Europäische Union

Delegierte Verordnung (EU) 2017/654 der Kommission vom 19. Dezember 2016 zur Ergänzung der Verordnung (EU) 2016/1628 des Europäischen Parlaments und des Rates hinsichtlich technischer und allgemeiner Anforderungen in Bezug auf die Emissionsgrenzwerte und die Typgenehmigung von Verbrennungsmotoren für nicht für den Straßenverkehr bestimmte mobile Maschinen und Geräte

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Quellenkennung: 32017R0654. Spätere Änderungen sind nicht automatisch in dieser Fassung enthalten.

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ol des trockenen gemessenen Durchsatzes x Ccombdry. Im chemischen Gleichgewicht dürfen zeitlich gewichtete Mittelwerte der Feuchtigkeit der Verbrennungsluft und der Feuchtigkeit der Verdünnungsluft verwendet werden, vorausgesetzt, die Feuchtigkeit der Verbrennungs- und der Verdünnungsluft bewegt sich während des Prüfintervalls innerhalb der Toleranz von ± 0,0025 mol/mol des jeweiligen Mittelwerts. Für jede Emissionskonzentration x und Wassermenge x H2Oexh ist die Konzentration im vollkommen trockenen Bezugszustand x dry und x H2Oexhdry zu ermitteln. Das Wasserstoff-Kohlenstoff-Atomverhältnis α, das Sauerstoff-Kohlenstoff-Atomverhältnis β und die Kohlenstoffmassenfraktion des Kraftstoffs w C sind ebenfalls zu verwenden. Für den Prüfkraftstoff können α und β oder die Vorgabewerte gemäß Tabelle 7.3 verwendet werden. Das chemische Gleichgewicht ist anhand der folgenden Schritte zu berechnen: a) Gemessene Konzentrationen wie x CO2meas, x NOmeas, und x H2Oint sind in den trockenen Bezugszustand umzurechnen, indem sie durch eins abzüglich der während der jeweiligen Messung vorhandenen Wassermenge dividiert werden; zum Beispiel: x H2OxCO2meas, x H2OxNOmeas und x H2Oint. Ist die Wassermenge während einer Messung im feuchten Bezugszustand identisch mit der unbekannten Wassermenge im Abgasdurchsatz x H2Oexh, muss dieser Wert iterativ im Gleichungssystem gelöst werden. Werden nur die Gesamt-NOx, aber NO und NO2 nicht getrennt gemessen, ist die Aufteilung der Gesamt-NOx-Konzentration in NO und NO2 für das chemische Gleichgewicht nach bestem fachlichen Ermessen zu schätzen. Es kann davon ausgegangen werden, dass sich die NOx-Molkonzentration x NOx in 75 % NO und 25 % NO2 unterteilt. Bei NO2-Speicher-Nachbehandlungssystemen kann davon ausgegangen werden, dass sich x NOx in 25 % NO und 75 % NO2 unterteilt. Zur Berechnung der Masse der NOx-Emissionen ist die Molmasse von NO2 für die effektive Molmasse aller NOx-Spezies, ungeachtet der tatsächlichen NO2-Fraktion der NOx, heranzuziehen. b) Die Gleichungen (7-82) bis (7-99) in Buchstabe d dieser Nummer sind zur iterativen Lösung für x H2Oexh, x Ccombdry und x dil/exh in ein Computerprogramm einzugeben. Ausgangswerte für x H2Oexh, x Ccombdry und x dil/exh sind nach bestem fachlichen Ermessen zu schätzen. Die Annahme einer anfänglichen Wassermenge, die etwa doppelt so hoch ist wie die Wassermenge in der Ansaug- oder Verdünnungsluft, wird empfohlen. Die Schätzung eines Ausgangswerts für x Ccombdry als Summe der gemessenen CO2-, CO- und THC-Werte wird empfohlen. Die Schätzung eines Ausgangswerts x dil zwischen 0,75 und 0,95 — zum Beispiel 0,8 — wird ebenfalls empfohlen. Die Werte im Gleichungssystem sind iterativ zu lösen, bis die zuletzt aktualisierten Schätzungen alle innerhalb von ± 1 % der jeweiligen zuletzt berechneten Werte liegen. c) Im Gleichungssystem gemäß