umwelt-online: Richtlinie 2005/78/EG zur Durchführung der RL 2005/55/EG und zur Änderung ihrer Anhänge I, II, III, IV und VI(3)

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c) Nummer 2.1 erhält folgende Fassung:

"2.1. Bedingungen für die Prüfung des Motors

2.1.1. Die absolute Temperatur T_a der Verbrennungsluft (in K) am Einlass des Motors und der trockene atmosphärische Druck p_s (in kPa) sind zu messen, und die Kennzahl ƒ_a ist nach folgender Formel zu berechnen. Bei Mehrzylindermotoren mit mehreren separaten Einlasskrümmern, z.B. bei Motoren mit V-förmiger Zylinderanordnung, ist mit der mittleren Temperatur in den Einlasskrümmern zu rechnen.

a) Selbstzündungsmotoren:

Saugmotoren und Motoren mit mechanischem Lader.

Motoren mit Turbolader, mit oder ohne Ladeluftkühlung:

b) Fremdzündungsmotoren:

2.1.2. Gültigkeit der Prüfung

Eine Prüfung ist dann als gültig anzusehen, wenn die Kennzahl fa innerhalb folgender Grenzen liegt:

0,96< ƒ< 1,06"

d) Nummer 2.8 erhält folgende Fassung:

"2.8. Ist der Motor mit einem Abgasnachbehandlungssystem ausgestattet, so müssen die im Prüfzyklus gemessenen Emissionen repräsentativ für die in der Praxis auftretenden Emissionen sein. Ist der Motor mit einem Abgasnachbehandlungssystem ausgestattet, das ein sich verbrauchendes Reagens benötigt, so muss das für die Prüfungen verwendete Reagens den Bestimmungen von Anhang II Anlage 1 Nummer 2.2.1.13 entsprechen.

2.8.1. Arbeitet das Abgasnachbehandlungssystem mit laufender Regenerierung, sind die Emissionen zu messen, wenn sich sein Betriebsverhalten stABllisiert hat.

Der Regenerierungsvorgang muss während der ETC-Prüfung mindestens einmal ablaufen, und der Hersteller muss die Betriebsparameter angeben, die den Regenerierungsvorgang im Normalfall auslösen (Rußbeladung, Temperatur, Abgasgegendruck usw.).

Zur Überprüfung des Regenerierungsvorgangs sind mindestens 5 ETC-Prüfungen durchzuführen. Während der Prüfungen sind die Abgastemperatur und der Abgasdruck (Temperatur vor und nach dem Abgasnachbehandlungssystem, Abgasgegendruck usw.) aufzuzeichnen.

Das Abgasnachbehandlungssystem gilt als zufrieden stellend, wenn die vom Hersteller angegebenen Bedingungen während der Prüfung ausreichend lange herrschen.

Abschließendes Prüfergebnis ist der Mittelwert der Ergebnisse der einzelnen ETC-Prüfungen.

Arbeitet das Abgasnachbehandlungssystem in einem Sicherheitsmodus und schaltet es periodisch in einen Regenerierungsmodus, so ist es nach Nummer 2.8.2 dieses Anhangs zu prüfen. In diesem besonderen Fall können die in Anhang I Tabelle 2 genannten Emissionsgrenzwerte überschritten werden, und die Messwerte werden nicht gewichtet.

2.8.2. Bei einem Abgasnachbehandlungssystem mit periodischer Regenerierung sind die Emissionen nach StABllisierung des Betriebsverhaltens in mindestens zwei ETC-Prüfungen zu messen, von denen eine während und eine außerhalb eines Regenerierungsvorgangs durchzuführen ist; die Messergebnisse sind zu gewichten.

Der Regenerierungsvorgang muss während der ETC-Prüfung mindestens einmal ablaufen. Der Motor kann mit einem Schalter ausgestattet sein, der die Regenerierung verhindert oder ermöglicht, sofern dies ohne Einfluss auf die ursprüngliche Motorkalibrierung bleibt.

Der Hersteller muss die Parameter, die den Regenerierungsvorgang im Normalfall auslösen (Rußbeladung, Temperatur, Abgasgegendruck usw.) und die Dauer des Vorgangs (n2) angeben. Der Hersteller muss ferner alle für die Ermittlung der Zeit zwischen zwei Regenerierungen (nl) benötigten Daten zur Verfügung stellen. Das genaue Verfahren für die Ermittlung dieser Zeit ist zwischen Motorhersteller und Technischem Dienst nach bestem technischem Ermessen abzustimmen.

Der Hersteller muss ein schadstoffbeladenes Abgasnachbehandlungssystem zur Verfügung stellen, damit während der ETC-Prüfung eine Regenerierung stattfindet. Während der Motorkonditionierung darf keine Regenerierung stattfinden.

