umwelt-online: Archivdatei - BinSchUO 2008 - Binnenschiffsuntersuchungsordnung - Anhang II

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Die gasförmigen und partikelförmigen Bestandteile der Emissionen des zur Prüfung vorgeführten Motors sind mit den in Teil IV beschriebenen Methoden zu messen. Die Beschreibung dieser Methoden umfasst auch eine Darstellung der empfohlenen analytischen Systeme für die gasförmigen Emissionen (Teil IV Abschnitt 1) und der empfohlenen Partikelverdünnungs- und -probenahmesysteme (Teil IV Abschnitt 2).

1 Leistungsprüfstand

Es ist ein Motorprüfstand zu verwenden, der entsprechende Eigenschaften aufweist, um die in Teil II Abschnitt 3.6 beschriebenen Prüfzyklen durchzuführen. Die Messgeräte für Drehmoment und Drehzahl müssen die Messung der Nettoleistung innerhalb der vorgegebenen Grenzwerte ermöglichen. Es können zusätzliche Berechnungen erforderlich sein.

Die Messgeräte müssen eine solche Messgenauigkeit aufweisen, dass die Höchsttoleranzen der in Abschnitt 3 angegebenen Werte nicht überschritten werden.

2 Abgasdurchsatz

Der Abgasdurchsatz ist nach einer der in den Abschnitten 2.1 bis 2.4 genannten Methoden zu ermitteln.

2.1 Direkte Messung

Direkte Messung des Abgasdurchsatzes durch eine Durchflussdüse oder ein gleichwertiges Messsystem (Einzelheiten siehe ISO 5167).

Anmerkung: Die direkte Messung des Gasdurchsatzes ist ein kompliziertes Verfahren. Es müssen Vorkehrungen zur Vermeidung von Messfehlern getroffen werden, die Auswirkungen auf die Emissionswertfehler haben.

2.2 Luft- und Kraftstoffmessung

Messung des Luftdurchsatzes und des Kraftstoffdurchsatzes.

Die verwendeten Geräte zur Messung des Luft- und Kraftstoffdurchsatzes müssen die in Abschnitt 3 angegebene Messgenauigkeit aufweisen.

Die Berechnung des Abgasdurchsatzes wird wie folgt vorgenommen:

G_EXHW = G_AIRW + G_FUEL (für feuchte Abgasmaße)

oder

V_EXHD = V_AIRD- 0,766 x G_FUEL (für trockenes Abgasvolumen)

oder

V_EXHW = V_AIRW+ 0,746 x G_FUEL (für feuchtes Abgasvolumen)

2.3 Kohlenstoffbilanzmethode

Berechnung der Abgasmasse auf der Grundlage des Kraftstoffverbrauchs und der Abgaskonzentrationen nach der Kohlenstoffbilanzmethode (siehe Teil II Anlage 3).

2.4 Gesamtdurchsatz des verdünnten Abgases

Bei Verwendung eines Vollstrom-Verdünnungssystems muss der Gesamtdurchsatz des verdünnten Abgases (G_TOTW, V_TOTW) mit einer PDP oder einem CFV gemessen werden (Teil IV Abschnitt 2.1.2). Die Messgenauigkeit muss den Bestimmungen von Teil II Anlage 2 Abschnitt 2.2 entsprechen.

3 Messgenauigkeit

Die Kalibrierung aller Messgeräte muss nachweisbar auf nationale oder internationale Normen zurückzuführen sein und folgenden Anforderungen entsprechen:

4 Bestimmung der gasförmigen Bestandteile

4.1 Allgemeine Anforderungen an Analysegeräte

Die Analysegeräte müssen einen Messbereich haben, der den Anforderungen an die Genauigkeit bei der Messung der Konzentrationen der Abgasbestandteile entspricht (Abschnitt 4.1.1). Es wird empfohlen, die Analysegeräte so zu bedienen, dass die gemessene Konzentration zwischen 15 % und 100 % des vollen Skalenendwertes liegt.

Liegt der volle Skalenendwert bei 155 ppm (oder ppm C) oder darunter oder werden Ablesesysteme (Computer, Datenerfasser) verwendet, die unterhalb von 15 % des vollen Skalenendwertes eine ausreichende Genauigkeit und Auflösung aufweisen, sind auch Konzentrationen unter 15 % des vollen Skalenendwertes zulässig. In diesem Fall müssen zusätzliche Kalibrierungen vorgenommen werden, um die Genauigkeit der Kalibrierkurven zu gewährleisten (Anlage 2 Abschnitt 1.5.5.2).

Die elektromagnetische Verträglichkeit der Geräte muss auf einem Niveau sein, das zusätzliche Fehler weitestgehend verhindert.

4.1.1 Messfehler

Der gesamte Messfehler einschließlich der Querempfindlichkeit gegenüber anderen Gasen - siehe Anlage 2 Abschnitt 1.9 - darf den jeweils geringeren Wert von entweder ± 5 % des Ablesewerts oder 3,5 % des vollen Skalenendwertes nicht überschreiten. Bei Konzentrationen unter 100 ppm darf der Messfehler ± 4 ppm nicht überschreiten.

4.1.2 Wiederholbarkeit

Die Wiederholbarkeit, definiert als das 2,5-fache der Standardabweichung zehn wiederholter Ansprechreaktionen auf ein bestimmtes Kalibriergas, darf höchstens ± 1 % der vollen Skalenendkonzentration für jeden verwendeten Messbereich über 155 ppm (oder ppm C) oder ± 2 % für jeden verwendeten Messbereich unter 155 ppm (oder ppm C) betragen.

4.1.3 Rauschen

Das Peak-to-Peak-Ansprechen der Analysatoren auf Null- und Kalibriergase darf während eines Zeitraums von zehn Sekunden 2 % des vollen Skalenendwertes bei allen verwendeten Bereichen nicht überschreiten.

4.1.4 Nullpunktdrift

Die Nullpunktdrift während eines Zeitraums von einer Stunde muss weniger als 2 % des vollen Skalenendwerts beim niedrigsten verwendeten Bereich betragen. Der Nullpunktwert wird definiert als mittleres Ansprechen (einschließlich Rauschen) auf ein Nullgas in einem Zeitabschnitt von 30 Sekunden.

4.1.5 Messbereichsdrift

Die Messbereichsdrift während eines Zeitraums von einer Stunde muss weniger als 2 % des vollen Skalenendwerts beim niedrigsten verwendeten Bereich betragen. Als Messbereich wird die Differenz zwischen Kalibrierausschlag und Nullpunktwert definiert. Der Messbereichkalibrierausschlag wird definiert als mittlerer Ausschlag (einschließlich Rauschen) auf ein Messbereichskalibriergas in einem Zeitabschnitt von 30 Sekunden.

4.2 Gastrocknung

Das wahlweise zu verwendende Gastrocknungsgerät muss die Konzentration der gemessenen Gase so gering wie möglich beeinflussen. Die Anwendung chemischer Trockner zur Entfernung von Wasser aus der Probe ist nicht zulässig.

4.3 Analysegeräte

Die bei der Messung anzuwendenden Grundsätze werden in den Abschnitten 4.3.1 bis 4.3.5 dieser Anlage beschrieben. Eine ausführliche Darstellung der Messsysteme ist in Teil IV enthalten.

Die zu messenden Gase sind mit den nachfolgend aufgeführten Geräten zu analysieren. Bei nichtlinearen Analysatoren ist die Verwendung von Linearisierungsschaltkreisen zulässig.

4.3.1 Kohlenmonoxid-(CO-)Analyse

Der Kohlenmonoxidanalysator muss ein nichtdispersiver Infrarotabsorptionsanalysator (NDIR) sein.

4.3.2 Kohlendioxid-(CO₂-)Analyse

Der Kohlendioxidanalysator muss ein nichtdispersiver Infrarotabsorptionsanalysator (NDIR) sein.

4.3.3 Kohlenwasserstoff-(HC-)Analyse

Der Kohlenwasserstoffanalysator muss ein beheizter Flammenionisationsdetektor (HFID) mit Detektor, Ventilen, Rohrleitungen usw. sein, der so zu beheizen ist, dass die Gastemperatur auf 463 K (190° C) ± 10 K gehalten wird.

4.3.4 Stickoxid-(NO_x-)Analyse

Der Stickoxidanalysator muss ein Chemilumineszenzanalysator (CLD) oder beheizter Chemilumineszenzanalysator (HCLD) mit einem NO₂/NO-Konverter sein, wenn die Messung im trockenen Bezugszustand erfolgt. Bei Messung im feuchten Bezugszustand ist ein auf über 333 K (60° C) gehaltener HCLD mit Konverter zu verwenden, vorausgesetzt, die Prüfung auf Wasserdampfquerempfindlichkeit (Anlage 2 Abschnitt 1.9.2.2) ist erfüllt.

4.4 Probenahme von Emissionen gasförmiger Schadstoffe

Die Probenahmesonden für gasförmige Emissionen müssen so angebracht sein, dass sie mindestens 0,5 m oder um das Dreifache des Durchmessers des Auspuffrohrs (je nachdem, welcher Wert höher ist) oberhalb vom Austritt der Auspuffanlage - soweit zutreffend - entfernt sind und sich so nahe am Motor befinden, dass eine Abgastemperatur von mindestens 343 K (70° C) an der Sonde gewährleistet ist.

Bei einem Mehrzylindermotor mit einem verzweigten Auspuffkrümmer muss der Einlass der Sonde so weit in Strömungsrichtung entfernt sein, dass die Probe für die durchschnittlichen gasförmigen Emissionen aus allen Zylindern repräsentativ ist. Bei einem Mehrzylindermotor mit einzelnen Gruppen von Auspuffkrümmern, wie z.B. bei einem V-Motor, ist die Entnahme individueller Proben von jeder Gruppe und die Berechnung der durchschnittlichen gasförmigen Emissionen zulässig. Es können auch andere Methoden angewandt werden, die den obigen Methoden nachweislich entsprechen. Bei der Berechnung der gasförmigen Emissionen ist der gesamte Abgasmassendurchsatz des Motors zugrunde zu legen.

