Straßenverkehrs-Zulassungs-Ordnung (StVZO)

Anlage XXIII (zu § 47) Maßnahmen gegen die Verunreinigung der Luft durch Gase und Partikel von Kraftfahrzeugen mit Fremdzündungsmotoren und Selbstzündungsmotoren (Definition schadstoffarmer Personenkraftwagen)

Straßenverkehrs-Zulassungs-Ordnung vom 26. April 2012 (BGBl. I S. 679), die zuletzt durch Artikel 2 der Verordnung vom 18. Mai 2017 (BGBl. I S. 1282) geändert worden ist

3.9
Fahrleistungsprüfstand
3.9.1
Verfahren zur Kalibrierung des Fahrleistungsprüfstands
3.9.1.1
Allgemeines Dieser Abschnitt beschreibt das Verfahren zur Bestimmung der von einem Fahrleistungsprüfstand aufgenommenen Leistung. Diese umfasst die durch die Reibung und die von der Bremse aufgenommene Leistung. Der Fahrleistungsprüfstand wird auf eine Geschwindigkeit angetrieben, die größer ist als die höchste Prüfgeschwindigkeit. Dann wird der Antrieb abgestellt; die Drehgeschwindigkeit der angetriebenen Rolle verringert sich. Die kinetische Energie der Rollen wird von der Bremse und der Reibung aufgebraucht. Hierbei wird die unterschiedliche innere Reibung der Rollen bei belastetem und unbelastetem Zustand nicht berücksichtigt. Ebenfalls unberücksichtigt bleibt die Reibung der hinteren Rolle, wenn sie leerläuft.
3.9.1.2
Kalibrierung der Leistungsanzeige in Abhängigkeit von der aufgenommenen Leistung Die Leistungsanzeige muss bei den Geschwindigkeiten 80 km/h, 60 km/h, 40 km/h und 20 km/h kalibriert werden. Nachstehend wird der Vorgang für die Geschwindigkeit 80 km/h beschrieben. Die Kalibrierung ist für die übrigen genannten Geschwindigkeiten zu wiederholen, wobei die Anfangs- und Endgeschwindigkeiten sinngemäß zu wählen sind. Messung der Drehgeschwindigkeit der Rolle, falls nicht schon erfolgt. Dazu kann ein fünftes Rad, ein Drehzahlmesser oder eine andere Einrichtung verwendet werden. Das Fahrzeug wird auf den Prüfstand gebracht oder es wird eine andere Methode benutzt, um den Prüfstand in Gang zu setzen. Verwendung eines Schwungrades oder eines anderen Schwungmassensystems für die entsprechende Schwungmassenklasse. Der Prüfstand wird auf eine Geschwindigkeit von 80 km/h gebracht. Aufzeichnung der angezeigten Leistung (Pi). Erhöhung der Geschwindigkeit auf 97 km/h. Lösung der Einrichtung zum Antrieb des Prüfstands. Aufzeichnung der Verzögerungszeit des Prüfstands von 88 km/h auf 72 km/h. Einstellen der Bremsbelastung auf einen anderen Wert. Wiederholung der beschriebenen Vorgänge so lange, bis der Leistungsbereich auf der Straße abgedeckt ist. Berechnung der aufgenommenen Leistung nach folgender Formel: hierbei bedeuten:
P a:
aufgenommene Leistung in kW
M 1:
äquivalente Schwungmasse in kg (unberücksichtigt bleibt die Schwungmasse der leerlaufenden hinteren Rolle)
v 1:
Anfangsgeschwindigkeit in m/s (88 km/h = 24,4 m/s)
v 2:
Endgeschwindigkeit in m/s (72 km/h = 20 m/s)
t:
Zeit für die Verzögerung der Rolle von 88 km/h auf 72 km/h.
Diagramm der angezeigten Leistung bei 80 km/h in Abhängigkeit von der aufgenommenen Leistung bei der gleichen Geschwindigkeit:
3.9.2
Fahrwiderstand eines Fahrzeugs
3.9.2.1
Allgemeines Mit den nachstehend beschriebenen Verfahren soll der Fahrwiderstand eines Fahrzeugs, das mit konstanter Geschwindigkeit auf der Straße fährt, gemessen und dieser Widerstand bei einer Prüfung auf dem Fahrleistungsprüfstand gemäß den Bedingungen nach Nummer 3.9.1.2 simuliert werden. Der Technische Dienst kann andere Verfahren zur Bestimmung des Fahrwiderstands zulassen. Frosch
3.9.2.2
Beschreibung der Fahrbahn Die Fahrbahn muss horizontal und lang genug sein, um die nachstehend genannten Messungen durchführen zu können. Die Neigung muss auf ± 0,1 Prozent konstant sein und darf 1,5 Prozent nicht überschreiten.
3.9.2.3
Meteorologische Bedingungen Während der Prüfung darf die durchschnittliche Windgeschwindigkeit 3 m/s nicht überschreiten bei Windböen von weniger als 5 m/s. Außerdem muss die Windkomponente in Querrichtung zur Fahrbahn weniger als 2 m/s betragen. Die Windgeschwindigkeit ist 0,7 m über der Fahrbahn zu messen. Die Straße muss trocken sein. Die Luftdichte während der Prüfung darf um nicht mehr als ± 7,5 Prozent von den Bezugsbedingungen P = 100 kPa und t = 293,2 K abweichen.
3.9.2.4
Zustand und Vorbereitung des Prüffahrzeugs
3.9.2.4.1
Das Fahrzeug muss sich in normalem Fahr- und Einstellungszustand befinden. Es ist zu prüfen, ob das Fahrzeug hinsichtlich der nachgenannten Punkte den Angaben des Herstellers für die betreffende Verwendung entspricht:
a)
Räder, Zierkappen, Reifen (Marke, Typ, Druck)
b)
Geometrie der Vorderachse
c)
Einstellung der Bremsen (Beseitigung von Störeinflüssen)
d)
Schmierung der Vorder- und Hinterachse
e)
Einstellung der Radaufhängung und des Fahrzeugniveaus
f)
usw.
3.9.2.4.2
Das Fahrzeug ist mindestens bis zu seiner Bezugsmasse zu beladen. Das Fahrzeugniveau muss so eingestellt sein, dass sich der Beladungsschwerpunkt in der Mitte zwischen den "R"-Punkten der äußeren Vordersitze und auf einer durch diese Punkte verlaufenden Geraden befindet.
3.9.2.4.3
Bei Prüfungen auf der Fahrbahn sind die Fenster zu schließen. Eventuelle Abdeckungen für Klimaanlagen, Scheinwerfer usw. müssen sich in den Stellungen befinden, die sich bei ausgeschalteten Einrichtungen ergeben.
3.9.2.4.4
Unmittelbar vor der Prüfung muss das Fahrzeug auf geeignete Weise auf normale Betriebstemperatur gebracht werden.
3.9.2.5
Messverfahren für die Energieänderung beim Auslaufversuch
3.9.2.5.1
Auf der Fahrbahn
3.9.2.5.1.1
Messgeräte und zulässige Messfehler Die Zeitmessung darf mit einem Fehler von nicht mehr als 0,1 Sekunden, die Geschwindigkeit mit einem Fehler von nicht mehr als 2 Prozent behaftet sein.
3.9.2.5.1.2
Prüfverfahren
a)
Das Fahrzeug ist auf eine Geschwindigkeit zu bringen, die mehr als 10 km/h über der gewählten Prüfgeschwindigkeit v liegt.
b)
Das Getriebe ist in Leerlaufstellung zu bringen.
c)
Gemessen wird die Verzögerungszeit t 1 des Fahrzeugs von der Geschwindigkeit v 2 = (v + Δv) km/h bis v 1 = (v - Δv) km/h, wobei Δv 5 km/h.
d)
Durchführung der gleichen Prüfung in der anderen Richtung zur Bestimmung von t 2.
e)
Bestimmung des Mittelwerts T 1 aus t 1 und t 2.
f)
Diese Prüfung ist so oft zu wiederholen, dass die statistische Genauigkeit (p) für den Mittelwert gleich oder kleiner 2 % ist (p 2 %). Die statistische Genauigkeit wird definiert durch: dabei bedeuten:
t:
Koeffizient entsprechend nachstehender Tabelle
n:
Anzahl der Prüfungen
s:
Standardabweichung,
n 4 5 6 7 8 9
t 3,2 2,8 2,6 2,5 2,4 2,3
1,6 1,25 1,06 0,94 0,85 0,77
n 10 11 12 13 14 15
t 2,3 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2
0,73 0,66 0,64 0,61 0,59 0,57
g)
Berechnung der Leistung nach der Formel: dabei bedeuten:
P:
Leistung in kW
v:
Prüfgeschwindigkeit in m/s
Δv:
Abweichung von der Geschwindigkeit v in m/s
M:
Bezugsmasse in kg
T:
Zeit in Sekunden
3.9.2.5.2
Auf dem Prüfstand
3.9.2.5.2.1
Messgeräte und zulässige Messfehler Es sind die gleichen Geräte wie bei der Prüfung auf der Fahrbahn zu verwenden.
3.9.2.5.2.2
Prüfverfahren
a)
Das Fahrzeug wird auf den Fahrleistungsprüfstand gebracht.
b)
Der Reifendruck (kalt) der Antriebsräder ist auf den für den Prüfstand erforderlichen Wert zu bringen.
c)
Einstellen der äquivalenten Schwungmasse I des Prüfstands. Fahrzeug und Prüfstand sind durch ein geeignetes Verfahren auf Betriebstemperatur zu bringen.
d)
Durchführung der beschriebenen Maßnahmen nach Nummer 3.9.2.5.1.2 Buchstabe a bis c, f und g, wobei in der Formel g M durch I ersetzt wird.
e)
Einstellen der Prüfstandsbremse nach Nummer 3.9.1.
3.9.2.5.3
Andere gleichwertige Messverfahren für die Energieänderung beim Auslaufversuch können nach Zustimmung des Technischen Dienstes angewandt werden.
3.9.2.6
Messverfahren für das Drehmoment bei konstanter Geschwindigkeit
3.9.2.6.1
Auf der Fahrbahn
3.9.2.6.1.1
Messgeräte und zulässige Messfehler
a)
Das Drehmoment muss mit einem Messgerät einer Genauigkeit von 2 Prozent gemessen werden,
b)
die Geschwindigkeit muss auf 2 Prozent genau bestimmt werden.
3.9.2.6.1.2
Prüfverfahren
a)
Das Fahrzeug ist auf die gewählte konstante Geschwindigkeit V zu bringen.
b)
Das Drehmoment C(t) und die Geschwindigkeit sind während der Dauer von mindestens zehn Sekunden mit einem Instrument der Klasse 1000 gemäß ISO-Norm Nummer 970 aufzuzeichnen.
c)
Die Veränderungen des Drehmoments C(t) und der Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der Zeit dürfen in jeder Sekunde der Aufzeichnungszeit 5 Prozent nicht überschreiten.
d)
Das maßgebliche Drehmoment C t1 ist das mittlere Drehmoment, ermittelt nach folgender Formel:
e)
Durchführung der Prüfung in der anderen Fahrtrichtung zur Bestimmung von C t2.
f)
Ermittlung des Mittelwerts C t aus den beiden Werten für das Drehmoment C t1 und C t2.
