1.

EINLEITUNG

1.1. In diesem Anhang sind die Verfahren zur Bestimmung der Emission gasförmiger Schadstoffe, luftverunreinigender Partikel und Rauch aus den zu prüfenden Motoren beschrieben. Es werden drei Prüfzyklen dargestellt, die gemäß den Bestimmungen von Anhang I Abschnitt 6.2 Anwendung finden sollen:

—

die ESC-Prüfung, bestehend aus dreizehn stationären Prüfphasen;

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die ELR-Prüfung, bestehend aus einer Folge von instationären Belastungsschritten bei unterschiedlichen Drehzahlen, die Bestandteil einer Prüfprozedur sind und aufeinander folgend durchgeführt werden;

—

die ETC-Prüfung, bestehend aus einer Abfolge von instationären, je Sekunde wechselnden Prüfphasen.

1.2. Für die Prüfung ist der Motor auf einer entsprechenden Prüfeinrichtung aufzubauen und an einen Leistungsprüfstand anzuschließen.

1.3.

Messgrundsatz

Die zu messenden Abgasemissionen eines Motors enthalten gasförmige Bestandteile (Kohlenmonoxid, Gesamtkohlenwasserstoffe bei Dieselmotoren nur im ESC-Prüfzyklus; Nicht-Methan-Kohlenwasserstoffe bei Diesel- und Gasmotoren nur im ETC-Prüfzyklus; Methan bei Gasmotoren im ETC-Prüfzyklus und Stickstoffoxide), Partikel (nur bei Dieselmotoren) und Rauch (nur bei Dieselmotoren im ELR-Prüfzyklus). Zusätzlich wird Kohlendioxid häufig als Tracergas zur Bestimmung des Verdünnungsverhältnisses von Teilstrom- und Vollstromverdünnungssystemen genutzt. Nach guter Ingenieurpraxis empfiehlt sich die generelle Messung von Kohlendioxid als besonders geeignetes Mittel zur Erkennung von Messproblemen während der Prüfung.

1.3.1.

ESC-Prüfung

Während einer vorgeschriebenen Folge von Betriebszuständen des warm gefahrenen Motors sind die Mengen der oben genannten Abgasemissionen durch Entnahme einer Probe aus dem Rohabgas kontinuierlich zu messen. Der Prüfzyklus besteht aus mehreren Drehzahl- und Leistungsphasen, die dem Bereich entsprechen, in dem Selbstzündungsmotoren üblicherweise betrieben werden. Während der einzelnen Phasen sind die Konzentrationswerte sämtlicher gasförmiger Schadstoffe, der Abgasdurchsatz und die Leistungsabgabe zu bestimmen und die gemessenen Werte zu gewichten. Zur Partikelmessung ist das Abgas mit konditionierter Umgebungsluft zu verdünnen, wobei ein Teilstrom- oder ein Vollstrom-Verdünnungssystem verwendet werden kann. Die Partikel sind an einem einzigen Filter geeigneter Art im Verhältnis zu den Wichtungsfaktoren für die einzelnen Prüfphasen abzuscheiden. Für jeden Schadstoff ist im Sinne von Anlage 1 zu diesem Anhang die je Kilowattstunde freigesetzte Menge in Gramm zu errechnen. Darüber hinaus ist an drei vom technischen Dienst ausgewählten Prüfpunkten innerhalb des Kontrollbereichs das NO_x zu messen. Die gemessenen Werte sind mit den Werten zu vergleichen, die aus den Phasen des Prüfzyklus errechnet wurden, die die ausgewählten Prüfpunkte umhüllen. Die NO_x-Kontrolluntersuchung dient zum Nachweis der Wirksamkeit der Emissionsminderung innerhalb des typischen Motorbetriebsbereichs.

1.3.2.

ELR-Prüfung

Während einer vorgeschriebenen Belastungsprüfung ist mit Hilfe eines Trübungsmessers der Rauch eines warmgelaufenen Motors zu messen. Dabei wird die Belastung des Motors bei gleich bleibender Fahrgeschwindigkeit und mit drei verschiedenen Motordrehzahlen von einem Teillastverhältnis von 10 auf Volllast erhöht. Zusätzlich wird ein vierter, vom Technischen Dienst⁽¹⁾ gewählter Belastungsschritt durchgeführt und der Wert mit den Werten der vorhergehenden Belastungsschritte verglichen. Mit Hilfe eines Mittelungsalgorithmus ist der Rauchspitzenwert gemäß Anlage 1 dieses Anhangs zu bestimmen.

1.3.3.

ETC-Prüfung

Während eines vorgeschriebenen instationären Fahrzyklus bei betriebswarmem Motor, der dem Straßenfahrbetrieb von Hochleistungsmotoren in Lastkraftwagen und Bussen gut angenähert ist, sind die vorstehend genannten Schadstoffe zu messen, und zwar entweder nach Verdünnung des gesamten Abgases mit konditionierter Umgebungsluft (für Partikel CVS-System mit doppelter Verdünnung) oder durch Bestimmung der gasförmigen Schadstoffe im Rohabgas und der Partikel mit einem Teilstrom-Verdünnungssystem. Anhand der vom Motorprüfstand übermittelten Signale für Motordrehmoment und -drehzahl ist die Motorleistung durch Integration der während des Zyklus erzeugten Arbeit über die Zyklusdauer zu integrieren. Bei einem CVS-System sind die NO_x- und die HC-Konzentration durch Integration des Analysatorsignals über den Zyklus zu bestimmen, die CO-, CO₂- und die NMHC-Konzentration können durch Integration des Analysatorsignals oder durch eine Beutelprobe bestimmt werden. Werden die gasförmigen Schadstoffe im Rohabgas gemessen, so ist ihre Konzentration durch Integration des Analysatorsignals über den Zyklus zu bestimmen. Bei Partikeln ist an geeigneten Filtern eine verhältnisgleiche Probe abzuscheiden. Zur Berechnung der Massenemissionswerte der Schadstoffe ist der Durchsatz des rohen oder verdünnten Abgases über den Zyklus zu bestimmen. Die Massenemissionswerte sind in Beziehung zur Motorarbeit zu setzen, um, wie in Anlage 2 zu diesem Anhang beschrieben, für die einzelnen Schadstoffe die je Kilowattstunde freigesetzte Menge in Gramm zu errechnen.