Wird die Zusammensetzung des Abgases durch eine Anlage zur Abgasnachbehandlung beeinflusst, so muss die Abgasprobe bei Prüfungen der Stufe I vor dieser Anlage und bei Prüfungen der Stufe II hinter dieser Anlage entnommen werden. Bei Verwendung eines Vollstrom-Verdünnungssystems für die Partikelbestimmung können die gasförmigen Emissionen auch im verdünnten Abgas bestimmt werden. Die Probenahmesonden müssen sich nahe der Partikel-Probenahmesonde im Verdünnungstunnel befinden (Teil IV Abschnitt 2.1.2 für DT, Abschnitt 2.2 für PSP). CO und CO₂ können wahlweise auch durch Probenahme in einen Beutel und nachfolgende Messung der Konzentration im Probenahmebeutel bestimmt werden.

5 Partikelbestimmung

Die Bestimmung der Partikel erfordert ein Verdünnungssystem. Die Verdünnung kann mit einem Teilstrom- oder Vollstrom-Verdünnungssystem erfolgen. Die Durchflussleistung des Verdünnungssystems muss so groß sein, dass keine Wasserkondensation im Verdünnungs- und Probenahmesystem auftritt und dass die Temperatur des verdünnten Abgases unmittelbar oberhalb der Filterhalter auf oder unter 325 K (52° C) gehalten werden kann. Bei hoher Luftfeuchtigkeit ist es zulässig, die Verdünnungsluft vor Eintritt in das Verdünnungssystem zu entfeuchten. Bei einer Umgebungstemperatur von weniger als 293 K (20° C) wird ein Vorheizen der Verdünnungsluft über den Temperaturgrenzwert von 303 K (30° C) hinaus empfohlen. Jedoch darf die Temperatur der Verdünnungsluft vor der Einleitung des Abgases in den Verdünnungstunnel 325 K (52° C) nicht überschreiten.

Bei Teilstrom-Verdünnungssystemen muss die Partikel-Probenahmesonde in der Nähe und (gegen den Strom gerichtet) oberhalb der Sonde für die gasförmigen Emissionen nach Abschnitt 4.4 sowie entsprechend Teil IV Abschnitt 2.1.1, Abbildungen 4 bis 12 (EP und SP), angebracht sein.

Das Teilstrom-Verdünnungssystem muss so beschaffen sein, dass eine Teilung des Abgasstroms erfolgt, wobei der kleinere Teil mit Luft verdünnt und anschließend zur Partikelmessung verwendet wird. Demzufolge ist eine sehr genaue Bestimmung des Verdünnungsverhältnisses erforderlich. Es können verschiedene Teilungsmethoden verwendet werden, wobei die Art der Teilung wesentlichen Einfluss auf die zu verwendenden Probenahmegeräte und -verfahren hat (Teil IV Abschnitt 2.1.1).

Zur Bestimmung der Partikelmasse werden ein Partikel- Probenahmesystem, Partikel-Probenahmefilter, eine Mikrogramm-Waage und eine Wägekammer mit kontrollierter Temperatur und Luftfeuchtigkeit benötigt.

Die Partikel-Probenahme kann nach zwei Methoden erfolgen:

1. bei der Einzelfiltermethode wird für alle Prüfstufen des Prüfzyklus ein Filterpaar verwendet (siehe Abschnitt 5.1.3). Während der Probenahmephase der Prüfung muss stark auf die Sammelzeiten und die Durchsätze geachtet werden. Andererseits wird je Prüfzyklus nur ein Filterpaar benötigt.
2. bei der Mehrfachfiltermethode muss für jede einzelne Prüfstufe des Prüfzyklus ein eigenes Filterpaar verwendet werden (siehe Abschnitt 5.1.3). Diese Methode gestattet ein weniger strenges Probenahmeverfahren, doch werden mehr Filter verbraucht.

5.1 Partikel-Probenahmefilter

5.1.1 Spezifikation der Filter

Für die Zertifizierungsprüfungen werden fluorkohlenstoffbeschichtete Glasfaserfilter oder Fluorkohlenstoffmembranfilter benötigt. Für besondere Anwendungen können andere Filtermaterialien verwendet werden. Bei allen Filtertypen muss der Abscheidegrad von 0,3 µm DOP (Dioctylphthalat) bei einer Anströmgeschwindigkeit des Gases zwischen 35 und 80 cm/s mindestens 95 % betragen. Werden Korrelationstests zwischen Prüfstellen oder zwischen einem Hersteller und einer Genehmigungsbehörde durchgeführt, so sind Filter von gleicher Qualität zu verwenden.

5.1.2 Filtergröße

Die Partikelfilter müssen einen Mindestdurchmesser von 47 mm haben (37 mm wirksamer Durchmesser). Filter mit größerem Durchmesser sind zulässig (Abschnitt 5.1.5).

5.1.3 Haupt- und Nachfilter

Die verdünnten Abgase werden während der Prüffolge durch ein hintereinander angeordnetes Filterpaar (Hauptfilter und Nachfilter) geleitet. Das Nachfilter darf nicht weiter als 100 mm hinter dem Hauptfilter liegen und dieses nicht berühren. Die Filter können getrennt oder paarweise - die wirksamen Seiten einander zugekehrt - gewogen werden.

5.1.4 Filteranströmgeschwindigkeit

Eine Gasanströmgeschwindigkeit durch den Filter von 35 bis 80 cm/s muss erreicht werden. Der Druckabfall darf zwischen Beginn und Ende der Prüfung um nicht mehr als 25 kPa zunehmen.

5.1.5 Filterbeladung

Bei der Einfachfiltermethode beträgt die empfohlene minimale Filterbeladung 0,5 mg/1.075 mm² wirksamer Filterbereich. Für die gebräuchlichsten Filtergrößen ergeben sich folgende Werte:

Bei der Mehrfachfiltermethode ist die minimale Filterbeladung der Summe aller Filter das Produkt aus dem entsprechenden obigen Wert und der Quadratwurzel der Gesamtzahl der Prüfstufen.

5.2 Spezifikation für die Wägekammer und die Analysenwaage

5.2.1 Bedingungen für die Wägekammer

Die Temperatur der Kammer (oder des Raumes), in der (dem) die Partikelfilter konditioniert und gewogen werden, ist während der gesamten Dauer des Konditionierungs- und Wägevorgangs auf 295 K (22° C) ± 3 K zu halten. Die Luftfeuchtigkeit ist auf einem Taupunkt von 282,5 K (9,5° C) ± 3 K und auf einer relativen Feuchtigkeit von 45 ± 8 % zu halten.

5.2.2 Vergleichsfilterwägung

Die Umgebungsluft der Wägekammer (oder des Wägeraums) muss frei von jeglichen Schmutzstoffen (beispielsweise Staub) sein, die sich während der Stabilisierung der Partikelfilter auf diesen absetzen könnten. Störungen der in Abschnitt 5.2.1 dargelegten Spezifikationen für den Wägeraum sind zulässig, wenn ihre Dauer 30 Minuten nicht überschreitet. Der Wägeraum soll den vorgeschriebenen Spezifikationen entsprechen, ehe das Personal ihn betritt. Wenigstens zwei unbenutzte Vergleichsfilter oder Vergleichsfilterpaare sind vorzugsweise gleichzeitig mit den Probenahmefiltern zu wägen, höchstens jedoch in einem Abstand von vier Stunden zu diesen. Die Vergleichsfilter müssen dieselbe Größe haben und aus demselben Material bestehen wie die Probenahmefilter.

Wenn sich das Durchschnittsgewicht der Vergleichsfilter(-paare) bei den Wägungen der Probenahmefilter um mehr als ± 5 % (± 7,5 % je Filterpaar) der empfohlenen minimalen Filterbeladung (Abschnitt 5.1.5) ändert, sind alle Probenahmefilter als unbrauchbar anzusehen, und die Abgasemissionsprüfung ist zu wiederholen.

Wenn die in Abschnitt 5.2.1 angegebenen Stabilitätskriterien für den Wägeraum nicht erfüllt sind, aber bei der Wägung des Vergleichsfilters (-filterpaares) die obigen Kriterien eingehalten wurden, kann der Hersteller entweder die ermittelten Gewichte der Probenahmefilter anerkennen oder die Prüfungen für ungültig erklären, wobei das Kontrollsystem des Wägeraums zu justieren und die Prüfung zu wiederholen ist.

5.2.3 Analysenwaage

Die zur Bestimmung der Gewichte sämtlicher Filter benutzte Analysenwaage muss eine Genauigkeit (Standardabweichung) von 20 µg und eine Auflösung von 10 µg (1 Stelle = 10 µg) haben. Bei Filtern mit einem Durchmesser von weniger als 70 mm sind eine Genauigkeit und Auflösung von 2 µg bzw. 1 µg erforderlich.

5.2.4 Vermeidung elektrostatischer Reaktionen

Zur Vermeidung elektrostatischer Reaktionen sind die Filter vor dem Wiegen zu neutralisieren, so beispielsweise durch einen Poloniumneutralisator oder Geräte mit ähnlicher Wirkung.

5.3 Zusatzbestimmungen für die Partikelmessung

Alle mit den Rohabgasen oder verdünnten Abgasen in Berührung kommenden Teile des Verdünnungssystems und des Probenahmesystems vom Auspuffrohr bis zum Filterhalter sind so auszulegen, dass die Ablagerung der Partikel darauf und die Veränderung der Partikel so gering wie möglich gehalten werden. Alle Teile müssen aus elektrisch leitendem Material bestehen, das mit den Bestandteilen der Abgase keine Verbindung eingeht; es muss zur Vermeidung elektrostatischer Reaktionen geerdet sein.

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1 Kalibrierung der Analysegeräte

1.1 Einleitung

Jedes Analysegerät ist so oft wie nötig zu kalibrieren, damit es den in diesem Standard festgelegten Anforderungen an die Genauigkeit entspricht. Das bei den Analysegeräten nach Anlage 1 Abschnitt 4.3 anzuwendende Kalibrierverfahren ist in diesem Abschnitt beschrieben.

1.2 Kalibriergase

Die Haltbarkeitsdauer aller Kalibriergase ist zu beachten.

Das vom Hersteller angegebene Verfallsdatum der Kalibriergase ist aufzuzeichnen.

1.2.1 Reine Gase

Die erforderliche Reinheit der Gase ergibt sich aus den untenstehenden Grenzwerten der Verschmutzung. Folgende Gase müssen verfügbar sein:

• Gereinigter Stickstoff
  (Verschmutzung< 1 ppm C,< 1 ppm CO,< 400 ppm CO₂,< 0,1 ppm NO)
• Gereinigter Sauerstoff
  (Reinheitsgrad > 99,5 Vol.-% O₂)
• Wasserstoff-Helium-Gemisch
  (40 ± 2 % Wasserstoff, Rest Helium)
  (Verschmutzung< 1 ppm C,< 400 ppm CO)
• Gereinigte synthetische Luft
  (Verschmutzung< 1 ppm C,< 1 ppm CO,< 400 ppm CO₂,< 0,1 ppm NO)
  (Sauerstoffgehalt 18-21 Vol.-%).