Die mittleren Emissionswerte zwischen zwei Regenerierungen sind das arithmetische Mittel der Ergebnisse mehrerer in gleichen Zeitabständen durchgeführter ETC-Prüfungen. Es wird empfohlen, mindestens eine ETC-Prüfung möglichst kurz vor einer Regenerierungsprüfung und eine ETC-Prüfung möglichst kurz nach einer Regenerierungsprüfung durchzuführen. Alternativ kann der Hersteller Daten vorlegen, mit denen er nachweist, dass die Emissionen zwischen den Regenerierungen annähernd konstant (Veränderung max. ± 15 %) bleiben. In diesem Fall genügen die Emissionswerte nur einer ETC-Prüfung.

Während der Regenerierungsprüfung sind alle zur Erkennung eines Regenerierungsvorgangs notwendigen Daten (CO- und NO_x-Emissionen, Abgastemperatur vor und nach der Abgasnachbehandlungsanlage, Abgasgegendruck usw.) aufzuzeichnen.

Während des Regenerierungsvorgangs können die in Anhang I Tabelle 2 genannten Emissionsgrenzwerte überschritten werden.

Die gemessenen Emissionswerte sind nach Nummer 5.5 und 6.3 in Anlage 2 zu diesem Anhang zu gewichten. Das Endergebnis darf die in Anhang I Tabelle 2 genannten Emissionsgrenzwerte nicht überschreiten."

e) Anlage 1 wird wie folgt geändert:

i) Nummer 2.1 erhält folgende Fassung:

"2.1. Vorbereitung der Probenahmefilter

Mindestens eine Stunde vor der Prüfung ist jeder einzelne Filter in eine teilweise abgedeckte und gegen Eindringen von Staub geschützte Petrischale zu legen und zur Stabilisierung in eine Wägekammer zu legen. Nach der StABllisierungsphase ist jeder Filter zu wägen und das Taragewicht aufzuzeichnen. Dann ist der Filter in einer verschlossenen Petrischale oder einem abgedichteten Filterhalter bis zur Verwendung aufzubewahren. Der Filter ist innerhalb von acht Stunden nach Entnahme aus der Wägekammer zu verwenden. Das Taragewicht ist aufzuzeichnen."

ii) Nummer 2.7.4 erhält folgende Fassung:

"2.7.4. Partikelprobenahme

Es ist ein Filter für den gesamten Prüfvorgang zu verwenden. Die für den Prüfzyklus angegebenen Wichtungsfaktoren sind in der Weise zu berücksichtigen, dass in jeder einzelnen Phase des Zyklus eine Probe proportional zum Massendurchsatz des Abgases genommen wird. Dies lässt sich erreichen, indem Probendurchsatz, Probenahmezeit und/oder Verdünnungsverhältnis so eingestellt werden, dass das in Nummer 5.6 genannte Kriterium für die effektiven Wichtungsfaktoren erfüllt wird.

Die Probenahme muss je Prüfphase mindestens 4 Sekunden je 0,01 Wichtungsfaktor dauern und innerhalb jeder Phase so spät wie möglich erfolgen. Die Partikelprobenahme darf nicht früher als 5 Sekunden vor dem Ende jeder Phase abgeschlossen sein."

iii) Folgende Nummer 4 wird eingefügt:

"4. Berechnung des Abgasdurchsatzes

4.1. Berechnung des Rohabgas-Massendurchsatzes

Zur Berechnung der Emissionen im Rohabgas muss der Abgasdurchsatz bekannt sein. Der Abgasmassendurchsatz ist nach Nummer 4.1.1 oder 4.1.2 mit einer Genauigkeit von ± 2,5 % des Ablesewertes oder ± 1,5 % des Höchstwertes für den Motor zu ermitteln. Es gilt der jeweils größere Wert. Gleichwertige Verfahren (wie z.B. das in Anhang III Anlage 2 Nummer 4.2 beschriebene) können angewandt werden.

4.1.1. Direktmessung

Für die Direktmessung des Abgasdurchsatzes eignen sich u. a.:

• Differenzdruckmesser wie Durchflussdüsen,
• Ultraschall-Durchflussmesser,
• Wirbel- und Drall-Durchflussmesser.

Es sind Vorkehrungen gegen Messfehler zu treffen, die zu fehlerhaften Emissionswerten führen. Dazu gehört u. a. die sorgfältige Montage der Messeinrichtung im Abgassystem nach den Empfehlungen des Herstellers und den Regeln der guten Ingenieurpraxis. Insbesondere darf der Einbau der Messeinrichtung die Leistung und die Emissionen des Motors nicht beeinflussen.