2.

PRÜFBEDINGUNGEN

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 f_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 f_a innerhalb folgender Grenzen liegt: 0,96 ≤ f_a ≤ 1,06

2.2.

Motoren mit Ladeluftkühlung

Die Ladelufttemperatur ist aufzuzeichnen und soll bei der Drehzahl der angegebenen Höchstleistung und Volllast nicht mehr als ± 5 K von der höchsten, in Anhang II Anlage 1 Abschnitt 1.16.3 beschriebenen Ladelufttemperatur abweichen. Die Temperatur des Kühlmittels muss mindestens 293 K (20 °C) betragen. Bei Verwendung einer Prüfstandanlage oder eines externen Gebläses darf die Ladelufttemperatur bei der Drehzahl der angegebenen Höchstleistung und Volllast höchstens ± 5 K von der höchsten, in Anhang II Anlage 1 Abschnitt 1.16.3 beschriebenen Ladelufttemperatur abweichen. Die Einstellung des Ladeluftkühlers zwecks Einhaltung der vorstehend genannten Bedingung wird nicht geregelt und ist für den gesamten Prüfzyklus anzuwenden.

2.3.

Ansaugsystem des Motors

Es ist ein Motor-Ansaugsystem zu verwenden, dessen Lufteinlasswiderstand höchstens ± 100 Pa von der Obergrenze des Motors abweicht, wenn dieser mit der Drehzahl der angegebenen Höchstleistung und Volllast betrieben wird.

2.4.

Motorauspuffanlage

Es ist eine Auspuffanlage zu verwenden, deren Abgasgegendruck höchstens ± 1000 Pa von der Obergrenze des Motors abweicht, wenn dieser bei der Drehzahl der angegebenen Höchstleistung und Volllast betrieben wird und deren Volumen im Bereich von ± 40 % der Herstellerangaben liegt. Eine Prüfstandanlage kann verwendet werden, wenn sie die tatsächlichen Motorbetriebsbedingungen wiedergibt. Die Auspuffanlage muss den Anforderungen für eine Abgasprobenahme gemäß Anhang III Anlage 4 Abschnitt 3.4 und Anhang V Abschnitt 2.2.1, EP und Abschnitt 2.3.1, EP genügen. Ist der Motor mit einer Abgasnachbehandlungseinrichtung ausgestattet, muss der Durchmesser des Auspuffrohrs genauso groß sein wie er in der Praxis für wenigstens vier Rohrdurchmesser oberhalb des Einlasses am Beginn des die Nachbehandlungseinrichtung enthaltenden Ausdehnungsabschnitts verwendet wird. Der Abstand von der Auspuffkrümmeranschlussstelle bzw. dem Turboladerauslass bis zur Abgasnachbehandlungseinrichtung muss so groß sein wie in der Fahrzeugkonfiguration oder in den Abstandsangaben des Herstellers angegeben. Abgasgegendruck bzw. -widerstand müssen den vorstehend angeführten Kriterien entsprechen und können mittels eines Ventils eingestellt werden. Für Blindprüfungen und die Motorabbildung kann der Behälter der Nachbehandlungseinrichtung entfernt und durch einen gleichartigen Behälter mit inaktivem Katalysatorträger ersetzt werden.

2.5.

Kühlsystem

Es ist ein Motorkühlsystem zu verwenden, mit dem die vom Hersteller vorgegebenen üblichen Betriebstemperaturen des Motors eingehalten werden können.

2.6.

Schmieröl

Die Kenndaten des zur Prüfung verwendeten Schmieröls sind aufzuzeichnen und zusammen mit den Prüfergebnissen gemäß Anhang II Anlage 1 Abschnitt 7.1 vorzulegen.

2.7.

Kraftstoff

Es ist der in Anhang IV beschriebene Bezugskraftstoff zu verwenden. Kraftstofftemperatur und Messpunkt sind durch den Hersteller innerhalb der in Anhang II Anlage 1 Abschnitt 1.16.5 angegebenen Grenzwerte zu spezifizieren. Die Kraftstofftemperatur muss bei mindestens 306 K (33 °C) liegen und, falls nicht anders angegeben, am Einlass der Einspritzpumpe 311 K ± 5 K (38 °C ± 5 °C) betragen. Bei mit Erdgas oder Flüssiggas betriebenen Motoren müssen Kraftstofftemperatur und Messpunkt innerhalb der in Anhang II Anlage 1 Abschnitt 1.16.5 angegebenen Grenzwerte liegen bzw. im Falle von Nicht-Stamm-Motoren innerhalb der in Anhang II Anlage 3 Abschnitt 1.16.5 angegebenen Grenzwerte.

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 stabilisiert 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 Stabilisierung 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 (n1) 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 Regenerierungs-vorgangs 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.