1.2.2 Kalibriergase

Gasgemische mit folgender chemischer Zusammensetzung müssen verfügbar sein:

• C₃H₈ und gereinigte synthetische Luft (siehe Abschnitt 1.2.1),
• CO und gereinigter Stickstoff,
• NO und gereinigter Stickstoff (die in diesem Kalibriergas enthaltene NO₂-Menge darf 5 % des NO-Gehalts nicht übersteigen),
• O₂ und gereinigter Stickstoff,
• CO₂ und gereinigter Stickstoff,
• CH₄ und gereinigte synthetische Luft,
• C₂H₆ und gereinigte synthetische Luft.

Anmerkung: Andere Gaskombinationen sind zulässig, sofern die Gase nicht miteinander reagieren.

Die tatsächliche Konzentration eines Kalibriergases muss innerhalb von ± 2 % des Nennwertes liegen. Alle Kalibriergaskonzentrationen sind als Volumenanteil auszudrücken (Volumenprozent oder ppm als Volumenanteil).

Die zur Kalibrierung verwendeten Gase können auch mit Hilfe eines Gasteilers durch Zusatz von gereinigtem N₂ oder gereinigter synthetischer Luft gewonnen werden. Die Mischvorrichtung muss so genau sein, dass die Konzentrationen der Kalibriergasgemische mit einer Genauigkeit von ± 2 % bestimmt werden können.

1.3 Anwendung der Analyse- und Probenahmegeräte

Für die Anwendung der Analysegeräte sind die Anweisungen der Gerätehersteller für die Inbetriebnahme und den Betrieb zu beachten. Die in den Abschnitten 1.4 bis 1.9 enthaltenen Mindestanforderungen sind einzuhalten.

1.4 Dichtheitsprüfung

Das System ist einer Dichtheitsprüfung zu unterziehen. Die Sonde ist aus der Abgasanlage zu entfernen, und deren Ende ist zu verschließen. Die Pumpe des Analysegerätes ist einzuschalten. Nach einer vorangegangenen Stabilisierungsphase müssen alle Durchflussmesser Null anzeigen. Ist dies nicht der Fall, so sind die Entnahmeleitungen zu überprüfen, und der Fehler ist zu beheben. Die höchstzulässige Undichtheitsrate auf der Unterdruckseite beträgt 0,5 % des tatsächlichen Durchsatzes für den geprüften Teil des Systems. Die Analysatoren- und Bypass-Durchsätze können zur Schätzung der tatsächlichen Durchsätze verwendet werden.

Eine weitere Methode ist die Schrittänderung der Konzentration am Anfang der Probenahmeleitung durch Umstellung von Null- auf Kalibriergas.

Zeigt der Ablesewert nach einem ausreichend langen Zeitraum eine im Vergleich zur eingeführten Konzentration geringere Konzentration an, so deutet dies auf Probleme mit der Kalibrierung oder Dichtheit hin.

1.5 Kalibrierverfahren

1.5.1 Messsystem

Sämtliche Geräte sind zu kalibrieren, und die Kalibrierkurven sind mit Hilfe von Kalibriergasen zu überprüfen. Der Gasdurchsatz muss der gleiche wie bei der Probenentnahme sein.

1.5.2 Aufheizzeit

Die Aufheizzeit richtet sich nach den Empfehlungen des Herstellers. Sind dazu keine Angaben vorhanden, so wird für das Beheizen der Analysegeräte eine Mindestzeit von zwei Stunden empfohlen.

1.5.3 NDIR- und HFID-Analysatoren

Der NDIR-Analysator muss, falls erforderlich, abgestimmt und die Flamme des HFID-Analysators optimiert werden (Abschnitt 1.8.1).

1.5.4 Kalibrierung

Jeder bei normalem Betrieb verwendete Messbereich ist zu kalibrieren.

Die CO-, CO₂-, NO_x-, CH- und O₂-Analysatoren sind unter Verwendung von gereinigter synthetischer Luft (oder Stickstoff) auf Null einzustellen.

Die entsprechenden Kalibriergase sind in die Analysatoren einzuleiten und die Werte aufzuzeichnen, und die Kalibrierkurve ist gemäß Abschnitt 1.5.5 zu ermitteln.

Die Nulleinstellung ist nochmals zu überprüfen und das Kalibrierverfahren erforderlichenfalls zu wiederholen.

1.5.5 Ermittlung der Kalibrierkurve

1.5.5.1 Allgemeine Hinweise

Die Kalibrierkurve des Analysegerätes wird mit Hilfe von mindestens fünf Kalibrierpunkten (außer Null) ermittelt, die in möglichst gleichen Abständen angeordnet sein sollen. Der Nennwert der höchsten Konzentration darf nicht weniger als 90 % des vollen Skalenendwerts betragen.

Die Kalibrierkurve wird nach der Methode der Fehlerquadrate berechnet. Falls der sich ergebende Grad des Polynoms größer als 3 ist, muss die Zahl der Kalibrierpunkte (einschließlich Null) mindestens gleich diesem Grad plus 2 sein.

Die Kalibrierkurve darf höchstens um ± 2 % vom Nennwert jedes Kalibriergases und höchstens um ± 1 % des vollen Skalenendwertes bei Null abweichen.

Anhand der Kalibrierkurve und der Kalibrierpunkte kann festgestellt werden, ob die Kalibrierung richtig durchgeführt wurde. Die verschiedenen Kenndaten des Analysegeräts sind anzugeben, insbesondere

1. Messbereich,
2. Empfindlichkeit,
3. Datum der Kalibrierung.

1.5.5.2 Kalibrierung bei weniger als 15 % des vollen Skalenendwerts

Die Kalibrierkurve des Analysegerätes wird mit Hilfe von mindestens zehn Kalibrierpunkten (außer Null) ermittelt, die so angeordnet sein sollen, dass 50 % der Kalibrierpunkte bei unter 10 % des vollen Skalenendwerts liegen.

Die Kalibrierkurve wird nach der Methode der Fehlerquadrate berechnet.

Die Kalibrierkurve darf vom Nennwert jedes Kalibrierpunktes um höchstens ± 4 % und vom vollen Skalenendwert bei Null um höchstens ± 1 % abweichen.

1.5.5.3 Andere Methoden

Wenn nachgewiesen werden kann, dass sich mit anderen Methoden (z.B. Computer, elektronisch gesteuerter Messbereichsschalter) die gleiche Genauigkeit erreichen lässt, so dürfen auch diese angewendet werden.

1.6 Überprüfung der Kalibrierung

Jeder bei normalem Betrieb verwendete Messbereich ist vor jeder Analyse wie folgt zu überprüfen:

Die Kalibrierung wird unter Verwendung eines Nullgases und eines Messbereichskalibriergases überprüft, dessen Nennwert mehr als 80 % des vollen Skalenendwerts des Messbereichs beträgt.

Weicht bei den beiden untersuchten Punkten der ermittelte Wert um höchstens ± 4 % des vollen Skalenendwerts vom angegebenen Bezugswert ab, so können die Einstellparameter geändert werden. Sollte dies nicht der Fall sein, so ist eine neue Kalibrierkurve nach Abschnitt 1.5.4 zu ermitteln.

1.7 Prüfung der Wirksamkeit des NO_x-Konverters

Der Wirkungsgrad des Konverters, der zur Umwandlung von NO₂ in NO verwendet wird, wird wie in den Abschnitten 1.7.1 bis 1.7.8 (Abbildung 1) angegeben bestimmt.

1.7.1 Prüfanordnung

Der Wirkungsgrad des Konverters kann mit Hilfe eines Ozongenerators entsprechend der in Abbildung 1 (siehe auch Anlage 1 Abschnitt 4.3.5) dargestellten Prüfanordnung nach folgendem Verfahren bestimmt werden.

Abbildung 1 Schematische Darstellung des Gerätes zur Bestimmung des Wirkungsgrades des NO₂-Konverters

1.7.2 Kalibrierung

Der CLD und der HCLD sind in dem am meisten verwendeten Messbereich nach den Angaben des Herstellers unter Verwendung von Null- und Kalibriergas (dessen NO-Gehalt ungefähr 80 % des vollen Skalenendwerts entsprechen muss; die NO₂-Konzentration des Gasgemischs muss weniger als 5 % der NO-Konzentration betragen) zu kalibrieren. Der NO_x-Analysator muss auf den NO-Betriebszustand eingestellt sein, so dass das Kalibriergas nicht durch den Konverter strömt. Die angezeigte Konzentration ist aufzuzeichnen.

1.7.3 Berechnung

Der Wirkungsgrad des NO_x-Konverters wird wie folgt berechnet:

a = NO_x-Konzentration nach Abschnitt 1.7.6

b = NO_x-Konzentration nach Abschnitt 1.7.7

c = NO-Konzentration nach Abschnitt 1.7.4

d = NO-Konzentration nach Abschnitt 1.7.5

1.7.4 Zusatz von Sauerstoff

Über ein T-Verbindungsstück wird dem durchströmenden Gas kontinuierlich Sauerstoff oder Nullluft zugesetzt, bis die Konzentration ungefähr 20 % niedriger als die angezeigte Kalibrierkonzentration nach Abschnitt 1.7.2 ist. (Der Analysator befindet sich im NO-Betriebszustand.)

Die angezeigte Konzentration c ist aufzuzeichnen. Der Ozongenerator bleibt während des gesamten Vorgangs abgeschaltet.

1.7.5 Einschalten des Ozongenerators

Anschließend wird der Ozongenerator eingeschaltet, um so viel Ozon zu erzeugen, dass die NO-Konzentration auf etwa 20 % (Mindestwert 10 %) der Kalibrierkonzentration nach Abschnitt 1.7.2 zurückgeht. Die angezeigte Konzentration d ist aufzuzeichnen. (Der Analysator befindet sich im NO-Betriebszustand.)

1.7.6 NO_x-Betriebszustand

Der NO-Analysator wird dann auf den NO_x-Betriebszustand umgeschaltet, wodurch das Gasgemisch (bestehend aus NO, NO₂, O₂ und N₂) nun durch den Konverter strömt. Die angezeigte Konzentration a ist aufzuzeichnen. (Der Analysator befindet sich im NO_x-Betriebszustand.)