4.1.2. Luft- und Kraftstoffmessung

Hierbei werden der Luft- und der Kraftstoffdurchsatz gemessen. Die dafür verwendeten Messgeräte müssen mit der in Nummer 4.1 angegebenen Genauigkeit arbeiten. Der Abgasdurchsatz wird nach folgender Formel berechnet:

q_mew = q_maw + q_mƒ

4.2. Berechnung des Massendurchsatzes des verdünnten Abgases

Zur Berechnung der Emissionen im mit einem Vollstrom-Verdünnungssystem verdünnten Abgas muss der Durchsatz des verdünnten Abgases bekannt sein. Der Durchsatz des verdünnten Abgases (q_mdew) ist in jeder Prüfphase mit einem PDP-CVS-, CFV-CVS- oder SSV-CVS-System und nach den in Anhang III Anlage 2 Nummer 4.1 genannten Formeln zu ermitteln. Die Messgenauigkeit muss mindestens ± 2 % betragen und ist entsprechend den Bestimmungen von Anhang III Anlage 5 Nummer 2.4 zu bestimmen."

iv) Die bisherigen Nummern 4 und 5 erhalten folgende Fassung:

"5. Berechnung der gasförmigen Emissionen

5.1. Auswertung der Messergebnisse

Zur Bewertung der Emissionen gasförmiger Schadstoffe ist der Mittelwert aus den Aufzeichnungen der letzten 30 Sekunden jeder Prüfphase zu bilden. Aus den Mittelwerten der Aufzeichnungen und den entsprechenden Kalibrierdaten sind die mittleren Konzentrationen (conc) von HC, CO und NO_x während jeder Prüfphase zu bestimmen. Eine andere Art der Aufzeichnung kann gewählt werden, wenn sie eine gleichwertige Datenerfassung gewährleistet.

Bei der Prüfung auf NO_x innerhalb des Kontrollbereichs gelten die vorstehenden Anforderungen nur für NO_x.

Der Abgasdurchsatz q_mew oder der Durchsatz des verdünnten Abgases q_mdew sind nach Anhang III Anlage 4 Nummer 2.3 zu berechnen.

5.2. Umrechnung vom trockenen in den feuchten Bezugszustand

Falls die Messung nicht schon für den feuchten Bezugszustand vorgenommen wurde, ist die gemessene Konzentration nach folgenden Formeln in einen Wert für den feuchten Bezugszustand umzurechnen. Die Umrechnung ist für jede einzelne Prüfphase vorzunehmen.

c_wet = k_w + c_dry

Für das Rohabgas gilt:

oder

Darin ist:

p_r = Wasserdampfdruck nach dem Kühlbad, kPa

P_b = barometrischer Gesamtdruck, kPa

H_a = Feuchtigkeit der Ansaugluft, g Wasser je kg trockener Luft

k_f = 0,055584 x w_ALF - 0,0001083 x w_BET - 0,0001562 x w_GAM + 0,0079936 x w_DEL + 0,0069978 x w_EPS

Für das verdünnte Abgas:

oder

Für die Verdünnungsluft:

Für die Ansaugluft:

Darin ist:

H_a = Feuchtigkeit der Ansaugluft, g Wasser je kg trockener Luft

H_d = Feuchtigkeit der Verdünnungsluft, g Wasser je kg trockener Luft

Die Feuchtigkeitswerte können nach den üblichen Formeln aus der relativen Feuchte, dem Taupunkt, dem Dampfdruck oder der Trocken-/Feuchttemperatur errechnet werden.

5.3. Korrektur der NO_x-Konzentration unter Berücksichtigung von Temperatur und Feuchtigkeit

Da die NO_x-Emission vom Zustand der Umgebungsluft abhängt, ist die NO_x-Konzentration unter Berücksichtigung von Temperatur und Feuchtigkeit der Umgebungsluft mit Hilfe der in der folgenden Formel angegebenen Faktoren zu korrigieren. Die Faktoren gelten im Bereich zwischen 0 und 25 g/kg trockene Luft.

a) für Selbstzündungsmotoren:

Darin ist:

T_a = Ansauglufttemperatur, K

H_a = Feuchtigkeit der Ansaugluft, g Wasser je kg trockene Luft

wobei

H_a nach den üblichen Formeln aus der relativen Feuchte, dem Taupunkt, dem Dampfdruck oder der Trocken-/Feuchttemperatur errechnet werden kann.

b) für Fremdzündungsmotoren:

k_h,G = 0,6272 + 44,030 x 10^-3 x H_a - 0,862 x 10^-3 x H_a²

wobei

H_a nach den üblichen Formeln aus der relativen Feuchte, dem Taupunkt, dem Dampfdruck oder der Trocken-/Feuchttemperatur errechnet werden kann.

5.4. Berechnung der Emissionsmassendurchsätze

Die Emissionsmassendurchsätze (g/h) sind für jede Prüfphase wie nachstehend beschrieben zu berechnen. Für die Berechnung des NO_x-Durchsatzes ist der nach Nummer 5.3 ermittelte Korrekturfaktor k_h,D oder k_h,G zu verwenden.

Falls die Messung nicht schon für den feuchten Bezugszustand vorgenommen wurde, ist die gemessene Konzentration nach Nummer 5.2 für den feuchten Bezugszustand umzurechnen. Die Werte für u_gas sind in Tabelle 6 für ausgewählte Abgasbestandteile angegeben, wobei die Eigenschaften idealer Gase und die für diese Richtlinie maßgebenden Kraftstoffe zugrunde gelegt werden.

a) für das Rohabgas:

m_gas = u_gas x c_gas x q_mew

Darin ist:

u_gas = Verhältnis von Dichte des jeweiligen Abgasbestandteils und Dichte des Abgases

c_gas = Konzentration des jeweiligen Abgasbestandteils, gemessen im verdünnten Abgas, ppm

q_mew = Massendurchsatz des Abgases, kg/h

b) für das verdünnte Abgas:

m_gas = u_gas x c_gas,c x q_mdew

Darin ist:

u_gas = Verhältnis von Dichte des jeweiligen Abgasbestandteils und Dichte der Luft

c_gas,c = hintergrundkorrigierte Konzentration des jeweiligen Abgasbestandteils, gemessen im verdünnten Abgas, ppm

g_mdew = Massendurchsatz des verdünnten Abgases, kg/h

Dabei gilt:

Der Verdünnungsfaktor D ist nach Anhang III Anlage 2 Nummer 5.4.1 zu berechnen.