3.9.2.6.2
Auf dem Prüfstand
3.9.2.6.2.1
Messgeräte und zulässige Messfehler Es sind die gleichen Geräte wie bei der Prüfung auf der Fahrbahn zu verwenden.
3.9.2.6.2.2
Prüfverfahren
a)
Durchführung der unter Nummer 3.9.2.5.2.2 Buchstabe a bis d beschriebenen Maßnahmen.
b)
Durchführung der unter Nummer 3.9.2.6.1.2 Buchstabe a bis d beschriebenen Maßnahmen.
c)
Einstellung der Prüfstandbremse nach Nummer 3.9.1.
3.9.3
Überprüfung der Gesamtschwungmassen des Fahrleistungsprüfstands bei elektrischer Simulation
3.9.3.1
Allgemeines Mit dem nachfolgend beschriebenen Verfahren soll nachgeprüft werden, ob die Gesamtschwungmasse des Fahrleistungsprüfstands die tatsächlichen Werte in den verschiedenen Phasen der Fahrkurve ausreichend simuliert.
3.9.3.2
Prinzip
3.9.3.2.1
Aufstellung der Arbeitsgleichung Die an der (den) Rolle(n) auftretenden Kräfte lassen sich durch folgende Gleichung ausdrücken: hierbei bedeuten:
F:
Kraft an der (den) Rolle(n)
I:
Gesamtschwungmasse des Prüfstandes (äquivalente Schwungmasse des Fahrzeugs)
I M:
Schwungmasse der mechanischen Massen das Prüfstands
g:
Tangentialbeschleunigung am Umfang der Rolle
F I:
Schwungmassenkraft
Anmerkung:
Diese Formel wird unter Nummer 3.9.3.5.3 für Prüfstände mit mechanisch simulierten Schwungmassen erläutert.
Die Gesamtschwungmasse wird durch folgende Formel ausgedrückt: hierbei kann
I M
mit herkömmlichen Methoden berechnet oder gemessen werden,
F I
auf dem Prüfstand gemessen werden,
ƴ
aus der Umfanggeschwindigkeit der Rollen berechnet werden.
Die Gesamtschwungmasse "I" wird bei einer Beschleunigungs- oder Verzögerungsprüfung ermittelt, die gleich oder größer ist als die bei einer Fahrkurve gemessenen Werte.
3.9.3.2.2
Zulässiger Fehler bei der Berechnung der Gesamtschwungmasse Mit den Prüf- und Berechnungsverfahren muss die Gesamtschwungmasse I mit einem relativen Fehler ( Δ I/I) von weniger als 2 Prozent ermittelt werden können.
3.9.3.3
Vorschriften
3.9.3.3.1
Die simulierte Gesamtschwungmasse I muss die gleiche bleiben wie der theoretische Wert der äquivalenten Schwungmasse (siehe Nummer 3.5.1), und zwar in folgenden Grenzen:
a)
± 5 Prozent des theoretischen Werts für jeden Momentanwert,
b)
± 2 Prozent des theoretischen Werts für den Mittelwert, der für jeden Vorgang der Fahrkurve berechnet wird.
3.9.3.3.2
Die in Nummer 3.9.3.3.1 Buchstabe a genannten Grenzen werden beim Hochfahren eine Sekunde lang und bei Fahrzeugen mit Handschaltgetriebe beim Gangwechsel zwei Sekunden lang um jeweils + 50 Prozent geändert.
3.9.3.4
Kontrollverfahren
3.9.3.4.1
Die Kontrolle wird bei jeder Prüfung während der gesamten Dauer einer Fahrkurve durchgeführt. Werden jedoch die Vorschriften unter Nummer 3.9.3.3 erfüllt und liegen die momentanen Beschleunigungswerte mindestens um den Faktor drei unter oder über den Werten, die bei der Fahrkurve auftreten, ist die oben beschriebene Kontrolle nicht erforderlich.
3.9.3.5
Technische Anmerkung Erläuterung zur Aufstellung der Arbeitsgleichungen.
3.9.3.5.1
Kräftegleichgewicht auf der Straße
3.9.3.5.2
Kräftegleichgewicht auf dem Prüfstand mit mechanisch simulierten Schwungmassen
3.9.3.5.3
Kräftegleichgewicht auf dem Prüfstand mit nicht mechanisch (elektrisch) simulierten Schwungmassen In diesen Formeln bedeuten:
CR: Motordrehmoment auf der Straße
Cm: Motordrehmoment auf dem Prüfstand mit mechanisch simulierten Schwungmassen
Ce: Motordrehmoment auf dem Prüfstand mit elektrisch simulierten Schwungmassen
φ r 1 Trägheitsmoment des Fahrzeugantriebs bezogen auf die Antriebsräder
φ r 2: Trägheitsmoment der nicht angetriebenen Räder
φRm: Trägheitsmoment des Prüfstands mit mechanisch simulierten Schwungmassen
φRe: Mechanisches Trägheitsmoment des Prüfstands mit elektrisch simulierten Schwungmassen
M: Masse des Fahrzeugs auf der Fahrbahn
I: äquivalente Schwungmasse des Prüfstands mit mechanisch simulierten Schwungmassen
I M: mechanische Schwungmasse eines Prüfstands mit elektrisch simulierten Schwungmassen
F s: resultierende Kraft bei konstanter Geschwindigkeit
C 1: resultierendes Drehmoment der elektrisch simulierten Schwungmassen
F 1: resultierende Kraft der elektrisch simulierten Schwungmassen
Winkelbeschleunigung der Antriebsräder
Winkelbeschleunigung der nicht angetriebenen Räder
Winkelbeschleunigung des Prüfstands mit mechanischen Schwungmassen
Winkelbeschleunigung des Prüfstands mit elektrischen Schwungmassen
ƴ: lineare Beschleunigung
r 1: Reifenradius der Antriebsräder unter Last
r 2: Reifenradius der nicht angetriebenen Räder unter Last
Rm: Rollenradius des Prüfstands mit mechanischen Schwungmassen
Re: Rollenradius des Prüfstands mit elektrischen Schwungmassen
k 1: Koeffizient, der von der Getriebeübersetzung und den verschiedenen Schwungmassen der Kraftübertragung sowie vom "Wirkungsgrad" abhängig ist
k 2: Übersetzungsverhältnis der Kraftübertragung "Wirkungsgrad"
k 3: Übersetzungsverhältnis der Kraftübertragung · "Wirkungsgrad"
Unter der Annahme, dass die beiden Prüfstandtypen (siehe die Nummern 3.9.3.5.2 und 3.9.3.5.3) die gleichen Merkmale aufweisen, erhält man folgende vereinfachte Formel: hierbei ist
3.10
Beschreibung der Gas- und Partikelentnahmesysteme
3.10.1
Einleitung Es gibt mehrere Typen von Entnahmesystemen, welche die Vorschriften nach Nummer 3.4.2 erfüllen können. Die unter Nummer 3.10.3 beschriebenen Systeme entsprechen diesen Vorschriften. Andere Entnahmesysteme können verwendet werden, wenn sie den wesentlichen Kriterien für Entnahmesysteme mit variabler Verdünnung genügen. Der Technische Dienst muss im Gutachten das Entnahmesystem angeben, das für die Prüfung verwendet wird.
3.10.2
Kriterien für das System mit variabler Verdünnung beim Messen gas- und partikelförmiger Luftverunreinigungen im Abgas
3.10.2.1
Anwendungsbereich Angabe der Funktionsmerkmale eines Abgasentnahmesystems, das zur Messung der tatsächlichen Mengen emittierter gasförmiger Luftverunreinigungen aus Fahrzeugabgasen nach den Bestimmungen dieser Verordnung verwendet wird. Das Entnahmesystem mit variabler Verdünnung zur Bestimmung der Massenemissionen muss drei Bedingungen erfüllen:
a)
Die Abgase des Fahrzeugs müssen fortlaufend unter festgelegten Bedingungen mit Umgebungsluft verdünnt werden.
b)
Das Gesamtvolumen des Gemisches aus Abgasen und Verdünnungsluft muss genau gemessen werden.
c)
Es ist fortlaufend ein Teilstrom aus verdünntem Abgas und Verdünnungsluft für Analysenzwecke zu entnehmen.
Die Menge der gasförmigen Luftverunreinigungen wird nach den anteilmäßigen Probenkonzentrationen und den während der Prüfdauer gemessenen Gesamtvolumen bestimmt. Die Probenkonzentrationen werden entsprechend dem Gehalt gasförmiger Luftverunreinigungen der Umgebungsluft korrigiert.
3.10.2.2
Erläuterungen des Verfahrens Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung des Entnahmesystems. Die Abgase des Fahrzeugs sind mit genügend Umgebungsluft so zu verdünnen, dass im Entnahme- und Messsystem kein Kondenswasser auftritt. Das Abgasentnahmesystem muss so konzipiert sein, dass die mittleren volumetrischen CO 2-, CO-, CH und NO x-Konzentrationen, die in den während der Prüfung emittierten Abgasen enthalten sind, gemessen werden können. Das Abgas/Luft-Gemisch muss an den Entnahmesonden homogen sein (siehe Nummer 3.10.2.3.1). An den Sonden muss eine repräsentative Probe der verdünnten Abgase entnommen werden können. Das Gerät muss die Messung des Gesamtvolumens der verdünnten Abgase des zu prüfenden Fahrzeugs ermöglichen. Das Entnahmesystem muss gasdicht sein. Bauart und Werkstoff des Entnahmesystems müssen eine Beeinflussung der Konzentration der Luftverunreinigungen im verdünnten Abgas verhindern. Falls die Konzentration einer gasförmigen Luftverunreinigung oder der Partikel in dem verdünnten Gas durch ein Teil des Entnahmesystems (Wärmetauscher, Zyklon-Abscheider, Gebläse usw.) verändert wird, so muss diese Luftverunreinigung vor diesem Teil entnommen werden, falls dieser Fehler nicht anders behoben werden kann. Hat das zu prüfende Fahrzeug mehrere Auspuffrohre, so sind diese durch ein Sammelrohr so nahe wie möglich am Fahrzeug zu verbinden. Die Gasproben sind in ausreichend großen Entnahmebeuteln aufzufangen, damit die Gasentnahme während der Entnahmezeit nicht beeinträchtigt wird. Die Beutel müssen aus einem Material bestehen, das die Konzentrationen der gasförmigen Luftverunreinigungen in den Abgasen nicht beeinflusst (siehe Nummer 3.10.2.3.4.4). Das Entnahmesystem mit variabler Verdünnung muss so beschaffen sein, dass das Abgas ohne wesentliche Auswirkungen auf den Gegendruck im Auspuffendrohr entnommen werden kann (siehe Nummer 3.10.2.3.1).