1.7.7 Abschalten des Ozongenerators

Danach wird der Ozongenerator abgeschaltet. Das Gasgemisch nach Abschnitt 1.7.6 strömt durch den Konverter in das Anzeigegerät. Die angezeigte Konzentration b ist aufzuzeichnen. (Der Analysator befindet sich im NO_x-Betriebszustand.)

1.7.8 NO-Betriebszustand

Wird bei abgeschaltetem Ozongenerator auf den NO-Betriebszustand umgeschaltet, so wird auch der Zustrom von Sauerstoff oder synthetischer Luft abgesperrt. Der am Analysator angezeigte NO_x-Wert darf dann von dem nach Abschnitt 1.7.2 gemessenen Wert um höchstens ± 5 % abweichen. (Der Analysator befindet sich im NO-Betriebszustand.)

1.7.9 Prüfintervalle

Der Wirkungsgrad des Konverters ist vor jeder Kalibrierung des NO_x-Analysators zu prüfen.

1.7.10 Vorgeschriebener Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad des Konverters darf nicht geringer als 90 % sein, jedoch wird ein höherer Wirkungsgrad von mehr als 95 % ausdrücklich empfohlen.

Anmerkung: Wenn der NO_x-Konverter beim Betrieb des Analysators in dem am meisten verwendeten Messbereich einen Rückgang von 80 % auf 20 % gemäß Abschnitt 1.7.2 nicht erreicht, so ist der größte Bereich zu verwenden, mit dem der Rückgang erreicht werden kann.

1.8 Einstellung des FID

1.8.1 Optimierung der Empfindlichkeit des Detektors

Der HFID ist nach den Angaben des Geräteherstellers einzustellen. Um das Ansprechverhalten für den am meisten verwendeten Betriebsbereich zu optimieren, ist ein Kalibriergas aus Propan in Luft zu verwenden.

Bei einer Einstellung der Brenngas- und Luftströme, die den Empfehlungen des Herstellers entspricht, ist ein Kalibriergas von 350 ± 75 ppm C in den Analysator einzuleiten. Die Empfindlichkeit bei einem bestimmten Brenngasstrom ist anhand der Differenz zwischen dem Kalibriergas-Signal und dem Nullgas-Signal zu ermitteln. Der Brenngasstrom ist um ein Geringes ober- und unterhalb der Herstellerangabe einzustellen. Die Differenz zwischen dem Signal des Kalibrier- und des Nullgases bei diesen Brenngasströmen ist aufzuzeichnen. Die Differenz zwischen dem Kalibrier- und dem Nullgas-Ansprechen ist in Kurvenform aufzutragen und der Brenngasstrom auf die fette Seite der Kurve einzustellen.

1.8.2 Ansprechfaktoren bei Kohlenwasserstoffen

Der Analysator ist mit Propan in Luft und gereinigter synthetischer Luft entsprechend Abschnitt 1.5 zu kalibrieren.

Die Ansprechfaktoren sind bei Inbetriebnahme eines Analysegerätes und später nach wesentlichen Wartungsarbeiten zu bestimmen. Der Ansprechfaktor (R_f) für einen bestimmten Kohlenwasserstoff ist das Verhältnis des am FID angezeigten C1-Wertes zur Konzentration in der Gasflasche, ausgedrückt in ppm C1.

Die Konzentration des Prüfgases muss so hoch sein, dass ungefähr 80 % des vollen Skalenendwerts angezeigt werden. Die Konzentration muss mit einer Genauigkeit von ± 2 %, bezogen auf einen gravimetrischen Normwert, ausgedrückt als Volumen, bekannt sein. Außerdem muss die Gasflasche 24 Stunden lang bei 298 K (25° C) ± 5 K konditioniert werden.

Die zu verwendenden Prüfgase und die empfohlenen Ansprechfaktoren sind bei

1. Methan und gereinigter synthetischer Luft: 1,00< R_f< 1,15
2. Propylen und gereinigter synthetischer Luft: 0,90< R_f< 1,10
3. Toluol und gereinigter synthetischer Luft: 0,90< R_f< 1,10

Diese Werte sind bezogen auf einen Ansprechfaktor (R_f) von 1,00 für Propan und gereinigte synthetische Luft.

1.8.3 Prüfung der Sauerstoffquerempfindlichkeit

Die Prüfung der Sauerstoffquerempfindlichkeit ist bei Inbetriebnahme eines Analysegeräts und nach wesentlichen Wartungsarbeiten vorzunehmen.

Der Ansprechfaktor ist in Abschnitt 1.8.2 definiert und dementsprechend zu ermitteln. Das zu verwendende Prüfgas und der empfohlene Ansprechfaktor sind bei

a) Propan und Stickstoff: 0,95< R_f< 1,05

Dieser Wert ist bezogen auf einen Ansprechfaktor (R_f) von 1,00 für Propan und gereinigte synthetische Luft.

Die Sauerstoffkonzentration in der Brennerluft des FID darf von der Sauerstoffkonzentration der Brennerluft, die bei der zuletzt durchgeführten Prüfung der Sauerstoffquerempfindlichkeit verwendet wurde, höchstens um ± 1 Mol% abweichen. Ist die Differenz größer, muss die Sauerstoffquerempfindlichkeit überprüft und der Analysator gegebenenfalls justiert werden.

1.9 Querempfindlichkeiten bei NDIR- und CLD-Analysatoren

Die Gase, die neben dem zu analysierenden Gas im Abgas enthalten sind, können den Ablesewert auf verschiedene Weise beeinflussen. Eine positive Querempfindlichkeit ergibt sich bei NDIR-Geräten, wenn das beeinträchtigende Gas dieselbe Wirkung zeigt wie das gemessene Gas, jedoch in geringerem Maße. Eine negative Querempfindlichkeit ergibt sich bei NDIR-Geräten, indem das beeinträchtigende Gas die Absorptionsbande des gemessenen Gases verbreitert, und bei CLD-Geräten, indem das beeinträchtigende Gas die Strahlung unterdrückt. Die Prüfungen der Querempfindlichkeit nach den Abschnitten 1.9.1 und 1.9.2 sind vor der Inbetriebnahme des Analysators und nach wesentlichen Wartungsarbeiten durchzuführen.

1.9.1 Kontrolle der Querempfindlichkeit des CO-Analysators

Wasser und CO₂ können die Leistung des CO-Analysators beeinflussen. Daher läßt man ein bei der Prüfung verwendetes CO₂-Kalibriergas mit einer Konzentration von 80 bis 100 % des vollen Skalenendwertes des bei der Prüfung verwendeten maximalen Betriebsbereichs bei Raumtemperatur durch Wasser perlen, wobei das Ausgangssignal des Analysators aufzuzeichnen ist. Das Ausgangssignal des Analysators darf bei Bereichen ab 300 ppm höchstens 1 % des vollen Skalenendwertes und bei Bereichen unter 300 ppm höchstens 3 ppm betragen.

1.9.2 Kontrollen der Querempfindlichkeit bei NO_x-Analysator

Zwei Gase, die bei CLD- (und HCLD-) Analysatoren besonderer Berücksichtigung bedürfen, sind CO₂ und Wasserdampf. Die Querempfindlichkeit dieser Gase ist ihren Konzentrationen proportional und erfordert daher Prüftechniken zur Bestimmung der Querempfindlichkeit bei den während der Prüfung erwarteten Höchstkonzentrationen.

1.9.2.1 Kontrolle der CO₂-Querempfindlichkeit

Ein CO₂-Kalibriergas mit einer Konzentration von 80 bis 100 % des vollen Skalenendwertes des maximalen Messbereichs ist durch den NDIR-Analysator zu leiten und der CO₂-Wert als a aufzuzeichnen. Danach ist das Gas zu etwa 50 % mit NO-Kalibriergas zu verdünnen und durch den NDIR und den (H)CLD zu leiten, wobei der CO₂-Wert und der NO-Wert als B bzw. C aufzuzeichnen sind. Das CO₂ ist abzusperren und nur das NO-Kalibriergas durch den (H)CLD zu leiten, und der NO-Wert ist als D aufzuzeichnen.

Die Querempfindlichkeit wird wie folgt berechnet:

und darf nicht größer als 3 % des vollen Skalenendwertes sein.

Hierbei bedeuten:

1.9.2.2 Kontrolle der Wasserdampf-Querempfindlichkeit

Diese Überprüfung gilt nur für Konzentrationsmessungen des feuchten Gases. Bei der Berechnung der Wasserdampf-Querempfindlichkeit ist die Verdünnung des NO-Kalibriergases mit Wasserdampf und die Skalierung der Wasserdampfkonzentration des Gemischs im Vergleich zu der während der Prüfung erwarteten Konzentration zu berücksichtigen. Ein NO-Kalibriergas mit einer Konzentration von 80 bis 100 % des vollen Skalenendwertes des normalen Betriebsbereichs ist durch den (H)CLD zu leiten und der NO-Wert als D aufzuzeichnen. Das NO-Gas muss bei Raumtemperatur durch Wasser perlen und durch den (H)CLD geleitet werden, und der NO-Wert ist als C aufzuzeichnen. Der absolute Betriebsdruck im Analysator und die Wassertemperatur sind zu bestimmen und als E bzw. F aufzuzeichnen. Der Sättigungsdampfdruck des Gemischs, der der Temperatur des Wassers F in der Waschflasche entspricht, ist zu bestimmen und als G aufzuzeichnen. Die Wasserdampfkonzentration H (in %) des Gemischs ist wie folgt zu berechnen:

H = 100 x (G/E)

und als H aufzuzeichnen. Die erwartete Konzentration des verdünnten NO-Kalibriergases (in Wasserdampf) ist wie folgt zu berechnen:

De = D x (1 - H/100)

und als De aufzuzeichnen. Die maximale bei der Prüfung erwartete Wasserdampfkonzentration im Abgas (in %) anhand der Konzentration des unverdünnten CO₂-Kalibriergases (A, wie nach Abschnitt 1.9.2.1 gemessen) - ausgehend von einem Atomverhältnis H/C des Kraftstoffs von 1,8 zu 1 - wie folgt zu schätzen:

Hm = 0,9 ⋅ A

und als Hm aufzuzeichnen.