5.5. Berechnung der spezifischen Emissionen

Die Emissionen (g/kWh) sind für die einzelnen Bestandteile folgendermaßen zu berechnen:

Darin ist:

m_gas die Masse des jeweiligen Gases

P_n die nach Anhang II Nummer 8.2 ermittelte Nutzleistung

Bei der vorstehenden Berechnung sind die Wichtungsfaktoren nach Nummer 2.7.1 zu verwenden.

Tabelle 6
Werte von u_gas im Rohabgas und im verdünnten Abgas für verschiedene Abgasbestandteile

5.6. Berechnung der Kontrollbereichswerte

An den drei nach Nummer 2.7.6 ausgewählten Prüfpunkten ist die NO_x-Emission zu messen, nach Nummer 5.6.1 zu berechnen und darüber hinaus nach Nummer 5.6.2 durch Interpolation aus den Phasen des Prüfzyklus zu bestimmen, die dem jeweiligen Prüfpunkt am nächsten liegen. Anschließend werden die gemessenen Werte nach Nummer 5.6.3 mit den interpolierten Werten verglichen.

5.6.1. Berechnung der spezifischen Emissionen

Die NO_x-Emission ist für jeden Prüfpunkt (Z) wie folgt zu berechnen:

5.6.2. Bestimmung des Emissionswertes aus dem Prüfzyklus

Die NO_x-Emission ist für jeden Prüfpunkt aus den vier am nächsten beieinander liegenden Phasen des Prüfzyklus zu interpolieren, die den ausgewählten Prüfpunkt Z einhüllen (siehe Abbildung 4). Für diese Phasen (R, S, T, U) gelten folgende Festlegungen:

Drehzahl (R) = Drehzahl (T) = n_RT

Drehzahl (S) = Drehzahl (U) = n_su

Teillastverhältnis (R) = Teillastverhältnis (S)

Teillastverhältnis (T) = Teillastverhältnis (U)

Die NO_x-Emission am ausgewählten Prüfpunkt Z ist wie folgt zu berechnen:

und

Darin ist:

E_R, E_S, E_T, E_U = spezifische NO_x-Emissionen der nach Nummer 5.6.1 berechneten einhüllenden Phasen

M_R, M_S, M_T, M_U = Motordrehmoment der einhüllenden Phasen

Abbildung 4
Interpolation des NO_x-Prüfpunkts

5.6.3. Vergleich der NO_x-Emissionswerte

Die gemessene spezifische NO_x-Emission am Prüfpunkt Z (NO_x,Z) wird dem interpolierten Wert (E_Z) wie folgt gegenübergestellt:

6. Berechnung der Partikelemissionen

6.1. Auswertung der Messergebnisse

Zur Partikelbewertung ist die Gesamtmasse (m_sep) der durch die Filter geleiteten Proben für jede Prüfphase aufzuzeichnen.

Die Filter sind wieder in die Wägekammer zu legen und mindestens eine Stunde, höchstens jedoch höchstens 80 Stunden zu konditionieren und dann zu wägen. Das Bruttogewicht der Filter ist aufzuzeichnen, und das Taragewicht (siehe Nummer 2.1 dieser Anlage) abzuziehen. Die Differenz ist die Partikelmasse m_f.

Wird eine Hintergrundkorrektur vorgenommen, sind die Masse (m_d) der durch die Filter geleiteten Verdünnungsluft und die Partikelmasse (m_f,d) aufzuzeichnen. Wurde mehr als eine Messung vorgenommen, so ist für jede einzelne Messung der Quotient m_f,d/m_d zu berechnen und das Mittel aus den errechneten Werten zu bilden.

6.2. Teilstrom-Verdünnungssystem

Die in das Prüfprotokoll aufzunehmenden Ergebnisse der Prüfung der Partikelemissionen werden in den folgenden Schritten ermittelt. Da das Verdünnungsverhältnis auf verschiedene Arten gesteuert werden kann, gelten verschiedene Methoden zur Berechnung des äquivalenten Massendurchsatzes g_medf. Alle Berechnungen müssen auf den Mittelwerten der einzelnen Prüfphasen während der Probenahmedauer beruhen.