3.10.2.3
Besondere Vorschriften
3.10.2.3.1
Einrichtungen zur Abgasentnahme und -verdünnung Das Verbindungsrohr zwischen dem (den) Auspuffrohr(en) und der Mischkammer muss möglichst kurz sein; es darf in keinem Fall
-
den statischen Druck an den Endrohren des Prüffahrzeugs um mehr als ± 0,75 kPa bei 50 km/h oder ± 125 kPa während der gesamten Prüfdauer gegenüber dem statischen Druck, der ohne Verbindungsrohr am Auspuffendrohr gemessen wurde, verändern. Der Druck muss im Endrohr oder in einem Verlängerungsrohr mit gleichem Durchmesser gemessen werden, und zwar möglichst am äußersten Ende;
-
die Art der Abgase verändern oder beeinflussen.
Es ist eine Mischkammer vorzusehen, in der die Abgase des Fahrzeugs und die Verdünnungsluft so zusammengeführt werden, dass an der Probeentnahmestelle ein homogenes Gemisch vorliegt. In diesem Bereich darf die Homogenität des Gemischs um höchstens ± 2 Prozent vom Mittelwert aus mindestens fünf gleichmäßig über den Durchmesser des Gasstroms verteilten Punkten abweichen. Der Druck in der Mischkammer darf vom Luftdruck um höchstens ± 0,25 kPa abweichen, um die Auswirkung auf die Bedingungen an den Endrohren möglichst gering zu halten und den Druckabfall in einer Konditionierungseinrichtung für die Verdünnungsluft zu begrenzen.
3.10.2.3.2
Hauptdurchsatzpumpe Die Förderkapazität der Pumpe muss ausreichend sein, um eine Wasserkondensation zu verhindern. Dies kann im Allgemeinen dadurch sichergestellt werden, dass die CO 2-Konzentration der verdünnten Abgase im Probebeutel auf einem Wert von weniger als 3 Volumenprozent gehalten wird.
3.10.2.3.3
Volumenmessung Das Volumenmessgerät muss eine Kalibriergenauigkeit von ± 2 Prozent unter allen Betriebsbedingungen beibehalten. Kann das Gerät Temperaturschwankungen des verdünnten Abgasgemisches am Messpunkt nicht ausgleichen, so muss ein Wärmetauscher benutzt werden, um die Temperatur auf ± 6 K der vorgesehenen Betriebstemperatur zu halten. Falls erforderlich, kann zum Schutz des Volumenmessgeräts ein Zyklon-Abscheider vorgesehen werden. Ein Temperaturfühler ist unmittelbar vor dem Volumenmessgerät anzubringen. Das Temperaturmessgerät muss eine Genauigkeit von ± 1 K und eine Ansprechzeit von 0,1 s bei 62 Prozent einer Temperaturänderung (gemessen in Silikonöl) haben. Druckmessungen während der Prüfung müssen eine Genauigkeit von ± 0,4 kPa aufweisen. Die Messung des Druckes, bezogen auf den Luftdruck, ist vor und - falls erforderlich - hinter dem Durchflussmessgerät vorzunehmen.
3.10.2.3.4
Gasentnahme
3.10.2.3.4.1
Verdünntes Gas Die Probe des verdünnten Abgases ist vor der Hauptdurchsatzpumpe, jedoch nach der Konditionierungseinrichtung (sofern vorhanden) zu entnehmen. Der Durchfluss darf um nicht mehr als ± 2 Prozent vom Mittelwert abweichen. Die Durchflussmenge muss mindestens 5 l/min und darf höchstens 0,2 Prozent der Durchflussmenge des verdünnten Abgases betragen.
3.10.2.3.4.2
Verdünnungsluft Eine Probe der Verdünnungsluft ist bei konstantem Durchfluss in unmittelbarer Nähe der Umgebungsluft (nach dem Filter, wenn vorhanden) zu entnehmen. Das Gas darf nicht durch Abgase aus der Mischzone verunreinigt werden. Die Durchflussmenge der Verdünnungsluftprobe muss ungefähr derjenigen des verdünnten Abgases ( 5 l/min) entsprechen.
3.10.2.3.4.3
Entnahmeverfahren Die bei der Entnahme verwendeten Werkstoffe müssen so beschaffen sein, dass die Konzentration der gasförmigen Luftverunreinigungen nicht verändert wird. Es können Filter zum Abscheiden von Partikeln aus der Probe vorgesehen werden. Mit Hilfe von Pumpen sind die Proben in die Sammelbeutel zu fördern. Zur Gewährleistung der erforderlichen Durchflussmenge der Probe sind Durchflussregler und -messer zu verwenden. Zwischen den Dreiweg-Ventilen und den Sammelbeuteln können gasdichte Schnellkupplungen verwendet werden, die auf der Beutelseite automatisch abschließen. Es können auch andere Verbindungen zur Weiterleitung der Proben zum Analysengerät benutzt werden (zum Beispiel Dreiweg-Absperrhähne). Bei den verschiedenen Ventilen zur Weiterleitung der Gasproben sind Schnellschalt- und Schnellregelventile zu verwenden.
3.10.2.3.4.4
Aufbewahrung der Proben Die Gasproben sind in ausreichend großen Probenbeuteln (ca. 150 l) aufzufangen, um die Durchflussmenge der Proben nicht zu verringern. Diese Beutel müssen aus einem Material hergestellt sein, das die Konzentration der Gasprobe innerhalb von 20 Minuten nach Ende der Probeentnahme um nicht mehr als ± 2 Prozent verändert.
3.10.2.4
Zusätzliches Entnahmegerät zur Prüfung von Fahrzeugen mit Dieselmotoren Abweichend zur Gasentnahme bei Fahrzeugen mit Ottomotoren (Fremdzündung) befinden sich die Probenahmestellen zur Entnahme der Kohlenwasserstoff- und Partikelproben in einem Verdünnungstunnel. Zur Verminderung von Wärmeverlusten im Abgas vom Auspuffendrohr bis zum Eintritt in den Verdünnungstunnel darf die hierfür verwendete Rohrleitung höchstens 3,6 m bzw. 6,1 m, falls thermisch isoliert, lang sein. Ihr Innendurchmesser darf höchstens 105 mm betragen. Im Verdünnungstunnel, einem geraden aus elektrisch leitendem Material bestehenden Rohr müssen turbulente Strömungsverhältnisse herrschen (Reynoldszahlen 4 000), damit das verdünnte Abgas an den Entnahmestellen homogen und die Entnahme repräsentativer Gas- und Partikelproben gewährleistet ist. Der Verdünnungstunnel muss einen Durchmesser von mindestens 200 mm haben. Das System muss geerdet sein. Das Partikel-Probenahmesystem besteht aus einer Entnahmesonde im Verdünnungstunnel, drei Filtereinheiten, bestehend aus jeweils zwei hintereinander angeordneten Filtern, auf die der Probengasstrom einer Testphase umgeschaltet werden kann. Die Partikelentnahmesonde muss folgendermaßen beschaffen sein: Sie muss in Nähe der Tunnelmittellinie, ungefähr zehn Tunneldurchmesser stromabwärts vom Abgaseintritt eingebaut sein und einen Innendurchmesser von mindestens 12 mm haben. Der Abstand von der Probenahmespitze bis zum Filterhalter muss mindestens fünf Sondendurchmesser, jedoch höchstens 1 020 mm betragen. Die Messeinheit des Probengasstroms besteht aus Pumpen, Gasmengenreglern und Durchflussmessgeräten. Das Kohlenwasserstoff-Probenahmesystem besteht aus beheizter Entnahmesonde, -leitung, -filter, -pumpe. Die Entnahmesonde muss im gleichen Abstand vom Abgaseintritt wie die Partikelentnahmesonde so eingebaut sein, dass eine gegenseitige Beeinflussung der Probenahmen vermieden wird. Sie muss einen Mindestinnendurchmesser von 4,5 mm haben. Alle beheizten Teile müssen durch das Heizsystem auf einer Temperatur von 190 °C + 10 °C gehalten werden. Ist ein Ausgleich der Durchflussschwankungen nicht möglich, so sind Wärmetauscher und ein Temperaturregler nach Nummer 2.3.3.1 erforderlich, um einen konstanten Durchfluss durch das System und somit die Proportionalität des Durchflusses der Probe sicherzustellen.
3.10.3
Beschreibung der Systeme
3.10.3.1
Entnahmesystem mit variabler Verdünnung und Verdrängerpumpe (PDP-CVS-System) (Figur 5)
3.10.3.1.1
Das Entnahmesystem mit konstantem Volumen und Verdrängerpumpe (PDP-CVS) erfüllt die in Nummer 3.4.2 aufgeführten Bedingungen, indem die durch die Pumpe fließende Gasmenge bei konstanter Temperatur und konstantem Druck ermittelt wird. Zur Messung des Gesamtvolumens wird die Zahl der Umdrehungen der kalibrierten Verdrängerpumpe gezählt. Das Probengas erhält man durch Entnahme bei konstanter Durchflussmenge mit einer Pumpe, einem Durchflussmesser und einem Durchflussregelventil. Figur 5 zeigt das Schema eines solchen Entnahmesystems. Da gültige Ergebnisse mit unterschiedlichen Versuchsanordnungen erzielt werden können, braucht die Anlage nicht ganz genau dem Schema zu entsprechen. Es können zusätzliche Teile verwendet werden, wie zum Beispiel Instrumente, Ventile, Magnetventile und Schalter, um zusätzliche Daten zu erhalten und die Funktionen der einzelnen Teile der Anlage zu koordinieren. Zur Sammeleinrichtung gehören:
1.
Ein Filter (1) für die Verdünnungsluft, der - soweit erforderlich - vorgeheizt werden kann. Dieser Filter besteht aus einer Aktivkohleschicht zwischen zwei Lagen Papier; er dient zur Senkung und Stabilisierung der Kohlenwasserstoffkonzentration der umgebenden Emissionen in der Verdünnungsluft;
2.
eine Mischkammer (2), in der Abgase und Luft homogen gemischt werden;
3.
ein Wärmetauscher (3), dessen Kapazität groß genug ist, um während der gesamten Prüfdauer die Temperatur des Luft/Abgas-Gemisches, das unmittelbar vor der Verdrängerpumpe gemessen wird, innerhalb von ± 6 K der vorgesehenen Temperatur zu halten. Dieses Gerät darf den Gehalt gasförmiger Luftverunreinigungen der später für die Analyse entnommenen verdünnten Abgase nicht verändern;
4.
ein Temperaturregler zum Vorheizen des Wärmetauschers vor der Prüfung und zur Einhaltung der Temperatur während der Prüfung innerhalb von 6 K der vorgesehenen Temperatur;
5.
eine Verdrängerpumpe (PDP) (4) zur Weiterleitung einer konstanten Durchflussmenge des Luft/Abgas-Gemisches. Die Kapazität der Pumpe muss groß genug sein, um eine Wasserkondensation in der Anlage unter allen Bedingungen zu vermeiden, die sich bei einer Prüfung einstellen können. Dazu wird normalerweise eine Verdrängerpumpe verwendet, mit
a)
einer Kapazität, die der doppelten maximalen Abgas-Durchflussmenge entspricht, die bei den Beschleunigungsphasen der Fahrkurven erzeugt wird oder die
b)
ausreicht, um die CO 2-Konzentration der verdünnten Abgase im Entnahmebeutel unterhalb von 3 Volumenprozent zu halten;
6.
ein Temperaturmessgerät (Genauigkeit ± 1 K), das unmittelbar vor der Verdrängerpumpe angebracht wird. Mit diesem Gerät muss die Temperatur des verdünnten Abgasgemisches während der Prüfung kontinuierlich überwacht werden können;
7.
ein Druckmesser (12) (Genauigkeit ± 0,4 kPa), der direkt vor der Verdrängerpumpe angebracht wird und das Druckgefälle zwischen dem Gasgemisch und der Umgebungsluft aufzeichnet;
8.
ein weiterer Druckmesser (12) (Genauigkeit ± 0,4 kPa), der so angebracht wird, dass die Druckdifferenz zwischen Ein- und Auslass der Pumpe aufgezeichnet wird;
9.