Die Wasserdampf-Querempfindlichkeit ist wie folgt zu berechnen:

und darf nicht mehr als 3 % des Realwertes betragen.

Anmerkung: Es ist darauf zu achten, dass das NO-Kalibriergas bei dieser Überprüfung eine sehr geringe NO₂-Konzentration aufweist, da die Absorption von NO₂ in Wasser bei den Querempfindlichkeitsberechnungen nicht berücksichtigt wurde.

1.10 Kalibrierintervalle

Die Analysatoren sind mindestens alle drei Monate sowie nach jeder Reparatur des Systems oder Veränderung, die die Kalibrierung beeinflussen könnte, entsprechend Abschnitt 1.5 zu kalibrieren.

2. Kalibrierung des Partikelmesssystems

2.1 Einleitung

Jedes Gerät ist so oft wie nötig zu kalibrieren, damit es den in diesem Standard festgelegten Anforderungen an die Genauigkeit entspricht. Das bei den Geräten nach Anlage 1 Abschnitt 5 und Teil IV anzuwendende Kalibrierverfahren ist in diesem Abschnitt beschrieben.

2.2 Messung des Durchsatzes

Die Kalibrierung der Gasdurchsatzmesser oder Durchflussmengenmessgeräte muss auf nationale oder internationale Normen zurückzuführen sein.

Der Fehler des gemessenen Wertes darf höchstens ± 2 % des Ablesewerts betragen.

Wird der Gasdurchsatz durch Differenzdruckmessung bestimmt, so darf der Fehler der Differenz höchstens so groß sein, dass die Genauigkeit von GEDF innerhalb einer Toleranz von ± 4 % liegt (siehe auch Teil IV Abschnitt 2.1.1 EGA). Die Berechnung kann durch Bilden der mittleren Quadratwurzel der Fehler jedes Geräts erfolgen.

2.3 Überprüfung des Verdünnungsverhältnisses

Bei Anwendung von Partikel-Probenahmesystemen ohne EGa (Teil IV Abschnitt 2.1.1) ist das Verdünnungsverhältnis für jede neue Motorinstallation bei laufendem Motor und unter Verwendung der Messungen der CO₂- oder der NO_x-Konzentrationen im Rohabgas und im verdünnten Abgas zu überprüfen.

Das gemessene Verdünnungsverhältnis darf von dem anhand der CO₂- oder NO_x-Konzentrationsmessung berechneten Verdünnungsverhältnis um höchstens ± 10 % abweichen.

Bei Verwendung von Durchflussmessern hoher Genauigkeit (Teil II Abschnitt 3.4) kann die Überprüfung in geeigneter Weise ohne die Messung der CO₂- oder NO_x-Konzentrationen erfolgen.

2.4 Überprüfung der Teilstrombedingungen

Der Bereich der Abgasgeschwindigkeit und die Druckschwankungen sind zu überprüfen und erforderlichenfalls entsprechend den Bestimmungen in Teil IV Abschnitt 2.1.1 (EP) einzustellen.

2.5 Kalibrierintervalle

Die Durchflussmengenmessgeräte sind mindestens alle drei Monate sowie nach jeder Reparatur des Systems oder Veränderungen, die die Kalibrierung beeinflussen können, zu kalibrieren.

.

1 Auswertung der Messwerte bei gasförmigen Emissionen

Zur Bewertung der Emissionen gasförmiger Schadstoffe ist der Durchschnittswert aus den Aufzeichnungen der letzten 60 Sekunden jeder Prüfstufe zu bilden und sind die durchschnittlichen Konzentrationen (conc) von HC, CO, NO_x und - bei Verwendung der Kohlenstoffbilanzmethode - von CO₂ während jeder Prüfstufe aus den Durchschnittswerten der Aufzeichnungen und den entsprechenden Kalibrierdaten zu bestimmen. Es kann eine andere Art der Aufzeichnung angewandt werden, wenn diese eine gleichwertige Datenerfassung gewährleistet.

Die durchschnittlichen Hintergrundkonzentrationen (conc_d) können anhand der Ablesewerte der Verdünnungsluft im Sammelbeutel oder anhand der fortlaufenden (ohne Sammelbeutel vorgenommenen) Hintergrundmessung und der entsprechenden Kalibrierdaten bestimmt werden.

2 Partikelemissionen

Zur Partikelbewertung sind die Gesamtmassen (M_SAM,i) oder Gesamtvolumina (V_SAM,i) der durch die Filter geleiteten Probe für jede Prüfstufe aufzuzeichnen.

Die Filter sind wieder in die Wägekammer zu bringen und wenigstens eine, jedoch nicht mehr als 80 Stunden lang zu konditionieren und dann zu wiegen. Das Bruttogewicht der Filter ist aufzuzeichnen und das Nettogewicht (siehe Teil II Abschnitt 3.1) abzuziehen. Die Partikelmasse (M_f bei Einfachfiltermethode, M_f,i bei Mehrfachfiltermethode) ist die Summe der auf den Haupt- und Nachfiltern gesammelten Partikelmassen.

Bei Anwendung einer Hintergrundkorrektur ist die Masse (M_DIL) oder das Volumen (V_DIL) der durch die Filter geleiteten Verdünnungsluft und die Partikelmasse (M_d) aufzuzeichnen. Wurde mehr als eine Messung vorgenommen, so ist der Quotient M_d/M_DIL oder M_d/V_DIL für jede einzelne Messung zu berechnen und der Durchschnitt der Werte zu bestimmen.

Können die belegten Filter nicht unmittelbar nach der Messung in die Wägekammer gebracht werden, sind Lagerzeiten entsprechend nachfolgender Tabelle zulässig:

3 Berechnung der gasförmigen Emissionen

Die in das Prüfprotokoll aufzunehmenden Prüfergebnisse werden in folgenden Schritten ermittelt:

3.1 Bestimmung des Abgasdurchsatzes

Die Werte des Abgasdurchsatzes (G_EXHW, V_EXHW oder V_EXHD) sind für jede Prüfstufe nach Anlage 1 Abschnitte 2.1 bis 2.3 zu bestimmen.

Bei Verwendung eines Vollstrom-Verdünnungssystems ist der Gesamtdurchsatz des verdünnten Abgases (G_TOTW, V_TOTW) für jede Prüfstufe nach Anlage 1 Abschnitt 2.4 zu bestimmen.

3.2 Umrechnung vom trockenen in den feuchten Bezugszustand

Wird G_EXHW, V_EXHW, G_TOTW oder V_TOTW verwendet, so ist die gemessene Konzentration nach folgender Formel in einen Wert für den feuchten Bezugszustand umzurechnen, falls die Messung nicht schon für den feuchten Bezugszustand vorgenommen worden ist:

conc (feucht) = K_w x conc (trocken)

Für das Rohabgas:

oder:

Für das verdünnte Abgas:

oder

F_FH kann so berechnet werden:

Für die Verdünnungsluft:

Für die Ansaugluft (wenn anders als die Verdünnungsluft):

Hierbei bedeuten:

3.3 Feuchtekorrektur bei NO_x

3.3.1 Dieselmotoren

Da die NO_x-Emission von den Bedingungen der Umgebungsluft abhängig ist, ist die NO_x-Konzentration unter Berücksichtigung von Temperatur und Feuchtigkeit der Umgebungsluft mit Hilfe des in der folgenden Formel angegebenen Faktors K_H zu korrigieren:

Hierbei bedeuten:

G_FUEL/G_AIRD = Kraftstoff - Luft - Verhältnis(trockene Luft)

3.3.2 Dieselmotoren mit Ladeluftkühler

Für Dieselmotoren mit Ladeluftkühler darf die folgende Gleichung alternativ angewendet werden:

Hierbei bedeuten:

übrige Variablen siehe Abschnitt 3.3.1.

3.4 Berechnung der Emissionsmassendurchsätze

Die Massendurchsätze der Emissionen für jeden Prüfpunkt sind wie folgt zu berechnen:

1. Für das Rohabgas ¹:

   Gas_mass = u ⋅ conc ⋅G_EXHW

   oder:

   Gas_mass = v ⋅ conc ⋅ V_EXHD

   oder:

   Gas_mass = w ⋅conc ⋅V_EXHW

2. Für das verdünnte Abgas ¹:

Gas_mass = u ⋅ conc_c ⋅ G_TOTW

oder:

Gas_mass = w ⋅conc_c ⋅V_TOTW

Hierbei bedeuten:

Die Koeffizienten u - feucht, v - trocken, w - feucht sind entsprechend der folgenden Tabelle zu verwenden:

Die Dichte von HC basiert auf einem durchschnittlichen Kohlenstoff-Wasserstoff-Verhältnis von 1:1,85.

3.5 Berechnung der spezifischen Emissionen

Die spezifische Emission (g/kWh) ist für alle einzelnen Bestandteile folgendermaßen zu berechnen:

Hierbei ist P_i = P_m,i+ P_AE,i

Die in der obigen Berechnung verwendeten Wichtungsfaktoren und die Anzahl der Prüfstufen (n) entsprechen Teil II Abschnitt 3.6.

4 Berechnung der Partikelemission

Die Partikelemission ist folgendermaßen zu berechnen:

4.1 Feuchtigkeits-Korrekturfaktor für Partikel

Da die Partikelemission der Dieselmotoren von den Bedingungen der Umgebungsluft abhängig ist, muss der Massendurchsatz der Partikel unter Berücksichtigung der Feuchtigkeit der Umgebungsluft mit Hilfe des in der folgenden Formel angegebenen Faktors K_p korrigiert werden:

K_p = 1/(1 + 0,0133 ⋅(Ha - 10,71))

4.2 Teilstrom-Verdünnungssystem

Die in das Prüfprotokoll aufzunehmenden Ergebnisse der Prüfung der Partikelemissionen werden in folgenden Schritten ermittelt. Da verschiedene Arten der Kontrolle des Verdünnungsverhältnisses angewandt werden dürfen, gelten verschiedene Methoden zur Berechnung des äquivalenten Massendurchsatzes des verdünnten Abgases G_EDF oder des äquivalenten Volumendurchsatzes des verdünnten Abgases V_EDF. Alle Berechnungen müssen auf den Durchschnittswerten der einzelnen Prüfstufen (i) während der Probenahmedauer beruhen.