6.2.1. Isokinetische Systeme

wobei r_a dem Verhältnis der Querschnittsflächen der isokinetischen Sonde und des Auspuffrohrs entspricht:

6.2.2. Systeme mit Messung der CO₂ - oder NO_x-Konzentration

Darin ist:

c_wE = Konzentration des feuchten Tracergases im Rohabgas

c_wD = Konzentration des feuchten Tracergases im verdünnten Abgas

c_wA = Konzentration des feuchten Tracergases in der Verdünnungsluft

Die im trockenen Bezugszustand gemessenen Konzentrationen sind nach Nummer 5.2 dieser Anlage in feuchten Bezugszustand umzurechnen. 6.2.3. Systeme mit CO₂-Messung und Kohlenstoffbilanzmethode (*)

Darin ist:

C(_CO2)D = CO₂-Konzentration im verdünnten Abgas

C(_CO2)a = CO₂-Konzentration in der Verdünnungsluft

(Konzentrationswerte in Vol. -% im feuchten Bezugszustand)

Hierbei wird unter der Annahme, dass die dem Motor zugeführten Kohlenstoffatome als CO₂ emittiert werden, die Kohlenstoffbilanz ermittelt, und zwar in folgenden Schritten:

q_medf = q_mew x r_d

und

6.2.4. Systeme mit Durchsatzmessung

6.3. Vollstrom-Verdünnungssystem

Alle Berechnungen müssen auf den Mittelwerten der einzelnen Prüfphasen während der Probenahmedauer beruhen. Der Durchsatz des verdünnten Abgases g_mdew ist nach Anhang III Anlage 2 Nummer 4.1 zu berechnen. Die Gesamtprobenmasse m_sep ist nach Anhang III Anlage 2 Nummer 6.2.1 zu berechnen.

6.4. Berechnung des Partikelmamendurchsatzes

Der Partikelmassendurchsatz ist wie folgt zu berechnen. Wird ein Vollstrom-Verdünnungssystem verwendet, so ist der nach Nummer 6.2 berechnete Wert q_medf durch den nach Nummer 6.3 berechneten Wert q_mdew zu ersetzen.

i = 1,...n

Der Partikelmassendurchsatz kann wie folgt hintergrundkorrigiert werden:

Dabei ist D nach Anhang III Anlage 2 Nummer 5.4.1 zu berechnen.

(*) Der in der nachstehenden Formel angegebene Wert gilt nur für den in Anhang IV genannten Bezugskraftstoff.

v) Die bisherige Nummer 6 wird zur Nummer 7.

f) Anlage 2 wird wie folgt geändert:

i) Nummer 3 erhält folgende Fassung:

"3. Durchführung der Emissionsprüfung

Auf Antrag des Herstellers kann vor dem Messzyklus eine Blindprüfung durchgeführt werden, um den Motor und die Abgasanlage zu konditionieren.

Mit Erdgas (CNG) und mit Flüssiggas (LPG) betriebene Motoren sind mit dem ETC-Prüfzyklus einzufahren. Der Motor ist über mindestens zwei ETC-Prüfzyklen zu betreiben, bis der bei einem ETC-Prüfzyklus gemessene CO-Ausstoß den im vorhergehenden ETCPrüfzyklus gemessenen CO-Ausstoß um nicht mehr als 10 % überschreitet.

3.1. Vorbereitung der Probenahmefilter (falls erforderlich)

Mindestens eine Stunde vor der Prüfung ist jeder einzelne Filter in eine teilweise abgedeckte und gegen Eindringen von Staub geschützte Petrischale zu legen und zur Stabilisierung in eine Wägekammer zu legen. Nach der StABllisierungsphase ist jeder Filter zu wägen und das Taragewicht aufzuzeichnen. Dann ist der Filter in einer verschlossenen Petrischale oder einem abgedichteten Filterhalter bis zur Verwendung aufzubewahren. Der Filter ist innerhalb von acht Stunden nach Entnahme aus der Wägekammer zu verwenden. Das Taragewicht ist aufzuzeichnen.

3.2. Anbringung der Messgeräte

Die Geräte und Probenahmesonden sind wie vorgeschrieben anzubringen. Wird ein Vollstrom-Verdünnungssystem verwendet, ist das Abgasrohr daran anzuschließen.

3.3. Inbetriebnahme des Verdünnungssystems und des Motors

Das Verdünnungssystem ist zu starten und der Motor anzulassen, bis alle Temperaturen und Drücke bei Höchstleistung entsprechend den Herstellerempfehlungen und der guten Ingenieurpraxis stabil sind.

3.4. Inbetriebnahme des Partikelprobenahmesystems (nur bei Selbstzündungsmotoren)

Das Partikelprobenahmesystem ist zu starten und im Bypassmodus zu betreiben. Der Partikelhintergrund der Verdünnungsluft kann bestimmt werden, indem Verdünnungsluft durch die Partikelfilter geleitet wird. Wird gefilterte Verdünnungsluft verwendet, kann eine Messung vor oder nach der Prüfung vorgenommen werden. Wird ungefilterte Verdünnungsluft verwendet, so können Messungen am Beginn und am Ende des Zyklus vorgenommen und die Mittelwerte berechnet werden.

