร่งปฏิกิริยา SCR ที่ท่อไอเสีย แยกตัวเป็นแอมโมเนียที่อุณหภูมิสูงและเปลี่ยน NOx เป็นไนโตรเจนและน้ำ ชุดค่าผสมนี้ร่วมกับ DPF เป็นรากฐานที่ทำให้ขีดจำกัดการขับขี่จริงสามารถบรรลุได้ในทางกายภาพ

คุณสามารถดูข้อมูลการปล่อยมลพิษในโลกจริงของรถของคุณได้จากที่ใด?

RDE ไม่ได้เป็นเพียงเรื่องของห้องปฏิบัติการทดสอบอีกต่อไป แต่ยังมีประตูที่เปิดสู่ผู้บริโภคด้วย ผู้ผลิตมีหน้าที่จัดทำรายงานทางเทคนิคของการทดสอบ RDE และเปิดเผยบางส่วนต่อสาธารณะผ่านเว็บไซต์ของตนเอง รายงานที่ละเอียดขึ้นจะมอบให้ฟรีแก่ผู้ที่ร้องขอซึ่งมี "ผลประโยชน์โดยชอบธรรม" ในสหภาพยุโรป ข้อมูล CO2 ในโลกจริงและการใช้เชื้อเพลิงถูกรวบรวมไว้ในศูนย์ข้อมูล EEA ("Real world emissions from cars and vans") และคณะกรรมการเผยแพร่รายงาน CO2 ในโลกจริงด้วยข้อมูลจากอุปกรณ์ติดตามการใช้เชื้อเพลิงที่ติดตั้งบนยานพาหนะ

นอกสหภาพยุโรปก็มีทางเลือกเช่นกัน ในสหรัฐอเมริกา ผู้บริโภคสามารถเข้าถึงข้อมูลการปล่อยมลพิษรายรุ่นรถได้ผ่าน Fueleconomy.gov แพลตฟอร์มจัดอันดับอิสระอย่าง AIR Index ก็นำเสนอค่าการปล่อยมลพิษในโลกจริงและประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง นั่นคือวันนี้การตั้งคำถามไม่เพียงแค่ค่าตามแคตตาล็อก แต่ถึงพฤติกรรมที่วัดได้จากถนนของรถที่คุณกำลังพิจารณาจะซื้อ เป็นสิ่งที่ทำได้ในทางเทคนิคแล้ว

บทสรุป: การทดสอบ RDE ให้อะไรแก่ผู้ซื้อ?

สาระสำคัญของ RDE สรุปได้ในประโยคเดียว: การเปลี่ยนการประกาศค่าไอเสียจากผลทดสอบในห้องปฏิบัติการที่ไม่ขึ้นกับตัวรถ ให้กลายเป็นการวัดที่ได้รับการตรวจสอบในสภาพจริงบนท้องถนน ระบบนี้ยังมีข้อจำกัด เช่น เงื่อนไขขอบเขตที่แคบ การนำไปใช้กับยานพาหนะก่อนการผลิต และขีดจำกัดด้านความสามารถในการทำซ้ำ ซึ่งข้อวิจารณ์เหล่านี้มีพื้นฐานที่สมเหตุสมผล แต่ทิศทางนั้นชัดเจน: ทุกกฎระเบียบใหม่ทำให้การวัดใกล้เคียงกับเงื่อนไขที่สมจริงยิ่งขึ้น และมีค่าคลาดเคลื่อนที่แคบลง การที่สามารถเห็นสิ่งที่ออกมาจากท่อไอเสียในวันที่อุณหภูมิและการจราจรอยู่นอกเหนือการควบคุมของคุณโดยสิ้นเชิง ถือเป็นความก้าวหน้าที่จับต้องได้ที่สุดของกฎหมายด้านการปล่อยไอเสียในทศวรรษที่ผ่านมา

แหล่งอ้างอิง

• Real-driving emissions test procedure for exhaust gas pollutant emissions of cars and light commercial vehicles in Europe - ICCT
• Cars and Light Trucks: RDE Testing - DieselNet
• EU: Light-duty: Real-Driving Emissions (RDE) - TransportPolicy.net
• Real Driving Emissions Testing (RDE) & PEMS Solutions - HORIBA
• The Industry Standard to measure Real Driving Emissions (RDE) - AVL
• Euro 6e: Changes to the European Union light-duty vehicle type-approval procedure - ICCT
• Euro 7: The new emission standard for light-duty vehicles - ICCT
• WLTP and RDE - EUR-Lex summary
• On-road vehicle emissions beyond RDE conditions - JRC
• Real Driving Emissions - AECC
• Real world emissions from cars and vans - EEA Datahub
• Real-world Emissions - AIR Index