Entnahmesonden, mit denen konstante Proben der Verdünnungsluft und des verdünnten Abgas/Luft-Gemisches entnommen werden können;
10.
Filter (5) zum Abscheiden von Partikeln aus den für die Analyse entnommenen Gasen;
11.
Pumpen zur Entnahme einer konstanten Durchflussmenge der Verdünnungsluft sowie des verdünnten Abgas/Luft-Gemisches während der Prüfung;
12.
Durchflussregler, welche die Durchflussmenge bei der Gasentnahme während der Prüfung durch die Entnahmesonden konstant halten; diese Durchflussmenge muss so groß sein, dass am Ende der Prüfung Proben von ausreichender Größe für die Analyse ( 5 l/min) verfügbar sind;
13.
Durchflussmesser zur Einstellung und Überwachung einer konstanten Gasprobenmenge während der Prüfung;
14.
Schnellschaltventile zur Weiterleitung der konstanten Gasprobenmenge entweder in die Entnahmebeutel oder in die Atmosphäre;
15.
gasdichte Schnellkupplungen zwischen den Schnellschaltventilen und den Entnahmebeuteln. Die Kupplung muss auf der Beutelseite automatisch abschließen. Es können auch andere Mittel verwendet werden, um die Probe in den Analysator zu bringen (zum Beispiel Dreiweg-Absperrhähne);
16.
Beutel (9, 10) zum Auffangen der Proben verdünnter Abgase und der Verdünnungsluft während der Prüfung. Sie müssen groß genug sein, um den Gasproben-Durchfluss nicht zu verringern. Sie müssen aus einem Material hergestellt sein, das weder die Messungen selbst noch die chemische Zusammensetzung der Gasproben beeinflusst (beispielsweise Polyethen/Polyamid- oder Polyfluorkohlenstoff-Verbundfolien);
17.
ein Digitalzähler zur Aufzeichnung der Zahl der Umdrehungen der Verdrängerpumpe während der Prüfung.
3.10.3.1.2
Zusätzliche Geräte für die Prüfung von Fahrzeugen mit Dieselmotoren Für die Prüfung der Fahrzeuge mit Dieselmotor sind die in Figur 5 dargestellten Geräte zu verwenden: Verdünnungstunnel beheiztes Kohlenwasserstoff-Probenahmesystem
a)
Entnahmesonde im Verdünnungstunnel
b)
Filter
c)
Entnahmeleitung
d)
Mehrwegventil
e)
Pumpe, Durchflussmessgeräte, Durchflussregler
f)
Flammen-Ionisations-Detektor (HFID)
g)
Integrations- und Aufzeichnungsgeräte für die momentanen Kohlenwasserstoffkonzentrationen
h)
Schnellkupplung für die Analyse der Probe der Umgebungsluft mit dem HFID
Partikel-Probenahmesystem
i)
Entnahmesonde im Verdünnungstunnel
j)
Filtereinheit, bestehend aus zwei hintereinander angeordneten Filtereinheiten; Umschaltvorrichtung für weitere parallel angeordnete Filterpaare
k)
Entnahmeleitung
l)
Pumpen, Durchflussregler, Durchflussmessgeräte
3.10.3.2
Verdünnungssystem mit Venturi-Rohr und kritischer Strömung (CFV-CVS-System) (Figur 4)
3.10.3.2.1
Die Verwendung eines Venturi-Rohrs mit kritischer Strömung im Rahmen des Entnahmeverfahrens mit konstantem Volumen basiert auf den Grundsätzen der Strömungslehre unter den Bedingungen der kritischen Strömung. Die Durchflussmenge am Venturi-Rohr (7) wird während der gesamten Prüfung fortlaufend überwacht, berechnet und integriert. Die Verwendung eines weiteren Probenahme-Venturi-Rohrs (4) gewährleistet die proportionale Entnahme der Gasproben. Da Druck und Temperatur am Eintritt beider Venturi-Rohre gleich sind, ist das Volumen der Gasentnahme proportional zum Gesamtvolumen des erzeugten Gemisches aus verdünnten Abgasen. Das System erfüllt somit die in diesem Anhang festgelegten Bedingungen. Figur 4 zeigt das Schema eines solchen Entnahmesystems. Da gültige Ergebnisse mit unterschiedlichen Versuchsanordnungen erzielt werden können, braucht die Anlage nicht ganz genau dem Schema zu entsprechen. Es können zusätzliche Teile verwendet werden, wie zum Beispiel Instrumente, Ventile, Magnetventile und Schalter, um zusätzliche Daten zu erhalten und die Funktionen der einzelnen Teile der Anlage zu koordinieren. Zur Sammeleinrichtung gehören:
1.
Ein Filter (1) für die Verdünnungsluft, der - soweit erforderlich - vorbeheizt werden kann. Dieser Filter besteht aus einer Aktivkohleschicht zwischen zwei Lagen Papier; er dient zur Senkung und Stabilisierung der Kohlenwasserstoffkonzentration der umgebenden Emissionen in der Verdünnungsluft;
2.
eine Mischkammer (2), in der Abgase und Luft homogen gemischt werden;
3.
ein Zyklon-Abscheider (3) zum Abscheiden von Partikeln;
4.
Entnahmesonden, mit denen Proben der Verdünnungsluft und der verdünnten Abgase entnommen werden können;
5.
ein Entnahme-Venturi-Rohr (4) mit kritischer Strömung, mit dem anteilmäßige Proben verdünnter Abgase an der Entnahmesonde entnommen werden können;
6.
Filter zum Abscheiden von Partikeln aus den für die Analyse entnommenen Gasen;
7.
Pumpen zum Sammeln eines Teils der Luft und der verdünnten Abgase in den Beuteln während der Prüfung;
8.
Durchflussregler, um die Durchflussmenge bei der Gasentnahme während der Prüfung durch die Entnahmesonde konstant zu halten. Diese Durchflussmenge muss so groß sein, dass am Ende der Prüfung Proben von ausreichender Größe für die Analyse verfügbar sind (55 l/min);
9.
Durchflussmesser zur Einstellung und Überwachung der Durchflussmenge während der Prüfung;
10.
Schnellschaltventile zur Weiterleitung der konstanten Gasprobenmenge entweder in die Entnahmebeutel oder in die Atmosphäre;
11.
gasdichte Schnellkupplungen zwischen den Schnellschaltventilen und den Entnahmebeuteln. Die Kupplung muss auf der Beutelseite automatisch abschließen. Es können auch andere Mittel verwendet werden, um die Probe in den Analysator zu bringen (zum Beispiel Dreiweg-Absperrhähne);
12.
Beutel (9, 10) zum Auffangen der Proben verdünnter Abgase und Verdünnungsluft während der Prüfung. Die Beutel müssen groß genug sein, um den Gasprobendurchfluss nicht zu verringern. Sie müssen aus einem Material hergestellt sein, das weder die Messungen selbst noch die chemische Zusammensetzung der Gasproben beeinflusst (zum Beispiel Polyethen/Polyamid- oder Polyfluorkohlenstoff-Verbundfolien);
13.
ein Druckmesser (5) mit einer Genauigkeit von ± 0,4 kPa;
14.
ein Temperaturmessgerät (6) mit einer Genauigkeit von ± 1 K und einer Ansprechzeit von 0,1 Sekunden bei 62 Prozent einer Temperaturänderung (gemessen in Silikonöl);
15.
ein Venturi-Rohr mit kritischer Messströmung (7) zur Messung der Durchflussmenge der verdünnten Abgase;
16.
ein Gebläse (8) mit ausreichender Leistung, um das gesamte Volumen der verdünnten Gase anzusaugen.
Das Entnahmesystem CFV-CVS muss eine ausreichend große Kapazität haben, damit eine Wasserkondensation im Gerät unter allen Bedingungen vermieden wird, die sich bei einer Prüfung einstellen können. Dazu wird normalerweise ein Gebläse verwendet mit einer Kapazität, die der doppelten der maximalen Abgasdurchflussmenge entspricht, die bei den Beschleunigungsphasen der Fahrkurve erzeugt wird oder die ausreicht, um die CO 2-Konzentration der verdünnten Abgase im Entnahmebeutel unterhalb von 3 Volumenprozent zu halten.
3.10.3.2.2
Zusätzliche Geräte für die Prüfung von Fahrzeugen mit Dieselmotor Für die Prüfung der Fahrzeuge mit Dieselmotor sind die in Figur 5 dargestellten Geräte zu verwenden (siehe Nummer 3.10.3.1). Ist ein Ausgleich der Durchflussschwankungen nicht möglich, so sind ein Wärmetauscher (3) und ein Temperaturregler erforderlich, um einen konstanten Durchfluss durch das Probenahme-Venturi-Rohr und somit die Proportionalität des Durchflusses durch die Entnahmesonde sicherzustellen.
3.10.4
Ermittlung der Massenemissionen Der CO-, CO 2-, NO x- und CH-Massenausstoß während der verschiedenen Testphasen der Fahrkurven I und II wird bestimmt, indem deren mittlere volumetrische Konzentrationen der in Beuteln gesammelten verdünnten Abgase gemessen werden. Der CH-Massenausstoß von Fahrzeugen mit Dieselmotor wird demgegenüber mit einem kontinuierlich registrierenden beheizten Flammen-Ionisations-Detektor bestimmt. Die mittlere volumetrische Konzentration wird durch Integration über die Dauer der Testphasen ermittelt (siehe Nummer 3.1.3). Die kontinuierliche Messung der CO-, CO 2-, und NO x-Konzentrationen des verdünnten Abgases können gleichermaßen zur Bestimmung des Massenausstoßes während der einzelnen Testphasen herangezogen werden, sofern der dabei ermittelte Massenausstoß von den in den Beuteln ermittelten Werten um nicht mehr als ± 3 Prozent abweicht.