Das Verdünnungssystem ist zu starten und der Motor anzulassen, bis alle Temperaturen und Drücke bei Höchstleistung entsprechend den Herstellerempfehlungen und der guten Ingenieurpraxis stabil sind.

Arbeitet das Abgasnachbehandlungssystem mit periodischer Regenerierung, so darf während der Warmlaufphase keine Regenerierung stattfinden.

3.5. Einstellung des Verdünnungssystems

Die Abgasströme des (Voll- oder Teilstrom-) Verdünnungssystems sind so einzustellen, dass im System keine Wasserkondensation auftritt und die maximale Filteranströmtemperatur 325 K (52 °C) oder weniger beträgt (siehe Anhang V Nummer 2.3.1, DT).

3.6. Überprüfung der Analysegeräte

Die Geräte für die Emissionsanalyse sind auf null zu stellen, und der Messbereich ist zu kalibrieren. Falls Probenahmebeutel verwendet werden, sind sie luftleer zu machen.

3.7. Anlassen des Motors

Der stABllisierte Motor ist wie vom Hersteller in der Betriebsanleitung empfohlen mit Hilfe des serienmäßigen Anlassers oder des Prüfstands zu starten. Wahlweise kann die Prüfung direkt im Anschluss an die Vorkonditionierung des Motors beginnen, wobei der Motor bei Erreichen der Leerlaufdrehzahl nicht abgestellt wird.

3.8. Prüfzyklus

3.8.1. Prüffolge

Die Prüffolge ist zu beginnen, wenn der Motor die Leerlaufdrehzahl erreicht hat. Die Prüfung ist nach dem in Nummer 2 dieser Anlage beschriebenen Bezugsprüfzyklus durchzuführen. Die Führungssollwerte für Motordrehzahl und -drehmoment sind mit mindestens 5 Hz (empfohlen 10 Hz) auszugeben. Die Messwerte für Motordrehzahl und -drehmoment sind während des Prüfzyklus mindestens einmal pro Sekunde aufzuzeichnen, die Signale können elektronisch gefiltert werden.

3.8.2. Messung der gasförmigen Emissionen

3.8.2.1. Vollstrom-Verdünnungssystem

Beim Anlassen des Motors oder mit Beginn der Prüffolge unmittelbar aus der Vorkonditionierung heraus sind gleichzeitig folgende Messungen zu starten:

• Sammeln oder Analysieren von Verdünnungsluft,
• Sammeln oder Analysieren von verdünntem Abgas,
• Messen der Menge von verdünntem Abgas (CVS) sowie der erforderlichen Temperaturen und Drücke,
• Aufzeichnen der am Motorprüfstand gemessenen Drehzahl- und Drehmomentwerte.

HC und NO_x sind im Verdünnungstunnel fortlaufend mit einer Frequenz von 2 Hz zu messen. Durch Integrieren der Analysatorsignale über den Prüfzyklus werden die mittleren Konzentrationen bestimmt. Die Systemansprechzeit darf nicht größer als 20 s sein und ist gegebenenfalls auf die CVS-Durchsatzschwankungen und Probenahmezeit- / Prüfzyklusabweichungen abzustimmen. Durch Integration oder durch Analysieren der über den Zyklus im Probenahmebeutel gesammelten Konzentrationen werden CO, CO₂, NMHC und CH₄ bestimmt. Die Konzentrationen der gasförmigen Schadstoffe in der Verdünnungsluft werden durch Integration oder durch Sammeln im Hintergrundbeutel bestimmt. Alle übrigen Werte sind mit mindestens einer Messung je Sekunde (1 Hz) aufzuzeichnen.

3.8.2.2. Messung im Rohabgas

Beim Anlassen des Motors oder mit Beginn der Prüffolge unmittelbar aus der Vorkonditionierung heraus sind gleichzeitig folgende Messungen zu starten:

• Analysieren der Schadstoffkonzentrationen im Rohabgas,
• Messung das Abgas- oder des Kraftstoff- und Ansaugluftdurchsatzes,
• Aufzeichnen der am Motorenprüfstand gemessenen Drehzahl- und Dreh-momentwerte.

Zur Bewertung der Emissionen gasförmiger Schadstoffe sind die Schadstoffkonzentrationen (HC, CO und NO_x) und der Abgasmassendurchsatz mit mindestens 2 Hz aufzuzeichnen und in einem Rechner zu speichern. Die Systemansprechzeit darf nicht größer als 10 s sein. Für alle übrigen Daten genügt eine Aufzeichnungsfrequenz von 1 Hz. Bei analogen Analysegeräten ist das Ansprechverhalten aufzuzeichnen, und die Kalibrierungsdaten können online oder offline für die Bewertung herangezogen werden.

Zur Berechnung der emittierten Massen gasförmiger Schadstoffe sind die Kurven der aufgezeichneten Konzentrationen und die Kurve des Abgasmassendurchsatzes um die in Anhang I Nummer 2 definierte Wandlungszeit zeitlich zu korrigieren. Die Ansprechzeiten der Analysegeräte für gasförmige Emissionen und für den Abgasmassenstrom sind deshalb nach Nummer 4.2.1 und nach Anhang III Anlage 5 Nummer 1.5 zu ermitteln und aufzuzeichnen.