4.2.1 Isokinetische Systeme

G_EDFW,i = G_EXHW,i ⋅q_i

oder:

oder:

wobei r dem Verhältnis der Querschnittsflächen der isokinetischen Sonde A_P und des Auspuffrohrs A_T entspricht:

r = A_P/A_T

4.2.2 Systeme mit Messung von CO₂- oder NO_x-Konzentration

G_EDFW,i = G_EXHW,i⋅ q_i

oder:

Hierbei ist:

Die auf trockener Basis gemessenen Konzentrationen sind gemäß Abschnitt 3.2 in Feuchtwerte umzuwandeln.

4.2.3 Systeme mit CO₂-Messung und Kohlenstoffbilanzmethode

Hierbei ist:

(Konzentrationen in Volumenprozent, feucht)

Diese Gleichung beruht auf der Annahme der Kohlenstoffbilanz (die dem Motor zugeführten Kohlenstoffatome werden als CO₂ freigesetzt) und wird in nachstehenden Schritten ermittelt:

G_EDFW,i = G_EXHW,i q_i

und

4.2.4 Systeme mit Durchsatzmessung

G_EDFW,i = G_EXHW,i⋅ q_i

und

4.3 Vollstrom-Verdünnungssystem

Die in das Prüfprotokoll aufzunehmenden Ergebnisse der Prüfung der Partikelemissionen werden in folgenden Schritten ermittelt.

Alle Berechnungen müssen auf den Durchschnittswerten der einzelnen Prüfstufen (i) während der Probenahmedauer beruhen.

G_EDFW,i = G_TOTW,i

oder:

V_EDFW,i = V_TOTW,i

4.4 Berechnung des Partikelmassendurchsatzes

Der Partikelmassendurchsatz ist wie folgt zu berechnen:

Bei der Einfachfiltermethode:

oder:

Hierbei gilt:

(G_EDFW)_aver, (V_EDFW)_aver, (M_SAM)_aver, (V_SAM)_aver sind über den Prüfzyklus durch Addition der in den einzelnen Prüfstufen während der Probenahmedauer ermittelten Durchschnittswerte zu bestimmen:

wobei i = 1, ... n

Bei der Mehrfachfiltermethode:

oder:

wobei i = 1, ... n

Die Hintergrundkorrektur des Partikelmassendurchsatzes kann wie folgt vorgenommen werden:

Bei der Einfachfiltermethode:

oder:

Wird mehr als eine Messung durchgeführt, so sind (M_d/M_DIL) oder (M_d/V_DIL) durch (M_d/M_DIL)_aver bzw. (M_d/V_DIL)_aver zu ersetzen.

oder:

DF = 13,4/conc_CO2

Bei der Mehrfachfiltermethode:

oder:

Wird mehr als eine Messung durchgeführt, so sind (M_d/M_DIL) oder (M_d/V_DIL) durch (M_d/M_DIL)_aver bzw. (M_d/V_DIL)_aver zu ersetzen.

oder:

DF = 13,4/conc_CO2

4.5 Berechnung der spezifischen Emissionen

Die spezifischen Partikelemissionen PT (g/kWh) sind folgendermaßen zu berechnen ²:

Bei der Einfachfiltermethode:

Bei der Mehrfachfiltermethode:

P_i = P_m,i+ P_AE,i

4.6 Effektiver Wichtungsfaktor

Bei der Einfachfiltermethode ist der effektive Wichtungsfaktor WF_E,i für jede Prüfstufe folgendermaßen zu berechnen:

oder:

wobei i = 1, . . . n

Der Wert der effektiven Wichtungsfaktoren darf von den Werten der in Teil II Abschnitt 3.6 aufgeführten Wichtungsfaktoren um höchstens ± 0,005 (absoluter Wert) abweichen.

______
1) Im Fall von No_x ist die NO_x-Konzentration (No_x conc oder No_x conc_c) mit K_HNOX (Feuchtigkeits-Korrekturfaktor für No_x9 angegeben in Abschnitt 3.3) wie folgt zu multiplizieren:

K_HNOX x conc oder K_HNOX x conc_c

2) Der Partikelmassendurchsatz PT_mass ist mit K_p (Feuchtigkeits-Korrekturfaktor für Partikel laut Abschnitt 4.1) zu multiplizieren.

Teil III
Technische Daten des Bezugskraftstoffs für die Prüfungen zur Typgenehmigung und die Überprüfung der Übereinstimmung

Bezugskraftstoff für Binnenschiffe¹

Anmerkung: Die Hervorhebungen kennzeichnen die wesentlichen Eigenschaften in Bezug auf Motorleistung/Abgasemissionen.

______
1) Soll der thermische Wirkungsgrad eines Motors oder Fahrzeugs berechnet werden, so kann der Heizwert des Kraftstoffs nach folgender Formel ermittelt werden:

Spezifische Energie (Heizwert) (netto) MJ/kg =

(46,423 - 8,792 d²+ 3,17 d) ⋅ (1 - (x + y + s)) + 9,42 s - 2,499 x

Hierbei bedeuten:

d = Dichte bei 288 K (15° C)

x = Wassergehalt in Gewichts-% (%/100)

y = Aschegehalt in Gewichts-% (%/100)

s = Schwefelgehalt in Gewichts-% (%/100).

2) Die in der Vorschrift angegebenen Werte sind "tatsächliche Werte". Bei der Festlegung der Grenzwerte wurden die Bestimmungen aus dem ASTM-Dokument D 3244 "Festlegung einer Grundlage bei Streitfällen, die die Qualität von Erdölprodukten betreffen≪ übernommen, bei der Festlegung eines Höchstwerts wurde eine Mindestdifferenz von 2R über Null berücksichtigt; bei der Festlegung eines Höchst- und eines Mindestwerts beträgt die Mindestdifferenz 4R (R = Reproduzierbarkeit).

Unbeschadet dieser statistischen Zwecken dienenden Messung sollte sich der Hersteller des Kraftstoffs trotzdem bemühen, dort, wo ein Höchstwert von 2R vereinbart ist, einen Nullwert zu erreichen, und dort, wo Ober- und Untergrenzen angegeben sind, einen Mittelwert zu erreichen. Falls Zweifel bestehen, ob ein Kraftstoff die vorgeschriebenen Anforderungen erfüllt, gelten die Bestimmungen des ASTM-Dokuments D 3244.

3) Die genannten Zahlen geben die insgesamt verdampften Mengen an (prozentualer zurückgewonnener Anteil plus prozentualer Verlustanteil).

4) Der Cetanzahlbereich entspricht nicht der vorgeschriebenen Mindestforderung von 4R. Bei Streitigkeiten zwischen Krafstofflieferanten und -verbrauchern dürfen zur Herbeiführung einer Lösung die Bestimmungen des ASTM-Dokuments D 3244 angewendet werden, sofern hinreichend vielen Wiederholungen zur Erzielung der erforderlichen Präzision der Vorzug vor Einzelbestimmungen gegeben wird.

5) Obwohl die Oxidationsbeständigkeit überwacht wird, ist die Lagerfähigkeitsdauer vermutlich begrenzt. Hinsichtlich der Lagerbedingungen und der Lagerfähigkeit sind Informationen von Lieferanten anzufordern.

6) Für diesen Kraftstoff sollten ausschließlich Destillationsprodukte und gekrackte Kohlenwasserstoffe verwendet werden; eine Entschwefelung ist zulässig. Der Kraftstoff darf keine metallischen Zusätze oder sonstigen Zusätze zur Erhöhung der Cetanzahl enthalten.

7) Niedrigere Werte sind zulässig, doch ist in diesem Fall die Cetanzahl des verwendeten Bezugskraftstoffs anzugeben.

8) Höhere Werte sind zulässig, doch ist in diesem Fall der Schwefelgehalt des Bezugskraftstoffs anzugeben.

9) Diese Werte sind unter Berücksichtigung der Marktentwicklung fortlaufend zu überarbeiten. Zur ersten Genehmigung eines Motors ohne Abgasnachbehandlung ist auf Anfrage des Antragstellers als Mindestwert für den Schwefelgehalt der Wert von 0,050 Massen-% zulässig; in diesem Fall muss der gemessene Partikelwert anhand der nachstehenden Gleichung nach oben auf den Durchschnittswert korrigiert werden, der nominell als Schwefelgehalt des Kraftstoffs vorgesehen ist (0,150 Massen-%):

Pt_adj = PT + [SFC · 0,0917 · (NSLF - FSF)]

Hierbei bedeuten:

Gleichung zur Berechnung des gewichteten spezifischen Kraftstoffverbrauchs:

Dabei gilt:

P_i = P_m,i+ P_AE,i

Zur Beurteilung der Übereinstimmung der Produktion gemäß Anlage J Abschnitt 4.3.2 müssen die Anforderungen unter Verwendung eines Bezugskraftstoffs mit einem Schwefelgehalt, der dem Mindest-/Höchstwert von 0,1/0,2 Massen-% entspricht, erfüllt werden.

(10) Höhere Werte bis 855 kg/m³ sind zulässig; in diesem Fall ist die Dichte des Bezugskraftstoffs anzugeben. Zur Beurteilung der Übereinstimmung der Produktion gemäß Anlage J Abschnitt 4.3.2 müssen die Anforderungen unter Verwendung eines Bezugskraftstoffs, der dem Mindest-/Höchstwert von 835/845 kg/m³ entspricht, erfüllt werden.

(11) Alle Kraftstoffdaten und Grenzwerte sind unter Berücksichtigung der Marktentwicklung laufend zu überprüfen.

(12) Vom Durchführungsdatum an durch DIN EN ISO 6245 zu ersetzen.

Teil IV
Analyse- und Probenahmesystem

Tabelle: Systeme zur Probeentnahme von gasförmigen und Partikelemissionen

1 Bestimmung der gasförmigen Emissionen

Ausführliche Beschreibungen der empfohlenen Probenahme- und Analysesysteme sind in Abschnitt 1 sowie in den Abbildungen 2 und 3 enthalten. Da mit verschiedenen Anordnungen gleichwertige Ergebnisse erzielt werden können, ist eine genaue Übereinstimmung mit diesen Abbildungen nicht erforderlich. Es können zusätzliche Bauteile wie Instrumente, Ventile, Elektromagnete, Pumpen und Schalter verwendet werden, um weitere Informationen zu erlangen und die Funktionen der Teilsysteme zu koordinieren. Bei einigen Systemen kann auf manche Bauteile, die für die Aufrechterhaltung der Genauigkeit nicht erforderlich sind, verzichtet werden, wenn ihr Wegfall nach bestem technischen Ermessen begründet erscheint.