3.11
Kalibrierverfahren für die Geräte
3.11.1
Erstellung der Kalibrierkurve des Analysators Jeder normalerweise verwendete Messbereich muss nach Nummer 3.4.4.3 nach dem nachstehend festgelegten Verfahren kalibriert werden. Die Kalibrierkurve wird durch mindestens fünf Kalibrierpunkte festgelegt, die in möglichst gleichem Abstand anzuordnen sind. Die Nennkonzentration des Prüfgases der höchsten Konzentration muss mindestens 80 Prozent des Skalenendwerts betragen. Die Kalibrierkurve wird nach der Methode der "kleinsten Quadrate" berechnet. Ist der resultierende Grad des Polynoms größer als drei, so muss die Zahl der Kalibrierpunkte zumindest so groß wie der Grad dieses Polynoms plus zwei sein. Die Kalibrierkurve darf um nicht mehr als 2 Prozent vom Nennwert eines jeden Kalibriergases abweichen. Der Chemilumineszenz-Analysator muss in der Stellung "NO x" kalibriert werden. Es können auch andere Verfahren (Rechner, elektronische Messbereichsumschaltung usw.) angewendet werden, wenn dem Technischen Dienst zufriedenstellend nachgewiesen wird, dass sie eine gleichwertige Genauigkeit bieten.
3.11.1.1
Verlauf der Kalibrierung Anhand des Verlaufs der Kalibrierkurve und der Kalibrierpunkte kann die einwandfreie Durchführung der Kalibrierung überprüft werden. Es sind die verschiedenen Kennwerte des Analysators anzugeben, insbesondere:
a)
die Skaleneinteilung
b)
die Empfindlichkeit
c)
der Nullpunkt
d)
der Zeitpunkt der Kalibrierung.
3.11.1.2
Überprüfung der Kalibrierkurve Jeder normalerweise verwendete Messbereich muss vor jeder Analyse wie folgt überprüft werden: Die Kalibrierung wird mit einem Nullgas und einem Prüfgas überprüft, dessen Nennwert in etwa der verdünnten Abgaszusammensetzung entspricht. Beträgt für die beiden betreffenden Punkte die Differenz zwischen dem theoretischen Wert und dem bei der Überprüfung erzielten Wert nicht mehr als ± 5 Prozent des Skalenwerts, so dürfen die Einstellkennwerte neu justiert werden. Andernfalls muss eine neue Kalibrierkurve nach Nummer 3.11.1 erstellt werden. Nach der Überprüfung werden das Nullgas und das gleiche Prüfgas für eine erneute Überprüfung verwendet. Die Analyse ist gültig, wenn die Differenz zwischen beiden Messungen weniger als 2 Prozent beträgt.
3.11.2
Überprüfung der Wirksamkeit des NO x -Konverters Es ist die Wirksamkeit des Konverters für die Umwandlung von NO 2 in NO zu überprüfen. Diese Überprüfung kann mit einem Ozonisator entsprechend dem Prüfungsaufbau nach Figur 6 und dem nachstehend beschriebenen Verfahren durchgeführt werden. Der Analysator wird in dem am häufigsten verwendeten Messbereich nach den Anweisungen des Herstellers mit dem Nullgas und Kalibriergas (letzteres muss einen NO-Gehalt aufweisen, der etwa 80 Prozent des Skalenendwerts entspricht, die NO 2-Konzentration im Gasgemisch darf nicht mehr als 5 Prozent der NO-Konzentration betragen) kalibriert. Der NO x-Analysator muss auf NO-Betrieb eingestellt werden, so dass das Kalibriergas nicht in den Konverter gelangt. Die angezeigte Konzentration ist aufzuzeichnen. Durch ein T-Verbindungsstück wird dem Gasstrom kontinuierlich Sauerstoff oder synthetische Luft zugeführt, bis die angezeigte Konzentration etwa 10 Prozent geringer ist als die angezeigte Kalibrierkonzentration. Figur 6 Schaltschema für NO 2 -NO-Konverterprüfung Die angezeigte Konzentration (c) ist aufzuzeichnen. Während dieses ganzen Vorgangs muss der Ozonisator ausgeschaltet sein. Anschließend wird der Ozonisator eingeschaltet und so eingeregelt, dass die angezeigte NO-Konzentration auf 20 Prozent (Minimum 10 Prozent) der angegebenen Kalibrierkonzentration sinkt. Die angezeigte Konzentration (d) ist aufzuzeichnen. Der Analysator wird dann auf den Betriebszustand NO x geschaltet, und das Gasgemisch, bestehend aus NO, NO 2, O 2 und N 2, strömt nur durch den Konverter. Die angezeigte Konzentration (a) ist aufzuzeichnen. Danach wird der Ozonisator ausgeschaltet. Das Gasgemisch strömt durch den Konverter in den Messteil. Die angezeigte Konzentration (b) ist aufzuzeichnen. Bei noch immer ausgeschaltetem Ozonisator wird auch die Zufuhr von Sauerstoff und synthetischer Luft unterbrochen. Der vom Analysator angezeigte NO x-Wert darf dann den Kalibrierwert um nicht mehr als 5 Prozent übersteigen. Der Wirkungsgrad (Z) des NO 2-Konverters wird wie folgt berechnet: Der so erhaltene Wert darf nicht kleiner als 95 Prozent sein. Der Wirkungsgrad ist mindestens einmal pro Woche zu überprüfen.
3.11.3
Kalibrierung des Entnahmesystems mit konstantem Volumen (CVS-System) Das CVS-System wird mit einem Präzisions-Durchflussmesser und einem Durchflussregler kalibriert. Der Durchfluss im System wird bei verschiedenen Druckwerten gemessen, ebenso werden die Regelkennwerte des Systems ermittelt; danach wird das Verhältnis zwischen letzteren und den Durchflüssen ermittelt. Es können mehrere Typen von Durchflussmessern verwendet werden (zum Beispiel kalibriertes Venturi-Rohr, Laminar-Durchflussmesser, kalibrierter Flügelrad-Durchflussmesser), vorausgesetzt, es handelt sich um ein dynamisches Messgerät, und die Vorschriften nach Nummer 3.11.3.1 werden erfüllt. In den folgenden Absätzen wird die Kalibrierung von PDP- und CFV-Entnahmegeräten mit Laminar-Durchflussmesser beschrieben. Die Genauigkeit der Laminar-Durchflussmesser ist ausreichend, um die Gültigkeit der Kalibrierung bei ausreichender Zahl von Messungen überprüfen zu können (Figur 7).
3.11.3.1
Kalibrierung der Verdrängerpumpe (PDP)
3.11.3.1.1
Kalibrierverfahren Bei dem nachstehend festgelegten Kalibrierverfahren werden Geräte, Versuchsanordnung und verschiedene Kennwerte beschrieben, die für die Ermittlung des Durchsatzes der Pumpe im CVS-System gemessen werden müssen. Alle Kennwerte der Pumpe werden gleichzeitig mit den Kennwerten des Durchflussmessers gemessen, der mit der Pumpe in Reihe geschaltet ist. Danach kann die Kurve des berechneten Durchflusses (ausgedrückt in m 3/min am Pumpeneinlass bei absolutem Druck und absoluter Temperatur) als Korrelationsfunktion aufgezeichnet werden, die einer bestimmten Kombination von Pumpenkennwerten entspricht. Die Lineargleichung, die das Verhältnis zwischen dem Pumpendurchsatz und der Korrelationsfunktion ausdrückt, wird sodann aufgestellt. Hat die Pumpe des CVS-Systems mehrere Übersetzungsverhältnisse, so muss jede verwendete Übersetzung kalibriert werden. Dieses Kalibrierverfahren beruht auf der Messung der absoluten Werte der Pumpen- und Durchflussmesskennwerte, die an jedem Punkt in Beziehung zum Durchfluss stehen. Drei Bedingungen müssen eingehalten werden, damit Genauigkeit und Vollständigkeit der Kalibrierkurve garantiert sind:
a)
Die Pumpendrücke müssen an den Anschlussstellen der Pumpe selbst gemessen werden und nicht an den äußeren Rohrleitungen, die am Pumpenein- und -auslass angeschlossen sind. Die Druckanschlüsse am oberen und unteren Punkt der vorderen Antriebsplatte sind den tatsächlichen Drücken ausgesetzt, die im Pumpeninnenraum vorhanden sind und so die absoluten Druckdifferenzen widerspiegeln;
b)
während des Kalibrierens muss eine konstante Temperatur aufrechterhalten werden. Der Laminar-Durchflussmesser ist gegen Schwankungen der Einlasstemperatur empfindlich, die eine Streuung der gemessenen Werte verursachen. Temperaturschwankungen von ± 1 K sind zulässig, sofern sie allmählich innerhalb eines Zeitraums von mehreren Minuten auftreten;
c)
alle Anschlussrohrleitungen zwischen dem Durchflussmesser und der CVS-Pumpe müssen dicht sein.
Bei der Prüfung zur Bestimmung der Abgasemissionen kann durch Messung dieser Pumpenkennwerte der Durchfluss aus der Kalibriergleichung berechnet werden. Figur 7 Schematische Darstellung einer Kalibriervorrichtung für CVS-Geräte Figur 7 zeigt ein Beispiel für eine Kalibriervorrichtung. Änderungen sind zulässig, sofern sie vom Technischen Dienst als gleichwertig anerkannt werden. Bei Verwendung der in Figur 7 beschriebenen Einrichtung müssen folgende Daten den angegebenen Genauigkeitstoleranzen genügen:
Luftdruck (korrigiert) (P B) ± 0,03 kPa
Umgebungstemperatur (T) ± 0,3 K
Lufttemperatur am LFE-Eintritt (ETI) ± 0,15 K
Unterdruck vor LFE (EPI) ± 0,01 kPa
Druckabfall durch LFE-Düse (EDP) ± 0,001 kPa
Lufttemperatur am Einlass der PDP-CVS-Pumpe (PTI) ± 0,3 K
Lufttemperatur am Auslass der PDP-CVS-Pumpe (PTO) ± 0,3 K
Unterdruck am Einlass der CVS-Pumpe (PPI) ± 0,022 kPa
Druckhöhe am Auslass der CVS-Pumpe (PPO) ± 0,022 kPa
Pumpendrehzahl während der Prüfung (n) ± 1 Umdrehung
Dauer der Prüfung (t) (bei mind. 120 s) ± 0,05 s
Ist der Aufbau nach Figur 7 durchgeführt, so ist das Durchflussregelventil voll zu öffnen. Die PDP-CVS-Pumpe muss 20 Minuten in Betrieb sein, bevor die Kalibrierung beginnt. Das Durchflussregelventil wird teilweise geschlossen, damit der Unterdruck am Pumpeneinlass höher wird (ca. 1 kPa) und auf diese Weise mindestens eine Zahl von sechs Messpunkten für die gesamte Kalibrierung verfügbar ist. Das System muss sich innerhalb von drei Minuten stabilisieren, danach sind die Messungen zu wiederholen.