3.8.3. Partikelprobenahme (falls erforderlich)

3.8.3.1. Vollstrom-Verdünnungssystem

Beginnt der Zyklus mit dem Anlassen des Motors oder unmittelbar aus der Vorkonditionierung heraus, so ist das Partikelprobenahmesystem von Bypass auf Partikelsammlung umzuschalten.

Findet keine Durchflussmengenkompensation statt, so ist (sind) die Probenahmepumpe(n) so einzustellen, dass der Durchsatz durch die Partikelprobenahmesonde bzw. das Übertragungsrohr um nicht mehr als ± 5 % des eingestellten Durchsatzwertes schwankt. Findet eine Durchflussmengenkompensation (d. h. eine Proportionalregelung des Probenstroms) statt, ist nachzuweisen, dass das Verhältnis von Haupttunnelstrom zu Partikelprobenstrom um höchstens ± 5 % seines Sollwertes schwankt (ausgenommen die ersten 10 Sekunden der Probenahme).

Hinweis: Bei Doppelverdünnungsbetrieb ist der Probenstrom die Nettodifferenz zwischen dem Probenfilter-Durchsatz und dem Sekundär-Verdünnungsluftdurchsatz.

Die Mittelwerte von Temperatur und Druck am Einlass des Gasmess- oder Durchflussmessgeräts (der Gasmess- oder Durchflussmessgeräte) sind aufzuzeichnen. Die Prüfung ist ungültig, wenn es wegen hoher Partikelfilterbeladung nicht möglich ist, den eingestellten Durchsatz über den gesamten Zyklus hinweg mit einer Toleranz von ± 5 % aufrechtzuerhalten. Die Prüfung ist dann mit einem geringeren Durchsatz und/oder einem Filter mit größerem Durchmesser zu wiederholen.

3.8.3.2. Teilstrom-Verdünnungssystem

Beginnt der Zyklus mit dem Anlassen des Motors oder unmittelbar aus der Vorkonditionierung heraus, so ist das Partikelprobenahmesystem von Bypass auf Partikelsammlung umzuschalten.

Zur Steuerung des Teilstrom-Verdünnungssytems ist ein schnelles Ansprechen des Systems erforderlich. Die Wandlungszeit des Systems ist nach dem in Anhang III Anlage 5 Nummer 3.3 beschriebenen Verfahren zu ermitteln. Beträgt die Summe der Wandlungszeiten des Messsystems für den Abgasdurchsatz (siehe Nummer 4.2.1) und des Teilstrom-Verdünnungssystems weniger als 0,3 s, kann mit Online-Steuerung gearbeitet werden. Beträgt die Wandlungszeit mehr als 0,3 s, muss mit einer vorausschauenden Steuerung auf der Basis eines aufgezeichneten Prüflaufes gearbeitet werden. In diesem Fall muss die Anstiegzeit< 1 s und die Ansprechzeit des Gesamtsystems< 10 s sein.

Die Ansprechzeit des Gesamtsystems ist so auszulegen, dass eine dem Abgasmassendurchsatz proportionale repräsentative Partikelprobe q_mp,i genommen wird. Zur Ermittlung der Proportionalität ist eine vergleichende Regressionsanalyse von q_mp,i und g_mew,i mit einer Datenerfassungsrate von mindestens 1 Hz vorzunehmen. Folgende Kriterien sind zu erfüllen:

• Der Korrelationskoeffizient R² zwischen der linearen Regression von q_mp,i und der von g_mew,i muss mindestens 0,95 betragen,
• der Standardfehler des Schätzwertes von q_mp,i gegenüber g_mew,i darf nicht größer als 5 % des Maximalwertes von q_mp sein,
• Der q_mp-Wert auf der Regressionsgeraden darf den Maximalwert von q_mp um höchstens 2 % überschreiten.

Wahlweise kann ein Vorversuch durchgeführt werden, und das aus ihm gewonnene Signal für den Abgasmassendurchsatz kann zur Steuerung des Probenstroms durch die Partikelprobenahmesonde verwendet werden (vorausschauende Steuerung). So muss vorgegangen werden, wenn die Wandlungszeit des Partikelprobenahmesystems t_50,P oder die des Signals für den Abgasmassendurchsatz t_50,F oder beide > 0,3 s beträgt. Eine korrekte Steuerung des Teilstrom-Verdünnungssystems wird erreicht, wenn der im Vorversuch ermittelte Verlauf von g_mew über der Zeit (g_mew,pre), auf dessen Basis q_mp gesteuert wird, um die Zeit t_50,P + t_50,F verschoben wird.

Zur Ermittlung der Korrelation zwischen q_mp,i und g_mew,i sind die Daten aus der eigentlichen Prüfung zu verwenden, wobei g_mew,i gegenüber q_mp,i um t_50,F zeitlich zu korrigieren ist (keine Korrektur um t_50,P). Das heißt, dass die Zeitverschiebung zwischen g_mew und q_mp gleich der Differenz der nach Anhang III Anlage 5 Nummer 3.3 ermittelten Wandlungszeiten ist.