Buchstabe d dieser Nummer werden die nachstehenden Symbole und tiefgestellten Indizes verwendet, wobei die Einheit von x mol/mol ist: Symbol Beschreibung x dil/exh Menge an Verdünnungsgas oder Luftüberschuss pro Mol Abgas x H2Oexh Menge an H2O im Abgas pro Mol Abgas x Ccombdry Menge an Kohlenstoff aus Kraftstoff im Abgas pro Mol trockenes Abgas x H2Oexhdry Wassermenge im Abgas pro Trockenmol trockenes Abgas x prod/intdry Menge an trockenen stöchiometrischen Produkten pro Trockenmol Ansaugluft x dil/exhdry Menge an Verdünnungsgas und/oder Luftüberschuss pro Mol trockenes Abgas x int/exhdry Menge der zur Erzeugung tatsächlicher Verbrennungsprodukte benötigten Ansaugluft pro Mol trockenes Rohabgas oder verdünntes Abgas x raw/exhdry Menge an unverdünntem Abgas ohne Luftüberschuss pro Mol trockenes Rohabgas oder verdünntes Abgas x O2intdry Menge an O2 in der Ansaugluft pro Mol trockene Ansaugluft x O2intdry = 0,209445 mol/mol kann angenommen werden x CO2intdry Menge an CO2 in der Ansaugluft pro Mol trockene Ansaugluft x CO2intdry = 375 μmol/mol kann angenommen werden, doch die Messung der tatsächlichen Konzentration in der Ansaugluft wird empfohlen x H2Ointdry Menge an H2O in der Ansaugluft pro Mol trockene Ansaugluft x CO2int Menge an CO2 in der Ansaugluft pro Mol Ansaugluft x CO2dil Menge an CO2 im Verdünnungsgas pro Mol Verdünnungsgas x CO2dildry Menge an CO2 im Verdünnungsgas pro Mol trockenes Verdünnungsgas. Dient Luft als Verdünnungsgas, kann x CO2dildry = 375 μmol/mol angenommen werden, doch die Messung der tatsächlichen Konzentration in der Ansaugluft wird empfohlen x H2Odildry Menge an H2O im Verdünnungsgas pro Mol trockenes Verdünnungsgas x H2Odil Menge an H2O im Verdünnungsgas pro Mol Verdünnungsgas x [emission]meas Menge an gemessener Emission in der Probe am jeweiligen Gasanalysator x [emission]dry Emissionsmenge pro Trockenmol der trockenen Probe x H2O[emission]meas Wassermenge in der Probe am Ort der Emissionsbestimmung. Diese Werte sind gemäß Nummer 9.3.2.3.1 zu messen oder zu schätzen x H2Oint Wassermenge in der Ansaugluft auf der Grundlage einer Feuchtigkeitsmessung der Ansaugluft K H2Ogas Ausgleichskoeffizient der Wasser-Gas-Reaktion. 3,5 oder ein anderer Wert, der nach bestem fachlichen Ermessen berechnet wird. α Wasserstoff-Kohlenstoff-Atomverhältnis des verbrannten Kraftstoffgemischs (CHαOβ), gewichtet nach molarem Verbrauch β Sauerstoff-Kohlenstoff-Atomverhältnis des verbrannten Kraftstoffgemischs (CHαOβ), gewichtet nach molarem Verbrauch d) Die nachstehenden Gleichungen [(7-84) bis (7-101)] sind zur iterativen Bestimmung von x dil/exh, x H2Oexh und x Ccombdry anzuwenden: (7-84) (7-85) (7-86) (7-87) (7-88) (7-89) (7-90) (7-91) (7-92) (7-93) (7-94) (7-95) (7-96) (7-97) (7-98) (7-99) (7-100) (7-101) Am Ende der Ermittlung des chemischen Gleichgewichts wird der Moldurchsatz gemäß den Nummern 3.5.3 und 3.6.3 ermittelt. 3.4.4. NOx-Feuchtigkeitskorrektur Alle NOx-Konzentrationen, einschließlich Verdünnungsluft-Hintergrundkonzentrationen, sind mithilfe von Gleichung 7-102 oder 7-103 einer Korrektur um die Feuchtigkeit der Ansaugluft zu unterziehen: a) für Selbstzündungsmotoren x NOxcor = x NOxuncor · (9,953 · x H2O + 0,832) (7-102) b) für Fremdzündungsmotoren x NOxcor = x NOxuncor · (18,840 · x H2O + 0,68094) (7-103) Dabei gilt: x NOxuncor = nicht korrigierte NOx-Molkonzentration im Abgas [μmol/mol] x H2O = Wassermenge in der Ansaugluft [mol/mol] 3.5. Emissionen von Rohabgas 