3.11.3.1.2
Analyse der Ergebnisse Die Luftdurchflussmenge Q s an jedem Prüfpunkt wird nach den Angaben des Herstellers aus den Messwerten des Durchflussmessers in m 3/min ermittelt (Normalbedingungen). Die Luftdurchflussmenge wird dann auf den Pumpendurchsatz V o in m 3 je Umdrehung bei absoluter Temperatur und absolutem Druck am Pumpeneinlass umgerechnet. hierbei bedeuten:
V o:
Pumpendurchflussmenge bei T p und P p in m 3/Umdrehung
Q s:
Luftdurchflussmenge bei 101,33 kPa und 273,2 K in m 3/min
T p:
Temperatur am Pumpeneinlass in K
P p:
absoluter Druck am Pumpeneinlass in kPa
n:
Pumpendrehzahl in min -1
Zur Kompensierung der gegenseitigen Beeinflussung der Druckschwankungen mit der Pumpendrehzahl und den Rückströmverlusten der Pumpe wird die Korrelationsfunktion (x o) zwischen der Pumpendrehzahl (n), der Druckdifferenz zwischen Ein- und Auslass der Pumpe und dem absoluten Druck am Pumpenauslass mit folgender Formel berechnet: hierbei bedeuten:
x o:
Korrelationsfunktion
ΔP p:
Druckdifferenz zwischen Pumpeneinlass und Pumpenauslass (kPa)
P e:
absoluter Druck am Pumpenauslass (PPO + P B) (kPa)
Mit der Methode der kleinsten Quadrate wird eine lineare Angleichung vorgenommen, um nachstehende Kalibriergleichungen zu erhalten V o = D o - M (x o) n = A - B ( ΔP p) D o, M, A und B sind Konstanten für die Steigung der Geraden und für die Achsabschnitte (Ordinaten). Hat das CVS-System mehrere Übersetzungen, so muss für jede Übersetzung eine Kalibrierung vorgenommen werden. Die für diese Übersetzung erzielten Kalibrierkurven müssen in etwa parallel sein, und die Ordinatenwerte D o müssen größer werden, wenn der Durchsatzbereich der Pumpe kleiner wird. Bei sorgfältiger Kalibrierung müssen die mit Hilfe der Gleichung berechneten Werte innerhalb von ± 0,5 Prozent des gemessenen Werts V o liegen. Die Werte M sollten je nach Pumpe verschieden sein. Die Kalibrierung muss bei Inbetriebnahme der Pumpe und nach jeder größeren Wartung vorgenommen werden.
3.11.3.2
Kalibrierung des Venturi-Rohrs mit kritischer Strömung (CFV) Bei der Kalibrierung des CFV-Venturi-Rohrs bezieht man sich auf die Durchflussgleichung für ein Venturi-Rohr mit kritischer Strömung: dabei bedeuten:
Q s:
Durchflussmenge
K v:
Kalibrierkoeffizient
P:
absoluter Druck in kPa
T:
absolute Temperatur in K
Die Gasdurchflussmenge ist eine Funktion des Eintrittsdrucks und der Eintrittstemperatur. Das nachstehend beschriebene Kalibrierverfahren ermittelt den Wert des Kalibrierkoeffizienten bei gemessenen Werten für Druck, Temperatur und Luftdurchsatz. Bei der Kalibrierung der elektronischen Geräte des CFV-Venturi-Rohrs ist das vom Hersteller empfohlene Verfahren anzuwenden. Bei den Messungen für die Kalibrierung des Durchflusses des Venturi-Rohrs mit kritischer Strömung müssen die nachstehend genannten Parameter den angegebenen Genauigkeitstoleranzen genügen:
Luftdruck (korrigiert) (P B) ± 0,03 kPa
Lufttemperatur am LFE-Eintritt (ETI) ± 0,15 K
Unterdruck von LFE (EPI) ± 0,01 kPa
Druckabfall durch LFE-Düse (EDP) ± 0,001 kPa
Luftdurchflussmenge (Q s) ± 0,5 %
Unterdruck am CFV-Eintritt (PPI) ± 0,02 kPa
Temperatur am Venturi-Rohr-Eintritt (T v) ± 0,2 K
Die Geräte sind entsprechend Figur 7 aufzubauen und auf Dichtheit zu überprüfen. Jede undichte Stelle zwischen Durchflussmessgerät und Venturi-Rohr mit kritischer Strömung würde die Genauigkeit der Kalibrierung stark beeinträchtigen. Das Durchflussregelventil ist voll zu öffnen, das Gebläse ist einzuschalten und das System muss stabilisiert werden. Es sind die von allen Geräten angezeigten Werte aufzuzeichnen. Die Einstellung des Durchflussregelventils ist zu verändern, und es sind mindestens acht Messungen im kritischen Durchflussbereich des Venturi-Rohrs durchzuführen: Die bei der Kalibrierung aufgezeichneten Messwerte sind für die nachstehenden Berechnungen zu verwenden. Die Luftdurchflussmenge Q s an jedem Messpunkt ist aus den Messwerten des Durchflussmessers nach dem vom Hersteller angegebenen Verfahren zu bestimmen. Es sind die Werte des Kalibrierkoeffizienten K v für jeden Messpunkt zu berechnen: dabei bedeuten:
Q s:
Durchflussmenge in m 3/min bei 273,2 K und 101,33 kPa
T v:
Temperatur am Eintritt des Venturi-Rohrs in K
P v:
absoluter Druck am Eintritt des Venturi-Rohrs in kPa
Es ist eine Kurve K v in Abhängigkeit vom Druck am Eintritt des Venturi-Rohrs aufzunehmen. Bei Schallgeschwindigkeit ist K v fast konstant. Fällt der Druck (das heißt bei wachsendem Unterdruck), nimmt K v oberhalb eines bestimmten Eingangs-Unterdrucks ab. Die hieraus resultierenden Veränderungen von K v sind nicht zu berücksichtigen. Bei einer Mindestanzahl von acht Messpunkten im kritischen Bereich sind der Mittelwert von K v und die Standardabweichung zu berechnen. Beträgt die Standardabweichung des Mittelwerts von K v mehr als 0,3 Prozent, so müssen Korrekturmaßnahmen getroffen werden.
3.11.4
Überprüfung des Gesamtsystems Zur Überprüfung der Übereinstimmung mit den Vorschriften der Nummer 3 wird die Gesamtgenauigkeit des CVS-Entnahmesystems und der Analysengeräte ermittelt, indem eine bekannte Menge eines luftverunreinigenden Gases in das System eingeführt wird, wenn dieses wie für eine normale Prüfung in Betrieb ist; danach wird die Analyse durchgeführt und die Masse der Schadstoffe nach den Formeln der Anlage berechnet, wobei jedoch als Propandichte der Wert von 1,967 kg/m 3 unter Normalbedingungen zugrunde gelegt wird. Nachstehend werden zwei ausreichend genaue Verfahren beschrieben.
3.11.4.1
Die Messung eines konstanten Durchflusses eines reinen Gases (CO oder C 3H 8) ist mit einer Messblende für kritische Strömung durchzuführen. Durch eine kalibrierte Messblende für kritische Strömung wird eine bekannte Menge reinen Gases (CO oder C 3H 8) in das CVS-System eingeführt. Ist der Eintrittsdruck groß genug, so ist die von der Messblende eingestellte Durchflussmenge unabhängig vom Austrittsdruck der Messblende (Bedingungen für kritische Strömung). Übersteigen die festgestellten Abweichungen 5 Prozent, so ist die Ursache festzustellen und zu beseitigen. Das CVS-System wird wie für eine Prüfung der Abgasemissionen fünf bis zehn Minuten lang betrieben. Die in einem Beutel aufgefangenen Gase werden mit einem normalen Gerät analysiert und die erzielten Ergebnisse mit der bereits bekannten Konzentration der Gasproben verglichen.
3.11.4.2
Überprüfung des CVS-Systems durch gravimetrische Bestimmung eines reinen Gases (CO oder C 3H 8). Die Überprüfung des CVS-Systems mit dem gravimetrischen Verfahren ist wie folgt durchzuführen: Es ist eine kleine mit Kohlenmonoxid oder Propan gefüllte Flasche zu verwenden, deren Masse auf ± 0,01 g zu ermitteln ist. Danach wird das CVS-System fünf bis zehn Minuten lang wie für eine normale Prüfung zur Bestimmung der Abgasemissionen betrieben, wobei CO oder Propan in das System eingeführt wird. Die eingeführte Menge reinen Gases wird durch Messung der Massendifferenz der Flasche ermittelt. Danach werden die in einem normalerweise für die Abgasanalyse verwendeten Beutel aufgefangenen Gase analysiert. Die Ergebnisse werden sodann mit den zuvor berechneten Konzentrationswerten verglichen.
3.12
Kalibrierung der Messkammer und Berechnung der Verdunstungsemissionen
3.12.1
Kalibrierung der gasdichten Kammer zur Ermittlung der Verdunstungsemissionen Der Vorgang der Kalibrierung besteht aus drei Abschnitten:
a)
Bestimmung des Kammervolumens
b)
Bestimmung der Hintergrundkonzentrationen in der Kammer
c)
Prüfung der Kammer auf Dichtheit
3.12.1.1
Bestimmung des Kammervolumens Vor der Inbetriebnahme muss das Kammervolumen wie folgt bestimmt werden:
a)
Sorgfältiges Ausmessen der inneren Länge, Weite und Höhe der Kammer (unter Beachtung der Unregelmäßigkeiten) zur Berechnung des inneren Volumens.
b)
Überprüfung des Kammervolumens nach Nummer 3.12.1.3. Falls die daraus berechnete Propanmasse nicht mit der Genauigkeit von mindestens 2 Prozent mit der zudosierten Masse übereinstimmt, ist das Kammervolumen zu korrigieren.
3.12.1.2
Bestimmung der Hintergrundkonzentration in der Kammer Vor der Inbetriebnahme und danach mindestens einmal jährlich sowie nach jeder Maßnahme, die die Stabilität der Hintergrundkonzentration beeinflussen könnte, ist wie folgt zu verfahren: Die CH-Messungen sind mit dem in Nummer 3 spezifizierten FID durchzuführen. Durchlüften der Kammer mit Umgebungsluft, bis sich eine konstante CH-Konzentration eingestellt hat. Inbetriebnahme der (des) für die Durchmischung des Kammervolumens erforderlichen Gebläse(s). Verschließen der Kammer. Messung und Aufzeichnung der Temperatur, des Drucks und der CH-Konzentration in der Kammer. Dies sind die Ausgangswerte für die Berechnung der Hintergrundkonzentration. Der Kammerinhalt soll vier Stunden fortlaufend ohne Entnahme eines Probengasstroms durchmischt werden. Wiederholung der Messungen. Dies sind die Endwerte für die Berechnung der Hintergrundkonzentration der Messkammer. Die Differenz beider Werte muss kleiner als 0,4 g sein. Liegen die Werte darüber, müssen die Störeinflüsse beseitigt werden.