Bestandteile gasförmiger Emissionen - CO, CO₂, HC, NO_x

Es wird ein Analysesystem für die Bestimmung der gasförmigen Emissionen im Rohabgas oder verdünnten Abgas beschrieben, das auf der Verwendung

• eines HFID-Analysators für die Messung der Kohlenwasserstoffe,
• von NDIR-Analysatoren für die Messung von Kohlenmonoxid und Kohlendioxid,
• eines HCLD- oder gleichwertigen Analysators für die Messung der Stickoxide

beruht.

Beim Rohabgas (siehe Abbildung 2) kann die Probe zur Bestimmung sämtlicher Bestandteile mit einer Probenahmesonde oder zwei nahe beieinander befindlichen Probenahmesonden entnommen werden und intern nach den verschiedenen Analysatoren aufgespalten werden. Es ist sorgfältig darauf zu achten, dass sich an keiner Stelle des Analysesystems Kondensate von Abgasbestandteilen (einschließlich Wasser und Schwefelsäure) bilden.

Beim verdünnten Abgas (siehe Abbildung 3) ist die Probe zur Bestimmung der Kohlenwasserstoffe mit einer anderen Probenahmesonde zu entnehmen als die Probe zur Bestimmung der anderen Bestandteile. Es ist sorgfältig darauf zu achten, dass sich an keiner Stelle des Analysesystems Kondensate von Abgasbestandteilen (einschließlich Wasser und Schwefelsäure) bilden.

Abbildung 2 Flussdiagramm des Abgasanalysesystems für CO, NO_x und HC

Abbildung 3 Flussdiagramm des Analysesystems für verdünntes Abgas für CO, CO₂, NO_x und HC

Beschreibung - Abbildungen 2 und 3

Allgemeiner Hinweis:

Alle Bauteile, mit denen die Gasprobe in Berührung kommt, müssen auf der für das jeweilige System vorgeschriebenen Temperatur gehalten werden.

• SP1: Sonde zur Entnahme von Proben aus dem unverdünnten Abgas (nur Abbildung 2)
  Empfohlen wird eine Sonde aus rostfreiem Stahl mit geschlossenem Ende und mehreren Löchern. Der Innendurchmesser darf nicht größer sein als der Innendurchmesser der Probenahmeleitung. Die Wanddicke der Sonde darf nicht größer als 1 mm sein. Erforderlich sind mindestens drei Löcher auf drei verschiedenen radialen Ebenen und von einer solchen Größe, dass sie ungefähr den gleichen Durchfluss entnehmen. Die Sonde muss sich über mindestens 80 % des Auspuffrohr-Querschnitts erstrecken.
• SP2: Sonde zur Entnahme von HC-Proben aus dem verdünnten Abgas (nur Abbildung 3)
  Die Sonde muss
  • die ersten 254 mm bis 762 mm der Kohlenwasserstoff-Probenahmeleitung bilden (HSL3),
  • einen Innendurchmesser von mindestens 5 mm haben,
  • im Verdünnungstunnel DT (Abschnitt 2.1.2) an einer Stelle angebracht sein, wo Verdünnungsluft und Abgase gut vermischt sind (d. h. etwa 10 Tunneldurchmesser stromabwärts von dem Punkt gelegen, an dem die Abgase in den Verdünnungstunnel eintreten),
  • in ausreichender Entfernung (radial) von anderen Sonden und von der Tunnelwand angebracht werden, um eine Beeinflussung durch Wellen oder Wirbel zu vermeiden,
  • so beheizt werden, dass die Temperatur des Gasstroms am Sondenaus-lass auf 463 K (190° C) ± 10 K erhöht wird.
• SP3: Sonde zur Entnahme von CO-, CO₂- und NO_x-Proben aus dem verdünnten Abgas (nur Abbildung 3)
  Die Sonde muss
  • sich auf derselben Ebene wie SP2 befinden,
  • in ausreichender Entfernung (radial) von anderen Sonden und von der Tunnelwand angebracht werden, um eine Beeinflussung durch Wellen oder Wirbel zu vermeiden,
  • über ihre gesamte Länge beheizt und so isoliert sein, dass die Mindesttemperatur 328 K (55° C) beträgt, um eine Kondenswasserbildung zu vermeiden.
• HSL1: beheizte Probenahmeleitung
  Die Probenahmeleitung dient der Entnahme von Gasproben von einer einzelnen Sonde bis hin zu dem (den) Aufteilungspunkt(en) und dem HC-Analysator.
  Die Probenahmeleitung muss
  • einen Innendurchmesser von mindestens 5 mm und höchstens 13,5 mm haben,
  • aus rostfreiem Stahl oder PTFE bestehen,
  • auf einer Wandtemperatur von 463 K (190° C) ± 10 K, gemessen an jedem getrennt geregelten beheizten Abschnitt, gehalten werden, wenn die Abgastemperatur an der Probenahmesonde bis einschließlich 463 K (190° C) beträgt,
  • auf einer Wandtemperatur von über 453 K (180° C) gehalten werden, wenn die Abgastemperatur an der Probenahmesonde mehr als 463 K (190° C) beträgt,
  • unmittelbar vor dem beheizten Filter (F2) auf dem HFID ständig eine Gastemperatur von 463 K (190° C) ± 10 K aufweisen.
• HSL2: beheizte NOx-Probenahmeleitung
  Die Probenahmeleitung muss
  • bei Verwendung eines Kühlers bis hin zum Konverter und bei Nichtverwendung eines Kühlers bis hin zum Analysator auf einer Wandtemperatur von 328 bis 473 K (55 bis 200° C) gehalten werden,
  • aus rostfreiem Stahl oder Polytetrafluorethylen (PTFE) bestehen.
    Da die Probenahmeleitung nur zur Verhinderung der Kondensation von Wasser und Schwefelsäure beheizt werden muss, hängt ihre Temperatur vom Schwefelgehalt des Kraftstoffs ab.
• SL: Probenahmeleitung für CO (CO₂)
  Die Leitung muss aus PTFE oder rostfreiem Stahl bestehen. Sie kann beheizt oder unbeheizt sein.
• BK: Hintergrundbeutel (wahlfrei, nur Abbildung 3)
  Zur Messung der Hintergrundkonzentrationen.
• BG: Probenahmebeutel (wahlfrei, nur Abbildung 3, CO und CO₂)
  Zur Messung der Probenkonzentrationen.
• F1: Beheiztes Vorfilter (wahlfrei)
  Sofern vorhanden, ist es auf der gleichen Temperatur zu halten wie HSL1.
• F2: Beheiztes Filter
  Dieses Filter muss alle Feststoffteilchen aus der Gasprobe entfernen, bevor diese in den Analysator gelangt. Es muss die gleiche Temperatur aufweisen wie HSL1. Das Filter ist bei Bedarf zu wechseln.
• P: Beheizte Probenahmepumpe
  Die Pumpe ist auf die Temperatur von HSL1 aufzuheizen.
• HC
  Beheizter Flammenionisationsdetektor (HFID) zur Bestimmung der Kohlenwasserstoffe. Die Temperatur ist auf 453 bis 473 K (180 bis 200° C) zu halten.
• CO, CO₂
  NDIR-Analysatoren zur Bestimmung von Kohlenmonoxid und Kohlendioxid.
• NO₂
  (H)CLD-Analysator zur Bestimmung der Stickoxide. Wird ein HCLD verwendet, so ist er auf einer Temperatur von 328 bis 473 K (55 bis 200° C) zu halten.
• C: Konverter
  Für die katalytische Reduktion von NO₂ zu NO vor der Analyse im CLD oder HCLD ist ein Konverter zu verwenden.
• B: Kühler
  Zum Kühlen und Kondensieren von Wasser aus der Abgasprobe. Der Kühler ist durch Eis oder ein Kühlsystem auf einer Temperatur von 273 bis 277 K (0° C bis 4° C) zu halten. Der Kühler ist wahlfrei, wenn der Analysator keine Beeinträchtigung durch Wasserdampf - bestimmt nach Teil II Anlage 2 Abschnitte 1.9.1 und 1.9.2 - aufweist.
  Die Verwendung chemischer Trockner zur Entfernung von Wasser aus der Probe ist nicht zulässig.
• T1, T2, T3: Temperatursensor
  Zur Überwachung der Temperatur des Gasstromes.
• T4: Temperatursensor
  Temperatur des NO₂-NO-Konverters.
• T5: Temperatursensor
  Zur Überwachung der Temperatur des Kühlers.
• G1, G2, G3: Druckmesser
  Zur Messung des Drucks in den Probenahmeleitungen.
• R1, R2: Druckregler
  Zur Regelung des Luft- bzw. Kraftstoffdrucks für den HFID.
• R3, R4, R5: Druckregler
  Zur Regelung des Drucks in den Probenahmeleitungen und des Durchflusses zu den Analysatoren.
• FL1, FL2, FL3: Durchflussmesser
  Zur Überwachung des Bypass-Durchflusses der Probe.
• FL4 bis FL7: Durchflussmesser (wahlfrei)
  Zur Überwachung des Durchflusses durch die Analysatoren.
• V1 bis V6: Umschaltventil
  Geeignete Ventile zum wahlweisen Einleiten der Probe, von Kalibriergas oder zum Schließen der Zufuhrleitung in den Analysator.
• V7, V8: Magnetventil
  Zur Umgehung des NO₂-NO-Konverters.
• V9: Nadelventil
  Zum Ausgleichen des Durchflusses durch den NO₂-NO-Konverter und den Bypass.
• V10, V11: Nadelventil
  Zum Regulieren des Durchflusses zu den Analysatoren.
• V12, V13: Ablasshahn
  Zum Ablassen des Kondensats aus dem Kühler B.
• V14: Umschaltventil
  Zur Auswahl von Probe- oder Hintergrundbeutel.

2 Bestimmung der Partikel

Die Abschnitte 2.1 und 2.2 und die Abbildungen 4 bis 15 vermitteln ausführliche Beschreibungen der empfohlenen Verdünnungs- und Probenahmesysteme. Da mit verschiedenen Anordnungen gleichwertige Ergebnisse erzielt werden können, ist eine genaue Übereinstimmung mit diesen Abbildungen nicht erforderlich. Es können zusätzliche Bauteile wie Instrumente, Ventile, Elektromagnete, Pumpen und Schalter verwendet werden, um weitere Informationen zu erlangen und die Funktionen der Teilsysteme zu koordinieren. Bei einigen Systemen kann auf manche Bauteile, die für die Aufrechterhaltung der Genauigkeit nicht erforderlich sind, verzichtet werden, wenn ihr Wegfall nach bestem technischen Ermessen begründet erscheint.