3.5.1. Masse der gasförmigen Emissionen Zur Berechnung der Gesamtmasse der gasförmigen Emission pro Prüfung m gas [g/test] muss die Molkonzentration mit ihrem entsprechenden Moldurchsatz und der Molmasse des Abgases multipliziert werden; anschließend erfolgt die Integration über den Prüfzyklus (Gleichung 7-104): (7-104) Dabei gilt: M gas = Molmasse der generischen gasförmigen Emission [g/mol] ṅ exh = momentaner Moldurchsatz des Abgases, feucht [mol/s] x gas = momentane generische Molkonzentration des Gases, feucht [mol/mol] t = Zeit [s] Da die Gleichung 7-104 durch numerische Integration zu lösen ist, wird sie in Gleichung 7-105 umgewandelt: ⇒ (7-105) Dabei gilt: M gas = Molmasse der generischen Emission [g/mol] ṅ exh i = momentaner Moldurchsatz des Abgases, feucht [mol/s] x gas i = momentane generische Molkonzentration des Gases, feucht [mol/mol] ƒ = Datenerfassungsfrequenz [Hz] N = Zahl der Messungen [-] Die allgemeine Gleichung kann nach Maßgabe des verwendeten Messsystems — also abhängig davon, ob Stichproben oder kontinuierliche Proben genommen werden und es sich um einen variablen oder kontinuierlichen Durchsatz handelt — angepasst werden. a) Bei der kontinuierlichen Probenahme im Regelfall mit variablem Durchsatz ist die Masse der gasförmigen Emission m gas [g/test] mithilfe von Gleichung 7-106 zu berechnen: (7-106) Dabei gilt: M gas = Molmasse der generischen Emission [g/mol] ṅ exh i = momentaner Moldurchsatz des Abgases, feucht [mol/s] x gas i = momentane Molfraktion der gasförmigen Emission, feucht [mol/mol] ƒ = Datenerfassungsfrequenz [Hz] N = Zahl der Messungen [-] b) Bei der kontinuierlichen Probenahme im Sonderfall mit konstantem Durchsatz ist die Masse der gasförmigen Emission m gas [g/test] mithilfe von Gleichung 7-107 zu berechnen: (7-107) Dabei gilt: M gas = Molmasse der generischen Emission [g/mol] ṅ exh = Moldurchsatz des Abgases, feucht [mol/s] = mittlere Molfraktion der gasförmigen Emission, feucht [mol/mol] Δt = Dauer des Prüfintervalls c) Bei der Stichprobenahme kann die Gleichung 7-104 unabhängig davon, ob der Durchsatz variabel oder konstant ist, mithilfe von Gleichung 7-108 vereinfacht werden: (7-108) Dabei gilt: M gas = Molmasse der generischen Emission [g/mol] ṅ exh i = momentaner Moldurchsatz des Abgases, feucht [mol/s] = mittlere Molfraktion der gasförmigen Emission, feucht [mol/mol] ƒ = Datenerfassungsfrequenz [Hz] N = Zahl der Messungen [-] 3.5.2. Umrechnung der Konzentration vom trockenen in den feuchten Bezugszustand Die Parameter für diese Nummer werden den Ergebnissen des gemäß Nummer 3.4.3 berechneten chemischen Gleichgewichts entnommen. Zwischen der Molkonzentration des Gases im gemessenen Durchsatz x gasdry und x gas [mol/mol], ausgedrückt jeweils auf trockener und feuchter Basis, besteht die folgende Beziehung (Gleichungen 7-109 und 7-110): (7-109) (7-110) Dabei gilt: x H2O = Wassermolfraktion im gemessenen Durchsatz, feucht [mol/mol] x H2Odry = Wassermolfraktion im gemessenen Durchsatz, trocken [mol/mol] Bei gasförmigen Emissionen wird für die generische Konzentration x [mol/mol] eine Korrektur für das abgeschiedene Wasser mithilfe von Gleichung 7-111 vorgenommen: (7-111) Dabei gilt: x [emission]meas = Molfraktion der Emission im gemessenen Durchsatz am Ort der Messung [mol/mol] x H2O[emission]meas = Wassermenge im gemessenen Durchsatz bei der Konzentrationsmessung [mol/mol] x H2Oexh = Wassermenge am Durchsatzmessgerät [mol/mol] 