3.12.1.3
Prüfung der Kammer auf Dichtheit Vor der Inbetriebnahme der Kammer und danach mindestens einmal monatlich muss die Kammer wie folgt auf Dichtheit überprüft werden: Durchlüften der Kammer mit Umgebungsluft, bis sich eine konstante CH-Konzentration in der Kammer eingestellt hat. Inbetriebnahme der (des) für die Durchmischung des Kammervolumens vorgesehenen Gebläse(s). Verschließen der Kammer, Messung und Aufzeichnung der Werte für die Temperatur, den Druck und die CH-Konzentration in der Kammer. Dies sind die Eingangswerte für die Rechnung zur Kammerkalibrierung. Einbringen einer auf mindestens 0,5 Prozent genau bestimmten Menge reinen Propans. Die Propanmenge kann durch Volumenstrommessung oder durch Wägung ermittelt werden. Nach mindestens fünf Minuten Durchmischung werden CH-Konzentration, Temperatur und Druck in der Kammer gemessen und aufgezeichnet. Dies sind die Endwerte für die Rechnung zur Kammerkalibrierung und gleichzeitig die Ausgangswerte für die Rechnungen zur Prüfung der Dichtheit der Kammer. Der Kammerinhalt soll vier Stunden ohne Entnahme eines Probengasstroms durchmischt werden. Messung und Aufzeichnung der Werte für die Temperatur, den Druck und die CH-Konzentration in der Kammer. Dies sind die Endwerte für die Rechnung zur Prüfung der Dichtheit der Kammer. Die berechnete Endmenge darf um nicht mehr als 4 Prozent von der berechneten Anfangsmenge abweichen.
3.12.2
Berechnung der Verdunstungsemissionen
3.12.2.1
Kalibrierung Mit dem in Nummer 3.12.1 beschriebenen Verfahren lässt sich die zeitliche Änderung der Kohlenwasserstoffmenge in der Prüfkammer wie folgt berechnen: dabei bedeuten:
M CH:
zeitliche Änderung der Kohlenwasserstoffmenge in der Prüfkammer in g
C CH:
gemessene Kohlenwasserstoffkonzentration in der Prüfkammer in ppm C 1-Äquivalente
i:
Eingangswert
f:
Endwert
P:
Druck in kPa
T:
Temperatur in der Kammer in K
V:
Kammervolumen in m 3
3.12.2.2
Berechnung der Verdunstungsemissionen nach Nummer 3.6 Die in den Nummern 3.6.2.2 und 3.6.2.4 beschriebene Prüfung der Tankatmungsverluste und der Verdunstungsemissionen beim Heißabstellen ermittelt die emittierte Kohlenwasserstoffmenge mithilfe folgender Gleichung: dabei bedeuten:
M CH:
zeitliche Änderung der Kohlenwasserstoffmenge in der Prüfkammer in g
C CH:
gemessene Kohlenwasserstoffkonzentration in der Prüfkammer in ppm C 1-Äquivalente
V:
Kammervolumen abzüglich des Fahrzeugvolumens (geöffnete Fenster, geöffneter Kofferraum). Wurde das Fahrzeugvolumen nicht bestimmt, ist ein Volumen 1,42 m 3 zu verwenden.
k:
1,2 (12 +H/C)
H/C-Verhältnis der Kohlenwasserstoffe für Tankatmungsverluste = 2,33
H/C-Verhältnis der Kohlenwasserstoffe für Heißabstellphase = 2,20
Die gesamte Verdunstungsemission in g/Test ergibt sich durch Addition der
a)
Tankatmungsverluste
b)
Emissionen während der Heißabstellphase
c)
Emissionen während des Fahrzeugbetriebs.
3.13
Berechnung der emittierten Mengen gas- und partikelförmiger Luftverunreinigungen
3.13.1
Allgemeines Die während der Prüfung in der Fahrkurve I emittierten Massen gasförmiger und fester luftverunreinigender Stoffe werden mit nachstehender Gleichung berechnet: dabei bedeuten:
M i:
während der Fahrkurve I emittierte Menge der Komponente i in g/km
m iCT:
während der Fahrkurve I in der Phase 1 emittierte Menge der Komponente i in g
m iHT:
während der Fahrkurve I in der Phase 3 emittierte Menge der Komponente i in g
m iS:
während der Fahrkurve I in der Phase 2 emittierte Menge der Komponente i in g
S CT:
während der Fahrkurve I gemessene Fahrstrecke der Phase 1 in km
S HT:
während der Fahrkurve I gemessene Fahrstrecke der Phase 3 in km
S S:
während der Fahrkurve I gemessene Fahrstrecke der Phase 2 (Stabilisierungsphase) in km
Die während der Prüfung in der Fahrkurve II emittierten Massen gasförmiger Luftverunreinigungen werden mit nachstehender Gleichung berechnet: dabei bedeuten:
M i:
während der Fahrkurve II emittierte Menge der Komponente i in g/km
m iHW:
während der Fahrkurve II emittierte Menge der Komponente i in g
S HW:
während der Fahrkurve II gemessene Fahrstrecke in km
Die in den einzelnen Testphasen emittierten Massen luftverunreinigender Gase werden nach folgender Gleichung berechnet: dabei bedeuten:
m i: emittierte Menge der gasförmigen Luftverunreinigung i in g/Testphase
V verd: Volumen der verdünnten Abgase korrigiert auf Normalbedingungen (273,2 K, 101,33 kPa) in I/Testphase
rel. Dichte der gasförmigen Luftverunreinigung unter Normalbedingungen (273,2 K, 101,33 kPa)
k H: Feuchtigkeitskorrekturfaktor für die Berechnung der emittierten Stickoxidmengen (bei CH und CO keine Feuchtekorrektur zulässig)
C i: Konzentration der gasförmigen Luftverunreinigung in den verdünnten Abgasen, ausgedrückt in ppm und korrigiert mit deren Konzentration in der Verdünnungsluft.
3.13.2
Volumenbestimmungen
3.13.2.1
Berechnung des Volumens bei einem Entnahmesystem mit Venturi-Rohr zur Messung des konstanten Durchflusses. Es sind Kennwerte, mit denen das Volumen des Durchflusses ermittelt werden kann, kontinuierlich aufzuzeichnen, das Gesamtvolumen während der Prüfdauer ist daraus zu berechnen.
3.13.2.2
Berechnungen des Volumens bei einem Entnahmesystem mit Verdrängerpumpe. Das bei den Entnahmesystemen mit Verdrängerpumpe gemessene Volumen der verdünnten Abgase ist mit folgender Formel zu berechnen: hierbei bedeuten:
V:
Volumen der verdünnten Abgase (vor der Korrektur) in l/Testphase
V o:
von der Verdrängerpumpe gefördertes Gasvolumen unter Prüfbedingungen in l/Umdrehung
N:
Zahl der Umdrehungen der Pumpe während der Prüfung
3.13.2.3
Korrektur des Volumens der verdünnten Abgase auf Normalbedingungen. Das Volumen der verdünnten Abgase wird durch folgende Formel auf Normalbedingungen korrigiert: hierbei bedeuten:
P B:
Luftdruck im Prüfraum in kPa
P 1:
Druckdifferenz zwischen dem Unterdruck am Einlass der Verdrängerpumpe und dem Umgebungsdruck in kPa
T p:
Mittlere Temperatur in K der verdünnten Abgase beim Eintritt in die Verdrängerpumpe während der Prüfung.
3.13.3
Berechnung der korrigierten Konzentration luftverunreinigender Gase im Auffangbeutel hierbei bedeuten:
C i:
Konzentration des luftverunreinigenden Gases i in den verdünnten Abgasen, ausgedrückt in ppm und korrigiert mit dessen Konzentration in der Verdünnungsluft
C e:
Gemessene Konzentration des luftverunreinigenden Gases i in den verdünnten Abgasen, ausgedrückt in ppm
C d:
Gemessene Konzentration des luftverunreinigenden Gases i in der Verdünnungsluft, ausgedrückt in ppm
DF:
Verdünnungsfaktor
Der Verdünnungsfaktor wird wie folgt berechnet: hierbei bedeuten:
c CO2:
CO 2-Konzentration in den verdünnten Abgasen im Auffangbeutel, ausgedrückt in Volumprozent
c CH:
CH-Konzentration in den verdünnten Abgasen im Auffangbeutel, ausgedrückt in ppm Kohlenstoffäquivalent
c CO:
CO-Konzentration in den verdünnten Abgasen im Auffangbeutel, ausgedrückt in ppm.
3.13.4
Berechnung des Feuchtekorrekturfaktors für NO Um die Auswirkungen der Feuchte auf die für die Stickoxide erzielten Ergebnisse zu korrigieren, ist folgende Formel anzuwenden: wobei In diesen Formeln bedeuten:
H:
Absolute Feuchte, ausgedrückt in Gramm Wasser pro Kilogramm trockener Luft
R a:
Relative Feuchte der Umgebungsluft, ausgedrückt in Prozent
P d:
Sättigungsdampfdruck bei Umgebungstemperatur, ausgedrückt in kPa
P B:
Luftdruck im Prüfraum, ausgedrückt in kPa.
3.13.5
Bestimmung der mittleren CH-Konzentration bei Selbstzündungsmotoren Zur Bestimmung der Masse der CH-Emissionen für Dieselmotoren wird die mittlere CH-Konzentration mit Hilfe folgender Formel berechnet: hierbei bedeuten:
: Integral der vom beheizten HFID-Analysator während der Prüfzeit (t 2 - t 1) aufgezeichneten Werte
C e: CH-Konzentration, gemessen in den verdünnten Abgasen in ppm
C e: ersetzt direkt C CH in allen entsprechenden Gleichungen
4
Ermittlung des Verschlechterungsfaktors und des Verschlechterungswerts
4.1
Allgemeines Die Verschlechterungsfaktoren für die Abgasemissionen und der Verschlechterungswert für die Verdunstungsemissionen werden in einem Dauerlauf über 80 000 km ermittelt. Der Dauerlauf, der für die normalen Fahrbedingungen repräsentativ sein soll, ist nach einem definierten Fahrprogramm auf der Straße oder auf einem den normalen Witterungsbedingungen ausgesetzten Fahrleistungsprüfstand durchzuführen. Zum Nachweis, dass die emissionsmindernden und -relevanten Bauteile der Prüffahrzeuge ihre Funktion zur Einhaltung der Abgas- und Verdunstungsemissionsgrenzwerte über die Lebensdauer der Fahrzeuge beibehalten, kann auf Antrag des Herstellers im Einvernehmen mit dem Technischen Dienst statt des nachfolgend definierten Dauerlaufs ein anderes gleichwertiges Testverfahren zugelassen werden.
4.2
Durchführung der Dauerlaufprüfung
4.2.1
Auswahl der Dauerlauffahrzeuge Für den Dauerlauftest ist ein Fahrzeug des Fahrzeugtyps auszuwählen. Für den Fall der Ausdehnung der Betriebserlaubnis auf weitere Fahrzeugtypen ist ein Fahrzeug desjenigen Fahrzeugtyps auszuwählen, das nach Angaben des Herstellers die höchsten Zulassungs-/Verkaufszahlen erwarten lässt. Hält die Genehmigungsbehörde diesen Fahrzeugtyp nicht für repräsentativ, so kann sie ein weiteres Prüffahrzeug bestimmen. Bevor der Hersteller mit der Dauerlaufprüfung beginnt, muss die Genehmigungsbehörde der Wahl der Prüffahrzeuge zustimmen. Der Antrag ist mit den Angaben über das Prüffahrzeug zu versehen.