2.1 Verdünnungssystem

2.1.1 Teilstrom-Verdünnungssystem (Abbildungen 4 bis 12)

Es wird ein Verdünnungssystem beschrieben, das auf der Verdünnung eines Teils der Auspuffabgase beruht. Die Teilung des Abgasstroms und der nachfolgende Verdünnungsprozess können mit verschiedenen typen von Verdünnungssystemen vorgenommen werden. Zur anschließenden Abscheidung der Partikel kann entweder das gesamte verdünnte Abgas oder nur ein Teil des verdünnten Abgases durch das Partikel-Probenahmesystem geleitet werden (Abschnitt 2.2, Abbildung 14). Die erste Methode wird als Gesamtprobenahme, die zweite als Teilprobenahme bezeichnet.

Die Errechnung des Verdünnungsverhältnisses hängt vom Typ des angewandten Systems ab. Empfohlen werden folgende typen:

• Isokinetische Systeme (Abbildungen 4 und 5)
  Bei diesen Systemen entspricht der in das Übertragungsrohr eingeleitete Strom von der Gasgeschwindigkeit und/oder vom Druck her dem Hauptabgasstrom, so dass ein ungehinderter und gleichmäßiger Abgasstrom an der Probenahmesonde erforderlich ist. Dies wird in der Regel durch Verwendung eines Resonators und eines geraden Rohrs stromaufwärts von der Probenahmestelle erreicht. Das Teilungsverhältnis wird anschließend anhand leicht messbarer Werte, wie z.B. Rohrdurchmesser, berechnet. Es ist zu beachten, dass die Isokinetik lediglich zur Angleichung der Durchflussbedingungen und nicht zur Angleichung der Größenverteilung verwendet wird. Letzteres ist in der Regel nicht erforderlich, da die Partikel so klein sind, dass sie den Stromlinien des Abgases folgen.
• Systeme mit Durchflussregelung und Konzentrationsmessung (Abbildungen 6 bis 10)
  Bei diesen Systemen wird die Probe dem Hauptabgasstrom durch Einstellung des Verdünnungsluftdurchflusses und des Gesamtdurchflusses des verdünnten Abgases entnommen. Das Verdünnungsverhältnis wird anhand der Konzentrationen von Tracergasen wie CO₂ oder NO_x bestimmt, die bereits in den Motorabgasen enthalten sind. Die Konzentrationen im verdünnten Abgas und in der Verdünnungsluft werden gemessen, und die Konzentration im Rohabgas kann entweder direkt gemessen oder bei bekannter Kraftstoffzusammensetzung anhand des Kraftstoffdurchsatzes und der Kohlenstoffbilanz-Gleichung ermittelt werden. Die Systeme können auf der Grundlage des berechneten Verdünnungsverhältnisses (Abbildungen 6 und 7) oder auf der Grundlage des Durchflusses in das Übertragungsrohr (Abbildungen 8, 9 und 10) geregelt werden.
  Systeme mit Durchflussregelung und Durchflussmessung (Abbildungen 11 und 12)
  Bei diesen Systemen wird die Probe dem Hauptabgasstrom durch Einstellung des Verdünnungsluftdurchflusses und des Gesamtdurchflusses des verdünnten Abgases entnommen. Das Verdünnungsverhältnis wird anhand der Differenz der beiden Durchsätze bestimmt. Die Durchflussmesser müssen aufeinander bezogen präzise kalibriert sein, da die relative Größe der beiden Durchsätze bei größeren Verdünnungsverhältnissen zu bedeutenden Fehlern führen kann (Abbildung 9 und oben). Die Durchflussregelung erfolgt sehr direkt, indem der Durchsatz des verdünnten Abgases konstant gehalten und der Verdünnungsluftdurchsatz bei Bedarf geändert wird.
  Damit die Vorteile von Teilstrom-Verdünnungssystemen voll zum Tragen kommen, ist besondere Aufmerksamkeit auf die Vermeidung von Partikelverlusten im Übertragungsrohr, auf die Gewährleistung der Entnahme einer repräsentativen Probe aus dem Motorabgas und auf die Bestimmung des Teilungsverhältnisses zu richten.
  Bei den beschriebenen Systemen werden diese kritischen Punkte berücksichtigt.

Abbildung 4 Teilstrom-Verdünnungssystem mit isokinetischer Sonde und Teilprobenahme (SB-Regelung)

Unverdünntes Abgas wird mit Hilfe der isokinetischen Probenahmesonde ISP aus dem Auspuffrohr EP durch das Übertragungsrohr TT zum Verdünnungstunnel DT geleitet. Der Differenzdruck des Abgases zwischen Auspuffrohr und Sondeneinlass wird mit dem Differenzdruckaufnehmer DPT gemessen. Dieses Signal wird an den Durchflussregler FC1 übermittelt, der das Ansauggebläse SB so regelt, dass am Eintritt der Sonde ein Differenzdruck von Null aufrechterhalten wird. Unter diesen Bedingungen stimmen die Abgasgeschwindigkeiten in EP und ISP überein, und der Durchfluss durch ISP und TT ist ein konstanter Bruchteil des Abgasdurchflusses. Das Teilungsverhältnis wird anhand der Querschnittsflächen von EP und ISP bestimmt. Der Verdünnungsluftdurchsatz wird mit dem Durchflussmessgerät FM1 gemessen. Das Verdünnungsverhältnis wird anhand des Verdünnungsluftdurchsatzes und des Teilungsverhältnisses berechnet.

Abbildung 5 Teilstrom-Verdünnungssystem mit isokinetischer Sonde und Teilprobenahme (PB-Regelung)

Unverdünntes Abgas wird mit Hilfe der isokinetischen Probenahmesonde ISP aus dem Auspuffrohr EP durch das Übertragungsrohr TT zum Verdünnungstunnel DT geleitet. Der Differenzdruck des Abgases zwischen Auspuffrohr und Sondeneinlass wird mit dem Differenzdruckaufnehmer DPT gemessen. Dieses Signal wird an den Durchflussregler FC1 übermittelt, der das Ansauggebläse SB so regelt, dass am Eintritt der Sonde ein Differenzdruck von Null aufrechterhalten wird. Dazu wird ein kleiner Teil der Verdünnungsluft, deren Durchsatz bereits mit dem Durchflussmessgerät FM1 gemessen wurde, entnommen und mit Hilfe einer pneumatischen Blende in das TT eingeleitet. Unter diesen Bedingungen stimmen die Abgasgeschwindigkeiten in EP und ISP überein, und der Durchfluss durch ISP und TT ist ein konstanter Bruchteil des Abgasstroms. Das Teilungsverhältnis wird anhand der Querschnittsflächen von EP und ISP bestimmt. Die Verdünnungsluft wird vom Ansauggebläse SB durch den DT gesogen und der Durchsatz mittels FM1 am Einlass zum DT gemessen. Das Verdünnungsverhältnis wird anhand des Verdünnungsluftdurchsatzes und des Teilungsverhältnisses berechnet.

Abbildung 6 Teilstrom-Verdünnungssystem mit Messung von CO₂- oder NO_x-Konzentration und Teilprobenahme

Unverdünntes Abgas wird aus dem Auspuffrohr EP durch die Probenahmesonde SP und das Übertragungsrohr TT zum Verdünnungstunnel DT geleitet. Die Konzentrationen eines Tracergases (CO₂ oder NO_x) werden mit dem (den) Abgasanalysator(en) EGa im unverdünnten und verdünnten Abgas sowie in der Verdünnungsluft gemessen. Diese Signale werden an den Durchflussregler FC2 übermittelt, der entweder das Druckgebläse PB oder das Ansauggebläse SB so regelt, dass im DT das gewünschte Teilungs- und Verdünnungsverhältnis des Abgases aufrechterhalten wird. Das Verdünnungsverhältnis wird anhand der Konzentrationen des Tracergases im unverdünnten Abgas, im verdünnten Abgas und in der Verdünnungsluft berechnet.

Abbildung 7 Teilstrom-Verdünnungssystem mit Messung von CO₂-Konzentration, Kohlenstoffbilanz und Gesamtprobenahme

Unverdünntes Abgas wird aus dem Auspuffrohr EP durch die Probenahmesonde SP und das Übertragungsrohr TT zum Verdünnungstunnel DT geleitet. Die CO₂-Konzentrationen werden mit dem (den) Abgasanalysator(en) EGa im verdünnten Abgas und in der Verdünnungsluft gemessen. Die Signale über den CO₂- und Kraftstoffdurchfluss GFUEL werden entweder an den Durchflussregler FC2 oder an den Durchflussregler FC3 des Partikel-Probenahmesystems übermittelt (siehe Abbildung 14). FC2 regelt das Druckgebläse PB und FC3 das Partikel-Probenahmesystem (siehe Abbildung 14), wodurch die in das System eintretenden und es verlassenden Ströme so eingestellt werden, dass im DT das gewünschte Teilungs- und Verdünnungsverhältnis der Abgase aufrechterhalten wird. Das Verdünnungsverhältnis wird unter Verwendung der Kohlenstoffbilanzmethode anhand der CO₂-Konzentrationen und des GFUEL berechnet.

Abbildung 8 Teilstrom-Verdünnungssystem mit Einfach-Venturirohr, Konzentrationsmessung und Teilprobenahme

Unverdünntes Abgas wird aufgrund des Unterdrucks, den das Venturi-Rohr VN im DT erzeugt, aus dem Auspuffrohr EP durch die Probenahmesonde SP und das Übertragungsrohr TT zum Verdünnungstunnel DT geleitet. Der Gasdurchsatz durch das TT hängt vom Impulsaustausch im Venturibereich ab und wird somit von der absoluten Temperatur des Gases am Ausgang des TT beeinflusst. Folglich ist die Abgasteilung bei einem bestimmten Tunneldurchsatz nicht konstant, und das Verdünnungsverhältnis ist bei geringer Last etwas kleiner als bei hoher Last. Die Konzentrationen des Tracergases (CO₂ oder NO_x) werden mit dem (den) Abgasanalysator(en) EGa im unverdünnten Abgas, im verdünnten Abgas und in der Verdünnungsluft gemessen, und das Verdünnungsverhältnis wird anhand der gemessenen Werte errechnet.

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