3.5.3. Moldurchsatz des Abgases Der Durchsatz des Rohabgases kann direkt gemessen oder auf der Grundlage des chemischen Gleichgewichts gemäß Nummer 3.4.3 berechnet werden. Die Ermittlung des Moldurchsatzes des Rohabgases erfolgt anhand des gemessenen Moldurchsatzes der Ansaugluft oder des Massendurchsatzes des Kraftstoffs. Der Moldurchsatz des Rohabgases kann aus den Emissionsproben ṅ exh auf der Grundlage des gemessenen Moldurchsatzes der Ansaugluft ṅ int oder des gemessenen Massendurchsatzes des Kraftstoffs ṁfuel und den mithilfe des chemischen Gleichgewichts gemäß Nummer 3.4.3 berechneten Werten ermittelt werden. Die Lösung für das chemische Gleichgewicht gemäß Nummer 3.4.3 erfolgt mit derselben Frequenz, mit der ṅ int oder ṁfuel aktualisiert und aufgezeichnet werden. a) Kurbelgehäuse-Durchfluss. Der Rohabgasdurchsatz kann nur dann auf der Basis von ṅ int oder ṁfuel berechnet werden, wenn zumindest einer der folgenden Sachverhalte auf den Emissionsdurchsatz des Kurbelgehäuses zutrifft: i) Der Prüfmotor verfügt über ein Produktions-Emissionsminderungssystem mit einem geschlossenen Kurbelgehäuse, das den Kurbelgehäuse-Durchfluss hinter dem Durchsatzmessgerät für die Ansaugluft zurück in die Ansaugluft leitet; ii) Während der Emissionsprüfung wird der Durchsatz des offenen Kurbelgehäuses gemäß Anhang VI Nummer 6.10 in das Abgas geleitet; iii) Emissionen und Durchsatz des offenen Kurbelgehäuses werden gemessen und zu den bremsbetriebspezifischen Emissionen hinzugerechnet; iv) Mithilfe von Emissionsdaten oder einer technischen Analyse kann nachgewiesen werden, dass sich die Vernachlässigung des Durchsatzes der Emissionen des offenen Kurbelgehäuses nicht nachteilig auf die Einhaltung der geltenden Normen auswirkt; b) Berechnung des Moldurchsatzes auf der Basis der Ansaugluft. Auf der Grundlage von ṅint ist der Moldurchsatz des Abgases ṅexh [mol/s] mithilfe von Gleichung 7-112 zu berechnen: (7-112) Dabei gilt: ṅexh = Moldurchsatz des Rohabgases, dessen Emissionen gemessen werden [mol/s] ṅint = Moldurchsatz der Ansaugluft einschließlich der Feuchtigkeit der Ansaugluft [mol/s] x int/exhdry = Menge der zur Erzeugung tatsächlicher Verbrennungsprodukte benötigten Ansaugluft pro Mol trockenes Rohabgas oder verdünntes Abgas [mol/mol] x raw/exhdry = Menge an unverdünntem Abgas ohne Luftüberschuss pro Mol trockenes Rohabgas oder verdünntes Abgas [mol/mol] x H2Oexhdry = Wassermenge im Abgas pro Trockenmol trockenes Abgas [mol/mol] c) Berechnung des Moldurchsatzes auf der Basis des Massendurchsatzes des Kraftstoffs Auf der Grundlage von ṁfuel ist der Moldurchsatz des Abgases ṅexh [mol/s] wie folgt zu berechnen: Bei Laborprüfungen kann diese Berechnung nur für Einzelphasen-NRSC oder RMC verwendet werden (Gleichung 7-113). (7-113) Dabei gilt: ṅ exh = Moldurchsatz des Rohabgases, dessen Emissionen gemessen werden ṁ fuel = Kraftstoffdurchsatz einschließlich der Feuchtigkeit der Ansaugluft [g/s] w C = Kohlenstoffmassenfraktion des jeweiligen Kraftstoffs [g/g] x H2Oexhdry = Menge an H2O pro Trockenmol des gemessenen Durchsatzes [mol/mol] M C = Molekülmasse von Kohlenstoff: 12,0107 g/mol x Ccombdry = Menge an Kohlenstoff aus Kraftstoff im Abgas pro Mol trockenes Abgas [mol/mol] d) Berechnung des Moldurchsatzes des Abgases auf der Grundlage des gemessenen Moldurchsatzes der Ansaugluft, des Moldurchsatzes des verdünnten Abgases und des chemischen Gleichgewichts in verdünntem Zustand Der Moldurchsatz des Abgases