4.2.2
Zugang während der Prüfung Der Genehmigungsbehörde ist während des Dauerlaufs jederzeit Zugang zu dem Prüfgebäude bzw. Prüfgelände zu gewähren. Außerdem sind der Genehmigungsbehörde auf Verlangen alle Prüfungsunterlagen jederzeit vorzulegen.
4.2.3
Fahrbetrieb und Prüfungen Der Fahrbetrieb wird auf einem im Freien liegenden Fahrleistungsprüfstand durchgeführt, der nach den Anforderungen für die Abgasprüfungen eingestellt ist. Dabei ist das Fahrprogramm nach Nummer 4.2.3.1 zu absolvieren. Mit Erlaubnis der Genehmigungsbehörde kann der Fahrbetrieb auch auf einer festgelegten Rundstrecke durchgeführt werden.
4.2.3.1
Fahrprogramm Das Fahrprogramm besteht aus elf Zyklen zu je 6 km (Figur 8). Während der ersten neun Zyklen muss innerhalb des Zyklus viermal angehalten werden, mit einem Leerlaufbetrieb von jeweils 15 Sekunden. Es ist normal zu beschleunigen und zu verzögern. Zudem ist innerhalb jedes Zyklus fünfmal zu verzögern - von der Zyklusgeschwindigkeit auf 32 km/h - und wieder leicht zu beschleunigen bis auf die Zyklusgeschwindigkeit. Der zehnte Zyklus wird mit einer konstanten Geschwindigkeit von 89 km/h gefahren. Der elfte Zyklus beginnt mit einer Beschleunigung mit Vollgas aus dem Stillstand auf 113 km/h. Auf halber Strecke erfolgt eine Normalbremsung bis zum Stillstand mit einer anschließenden Leerlaufphase von 15 Sekunden, gefolgt von einer zweiten Beschleunigung mit Vollgas. Anschließend ist das Fahrprogramm sofort von vorne zu beginnen. Figur 8 Programm für den Fahrbetrieb Das Programm besteht grundsätzlich aus elf Zyklen zu je 6 km; die Zyklusgeschwindigkeit für jeden Zyklus ist in folgender Tabelle angegeben:
Zyklus Zyklusgeschwindigkeit in km/h
1 64
2 48
3 64
4 64
5 56
6 48
7 56
8 72
9 56
10 89
11 113
Zur Durchführung des Dauerbetriebs muss handelsüblicher Kraftstoff nach DIN 51 607, der in seinen Eigenschaften typisch für den in der Bundesrepublik erhältlichen Kraftstoff ist, verwendet werden. Eine Analyse des Kraftstoffs ist durchzuführen und der Genehmigungsbehörde vorzulegen. Im Neuzustand und nach jeweils 10 000 ± 400 km sind während des Dauerlauftests Abgasprüfungen nach Nummer 3.6 und nach Bedarf Verdunstungsprüfungen nach Nummer 3.6 durchzuführen. Der Fahrzeughersteller hat einen begonnenen Dauerlauf bis zum Kilometerstand 80 000 km durchzuführen. Die Prüfergebnisse jeder Prüfung sind der Genehmigungsbehörde unter Beilage der Fahrprotokolle unverzüglich zuzustellen. Falls ein Emissionsmesswert über den Abgas- bzw. Verdunstungsemissionsgrenzwerten liegt, kann der Dauerlauf abgebrochen werden. Die Genehmigungsbehörde ist in diesem Fall sofort mit der Angabe von Gründen für das Überschreiten zu informieren.
4.2.4
Wartung der Prüffahrzeuge Die Wartung der emissionsrelevanten und emissionsmindernden Bauteile während des Dauerlaufs soll mit den Empfehlungen des Herstellers für den Fahrzeugtyp übereinstimmen. Die Wartungsarbeiten dürfen jedoch den vom Hersteller im Wartungsplan aufgeführten Umfang nicht überschreiten und nicht in kürzeren Intervallen durchgeführt werden. Jede während des Dauerlaufs durchgeführte außerplanmäßige Wartung ist der Genehmigungsbehörde sofort mitzuteilen. Die Genehmigungsbehörde entscheidet innerhalb von sieben Tagen, ob der Dauerlauf fortgeführt wird. In den vom Hersteller vorgeschriebenen Zeitabständen ist das Wechseln von Motor- und Getriebeöl, Öl-, Kraftstoff- und Luftfilter zulässig.
4.3
Berechnung
4.3.1
Berechnung des Verschlechterungsfaktors Nach Beendigung des Dauerlaufs sind alle Ergebnisse der Abgasmessungen zusammenzustellen. Alle gemessenen Abgaswerte müssen unterhalb der Abgasgrenzwerte liegen. Mit Hilfe der Methoden der kleinsten Fehlerquadrate wird für jeden Schadstoff getrennt die Regressionsgerade berechnet; diese Funktion dient zur Berechnung der Emissionswerte bei 80 000 km und 6 400 km. Der Quotient der Emission bei 80 000 km und 6 400 km ist der Verschlechterungsfaktor. Liegt der Quotient unter 1,00, so wird der Verschlechterungsfaktor mit 1,00 festgesetzt. Der Verschlechterungsfaktor ist auf zwei Stellen nach dem Komma genau für jeden Schadstoff anzugeben.
4.3.2
Berechnung des Verschlechterungswerts Nach Beendigung des Dauerlaufs sind alle Ergebnisse der Verdunstungsmessungen zusammenzustellen. Mit Hilfe der Methode der kleinsten Fehlerquadrate wird die Regressionsgerade berechnet; diese Funktion dient zur Berechnung der Emissionswerte bei 80 000 km und 6 400 km. Der Verschlechterungswert für die Verdunstungsemissionen berechnet sich durch Subtraktion der Verdunstungsemissionen bei 6 400 km von denen bei 80 000 km. Der Verdunstungsemissionswert ist auf zwei Stellen nach dem Komma anzugeben.
4.4
Schlussbericht Nach Abschluss der Arbeiten sind der Genehmigungsbehörde alle Ergebnisse des Dauerlaufs vorzulegen. Diesen Ergebnissen muss eine Erklärung beigelegt werden, dass der Dauerlauf nach den Vorschriften dieser Anlage durchgeführt worden ist.
5
Prüfkraftstoffspezifikation
5.1
Technische Daten des Prüfkraftstoffs für die Prüfung der Fahrzeuge mit Fremdzündungsmotor Typ: Super, unverbleit
Anforderungen Prüfung nach
ROZ min. 96,0 DIN 51 756
MOZ min. 86,0 DIN 51 756
Dichte bei 15 °C min. 0,750 kg/l max. 0,770 DIN 51 757
Dampfdruck nach Reid min. 0,56 bar max. 0,64 DIN 51 754
Siedeverlauf DIN 51 751
Siedebeginn min. 24 °C max. 40
10 Vol.-%-Punkt min. 42 °C max. 58
50 Vol.-%-Punkt min. 90 °C max. 110
90 Vol.-%-Punkt min. 150 °C max. 170
Siedeende min. 185 °C max. 205 °C
Rückstand max. 2 Vol.-%
Kohlenwasserstoffanalyse (FIA) DIN EN 10
Olefine max. 15 Vol.-%
Aromaten max. 45 Vol.-%
Gesättigte Kohlenwasserstoffe Rest
Oxidationsstabilität min. 480 Minuten DIN EN 9
Abdampfrückstand max. 4 mg/100 ml DIN EN 5
Schwefelgehalt max. 0,04 Gew.-% DIN EN 41 oder DIN 51 400
Bleigehalt max. 0,010 g/l DIN 51 769 Gaschromatographie
Der Kraftstoff darf keine phosphorhaltigen Additive enthalten. Die Anforderungen an den Siedeverlauf beinhalten insgesamt verdampfte Mengen.
5.2
Technische Daten des Prüfkraftstoffs für die Prüfung der Fahrzeuge mit Selbstzündungsmotor Typ: Dieselkraftstoff
Anforderungen Prüfung nach
Dichte bei 15 °C min. 0,835 kg/l max. 0,845 kg/l DIN 51 757
Cetanzahl min. 48 max. 54 DIN 51 773
Siedeverlauf DIN 51 751
50 Vol.-%-Punkt min. 245 °C
90 Vol.-%-Punkt min. 320 °C max. 350 °C
Siedeende max. 370 °C
Viskosität bei 20 °C min. 3 mm 2/s max. 5 mm 2/s DIN 51 561
Schwefelgehalt min. 0,10 Gew.-% max. 0,30 Gew.-% DIN EN 41
Flammpunkt min. 55 °C DIN 51 755
Grenzwert der Filtrierbarkeit max. -5 °C DIN 51 428
Koksrückstand nach Conradson max. 0,1 Gew.-% DIN 51 551
Asche max. 0,01 Gew.-% DIN EN 7
Wassergehalt max. 0,05 Gew.-% DIN 51 777
Kupferkorrosion max. 1-50 A 3 DIN 51 769
Neutralisationszahl max. 0,2 mg KOH/g DIN 51 558
Die Anforderungen an den Siedeverlauf beinhalten insgesamt verdampfte Mengen.
5.3
Prüfkraftstoff für die Prüfung von Flüssiggasfahrzeugen mit Fremdzündungsmotor Bei Kraftfahrzeugen mit Flüssiggasantrieb ist als Prüfkraftstoff Flüssiggas nach DIN 51 622 Ausgabe 1973 zu verwenden.
6
Formblatt: Mitteilung über die Betriebserlaubnis Muster Maximalformat: A4 Nummer der Betriebserlaubnis ..........
1.
Fahrzeugart ..........
2.1
Fabrik- oder Handelsmarke des Fahrzeugs ..........
2.2
Fahrzeugtyp .......... .......... ..........
3.
Fahrzeugtypen, auf die die Betriebserlaubnis ausgedehnt wird ..........
4.
Name und Anschrift des Herstellers ..........
5.
Gegebenenfalls Name und Anschrift des Beauftragten des Herstellers ..........
6.
Massen der genehmigten Fahrzeugtypen in fahrbereitem Zustand ..........
6.1
Bezugsmassen der geprüften Fahrzeuge ..........
7.
Technisch zulässige Gesamtmassen der Fahrzeuge ..........
8.
Getriebe ..........
8.1
Anzahl der Gänge bzw. Schaltstufen ..........
8.2
Übersetzungsverhältnisse aller Fahrzeuge ..........
8.3
Leistung der geprüften Fahrzeuge ..........
9.
Datum und Nummer der Prüfbescheinigung ..........
10.
Ergebnisse der Prüfungen ..........
10.1
Fahrkurve I ..........
10.2
Fahrkurve II ..........
10.3
§ 47a ..........
10.4
Verdunstungsmessung ..........
10.5
Dauertest (Verschlechterungsfaktor/-wert) ..........
11.
Ort und Datum ..........
12.
Unterschrift ..........

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