3.8.4. Abwürgen des Motors

Wird der Motor zu einem beliebigen Zeitpunkt während des Prüfzyklus abgewürgt, so muss er vorkonditioniert und neu gestartet werden, und die Prüfung ist zu wiederholen. Tritt an einem der erforderlichen Messgeräte während des Prüfzyklus eine Fehlfunktion auf, ist die Prüfung ungültig.

3.8.5. Arbeitsgänge im Anschluss an die Prüfung

Nach Abschluss der Prüfung wird die Messung des Durchsatzes des rohen oder verdünnten Abgases beendet, und der Gasstrom in die Sammelbeutel und die Partikelprobenahmepumpe wird gesperrt. Bei einem integrierenden Analysesystem ist die Probenahme fortzusetzen, bis die Systemansprechzeiten abgelaufen sind.

Die Konzentrationen in den gegebenenfalls verwendeten Sammelbeuteln sind so rasch wie möglich und spätestens 20 Minuten nach Beendigung des Prüfzyklus zu analysieren.

Nach der Emissionsprüfung sind die Analysatoren mithilfe eines Nullgases und desselben Kalibriergases neu zu überprüfen. Für die Gültigkeit der Prüfung muss die Differenz zwischen den Ergebnissen vor und nach der Prüfung weniger als 2 % des Kalibriergaswertes betragen.

3.9. Überprüfung des Prüfungsdurchlaufs

3.9.1. Datenverschiebung

Um die verzerrende Wirkung der Zeitverzögerung zwischen den Messwerten und den Bezugszykluswerten zu vermindern, kann die gesamte Sequenz der Motordrehzahl- und -drehmomentmesssignale zeitlich nach vorn oder hinten (bezogen auf die Bezugsequenz der Drehzahl- und Drehmomentwerte) verschoben werden. Bei einer Verschiebung der Messsignale müssen Drehzahl und Drehmoment um den gleichen Betrag und in die gleiche Richtung verschoben werden.

3.9.2. Berechnung der Zyklusarbeit

Die tatsächliche Zyklusarbeit W_act (kWh) ist unter Verwendung jedes einzelnen Paares von aufgezeichneten Motordrehzahl- und -drehmomentmesswerten zu berechnen. Das geschieht im Anschluss an jede Verschiebung von Messdaten, sofern diese Option gewählt wurde. Die tatsächliche Zyklusarbeit W_act wird für den Vergleich mit der Bezugszyklusarbeit W_ref und zum Berechnen der bremsspezifischen Emissionen (siehe Nummer 4.4 und 5.2) verwendet. Ebenso ist beim Integrieren der Bezugsmotorleistung und der tatsächlichen Motorleistung vorzugehen. Werte zwischen benachbarten Bezugswerten oder Messwerten sind durch lineare Interpolation zu bestimmen.

Bei der Integration der Bezugszyklusarbeit und der tatsächlichen Zyklusarbeit sind alle negativen Drehmomentwerte auf Null zu setzen und einzubeziehen. Findet die Integration mit einer Frequenz unter 5 Hz statt und wechselt das Vorzeichen des Drehmomentwertes in einem Intervall von plus zu minus oder von minus zu plus, so ist der negative Anteil zu berechnen und gleich null zu setzen. Der positive Anteil ist dem integrierten Wert zuzuschlagen.

W_act darf von W_ref um nicht mehr als + 5 % und - 15 % abweichen.

3.9.3. Statistische Validierung des Prüfzyklus

Für Drehzahl, Drehmoment und Leistung sind lineare Regressionen von Messwerten auf die Bezugswerte auszuführen. Das geschieht im Anschluss an jede Verschiebung von Messdaten, sofern diese Option gewählt wurde. Es ist die Fehlerquadratmethode anzuwenden, wobei eine Gleichung der folgenden Form für die beste Anpassung verwendet wird:

y = mx + b

Darin ist:

y = gemessener Wert der Drehzahl (min^-1), des Drehmoments (Nm) oder der Leistung (kW)

m = Steigung der Regressionsgeraden

x = Bezugswert der Drehzahl (min^-1), des Drehmoments (Nm) oder der Leistung (kW)

b = y-Achsabschnitt der Regressionsgeraden

Die Standardfehler (SE) des geschätzten Verlaufs y über x und der Bestimmungskoeffizient (r²) sind für jede einzelne Regressionsgerade zu berechnen.

Es empfiehlt sich, diese Analyse mit 1 Hz vorzunehmen. Sämtliche negativen Bezugsdrehmomentwerte und die zugeordneten Messwerte sind aus der Berechnung zur statistischen Validierung der Drehmoment- und Leistungswerte für den Zyklus zu entfernen. Die Prüfung ist gültig, wenn die Kriterien von Tabelle 7 erfüllt sind.

Tabelle 7
Zulässige Abweichung der Regressionsgeraden

Punktstreichungen aus den Regressionsanalysen sind wie in Tabelle 8 angegeben zulässig.

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