ṅ exh [mol/s] kann auf der Grundlage des gemessenen Moldurchsatzes der Ansaugluft ṅ int oder des gemessenen Moldurchsatzes des verdünnten Abgases ṅ dexh und den mithilfe des chemischen Gleichgewichts gemäß Nummer 3.4.3 errechneten Werten ermittelt werden. Das chemische Gleichgewicht muss auf den Konzentrationen des verdünnten Abgases beruhen. Für Berechnungen des kontinuierlichen Durchsatzes ist das chemische Gleichgewicht gemäß Nummer 3.4.3 mit derselben Frequenz zu lösen, mit der ṅ int oder ṅ dexh aktualisiert und aufgezeichnet werden. Der so errechnete Wert ṅ dexh kann für die Überprüfung des PM-Verdünnungsverhältnisses, die Berechnung des Moldurchsatzes der Verdünnungsluft bei der Hintergrundkorrektur nach Nummer 3.6.1 und für die Berechnung der Emissionsmasse nach Nummer 3.5.1 für im Rohabgas gemessene Spezies verwendet werden. Auf der Grundlage des Moldurchsatzes des verdünnten Abgases und der Ansaugluft ist der Moldurchsatz des Abgases ṅ [mol/s] wie folgt zu berechnen: (7-114) wobei gilt: ṅ exh = Moldurchsatz des Rohabgases, dessen Emissionen gemessen werden [mol/s] x int/exhdry = Menge der zur Erzeugung der tatsächlichen Verbrennungsprodukte benötigten Ansaugluft pro Mol trockenes Rohabgas oder verdünntes Abgas [mol/mol] x raw/exhdry = Menge an unverdünntem Abgas ohne Luftüberschuss pro Mol trockenes Rohabgas oder verdünntes Abgas [mol/mol] x H2Oexh = Wassermenge im Abgas pro Mol Abgas [mol/mol] ṅ dexh = Moldurchsatz des verdünnten Abgases, dessen Emissionen gemessen werden [mol/s] ṅ int = Moldurchsatz der Ansaugluft einschließlich der Feuchtigkeit der Ansaugluft [mol/s] 3.6. Verdünnte gasförmige Emissionen 3.6.1. Berechnung der Emissionsmasse und Hintergrundkorrektur Die Masse der gasförmigen Emissionen m gas [g/test] ist als Funktion der Moldurchsätze der Emissionen wie folgt zu berechnen: a) Kontinuierliche Probenahme, variabler Durchsatz, zu berechnen mithilfe von Gleichung 7-106: [see equation (7-106)] Dabei gilt: Mgas = Molmasse der generischen Emission [g/mol] ṅ exh i = momentaner Moldurchsatz des Abgases, feucht [mol/s] x gas i = momentane generische Molkonzentration des Gases, feucht [mol/mol] ƒ = Datenerfassungsfrequenz [Hz] N = Zahl der Messungen [-] Kontinuierliche Probenahme, konstanter Durchsatz, zu berechnen mithilfe von Gleichung 7-107: (siehe Gleichung 7-107) Dabei gilt: Mgas = Molmasse der generischen Emission [g/mol] ṅ exh = Moldurchsatz des Abgases, feucht [mol/s] = mittlere Molfraktion der gasförmigen Emission, feucht [mol/mol] Δt = Dauer des Prüfintervalls b) Bei der Stichprobenahme ist unabhängig davon, ob der Durchsatz variabel oder konstant ist, Gleichung 7-108 anzuwenden: (siehe Gleichung 7-108) Dabei gilt: Mgas = Molmasse der generischen Emission [g/mol] ṅ exh i = momentaner Moldurchsatz des Abgases, feucht [mol/s] = mittlere Molfraktion der gasförmigen Emission, feucht [mol/mol] ƒ = Datenerfassungsfrequenz [Hz] N = Zahl der Messungen [-] c) Bei verdünntem Abgas werden die für die Masse der Schadstoffe berechneten Werte korrigiert, indem die Masse der durch die Verdünnungsluft bedingten Hintergrundemissionen abgezogen wird: i) Als Erstes wird der Moldurchsatz der Verdünnungsluft ṅ airdil [mol/s] während des Prüfintervalls ermittelt. Dabei kann es sich um eine gemessene Größe oder um eine aus dem Durchsatz des verdünnten Abgases und der nach Durchsatz gewichteten mittleren Fraktion der Verdünnungsluft im verdünnten Abgas berechnete Größe hande